《物联网基础及应用》资料汇总

《物联网基础及应用》资料汇总

1．物联网的由来

物联网是继个人计算机、互联网与移动通信网之后，世界信息产业第三次浪潮。

物联网概念的兴起，主要源于两个计划：一个是IBM的“智慧地球”；另一个就是我国政府的“感知中国”。

2008年11月，在纽约召开的美国对外关系委员会上，IBM总裁兼首席执行官（CEO）的演讲报告中，正式提出“智慧地球”的概念。IBM提出智慧地球计划时，正值2008年全球金融危机之后，其目的是给全球IT产业寻找金融危机后新的经济增长点。奥巴马认为，“智慧地球”是刺激美国经济全面复苏、振兴美国经济、确立未来竞争优势的关键所在。

随后IBM正式提出“智慧地球”计划，阐明“智慧地球”的短期和长期战略意义。奥巴马积极回应，认为“智慧地球”与克林顿的“信息高速公路”战略同等重要，并把“智慧地球”上升为国家战略，作为美国全球战略的重要组成部分。

2009年IBM提出了“智慧地球、赢在中国”，给出了智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧物流、智慧银行等解决方案。初步确定了“智慧地球”中国战略的推广领域。

我国领导人和政府对发展物联网高度重视，2009年8月7日，温家宝总理在考察“无锡物联网产业研究院”，指示“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。这是“感知中国”名词的最初来源。同年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界做了《让科技引领中国可持续发展》的报告，提出“要着力突破传感网、物联网关键技术”。随后，物联网被正式列为国家五大新兴战略产业之一，并写入温家宝总理《政府工作报告》，编入了“十二五”发展规划。

物联网应用技术的兴起，也主要源自两个方面的技术：

一个是RFID射频识别技术；另一个是传感网技术。这两项技术和互联网以及智能计算技术的飞速发展、融合、应用，形成了今天的物联网。

2．物联网的定义

物联网是指通过射频识别（RFID）、传感器、激光扫描器、全球定位系统（GPS）、遥感系统等信息传感设备，按约定的协议连接起来，通过有线互联网、无线网络或卫星网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、定位、跟踪、监控、智能控制和管理的一种网络。

3．物联网的基本特征（1）

物联网概念应该具备三个特征：

一是全面感知。即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；

二是可靠传递。通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；

三是智能处理。利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对感知的海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制和管理。

物联网，是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网将与云服务、互联网一道构成未来的互联网。

“全面感知、可靠传递和智能处理”是物联网必须具备的3个重要特征。

4．物联网与互联网的联系与区别

互联网是人与人之间的联系；而物联网是人与物、物与物之间的联系。物联网是在互联网的基础上，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Internetofthings。在这个网络中，每个物体都具有“身份”，便于人们和物体的智能交互，也便于实现物与物之间的信息交互。物联网可用的基础网络有很多种，根据应用的需要，可以采用公众通信网络，或者采用行业专网，甚至新建专用于物联网的通信网。通常互联网最适合作为物联网的基础网络，特别是当物物互连的范围超出局域网时，以及当需要利用公众网传送需处理和利用的信息时。

“物联网”概念的提出改变了人们对网络的传统思维，网络的终端不再是实实在在的人或者普通的计算机，任何物体只要加上相应的感知系统就可以连人互联网，和其他物体或人进行信息交互。与现有的互联网络相比，物联网更注重信息的传递，互联网的终端必须是计算机（个人计算机、PDA、智能手机）等，并没有感知信息的概念；互联网与传统制造业的最大区别是，一个是传送比特，而另一个是在制造原子，然而在物联网的世界中，更加注重的是通过比特的传输来实现对原子的控制。

物联网是Internet的延伸和扩展，也可以说是很多技术集合（RFID、无线传感器技术、普适计算、云计算等）的应用，目的是使物品具有智能化的功能，能够“说话”，使信息的交互不再局限于人与人或者人与机的范畴，而是开创了物与物、人与物这些新兴领域的沟通；物联网将传感技术、生物技术、自动化技术、无线通信技术等以前相关性不密切的技术集合在了一起。

5．我国物联网的建设策略

为了更加顺利地建设“感知中国”，使得我们的物联网业务更加蓬勃的发展，我国政府和运营商从不同角度，提出了相应的建设策略。

1

1．政府的建设策略

政府应着重注意宏观方面的战略部署，国际国内的标准制定，以及立法和监管体系的完善，提供利于物联网发展的产业培育大环境。这包括以下几个方面： （1）国家层面的战略部署。

物联网的建设应当是一个国家工程，甚至世界工程，国家应该有一个整体和统一的战略规划，明确物联网产业的定位、发展目标、时间表和线路图。 （2）坚持国际标准和国内标准同步推进。

物联网的发展必然涉及通信的技术标准，物联网作为一个战略性的新型产业，每个国家和地区都针对不同层次通信协议提出各自的标准，尚未形成统一的国际标准，这将成为制约物联网产业发展的重要因素。因而我国政府将主导相关机构坚持国际标准和国内标准同步推进的原则，在标准制定上起点高、质量高，要进一步确立并扩大我国在物联网领域国际标准制定上的发言权。目前中国与德国、美国、英国等国家一起，成为国际标准制定的主导国。

