1.1 物聯網概述

1.1.1 物聯網的起源與定義

1999年美國麻省理工學院自動識別中心（Auto-ID），提出“萬物皆可通過網絡互聯”，闡明了物聯網（Internet of Things，IoT）的基本含義。同年，在美國召開的移動計算機和網絡國際會議提出：“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（World Summit on the Information Society，WSIS）上，國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）發布《ITU互聯網報告2005：物聯網》，引用了“物聯網”的概念。如今，物聯網的定義和范圍已經發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不僅是指基于RFID技術的物聯網，還包括應用二維碼、傳感器等技術的物聯網。

目前，對于物聯網的定義爭議很大，還沒有一個被各界廣泛接受的定義，各個國家和地區對于物聯網都有自己的定義。以下是一些國家或者地區的定義。

（1）美國的定義：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等信息設備，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。

（2）歐盟的定義：將現有互聯的計算機網絡擴展到互聯的物品網絡。

（3）國際電信聯盟的定義：任何時間（anytime）、任何地點（anywhere），我們都能與任何東西（anything）相連。

（4）2010年溫家寶總理在十一屆全國人民代表大會第三次會議上對物聯網的定義：物聯網是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，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、跟蹤、定位、監控和管理。它是在互聯網的基礎上延伸和擴展的網絡。

結合各國家和各地區對物聯網的定義，現對物聯網概念做出如下總結。

物聯網就是“物品的互聯網”，它以“智能化”為核心，讓沒有生命、為人服務的物品能夠“開口說話”，通過網絡實現互聯互通，允許人和物在任何時間（anytime）、任何地點（anywhere），使用任何網絡（any network）、任何服務（any service）與任何的事物（anything）、任何人（anyone）無縫地聯系（見圖1.1），從而加強人與物、物與物等信息交流，實現更高的工作效率，節省操作成本，體現“服務的智能化”和“科技惠及民生”的本質[1]。

物聯網的定義可以從技術和應用兩個角度進行理解。

（1）技術角度：物聯網是把物體的信息利用感應裝置，經過傳輸網絡，傳送到指定的信息處理中心，最終實現物與物、人與物之間的自動化信息交互、處理的智能網絡。

（2）應用角度：物聯網是把世界上所有的物體都連接到一個網絡中，形成“物聯網”，然后又與現有的互聯網結合，實現人類社會與物體系統的整合，從而以更加精細和動態的方式去管理生產和生活。

1.1.2 物聯網的體系架構

物聯網的價值在于讓物體也擁有了“智慧”，從而實現人與物、物與物之間的溝通。物聯網的特征在于感知、互聯和智能的疊加。因此，物聯網可由3個部分組成：感知層，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現對“物”的識別；網絡層，即通過現有的互聯網、廣電網絡、通信網絡等實現數據的傳輸；應用層，即利用云計算、數據挖掘、中間件等技術實現對物品的自動控制與智能管理等。圖1.2所示為物聯網體系架構圖。

在物聯網體系架構中，三層的關系可以這樣理解：感知層相當于人體的皮膚和五官；網絡層相當于人體的神經中樞和大腦；應用層相當于人的社會分工。其具體描述如下。

（1）感知層

感知層是物聯網的皮膚和五官，包括二維碼標簽、識讀器、RFID標簽、讀寫器、攝像頭和GPS等，其主要作用是識別物體，采集信息，與人體結構中皮膚和五官的作用相似。

（2）網絡層

網絡層是物聯網的神經中樞和大腦，主要作用是信息的傳遞和處理，包括通信與互聯網的融合網絡、網絡管理中心和信息處理中心等。

（3）應用層

應用層是物聯網與行業專業技術的深度融合，與行業需求相結合，實現行業智能化，這類似于人的社會分工。

在各層之間，信息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，物品的信息是其中的關鍵，包括在特定應用系統范圍內能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態與動態信息。

1.1.3 物聯網的主要特點

從物聯網產生的背景及物聯網的定義中，可以大致總結出物聯網的3個特征。

（1）全面感知：利用RFID、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術隨時隨地對物體進行信息采集和獲取。

（2）可靠傳輸：通過將物體接入信息網絡，依托各種信息網絡，隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。

（3）智能處理：利用云計算、數據挖掘、人工智能及模糊識別等技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化監測和控制。

1.1.4 物聯網與互聯網的關系

物聯網和互聯網的共同點是：技術基礎是相同的，即它們都是建立在分組數據技術的基礎之上的，它們都采用數據分組網作為它們的承載網；承載網和業務網是相分離的，業務網可以獨立于承載網進行設計和獨立發展，互聯網是如此，物聯網同樣。

物聯網與互聯網的區別：可以從終端、接入方式、數據采集與傳輸、應用領域4方面將互聯網與物聯網進行比較。

1．物聯網的終端更加多樣化

互聯網最初的終端只有計算機，現在除計算機外還有手持終端PDA、固定與移動電話、電視機頂盒等。與此相比，物聯網的終端則更加多樣化，物聯網終端可以是我們的家用電器如電冰箱、洗衣機、空調、電飯鍋等，物聯網的每個終端都可尋址，終端之間可以進行通信，且每個終端都是可以被控制的。

2．物聯網的終端系統接入方式與互聯網不同

互聯網的終端接入方式主要是有線接入和無線接入兩種，而物聯網則是根據需要選擇無線傳感器網絡或RFID應用系統的接入方式。但是，物聯網應用系統是運行在互聯網核心交換結構的基礎之上的，在規劃和組建物聯網應用系統的過程中，基本上不會改變互聯網的網絡傳輸系統結構與技術，這正體現出互聯網與物聯網的相同之處。

