物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點與應(yīng)用

引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化管理與服務(wù)也得到快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的條件下發(fā)展起來的新興產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)是以感知為核心的物物互聯(lián)的綜合信息系統(tǒng)，其發(fā)展將促進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)、生活方式向著現(xiàn)代智能化的方式轉(zhuǎn)變，可大大提高生產(chǎn)力和社會運行效率，提升人們的生活質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第3次革命。

早在1995年，比爾-蓋茨在《未來之路》中就已經(jīng)提及物物互聯(lián)的概念，但受限于當(dāng)時無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展情況而未引起重視。1998年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時被稱為EPC系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。1999年,在建立物品編碼、RFID技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，美國Auto-ID中心首先提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)"，從此闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。

物聯(lián)網(wǎng)的基本思想產(chǎn)生于上世紀(jì)末，但近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)才真正引起人們的關(guān)注。2005年，在信息社會世界峰會(WSIS)上,國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》?！秷蟾妗分赋觯瑹o所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨：通過一些關(guān)鍵技術(shù)，用互聯(lián)網(wǎng)將世界上的物體都連接在一起，使世界萬物都可以上網(wǎng)，世界上所有物體都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進(jìn)行信息交換。射頻識別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)等將得到更加廣泛的應(yīng)用。歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPOSS)于2008年在《物聯(lián)網(wǎng)2020》報告中分析預(yù)測了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要經(jīng)歷四個階段：2010年之前廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥等領(lǐng)域；2010—2015年實現(xiàn)物與物之間的互聯(lián)；2015—2020年進(jìn)入半智能化階段；2020年之后實現(xiàn)全智能化。目前，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用正在由第一階段向第二階段過渡期，物物互聯(lián)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。RFID在歐美國家已具有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，這些國家主要將RFID技術(shù)應(yīng)用于交通、車輛管理、身份識別、生產(chǎn)線自動化控制、倉儲管理及物資跟蹤等領(lǐng)域。我國目前的物聯(lián)網(wǎng)雖然只有小規(guī)模應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)地位已經(jīng)明確。

1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及特點

物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化的重要特征。物聯(lián)網(wǎng)是一種復(fù)雜多樣的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應(yīng)用過程，可以把物聯(lián)網(wǎng)分為感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。

1.1感知識別層

感知識別層由大量具有感知和識別功能的設(shè)備組成，可以部署于世界任何地方、任何環(huán)境之中，被感知和識別的對象也不受限制。感知識別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，是聯(lián)系物理世界和信息世界的紐帶，主要作用是感知和識別物體，采集并捕獲信息。關(guān)鍵技術(shù)不僅包括射頻識別技術(shù)、無線傳感器等信息自動生成設(shè)備，也包括各種智能電子產(chǎn)品用來人工信息生成，主要是感知和識別設(shè)備的功耗、物體標(biāo)簽信息的濃縮和寫入、物體信息代碼的分類匹配等。近年來，各類可聯(lián)網(wǎng)的電子產(chǎn)品層出不窮，智能手機(jī)、個人數(shù)字助理（PDA）、多媒體播放器、上網(wǎng)本、筆記本、平板電腦等迅速普及，人們可以隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，分享信息。信息生成方式的多樣化是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的重要特征。

1.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層主要是將感知識別層數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)及下一代互聯(lián)網(wǎng)（包含IPv6技術(shù)）是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)。

各種無線網(wǎng)絡(luò)可提供隨時隨地的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。各種不同類型的無線網(wǎng)絡(luò)合力提供便捷的網(wǎng)絡(luò)接入，是實現(xiàn)物物互聯(lián)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。無線個域網(wǎng)包括藍(lán)牙技術(shù)（802.15.1標(biāo)準(zhǔn)）、ZigBee技術(shù)（802.15.4標(biāo)準(zhǔn)），無線局域網(wǎng)包括現(xiàn)在廣為流行的Wi-Fi技術(shù)（802.11標(biāo)準(zhǔn)），無線城域網(wǎng)包括現(xiàn)有的WiMAX技術(shù)（802.16標(biāo)準(zhǔn)），無線廣域網(wǎng)包括現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)及其演進(jìn)技術(shù)（3G、4G通信技術(shù)）。

