物聯網:影響圖書館的第四代技術

摘 要：物聯網是繼PC、互聯網、無線通信技術之后的第四次技術變革， 是在互聯網的基礎之上延伸和擴展。物聯網自十多年前提出以來已引起了各國的高度關注和研究，且已在多個領域進行了成功的應用，但目前物聯網的發展還面臨著一些如標準制定、政策法規建設、安全體系等問題。

關鍵詞：物聯網 FRID 傳感器 感知網

中圖分類號：G250.7 文獻標識碼：A文章編碼：1003-6938（2010）02-090-03

Internet Network: the Impact of the Fourth-Generation Technology on Library

Shao Lijuan （Zhejiang College of Constrution，Hangzhou，Zhejiang，311231）

Ye Hongxin （Zhejiang College of Science Technology，Hangzhou，Zhejiang，310000）

Abstract: Internet Network is the fourth technological change after PC， Internet， wireless communication technology， which is based on the extension and expansion of the Internet.Having been proposed more than 10 years， Internet Network has attracted the highly attention and research of all the countries， and has been successfully applied in many areas. However， the development of Internet Network is facing such issues as formulating standards， the construction of policies and laws， and security system and so on.

Key words: Internet Network；FRID；Sensors；Sensor Network

CLC number：G250.7 Document code：AArticle ID：1003-6938（2010）02-090-03

物聯網是繼PC、互聯網、無線通信技術之后的第四次技術變革， 自1999年提出以來特別是在2009年IBM首席執行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念以來，物聯網得到各國的高度關注，成為國內外研究的熱點。本文陳述了物聯網的概念與核心技術，重點對物聯網的當前研究進展與應用情況進行了研究，最后提出了發展物聯網必須解決的問題。

1 物聯網的內涵

1.1 物聯網的概念

物聯網（The Internet of Things）是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、 全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，是在互聯網的基礎之上延伸和擴展的一種網絡。 ［1 ］

在2005年11月17日突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上國際電信聯盟（ITU）發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。報告指出，無所不在的“物聯網”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主動進行交換。根據ITU的描述，在物聯網時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。 ［2 ］

1.2 相關技術

物聯網產業鏈可以細分為標識、感知、處理和信息傳送四個環節，每個環節的關鍵技術分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網絡。

（1）RFID。RFID（Radio? Frequency? Identification，射頻識別）技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，是目前比較先進的一種非接觸識別技術。在“物聯網”的構想中，RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息，通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統，實現物品(商品)的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。國內具備完整的RFID生產鏈條的企業有新大陸和遠望谷等。

（2）傳感器。傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。通常由敏感元件和轉換元件組成。國際電工委員會(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。傳感器領域內國際頂尖廠商包括Honeywell、BOSCH、OMRON、FrostSullivan等，國內有中科院上海微系統所（國內唯一微納傳感網研究所）、沈陽市傳感技術研究所等。

（3）智能芯片。智能芯片是具備人性化思維行為的智能電子器件。物聯網所需智能識別芯片技術主要掌握在NXP（Philips）、TI（德州儀器）、Infineon（英飛凌）等廠商手中，國內涉足的企業包括大唐微電子、同方微電子、華虹NEC等。

（4）無線傳輸網絡。無線傳輸網絡包括設備商和運營商兩類。前者有中興通訊、烽火通信、武漢凡谷等通信設備企業；后者主要包括中國移動、中國聯通和中國電信三大運營商。 ［3 ］

