物联网.docx
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物联网
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
其英文名称是“TheInternetofthings”。
由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。
这有两层意思:
第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。
物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。
因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
定义
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:
环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。
广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴[1]。
而在其著名的科技融合体模型中,提出了物联网是当下最接近该模型顶端的科技概念和应用。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
其具有:
智能、先进、互联的三个重要特征[2]。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮[3]。
国际电信联盟(ITU)发布的ITU互联网报告,对物联网做了如下定义:
通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
[1]
根据国际电信联盟(ITU)的定义,物联网主要解决物品与物品(ThingtoThing,T2T),人与物品(HumantoThing,H2T),人与人(HumantoHuman,H2H)之间的互连。
但是与传统互联网不同的是,H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接,从而使得物品连接更加的简化,而H2H是指人之间不依赖于PC而进行的互连。
因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题,故我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。
物联网顾名思义就是连接物品的网络,许多学者讨论物联网中,经常会引入一个M2M的概念,可以解释成为人到人(MantoMan)、人到机器(MantoMachine)、机器到机器(MachinetoMachine)。
从本质上而言,在人与机器、机器与机器的交互,大部分是为了实现人与人之间的信息交互。
技术及架构
物联网架构可分为三层:
感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。
感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
物联网
网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用[1]。
初期问题及三大“主要矛盾”
中国物联网校企联盟把目前物联网行业面临的问题分解为三大主要矛盾:
标准不统一、技术不统一、市场不统一。
标准不统一主要表现在中小型企业按照不同的标准设计生产;大型企业的标准虽然逐渐成为了该领域行业标准,但是依然难以带动所有物联网领域标准的统一。
同时,一些公司在发展过程中也需要制定自己公司产品的标准,把握行业动向,选择和制定正确的标准,对公司今后的扩张以及合作是很重要的。
技术不统一主要表现在某项领域中由于原理和适用场合的不同往往采用不同的技术完成相同的功能,而这些产品并不具有相同的兼容性,即无法与其他领域的产品进行集成,从而阻碍了物联网系统的建立与扩展。
市场不统一主要表现在当下物联网行业虽然市场庞大,但都是不同领域进行简单相加的结果,例如传感器、RFID、互联网、生物识别等产品虽然市场巨大,但是这个巨大的物联网市场是被打散的。
[4]
专家观点
物联网
博欣将物联网定义为通过各种信息传感设备、装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。
其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
倪光南院士认为物联网是通过各种传感技术(RFID、传感器、GPS、摄像机、激光扫描器……)、各种通讯手段(有线、无线、长距、短距……),将任何物体与互联网相连接,以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护,进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。
中国物联网校企联盟主席吴楠认为物联网是由当下大部分技术与计算机互联网结合的产物,与其说是行业、产品,不如说是理念、应用。
吴楠进一步提出“技术为王,应用为皇”的理念,呼吁物联网领域在研发技术的同时,不可忽视应用和用户体验的地位和作用。
[5]
鲜明特征
和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征。
首先,它是各种感知技术的广泛应用。
物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。
传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。
在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。
物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。
从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
“物”的涵义
这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:
1、要有数据传输通路;
2、要有一定的存储功能;
3、要有CPU;
4、要有操作系统;
5、要有专门的应用程序;
6、遵循物联网的通信协议;
7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
相关产品
物联网概念这几年可谓是炙手可热,物联网家电也是风生水起,从狭义上讲,物联网家电是指应用了物联网技术的家电产品。
从广义上讲,是指能够与互联网联接,通过互联网对其进行控制、管理的家电产品,并且家电产品本身与电网、使用者、处置的物品等能够实现物物相联,通过智慧的方式,达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。
[6]
编辑本段应用及本质
物联网原理
物联网是在计算机互联网的基础上,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,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。
其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。
在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。
物联网的含义
从两化融合这个角度分析物联网的涵义:
其一:
工业化的基础是自动化,自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。
特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统,更是计算机技术,系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。
DCS的理念是分散控制,集中管理。
虽然自动设备全部联网,并能在控制中心监控信息而通过操作员来集中管理。
但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。
有经验的操作员可以使生产最优,而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。
是否有办法做到分散控制,集中优化管理?
需要通过物联网根据所有监控信息,通过分析与优化技术,找到最优的控制方法,是物联网可以带给DCS控制系统的。
[7]
其二:
IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人,其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。
当为人服务的信息孤岛问题解决后,是要在更大范围解决信息孤岛问题。
就是要将物与人的信息打通。
人获取了信息之后,可以根据信息判断,做出决策,从而触发下一步操作;但由于人存在个体差异,对于同样的信息,不同的人做出的决策是不同的,如何从信息中获得最优的决策?
另外物获得了信息是不能做出决策的,如何让物在获得了信息之后具有决策能力?