（3）完善立法和监管组织体系。

在物联网中，物与人，人与人以及物与物之间的联系都更为紧密，信息被频繁采集，数据交换设备也被大量使用，数据泄密及用户隐私是物联网产业推广必须解决的重要问题。除了从技术角度防范，国家也应完善相关立法，对关键数据和用户隐私进行立法保护；同时从管理上加大对物联网信息涉及的相关国家安全、企业机密和个人隐私的保护力度，完善监管体系。

（4）完善体制实现资源共享。

政府主导建设相应的信息共享平台，更为高效地协调、整合和利用各方资源，打破行业间信息流通的壁垒，改变当前大量资源只在各自网络或行业内部流通，为大规模物联网的应用和发展创造基础支撑条件。

2．运营商的建设策略

“感知中国”计划也要求运营商，从设备终端，业务平台和产业持续发展的大环境等方面，确立正确的物联网发展策略。相关策略主要有以下3个方面： （1）丰富终端设备的种类

物联网的终端功能非常复杂，且不同行业的功能需求也不尽相同。从运营商的业务发展，特别是移动通信业务发展的经验来看，终端的完善直接影响到物联网大规模的推广。运营商从产业发展的初期，就要对物联网终端的发展非常重视，从行业需求和用户体验的角度出发，致力于让终端产品的研发适度超前于网络建设，以丰富终端产品的种类，为物联网产业的大发展做好准备。

（2）建设数据中心和业务平台

初期开展的物联网业务运营商主要针对数据通道类业务，在物联网中的角色只提供数据通道，系统集成由用户和集成商完成。中国政府在互联网、无线通讯和卫星通讯网络的建设中，发挥了重要的作用。我国自主研制的“北斗卫星导航系统”，能为各行各业提供多功能的数据通讯服务。运营商在建设协同通道之后，还要继续关注数据中心和业务平台的建设，融合计算、存储、网络、定位能力提供给集成商和用户。

（3）建立物联网“共性平台”

物联网产业不同于已有的基础通信服务和增值服务的产业链，物联网形成的是一个非常复杂，有众多行业、类别和数量的参与者，彼此间利益相互关联的共性平台。“共性平台”就好像是电脑的windows操作系统，它是物联网产业中共同的部分；而电脑中的软件就如同物联网的“应用子集”。“共性平台+应用子集”的物联网产业架构，已被国际标准化组织全面采纳，也成为国际物联网产业发展的体系架构。

6．我国物联网的建设面临的主要挑战

就当前我国物联网产业发展的态势而言，机会之下，也有很多困难和问题，这些问题逐步成为我国物联网建设的挑战，它包括以下几个方面： （1）管理及技术标准的统一问题

目前，全球物联网的发展缺乏一个权威公正的管理机构，缺乏物联网标准以及其与其他网络互联互通的标准。我国物联网应用目前将主要依托于国内市场需求，形式上五花八门，其分散性和缺乏监管也为国家标准和行业标准的制定带来了困难。

（2）技术集成上的瓶颈

目前，全球物联网的研究大多还停留在概念和实验阶段。一方面，我国相对缺少自主产权的核心技术，如无线通信技术、嵌入式技术、网络技术（移动和自组网络）、中间件技术，以及这些技术的无缝集成；还有智能终端的节能、延长网络寿命，无线传输的频率干扰，网络时钟同步等都是目前很有挑战性和必须解决的问题；另一方面，我国物联网应用领域管理分散，呈现出“概念方案多，使用产品少；试验系统多，规模应用少；单打独斗多，行业应用少”的特点，难以形成有代表性的大范围推广的系统解决方法。

（3）公众普及问题

虽然目前物联网已成为公众关注的热点，但是公众缺乏对物联网真正的认识。由于对物联网的认识具有一定的技术门槛，在很多因素的推动下，公众容易盲从，业界更容易炒概念。因此需要加强多层次的物联网知识普及，以便让公众更理性、更清晰地认识物联网这个新生事物。

（4）国际间合作

2

未来物联网是开放和共享的，各国物联网很难独立于世界物联网之外。我国物联网的建设也是如此，只有与其他国家物联网进行合作互联，才能更好地发挥物联网的作用。但由于“物联网”涉及下一代信息网络和资源的掌控和利用，各国都希望能占领该领域的制高点，掌握一定的话语权，因此，物联网既为国际间合作创造了良好机遇，也为合作带来了巨大挑战。

7．物联网的体系结构（1）

物联网体系结构从下到上依次为感知层、网络层和应用层。 1）感知层

感知层相当于人体的五官及皮肤，用于察觉外界的数据信息。感知层包括RFID、传感器节点、摄像头等数据采集设备，也包括由传感器节点组成的子网等。根据应用层不同的应用服务，感知层可能采用不同的感知设备。例如在环境检测的应用中，感知节点应该是在特定地点放置的温度感知节点、湿度感知节点以及其他环境监测所需指标的相应感知节点；在远程医疗的应用中，就会用到血氧感知节点、血压感知节点等；而在智能交通的应用中，需要给高速公路上的汽车配置相应的RFID标签。感知层是物联网信息的起点，与接人物联网中的“物”紧密相连。正是各类传感器、RFID及其他感知设备才使得物体能够自己“说话”。

