物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡稱IOT）是指通過 各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時采集任何需要監(jiān)控、 連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化 學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。

定義

物聯(lián)網(wǎng)（ IoT ，Internet of things ）即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通 。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，IT行業(yè)又叫：泛互聯(lián)，意指物物相連，萬物萬聯(lián)。由此，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

起源

物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書，在《未來之路》中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。

1998年，美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時被稱作EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想。

1999年，美國Auto-ID首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，主要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。過去在中國，物聯(lián)網(wǎng)被稱之為傳感網(wǎng)。中科院早在1999年就啟動了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。同年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個世紀(jì)人類面臨的又一個發(fā)展機(jī)遇”。

2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進(jìn)行交換。射頻識別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

特征

物聯(lián)網(wǎng)的基本特征從通信對象和過程來看，物與物、人與物之間的信息交互是物聯(lián)網(wǎng)的核心。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理。

整體感知—可以利用射頻識別、二維碼、智能傳感器等感知設(shè)備感知獲取物體的各類信息。

可靠傳輸—通過對互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)的融合，將物體的信息實(shí)時、準(zhǔn)確地傳送，以便信息交流、分享。

智能處理—使用各種智能技術(shù)，對感知和傳送到的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測與控制的智能化。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的以上特征，結(jié)合信息科學(xué)的觀點(diǎn)，圍繞信息的流動過程，可以歸納出物聯(lián)網(wǎng)處理信息的功能:

(1)獲取信息的功能。主要是信息的感知、識別，信息的感知是指對事物屬性狀態(tài)及其變化方式的知覺和敏感；信息的識別指能把所感受到的事物狀態(tài)用一定方式表示出來。

(2)傳送信息的功能。主要是信息發(fā)送、傳輸、接收等環(huán)節(jié)，最后把獲取的事物狀態(tài)信息及其變化的方式從時間(或空間)上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)的任務(wù)，這就是常說的通信過程。

(3)處理信息的功能。是指信息的加工過程，利用已有的信息或感知的信息產(chǎn)生新的信息，實(shí)際是制定決策的過程。

(4)施效信息的功能。指信息最終發(fā)揮效用的過程，有很多的表現(xiàn)形式，比較重要的是通過調(diào)節(jié)對象事物的狀態(tài)及其變換方式，始終使對象處于預(yù)先設(shè)計的狀態(tài)。 

關(guān)鍵技術(shù)

• 射頻識別技術(shù)

談到物聯(lián)網(wǎng)，就不得不提到物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中備受關(guān)注的射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，由一個詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有擴(kuò)展詞條唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，它通過天線將射頻信息傳遞給閱讀器，閱讀器就是讀取信息的設(shè)備。RFID技術(shù)讓物品能夠“開口說話”。這就賦予了物聯(lián)網(wǎng)一個特性即可跟蹤性。就是說人們可以隨時掌握物品的準(zhǔn)確位置及其周邊環(huán)境。據(jù)Sanford C. Bernstein公司的零售業(yè)分析師估計，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)RFID帶來的這一特性，可使沃爾瑪每年節(jié)省83.5億美元，其中大部分是因為不需要人工查看進(jìn)貨的條碼而節(jié)省的勞動力成本。RFID幫助零售業(yè)解決了商品斷貨和損耗（因盜竊和供應(yīng)鏈被攪亂而損失的產(chǎn)品）兩大難題，而現(xiàn)在單是盜竊一項，沃爾瑪一年的損失就達(dá)近20億美元。

• 傳感網(wǎng)

MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)（ Micro - Electro - Mechanical Systems）的英文縮寫。它是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。它是比較通用的傳感器。因為MEMS，賦予了普通物體新的生命，它們有了屬于自己的數(shù)據(jù)傳輸通路、有了存儲功能、操作系統(tǒng)和專門的應(yīng)用程序，從而形成一個龐大的傳感網(wǎng)。這讓物聯(lián)網(wǎng)能夠通過物品來實(shí)現(xiàn)對人的監(jiān)控與保護(hù)。 遇到酒后駕車的情況，如果在汽車和汽車點(diǎn)火鑰匙上都植入微型感應(yīng)器，那么當(dāng)喝了酒的司機(jī)掏出汽車鑰匙時，鑰匙能透過氣味感應(yīng)器察覺到一股酒氣，就通過無線信號立即通知汽車 “暫停發(fā)動”，汽車便會處于休息狀態(tài)。同時“命令”司機(jī)的手 機(jī)給他的親朋好友發(fā)短信，告知司機(jī)所在位置，提醒親友盡快來處理。不僅如此，未來衣服可以“告訴”洗衣機(jī)放多少水和洗衣粉最經(jīng)濟(jì)；文件夾會“檢查”我們忘帶了什么重要文件；食品蔬菜的標(biāo)簽會向顧客的手機(jī)介紹“自己”是否真正“綠色安全”。這就是物聯(lián)網(wǎng)世界中被“物”化的結(jié)果。