智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段,在获得信息后,依据历史经验以及理论模型,快速做出最优决策。
数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。
[7]
物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案,十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。
无论智慧方案,还是智能行业,智能的根本离不开数据分析与优化技术。
数据的分析与优化是物联网的关键技术之一,也是未来物联网发挥价值的关键点。
物联网就是各行各业的智能化。
物联网本质
物联网被视为互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂[8]。
物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:
一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
物联网被视为互联网的应用拓展,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂[8]。
物联网分类
私有物联网:
一般面向单一机构内部提供服务;
公有物联网:
基于互联网向公众或大型用户群体提供服务;
社区物联网:
向一个关联的“社区”或机构群体(如一个城市政府下属的各委办局:
如公安局、交通局、环保局、城管局等)提供服务;
混合物联网:
是上述的两种或以上的物联网的组合,但后台有统一运维实体。
编辑本段产生背景
1、1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——NetworkedCokeMachine。
2、
物联网示意图
1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网这个概念;是1999年MITAuto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。
提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。
当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internetofthings”(简称物联网),这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
3、2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
4、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》,引用了“物联网”的概念。
物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。
5、2008年后,为了促进科技发展,寻找经济新的增长点,各国政府开始重视下一代的技术规划,将目光放在了物联网上。
在中国,同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本。
而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
6、2009年1月28日,奥巴马就任美国总统后,与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。
当年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。
7、2009年2月24日,2009IBM论坛上,IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。
此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。
IBM认为,IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。
在策略发布会上,IBM还提出,如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。
IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。
IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。
这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。
而今天,“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有
物联网示意图
许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。
8、2009年8月,温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时,对于物联网应用也提出了一些看法和要求。
自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念,它的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。
截至2010年,发改委、工信部等部委正在会同有关部门,在新一代信息技术方面开展研究,以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施,从而推动我国经济的发展。
编辑本段关键技术
在物联网应用中有三项关键技术:
1、传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。
大家都知道,到为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。
自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。
经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。
嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。
如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。
这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
编辑本段关键领域
关键领域
RFID;
传感网;
M2M;
两化融合。
物联网4大关键领域
编辑本段应用模式
根据其实质用途可以归结为三种基本应用模式:
对象的智能标签。
通过二维码,RFID等技术标识特定的对象,用于区分对象个体,例如在生活中我们使用的各种智能卡,条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息;此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息,例如智能卡上的金额余额,二维码中所包含的网址和名称等。
环境监控和对象跟踪。
利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络,可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控,如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染,通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度,通过GPS标签跟踪车辆位置,通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。
对象的智能控制。
物联网基于云计算平台和智能网络,可以依据传感器网络用获取的数据进行决策,改变对象的行为进行控制和反馈。
例如根据光线的强弱调整路灯的亮度,根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。
编辑本段建设情况
物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与,并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助,物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征,其中,技术上的问题是物联网最为关键的问题;
物联网技术是一项综合性的技术,是一项系统,国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设,理论上的研究已经在各行各业展开,而实际应用还仅局限于行业内部。
关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。
一般来讲,物联网的开展步骤主要如下:
(1)对物体属性进行标识,属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;
(2)需要识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;
(3)将物体的信息通过网络传输到信息处理中心,由处理中心完成物体通信的相关计算。
编辑本段发展趋势
物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的另一个万亿级市场。
物联网环境
业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。
我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
此外,普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。
物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。
按照对物联网的需求,需要按亿计的传感器和电子标签,这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。
物联拥有业界最完整的专业物联产品系列,覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。
产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。
构建了“质量好、技术优、专业性强,成本低,满足客户需求”的综合优势,持续为客户提供有竞争力的产品和服务。
物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一,据了解,2011年,全国物联网产业规模超过了2500亿元,预计2015年将超过5000亿元。
创新2.0模式
邬贺铨院士指出,物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。
因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
物联网及移动泛在技术的发展,使得技术创新形态发生转变,以用户为中心、以社会实践为舞台、以人为本的创新2.0形态正在显现,实际生活场景下的用户体验也被称为创新2.0模式的精髓。
其中,政府是创新基础设施的重要引导和推动者,比如欧盟通过政府搭台、PPP公私合作伙伴关系构建创新基础设施来服务用户,激发市场及社会的活力。
用户是创新2.0模式的关键,也是物联网发展的关键,而用户的参与需要强大的创新基础设施来支撑。
物联网的发展不仅将推动创新基础设施的构建,也将受益于创新基础设施的全面支撑。
作为创新2.0时代的重要产业发展战略,物联网的发展必须实现从‘产学研’向‘政产学研用’,再向‘政用产学研’协同发展转变。
两化融合
2012年2月14日,中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。
[9]
《规划》公布不久,工信部批复广东顺德创建“装备工业两化深度融合暨智能制造试点”,顺德提出在智能产品方面将打造一批“无人工厂”。
制造业的无人化或许将为中国制造业的升级提供一条路径。
李广乾认为,智能化是信息化与工业化“两化融合”的必然途径,其技术核心无疑就是物联网,但要权衡好投入与产出,量力而行。
邬贺铨则指出,以前提“两化融合”还比较泛泛,而物联网是“两化融合”的切入点,可以大大促进信息化的应用。
物联网大量的应用是在行业中,包括智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等等。
国家发展物联网的目的,不仅是产生应用效益,更要带动产业发展。
有了物联网,每个行业都可以通过信息化提高核心竞争力,这些智能化的应用就是经济发展方式的转变。
[10]
在2012年,中国物联网产业市场规模达到3650亿元,比上年增长38.6%。
从智能安防到智能电网,从二维码普及到“智慧城市”落地,作为被寄予厚望的新兴产业,物联网正四处开花,悄然影响着人们的生活。
专家指出,伴随着技术的进步和相关配套的完善,在未来几年,技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。
编辑本段用途广泛
用途范围
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、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:
当司机出现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等。
物联网在物流领域内的应用则比如:
一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?
”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!
”
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,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。
应用案例
物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。
系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。
上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。
ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。
园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。
首家手机物联网落户广州
将移动终端与电子商务相结合的模式,让消费者可以与商家进行便捷的互动交流,随时随地体验品牌品质,传播分享信息,实现互联网向物联网的从容过度,缔造出一种全新的零接触、高透明、无风险的市场模式。
手机物联网购物其实就是闪购。
广州闪购通过手机扫描条形码、二维码等方式,可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。
这种智能手机和电子商务的结合,是“手机物联网”的其中一项重要功能。
预计2013年手机物联网占物联网的比例将过半,至2015年手机物联网市场规模达6847亿元,手机物联网应用正伴随着电子商务大规模兴起。
与门禁系统的结合
一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、电锁、出门开关、