淺談物聯網的發展及應用

黃 釗

（哈爾濱商業大學，黑龍江 哈爾濱 150028）

淺談物聯網的發展及應用

黃 釗

（哈爾濱商業大學，黑龍江 哈爾濱 150028）

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，是基于互聯網并通過射頻識別等信息傳感設備將物品和信息與網絡相連的一種網絡，達到信息共享，物物相連的目的。通過對物聯網發展初期的分析，提出了目前制約物聯網發展的幾個首要問題。通過對問題的研究，得出物聯網是最新的網絡，它的存在將使整個社會更加高效、便利和安全；我國物聯網發展的下一步是在完善安全體系的基礎上，規劃統一的管理技術標準，加強人才培養，使關鍵技術逐漸成熟；同時國家也要給予政策和資金的支持，創造物聯網發展的環境，使信息能夠無障礙傳輸，達到最理想的發展狀態的結論。

物聯網；信息技術；傳感技術；射頻識別

物聯網是一個非常先進的、綜合性的系統。其最終目的是為產品建立全球的、開放性的標識，實現基于全球的信息共享，極大地推動社會的進步和發展。

在經濟科技飛速發展的今天，計算機技術、通信技術與微電子技術的高速發展,促進了互聯網技術、射頻識別技術、全球定位系統與數字地球技術的廣泛應用以及無線網絡與無線傳感器網絡的快速發展。網絡接入多樣化和計算機軟件的飛速發展使基于海量信息收集和分類的能力大大提高,從而產生了巨大的社會與經濟效益,促使人們加深對信息化的認識。互聯網技術、RFID（射頻識別）技術、GPS（全球定位系統）技術、WSN（無線傳感器網絡）技術與無線通信技術的快速發展為實現全球商品貨物流通的跟蹤識別與信息利用,進而實現現代化管理打下了堅實的技術基礎。所有這些都為構建物聯網這一無所不包的“大網”作了充分的技術準備。

物聯網是一種新型的網絡，是一場新的劃時代的科技革命。物聯網深受國內外各界關注，在各行各業中的前景不可估量，擁有著無與倫比的優勢。在我國，工業化與信息化兩化融合的形態為物聯網的發展提供了廣闊的空間。隨著物聯網的逐步應用，眾多行業的運作模式和人們的生活方式都將發生翻天覆地的變化。

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的英文名稱叫“Internet of things”。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這里有兩層意思：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體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：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，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網概念的問世，打破了之前的傳統思維。物聯網將物理基礎設施（如公路、機場、建筑等）和IT基礎設施整合為統一的基礎設施。物聯網的最顯著的特點，是使物品的供應鏈具備智能，使各類物品在生產、流通、消費的各個過程都具備智能，直至使智能遍及整個生態系統。這不僅可以提高管理的效率，更重要的是大大提高了物品和各種自然資源使用的效率，使節能環保也能夠進入IT時代。

物聯網可以提高經濟，大大降低成本。物聯網可廣泛用于智能交通、地防入侵、環境保護、政府工作、公共安全、智能電網、智能家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域。預計物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。有專家預測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。

近年來，隨著物聯網概念的提出，物聯網技術的發展在我國乃至全球都成為熱潮。我國敏銳的捕捉到這一科技發展的契機，國家領導人對此表示了高度的重視。溫家寶總理2009年8月在江蘇無錫考察時提出了“感知中國”，推進物聯網發展，同年11月底，溫總理在江蘇南京考察時再次表示，當前流通行業要大力運用網絡技術，特別是物聯網技術，實現流通現代化。

