物联网调研报告.docx
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物联网调研报告
1物联网
1.1物联网的定义
“物联网”的内涵是起源于由射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）对客观物体进行标识并利用网络进行数据交换这一概念，并不断扩充、延展、完善而逐步形成的。
物联网（theInternetofThings）的概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。
1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC（ElectronicProductCode）电子产品码系统的“物联网”的构想。
1.1.1MITAuto—ID研究中心的定义
1999年，美国麻省理工学院Auto—ID研究中心首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。
具体定义是：
把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。
[16]
1999年时，Auto-ID研究中心希望能发明一个能让电脑与各种物件连结的网络，但是到了2003年时，该中心研究人员发现真正的目标是要发明一个让任何物件可以彼此互相连结的网络，也就是物联网。
Auto-ID研究中心设计的物联网涵盖了几类技术，包括支援的硬件、网络软件和通讯协议、以及一套各种电脑通用的物体描述语言。
通过这些技术，Auto-ID研究中心希望现有的网际网络可以增加物品追踪和物品分享资讯的能力。
2003年时，最可能实现物联网计划的技术是RFID标识技术。
1.1.2ITU2005互联网报告的定义[14]
当司机出现操作失误时汽车会自动报警；早晨出门时，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……这是国际电信联盟2005年1份报告中描绘的“物联网”时代的图景。
2005年，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：
物联网》，正式提出了“物联网”的概念，包括了所有物品的联网和应用。
ITU在报告中对物联网概念进行扩展，提出任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联，无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景，除RFID技术外，传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。
图112005年ITU报告中对物联网的诠释
ITU提出了一套更大规模的物联网打造方法，整合结合感测元件和智慧型管理技术，包括识别用的标识物件、侦测感觉巡航的感测器和无线感测网络卡、负责思考的嵌入式系统，以及缩小装置体积的纳米技术。
ITU这份物联网报告也成为各国发展物联网的重要参考范本。
1.1.3EPoSS2008报告的定义[18]
欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）在2008年5月27日发布了《InternetofThingsin2020》报告。
该报告分析预测了未来物联网的发展，认为RFID和相关的识别技术是未来物联网的基石，因此更加侧重于RFID的应用及物体的智能化。
报告中给出的物联网定义是：
由具有标识，虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。
报告中指出，未来物联网的主要应用包括：
零售，RFID将取代条形码对商品进行标识，电子行业的进步将会使RFID标签价格更便宜，对零售商更具吸引力。
物流，仓库出入货物将实现全自动化管理，订单会自动提供给供应商，货物可以不需人为干预就从生产者运输到消费者那里。
生产和运输可动态调整，从而节省时间和精力。
制药，除了生产、零售和物流可实现自动化，电子标签的还可以使用药者更容易熟悉药物的不利影响和最佳剂量。
食品，消费者可追踪每种食物的来源，关注动植物生长过程中的每一个阶段，确保食品安全。
未来的泛在物联网将使我们身边的一切物品交换信息和协同工作，大大提高我们的生活质量。
1.1.4欧盟RFID和物联网研究项目组2009报告
2009年9月15日，欧盟第七框架下RFID和物联网研究项目组（ClusterofEuropeanResearchProjectsonTheInternetOfThings：
CERP-IoT）发布了《物联网战略研究路线图》研究报告。
报告中其中提出了新的物联网概念：
物联网是未来互联网的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议。
且具有自配置能力的，动态的全球网络基础架构。
物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性。
使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。
该项目组的主要研究目的是便于欧洲内部不同RFID和物联网项目之间的组网；协调包括RFID的物联网研究活动；对专业技术平衡，以使得研究效果最大化；在项目之间建立协同机制。
欧盟《物联网研究路线图》将物联网研究分为10个层面：
①感知：
ID发布机制与识别
②物联网宏观架构
③通讯（OSI物理与链路层）
④组网（OSI网络层）
⑤软件平台、中间件（OSI网络层以上）
⑥硬件
⑦情报提炼
⑧搜索引擎
⑨能源管理
⑩安全
目前较为公认的物联网的定义是：
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
[7]
1.2物联网的发展动态
1.2.1IBM的“智慧地球”[9][17]
提到物联网，不得不提一下IBM的智慧地球，IBM可以说是物联网概念的忠诚的推动者。
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。
“智慧地球”被美国人认为是振兴经济、确立全球竞争优势的关键战略。
智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。
