物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

范有福

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 南平 353000）

1 物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展

（1）1995年，比爾·蓋茨在其《未來之路》中提出了“物-物”相聯(lián)的概念，這是最早對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)想的雛形。1999年，美國的Auto-ID在研究射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）時(shí)，首先提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念：把所有物品通過射頻識別技術(shù)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）則描述了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的情景：世界上所有的物體，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)、射頻識別技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)等主動進(jìn)行信息交換。

自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報(bào)告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。

由此，物聯(lián)網(wǎng)的概念與其說是一個外來概念，不如說它已經(jīng)是一個“中國制造”的概念，他的覆蓋范圍與時(shí)俱進(jìn)，已經(jīng)超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報(bào)告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國式”標(biāo)簽。

（2）“中國式”物聯(lián)網(wǎng)定義。最簡潔明了的定義：物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象實(shí)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3個重要特征。

（3）其它的定義：物聯(lián)網(wǎng)指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設(shè)備（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線或有線的長距離或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M)、應(yīng)用大集成（Grand Integration)、以及基于云計(jì)算的SaaS營運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。

最簡潔的物聯(lián)網(wǎng)定義是指：把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。

綜上，由于物聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)不久，其內(nèi)涵還在不斷發(fā)展、完善。目前，對于"物聯(lián)網(wǎng)"這一概念的準(zhǔn)確定義尚未形成比較權(quán)威的表述。

2 物聯(lián)網(wǎng)的主要類型

如前述，物聯(lián)網(wǎng)尚處在一個萌芽、發(fā)展期，因此，物聯(lián)網(wǎng)尚處于萌芽時(shí)期，還談不上分類，但可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)的分類方法，按照接入方式、應(yīng)用類型等進(jìn)行簡單分類，以便于建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用。

按照物聯(lián)網(wǎng)的用戶范圍不同，可將其分為公用物聯(lián)網(wǎng)和專用物聯(lián)網(wǎng)。公用物聯(lián)網(wǎng)是指為滿足大眾生活和信息需求提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)；專用物聯(lián)網(wǎng)是指滿足企業(yè)、團(tuán)體或個人特色應(yīng)用，有針對性地提供專業(yè)性業(yè)務(wù)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)。專用物聯(lián)網(wǎng)可以利用公用網(wǎng)絡(luò)（如計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)）、專網(wǎng)（局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或公用網(wǎng)中的專享資源）等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。也可以按照網(wǎng)絡(luò)的隸屬關(guān)系及管理權(quán)限等因素劃分。

按照接入網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，物聯(lián)網(wǎng)可分為簡單接入和多跳接入網(wǎng)絡(luò)。簡單接入是指在感知設(shè)施獲取信息后直接通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)直接發(fā)送至承載網(wǎng)絡(luò)。多跳接入是指利用傳感網(wǎng)（WSN）技術(shù)，將具有無線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式，根據(jù)環(huán)境的變化，自主地完成網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)組織和數(shù)據(jù)的傳送。

若按照應(yīng)用類型進(jìn)行劃分，有數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、自動化控制應(yīng)用、日常便利性應(yīng)用以及定位類應(yīng)用等物聯(lián)網(wǎng)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此，可以將節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（主要為傳感網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)）、數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)、云計(jì)算等稱為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。

（1）節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)。節(jié)點(diǎn)感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。它包括用于對物質(zhì)世界進(jìn)行感知識別的電子標(biāo)簽、新型傳感器、智能化傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)技術(shù)等。

（2）節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。根據(jù)對物聯(lián)網(wǎng)所賦予的含義，其工作范圍可以分成兩大塊：一塊是體積小、能量低、存儲容量小、運(yùn)算能力弱的智能小物體的互聯(lián)，即傳感網(wǎng)；另一塊是沒有約束機(jī)制的智能終端互聯(lián)，如智能家電、視頻監(jiān)控等。目前，對于智能小物體網(wǎng)絡(luò)層的通信技術(shù)有兩項(xiàng)：一是基于ZigBee聯(lián)盟開發(fā)的ZigBee協(xié)議，實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)或者其他智能物體的互聯(lián)；另一項(xiàng)技術(shù)是IPSO聯(lián)盟倡導(dǎo)的通過IP實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或者其他智能物體的互聯(lián)。在物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器到機(jī)器、人到機(jī)器和機(jī)器到人的數(shù)據(jù)傳輸中，有多種組網(wǎng)及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可供選擇，目前主要有有線（如DSL、PON等）、無線包括CDMA、通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）、IEEE 802.11a/b/g WLAN 等通信技術(shù)，這些技術(shù)均已相對成熟。在物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)中，格外重要的是傳感網(wǎng)技術(shù)。

