1.3.5　物聯網

1.物聯網的基本概念

物聯網（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，顧名思義，就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。嚴格而言，物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網中非常重要的技術是RFID電子標簽技術。以簡單RFID系統為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的龐大的物聯網成為RFID技術發展的趨勢。物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域。預計物聯網將是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。有專家預測10年內物聯網就可能大規模普及，將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。

國際電信聯盟2005年一份報告曾描繪“物聯網”時代的圖景：當駕駛人出現操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求，等等。

物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。在這個整合的網絡當中，存在能力超強的中心計算機群，能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施進行實時的管理和控制。在此基礎上，人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。

物聯網是利用無所不在的網絡技術建立起來的，是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，是一個全新的技術領域。

2.物聯網的原理與應用

（1）物聯網的原理

物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡。在這個網絡中，物品（商品）能夠彼此進行“交流”，而無須人的干預。其實質是利用RFID技術，通過計算機互聯網實現物品（商品）的自動識別和信息的互聯與共享。

而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在物聯網的構想中，RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息，通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統，實現物品（商品）的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。

（2）物聯網的技術構架

從技術架構上來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。

①感知層由各種傳感器及傳感器網關構成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體、采集信息。

②網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。

③應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

物聯網概念的問世，打破了之前的傳統思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物；另一方面是數據中心、個人計算機、寬帶等。而在物聯網時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。

（3）物聯網的實施步驟

在實施物聯網的過程中一般要經歷如下3個步驟：

①對物體屬性進行標識。屬性包括靜態和動態的屬性，靜態屬性可以直接存儲在標簽中，動態屬性需要先由傳感器實時探測。

②需要識別設備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式。

③將物體的信息通過網絡傳輸到信息處理中心，由處理中心完成物體通信的相關計算。

（4）物聯網的應用模式

物聯網根據其實質用途可以歸結為3種基本應用模式：

①對象的智能標簽。通過二維碼、RFID等技術標識特定的對象，用于區分對象個體。例如，在生活中人們使用的各種智能卡、條碼標簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息；此外，通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，例如智能卡上的余額、二維碼中所包含的網址和名稱等。

②環境監控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網絡，可以實現對某個對象的實時狀態的獲取和特定對象行為的監控。例如，使用分布在市區的各個噪聲探頭監測噪聲污染；通過二氧化碳傳感器監控大氣中二氧化碳的濃度；通過GPS標簽跟蹤車輛位置；通過交通路口的攝像頭捕捉實時交通流程等。

③對象的智能控制。物聯網基于云計算平臺和智能網絡，可以依據傳感器網絡用獲取的數據進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如，根據光線的強弱調整路燈的亮度；根據車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。

3.物聯網的特征

與傳統的互聯網相比，物聯網有其鮮明的特征：

（1）它是各種感知技術的廣泛應用

物聯網上部署了海量的多種類型的傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性地采集環境信息，不斷更新數據。

（2）它是一種建立在互聯網上的泛在網絡

物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網，通過各種有線和無線網絡與互聯網融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸，由于其數量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協議。

（3）物聯網具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制

物聯網不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以適應不同用戶的不同需求，發現新的應用領域和應用模式。

4.物聯網的產生與發展

早在1999年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議就提出：傳感網是21世紀人類面臨的又一個發展機遇。在這次會議上首次提出了物聯網的概念；2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首；2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。

2008年后，為了促進科技發展，尋找經濟新的增長點，各國政府開始重視下一代的技術規劃，將目光放在了物聯網上。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統后，與美國工商業領袖舉行了一次“圓桌會議”，在這個場合中IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年，美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點。

2009年2月24日，在2009 IBM論壇上，IBM中國地區首席執行官錢大群公布了名為“智慧的地球”的最新策略。IBM認為，IT產業下一階段的任務是把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯網。“智慧的地球”這一概念一經提出，即得到美國各界的高度關注，甚至有分析認為，IBM公司的這一構想極有可能上升至美國的國家戰略，并在世界范圍內引起轟動。“智慧地球”戰略被不少美國人認為與當年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認為是振興經濟、確立競爭優勢的關鍵戰略。該戰略能否掀起如當年互聯網革命一樣的科技和經濟浪潮，不僅為美國關注，更為世界所關注。

國內物聯網產業的發展經歷了學習研究、政府推動以及業界應用推廣階段。2009年前，國務院總理溫家寶提出“感知中國”以來，中央和地方政府對物聯網行業在資金和政策上均給予了大量的支持。2012年工業和信息化部制定了《物聯網“十二五”發展規劃》，2012年也因此成為了中國物聯網整體實施的元年。目前，我國已有超過1000家企業牽頭研究物聯網核心技術，通信、工業、電子等領域在信息化建設和應用方面發展迅速，RFID產業、智能卡產業發展十分迅猛，積累了豐富的寶貴經驗。2013-2017年間，中國物聯網產業迎來了更加良好的發展機遇，主要表現在：第一，作為戰略性新興產業的物聯網產業得到了國家的高度重視和積極推動；第二，產業界對物聯網的發展已不再僅僅停留在概念上，正在推出具有廣泛市場應用前途的產品和系統，并得到了業內各方面的積極支持；第三，資本市場對物聯網產業的發展給予了積極響應和參與，在近兩年經濟危機的形勢下，物聯網概念股都逆勢上揚，充分表現了資本市場的認可；第四，國家各相關部委、各地區都在積極地推出物聯網發展計劃，出臺各類政策措施，務實支持物聯網產業的健康發展；第五，國家的ICT產業在物聯網領域已經具備了較好的基礎，完全可以支持物聯網快速發展。目前物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度甚至超過了美國、歐盟，以及其他各國。