2）网络层

网络层相当于人的神经中枢和大脑，网络层主要以因特网、移动通信网、卫星网等为主。网络层负责为信息的传输提供载体，实现更加广泛的互联功能，能将感知层采集的数据信息进行高效、可靠、安全的传递，提供异构网络设备接人接口，实现网络层与感知层的融合。由于移动通信网络及因特网等已应用发展多年，相应的网络技术及信息安全技术已发展得较为成熟，能够给物联网信息的传输提供坚实的基础。虽然这些技术已较成熟，基本上能满足物联网的数据传输要求，但是为了支持未来物联网新的业务特征，现在的因特网、移动通信网、卫星网可能需要做一些优化。

3）应用层

应用层相当于人的社会分工，根据不同的功能需求，应用层提供不同的应用服务，如智能交通、智能家居、远程医疗、智能物流、环境监测等，不同的应用服务可能对应网络层及感知层的不同功能。例如在智能家居的应用中，用户可以通过布置在家里的温湿感知等节点实时查询家里的各项环境指标，基于查询的数据根据自己的需要控制家里的智能电器（例如装有智能控制系统的空调、冰箱等），这些都发生在户主不在家的时候，户主只需通过智能手机发出一些查询、操作指令就可以掌握和控制家里的电器。查询、操作指令通过移动通信网络发送到家里的家居终端，从而可以对其进行远程控制。如果在家中的门窗上安装红外感应装置，那么就可以对室内安全进行监控，防止有强盗或外人闯入，一旦红外感应装置感应到有人闯入，就可以立即向房屋主人报告（例如可以发送短信给屋主告知有人在没有授权的情况下私自进入住宅）。

8．物联网的主要关键技术（1）

物联网作为当今信息领域新的研究热点，涉及多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待发现和研究，下面仅列出部分关键技术。 1．无线通信技术

物联网将使得人类在信息与通信世界里获得一个新的沟通维度，将任何时间、任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接，这就需要大量的无线通信技术的支持。信道带宽与容量扩展技术（ZigBee技术、高速率无线个人域网（WPAN）技术等）、信道抗干扰技术与差错控制技术、高速实时通信速率设计与服务质量保障技术、多类型协议标准兼容与互通技术（接口、速率、协议等）、多信道拥塞控制技术、新型无线通信标准技术研发（例如超宽带技术）等，都是无线通信技术研究领域中的热点问题。

2．大规模异质设备异构组网技术

相对于互联网、传感网等网络，物联网对互连提出了更高的要求：一方面，互连需要能够提供更强的网络访问能力；另一方面，由于物联网整合了各种设备化的物理对象和计算机，因此互连对象规模更大、异质性更显著。物联网的设备异质性表现在如下方面：

（1）设备能力不同，呈现为服务器、个人机、车载终端、手机、传感器、RFID终端等多种计算能力的差异。 （2）行为特性不同，设备可能是固定的，也可能是移动的，而移动也包含随机和有序等方式。

（3）连接方式不同，设备之间可能采用因特网、基于GSM和CDMA等的移动通信网、卫星通信等不同网络进行互联，互联方式呈现容迟容断、常连接、统计性连接等多样性和多异质特征。

因此，物联网必须解决大规模异质设备异构组网高效互连的问题，研究大规模异质设备编址与寻址技术、大规模异质设备部署技术、多类型异构网络覆盖与连通技术、动态路由与拓扑控制技术、物联网异质设备密集部署下的信息处理技术等。

3．安全与可靠性技术

从技术的角度看，物联网是基于因特网、移动通信网、无线传感器网络、RFID等技术的，所以物联网遇到的信息安全问题可能会更多，例如带有物联网传感节点的人或者物都有可能在公开场合被自动跟踪，但是否愿意被跟踪牵涉到个人隐私问题，或者有人伪造设备数据非法输入到某个系统中；又或者有人可能会伪造数据使设备阻塞等，因此必须在研究物联网的同时，从技术保障与法制环境完善的角度出发，为物联网的健康发展创造一个良好的环境。从技术上讲，需要重点研究隐私保护技术、容侵容错技术、设备保护技术、数据加密技术。

4．能效管理技术

3

为了实现物联网“任何人在任何地点接人控制任何设备”的愿景，必须研究高效的能量管理技术。例如设备动态节能技术（动态电压调整技术、动态功率管理技术等）、新型能量供给技术（高能效电池设计（锂电池、燃料电池等），风力、光能、振动等能量收集技术）、精简指令与算法设计技术（节能高效的路由协议和MAC层协议，低速率、低功耗的物理层通信技术等），启发式休眠调度技术（轮转工作策略、休眠与唤醒策略等）。

5．物联设备技术

作为物联网的基本要求之一，对环境的感知和认识是物联网进一步发展的关键，因此必须研制低功耗、微型化、高度集成、低价格的物联设备，使其具有更丰富的、更完善的信息感知与采集功能，能够采集诸如热工量（温度、湿度、压力、流量、流速）、机械量（位移，应力、振动、加速度）、成分量（气体、液体成分、酸碱度、盐度）、状态量（颜色、透明度、硬度、磨损度）等信息，实现对物理、化学和生物等特性的高灵敏度、稳定、快速采集，具有更强大的感知信息处理功能。需要将微电子、微机械、生物技术、电化学技术、网络技术、纳米技术与传感技术结合起来，研究新一代物联设备，这些设备将在物联网的发展中起到决定性的关键作用。