物聯(lián)網(wǎng)在接入層面需考慮多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同。多個無線接入環(huán)境的異構(gòu)性的主要體現(xiàn)：第一是無線接入技術(shù)（RAT）的異構(gòu)性，包括各無線網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制、覆蓋范圍、傳輸速率、提供的服務(wù)、面向的業(yè)務(wù)和應(yīng)用都各不相同；第二是組網(wǎng)方式的異構(gòu)性，即存在單跳式無線網(wǎng)絡(luò)、多跳式無線自組網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)等，其網(wǎng)絡(luò)控制方式不同；第三是終端的異構(gòu)性、業(yè)務(wù)的多樣化及IC技術(shù)的發(fā)展，終端包含手機(jī)、電腦、各種信息、娛樂、辦公終端、嵌入式終端等，不同終端具有不同的接入能力、移動能力和業(yè)務(wù)能力；第四是頻譜資源的異構(gòu)性，不同頻譜的傳輸特性不同，各種頻段的無線技術(shù)也不相同；第五是運營管理的異構(gòu)性，不同運營商針對不同業(yè)務(wù)和客戶群設(shè)計開發(fā)有不同的管理策略和資源策略。

1.3管理服務(wù)層

在高性能計算和海量存儲技術(shù)的支撐下，管理服務(wù)層將大規(guī)模數(shù)據(jù)高效、可靠地組織起來，為上層行業(yè)應(yīng)用提供智能的支撐平臺。管理服務(wù)層的主要特點是智能。具有豐富翔實的數(shù)據(jù)，運籌學(xué)理論、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)等智能化技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。此外，管理服務(wù)層還有一個關(guān)鍵問題就是信息安全和隱私保護(hù)，這是物聯(lián)網(wǎng)推廣要面臨的一個重大挑戰(zhàn)。

1.4綜合應(yīng)用層

互聯(lián)網(wǎng)從最初的計算機(jī)通信起，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展,圖1所示是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用擴(kuò)展的示意圖。可見，互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在正朝著物物互聯(lián)的方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的激增，正呈現(xiàn)出多樣化、規(guī)?；⑿袠I(yè)化的特點。綜合應(yīng)用層需要把物聯(lián)技術(shù)與行業(yè)技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)在于根據(jù)具體的需求和環(huán)境選擇合適的感知技術(shù)、聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息處理技術(shù)。

圖1網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用擴(kuò)展示意圖

全面感知、可靠傳送、智能化處理是物聯(lián)網(wǎng)的核心能力，作為一個龐大、復(fù)雜的綜合信息系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的各層面都涉及許多關(guān)鍵技術(shù)。從關(guān)鍵技術(shù)層面看，物聯(lián)網(wǎng)感知互動、信息安全和應(yīng)用服務(wù)相關(guān)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的重點，也是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點。

2物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)分析

物聯(lián)網(wǎng)能有效地整合通信基礎(chǔ)設(shè)施和行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)置等資源，使信息通信資源服務(wù)于各行各業(yè)，提高各行業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息化水平，改善基礎(chǔ)設(shè)施資源利用效率。

作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全球推動者，美國在《2025年對美國利益潛在影響的關(guān)鍵技術(shù)》中把物聯(lián)網(wǎng)列為6種關(guān)鍵技術(shù)之一，并將以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的“智慧地球”計劃上升至國家戰(zhàn)略層面。全球一些重要國家和地區(qū)，也將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展確定為國家戰(zhàn)略重點，開展了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的規(guī)劃布局。

2009年歐盟發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，并提出加強歐盟政府對物聯(lián)網(wǎng)的管理，同時發(fā)布了歐盟2010、2015、2020三個階段的《物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》，系統(tǒng)提出了物聯(lián)網(wǎng)在汽車、航空航天、醫(yī)藥、能源等18個主要應(yīng)用領(lǐng)域與感知、

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、通信和組網(wǎng)及數(shù)據(jù)處理等12個方面需突破的關(guān)鍵技術(shù)。