2 物聯網的應用與研究

2.1 物聯網的研究研究進展

（1） 國外對物聯網的研究

美國很多大學在無線傳感器網絡方面開展了大量工作。如加州大學洛杉磯分校的CENS(CenterforEmbeddedNetworkedSensing)實驗室、WINS(WirelessIntegratedNetworkSensors)實驗室、NESL(NetworkedandEmbeddedSystemsLaboratory)實驗室、LECS(LaboratoryforEmbed-dedCollaborativeSystems)實驗室、IRL(InternetResearchLab)等。另外，麻省理工學院獲得了DARPA的支持，從事著極低功耗的無線傳感器網絡方面的研究；奧本大學也獲得DARPA支持，從事了大量關于自組織傳感器網絡方面的研究，并完成了一些實驗系統的研制；賓漢頓大學計算機系統研究實驗室在移動自組織網絡協議、傳感器網絡系統的應用層設計等方面做了很多研究工作；州立克利夫蘭大學(俄亥俄州)的移動計算實驗室在基于IP的移動網絡和自組織網絡方面結合無線傳感器網絡技術進行了研究。此外新加坡國立大學的無線傳感器網絡實驗室等也開展了無線傳感器網絡方面的研究。

除了高校和科研院所之外，國外的各大知名企業也都先后參與開展了無線傳感器網絡的研究。克爾斯博公司是國際上率先進行無線傳感器網絡研究的先驅之一，旗下的無線傳感器網絡硬件產品眾多(包括IRIS，MicaZ，Imote2，TelosB，Cricket等)，為全球超過2000所高校以及上千家大型公司提供無線傳感器解決方案。目前Crossbow公司與軟件巨頭微軟、傳感器設備巨頭霍尼韋爾、硬件設備制造商英特爾、網絡設備制造巨頭、著名高校加州大學伯克利分校等都建立了合作關系。此外德州儀器、微處理器制造商Atmel等也都在傳感器網絡領域投入極大的資金和科研力量。 ［4 ］

（2）國內對物聯網的研究

我國的物聯網核心傳感網技術研發水平處于世界前列，也是標準主導國之一，專利擁有量高，是目前能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一。但物聯網技術是一項綜合性的技術，是一項系統，目前國內還沒有哪家公司可以全面負責物聯網的整個系統規劃和建設，雖然理論上的研究已經在各行各業展開，而實際應用還僅局限于行業內部。

目前，國內對物聯網的研究主要有中科院、企業和高校等研究機構。無錫微納傳感網工程技術研發中心是中科院主要的物聯網研究中心，也是國內目前研究物聯網的核心單位。目前已在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、傳感器終端機、移動基站等方面取得重大進展，擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈。 ［5 ］企業方面：2009年10月24日，在中國第四屆中國民營科技企業博覽會上，西安優勢微電子公司宣布攻克了物聯網核心技術的第一顆物聯網中國芯——“唐芯一號”芯片研制成功。這是中國第一顆完全自主知識產權的2.4GHz超低功耗射頻可編程片上系統(PSoC)，采用0.18μm數字CMOS工藝，集無線射頻收發、數字基帶、數據處理、電源管理于一體，具有無線通信、無線組網、無線傳感、無線控制、數據處理等能力，是目前同類芯片中集成度最高、靜態功耗最小的低功耗RFIC產品。 ［6 ］可以滿足各種條件下無線傳感網、有源RFID等物聯網應用的特殊需要。

高校方面：2009年9月10日，全國高校首家物聯網研究院在南京郵電大學正式成立。 ［7］ 南京郵電大學也及時調整科研機構和專業設置，新成立了物聯網與傳感網研究院、物聯網學院。南郵的“無線傳感器網絡研究中心”實驗室，一些“物聯網”產品已經初見雛形。此外，南郵還有系列舉措推進物聯網建設的研究：如設立物聯網專項科研項目，鼓勵教師積極參與物聯網建設的研究；啟動“智慧南郵”平臺建設，在校園內建設物聯網示范區等。北京郵電大學2009年也與“感知中國”的中心無錫市就傳感網技術研究和產業發展簽署合作協議， ［8 ］合作建設研究院，圍繞傳感網，涉及光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網絡、軟件、電子、自動化等技術領域展開研究，此外，相關的應用技術研究、科研成果轉化和產業化推廣工作也同時納入議程。

