河北機電職業技術學院 張國華 吳冬方
溫家寶總理2009年在無錫物聯網產業研究院考察時提出,“在物聯網的發展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術”[1]。我國國務院于2009年指出要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術等。在《國家中長期科學與技術發展規劃(2006~2020年)》以及“新一代寬帶移動無線通信網”重大專項中都把物聯網列入了重點研究的領域。西方主要國家正在將發展物聯網提高到戰略性新興產業的高度,重點予以發展。在2005年時,歐盟就提出過物聯網的概念,之后IBM公司提出了互聯網加物聯網的“智慧地球”戰略,并得到了美國總統奧巴馬的積極回應。2009年6月,歐盟啟動了“物聯網行動計劃”。韓國物聯網的發展,起步很早,發展也很快,它確定了全國十二個重點發展領域和四個重點發展方向,出臺了《物聯網基礎設施構建基本規劃》。日本的物聯網走在世界的前列,2009年7月,日本制定頒布了“I-Japan”戰略,即新一代信息化戰略,也就是物聯網戰略。如同當年發現新大陸時一樣,“物聯網”這個新大陸被發現后,正逐漸被世界各國所重視。無所不在的“物聯網”時代正在到來。
什么是物聯網?簡單說就是互聯網的發展和延伸。物聯網把網絡和現實世界聯絡起來,實現了以無線方式為主的數據傳輸和智能化的數據處理。它不僅實現了物與物的交互,而且還實現了人與物的互動。通俗的說,就是物聯網把很多物品都變得“通人性”。
物聯網的概念最初是于1999年提出的,物聯網是在計算機互聯網的基礎上,利用射頻自動識別(RFID)技術、傳感器技術、無線數據通信技術、全球定位系統(GPS)、激光掃描器等信息傳感設備,按照規定的協議,把物品與互聯網連接起來,進行信息和通訊交換,智能化的定位識別、監控、跟蹤與管理,構造一個能覆蓋萬事萬物的“Internet of Things”。在此網絡中,不需要人工干預,物品或商品能夠實現相互“交流”。其實質是借助于計算機網絡,自動實現物品、商品的識別與信息的共享。
目前,物聯網作為一個新興領域,激起了高度的關注和探討。物聯網技術涵蓋了從信息獲取、存儲、傳輸、處理以至應用的全過程。國際電信聯盟報告提出[2],物聯網主要由三項關鍵應用技術組成:射頻識別(RFID)技術、傳感器技術、網絡通信技術等。
RFID(Radio Frequency Identification),即射頻識別,也稱為電子標簽,是近幾年發展起來的替代條形碼走進物聯網的關鍵技術之一。RFID采用的是非接觸型識別方法,能自動通過無線射頻信號識別對象來獲取相關數據,其識別工作不需要人的干預,能應用于各種復雜環境條件下。RFID技術還能識別高速運動的物體,同時還能識別多個標簽,操作簡便。為物體貼上RFID標簽后,具有讀取距離遠(可達幾十米)、穿透能力強(透過包裝箱直接讀取信息)、無磨損、非接觸、抗污染、效率高(同時處理多個標簽)、信息量大等特點。 RFID技術屬于近程通信,相關的技術還有藍牙技術等,它是物聯網最關鍵的一個技術。
RFID是一種比較簡單的無線系統,一般包括兩個基本器件。RFID用來檢測和跟蹤物體,該系統通常由一個閱讀器和多個應答器(標簽)構成。 RF技術采用的是無線射頻方式傳輸數據。即在閱讀器和射頻卡之間通過非接觸式數據傳輸,完成目標的識別和數據的交換。最基本的RF系統由三部分組成:
(1)標簽(射頻卡):由芯片和相關外圍元件組成,標簽內有天線,其作用是與射頻天線進行數據交換,完成通信功能。
(2)閱讀器:用于讀取標簽信息的設備。
(3)天線:在標簽和讀取器間傳遞發送射頻信號。
有的系統還能通過閱讀器的標準接口與上位機或主系統連接,完成信息傳輸。
物聯網應用的通信技術主要分為有線和無線兩大類,在物聯網的實現中最重要的是無線傳感網技術。在無線通信技術中又分如CDMA、GPRS、IEEE 802.11a/b/g WLAN等[3]。
2.2.1 無線傳感網
無線傳感網(WSN)是集分布式信息采集、信息傳輸與處理技術為一體的網絡信息系統, 由于低功耗、低成本、組網方式靈活及適合移動目標等特點而受到廣泛的重視。物聯網通過各自各樣的傳感器以及由它們組成的無線傳感網絡,來感知整個物質世界。
2.2.2 ZigBee
ZigBee也是一種無線通信技術,應用于近距離范圍、低傳輸速率的電子設備之間。ZigBee是基于底層IEEE 802.15.4標準,它定義了網絡/安全層和應用層技術。已經形成了相當的產業規模。在技術標準方面,除發布的ZigBee技術的第3個版本外,現在已能夠大規模生產基于IEEE 802.15.4的網絡射頻芯片以及新一代的ZigBee 射頻芯片(將射頻芯片與單片機合為一體);ZigBee 技術已廣泛應用于工業、農業、智能建筑、醫學、醫學、消費和道路安全指示和家用自動化等諸多領域。
