一門倍受關(guān)注的高新技術(shù)
——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

馬惠英

（北京交通大學(xué)物理系 北京 100044）

1 什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)被我國政府列為五個要重點發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一.物聯(lián)網(wǎng)英文名稱是“The internet of things”.顧名思義，“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)行信息交換和通信.

因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義應(yīng)該是：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)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò).它是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制；是基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)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(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò).

雖然目前國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義；但從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對話，創(chuàng)造一個智慧的世界.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被稱為是信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新.它的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)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(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.

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本模式

根據(jù)其實質(zhì)用途，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以歸結(jié)為三種基本模式.

2.1 對象的智能標(biāo)簽

通過二維碼、RFID等技術(shù)標(biāo)識特定的對象，用于區(qū)分對象個體，例如在生活中使用的各種智能卡、條碼標(biāo)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(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等.

2.2 環(huán)境監(jiān)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(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對某個對象實時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如使用分布在市區(qū)的各個噪音探頭監(jiān)測噪聲污染，通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度，通過GPS標(biāo)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(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋.例如根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈切換的時間間隔等.

3 應(yīng)用案例

3.1 上海浦東國際機(jī)場的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)品已率先在上海浦東國際機(jī)場的防入侵系統(tǒng)中得到了應(yīng)用.系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬多個傳感節(jié)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(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心簽下訂單，購買防入侵微納傳感網(wǎng)1 500萬元產(chǎn)品.

3.2 ZigBee路燈控制系統(tǒng)點亮濟(jì)南園博園

ZigBee無線路燈照明節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用是此次園博園中的一大亮點.園區(qū)所有的功能性照明都采用了ZigBee無線技術(shù)達(dá)成的無線路燈控制.

3.3 智能交通系統(tǒng)（ITS）

以現(xiàn)代信息技術(shù)為核心，利用先進(jìn)的通信、計算機(jī)、自動控制、傳感器技術(shù)，實現(xiàn)對交通的實時控制與指揮管理.交通信息采集被認(rèn)為是ITS的關(guān)鍵子系統(tǒng)，是發(fā)展ITS的基礎(chǔ)，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(tǒng)，都涉及交通動態(tài)信息的采集，交通動態(tài)信息采集也就成為交通智能化的首要任務(wù).

3.4 首家高鐵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中心在蘇州投用

我國首家高鐵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)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(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐.

高鐵物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中投資規(guī)模最大、市場前景最好的產(chǎn)業(yè)之一，正在改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式.據(jù)中心工作人員介紹，以往購票、檢票的單調(diào)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(jī)購票、電話購票等新技術(shù)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(xiàn)持有不同票據(jù)的旅客快速通行.

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

3.5 國家電網(wǎng)首座220kV智能變電站

2011年1月3日，國家電網(wǎng)首座220kV智能變電站——無錫市惠山區(qū)西涇變電站日前投入運行，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立傳感測控網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了真正意義上的“無人值守和巡檢”.西涇變電站利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立傳感測控網(wǎng)絡(luò)，將傳統(tǒng)意義上的變電設(shè)備“活化”，實現(xiàn)自我感知、判別和決策，從而完成自動控制.完全達(dá)到了智能變電站建設(shè)的前期預(yù)想，設(shè)計和建設(shè)水平全國領(lǐng)先.

3.6 首家手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)落戶廣州

將移動終端與電子商務(wù)相結(jié)合，讓消費者可以與商家進(jìn)行便捷的互動交流，隨時隨地體驗品牌品質(zhì)，傳播分享信息，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)的從容過度，締造出一種全新的零接觸、高透明、無風(fēng)險的市場模式.手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)購物其實就是閃購.廣州閃購?fù)ㄟ^手機(jī)掃描條形碼、二維碼等方式，可以進(jìn)行購物、比價、鑒別產(chǎn)品等功能.

專家稱，這種智能手機(jī)和電子商務(wù)的結(jié)合，是“手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)”的一項重要功能.有分析表示，預(yù)計2013年手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)占物聯(lián)網(wǎng)的比例將過半，至2015年手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)6 847億元；手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正伴隨著電子商務(wù)大規(guī)模興起.

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起得益于我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢.

第一，我國早在1999年就啟動了物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術(shù)研究，研發(fā)水平處于世界前列.第二，在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，我國是標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國之一，專利擁有量高.第三，我國是目前能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家之一.第四，我國無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)設(shè)施支持.第五，我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，有較為雄厚的經(jīng)濟(jì)實力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展.第六，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)！

國家已把物聯(lián)網(wǎng)正式列為五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，寫入“2011年政府工作報告”.物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注.政府將采取四大措施支持電信運營企業(yè)開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用.這些措施包括如下幾個方面.

（1）突破物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)，實現(xiàn)科技創(chuàng)新.同時結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)特點，在突破關(guān)鍵共性技術(shù)時，研發(fā)和推廣應(yīng)用技術(shù)，加強(qiáng)行業(yè)和領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案的研發(fā)和公共服務(wù)平臺建設(shè)，以應(yīng)用技術(shù)為支撐突破應(yīng)用創(chuàng)新.

（2）制訂中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，全面布局.重點發(fā)展高端傳感器、MEMS、智能傳感器和傳感器網(wǎng)節(jié)點、傳感器網(wǎng)關(guān)、超高頻RFID、有源RFID和RFID中間件產(chǎn)業(yè)等，重點發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)終端和設(shè)備以及軟件和信息服務(wù).

（3）推動典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范，以帶動整體發(fā)展.通過應(yīng)用引導(dǎo)和技術(shù)研發(fā)的互動式發(fā)展，帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.重點建設(shè)傳感網(wǎng)在公眾服務(wù)與重點行業(yè)的典型應(yīng)用示范工程，確立以應(yīng)用帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，消除制約傳感網(wǎng)規(guī)模發(fā)展的瓶頸.深度開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)采集來的信息資源，提升物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用過程產(chǎn)業(yè)鏈的整體價值.

（4）加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定，保障發(fā)展.做好頂層設(shè)計，滿足產(chǎn)業(yè)需要，形成技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)和知識產(chǎn)權(quán)協(xié)調(diào)互動機(jī)制.面向重點業(yè)務(wù)應(yīng)用，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)驗證、測試和仿真等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)平臺，加快關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的制定、實施和應(yīng)用.積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定，整合國內(nèi)研究力量形成合力，推動國內(nèi)自主創(chuàng)新研究成果推向國際.

1 百度百科.物聯(lián)網(wǎng)合作編輯者

2 百度百科.物聯(lián)網(wǎng)概念合作編輯者