2.2 物聯網的應用

（1）物聯網的應用概述

物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。如在公共安全方面，2009年，無錫傳感網中心的傳感器產品在上海浦東國際機場和上海世博會被成功應用，首批價值1500萬元的傳感安全防護設備銷售成功，這套設備由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其它動物。多種傳感手段組成一個協同系統后，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品，國家民航總局正式發文要求，全國民用機場都要采用國產傳感網防入侵系統。 ［9 ］

（2）物聯網在圖書館的應用

目前。已經有新加坡、澳大利亞、印度、荷蘭和馬來西亞等10余個國家的近100家機構在圖書館自動管理系統中采用了無線射頻識別技術。新加坡國立圖書館在世界上第一個實行了“射頻識別”(RFID)系統，圖書館內的每本書上都有RFID標簽。新加坡國家圖書管理局(NLB)為210萬圖書館會員服務，是數字化接人的先鋒。在新加坡國家圖書館，借書和還書都是自助的。借書時只要把身份證或借書卡插進讀卡器里，再把要借的書在掃描器上放一下就可以了。還書過程更簡單，只要把書投進還書口，傳送設備就自動把書送到書庫。同樣通過掃描裝置，工作人員也能迅速知道書的類別和位置以進行分揀。因為在每本書的封底貼有一個標簽，標簽里的金屬線圈儲存著圖書的基本信息，掃描器會向線圈發送微弱的無線電波，線圈則將信息反饋給掃描器，這樣瞬間就能完成信息交換和識別。

在國內，2006年7月正式對外開放的深圳圖書館新館是中國最大的RFID項目和國內第一家全面使用RFID設備的圖書館，從文獻的采訪、分編、加工到流通、典藏和讀者證卡，RFID標簽和閱讀器已經完全取代了原有的條碼、磁條等傳統設備。深圳圖書館RFID技術的應用涉及三個層面的內容：第一是引進了RFID技術及設備；第二是將其創新性地應用于圖書館業務領域，比如與圖書館數字化系統的接口、兼容及應用延伸等課題上進行了積極的探索，填補了空白；第三則是獨立創新開發了架位標識、文獻定位導航和智能分揀書車并投入應用。這些應用和創新，解決了圖書館事業發展和業務工作中面臨的共同難題，為RHD技術在圖書館的普及應用及深度開發展示了廣闊前景。 ［10 ］

3 物聯網需要解決的問題

3.1 政策法規建設

物聯網的發展牽涉到多個行業與產業，需要多種力量的整合。這就需要國家的產業政策和立法走在前面，制定出適合物聯網發展的政策和法規，保證行業的正常發展。對于復雜的物聯網，必須要有政府的政策支持，政府必須要有專門人和專門的機構來研究和協調，物聯網才能有真正意義的發展，否則，它只能小有成就，而不會大有作為。另外，在物聯網中，射頻識別技術是一個很重要的技術。在射頻識別系統中，標簽有可能預先被嵌入任何物品中，比如人們的日常生活物品中，但由于該物品（比如衣物）的擁有者，不一定能夠覺察該物品預先已嵌入有電子標簽以及自身可能不受控制的被掃描、定位和追蹤，這勢必會使個人的隱私問題受到侵犯。因此，如何確保標簽物的擁有者個人隱私不受侵犯便成為射頻識別技術以至物聯網推廣的關鍵問題。而且，這不僅僅是一個技術問題，還涉及到政治和法律問題。這個問題必須引起高度重視并從技術上和法律上予以解決。造成侵犯個人隱私問題的關鍵在于射頻識別標簽的基本功能：任意一個標簽的標識（ID）或識別碼都能在遠程被任意的掃描，且標簽自動地，不加區別地回應閱讀器的指令并將其所存儲的信息傳輸給閱讀器。這一特性可用來追蹤和定位某個特定用戶或物品，從而獲得相關的隱私信息。這就帶來了如何確保嵌入有標簽的物品的持有者個人隱私不受侵犯的問題。

