物聯網技術應用前景分析

解自國，顏禮松，嚴仕新

(1.南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039；2.蘇州物聯網應用技術委員會（籌），江蘇 蘇州 215124)

物聯網是一個新興的戰略性產業群。物聯網現已是當今最熱門的科技用詞。然而，真正理解物聯網技術的人不是很多，也可以說非常少。

何也，其一，全世界目前對其還沒有一個科學的定義，只有一個廣義的概念；

其二，壟斷行業（如三網，指互聯網、有線網和無線網）的爭執不休，從而導致網絡的平臺難以建立；

其三，核心的視覺技術、圖像處理技術和軟件整合技術還有待進一步地攻破。但是物聯網技術的廣泛應用必將改變人們的生產、生活方式，使社會向一個更加文明、更加公正、更加安全、更加透明的方向發展成為不可阻擋的歷史潮流！

那么何為物聯網呢！它對人們的生活究竟能帶來多大的變化呢！下面我們就這一問題從技術的層面上進行簡要的分析。

1 物聯網技術

物聯網是將各種傳感器通過系統集成技術、圖像處理技術和衛星通信技術連接起來組成的人、物對話網。它由傳感器、系統集成、圖像處理和衛星通信等四大技術組成。其中傳感器執行感知任務，圖像處理執行視覺功能，系統集成執行數據交換，衛星通信為交換平臺。其核心為圖像處理。目前傳感技術、系統集成技術和衛星通信技術相對成熟，圖像處理技術是物聯網的技術瓶頸。只有圖像處理技術的相對成熟，才能達到人、物對話的目的。

綜合來說，物聯網是一個由各種感知系統、圖像處理系統和通信平臺構成。在這里目前這一技術的最大難題是圖像的分析和處理。

在圖像處理領域，現主要有傅里葉氏分析法、灰度相關法、矢量分析法、拓樸法、固態建模法、模式識別法等等。在每一種主題算法中，又有很多輔助算法，如近鄰法、聚類法、監督法、特征等等。每一種算法就是一個處方，針對不同的病情，采用不同的藥進行醫治（算法見圖1、2）。

圖1 貝葉斯錯誤分析法

在這些算法中，自學功能的建立是物聯網的主要課題和難題。如果這一技術被徹底攻破，一個大同的智能社會就會撲面而來。現蘇州德天光學技術有限公司經過大量的實驗，已在業界較好地解決了圖像識別自學功能的部分技術難題，已在平果和索尼無人生產車間進行應用。

正因為如此，各西方發達國家都投入了大量的資金來研究物聯網這一偉大的工程。

圖2 矢量分析法

目前，物聯網產業在我國還是處于前期的概念導入期和產業鏈逐步形成階段，沒有成熟的技術標準和完善的技術體系，整體產業處于醞釀階段。此前，RFID市場一直期望在物流、零售等領域取得突破，但是由于涉及的產業鏈過長，產業組織過于復雜，交易成本過高，產業規模有限、成本難于降低等問題，使得整體市場成長較為緩慢。物聯網概念提出以后，面向具有迫切需求的公共管理和服務領域，以政府應用示范項目帶動物聯網市場的啟動將是必要之舉。進而隨著公共管理和服務市場應用解決方案的不斷成熟、企業集聚、技術的不斷整合和提升，逐步形成比較完整的物聯網產業鏈，從而將可以帶動各行各業以及大型企業的應用市場。只有各個行業的應用逐漸成熟后，帶動各項服務的完善、流程的改進，個人應用市場才會隨之發展起來。

物聯網概念涵蓋眾多技術、眾多行業、眾多領域，試圖制定一套普適性的統一標準幾乎是不可能的。物聯網產業的標準將是一個涵蓋面很廣的標準體系，將隨著市場的逐漸發展而發展和成熟。在物聯網產業發展過程中，單一技術的先進性并不一定保證其標準一定具有活力和生命力，標準的開放性和所面對的市場的大小是其持續下去的關鍵和核心問題。隨著物聯網應用的逐步擴展和市場的成熟，哪一個應用占有的市場份額更大，該應用所衍生出來的相關標準將更有可能成為被廣泛接受的事實標準。

