1.1 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識

1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展

比爾·蓋茨在1995年出版的《未來之路》中描述了他對“物聯(lián)網(wǎng)”的朦朧設(shè)想與初步嘗試，1998年麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家向我們描述了一個基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification, RFID）和產(chǎn)品電子代碼（Electronic Product Code, EPC）的物聯(lián)網(wǎng)概念與原型系統(tǒng)。

2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）在世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度會議上發(fā)表了題為“Internet of Things”的報告。報告向我們描繪了世界上的萬事萬物，小到鑰匙、手表、手機(jī)，大到汽車、樓房，只要往其中嵌入一個微型的傳感器芯片或RFID芯片，就能通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息交互，從而形成一個無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)想。

2009年在國際金融危機(jī)的背景下，IBM公司向美國政府提出“智慧地球”科研與產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢報告。IBM學(xué)者認(rèn)為：智慧地球=互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)。智慧地球?qū)鞲衅骱脱b備嵌入電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并與超級計算機(jī)、云數(shù)據(jù)中心組成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人與物的融合。智慧地球的概念是希望通過在基礎(chǔ)設(shè)施和制造業(yè)中大量嵌入傳感器，捕捉運(yùn)行過程中的各種信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過計算機(jī)分析、處理和發(fā)出指令，反饋給控制器遠(yuǎn)程執(zhí)行指令。控制的對象小到一個開關(guān)、一臺發(fā)電機(jī)，大到一個行業(yè)。通過智慧地球技術(shù)的實(shí)施，人類以更精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)與生活，提高資源利用率和生產(chǎn)能力，改善人與自然的關(guān)系。

在物聯(lián)網(wǎng)的概念出現(xiàn)之前，小到修建人居住的房屋，大到修建高速公路、鐵路或機(jī)場，鋼筋混凝土等基礎(chǔ)設(shè)施建筑與高科技的傳感器、芯片、通信、軟件技術(shù)之間都沒有任何必然的聯(lián)系。在物聯(lián)網(wǎng)中，往冷冰的基礎(chǔ)建筑設(shè)施中嵌入傳感器、執(zhí)行器、芯片、通信、軟件技術(shù)，將“人-機(jī)-物”融為一體，使沒有生命的鋼筋混凝土等有了“智慧”。物聯(lián)網(wǎng)將被應(yīng)用到各行各業(yè)與社會的各個方面，進(jìn)而開啟一個新的時代。“智慧地球”報告使物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)入人類視野，各國政府認(rèn)識到發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要性，2010年前后紛紛從國家科技發(fā)展戰(zhàn)略高度制定了各自的物聯(lián)網(wǎng)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

盡管我們可以在文章與著作中看到多種有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的定義，但是確切地說，至今仍然沒有形成一個公認(rèn)的定義。出現(xiàn)這種現(xiàn)象一點(diǎn)也不奇怪，從20世紀(jì)90年代互聯(lián)網(wǎng)得到大規(guī)模應(yīng)用開始，從事互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究的學(xué)者就一直在爭論“什么是互聯(lián)網(wǎng)”。

ITU對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是信息社會的全球性基礎(chǔ)設(shè)施，基于當(dāng)前及不斷演進(jìn)、可操作的信息與通信技術(shù)，通過物理和虛擬設(shè)備的互聯(lián)互通來提供更高級的服務(wù)。IEEE對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⑽ㄒ粯?biāo)識的“實(shí)物”（things）連接到互聯(lián)網(wǎng)。這些“實(shí)物”具有感知/執(zhí)行能力，同時可能具有一定的可編程能力。利用“實(shí)物”的唯一標(biāo)識和感知能力，任何對象可以在任何時刻從任何位置采集相應(yīng)信息，并且可以改變“實(shí)物”的狀態(tài)。

在比較各種物聯(lián)網(wǎng)定義的基礎(chǔ)上，根據(jù)目前對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)的認(rèn)知水平，我們提出一種對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，利用具有感知、通信與計算能力的智能設(shè)備自動獲取物理世界的各種信息，將所有能夠獨(dú)立尋址的物理對象互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能處理，構(gòu)建人與物、物與物互聯(lián)的智能信息服務(wù)系統(tǒng)。圖1-1給出了物聯(lián)網(wǎng)形成與發(fā)展過程的示意圖。

圖1-1 物聯(lián)網(wǎng)形成與發(fā)展過程的示意圖