其核心是3I:
更透彻的感知（Instrumented）
这里的“更透彻的感知”是超越传统传感器、数码相机和RFID的更为广泛的一个概念。
具体来说，它是指利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程。
通过使用这些新设备，从人的血压到公司财务数据或城市交通状况等任何信息都可以被快速获取并进行分析，便于立即采取应对措施和进行长期规划。
背后的技术：
到2010年，世界上每个人将拥有10亿晶体管，平均每个晶体管成本只有十万分之一美分。
该技术已被嵌入到数十亿的设备中，如车、器具、道路等。
两年内全球共生产了300亿个RFI（无线射频识别）标记。
预计未来几年手机用户将会达到50亿。
传感器已被利用到整个生态系统—供应链、医疗保健网络、城市，甚至河流等自然系统。
更全面的互联互通（Interconnected）
互联互通是指通过各种形式的高速的高带宽的通信网络工具，将个人电子设备、组织和政府信息系统中收集和储存的分散的信息及数据连接起来，进行交互和多方共享。
从而更好地对环境和业务状况进行实时监控，从全局的角度分析形势并实时解决问题，使得工作和任务可以通过多方协作来得以远程完成，从而彻底地改变了整个世界的运作方式。
背后的技术：
预计到2011年网络用户将达到20亿，HSPA（高速分组接入）技术将促成“三种屏幕”（电视、电脑和移动手机）的融合，并有可能实现不中断的网络连接。
数以万亿计的事物紧密相连—汽车、家用电器、相机、道路、管道，甚至医药品和家畜。
更深入的智能化（Intelligent）
智能化是指通过深入分析收集到的数据，获取更加新颖、系统且全面的洞察来解决特定问题。
这要求使用先进技术（如数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统）来处理复杂的数据分析、汇总和计算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行业和职能部门的数据和信息，并将特定的知识应用到特定行业，特定的场景，特定的解决方案中以更好地支持决策和行动。
背后的技术：
IBM的Roadrunner超级计算机突破了“petaflop”限制—每秒钟可以进行一千兆次运算，而exaflop计算机将实现下一个具有里程碑意义的计算速度，即每秒钟将进行一百万兆次运算，计算速度比Roadrunner快1000倍。
超级计算机和云计算可被应用于处理、建模、预测和分析流程将产生的所有数据。
图12IBM的“智慧地球”
IBM在《智慧地球赢在中国》报告中对以下六大领域改革前景作出的预测：
智慧的电力
赋予消费者管理其电力使用并选择污染最小的能源的权力，这样可以提高能源使用效率并保护环境。
同时，它还能确保电力供应商有稳定可靠的电力供应，亦能减少电网内部的浪费。
这些确保了经济持续快速发展所需的可持续能源供应。
智慧的医疗
解决医疗系统中的主要问题，如医疗费用过于昂贵难以负担（特别是农村地区）、医疗机构职能效率低下以及缺少高质量的病患看护。
解决这些问题可以推动构建和谐社会，因为只有市民健康才能劳动创造价值。
智慧的城市
中国的商用和民用城市基础设施不完善、城市治理和管理系统效率低下，以及紧急事件响应不到位等问题亟需解决。
城市是经济活动的核心，智慧的城市可以带来更高的生活质量、更具竞争力的商务环境和更大的投资吸引力。
智慧的交通
采取措施缓解超负荷运转的交通运输基础设施面临的压力。
减少拥堵意味着产品运输时间缩短、工人交通时间缩短生产力提高，同时更能减少污染排放，更好的保护环境。
智慧的供应链
智慧的供应链致力于解决由于交通运输、存储和分销系统效率低下造成的物流成本高和备货时间长等系统问题。
成功地解决这些问题将刺激国内贸易，提高企业竞争力，并将助力经济的可持续发展。
智慧的银行业
提高中国的银行在国内和国际市场的竞争力，减轻风险，提高市场稳定性，进而更好的支持小公司、大企业和个体经营的发展。
1.2.2欧盟行动计划[3]
2009年6月18日，欧盟在比利时首都布鲁塞尔向欧洲议会、欧洲理事会、欧洲经济与社会委员会和地区委员会提交了以《物联网——欧洲行动计划》为题的公告。
公告列举了行动计划所包含的14项行动：
行动1：
管理
讨论和决定以下议题：
物联网管理原则；分散管理层次的“体系结构”
行动2：
监测隐私和私人数据保护问题
欧盟委员会最近通过了一项建议，该建议提供了依从隐私和数据保护原则的RFID应用指南。
2010年，该委员会还将公布泛在信息社会隐私与信任的指导意见。
行动3：
“芯片沉默”
应有个人能够在任何时候都能断开的网络环境。
行动4：
对新出现的风险的识别
采取监管和非监管措施，以提供一个满足“信任、接受和安全”的政策框架。
行动5：
物联网作为重要的经济和社会资源
密切跟踪物联网基础设施的发展。
行动6：
标准的任务
欧盟委员会将会对现有的以及未来与物联网相关的标准进行评估，必要时将推出附加标准。
密切跟踪欧洲标准化组织（ETSI、CEN、CENELEC）以及国际标准化组织（ISO，ITU）和其他标准化组织与机构（IETF，EPCglobal等）的标准制定。
行动7：
研究与发展
欧盟委员会将会持续资助欧盟第七框架计划中有关物联网方面的研究项目，特别是在微电子学、非硅组件、能源获取技术、泛在定位、无线通信智能系统网络、语义学、隐私与安全、软件模拟人的推理以及新的应用等重要的技术领域。
行动8：
公私合作
欧盟委员会正筹备建立4个物联网可以发挥重要作用的公共——私人伙伴关系，其中“绿色轿车”、“节能建筑”和“未来工厂”已经被欧盟委员会提议作为经济恢复一揽子计划的一部分，而“未来互联网”旨在进一步整合与未来互联网相关的ICT研究工作。
行动9：
创新与试验项目
启动实验性项目，以推广物联网应用程序的部署，如：
电子健康、电子无障碍、气候变化等。
行动10：
通报制度
欧盟委员会将会定期向欧洲议会，欧洲理事会，欧洲经济和社会委员会，地区委员会，欧盟第29条数据保护工作组（欧洲知名的隐私监督机构——编者注）以及其他相关机构通报物联网的进展。
行动11：
国际对话
欧盟委员会将在物联网所有方面加强与国际合作伙伴现有的对话力度，目的是在联合行动、共享最佳实践和推进各项工作实施上取得共识。
行动12：
RFID再循环
作为废物管理行业定期检测的一部分，欧盟委员会将开展一项研究，来评估推行再循环标签的难度以及将现有标签作为再循环物的利弊。
行动13：
检验