我國擁有發展物聯網行業的基礎及行業優勢[1]：從技術水平上，我國在傳感技術水平上發展較早，中科院于1999年啟動了傳感網研究，并取得了積極進展。2009年9月11日，經國家標準化管理委員會批準，全國信息技術標準化技術委員會組建了傳感器網絡標準工作組[2]。在2009年12月的國務院經濟工作會議上，明確提出了要在電力、交通、安防和金融行業推進物聯網的相關應用。我國已在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、傳感器終端機和移動基站等方面取得重大進展，目前已擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈。目前，我國傳感網標準體系已形成初步框架，向國際標準化組織提交的多項標準提案已被采納，由此可以看出，我國物聯網標準體系已形成初步框架，與德國、美國、英國等一起成為物聯網國際標準制定的主導國[3]；從市場需求看，我國物聯網產業具有較大的市場空間；從產業實力上看，我國是世界上少數幾個可以真正實現物聯網產業化的國家之一，軟硬件設施相對比較齊備；從政策環境看，國家在提出促進“兩化融合”（工業化和信息化融合）的政策取向之后，“感知中國”稱為我國信息化建設的重要目標；另外，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。

除了高校和科研院所之外，國外的各大知名企業都先后參與開展了物聯網的研究。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，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。這些都為無線傳感器網絡進一步的發展以及最終的商業化奠定了堅實的基礎。

IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美國的國家戰略。2009年，IBM與美國智庫機構向奧巴馬政府提出通過信息通信技術(ICT)投資可在短期內創造就業機會，美國政府只要新增300億美元的ICT投資（包括智能電網、智能醫療、寬帶網絡三個領域），鼓勵物聯網技術發展政策主要體現在推動能源、寬帶與醫療三大領域開展物聯網技術的應用。

日本政府著力于發展泛在網及相關產業，并希望由此催生出新一代信息科技革命，在2010年實現“無所不在的日本”。在2009年8月，日本又將“u-Japan”升級為“i-Japan”戰略，提出“智慧泛在”構想，將傳感網列為其國家重點戰略之一，致力于構建一個個性化的物聯網智能服務體系。

韓國也十分重視信息技術產業化發展，在2009年10月韓國頒布了《物聯網基礎設施構建基本規劃》，將物聯網市場確定為新增長動力，確定了構建物聯網基礎設施、發展物聯網服務、研發物聯網技術、營造物聯網擴散環境等4大領域、12項詳細課題，并提出到2012年實現“通過構建世界

一、國內外物聯網的發展現狀

最先進的物聯網基礎設施，打造未來廣播通信融合領域超一流ICT（信息通信技術）強國的目標。

二、物聯網在家庭中的應用

尼葛洛龐帝在1995年的《數字化生存》一書中，就指責“今天家用電器所處理的信息真是少得可憐”。他高瞻遠矚地做出很多展望：比如，你的冰箱注意到牛奶沒有了，會主動“請”汽車提醒你，在回家途中順便買些牛奶回來；而汽車呢，由于足夠的智能化，一旦被盜，它可以打電話給你，告知它的確切位置[4]。由此可見，我們對這種物物相連的數字化社會期待很久了。

數字化家庭是城市信息化的一個重要部分。物聯網技術是實現未來家庭數字化的關鍵技術。在互聯網迅猛發展的今天，家庭網絡已經體現出越來越系統化的要求。對于家庭網絡中的信息、通信、娛樂和生活四類子網中所包含的各類消費電子產品、通信產品、信息家電、智能煤水電表及智能家居等設備，需要通過不同的互聯方式進行通信及數據交換，以實現互聯互通。互聯網技術與物聯網技術的結合，將很好地解決家庭網絡系統化建設的需求，使原本分散的各個子系統互聯互通，信息共享。家庭網絡的系統化是通過一個匯集網關將各個子系統通過有線或無線的方式相互聯通，再以統一的IP方式，實現家庭網絡與外部網絡的互聯。該網關可提供集成的語音、數據、多媒體、傳感控制和管理等功能，達到信息在家庭內部終端之間以及與外部公網的充分流通和共享的目的。

