物聯網體系架構及應用

王明月

摘 要：物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是"信息化"時代的重要發展階段。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業務和應用。因此，應用創新是物聯網發展的核心，以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。

關鍵詞：物聯網

物聯網是指通過各種信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。其在2011年的產業規模超過2600億元人民幣。構成物聯網產業五個層級的支撐層、感知層、傳輸層、平臺層，以及應用層分別占物聯網產業規模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物聯網感知層、傳輸層參與廠商眾多，成為產業中競爭最為激烈的領域。

1.物聯網的組成

物聯網宏觀上包含三個層次，分別是：底層—用來感知世界的感知層，中間層—用來傳輸數據的網絡層，上層—用來處理數據的應用層。

（1）感知層：感知層的作用是感知和采集信息。從仿生學來看，感知層為“感覺器官”，可以感知自然界的各種信息。感知層包含傳感器、全球定位系統、氣體感應器、激光掃描器、紅外感應器和射頻識別技術等各種設備和技術傳感器及其相關裝置是物聯網的底層，它們是整個產業鏈中最基礎和需求最多的組件。在中國，大量的企業和高校研究機構在從事相關芯片、通信協議、材料、智能節點供電等領域的研究和開發工作。

（2）網絡層：網絡層的任務是將感知層的數據進行傳輸。網絡層是根據現在已經建設好的通信網和互聯網建立的。網絡層將感知層獲得的數據通過移動通信網、企業內部網、各類專網、小型局域網、各種無線網絡進行傳輸，尤其是互聯網、有線電視網和電信網三網融合之后，有線電視網也提供廉價的寬帶數據傳輸功能，這極大地推進了物聯網的發展。網絡層的實現涉及了現有的通信技術，如移動通信技術、下一代網絡技術、有線寬帶技術等。

（3）應用層：應用層的任務是對網絡層傳輸過來的數據進行處理，并通過終端設備與人進行交互。應用層可劃分為兩個子層：一個是云應用層，進行數據挖掘、存儲、計算和處理；另一個是終端人機界面，主要負責信息的顯示。物聯網的應用層涵蓋自然界的方方面面，比如工業、農業、物流、環保交通、銀行、醫療等國民經濟和社會領域。物聯網雖然是物物相連的網，但最終是要以人為本，需要人的操作與控制。物聯網的終端與系統的交互已不僅是以前的人與計算機的交互，而是應用程序中的所有設備與人的交互。應用層的實現涉及軟件的各種數據處理技術、云計算技術、智能控制技術等。

2.物聯網的分類

（1）非經營屬性的物聯網

非經營屬性的物聯網包括兩類：一類是指政府投資建設公益性領域和社會經濟領域的物聯網項目，稱為政務物聯網。例如，在感知城市所征集的物聯網項目中，感知交通、感知安保、感知環保、感知水利、感知工農業經濟、感知衛生教育、感知商品安全等都是由政府投資進行信息化建設的物聯網應用平臺。另一類是指企業與公司面向市場，為提高自身市場的競爭力與服務保障能力，要求在生產、管理、運輸、物流、銷售等方面進行自主投資的物聯網項目，稱為工業物聯網與商務物聯網。例如，電信、移動通信面向廣大的網絡終端用戶提供服務，是可經營的商業模式物聯網運營的服務平臺。而工業物聯網主體是企業內部自我應用、封閉的工業集約化生產和數字化管理的網絡平臺，是不可市場化經營的網絡平臺。

非經營屬性物聯網項目，由于其本質的公益性和社會屬性，決定了這些非經營屬性的物聯網項目不具備商業投資的價值，無法引入我國商業資本進行投資，只能由政府公益性投資或企業融資自主投資。

（2）市場經營屬性的物聯網

市場經營屬性的物聯網可以滿足物聯網應用市場本質的需求，通過構筑我國商業模式物聯網體系的架構及運營平臺，可以集聚多元公共信息服務市場，以及獲取忠實的網絡服務終端客戶，支撐我國的物聯網運營形成可市場化、持續獨立運營的現代服務業，以及構建相適應的物聯網應用信息終端產品制造業。