欧盟统计局将于2009年12月公布有关RFID技术使用的统计数据。
对采用物联网相关技术的检测将会提高其信息的透明度，并可以评估这些技术对经济和社会的影响以及欧盟政策的有效性。
行动14：
评估进展程度
欧盟委员会将使用第七框架计划来指导这项工作，具体而言就是召集欧洲利益攸关者并且确保与世界其他地区定期对话和分享最佳实践。
1.2.3日本
其实日本早在2001年就提出了e-Japan（electronic-Japan）战略去推进高度信息化社会的建设，在宽带化，信息基础设施建设及信息技术的应用普及等方面均取得了超乎预期的进展。
2004年3月，日本政府召开了“实现泛在网络社会政策”座谈会。
同年5月，“u-Japan”（ubiquitous-Japan）战略正式诞生，u-Japan由日本信息通信产业的主管机关总务省提出，即物联网（泛在网）战略。
目标是到2010年把日本建成一个充满朝气的国家，使所有的日本人，包括儿童和残疾人，都能积极地参与日本社会的活动。
通过无所不在的物联网，创建一个新的信息社会。
1.2.4韩国
韩国RFID技术已与07年被采用为国际标准，国内上下已经开始了射频设备的部署。
2009年10月13日，韩国通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长的动力，计划在2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模。
同时，韩国通信委员会也树立了到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT（Informationand Communications Technology）强国”的目标，并为实现这一目标，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等四大领域、12项详细课题。
1.2.5“感知中国”[8][9]
2009年8月，温家宝总理在考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时强调了三项任务：
一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。
“感知中国”的提出是物联网上升到我国战略层面的标志性事件。
2009年11月3日，温家宝总理发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，强调了“科学选择新兴战略性产业非常重要。
选对了就能跨越发展，选错了将会贻误时机”。
其中指出：
要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。
2009年11月26日，《人民日报》刊发了题为《物联网，让生活更美好》的长篇访谈，以问答的形式专访了中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心主任刘海涛。
刘海涛认为，物联网和传感网是同一个东西，从技术角度叫传感网，从用户和产业角度又叫物联网。
传感网是学名，物联网是俗名。
物物互联的精髓是感知。
感知包括传感器的信号采集、协同处理、智能组网、甚至信息服务，以达到控制、指挥的目的，否则就没有意义。
所谓“泛在网”，也就是无所不在的网络社会，包括现在和未来的所有的网络的互联、互通和共融。
“智慧地球”的核心，就是“更透彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能化”。
“泛在网”也罢，“智慧地球”也好，其核心内容是物联网。
在“物联网”这个全新产业中，我国的技术研发水平处于世界前列，具有重大的影响力。
中科院早在１９９９年就启动了传感网研究，与其他国家相比具有同发优势。
该院组成了２０００多人的团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。
在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。
2009年，中科院无锡高新微纳传感网工程中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用，首批价值１５００万元的传感安全防护设备销售成功，这套设备由１０万个微小的传感器组成，散布在墙头墙角墙面和周围道路上。
传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是猫狗等动物。
多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。
2009年10月24日，在第四届中国民营科技企业博览会上，西安优势微电子公司宣布：
中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，中国已经攻克了物联网的核心技术。
唐芯一号芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编程片上系统PSoC，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要，为我国的物联网产业的发展奠定了基础。
业内专家表示，掌握“物联网”的世界话语权，不仅仅体现在技术领先，更在于我国是世界上少数能实现产业化的国家之一。
这使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。
“与计算机、互联网产业不同，中国在‘物联网’领域享有国际话语权！
”中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、中科院无锡高新微纳传感网工程中心主任刘海涛自豪地说。
1.3物联网的结构[25]
物联网本身的结构复杂，主要包括三大部分：
首先是感知层，承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、RFID电子标签、识别码、传感器等：
其次是网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、移动网、固网、互联网、广电网等即可实现；第三是应用层，实现物与物之间，人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。
图13物联网的技术体系框架