2.2.3 與IPv6相關聯的技術
物聯網因建立因特網技術基礎之上,采用了數據分組網作為承載網。IPv6將作為下一代的IP網絡協議,同IPv4相比,其具有大量的地址資源,能支持動態路由,能滿足物聯網對網絡組織、網絡通信及擴展性方面的要求。IPv6協議經精簡后,才能滿足功耗低、存儲容量低和傳送速率低的要求。
隨著互聯網時代下數據與信息的快速增長,大規模的海量數據需要處理。云計算是將大量通過網絡連接在一起的的計算資源統一管理和調度,向用戶提供服務。云計算通過網絡能將巨大的計算處理程序自行拆分為許多個較小的子程序,然后再交給由多個服務器所組成的系統來處理。通過云計算,網絡服務提供者能在極短時間內處理大量的信息,從而提供與超級計算機相同功能的強大的網絡服務。云計算具有極強的數據存儲和數據處理能力,能滿足大量數據處理的要求,即將成為物聯網發展的基礎。
電子商務始終處于伴隨時代發展的過程中,電子商務的引領者IBM公司首先提出了Electronic Commerce(E-Commerce)的概念,后來又提出了Electronic Business的概念。E-Business是利用網絡實現所有商務活動業務流程的電子化。E-Commerce主要集中在電子交易方面,注重企業與外部的交易,而E-Business的范圍則大得多。既指使用各種電子工具或形式從事商務或活動,也指利用因特網從事商務活動。 電子商務對當今社會的影響,甚至與蒸汽機的發明給社會帶來的影響相當。
電子商務大體上經歷了四個發展階段。第一階段是電子郵件階段,在這個階段,通信量快速增加。第二階段是信息發布階段,這個階段在90年代,其特征是以網頁技術為典型特征的信息系統成為互聯網的主要表現形式。第三階段是EC(Electronic Commerce),即電子商務階段。EC可以說是劃時代的產物,通過因特網實現電子商務,同時商業信息也主要通過因特網傳遞。因特網即將成為現代商業信息社會的神經系統。第四階段是全程電子商務階段。隨著SaaS(Software as a service)軟件服務模式的出現,軟件紛紛登陸互聯網,延長了電子商務鏈條,形成了當下最新的“全程電子商務”感念模式。
我國的電子商務物流雖然取得了很多成果,但與發達國家相比,我國在基礎設施、理論研究、人才培養等方面還不能適應電子商務的要求。物聯網技術在推動電子商務發展上有許多應用,在顧客購物、電子商務企業營銷與管理等方面將具有重要的促進作用。
目前我國的物流設施和以前相比有很大提高,但主要運輸通道供需矛盾依然突出,難以適應電子商務發展的要求。在網絡購物和營銷的過程當中,許多客戶投訴都集中物流配送服務上。如物流狀態網絡上查詢不到,送貨不及時等現象時有發生。物聯網在物流的運輸保管、裝卸搬運、包裝加工、流通配送及信息運輸等各服務環節中都具有很大作用,物聯網將會對物流各環節起到推動和促進作用,在很大程度上保障物流過程的順利進行[4]。如物聯網對各包裹進行統一EPC(實物物聯網)編碼,在包裹中加入EPC標簽,在物流過程中使用RFID技術讀取EPC相關信息,傳輸到信息處理中心,供消費者查詢。從而實現對包裹在物流各環節的實時監控,實現消費者對貨物的跟蹤,以便發現物流過程中相關問題,有助于進行質量監控,有效地提高物流服務水平,提高消費者在網絡購物中的滿意程度,促進商家與顧客的誠信系統的建立[5]。
在今天,網絡購物逐漸被人們所接受,但仍有部分消費者對這種網絡購物方式持懷疑態度,其主要原因是對產品的質量不放心。相比而言,消費者覺得在實體店的“實實在在” 的購物比較踏實。消費者的這種對網絡購物中商品質量的懷疑將在物聯網中得到有效地解決。如從商品的產地包括原料開始,就在產品中加入EPC標簽,記錄下整個商品的完整的生產、運輸過程。消費者在進行網絡購物時,只需要根據商家提供的相應商品的EPC標簽,就能查詢到該商品從原材料加工到成品及銷售的全過程。有效解決了網絡購物中商品信息單獨來自于賣家提供的問題,消費者能主動了解產品的信息,提升對商品的監控水平。
“物聯網”的應用,是在繼計算機和互聯網之后世界信息產業的又一次浪潮。物聯網一方面可以大大節約成本,提高經濟效益;另一方面又能為全世界經濟的發展提供技術支持,成為動力源泉。物聯網能幫助企業提高自身信譽度和品牌知名度,有利于企業挖掘高價值客戶和新產品開發,幫助企業與客戶合作,將帶動整個電子商務產業鏈的發展。
[1]http://news.xinhuanet.com/eworld/2010-08/04/c_12407101.htm
[2]http://www.itu.int/publ/S-POL-IR.IT-2005/e
[3]劉強,崔莉,陳海明.物聯網關鍵技術與應用[J].計算機科學,2010(6).
[4]王毅,丁函.物聯網對物流各環節的影響及面臨的挑戰[J].中國商貿,2010(26).
[5]李華.物聯網下電子商務發展的關鍵問題探討[J].中國商貿,2011(2).