6．物联网软件设计技术

在物联网系统中，软件系统环境呈现显著的动态性，主要体现在如下方面：

（1）参与应用的物理实体对象的不确定性，如时间不确定、空间不确定、属性不确定、环境不确定、连接不确定，软件与操作环境之间呈现出交互对象和交互场景均随机出现的特征。

（2）信息空间资源的动态性，如可使用服务的功能、种类和质量的时空变化性，所能感知到的信息的动态性，以及网络和设备资源的动态性等。

（3）用户需求的动态性，不同用户有不同的个性化需求，即使是同一个用户的需求也会随情境和时间经常发生变化，软件需要根据需求的变化实时改变问题求解策略。物联网软件除了要完成用户需求域和信息空间域间的协同，还需要完成用户需求域与物理空间域间的协同，以及三者间的无缝连接，对其操作环境和运行环境不确定性的适应是物联网软件设计面临的重要挑战。

7．物联网系统标准化技术

标准作为技术的高端形式，对物联网的发展至关重要。相对于物联网的发展热潮，虽然电子标签、传感器网络等多种与物联网相关的信息技术的标准化工作已经开始，但仍显滞后，物联网中的所有接口、通信协议都需要有国家标准指引，否则不同领域、不同企业之间各成体系，很难实现信息共享，会导致大量改造问题。

8．简要说明物联网的关键技术（5）

无线通信技术、大规模异质设备异构组网技术、安全与可靠性技术、能效管理技术、物联设备制造技术、物联网软件设计技术、物联网系统标准化技术。

9．物联网的应用（1）

物联网的应用前景非常广阔，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。物联网在物流领域内的应用例如：一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉用户超载了，以及超载多少，当空间还有剩余，告诉用户轻重货怎样搭配。

物联网把新一代IT技术充分运用到各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不必说什么隐私权和辐射问题，单是把所有物品都植入识别芯片这一点目前看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。本书第9章将给出物联网应用的多个具体实例。

9．物联网的应用领域（2）

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、农业管理、老人护理、个人健康等无所不包的领域。在国家大力推动工业化与信息化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签。专家预计，2011年内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件”将超过1万亿个，物联网将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件的生产，给市场带来巨大商机。物联网目前已经在行业信息化、家庭保健、城市安防等方面有实际应用。

1．交通领域

通过使用不同的传感器和RFID可以对交通工具进行感知和定位，及时了解车辆的运行状态和路线；方便地实现车辆通行费的支付；显著提高交通管理效率，减少道路拥堵。上海移动的车务通在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障了世博园区周边大流量交通的顺畅。上海浦东国际机场防入侵系统铺

4

设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。

2．医疗领域

通过在病人身上放置不同的传感器，对人的健康参数进行监控，及时获知病人的生理特征，提前进行疾病的诊断和预防，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒客户去医院检查身体；通过RFID标识与病人绑定，及时了解病人的病历以及各种检查结果。

3．农业应用

通过使用不同的传感器对农业情况进行探测，帮助人们进行精确管理或精细农业生产。在牲畜溯源方面，给每一只放养的牲畜都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。

4．零售行业

如沃尔玛等大型零售企业要求他们采购的所有商品上都贴上RFID标签，以替代传统的条形码，促进了物流的信息化。 5．电力管理

电力公司对分布在全国范围内配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测。实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求管理等高效一体化管理。

6．数字家庭

数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等，通过不同的互联方式进行通信及数据交换，实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”的一种服务。数字家庭提供信息、通信、娱乐和生活等功能。

从现有的一些应用系统来看，普遍属于封闭式的专用系统，在每个应用系统中配置的RFID等标识设备，缺乏统一的编码标准和用于解码的读写器，因此从应用范围来看，现有的物联网应用要么属于局域内的小规模专用应用，要么属于广域内具备一定规模的专业应用。

9．物联网的应用（3）

物联网是通信网络的应用延伸和拓展，是信息网络上的一种增值应用。感知、传输、应用三个环节构成物联网产业的关键要素：感知（识别）是基础和前提；传输是平台和支撑；应用则是目的，是物联网的标志和体现。物联网发展不仅需要技术，更需要应用，应用是物联网发展的强大推动力。

物联网的应用领域非常广阔，从日常的家庭个人应用，到工业自动化应用，以至军事反恐、城建交通。当物联网与互联网、移动通信网相连时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”跨入“感知”，从“感知”到“控制”。目前，物联网已经在智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等领域初步得到实际应用。比较典型的应用包括水电行业无线远程自动抄表系统、数字堀市系统、智能交通系统、危险源和家居监控系统、产品质量监管系统等。

在环境监控和精细农业方面，物联网系统应用最为广泛。2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园，这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。杭州齐格科技有限公司与浙江农科院合作研发了远程农作管理决策服务平台，该平台利用了无线传感器技术实现对农田温室大棚温度、湿度、露点、光照等环境信息的监测。