我國物聯網體系架構頂層設計是指在現有電信、移動、有線電視三大運營商之外，構筑我國科學發展的物聯網體系架構運營平臺及組建物聯網運營商，這也是支撐“智慧城市”建設的核心應用平臺。

構筑商業模式物聯網體系架構運營平臺，可以帶動國內商業資本進人我國物聯網應用市場及制造產業，促進我國戰略性新興產業的發展，加快我國經濟發展方式轉變的步伐。所以，我國商業模式物聯網體系架構頂層設計具有調整我國經濟結構的巨大作用。而具有市場經營屬性的物聯網項目，可簡單稱為商業模式物聯網。

3.物聯網的應用領域

（1）智慧醫療

近年來我國的醫療條件得到很大的改善，醫療水平也取得了很大的進步，但是隨著人們對醫療衛生的要求逐步提高，現有醫療設施將無法滿足人們的需求。醫療衛生的發展水平關系到人民群眾的身心健康和社會的和諧發展，是社會關注的熱點。物聯網技術的出現使人們更加關注自身的健康與智能設備的結合，進一步促進了醫療智能化產業的發展。智慧醫療禾用物聯網技術實時、快捷地感知各種與醫療相關的信息，實現全面互聯互通的智能化醫療系統。通過智慧醫療系統，可以使醫生對病人和藥品進行智能化管理，實現醫院內部的醫療、設備、藥品和人員的信息化，設備管理的可視化，醫療信息、過程和流程的科學與數字化，醫生服務人性化，能夠滿足醫療各個方面的智能化管理與安全監控的需求，從而彌補醫療設備水平低、服務不夠人性化和存在醫療安全隱患等不足。

（2）智慧安防

隨著21世紀我國社會主義市場經濟的快速發展，人們對于安全的要求越來越高。但是我國的安防產業起步比較晚，技術相對來說比較落后，安防的信息化、自動化水平較低，主要依靠人力資源來實現安全防范，從而使我國的安防產業長期處于防護范圍有限、防范成本較高等困境中。我國現有的安防體系普遍存在安防設備智能化不足、安防服務范圍狹窄、安防系統功能單一、可靠性較差等一系列的問題。物聯網技術的快速發展，給傳統的安防產業帶來了技術的創新。通過將物聯網的快速感應、高效傳輸等特點應用到安防領域，使安防系統實現智能化，提高安防系統本身的自學習、自適應能力，最終使系統實現在無外界介入的情況下自動針對各種應急情況采取相應的措施。

（3）智慧物流

在物流領域，物聯網技術已得到了廣泛應用，智慧物流使用傳感器技術和GPS技術等，能夠對物品的配送、運輸，以及倉庫的儲存情況等重要環節進行跟蹤，從而對配送的物品進行高效、智能的管理，減少了人力資源的浪費。智慧物流實現了集電子商務、物流配載等眾多功能于一體。當今物流業已經漸漸發展成為物聯網技術應用較為成熟的產業。在未來，隨著物聯網的不斷發展和完善，物流產業會越來越智能化，且將成為智慧農業等行業的基石。比如，通過超市免費贈送的物聯網冰箱，可以準確地感知最終用戶的需求，因此超市可以通過智慧物流系統直接把用戶需要的農產品送到最終用戶的家中。當然，智慧農業系統最始端的農民會在農作物種植前預知超市這個行為，對相應的農作物進行精心耕種。智慧物流在這個場景中使超市省掉了現場銷售環節，可以實現最終用戶、農民及超市的方共贏。

總結：近年來，物聯網飛速發展，帶動了全球科技發展的同時也帶動了全球經濟的發展。建設具有中國自主知識產權、遵從中國自主物聯網標準的相關產業，不僅可以帶動經濟的發展，解決就業問題，從長遠的角度看，還可以為中國的低碳經濟、智慧交通、環保、醫療做出巨大貢獻。所以，我們要致力于物聯網的發展，為其走向時代巔峰貢獻我們的一份力量。

參考文獻：

[1]張學記. 物聯網體系架構及應用. 電子工業出版社. 2014