（3）數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)。由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是由大量傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，在信息感知的過程中，采用各個節(jié)點(diǎn)單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的方法是不可行的，需要采用數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)進(jìn)行處理。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中存有大量冗余數(shù)據(jù)，會浪費(fèi)通信帶寬和能量資源。此外，還會降低數(shù)據(jù)的采集效率和及時(shí)性。

（4）云計(jì)算。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息與數(shù)據(jù)的快速增長，有大規(guī)模、海量的數(shù)據(jù)需要處理。為了節(jié)省成本和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，云計(jì)算（Cloud Computing）的概念應(yīng)運(yùn)而生。

4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用延伸和拓展，是信息網(wǎng)絡(luò)上的一種增值應(yīng)用。感知、傳輸、應(yīng)用三個環(huán)節(jié)構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵要素：感知（識別）是基礎(chǔ)和前提；傳輸是平臺和支撐；應(yīng)用則是目的，是物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)志和體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用及潛在領(lǐng)域非常廣闊，從日常的家庭個人應(yīng)用，到工業(yè)自動化應(yīng)用，以至軍事反恐、城建交通。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)相連時(shí)，可隨時(shí)隨地全方位"感知"對方，人們的生活方式將從"感覺"跨入"感知"，從"感知"到"控制"。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等領(lǐng)域初步得到實(shí)際應(yīng)用。比較典型的應(yīng)用包括水電行業(yè)無線遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)、數(shù)字城市系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、危險(xiǎn)源和家居監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)等。

5 物聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展瓶頸

目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展如火如荼，但其發(fā)展也受到諸多的制約。

（1）標(biāo)準(zhǔn)不一。由于處在發(fā)展、探索階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究、應(yīng)用等不同領(lǐng)域?qū)＜覐母髯缘慕嵌忍岢隽瞬煌奈锫?lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，甚至同一層面也各自提出了自己對物聯(lián)網(wǎng)的理解。導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)不一，研究與應(yīng)用，研究與研究、應(yīng)用與應(yīng)用各方關(guān)系松散，形成不了合力，影響了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的有效協(xié)同。

（2）安全技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的安全和互聯(lián)網(wǎng)的安全問題一樣，永遠(yuǎn)都會是一個被廣泛關(guān)注的話題。由于物聯(lián)網(wǎng)連接和處理的對象主要是機(jī)器或物以及相關(guān)的數(shù)據(jù)，其“所有權(quán)”特性導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)信息安全要求比以處理“文本”為主的互聯(lián)網(wǎng)要高，對“隱私權(quán)”(Privacy)保護(hù)的要求也更高。

（3）成本因素。RFID標(biāo)簽作為目前物聯(lián)網(wǎng)的重要組成，其成本每個為10～20美分折合人民幣在0.5元以上。這樣的價(jià)格對于汽車、冰箱、電視、手機(jī)等商品可能不值一提，但對于燈泡、牙膏等低價(jià)商品來說，則顯得高不可攀。

（4）溯源困局。由于感知技術(shù)尚不成熟，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，溯源過程不僅成本高，而且許多溯源幾乎無法實(shí)現(xiàn)。如一袋花生，經(jīng)過加工后，成為一桶花生油，花生油再加工成其他許多食品，這一過程中溯源的轉(zhuǎn)換與銜接無論是技術(shù)上，還是成本上，都是對物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與應(yīng)用人員的極大挑戰(zhàn)。

6 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)技術(shù)，其應(yīng)用前景廣闊，是國家戰(zhàn)略級的技術(shù)。但由于其處在發(fā)展階段，尚有許多不完善之處，需要研發(fā)和應(yīng)用人員做許多工作。