物聯網的創新是應用集成性的創新，一個單獨的企業是無法完全獨立完成一個完整的解決方案的。一個技術成熟、服務完善、產品類型眾多、應用界面友好的應用，將是由設備提供商、技術方案商、運營商、服務商協同合作的結果。隨著產業的成熟，支持不同設備接口、不同互聯協議，可集成多種服務的共性技術平臺將是物聯網產業發展成熟的結果。物聯網時代，移動設備、嵌入式設備、互聯網服務平臺將成為主流。隨著行業應用的逐漸成熟，將會有大的公共平臺、共性技術平臺出現。無論終端生產商、網絡運營商、軟件制造商、系統集成商、應用服務商，都需要在新的一輪競爭中尋找各自的重新定位。

物聯網將機器、人、社會的行動都互聯在一起。新的商業模式出現將是把物聯網相關技術與人的行為模式充分結合的結果。中國具有領先世界的制造能力和產業基礎，具有五千年的悠久文化，中國人具有邏輯理性和藝術靈活性兼具的個性行為特質，物聯網領域在中國一定可以產生領先于世界的新的商業模式。

中國的技術研發水平處于世界前列，具有重大的影響力，中科院1999年就啟動了傳感網研究，與其它國家相比具有同發優勢，該院組成了2000多人的團隊，先后投入數億元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。

在世界傳感網領域，中國與德國、美國、韓國一起，成為國際標準制定的主導國之一。

中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心 (無錫傳感網中心)是國內研究物聯網的核心單位。

2009年9月8日溫總理調研無錫時，對該中心高度關注，提出把傳感網絡中心設在無錫、輻射全國的想法。

國務總理溫家寶指出：在物聯網發展中早一點謀劃未來——早一點攻破核心技術。

在國家重大科技專項中，加快推進傳感網發展，盡快建立中國的傳感信息中心——感知中國中心。

我國政府在“十二五”期間將投資4萬億元重點支持戰略新興產業的發展，而物聯網產業居于其中的首要和重要地位。

“十二五”物聯網規劃的一大重點：推進物聯網新興產業群的科技創新。隨著物聯技術的日趨成熟，已入世多年的中國自然也表現出了一個發展中大國應有的姿態，自上而下掀起了一股強大的物聯網的風潮，而挺立潮頭的，自然是中央和各級政府、以及眾多的充滿社會責任感的企業、團體、組織，甚至個人。可以預見的未來，國內物聯技術的熱潮還會持續高速、甚至爆發性地增長。

2 物聯網目前存在的問題以及解決的方法

物聯網的發展就全世界而言，是在同一起跑線上，但就如何應用，卻偏離軌道。因為人們習慣思維的作用加上三網財團的綁架，因而總是想利用現有的三網來充當物聯網的平臺。有這樣的想法的人主要是從自身的利益出發來考量的。殊不知三網的核心技術都掌握在洋人手里，再者，三網的本身從技術層而來講，如果成為物聯網的載體，那就意味著現有的設備面臨大量淘汰，與其淘汰大量的設備，向洋人交納巨額的標準費，不如借助我國現有的成熟通信衛星這一平臺作為物聯網平臺更為有利。因為通信衛星和雷達技術我國是完全擁有知識產權和成熟的技術。另外三網還有一個致命的傷，那就是要受到地域和空間的限制，不利物聯網的開放式的發展。倘若國家如果將北斗計劃和物聯網作通盤考慮，那么我國的物聯網的發展速度將是不言而喻的。

目前我國物聯網的發展是處在兩頭熱、中間冷的狀態，即國家政策層面熱，市場概念炒作熱，職能部門冷的這種怪現象；其主要原因是，利益分配的問題。政策引導上也缺少主線。名詞定義缺失，導致概念模糊，意識混亂。這里也是利益集團把握政策話語權所致。

針對以上情況。我國應該著手如下事項的制訂：

第一，應迅速成立專家小組，明確物聯網的定義，確定戰略方向，讓人們對此有清醒的認識。

第二，要迅速將物聯網與三網分離，讓衛星通信系統成為物聯網的平臺。停止不必要的爭論，腳踏實地地做實事。

這樣其一可以有效地扼制國外對高科技的壟斷，其二，讓我國的物聯網能夠形成一個獨立的，完全由自已的知識產權的所建立的網絡，從而減少國際間的知識產權間摩擦。增強我國在國際上的話語權。從國家安全上來考慮也應如此。

3 物聯網發展的方向和應用前景

物聯網的發展在我國目前是一些散兵游勇式的不著邊際的企業炒作，這些企業本身什么是物聯網就搞不清楚，只是為在股市圈錢而已。即便是無錫的物聯網研發中心也只是在各種傳感器的基礎做一些系統集成而已，核心的圖像處理技術還是一片空白。要想達到人、物對話的目的還是路漫漫。

