物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)論文

陳海彬

什么是物聯(lián)網(wǎng)

目前在國際上對于物聯(lián)網(wǎng)尚沒有一個公認(rèn)的定義，比較廣泛的解釋是，物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Network）節(jié)點、射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification）裝置、紅外感應(yīng)器、移動手機(jī)、PDA、全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品變得“有感覺，有思想”，能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)就是將傳感器等裝置嵌入物體并進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)以最終接入互聯(lián)網(wǎng)，通過使物體具有“智慧”，從而延伸人類感知、控制外部世界的能力。

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，包括四個層次：

最底層是傳感器網(wǎng)絡(luò)層，即以傳感器、RFID以及各種手機(jī)、PDA等機(jī)器終端為主，完成對底層信息的全面感知和采集功能;

第二層是傳輸網(wǎng)絡(luò)層，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和傳輸功能;

第三層是中間件層，通過構(gòu)建中間件來屏蔽各類傳輸網(wǎng)絡(luò)的差異性，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)調(diào)用接口，同時對傳輸網(wǎng)絡(luò)層匯聚上來的信息進(jìn)行理解、推理和決策;

最上層是應(yīng)用和服務(wù)層，即通過對調(diào)用數(shù)據(jù)的處理和解決方案來管理和控制手機(jī)、PC等終端設(shè)備，實現(xiàn)人們所需要的應(yīng)用服務(wù);或者與行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)行業(yè)智能化。

傳感器技術(shù)

傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。根據(jù)傳感器工作原理，可將其分為三大類：

（1）物理傳感器

物理傳感器應(yīng)用某些物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)，將被測信號量的物理量轉(zhuǎn)換成便于處理的電信號。

（2）化學(xué)傳感器

化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。

（3）其它

物聯(lián)網(wǎng)的用途

聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。文獻(xiàn)[6]-[11]列舉了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用。

國際電信聯(lián)盟于2005年的一份報告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景：當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警;公文包會提醒主人忘帶了什么東西;衣服會“告訴”洗衣機(jī)對顏色和水溫的要求等等。億博物流咨詢生動的介紹物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，例如一家物流公司應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的貨車，當(dāng)裝載超重時，汽車會自動告訴你超載了，并且超載多少，但空間還有剩余，告訴你輕重貨怎樣搭配;當(dāng)搬運(yùn)人員卸貨時，一只貨物包裝可能會大叫“你扔疼我了”，或者說“親愛的，請你不要太野蠻，可以嗎？”

物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強(qiáng)大的中心計算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

毫無疑問，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時代來臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。然而，不談什么隱私權(quán)和輻射問題，單把所有物品都植入識別芯片這一點現(xiàn)在看來還不太現(xiàn)實。人們正走向“物聯(lián)網(wǎng)”時代，但這個過程可能需要很長的時間。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

物聯(lián)網(wǎng)不是科技狂想，而是又一場科技革命。

物聯(lián)網(wǎng)使物品和服務(wù)功能都發(fā)生了質(zhì)的飛躍，這些新的功能將給使用者帶來進(jìn)一步的效率、便利和安全，由此形成基于這些功能的新興產(chǎn)業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)需要信息高速公路的建立，移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展以及固話寬帶的普及是物聯(lián)網(wǎng)海量信息傳輸交互的基礎(chǔ)。依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)要素和供應(yīng)鏈進(jìn)行深度重組，成為信息化帶動工業(yè)化的現(xiàn)實載體。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈今年就能創(chuàng)造1000億元左右的產(chǎn)值，它已經(jīng)成為后3G時代最大的市場興奮點。

有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。目前，加拿大、英國、德國、芬蘭、意大利、日本、韓國等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。同時，有專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)建立需要明確產(chǎn)業(yè)鏈的利益關(guān)系，建立新的商業(yè)模式，而在新的產(chǎn)業(yè)鏈推動矩陣中，核心則是明確電信運(yùn)營商的龍頭地位。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也是以移動技術(shù)為代表的普適計算和泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的結(jié)果，帶動的不僅僅是技術(shù)進(jìn)步，而是通過應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)一步帶動經(jīng)濟(jì)社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，塑造了知識社會的流體特性，推動面向知識社會的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）形態(tài)的形成。移動及無線技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得創(chuàng)新更加關(guān)注用戶體驗，用戶體驗成為下一代創(chuàng)新的核心。開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、用戶創(chuàng)新成為知識社會環(huán)境下的創(chuàng)新新特征，技術(shù)更加展現(xiàn)其以人為本的一面，以人為本的創(chuàng)新隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展成為現(xiàn)實。

作為物聯(lián)網(wǎng)的積極推動者的歐盟則夢想建立“未來物聯(lián)網(wǎng)”。歐盟信息社會和媒體司2009年5月公布的《未來互聯(lián)網(wǎng)2020：一個業(yè)界專家組的愿景》報告指出，歐洲正面臨經(jīng)濟(jì)衰退、全球競爭、氣候變化、人口老齡化等諸多方面的挑戰(zhàn)，未來互聯(lián)網(wǎng)不會是萬能靈藥，但我們堅信，未來互聯(lián)網(wǎng)將會是這些方面以及其他方面解決方案的一部分甚至是主要部分。報告談及的未來物聯(lián)網(wǎng)的四個特征：未來互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施將需要不同的架構(gòu)，依靠物聯(lián)網(wǎng)的新Web服務(wù)經(jīng)濟(jì)將會融合數(shù)字和物理世界從而帶來產(chǎn)生價值的新途徑，未來互聯(lián)網(wǎng)將會包括物品，技術(shù)空間和監(jiān)管空間將會分離。涉及物聯(lián)網(wǎng)的就有兩項。作者認(rèn)為，當(dāng)務(wù)之急是：擺脫現(xiàn)有技術(shù)的束縛，價值化頻譜，信任和安全至關(guān)重要，用戶驅(qū)動創(chuàng)新帶來社會變化，鼓勵新的商業(yè)模式。