物聯(lián)網(wǎng) 面面觀

基本概念　 

　　物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”，顧名思義，簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。嚴(yán)格而言，物聯(lián)網(wǎng)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，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，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(luò)。 

　　物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康等多個領(lǐng)域。預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。有專家預(yù)測１０年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，這一技術(shù)將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。   
  
　　國際電信聯(lián)盟2005年一份報告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景：當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機(jī)對顏色和水溫的要求等等。 

　　物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強大的中心計算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。  

　　物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的，是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。早在1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議就提出，“傳感網(wǎng)是下一個世紀(jì)人類面臨的又一個發(fā)展機(jī)遇”；2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首；2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。 

　　毫無疑問，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時代來臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。然而，不談什么隱私權(quán)和輻射問題，單把所有物品都植入識別芯片這一點現(xiàn)在看來還不太現(xiàn)實。人們正走向“物聯(lián)網(wǎng)”時代，但這個過程可能需要很長很長的時間。 

原 理 

　　物聯(lián)網(wǎng)是在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)是利用射頻自動識別(RFID)技術(shù)，通過計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。 

　　而 RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品(商品)的識別，進(jìn)而通過開放性的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。 

　　“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問世,打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機(jī)場、公路、建筑物,而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運行、社會管理乃至個人生活。 

步 驟 

　　（1）對物體屬性進(jìn)行標(biāo)識，屬性包括靜態(tài)和動態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲在標(biāo)簽中，動態(tài)屬性需要先由傳感器實時探測； 

　?。?）需要識別設(shè)備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式； 

　?。?）將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模ㄌ幚碇行目赡苁欠植际降?，如家里的電腦或者手機(jī)，也可能是集中式的，如中移動的IDC），由處理中心完成物體通信的相關(guān)計算。 

發(fā) 展 

　　2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進(jìn)行交換。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)將到更加廣泛的應(yīng)用。 

　　2009年2月24日消息，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。針對中國經(jīng)濟(jì)的狀況，錢大群表示，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)空間廣闊，而且中國政府正在以巨大的控制能力、實施決心、和配套資金對必要的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，“智慧的地球”這一戰(zhàn)略將會產(chǎn)生更大的價值。 

　　在策略發(fā)布會上，IBM還提出，如果在基礎(chǔ)建設(shè)的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內(nèi)有力的刺激經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)就業(yè)，而且能夠在短時間內(nèi)為中國打造一個成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺。 

　　錢大群表示，當(dāng)今世界許多重大的問題如金融危機(jī)、能源危機(jī)和環(huán)境惡化等，實際上都能夠以更加“智慧”的方式解決。在全球經(jīng)濟(jì)形勢低迷的同時，也孕育著未來的發(fā)展機(jī)遇，中國不僅能夠籍此機(jī)遇開創(chuàng)新樂觀產(chǎn)業(yè)和新的市場，加速發(fā)展，擺脫經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響。 

　　IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互聯(lián)網(wǎng)”浪潮之后的又一次科技革命。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點，認(rèn)為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“十五年周期定律”。1965年前后發(fā)生的變革以大型機(jī)為標(biāo)志，1980年前后以個人計算機(jī)的普及為標(biāo)志，而1995年前后則發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)革命。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。20世紀(jì)90年代，美國克林頓政府計劃用20年時間,耗資2000億-4000億美元,建設(shè)美國國家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 

　　而今天，“智慧的地球”戰(zhàn)略被不少美國人認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮，不僅為美國關(guān)注，更為世界所關(guān)注。 

　　2005年，在中國誕生了“智慧的鑰匙”（Witkey)；2007年12月，劉鋒、張玲玲、顧基發(fā)等人在中國發(fā)表了學(xué)術(shù)論文：“知識管理在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用”，提出了“互聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦”的觀點。該文作者之一，劉鋒近日（2009年7月15日）在百度網(wǎng)站發(fā)表博文認(rèn)為[5]：“IBM智慧地球”的概念，比“互聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦”的觀點晚1~3年，并用圖形“圖示IBM智慧地球與互聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦理論的雷同”；該作者還在百度網(wǎng)站發(fā)表了另一篇博文指出[6]：“IBM智慧地球是不成熟的概念”。 

下一個經(jīng)濟(jì)增長點 

　　“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。目前，美國、歐盟、中國等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。我國也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究，工業(yè)和信息化部會同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面正在開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的政策措施。 

　　中國移動總裁王建宙反復(fù)提及，物聯(lián)網(wǎng)將會成為中國移動未來的發(fā)展重點。他表示將會邀請臺灣生產(chǎn)RFID、傳感器和條形碼的廠商和中國移動合作。據(jù)他介紹，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，上海移動已為多個行業(yè)客戶度身打造了集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和業(yè)務(wù)管理于一體的整套無線綜合應(yīng)用解決方案。最新數(shù)據(jù)顯示，上海移動目前已將超過１０萬個芯片裝載在出租車、公交車上，形式多樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在各行各業(yè)大顯神通，確保城市的有序運作。在上海世博會期間，“車務(wù)通”將全面運用于上海公共交通系統(tǒng)，以最先進(jìn)的技術(shù)保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢；面向物流企業(yè)運輸管理的“ｅ物流”，將為用戶提供實時準(zhǔn)確的貨況信息、車輛跟蹤定位、運輸路徑選擇、物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu)化等服務(wù)，大大提升物流企業(yè)綜合競爭能力。 

　　此外，在“物聯(lián)網(wǎng)”普及以后，用于動物、植物和機(jī)器、物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機(jī)的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一個驅(qū)動器，為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個潛力無窮的發(fā)展機(jī)會。按照目前對物聯(lián)網(wǎng)的需求，在近年內(nèi)就需要按億計的傳感器和電子標(biāo)簽，這將大大推進(jìn)信息技術(shù)元件的生產(chǎn)，同時增加大量的就業(yè)機(jī)會。 

