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浅谈物联网的应用和发展研究第三次信息产业浪潮之我看摘要：物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是未来一片浩瀚的蓝海。物联网的目标是通过各种信息传感设备与智能通讯系统把全球范围内的物理物体、信息技术系统和人有机的连接起来，从而能够通过数据采集、分析、预测、优化等技术，来更好的感知和管理物理世界。本文首先介绍了物联网的概念及其演进历程，然后分析了物联网的架构体系和关键技术，最后以智能电网、智能交通、物流管理等应用案例说明了物联网广泛的应用前景。关键字：物联网 智能 应用前景 1.1物联网相关概念介绍 通过射频识别(RFID)、红外感应器、智能仪表等智能传感设备, 以及可扩展的、能普遍接受的通信、软硬件及平台技术，按约定的协议，把人、物品和信息系统相互连接成网，进行信息交换和通信，以实现无所不在的信息采集、分析、优化和对物理世界的有效监控和管理。这种网络，称之为“物联网”。1.2物联网的发展历程1995年，比尔盖茨未来之路一书中已提及物联网的基本思路。1999年,MITAuto一 IDCenter提出物联网 (TheInternetofthings)的概念。2003年SUN公司发表文章 Toward Global“ Internet of things”介绍了物联网的基本工作流程并提出解决方案。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(ITU)发布ITU互联网报告2005:物联网，正式提出了物联网概念。2009年1月23日，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”，其中物联网不可或缺，而奥巴马总统在就职演讲后对“智慧地球”构想积极回应，表示物联网技术是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。2009年8月9日，温家宝总理在无锡视察的时候视察了中科院相应的技术研发中心，对于“物联网”应用提出了三点要求，提出“感知中国”概念。2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨感知中国高峰论坛”在北京举行，会上成立了传感器网络标准工作组，为我国将来开展传感网标准制订工作，参与国际标准化、把握信息化浪潮奠定了基础。2009年9月14日，在中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙表示物联网商机无限，移动将以开放姿态，与各方竭诚合作。2009年9月21日，工信部在相关会议上，首次明确提出要进一步研究建设物联网、传感网，加快传感中心建设，推进信息技术在工业领域的广泛应用，提高资源利用率、经济运行效益和投入产出效率等。2009年10月11日，工业和信息化部部长李毅中部长在科技日报上发表题为我国工业和信息化发展的现状与展望的署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上升到战略性新兴产业的高度，指出信息技术的广泛渗透和高度应用将催生出一批新增长点。2009年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲一话，首度提出发展包括新能源、新材料、生命科学、生命医药、信息网络、海洋工程、地质勘探等七大战略新兴产业的目标，并将“物联网”并入信息网络发展的重要内容，并强调信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。从技术发展角度看，传感器网络 (SensorNetwork)的概念最早由美国军方提出，起源于1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目，当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。随着近年来互联网技术和多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展，2008年2月，ITU一T发表了泛在传感器网络 (Ubiquitous Sensor Networks)研究报告。在报告中，ITu一T指出传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展，它是由智能传感器节点组成的网络，可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。移动计算和网络国际会议在1999年就将传感网视为21世纪人类又一个发展机遇.2005年，国际电信联盟(ITU)发布了 (ITU互联网报告2005:物联网，从此“物联网”的概念日渐深入人心。加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本和韩国等国纷纷加强对传感网研究的投入，“智慧地球”、“U一Japan”、“U一Korea”等项目陆续提出。我国在此领域布局较早，中科院10年前就启动了传感网研究，传感网标准体系已形成初步框架，目前我国与德国、美国等国一起，成为国际标准制定的主要国家之一。中国电信的:M2M平台从07年就开始搭建，建立在其基础上的系统应用横跨物流、交通、节能、环保、消防、车辆跟踪等多个行业。1.3提出物联网的意义提出物联网的意义之一：形成规模效应巨大的聚合产业10年内“物联网”可能大规模普及，到2020年世界上物物互联的业务跟人与人通信的业务相比将达到30:1，物联网被称为是下一个万亿级的信息技术产业。提出物联网的意义之二：在统一标准和架构体系下快速形成成熟的产业链随着“物联网”概念的提出和各种标准组织的成立，物联网的各种协议和体系架构正在迈向统一标准的方向。而在统一的标准和架构体系下，才可能尽快推进物联网产业链的成熟和大规模商用。提出物联网的意义之三：基于统一网络和应用平台，形成感知泛在聚合效应当前已存在的各种物联网应用雏形最大的局限就是行业类型单一，网络范围局限物联网的概念提出了统一网络和应用平台，行业交叉的泛在聚合效应，才是物联网概念的精髓所在物联网概念提出的意义。2.1物联网的架构体系和技术体系2.1.1 物联网的架构体系学界通常将物联网系统划分为三个层次感知层、网络层、应用层。（2011年1月）第1期 中国科技论坛感知层的主要功能是全面感知，即利用RFID传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。 RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术,其中包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节点供电等细分领域。