三、物聯網在物流產業中的應用

物聯網最重要的應用是現代物流領域，該領域規劃明確提出要把物聯網作為發展的重點。目前我國物流的成本偏高，占總生產成本的18%-20%，雖然近年來有所下降，但仍遠高于國外水平，因此利用物聯網技術來推動物流信息技術的應用和標準體系的建設是物流產業下一階段的首要工作[5]。物聯網在物流管理中的應用目標是通過物聯網的建設，形成集成化的信息平臺，實現物流系統的現代化。具體的說，傳統的條碼編碼體系是對每一種商品項目進行編碼，對傳統的商品包裝和物流管理產生了巨大的作用，但由于條碼非唯一標識的屬性，使對物品的自動化管理只能夠停留在類級別的層面上。物聯網的EPC技術，則是能夠對單品而不是一類物品進行編碼，它通過對物品的唯一標識，并借助計算機網絡系統，完成對單個物體的訪問，突破了條碼所不能完成的對單品的跟蹤和管理。EPC沿襲了原有的按不同類型容器進行編碼的特點，將物流過程中不同的貨品、集裝箱、托盤和倉庫等進行分層級編碼，解決在同一時間進行多種標簽識別的問題。

物聯網是在互聯網的基礎上對物流信息進行跟蹤、監控的實時網絡，任何一個安裝有讀寫器的終端，都可以通過射頻掃描技術讀取物品的相關信息，并通過互聯網的信息傳輸作用，實現對物品物流信息的實時監控。EPC系統的一個核心元素就是RFID技術，這種自動非接觸式處理偽特點，可以實現對動態供應鏈信息的高效管理，有效降低物流成本。通過射頻識別技術讀取EPC編碼信息并傳輸到處理中心，可供企業和消費者查詢，切實增強群眾的滿意程度，有效地提高了物流服務的質量[6]。

物聯網將我們帶入智能的時代，所以現在有了智能家居、智能家務、智能電網甚至是智慧地球的說法，在物流業中物聯網主要應用于以下方面：

一、智能配送的可視化管理網絡，這是基于GPS衛星導航定位，對物流車輛配送進行實時的、可視化的在線調度與管理的系統，以實現物流作業的透明化、可視化管理。

二、建立全自動化的物流配送中心，實現局域內的物流作業的智能控制、自動化操作的網絡。

三、基于RFID等技術建立的產品的智能可追溯網絡系統，這些智能的產品可追溯系統為保障食品安全、藥品安全等提供了堅實的物流保障。目前，在醫藥、農業、制造等領域，產品追溯體系都發揮著貨物追蹤、識別、查詢信息等方面的巨大作用，有很多成功案例。

四、企業的智慧供應鏈。智慧供應鏈用于滿足客戶的大量的個性化的需求與訂單。這些都對物流業的發展意義重大。可能最初的時候由于成本問題，很多大宗商品物流不能使用物聯網，即物聯網的優勢不能在其身上得到很好的體現，如木材、機電、油品等，率先使用物聯網的應該是煙酒、奢侈品、汽車等高附加值的物流產業領域，但目前，沃爾瑪在供應鏈管理環節、上海聯華便利配送中心等都開始應用物聯網技術，預計將來進一步推廣。甚至誕生以物聯網物流供應、聯網與結算為一體的銷售終端或交易中心，以形成專營物聯網產品的智能超市。

四、物聯網在城市信息化及其他方面的應用

物聯網技術在城市信息化中的應用非常廣泛，可以說在城市信息化中每一個角落都可以找到物聯網技術的身影。比如，在智能交通中物聯網技術的使用，智能交通系統可以保障人、車、路與環境之間的相互交流，從而提高交通系統的安全和效率，以達到保護環境、降低能耗的作用。它主要包括公交行業無線視頻監控平臺、智能公交站臺、電子票務、車管專家和公交手機一卡通5種業務。交通信息采集是其中的關鍵子系統，它是發展智能交通的基礎和前提。在交通信息采集中，可采用非接觸式的磁傳感器來定時收集和感知區域內車輛的速度、車距等信息，這些信息傳送到處理中心，可對交通環境和車輛進行整體管理。終端節點上安裝溫濕度、光照度、氣體檢測等多種傳感器，還可監測路面狀況、能見度和車輛尾氣污染等。車輛上也可以配備RFID系統，為車輛制定唯一的身份標志，實現一車一卡有條管理，切實保證車輛的嚴格監管和交通順暢。