在民用安全监控方面，英国的一家博物馆利用传感网设计了一个报警系统，他们将节点放在珍贵文物或艺术晶的底部或背面，通过侦测灯光的亮度改变和震动情况，来判断展览品的安全状态。中科院计算所在故宫博物院实施的文物安全监控系统也是WSN技术在民用安防领域中的典型应用。

在医疗监控方面，美国英特尔公司目前正在研制家庭护理的传感网系统，作为美国“应对老龄化社会技术项目”的一项重要内容。另外，在对特殊医院（精神类或残障类）中病人的位置监控方面，WSN也有巨大应用潜力。

在工业监控方面，美国英特尔公司为俄勒冈的一家芯片制造厂安装了200台无线传感器，用来监控部分工厂设备的振动情况，并在测量结果超出规定时提供监测报告。通过对危险区域/危险源（如矿井、核电厂）进行安全监控，能有效地遏制和减少恶性事件的发生。

在智能交通方面，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。该系统综合运用大量传感器网络，配合GPS系统、区域网络系统等资源，实现对交通车辆的优化调度，并为个体交通推荐实时的、最佳的行车路线服务。目前在美国宾夕法尼亚州的匹兹堡市已经建有这样的智能交通信息系统。中科院软件所在地下停车场基于WSN网络技术实现了细粒度的智能车位管理系统，使得停车信息能够迅速通过发布系统发送给附近的车辆，及时、准确地提供车位使用情况及停车收费等。

物流管理及控制是物联网技术最成熟的应用领域。尽管在仓储物流领域，RFID技术还没有被普遍采纳，但基于RFID的传感器节点在大粒度商品物流管理中已经得到了广泛的应用。例如，宁波中科万通公司与宁波港合作，实现了基于RFID网络的集装箱和集卡车的智能化管理。另外，还使用WSN技术实现了封闭仓库中托盘粒度的货物定位。

智能家居领域是物联网技术能够大力应用发展的地方。通过感应设备和图像系统相结合，可实现智能小区家居安全的远程监控；通过远程电子抄表系统，可减小水表、电表的抄表时间间隔，能够及时掌握用电、用水情况。基于WSN网络的智能楼宇系统，能够将信息发布在互联网上，通过互联网终端可以对家庭状况实施监测。

物联网应用前景非常广阔，应用领域将遍及工业、农业、环境、医疗、交通、社会各个方面。从感知城市到感知中国、感知世界，信息网络和移动信息化将开辟人与人、人与机、机与机、物与物、人与物互联的可能性，使人们的工作生活时时联通、事事链接，从智能缄市到智能社会、智慧地球。

物联网的应用领域虽然广泛，但其实际应用却是针对性极强的，是一种“物物相联”的对物应用。尽管它涵盖了多个领域与行业，但在应用模式上没有实质性的区

5

别，都是实现优化信息流和物流，提高电子商务效能，便利生产、方便生活的技术手段。

10．物联网在智能交通上的应用

一个国家经济的活力以及生活的质量，在很大程度上取决于其交通运输系统是否具有充分的流动性、可靠性、安全性以及动态承载能力。智能交通适应了现代城市经济发展的需求和经济全球化的需要，可以有效地提升城市的载体功能、服务功能，确保经济的活力和运输的效能。因此，加强物联网在智能交通上的应用研究十分必要而又急迫。

智能交通，是将先进的信息技术、数据通信技术、无线传感技术等现代技术有效地集成运用在整个交通管理调度、管理和服务，通过对路况、车辆和人流交汇信息的收集、交换、分析、利用，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、动态的综合交通运输管理服务系统。用以最大限度地提升交通基础设施的承载能力，提高交通的运行效率和综合服务水平，为公众提供高效、安全、便捷、顺畅的出行能力。达到时间和金钱的节省，能耗的降低，环境的改善和交通事故的减少，以实现出行顺畅、运营安全、运力高效、低碳节能的目标。

斯德哥尔摩的智能交通是物联网应用的典型案例。当前，车多路少已经成为世界各地城市发展中的一个通病。为此瑞典的首都斯德哥尔摩也不例外，每天都有超过50万辆汽车在城市中穿梭。2005年，他们做过一个调查，发现城市人上下班花在路上的平均时间比上一年增加了18%。为了缓解交通的压力，瑞典国家公路管理局（SNRA）和斯德哥尔摩市政厅自2006年年初宣布试征道路堵塞税，希望靠此提高公共交通工具使用效率，以便减少交通堵塞、减少环境污染。

当车辆于每天的高峰时段经过在进出斯德哥尔摩市中心的道路上设置的控制站时，用激光、摄像和系统技术自动连贯地对车辆进行探测、进行识别和收费，从而实现了一个无须停车的路边收费系统。