3．物聯網具有主動感知的特點

在互聯網端結點之間傳輸的文本文件、語音文件、視頻文件都是由人直接輸入或在人的控制下通過其他輸入設備（如掃描儀等）輸入的。而物聯網的終端采用的是傳感器、RFID，物聯網感知的數據是傳感器主動感知或者是RFID讀寫器自動讀出的。

4．物聯網具有不同應用領域的專用性

不同應用領域具有完全不同的網絡應用需求和服務質量要求，物聯網節點是資源受限的節點，通過專用聯網技術才能滿足物聯網的應用需求。

物聯網將傳統互聯網的用戶終端由個人電腦延伸到任何需要實時管理的物品，以加強人與物品的信息交流，提高工作效率，節省操作成本。

1.1.5 物聯網的應用前景

物聯網把新一代信息技術（Information Technology，IT）充分運用在各行各業之中，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，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。其用途廣泛，遍及智能交通、智能物流、智能電網、智能環境監測與保護、公共安全、智能家居、智能消防、工業監測、智能護理與保健等多個領域。

1．物聯網對經濟的影響

物聯網技術與社會連接在一起的結構將產生一種新的技術經濟結構，對社會、經濟活動產業產生巨大的影響。因此、將形成新的經濟形態，表現出巨大的市場前景。

物聯網是生產社會化、智能發展的必然產物，是現代信息網絡技術與傳統商品市場有機結合的一種創造。這種創造不僅可以極大地促進社會生產力發展，而且能夠改變社會生活方式。我們可以充分利用物聯網這一手段進行產業創新和提高商品競爭力，大大提高效率。同時，可以遠程控制商品，隨時隨地查看和控制商品，可使得物流變得簡單無比，等等。簡而言之，未來的經濟會因為物聯網的出現而大大改變。

2．物聯網對信息產業發展的影響

如果把計算機的出現使信息處理獲得了質的飛躍，視作信息技術第一次產業化浪潮；把互聯網和移動網的發展使信息傳輸獲得了巨大提升，視作第二次產業化浪潮。那么，以物聯網為代表的信息獲取技術的突破，將掀起第三次產業化浪潮。

物聯網實現了由人操控的物與物的聯系，相當于把現實世界和虛擬世界用信息聯系了起來。這種新的概念的提出，必定會讓人有新的想法和新的對事物的看法，這也會促使信息產業的創新，加快社會信息化的進程。

3．物聯網對安防的影響

北京奧運會期間，物聯網在視頻聯網監控、智能交通指揮、食品安全追溯、環境動態監測等方面獲得了非常大的用武之地。上海世博會期間，約34萬人在世博園就餐，保證食品安全成為了首要目標。利用物聯網，在現場就可快速追溯食品和原料的來源，確保供應渠道的安全可靠。世博會的火警警報裝置也利用了物聯網，消除了世博會期間的火險。汶川地震事件信息通過傳感網被傳遞到后方的決策部門，有效規避了人員實地觀測可能遭遇的傷亡風險。這一切都說明了物聯網的有效應用可以保證人的安全，使危險在未發生的時候就被消除。

4．物聯網對軍事的影響

實際上，任何新的技術，都會優先應用于軍事領域，物聯網技術也不例外。美國陸軍已經開始建設“戰場環境偵察與監視系統”，通過“數字化路標”作為傳輸工具，為各作戰平臺與單位提供“各取所需”的情報服務，使情報偵察與獲取能力產生質的飛躍。

未來的信息化戰爭要求整個作戰系統“看得明、反應快、打得準”。毫無疑問，誰能在信息的獲取、傳輸、處理上占據優勢，誰就能掌握戰爭的主動權。物聯網技術的發展為實現智能化、網絡化的未來信息化戰爭提供了技術支撐。

可以設想，從衛星、導彈、飛機、艦船、坦克、火炮等單個裝備到海、陸、空各個戰場空間；從單個士兵到大規模作戰集團，通過物聯網可以把各個作戰要素和作戰單元甚至整個國家軍事力量都鉸鏈起來，實現戰場感知精確化、武器裝備智能化、后勤保障靈敏化，這必將會引發一場劃時代的軍事技術革命和作戰方式的變革。

5．物聯網對個人生活的影響

物聯網對個人生活的影響現階段主要體現在智能卡和手機的擴充功能上。智能卡的功能又主要表現在電子交付和身份識別兩個方面。商場超市購物、醫院看病、乘坐各種交通工具、旅館住宿、飯店吃飯、各種費用繳納等消費行為都能通過刷卡解決。此外，門禁卡、圖書借閱卡等還具有身份識別的功能。手機不僅是通信工具，而且正在發展成為人們不能離開的工作、學習、娛樂、通信的信息中心。人們的一切工作、學習、娛樂等將有可能全部在手機上完成。如果需要大屏幕顯示，辦公室、家里及公共場合都有無線鍵盤和顯示器、打印機等外部設備；如果去野外，有無線可折疊鍵盤、顯示器等便攜式外部設備，手機的定位技術將隨時隨地傳遞手機持有者的精確位置。除此，家中的冰箱不再只是保存食物，還可以是個好“管家”，食物不足了，它會提醒；食物過期了，它會提醒；甚至它還可以在網上幫主人收集菜譜。像這樣的智能冰箱、智能洗衣機、智能電視機都將是物聯網生活的一部分。