隨著我國城市人口老齡化趨勢的加劇，如何實時、動態地對老年人的身體狀況進行監控，是目前醫療界面臨的一項重要課題。國外已經開始利用物聯網技術開發用于患者或老年人使用且可隨身攜帶的身體監控設備，并通過與現在的移動網相連，實時監控患者或老年人的身體狀態，以便及時治療。

對待涉及生命安全，危險性較大的特種設備的完整性管理，已經得到各國政府的普遍重視。采用物聯網技術建設一套特種設備管理系統，通過利用RFID給每一臺出廠的特種設備或者其具體的主要構成元件一個唯一的EPC，監察人員、檢驗人員和技術維護人員利用手中的PDA(Personal Digital Assistant），通過網絡與物聯網管理系統實現數據連通，可以準確定位每一臺特種設備或其主要構成元件的具體位置。一旦發現重大缺陷，可以立即通過PDA傳回現場的檢驗實時錄像，這樣足不出戶就可以成立專家組分析缺陷，節省了時間。檢驗員在現場可以由PDA中調出關于設備的所有信息，包括出廠資料、注冊信息、維修改造資料、歷次檢驗報告等，保證資料的全面性，有助于提高現場的檢驗效率；監控人員可以方便實現對設備運行狀態的實時監控，提早發現危險情況，防患于未然，提高整體的安全性；監管部門可以實時掌握設備的運行狀態、定期檢驗以及維修改造等情況，便于及時提出行之有效的管理方式。所有與設備有關的資料匯總到中心服務器，運用中心服務器可以迅速根據設備的整體資料得出合理的完整性評價結論。

五、物聯網發展中存在的問題

一、安全問題

物聯網的興起既給人們的生活帶來了諸多便利，也使得人們對它的依賴性越來越大。如果物聯網被惡意地入侵和破壞，那么個人隱私和信息就會被竊取，更不必說國家的軍事和財產的安全。這些問題主要表現在以下幾個方面[7]：

（一）由于物聯網在很多場合都需要無線傳輸，對這種暴露在公開場所之中的信號如果沒做合適保護的話，很容易被干擾甚至竊取。同時由于物聯網的應用可以取代人來完成一些復雜的工作，所以物聯網機器多數部署在無人監控的場景中，所以攻擊者可以輕易的接觸到這些設備。

（二）物聯網龐大且多樣化的物聯網平臺必然需要一個強大而統一的安全管理平臺，這使得如何對物聯網機器的日志等安全信息進行管理成為新的問題。

（三）物聯網目前的傳感技術主要是RFID,RFID的安全保護主要依賴于對標簽信息的加密。但目前的加密機制所提供的保護還不能讓人完全放心，RFID的加密并非絕對安全，這就造成他人會有很多手段獲取芯片的結構和其中的數據。

二、技術標準問題

互聯網發展到今天，有一件解決得非常好的事情，那就是標準化問題。全球進行傳輸的協議TCP/IP協議、路由器協議、終端的構架與操作系統等都解決得很好，可方便地實現上網。而物聯網發展過程中，傳感、傳輸、應用各個層面會有大量的技術出現，會采用不同的技術方案。因此，盡快統一技術標準,形成一個管理機制，這是物聯網馬上就要面對的問題。

物聯網將是一個多設備、多網絡、多應用、互聯互通、互相融合的一個大網，既有傳感器、計算機，又有通信網絡。原來通信網絡規劃是以通信類業務為主，現在物聯網需要把所有的物品都聯在一起，因而，所有的接口、標準、通信協議都需要有國家標準指引，物聯網標準必須加快制定。

