一門倍受關注的高新技術
——物聯網技術

馬惠英

（北京交通大學物理系 北京 100044）

1 什么是物聯網

物聯網被我國政府列為五個要重點發展戰略性新興產業之一.物聯網英文名稱是“The internet of things”.顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”.這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信.

因此，物聯網的定義應該是：通過射頻識別（RFID）、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，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡.它是新一代信息技術的重要組成部分，其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制；是基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡.

雖然目前國內對物聯網還沒有一個統一的標準定義；但從物聯網本質上看，物聯網是現代信息技術發展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升，將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用，使人與物智慧對話，創造一個智慧的世界.物聯網技術被稱為是信息產業的第三次革命性創新.它的本質概括起來主要體現在三個方面：一是互聯網特征，即對需要聯網的物一定要能夠實現互聯互通的互聯網絡；二是識別與通信特征，即納入物聯網的“物”一定要具備自動識別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網絡系統應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點.

要真正建立一個有效的物聯網，有兩個重要因素：一是規模性，只有具備了規模，才能使物品的智能發揮作用.例如，一個城市有100萬輛汽車，如果只在1萬輛汽車上裝上智能系統，就不可能形成一個智能交通系統.二是流動性，物品通常都不是靜止的，而是處于運動的狀態.必須保持物品在運動狀態，甚至高速運動狀態下都能隨時實現對話.

2 物聯網應用的基本模式

根據其實質用途，物聯網應用可以歸結為三種基本模式.

2.1 對象的智能標簽

通過二維碼、RFID等技術標識特定的對象，用于區分對象個體，例如在生活中使用的各種智能卡、條碼標簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息.此外通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網址和名稱等.

2.2 環境監控和對象跟蹤

利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網絡，可以實現對某個對象實時狀態的獲取和特定對象行為的監控，如使用分布在市區的各個噪音探頭監測噪聲污染，通過二氧化碳傳感器監控大氣中二氧化碳的濃度，通過GPS標簽跟蹤車輛位置，通過交通路口的攝像頭捕捉實時交通流程等.

2.3 對象的智能控制

物聯網基于云計算平臺和智能網絡，可以依據傳感器網絡用獲取的數據進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋.例如根據光線的強弱調整路燈的亮度，根據車輛的流量自動調整紅綠燈切換的時間間隔等.

3 應用案例

3.1 上海浦東國際機場的應用

物聯網傳感器產品已率先在上海浦東國際機場的防入侵系統中得到了應用.系統鋪設了3萬多個傳感節點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵.不久前，上海世博會與中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心簽下訂單，購買防入侵微納傳感網1 500萬元產品.

3.2 ZigBee路燈控制系統點亮濟南園博園

ZigBee無線路燈照明節能環保技術的應用是此次園博園中的一大亮點.園區所有的功能性照明都采用了ZigBee無線技術達成的無線路燈控制.

3.3 智能交通系統（ITS）

以現代信息技術為核心，利用先進的通信、計算機、自動控制、傳感器技術，實現對交通的實時控制與指揮管理.交通信息采集被認為是ITS的關鍵子系統，是發展ITS的基礎，成為交通智能化的前提.無論是交通控制還是交通違章管理系統，都涉及交通動態信息的采集，交通動態信息采集也就成為交通智能化的首要任務.

3.4 首家高鐵物聯網技術應用中心在蘇州投用

我國首家高鐵物聯網技術應用中心2010年6月18日在蘇州科技城投用.該中心將為高鐵物聯網產業發展提供科技支撐.

高鐵物聯網作為物聯網產業中投資規模最大、市場前景最好的產業之一，正在改變人類的生產和生活方式.據中心工作人員介紹，以往購票、檢票的單調方式，將在這里升級為人性化、多樣化的新體驗.刷卡購票、手機購票、電話購票等新技術的集成使用，讓旅客可以擺脫擁擠的車站購票.與地鐵類似的檢票方式，則可實現持有不同票據的旅客快速通行.

