物联网技术及其应用 - 图文

物联万物 感知世界

——物联网技术及应用

\在现实物理世界与虚拟计算机世界之间实现信息交互\这一革命性的理念，突破了以往信息网络技术发展的固有模式和思路，使得物联网一跃成为全国乃至世界关注的焦点，物联网相关的新闻一时间也成为社会各界的热点话题。

计算机的出现使信息处理取得了质的飞跃，形成了信息技术的第一次产业化浪潮；互联网的发展使信息传输获得了巨大提升，成为第二次产业化浪潮。现在种种迹象表明，物联网将会引领信息技术的第三次浪潮的到来。

如果说在互联网时代，人与人之间的距离变小了；那么在互联网之后的物联网时代，那将会使物与物之间的距离变小。互联网改变了人们的世界观，而\物联网\的出现将再次强烈改变人们对世界的认识。

1．基本概念

1.1 物联网的发展

物联网并不是这几年才出现的新概念，早在1991年，美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授就首次提出\物联网\的概念。1995年，比尔·盖茨在他的《未来之路》一书中，对\物联网\的概念有过期待和预言：“凭借你佩戴的电子饰品，房子可以识别你的身份，判断你所处的位置，并为你提供合适的服务；在同一房间里的不同人会听到不同的音乐；当有人打来电话时，整个房子里只有距离人最近的话机才会响起??”。但由于当时的无线网络、硬件及传感设备的水平还很低，这一美好的愿景并未引起人们的重视。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了物联网的构想，并给出“传感网”的定义：\把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理\。

2005年11月17日在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（International Telecommunications Union，ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。

近年来，全球主要发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略，期望借助物联网寻求金融危机解决之道，从而刺激经济增长。2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略，2009年6月欧盟的“物联网行动计划”，2009年8月日本的“i-Japan”计划，

以及2009年10月韩国的《物联网基础设施构建基本规划》计划等，都是利用各种信息技术来突破互联网的物理限制，以实现无处不在的物联网络。

我国紧随美欧日之后，对物联网有关的技术研究与设施建设提出了一系列可操作的构想，并为此付出了一定的努力。在2009年8月7日，时任国务院总理温家宝在视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心时明确指出：要集中力量突破核心技术，着力提升自主创新能力，推动传感网更好地为产业可持续发展服务，并提出要尽快建立中国的传感信息中心，或者叫\感知中国\中心。中国移动总裁王建宙2009年8月24日在台湾公开演讲时提到\物联网\，加快了物联网概念的传播。

当前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案也被采纳，传感网标准化工作已经取得积极进展。物联网还被列为《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和\新一代宽带移动无线通信网\重大专项中的重点研究领域，所有这些都表明了我国对物联网的重视。

1.2 什么是物联网

广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，等同于\未来的互联网\或者\泛在网络\，能够实现人在任何时间、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换以及物与物之间的信息交换；狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。

根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳起来有如下四种类型。

1、物联网是传感网而不接入互联网

有的专家认为，物联网就是传感网，只是给人们生活环境中的物体安装传感器，这些传感器可以更好地帮助我们认识环境，这个传感器网不接入互联网。例如，上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网。

2、物联网是互联网的一部分

物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了，它是互联网发展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。也就是说，物联网是包含于互联网之内的。

3、物联网是互联网的补充网络

通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性网络，服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体则是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于

人的目的，两张网的主体是不同的，因此物联网是互联网的扩展和补充。互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者相互联通，且物联网是互联网的有益补充。

4、物联网是未来的互联网

从宏观的概念上讲，未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中，在不知不觉中，人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时物联网也就等同于泛在网络，或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网，它们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人们可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息自由交换的目的。

总而言之，不论是哪一种类型的概念，物联网都需要对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力，从而形成一个连接物体与物体的信息网络。也就是说，全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的基本特征。

1.3 物联网的本质

物联网作为新兴的物品信息网络，其应用领域很广，其中一个应用领域就是为实现供应链中物品自动化的跟踪和追溯提供基础平台。物联网可以在全球范围内对每个物品实施跟踪监控，从根本上提高对物品产生、配送、仓储、销售等环节的监控水平，成为继条码技术之后，再次变革商品零售、物流配送及物品跟踪管理模式的一项新技术。它从根本上改变供应链流程和管理手段，对于实现高效的物流管理和商业运作具有重要的意义；对物品相关历史信息的分析有助于库存管理、销售计划以及生产控制的有效决策；通过分布于世界各地的销售商可以实时获取其商品的销售和使用情况，生产商则可及时调整其生产量和供应量。由此，所有商品的生产、仓储、采购、运输、销售以及消费的全过程将发生根本性的变化，全球供应链的性能将获得极大的提高。

物联网的关键不在\物\，而在\网\。实际上，早在物联网这个概念被正式提出之前，网络就已经将触角伸到了\物\的层面，如交通警察通过摄像头对车辆进行监控，通过雷达对行驶中的车辆进行车速的测量等。然而，这些都是互联网范畴之内的一些具体应用。