目前，各國存在不同的標準，各類層次通信協議標準如何統一則是一個十分漫長的過程。因此需要加強各國之間的交流與合作，尋求一個能被普遍接受的標準[8]。

三、IP地址問題

每個物品都需要在物聯網中被尋址，因此物聯網需要更多的IP地址，IPV4資源即將耗盡，需要IPV6來支撐。但從IPV4過渡到IPV6是一個漫長的過程，因此地址問題將成為物聯網發展的重要瓶頸之一。

四、產業化問題

物聯網發展的瓶頸不僅有技術問題，更重要的是市場應用，因此國內市場需求是產業競爭力提升的關鍵因素。如果要真正建立一個有效的物聯網環境,只有具備了規模,才能使物品的智能發揮作用。所以應使物聯網行業產業化，使物聯網行業規模化。

物聯網的產業化必然需芯片商、傳感設備商、系統解決方案廠商、移動運營商等產業鏈的共同努力，實現上下游產業的聯動，跨行業的聯動，形成產業聯盟，帶動整個產業鏈，共同推動物聯網發展。目前，物聯網關鍵應用的主要客戶以大型、超大型企業為主，推廣難度大，而在各方利益機制及商業模式尚未成型的背景下，物聯網普及仍相當漫長。

綜上所述，我國物聯網下一步要走的道路就是在個人隱私保護、人身傷害相關的責任界定等方面制定相應的配套政策和規范，保障行業有健康的生態環境，公關技術服務平臺的建立及相應的機制保證，降低中小型企業研發成本和技術門檻；加強復合型人才的培養和引進機制，使關鍵技術逐漸成熟，管理機制得到標準的規劃，隱私保護與信息安全同步推進，商業模式借助應用成本降低等而合理化，信息無障礙的傳輸取得階段性成果，最后達到理想的物聯網狀態。

物聯網是最新的網絡，是一場新的劃時代的技術革命。它將使整個社會更加高效、便利和安全。目前國內外都把它提升到戰略高度并給予極高的重視。物聯網在中國的發展，希望政府能夠合理的利用政策的導向作用，在行業標準的制定和政策扶植上發揮積極作用，同時也希望通過政府支持，在價格、應用試點行業示范項目等多方面營造寬松的產業環境，提供必要的政策和資金支持。為推動產業發展提供保障建立健康的商務模式和完善的政策環境；迫切需要在幾個重點地區具有物聯網明顯特征和核心競爭力的優勢企業出現，形成上下游集聚，進而產生帶動示范作用，使物聯網產業能夠迅速成熟。雖然物聯網大規模的推廣普及還處于初步階段，但不難想象，物聯網時代將要到來。

[1]李曉.促進我國物聯網產業發展的探討[J].中國科技投資.2010，(6)：74-75.

[2]王亞唯.物聯網發展綜述[J].科教前沿.2010，(3)：37.

[3]Huansheng NING,Na NING,Shenfeng QU[J].Layered Structure and Management in Internet of Things.2007.

[4]胡泳.物聯網[J].商務周刊.2010，(6)：92.

[5]寧家俊.物聯天下感知中國——物聯網的技術與應用[J].信息化設.2009，(11)：13-15.

[6]周建良.物聯網在電子商務中的應用 [J].Bossiness Journal，2009，(12)：7.

[7]物聯網安全性能分析及相關的安全措施[EB/OL].[http://b2b.toocle.com/detail——5426777.html].

[8]桂小林.網絡技術導論[M].北京：北京郵電大學出版社.2005，45-48.

〔責任編輯：王樂群〕

G202

A

1002-2341(2011)06-0063-05

2011-11-02

黃釗（1989-），男，黑龍江大慶人，電子商務專業07屆在讀研究生，從事物聯網研究。