清華易程公司工作人員表示，為應對中國巨大的鐵路客運量，該中心研發了目前世界上最大的票務系統，每年可處理30億人次；而目前全球在用系統的最大極限是5億人次.

3.5 國家電網首座220kV智能變電站

2011年1月3日，國家電網首座220kV智能變電站——無錫市惠山區西涇變電站日前投入運行，并通過物聯網技術建立傳感測控網絡，實現了真正意義上的“無人值守和巡檢”.西涇變電站利用物聯網技術，建立傳感測控網絡，將傳統意義上的變電設備“活化”，實現自我感知、判別和決策，從而完成自動控制.完全達到了智能變電站建設的前期預想，設計和建設水平全國領先.

3.6 首家手機物聯網落戶廣州

將移動終端與電子商務相結合，讓消費者可以與商家進行便捷的互動交流，隨時隨地體驗品牌品質，傳播分享信息，實現互聯網向物聯網的從容過度，締造出一種全新的零接觸、高透明、無風險的市場模式.手機物聯網購物其實就是閃購.廣州閃購通過手機掃描條形碼、二維碼等方式，可以進行購物、比價、鑒別產品等功能.

專家稱，這種智能手機和電子商務的結合，是“手機物聯網”的一項重要功能.有分析表示，預計2013年手機物聯網占物聯網的比例將過半，至2015年手機物聯網市場規模達6 847億元；手機物聯網應用正伴隨著電子商務大規模興起.

4 物聯網技術在中國的發展

物聯網的迅速崛起得益于我國在物聯網方面的幾大優勢.

第一，我國早在1999年就啟動了物聯網核心傳感網技術研究，研發水平處于世界前列.第二，在世界傳感網領域，我國是標準主導國之一，專利擁有量高.第三，我國是目前能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一.第四，我國無線通信網絡和寬帶覆蓋率高，為物聯網的發展提供了堅實的基礎設施支持.第五，我國已經成為世界第二大經濟體，有較為雄厚的經濟實力支持物聯網發展.第六，與計算機、互聯網產業不同，中國在物聯網領域享有國際話語權！

國家已把物聯網正式列為五大新興戰略性產業，寫入“2011年政府工作報告”.物聯網在中國受到了全社會極大的關注.政府將采取四大措施支持電信運營企業開展物聯網技術的創新與應用.這些措施包括如下幾個方面.

（1）突破物聯網關鍵核心技術，實現科技創新.同時結合物聯網特點，在突破關鍵共性技術時，研發和推廣應用技術，加強行業和領域物聯網技術解決方案的研發和公共服務平臺建設，以應用技術為支撐突破應用創新.

（2）制訂中國物聯網發展規劃，全面布局.重點發展高端傳感器、MEMS、智能傳感器和傳感器網節點、傳感器網關、超高頻RFID、有源RFID和RFID中間件產業等，重點發展物聯網相關終端和設備以及軟件和信息服務.

（3）推動典型物聯網應用示范，以帶動整體發展.通過應用引導和技術研發的互動式發展，帶動物聯網產業的發展.重點建設傳感網在公眾服務與重點行業的典型應用示范工程，確立以應用帶動產業的發展模式，消除制約傳感網規模發展的瓶頸.深度開發物聯網采集來的信息資源，提升物聯網的應用過程產業鏈的整體價值.

（4）加強物聯網國際、國內標準的制定，保障發展.做好頂層設計，滿足產業需要，形成技術創新、標準和知識產權協調互動機制.面向重點業務應用，加強關鍵技術的研究，建設標準驗證、測試和仿真等標準服務平臺，加快關鍵標準的制定、實施和應用.積極參與國際標準制定，整合國內研究力量形成合力，推動國內自主創新研究成果推向國際.

1 百度百科.物聯網合作編輯者

2 百度百科.物聯網概念合作編輯者