物聯(lián)網(wǎng)應用技術

李星野，王 軍

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱150040)

1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念。其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡概念。

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)這個詞，國內(nèi)外普遍公認的是MIT Auto－ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)。自物聯(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“政府工作報告”，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關注。

2 物聯(lián)網(wǎng)特性

物聯(lián)網(wǎng)有三大特性，即:全面感知、可靠傳輸、智能處理。從架構上來說，物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡層、應用層三部分組成。最底層是感知層，由傳感器和傳感器網(wǎng)絡組成;中間層是傳輸層，主要由移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)組成;最上層是應用層，是指智能運算與智能處理。

3 物聯(lián)網(wǎng)應用方向

目前，全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)實踐主要集中在三大方向。

第一個實踐方向被稱作“智慧塵?！?，主張實現(xiàn)各類傳感器設備的互聯(lián)互通，形成智能化功能的網(wǎng)絡。

第二個實踐方向即是廣為人知的基于RFID技術的物流網(wǎng)，該方向主張通過物品物件的標識，強化物流及物流信息的管理，同時通過信息整合，形成智能信息挖掘。

第三個實踐方向被稱作數(shù)據(jù)“泛在聚合”意義上的物聯(lián)網(wǎng)，認為互聯(lián)網(wǎng)造就了龐大的數(shù)據(jù)海洋，應通過對其中每個數(shù)據(jù)進行屬性的精確標識，全面實現(xiàn)數(shù)據(jù)的資源化，這既是互聯(lián)網(wǎng)深入發(fā)展的必然要求，也是物聯(lián)網(wǎng)的使命所在。

比較而言，“智慧塵?！币饬x上的物聯(lián)網(wǎng)屬于工業(yè)總線的泛化。這樣的產(chǎn)業(yè)實踐自從機電一體化和工業(yè)信息化以來，實際上在工業(yè)生產(chǎn)中從未停止過，只是那時不叫物聯(lián)網(wǎng)而是叫工業(yè)總線。這種意義上的物聯(lián)網(wǎng)將因傳感技術、各類局域網(wǎng)通信技術的發(fā)展，依據(jù)其內(nèi)在的科學技術規(guī)律，堅實而穩(wěn)步地向前行進，并不會因為人為的一場運動而加快發(fā)展速度。

RFID意義上的物聯(lián)網(wǎng)，所依據(jù)的EPCglobal標準在推出時，即被定義為未來物聯(lián)網(wǎng)的核心標準，但是該標準及其惟一的方法手段RFID電子標簽所固有的局限性，使它難以真正指向物聯(lián)網(wǎng)所提倡的智慧星球。原因在于，物和物之間的聯(lián)系所能告知人們的信息是非常有限的，而物的狀態(tài)與狀態(tài)之間的聯(lián)系，才能使人們真正挖掘事物之間普遍存在的各種聯(lián)系，從而獲取新的認知，獲取新的智慧。

“泛在聚合”即是要實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)所造就的無所不在的浩瀚數(shù)據(jù)海洋，實現(xiàn)彼此相識意義上的聚合。這些數(shù)據(jù)既代表物，也代表物的狀態(tài)，甚至代表人工定義的各類概念。數(shù)據(jù)的“泛在聚合”，將能使人們極為方便的任意檢索所需的各類數(shù)據(jù)，在各種數(shù)學分析模型的幫助下，不斷挖掘這些數(shù)據(jù)所代表的事務之間普遍存在的復雜聯(lián)系，從而實現(xiàn)人類對周邊世界認知能力的革命性飛躍。

4 物聯(lián)網(wǎng)主要應用領域

(1)智能家居

智能家居產(chǎn)品融合自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)和網(wǎng)絡通訊技術于一體，將各種家庭設備(如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電等)通過智能家庭網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動化，通過中國電信的寬帶、固話和3G無線網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)對家庭設備的遠程操控。

(2)智能醫(yī)療

智能醫(yī)療系統(tǒng)借助簡易實用的家庭醫(yī)療傳感設備，對家中病人或老人的生理指標進行自測，并將生成的生理指標數(shù)據(jù)通過中國電信的固定網(wǎng)絡或3G無線網(wǎng)絡傳送到護理人或有關醫(yī)療單位。根據(jù)客戶需求，中國電信還提供相關增值業(yè)務，如緊急呼叫救助服務、專家咨詢服務、終生健康檔案管理服務等。智能醫(yī)療系統(tǒng)真正解決了現(xiàn)代社會子女們因工作忙碌無暇照顧家中老人的無奈，可以隨時表達孝子情懷。