物联网实际上指的是在网络的范围之内，可以实现人对人、人对物以及物对物的互联互通，在方式上可以是点对点，也可以是点对面或面对点，它们经由互联网，通过适当的平台，可以获取相应的资讯或指令，或者传递相应的资讯或指令。比如，通过搜索引擎来获取资讯或指令，当某一数字化的物体需要补充电能时，它可以通过网络搜索到自己的供应商，并发出需求信号，当收到供应商的回应时，能够从中寻找到一个优选方案来满足自我需求。而这个供应商，既可以由人控制，也可以由物控制。这样的情形类似于人们现在利用搜索引擎进行查询，得到结果后再进行处理一样。具备了数据处理能力的传感器，可以根据当前的状况做出判断，从而发出供给或需求信号，而在网络上对这些信号的处理，成为物连网的关键所

在。仅仅将物连接到网络，还远远没有发挥出它最大的威力。网的意义不仅是连接，更重要的是交互，以及通过互动演生出来的种种可利用的特性。

作为互联网的扩展，物联网具备互联网的特性，但也具有互联网当前所不具有的特征。物联网不仅能够实现由人找物，而且能够实现以物找人，通过对人的规范性回复进行识别，还能够做出方案性的选择。

1.4 物联网概念辨析

由于物联网概念出现不久，其内涵在不断的发展、完善。有人认为，物联网是基于互联网和RFID技术发展的网络，是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络。其实质就是利用RFID技术，通过计算机互联网以实现全球物品的自动识别，达到信息的互联与实时共享。由此可以看出，物联网主要涉及RFID和传感器两项技术。RFID技术用于标识物，给每个物品一个\身份证\；传感器技术用于感知物，包括采集实时数据（如温度、湿度）、执行与控制（打开空调、关上电视）等。因此，可以进行如下划分：

（1）从RFID技术出发，在RFID网络的基础上，构建基于RFID的物联网； （2）从传感器技术出发，在传感网络的基础上，构建基于传感器的物联网； （3）将RFID技术和传感器技术融合，构建更广义的物联网，即泛在网。

目前，对于物物互联的网络这一概念的准确定义业界一直未达成统一的认识，存在着以下几种相关概念：物联网、无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）以及泛在网（Ubiquitous Network）（亦称U网络）。这3个概念之间的关系如图1所示。

图1 物联网、线WSN以及泛在网之间的关系

2．物联网与互联网的不同

物联网是射频识别技术与互联网结合而产生的新型网络，主要解决物品到物品（Thing to Thing，T2T）、人到物品（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之间的互连。其中，H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接，H2H是指人之间不依赖于个人电脑而进行的互连。物联网具有与互联网类同的资源寻址需求，以确保其中联网物品的相关信息能够被高效、准确和安全地寻址、定位和查询，其用户端是对互联网的延伸和扩展，即任何物品和物品之间可以通过物联网进行信息交换和通信。因此，物联网又在以下几个方面有别于互联网。

2.1 不同应用领域的专用性

互联网的主要目的是构建一个全球性的信息通信计算机网络，通过TCP/IP技术互联全球所有的数据传输网络，在较短时间实现了全球信息互联、互通，但是也带来了互联网上难以克服的安全性、移动性和服务质量等一系列问题。而物联网则主要从应用出发，利用互联网、无线通信网络资源进行业务信息的传送，是互联网、移动通信网络应用的延伸，也是自动化控制、遥控遥测及信息应用技术的综合展现。不同应用领域的物联网均具有各自不同的属性。例如，汽车电子领域的物联网不同于医疗卫生领域的物联网，医疗卫生领域的物联网不同于环境监测领域的物联网，环境监测领域的物联网不同于仓储物流领域的物联网，仓储物流领域的物联网不同于楼宇监控领域的物联网，等等。由于不同应用领域具有完全不同的网络应用需求和服务质量要求，物联网节点大部分都是资源受限的节点，只有通过专用联网技术才能满足物联网的应用需求。物联网的应用特殊性以及其他特征，使得它无法再复制互联网成功的技术模式。

2.2 高度的稳定性和可靠性

物联网是与许多关键领域物理设备相关的网络，必须至少保证该网络是稳定的。例如，在仓储物流应用领域，物联网必须是稳定的，不能像现在的互联网一样，时常网络不通，时常电子邮件丢失等，仓储的物联网必须稳定地检测进库和出库的物品，不能有任何差错。有些物联网需要高可靠性，例如医疗卫生的物联网，必须要求具有很高的可靠性，保证不会因为由于物联网的误操作而威胁病人的生命。

2.3 严密的安全性和可控性

物联网的绝大多数应用都涉及到个人隐私或机构内部秘密，因而物联网必须提供严密的安全性和可控性：物联网系统具有保护个人隐私、防御网络攻击的能力，物联网的个人用户或机构用户可以严密控制物联网中信息采集、传递和查询操作，不会由于个人隐私或机构秘密的泄露而造成对个人或机构的伤害。

尽管物联网与互联网有很大的区别，但是从信息化发展的角度看，物联网的发展与互联网的发展密不可分，而且和移动电信网络的发展、下一代网络以及网络化物理系统、无线传感网络等都有千丝万缕的联系。

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