车辆通过第一道激光束，触动第2步中描述的收发器天线。收发器向车辆的车载应答器发出信号，并记录时间、日期和缴税额。在收发器工作的同时，摄像机会拍摄车辆的车头牌照。车辆通过第二道激光束，启动第5步中描述的第二台摄像机，第二台摄像机拍摄车尾牌照。以上所有步骤均无须车辆减速。费用将从驾驶者的账户扣除。这套道路收费系统明显缓解了斯德哥尔摩的交通堵塞情况，提高了市民生活的总体质量。到系统试运行结束时，市中心的交通流量降低了大约25%。由于交通堵塞缓解，不仅使人们的通行时间缩短，甚至连市中心的零售商店也实现了6%的业务增长。还使斯德哥尔摩城区的C02等温室气体排放量下降了40%。

11．物联网在智能家居上的应用

“十一五”规划中提到：到2010年中国大中城市60%的住宅要实现智能化，已经作为一个战略目标写进去了。这就表明中央的态度很明确，也说明智能家居的市场很大。所以我们发展智能家居就必须突破原来的理论框架，重点是要把握智能家居的主要内涵。

（1）发展智能家居要注意创造功能型的生态墙体

我们前一段发展智能家居，重点解决电控化，只注意墙体的柔美、和谐和色彩的美化，但是没有注意墙体的改造。正因为没有把墙体的生态型建设和改造作为重点，才会出现房门被冻上、墙面流水等情况。

这些问题说明，真正建设智能家居的房屋，必须把墙体变成具有生态功能、能呼吸的墙体。世博会已经为我们提供了许多先进的案例。比如英国的竹叶型墙体，其保温性能就能提高2℃～3℃，同样的房屋，冬天的温度就不一样。所以智能家居要有好的节能效果，首要的是要注重建设功能型墙体。

（2）发展智能家居要有多维的感知体验环境

我们看到在智能家居中，电视、音箱、摆设、窗帘等都可以实现自动化。当我们把视角放宽就会看到：我们中国人对智能家居的思考侧重于单纯的美学思考，而国外则注重功能保证和美学思考的统一和谐。

以洗衣机为例，我们研究的是如何用电子标签把它控制起来：国外研究的是：既要用电子标签把它控制起来，还要让其在功能上有多用性和替代性。日本搞了一个沙发式洗衣机，它既节省了空间，又节能、又环保，一举两得。

（3）发展智能家居必须有绿色节能的创新体系

绿色环保作为当前非常重要的主题，就一定要在智能家居中得到创新应用。当前特别要注重智能生物能源体系或者新能源体系的运用。智能家居中可以采用生物能源灯和风能灯。日本在智能家居中还把家庭晨练用品如跑步器和地板发电有机结合起来，一家三口人同时在可发电的地板上跑步，40分钟左右，产生的电能就可以保证自己居住、照明使用。在智能家居中还应该注重利用地缘热泵和水源热泵系统。目前，整个地源热泵在丹麦、奥地利、瑞士都得到了广泛应用，在上海世博会上，英国采用了水源热泵系统，利用黄浦江的水来发电来换热，我国沈阳地源热泵应用也十分广泛，预计今年将达到6500万平米，将减少C02的排放55.7万吨。

（4）发展智能家居要注意发展和培育智能家居产品链

智能家居，摆设的物品也应该智能化。除了物联网冰箱、物联网的电视，还应该有大量的家居物品要实现智能化，比如空气过滤器、物联网智能花盆等。国外还发明了一种智能生活记录器，能帮助你回忆一天的生活，应该说，三网融合后具备了这个条件。智能家居给智能建筑带来了经济效益，智能家居还给普通建筑使用者节省了经济效益。当前，上海已经在乐府浩庭小区实现了电能使用上的削峰填谷，老百姓用不了的电可以卖给大电网，自己电不够了，又可以从大电网融进来。

智能家居还能够使家庭生活的许多方面亲情化、智能化，当晚上想念自己孩子的时候可以通过智能系统看到你孩子在幼儿园活动的情况，派保姆去幼儿园接孩子的情况，在家里就可以通过无线视频系统看到孩子接出来没有。

智能家居系统除了生活应用上的智能，安全、防范和打假也是重要的领域。智能家居里面具有防伪打假查询系统，茅台酒、五粮液等名酒现在都有了电子标签，在

6

家里就可以随时查询、监测产品的真伪。不仅如此，在健康服务、生活服务、数字血压计应用和跑步仪测试等方面创造一个非常好的智能体验环境。

“十一五”规划已经明确了将有60%的住宅今后会变成智能化住宅，正因为这样，智能家居房屋已经展示了差异化竞争优势，舒适的优势、低碳环保的优势、人性化的感知优势和双向价值增值优势。智能家居一定会在物联网快速发展的浪潮中迎来销售的热潮。

12．物联网在物流中自动监测和跟踪货物装卸的应用

RFID系统还可以自动监测货物装卸过程，实时跟踪监测和定位控制与装配车间的交流等。为了防止操作中断和减少手工操作，通过RFID系统，就可以对涉及到材料供应商、排序中心、生产车间以及产品配送环节等众多方面的货物装卸和流转商之间进行适时监控。

在使用RFID技术之前，大都采用手工操作，由于运输延迟、零部件缺失、错放以及丢失等现象很普遍，因此，流程经常会因为各种原因中断。使用该系统以后，RFID有源标签每四分钟发射一次信号，装配车间的RFID读卡器接收到这些标签数据信息，可以进行分类、评估以及分析集成。被集成的信息可以和仓库管理系统、仓库跟踪系统以及可视性服务软件等进行全面的整合，不仅能实时控制管理在各个平台运转状况，而且能实时地进行同步动态协调。