3.2 技術標準的制定

物聯網發展過程中，傳感、傳輸、應用各個層面會有大量的技術出現，可能會采用不同的技術方案。如果各個技術沒有具體可行的標準依據，那就會出現各專用網相互無法連通聯網，不能形成規模經濟，不能形成整合的商業模式，也不能降低研發成本。因此，盡快統一技術標準，形成一個管理機制是物聯網必須面對的問題。

3.3 管理平臺建設

如果沒有一個龐大的網絡體系，不能進行管理和整合，那這個物聯網絡就沒有意義。各自為政的結果一定是效率低，成本高，很難發展起來，也很難起到效果。因此，建立一個全國性的，龐大的，綜合的業務管理平臺，把各種傳感信息進行收集，進行分門別類的管理，進行有指向性的傳輸，也是物聯網發展中面臨的另一個問題。

3.4 安全體系的建設

物聯網目前的傳感技術主要是RFID，植入這個芯片的產品，是有可能被任何人進行感知的，它對于產品的主人而言，有這樣的一個體系，可以方便的進行管理。但是，它也存在著一個巨大的問題，其他人也能進行感知，比如產品的競爭對手，那么如何做到在感知、傳輸、應用過程中，這些有價值的信息可以為我所用，卻不被別人所用，尤其不被競爭對手所用。這就需要一套強大的安全體系。盡管目前來說會有什么具體的安全問題出現、如何應對這些安全問題并不清晰，但是這些問題一定值得注意。

4 結語

物聯網的發展，是以移動技術為代表的普適計算和泛在網絡發展的結果，帶動的不僅僅是技術進步，而是通過應用創新進一步帶動經濟社會形態、創新形態的變革，塑造了知識社會的流體特性，推動面向知識社會的下一代創新（創新2.0）形態的形成。 ［11 ］有研究機構預計10年內物聯網就可能大規模普及，這一技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場，其產業要比互聯網大30倍。但從目前的發展水平來看，物聯網的發展仍存在瓶頸，需要各界的努力實現RFID高端芯片等核心領域的產業化、打破國外對高端產品的壟斷，實現物聯網的快速發展。

參考文獻：

［1］淺談中國物聯網與傳感器的發展［EB/OL］.［2010-02-10］.http://www.ca800.com/news/html/2010-1-18/n10953

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［2］國際電信聯盟ITU互聯網報告：物聯網［EB/OL］.［2010

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［3］物聯網相關概念［EB/OL］.［2010-02-10］.http://bbs.vsha

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［4］賽迪顧問王坤介紹國內外物聯網技術研究進展［EB/O

L］.［2010-02-10］.http://search.10jqka.com.cn/snapshot/20091204/YMV4NaB6SyfqNALn5CmgY-X4P3SsKG9TE

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［5］訪中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心主任劉海濤［EB/OL］.［2010-02-10］.http://luochuan.678114.com/Html/News/IT/20091216AA1A59C8_5.htm.

［6］中國首顆物聯網核心芯片“唐芯一號”亮相西安［EB/OL］.［2010-02-10］.http://www.esmchina.com/ART_8800

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［7］神奇物聯網，大步走近我們的生活——在寧探訪全國高校首家物聯網研究院［EB/OL］.［2010-02-10］.http://202.119.236.102/s/1/t/1/a/4632/info.jspy.

［8］物聯網在中國：運營商成物聯網應用先鋒［EB/OL］.［2010

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［9］物聯網成今年中國市場十大戰略性技術［EB/OL］.［2010-03-24］. http://www.pcpop.com/doc/0/511/511979.shtml.

［10］物聯網在圖書館中的應用［EB/OL］.［2010-02-10］.

http://m2m.wuxi.gov.cn/wlwcy/yyfa/479219.shtml.

［11］移動政務研討會探討知識社會條件下的創新2.0模式［EB/OL］.［2010-02-25］.http://www.ccwresearch.com.cn/store/article_content.asp?articleId=35241Columnid

=434.

作者簡介：邵莉娟，女，浙江建設職業技術學院館員；葉寵信，男，浙江科技職業技術學院館員。