1.4物联网的应用
（1）智能家居
智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等）通过智能家庭网络联网实现自动化，通过宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。
与普通家居相比，智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统;还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能。
（2）智能医疗
智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成的生理指标数据通过固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。
（3）智能城市
智能城市产品包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。
前者利用"数字城市"理论，基于3S（地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS）等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设服务于城市规划、城市建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。
（4）智能环保
智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况。
太湖环境监控项目，通过安装在环太湖地区的各个监控的环保和监控传感器，将太湖的水文、水质等环境状态提供给环保部门，实时监控太湖流域水质等情况，并通过互联网将监测点的数据报送至相关管理部门。
（5）智能交通
智能交通系统包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通五种业务。
公交行业无线视频监控平台利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能，对公交运行状态进行实时监控。
智能公交站台通过媒体发布中心与电子站牌的数据交互，实现公交调度信息数据的发布和多媒体数据的发布功能，还可以利用电子站牌实现广告发布等功能。
电子门票是二维码应用于手机凭证业务的典型应用，从技术实现的角度，手机凭证业务就是手机凭证，是以手机为平台、以手机身后的移动网络为媒介，通过特定的技术实现完成凭证功能。
车管专家利用全球卫星定位技术（GPS）、无线通信技术（CDMA）、地理信息系统技术（GIS）、中国电信3G等高新技术，将车辆的位置与速度，车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理，有效满足用户对车辆管理的各类需求。
公交手机一卡通将手机终端作为城市公交翼卡通的介质，除完成公交刷卡功能外，还可以实现小额支付、空中充值等功能。
测速E通通过将车辆测速系统、高清电子警察系统的车辆信息实时接入车辆管控平台，同时结合交警业务需求，基于GIS地理信息系统通过3G无线通信模块实现报警信息的智能、无线发布，从而快速处置违法、违规车辆。
（6）智能司法
智能司法是一个集监控、管理、定位、矫正于一身的管理系统。
能够帮助各地各级司法机构降低刑罚成本、提高刑罚效率。
（7）智能农业
智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO₂浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。
可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。
通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。
智能农业产品还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库内的温湿度平衡。
（8）智能物流
智能物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保、海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台。
信息服务平台以功能集成、效能综合为主要开发理念，以电子商务、网上交易为主要交易形式，建设了高标准、高品位的综合信息服务平台，并为金融质押、园区安保、海关保税等功能预留了接口，可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务。
（9）智能校园
校园手机一卡通和金色校园业务，促进了校园的信息化和智能化。
校园手机一卡通主要实现功能包括：
电子钱包、身份识别和银行圈存。
电子钱包即通过手机刷卡实现主要校内消费;身份识别包括门禁、考勤、图书借阅、会议签到等，银行圈存即实现银行卡到手机的转账充值、余额查询。
目前校园手机一卡通的建设，除了满足普通一卡通功能外，还实现了借助手机终端实现空中圈存、短信互动等应用。
2无线传感器网络
2.1无线传感器网络的定义
2.1.1定义1
此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资助卡耐基——梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目。
具体定义是：
无线传感器网络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。
在当时缺乏互联网技术、多种接入网络以及智能计算技术的条件下，此概念局限于由节点组成的自组织网络。
2.1.2定义2
2008年2月，ITU-T发表了《泛在传感器网络（UbiquitousSensorNetworks）》研究报告。
在报告中，ITU-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。
从以上定义可见，传感器网络已被视为物联网的重要组成部分。
如果将智能传感器的范围扩展到RFID等其他数据采集技术，从技术构
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