网络层的主要功能是实现感知数据和控制信息的双向传递，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。物联网通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连，如手机付费系统中由刷卡设备将内置于手机的RFID信息采集上传到互联网，网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划账。网络层还具有信息存储查询、网络管理等功能。应用层主要是利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，既是物联网网络层的、污染监控）、查询型（智能检索、远程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路灯控制）、扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）等。应用层是物联网发展的目的，软件开发、智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。感知层是物联网发展和应用的基础，网络层是物联网发展和应用的可靠保证没有感知层和传输层提供的基础，应用层也就成了无源之水、无本之木，但未来的物联网发展将更加关注应用层。只有当未来物联网接入互联网、普及应用、数据量越来越大、应用需求日趋广泛、强烈之后，物联网才会迎来大发展，人类才能真正迈入智慧地球时代。2.1.2物联网的技术体系 1.感知与控制层通过从传感器、计量器等器件获取环境、资产或者运营状态信息，在进行适当的处理之后，通过传感器传输网关将数据传递出去；同时通过传感器接收网关接收控制指令信息，在本地传递给控制器件达到控制资产、设备及运营的目的。在此层次中，感知及控制器件的管理，传输与接收网关，本地数据及信号处理是重要的技术领域。2.网络层通过公网或者专网以无线或者有线的通讯方式将信息、数据与指令在感知控制层与平台及应用层之间传递. 其中特别需要对安全及传输服务质量进行管理以避免数据的丢失、乱序、延时等问题。3.平台服务层通过感知层及网络层获得数据后, 对数据进行必要的路由和处理(包括数据过滤、丢失数据定位、冗余数据剔除、数据融合)。数据处理的逻辑根据设备和应用的不同而不同，其产生的高质量以及融合的数据会传送给数据分析模块做进一步的数据挖掘处理。分析模块首先把数据与物理环境与设备和应用关联起来，根据当前数据和历史数据，评估和预测系统当前的状态以及风险因素。根据预警规则，分析模块把具有一定风险等级的分析结果通过业务流程及应用整合传送给控制与通知系统。如果需要对系统做优化，则可以运用仿真及优化方案，并提供决策支持。从而实现在实时感知基础上支持业务的即时优化与控制。4.应用服务层根据企业业务的需要，可以在平台服务层之上建立相关的物联网应用。例如城市交通情况的分析与预测；城市资产状态监控与分析；环境状态监控、分析与预警(例如：风力、雨量、滑坡)；健康状况监测与医疗方案建议等。 应用以业务流程的方式整合感知与控制层，网络层以及平台层的服务及能力，从而实现及时感知、及时分析、及时响应的物联网智能管理业务模式，进而提升运营效率、推动业务模式创新并且降低运营与管理成本。3.物联网的发展前景（1）智能电网。人类已进入新能源时代，如何创建一个既能保证供电的可持续性、安全性，又能保护环境的智能电网，已经成为各国能源政策的目标。美国业界主流意见认为，新的能源革命更多的是智能电网或者智慧能源的变革，能源行业的焦点已经转移到管理能源需求和融合全部技术的网络智能电网6。智能电网，就是利用传感器、嵌入式处理器。字化通信和IT技术，构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与客户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。智能电网是物联网第一重要的运用，包括很多电信企业开展的 “无线抄表”应用，其实也是物联网应用的一种。对于物联网产业甚至整个信息通信产业的发展而言，电网智能化将产生强大的驱动力，并将深刻影响和有力推动其他行业的物联网应用。（2）智能交通。所谓智能交通，就是利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通智能化是解决交通拥堵、提高行车安全、提高运行效率的重要途径。我国交通问题的重点和难点是城市道路拥堵。在道路建设跟不上汽车增长的情况下，对车辆进行智能化管理和调配就成为解决拥堵问题主要技术手段。目前，全国已经有20多个省区市实现公路联网监控、，路网检测信息采集设备的设置密度在逐步加大，有些高速公路实现了全程监控，并可以对长途客运危险货物运输车辆进行动态监管。21世纪将是公路交通智能化的世纪，人们将要采用的智能交通系统是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。（3）物流管理。物流领域是物联网相关技术最有现实意义的应用领域之一。通过在物流商品中引入传感节点，可以从采购、生产制造、包装、运输、销售到服务的供应链上的每一个环节做到精确地了解和掌握，对物流全程传递和服务实现信息化的管理，仓储等物流成本，提高物流效率和效益。物联网与现代物流有着天然紧密的联系，其关键技术诸如物体标识及标识追踪，无线定位等新型信息技术应用，能够有效实现物流的智能调度管理、整合物流核心业务流程，加强物流管理的合理化，降低物流消耗，从而降低物流成本，减少流通费用、增加利润。物联网将加快现代物流的发展，增强供应链的可视性和可控性。（4）医疗管理。在医疗领域，物联网在条码化病人身份管理、移动医嘱，诊疗体征录入、药物管理、检验标本管理、病案管理数据保存及调用、婴儿防盗、护理流程、临床路径等管理中，均能发挥重要作用。如通过物联网技术，可以将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息，都存于电子标签中。4.总结物联网的概念应当分为广义和狭义两个方面。从广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，是“泛在网络”。能够实现人在任何时间、任何地点、使用任何网络与任何人与物的信息交换；从狭义来讲，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，这个网络可以不接入互联网，但如果需要也可以随时接入互联网。物联网的演进路径分为电信网主导和传感网主导两种模式，发展的初期阶段传感网络是主导，但是当传感网技术成熟后，应当以电信网为主导，实现信息的可控可管，安全高效。降低成本已经被提上议事日程，已经迫在眉睫，而大量应用物联网正是最降低成本的有效的手段之一。从节约入手拉动物联网的发展，将成为物联网发展的契机。在如何促进物联网发展方面，我们建议：一政府大力提倡节约、提效、减灾，奖励节约、表彰高效、严惩灾难；二设立物联网专项贷款，支持各级政府、企业应用物联网，扶持有广阔应用前景的传感器开发；三设立减灾基金，鼓励