(3)智能城市

智能城市產(chǎn)品包括對城市的數(shù)字化管理和城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控。前者利用"數(shù)字城市"理論，基于3S(地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS)等關鍵技術，深入開發(fā)和應用空間信息資源，建設服務于城市規(guī)劃、城市建設和管理，服務于政府、企業(yè)、公眾，服務于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。后者基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)的實時遠程監(jiān)控、傳輸、存儲、管理的業(yè)務，利用中國電信無處不達的寬帶和3G網(wǎng)絡，將分散、獨立的圖像采集點進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一管理、為城市管理和建設者提供一種全新、直觀、視聽覺范圍延伸的管理工具。

(4)智能環(huán)保

智能環(huán)保產(chǎn)品通過對實施地表水水質的自動監(jiān)測，可以實現(xiàn)水質的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況，預警預報重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛，監(jiān)督總量控制制度落實情況。太湖環(huán)境監(jiān)控項目，通過安裝在環(huán)太湖地區(qū)的各個監(jiān)控的環(huán)保和監(jiān)控傳感器，將太湖的水文、水質等環(huán)境狀態(tài)提供給環(huán)保部門，實時監(jiān)控太湖流域水質等情況，并通過互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測點的數(shù)據(jù)報送至相關管理部門。

(5)智能交通

智能交通系統(tǒng)包括公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺、智能公交站臺、電子票務、車管專家和公交手機一卡通五種業(yè)務。

公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺利用車載設備的無線視頻監(jiān)控和GPS定位功能，對公交運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。

智能公交站臺通過媒體發(fā)布中心與電子站牌的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)公交調(diào)度信息數(shù)據(jù)的發(fā)布和多媒體數(shù)據(jù)的發(fā)布功能，還可以利用電子站牌實現(xiàn)廣告發(fā)布等功能。

(6)智能司法

智能司法是一個集監(jiān)控、管理、定位、矯正于一身的管理系統(tǒng)。能夠幫助各地各級司法機構降低刑罰成本、提高刑罰效率。目前，中國電信已實現(xiàn)通過CDMA獨具優(yōu)勢的GPSONE手機定位技術對矯正對象進行位置監(jiān)管，同時具備完善的矯正對象電子檔案、查詢統(tǒng)計功能，并包含對矯正對象的管理考核，給矯正工作人員的日常工作帶來信息化、智能化的高效管理平臺。

(7)智能農(nóng)業(yè)

智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品通過實時采集溫室內(nèi)溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)，自動開啟或者關閉指定設備?？梢愿鶕?jù)用戶需求，隨時進行處理，為設施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測、對環(huán)境進行自動控制和智能化管理提供科學依據(jù)。通過模塊采集溫度傳感器等信號，經(jīng)由無線信號收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對大棚溫濕度的遠程控制。智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品還包括智能糧庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過將糧庫內(nèi)溫濕度變化的感知與計算機或手機的連接進行實時觀察，記錄現(xiàn)場情況以保證量糧庫內(nèi)的溫濕度平衡。

(8)智能物流

智能物流打造了集信息展現(xiàn)、電子商務、物流配載、倉儲管理、金融質押、園區(qū)安保、海關保稅等功能為一體的物流園區(qū)綜合信息服務平臺。信息服務平臺以功能集成、效能綜合為主要開發(fā)理念，以電子商務、網(wǎng)上交易為主要交易形式，建設了高標準、高品位的綜合信息服務平臺。并為金融質押、園區(qū)安保、海關保稅等功能預留了接口，可以為園區(qū)客戶及管理人員提供一站式綜合信息服務。

(9)智能文博

智能文博系統(tǒng)是基于RFID和中國電信的無線網(wǎng)絡，運行在移動終端的導覽系統(tǒng)。該系統(tǒng)在服務器端建立相關導覽場景的文字、圖片、語音以及視頻介紹數(shù)據(jù)庫，以網(wǎng)站形式提供專門面向移動設備的訪問服務。移動設備終端通過其附帶的RFID讀寫器，得到相關展品的EPC編碼后，可以根據(jù)用戶需要，訪問服務器網(wǎng)站并得到該展品的文字、圖片語音或者視頻介紹等相關數(shù)據(jù)。

(10)M2M平臺

中國電信M2M平臺是物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎支撐設施平臺。秉承發(fā)展壯大民族產(chǎn)業(yè)的理念與責任，憑借對通信、傳感、網(wǎng)絡技術發(fā)展的深刻理解與長期的運營經(jīng)驗，中國電信M2M協(xié)議規(guī)范引領著M2M終端、中間件和應用接口的標準統(tǒng)一，為跨越傳感網(wǎng)絡和承載網(wǎng)絡的物聯(lián)信息交互提供表達和交流規(guī)范。在電信級M2M平臺上驅動著遍布各行各業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用邏輯，倡導基于物聯(lián)網(wǎng)絡的泛在網(wǎng)絡時空，讓廣大消費者盡情享受物聯(lián)網(wǎng)帶來的個性化、智慧化、創(chuàng)新化的信息新生活。