13．物联网在智能电网上进行电力安全监控的应用

电力行业的安全可靠运行不仅可以保障电力系统的正常运营与供应，更是全社会稳定健康发展的基础。随着物联网在电力行业应用越来越广泛，无疑将提升用物联网进行众多电力项目运营管理的能力，进一步解放电力生产力。

智能电表就是智能电力中的一个十分重要的应用领域。随着智能电表的普及，电表将不再仅仅是一个记录电力消耗的仪表，而且可以帮助用户监测能源消耗量，指导用户错峰用电，甚至可以计量用户利用新能源发电向电网输入电量。

智能电表最重要的特征在于双向互动。电表作为电力系统的一个应用终端，目前只能实现单方面的交流，也就是只能实现自动读取用电量的功能，还不能实现双向互动的交流；而智能电表则可以使用户和电力系统之间实现互动。比如，电力供应机构可以精确地了解用户的用电规律，可以在电力供应高峰期或需求大于供给时，适当提高电价；用户此时可以把家里的替代能源设备打开，或把一些用电较多的家务挪到用电低谷时做，以便节省电能。

目前，国家电网公司已对智能电网进行了全新的规划。不仅对单相和三相智能电表的规格提出了具体要求，还对智能电表的显示、外观结构和安装尺寸、材料及工艺等提出了

14．物联网在动物及动物产品追溯管理中的应用

我国是世界上畜牧业生产大国，但在世界肉食品出口市场的份额却不高，其中的原因之一就是我国缺乏对饲养、屠宰、加工等过程的有效监控与管理，无法快速、准确地实现其产品质量的追踪与追溯。

从2003年开始，中国将RFID射频识别技术运用于现代化的生猪屠宰加工企业，开发出了RFID生猪屠宰实时生产监控管理系统。该系统能实时监控生产的全过程，自动、实时、准确地采集主要生产工序与卫生检验、检疫等关键环节的有关数据，较好地满足了HACCP的质量监管要求为加强食品的安全溯源。许多企业还从养殖期间，就将电子标签放置到动物体内，使得电子标签成为动物的“电子身份证”，实现100%的一畜一标，既可以用来追溯动物的品种、来源、免疫、治疗和用药情况以及健康状况等相关信息，为动物防疫和兽药残留监控和食品卫生检疫等工作服务。

更重要的是，当置有电子标签的动物屠宰时，标签中的信息与屠宰场的数据将一起被储存在出售该动物肉品的超市展卖柜台的标签中。该标签可提供食品内容或来源史，以及分销数据，并可通过对各种食品制造阶段进行跟踪，还能够通过对餐馆进货的供应网中众多分销链进行跟踪。或者对消费者购买食品的超市，进行视频监控，一旦发现问题，可以直接溯源到源头。不仅可以及时查找和发现食品流转中的问题，确保老百姓吃上放心食品，而且可以找到原因和责任人。

15．物联网在车辆生产和营销调度管理中的应用

国外的生产制造商，还采用物联网技术进行大型车场的调车管理。通过RFID实时定位系统提高车场的调车效率。当需要查找一辆卡车时，员工要驾驶高尔大小车在公司停车场四处查找，不仅浪费时间，而且有时很令客户着急。采用GPS定位不仅能准确的定位出顾客要看的是那辆车，而且，那辆车所在的那一排的电子显示屏立时会告知您车辆所在的方位，并在电子屏幕上出现“欢迎您选购”的字幕。瑞典汽车经销商很快获得了这一信息，当前也使用了RFID实时追踪定位系统，对卖场的1000余辆汽车的交易活动进行实时精准管理。

实践表明，物联网提供了提升汽车消费的巨大潜能。它可以让汽车使用更加便利、人性化和安全，还可以让服务更加周到和便捷。比如夏季或冬季，驾驶员可以在进入停车场前，用手机启动汽车发动机、提前热车；或启动空调提前降温，待进入车后，便可以直接驾驶。

在车辆存放中，车载的外置式摄像监控设备，可以时时记录车辆周边的情况，当出现可疑现象或偷窃行为时，其摄像设备会自动录下相关视频，同时通过3G网络分别向车主和公安报警。这不仅有效地提高车辆的安全性，而且将极大地提高警方的出警效率。

在日常的驾驶中，市政系统通过对道路上的运行车辆芯片的扫描和监控、可及时为驾驶者提供相关道路的实时路况信息，实现动态调度，有效避免道路的拥堵。车载的红外传感器和摄像设备，也可以为车主的安全驾驶提供帮助。这一技术已经在德国的一些高端车型上得到应用。

16．物联网在石油石化行业智能巡检中的应用

7

石油石化行业的巡检是工作人员按照企业规定，对所管理的生产装置、罐区等进行定期、定点的检查、监测和记录。智能巡检是在传统巡检的基础上采用RFID等现代智能化技术，实现巡检线路导航和巡检地点、人员、事件等巡检信息的采集、传输、处理和存储的应用系统。只要在巡检点将RFID器件浅埋入墙体或粘贴在金属物表面，巡检的时候巡检员把内装读卡器的巡检器靠近巡检点，不接触巡检点，就能够自动记录巡检数据。不仅能自动完成巡检记录，还能实时再现巡检区域内的事件。