　　據(jù)介紹，要真正建立一個有效的物聯(lián)網(wǎng)，有兩個重要因素。一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用。例如，一個城市有100萬輛汽車，如果我們只在1萬輛汽車上裝上智能系統(tǒng)，就不可能形成一個智能交通系統(tǒng)；二是流動性，物品通常都不是靜止的，而是處于運動的狀態(tài)，必須保持物品在運動狀態(tài)，甚至高速運動狀態(tài)下都能隨時實現(xiàn)對話。 

　　美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比１，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)。 

中國發(fā)展 

　　“與計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同，中國在‘物聯(lián)網(wǎng)’領(lǐng)域享有國際話語權(quán)！”中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長、中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程中心主任劉海濤自豪的說。 

　　目前，我國的無線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了城鄉(xiāng)，從繁華的城市到偏僻的農(nóng)村，從海島到珠穆朗瑪峰，到處都有無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。無線網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，安置在動物、植物、機(jī)器和物品上的電子介質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)字信號可隨時隨地通過無處不在的無線網(wǎng)絡(luò)傳送出去。“云計算”技術(shù)的運用，使數(shù)以億計的各類物品的實時動態(tài)管理變得可能。 

　　而在“物聯(lián)網(wǎng)”這個全新產(chǎn)業(yè)中，我國的技術(shù)研發(fā)水平處于世界前列，具有重大的影響力。中科院早在１９９９年就啟動了傳感網(wǎng)研究，與其它國家相比具有同發(fā)優(yōu)勢。該院組成了2000多人的團(tuán)隊，先后投入數(shù)億元，在無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器終端機(jī)、移動基站等方面取得重大進(jìn)展，目前已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，中國與德國、美國、韓國一起，成為國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國之一。 

　　業(yè)內(nèi)專家表示，掌握“物聯(lián)網(wǎng)”的世界話語權(quán)，不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)領(lǐng)先，更在于我國是世界上少數(shù)能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。 

　　中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心（以下簡稱‘無錫傳感網(wǎng)中心’），是國內(nèi)目前研究物聯(lián)網(wǎng)的核心單位。2009年８月７日，溫家寶總理在江蘇無錫調(diào)研時，對微納傳感器研發(fā)中心予以高度關(guān)注，提出了把傳感網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在無錫、輻射全國的想法。溫家寶總理指出“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術(shù)”，“在國家重大科技專項中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展”，“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心”。江蘇省委省政府接到指示后認(rèn)真落實總理的要求，熱情擁抱“物聯(lián)網(wǎng)”，突出抓好平臺建設(shè)和應(yīng)用示范工作，并迅速形成了研發(fā)安全感與產(chǎn)業(yè)突破的先發(fā)優(yōu)勢。無錫市則作出部署：舉全市之力，搶占新一輪科技革命制高點，把無錫建成傳感網(wǎng)信息技術(shù)的創(chuàng)新高地、人才高地和產(chǎn)業(yè)高地。 

　　2009年，無錫傳感網(wǎng)中心的傳感器產(chǎn)品在上海浦東國際機(jī)場和上海世博會被成功應(yīng)用，首批價值1500萬元的傳感安全防護(hù)設(shè)備銷售成功，這套設(shè)備由10萬個微小的傳感器組成，散布在墻頭墻角墻面和周圍道路上。傳感器能根據(jù)聲音、圖像、震動頻率等信息分析判斷，爬上墻的究竟是人還是貓狗等動物。 

　　多種傳感手段組成一個協(xié)同系統(tǒng)后，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。由于效率高于美國和以色列的防入侵產(chǎn)品，國家民航總局正式發(fā)文要求，全國民用機(jī)場都要采用國產(chǎn)傳感網(wǎng)防入侵系統(tǒng)。至2009年8月，僅浦東機(jī)場直接采購傳感網(wǎng)產(chǎn)品金額為4000多萬元，加上配件共5000萬元。劉海濤稱，若全國近200家民用機(jī)場如果都加裝防入侵系統(tǒng)，將產(chǎn)生了上百億的市場規(guī)模。 

高校研究 

　　物聯(lián)網(wǎng)在中國高校的研究，當(dāng)前的聚焦點在北京郵電大學(xué)和南京郵電大學(xué)。作為“感知中國”的中心，無錫市2009年9月與北京郵電大學(xué)就傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展簽署合作協(xié)議[4]，標(biāo)志中國“物聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)入實際建設(shè)階段。協(xié)議聲明，無錫市將與北京郵電大學(xué)合作建設(shè)研究院，內(nèi)容主要圍繞傳感網(wǎng)，涉及光通信、無線通信、計算機(jī)控制、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、軟件、電子、自動化等技術(shù)領(lǐng)域，此外，相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)研究、科研成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化推廣工作也同時納入議程。 

　　為積極參與“感知中國”中心及物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化工作，保持、擴(kuò)大學(xué)校在物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，近日，南京郵電大學(xué)召開物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)專題研討會，及時調(diào)整科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)設(shè)置，新成立了物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)研究院、物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院。9月10日，全國高校首家物聯(lián)網(wǎng)研究院在南京郵電大學(xué)正式成立。[3]新華日報記者探訪了南郵的“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心”，這里的研究者與“物聯(lián)網(wǎng)”打交道已有五六年。在實驗室，一些“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)品已經(jīng)初見雛形。此外，南郵還有系列舉措推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的研究：設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專項科研項目，鼓勵教師積極參與物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的研究；啟動“智慧南郵”平臺建設(shè)，在校園內(nèi)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)等。