真正如果把感知器材和視覺器材通過系統有效地集成后，采用衛星為載體，雷達為中繼，而組成的物聯網，那必將改變人們的生產、生活方式，將事物的不同的空間和距離拉近到一個可視、可控的空間和環境進行活動成為可能，這樣一個前所未有的文明的、公正的、高效的、透明的、廉潔的、安全的社會就會到來。

因為物聯網可以將三網的虛擬空間變成一個可見的、可查的、可追訴的空間，讓“受賄者”無處可逃，讓“犯罪者”無處可鉆。只要一進入物聯網，你的所有資料將會進入網絡狀態，包括時間、地點、歷史和行為方式等。

現簡要舉例說明如下：

例1.智能小區物聯網。一個標準的智能小區物聯網，可以不用保安就可以監視小區內的車輛運行和人員流動的真實情況，如果犯罪行為的出現，物聯網就可以將犯罪的行為特征進行提取（包括進行何種犯罪、人物特征和去向），直接報送快速反應機關，進行實時抓捕。還有小區的空氣質量，環境的溫度和濕度，草坪自動撒水等。在這一方面蘇州德天光學技術有限公司已取得初步的成效。

例2.智能工廠。一個標準的智能工廠可以利用物聯網在辦公室里就能監控到生產設備運行的情況，如果出現不良的產出，物聯網可以迅速追訴到產線出錯的位置，及時通知工程師進行處理。在這一方而蘇州德天光學技術有限公司的機器人視覺檢測儀，已成功地應用在索尼、蘋果和東風的產線上。

例3.高速行駛的列車，在夜間行駛時，車廂內如果出現與人的正常行為的差異性，特別是上肢運動的差異，就可以判斷是有犯罪行為的表現，物聯網就可以及時通知相關人員進行處理。

例4.2011年7月4日江蘇省重大科技成果展在南京會展中心開幕。蘇州德天光學技術有限公司的視覺機器人一亮相就立即成為老記們的目標物，《第二天江蘇科技報》和《南京日報》就在頭版進行了大篇幅的報導，央視也預約對該司進行專題采訪。這臺視覺機器人有完整的全方位的視覺功能和較完整的自學習功能，她能準確地區別多維物體的對與錯，最小分辨物可至12微米，她是世界上第一臺視覺機器人，現已應用在蘋果、索尼、東風的自動化生產車間。她的成功應用，是物聯網發展的重要里程碑，是物聯網技術的重大突破，其國家戰略意義和社會意義不言而喻。這一圖像處理技術與語音識別技術合二為一，必將開創物聯網技術的新紀元。

在江蘇省重大科技成果展上江蘇省省領導在蘇州德天光學技術有限公司的展臺上觀看世界上第一臺視覺機器人

還有智能家居，智能辦公、智能物流、智能商場，智能機場、車站、碼頭……。總之，物聯網的出現將會有效地改變社會秩序，一個真實的和諧社會也會隨之而來。

那么就產業而言，物聯網可以帶動哪些產業的快速發展呢！傳感產業、視覺產業，衛星通信產業、民用雷達產業、衛星接受終端產業（衛星手機/電話）、以及相關產業鏈必將飛速發展。

物聯網的實施，將會大大降低社會管理成本，使警察和公務員等公共管理人員大批失業，快速反應部隊或特警的從業人員將會加強。三網將會逐慚消失，衛星通信將飛速發展。因為三網已給社會帶來犯罪率的大幅攀升，虛擬空間將不符合社會前進的要求！今年百度在央視的密集暴光就充分地說明了這一問題。

綜上所述：（1）物聯網必需完全與三網分離，用成熟的衛星通信作為網絡平臺，才能有完整的和迅速的發展空間。（2）物聯網是一個無所不在、無所不為的人、物對話網，它不受地域、空間、環境以及人的行為所制約，從而必將推動整個人類向高度文明方向邁進！

[1] 西奧多里德斯著，李晶皎譯.國外計算機科學教材（希臘）[M]：北京：電子工業出版社出版，2006.

[2] 嚴士健.典型群隨機過程數學教育[M].北京：北京師范大學出版社，2005.

[3] 嚴士健.環上的線性群[J].數學學報（自然科學版），1969，15（4）：445-468.