2004年，日本政府提出了以發(fā)展泛在網(wǎng)絡(luò)社會的U-Japan計劃，2009年上升為I-Japan戰(zhàn)略計劃電該計劃提出到2015年，通過數(shù)字化技術(shù)使行政效率化、標(biāo)準(zhǔn)化和透明化，同時推動電子病歷、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等應(yīng)用，強化物聯(lián)網(wǎng)在行政、交通、醫(yī)療、教育和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。

我國政府也高度重視物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展。2009年是中國的“物聯(lián)網(wǎng)元年”，溫家寶總理在8月7日視察無錫時發(fā)表重要講話，提出“感知中國”的戰(zhàn)略構(gòu)想，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學(xué)院、運營商、多所大學(xué)在無錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究所。2009年11月3日，溫家寶總理在《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話中再次強調(diào)新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要，并指示要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。2010年吳邦國委員長視察無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院，表示要培育發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)，確保我國在新一輪國際經(jīng)濟(jì)競爭中立于不敗之地。我國政府高層的一系列報告、指示和相關(guān)措施表明：大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，將成為今后一項具有國家戰(zhàn)略意義的重要決策。

目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要集中于各垂直產(chǎn)業(yè)鏈，主要是現(xiàn)有傳感技術(shù)的發(fā)展所推動的一系列典型領(lǐng)域的應(yīng)用，包括智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能建筑、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)自動化生產(chǎn)、精細(xì)農(nóng)業(yè)種植、公共安全、醫(yī)療健康等。未來的物聯(lián)網(wǎng)將使現(xiàn)有各種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用集成為新型的跨領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)的市場潛力巨大，據(jù)2010年發(fā)布的《中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度藍(lán)皮書》的統(tǒng)計，2007年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模已達(dá)700億美元，2008年達(dá)780億美元，此后5年，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場都呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，預(yù)計2012年年底,全球市場規(guī)模將超過1700億美元，2015年則將接近3500億美元。

物聯(lián)網(wǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景，但各行業(yè)發(fā)展并不均衡。整體看，物聯(lián)網(wǎng)還處于初級階段，技術(shù)、產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)及市場還不成熟。以安防、家居、電力、交通、醫(yī)療、物流為代表的物聯(lián)網(wǎng)重點應(yīng)用行業(yè)已經(jīng)開始逐漸接受物聯(lián)網(wǎng)概念并得到應(yīng)用。但不同行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)政策傾向、技術(shù)、市場等方面的差異，造成了物聯(lián)網(wǎng)的細(xì)分市場發(fā)展差異很大。2010年，我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)2000億元，其中安防行業(yè)占近一半市場份額

(43%),表1所列是2010年我國物聯(lián)網(wǎng)主要行業(yè)的市場規(guī)模。

在今后一段時間內(nèi)，我國物聯(lián)網(wǎng)仍將以政府為主導(dǎo)，在對成本不太敏感和技術(shù)方案比較成熟的行業(yè)進(jìn)行推廣，然后以行業(yè)案例為示范效應(yīng)全面推廣企業(yè)和個人物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及仍然需要較長的時間。

3結(jié)語

盡管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景廣闊，但同時也應(yīng)認(rèn)識到物聯(lián)網(wǎng)從認(rèn)識到發(fā)展不是一蹴而就的，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展面臨很多挑戰(zhàn)，對安全和隱私、數(shù)據(jù)保護(hù)、資源控制、信息共享、標(biāo)準(zhǔn)制定、服務(wù)開放性和互動操作性等關(guān)鍵技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀還處于初級階段，關(guān)鍵技術(shù)有待突破，未來5-10年,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將得到蓬勃發(fā)展。

我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家基本在同一起跑線上，因此,必須緊抓機(jī)遇，研發(fā)具有我國自有知識產(chǎn)權(quán)的成果和核心技術(shù)，在政府的主導(dǎo)下，不激進(jìn)，冷靜思考，根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有針對地發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以健康發(fā)展和應(yīng)用。

20210916_614369faa395a__物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點與應(yīng)用