以润滑油生产、销售为例，由于中国的润滑油企业能生产20大类润滑产品，700多个品种的润滑油、润滑脂。这种大批量、多品种的间歇式加工，带来了极大的管理难度。通过部署RFID技术，对仓库的到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化采集，保证了仓库各作业环节数据输入的效率和准确性，减少了仓库占用量，极大地降低运营成本，有效地提高了服务质量。

17．物联网在服装行业销售上的应用 （1）较好地解决了品牌服饰的防伪问题

在品牌服装上应用电子标签优厚，将品牌名称、等级、货号、型号、面料、里料、洗涤方式、执行标准、商品编号、检验员编号等信息写入对应的电子标签，并将该电子标签附加在服装上。电子标签或植入服装内，或做成铭牌、吊牌连在服装上，这就给每一件服装赋予了难以伪造的唯一的电子标签标识，可以有效地避免假冒行为的发生，很好地解决了品牌服饰的防伪问题

（2）较快地解决了在销服装的动态补货问题

以往的服装销售，市场和仓库的衔接很慢。一般是前一批进货快销完才会下单再进货。这样，由于产销信息不能及时衔接，储货量大，应用RFID以后大都有动态通告系统和补货系统的设计，这样就可以降低库存，及时补货满足需求。

（3）及时地推进了智能试衣间的出现，加快了服装个性化的进程

随着RFID技术在中国服装行业的深度应用，RFID技术给服装营销带来革命性的改变，使服装销售更加动态化、立体化、体验化、个性化，适应这些特点的一个重要特点是出现了“智能试衣间”。

“智能试衣间”最早出现在美国，其后在德国未来商店得到认同和快速发展，又在日本得到进一步的创新和完善。目前，这种新型试衣间在中国的上海也已经出现。 这种新型试衣间把服装试穿由暗处改为了明处；由独自晶评，改为了开放品评；把按号购衣改为个性定制，把过去的量体裁衣改为视频影像度量，彻底改变了服装营销规程，推进了品牌个性化服装的问世，受到了消费者的欢迎。

18．物联网对人们工作和生活方式的影响1．更精细

物联网中大量传感器的使用，提高了数据采集的实时性、精确性。目前，我们使用的各类信息系统、软件的基础信息绝大部分都是人工录入的，在数据采集的实时性和准确性方面无法有效保证。物联网的RFID、传感器等设备的使用，将实时地收集到各类需要感知的物体的位置、状态、外观等方面的数据信息，能够更加精准地掌握物体的实时状况。以前的城市管理、工业控制、操作管理主要通过人来进行管理，要投人大量的人力物力，并且无法管理到具体的某个信息节点。而现在通过传感器的感知和智能的控制，可以实现对管理区域内的某一个设备单元或具体信息节点的感知、控制和管理。如通过在城市的井盖上加装一个传感器件，即可通过应用平台对这个井盖实现更加精细的掌握和管理（所处位置、维修情况等）。

在军事、工业控制、矿山勘探等大型作业方面对数据的准确性、精度方面有特别的要求，物联网的传感技术可以满足这些方面的需求。 2．更智能

从复杂程度上来讲，物联网使人类可管理的范围更加扩大，管理更加智能。物联网专项的应用所涉及的产业众多，对各类服务商、设备商的协同要求也更高，就个人使用者而言直接的体会是我们得到的服务更加智能和人性化。

以手机上提供的导航服务为例，需要手机设备商提供基础的设备，地图服务商提供基础的地图数据服务，运营商提供通信服务。使用时，系统会自动给出时间优先（用时最短）或距离优先（距离最短），选择后，导航系统会随时根据行进路线和路况给出更新的选择，便于随时调整路线。一个这样简单的个人服务是多个企业相互合作的结晶。

在便捷的服务背后需要各个行业，各个层面上的技术和企业协同合作才能提供出一整套的完整服务。例如，城市的公共设施管理，通过物联网技术可以实现对城市的地下管网、各类公共设施、各种能源输送设备实现实时的监控，各类信息和数据汇集到数据中心，形成了一个非常复杂的城市基础设施海量数据库，涉及城市的能源、交通、环境等多个领域。

3．更简单

物联网技术将对各类设备的管理和控制更加简单和高效。在物流、环保、工业控制、电力、产品制造等各方面的应用将使工作流程变得更加简化，工作效率大大提高。

如为汽车分销公司部署的具有RFID功能的车辆定位系统。在港口、车库和分销中心采用RFID设备，来定位、跟踪和管理车辆，为代理机构改善发货流程。 车辆定位设备包括RFID标签、RFID阅读器和手持终端。在分销商的发货前检查和安装专线中，汽车被安装上定制的零配件，解决方案实现自动识别每辆汽车。此外，接收、存储和调度车辆都是计算机化和自动化，所有信息将发送到分销商的ERP系统。

由于互联网技术和传感技术的相结合（物联网），实现了更简单的操作流程、更高效智能的管理。

8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hqh8.html