• M2M系統(tǒng)框架

M2M是Machine-to-Machine/Man的簡稱，是一種以機(jī)器終端智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服務(wù)。它將使對象實(shí)現(xiàn)智能化的控制。M2M技術(shù)涉及5個重要的技術(shù)部分：機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用。基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋。拿智能停車場來說，當(dāng)該車輛駛?cè)牖螂x開天線通信區(qū)時，天線以微波通訊的方式與電子識別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車卡上讀取車輛的相關(guān)信息，在司機(jī)卡上讀取司機(jī)的相關(guān)信息，自動識別電子車卡和司機(jī)卡，并判斷車卡是否有效和司機(jī)卡的合法性，核對車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機(jī)卡一一對應(yīng)的車牌號碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，車道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)判斷是正?？?、未授權(quán)卡、無卡還是非法卡，據(jù)此做出相應(yīng)的回應(yīng)和提示。另外，家中老人戴上嵌入智能傳感器的手表，在外地的子女可以隨時通過手機(jī)查詢父母的血壓、心跳是否穩(wěn)定；智能化的住宅在主人上班時，傳感器自動關(guān)閉水電氣和門窗，定時向主人的手機(jī)發(fā)送消息，匯報安全情況。

• 云計算

云計算旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本相對較低的計算實(shí)體整 合成一個具有強(qiáng)大計算能力的完美系統(tǒng)，并借助先進(jìn)的商業(yè) 模式讓終端用戶可以得到這些強(qiáng)大計算能力的服務(wù)。如果將 計算能力比作發(fā)電能力，那么從古老的單機(jī)發(fā)電模式轉(zhuǎn)向現(xiàn) 代電廠集中供電的模式，就好比現(xiàn)在大家習(xí)慣的單機(jī)計算模 式轉(zhuǎn)向云計算模式，而“云”就好比發(fā)電廠，具有單機(jī)所不 能比擬的強(qiáng)大計算能力。這意味著計算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像煤氣、水、電一樣，取用方便、費(fèi)用低廉，以至于用戶無需自己配備。與電力是通過電網(wǎng)傳輸不同，計算能力是通過各種有線、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹Ｒ虼?，云計算的一個核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，不斷減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使其簡化成一個單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”強(qiáng)大的計算處理能力。物聯(lián)網(wǎng)感知層獲取大量數(shù)據(jù)信息，在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳輸以后，放到一個標(biāo)準(zhǔn)平臺上，再利用高性能的云計算對其進(jìn)行處理，賦予這些數(shù)據(jù)智能，才能最終轉(zhuǎn)換成對終端用戶有用的信息。

應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到方方面面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通、物流、安保等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用，有效的推動了這些方面的智能化發(fā)展，使得有限的資源更加合理的使用分配，從而提高了行業(yè)效率、效益。 在家居、醫(yī)療健康、教育、金融與服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)等與生活息息相關(guān)的領(lǐng)域的應(yīng)用，從服務(wù)范圍、服務(wù)方式到服務(wù)的質(zhì)量等方面都有了極大的改進(jìn)，大大的提高了人們的生活質(zhì)量; 在涉及國防軍事領(lǐng)域方面，雖然還處在研究探索階段，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來的影響也不可小覷，大到衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇等裝備系統(tǒng)，小到單兵作戰(zhàn)裝備，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嵌入有效提升了軍事智能化、信息化、精準(zhǔn)化，極大提升了軍事戰(zhàn)斗力，是未來軍事變革的關(guān)鍵。

• 智能交通

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在道路交通方面的應(yīng)用比較成熟。隨著社會車輛越來越普及，交通擁堵甚至癱瘓已成為城市的一大問題。對道路交通狀況實(shí)時監(jiān)控并將信息及時傳遞給駕駛?cè)耍岏{駛?cè)思皶r作出出行調(diào)整，有效緩解了交通壓力；高速路口設(shè)置道路自動收費(fèi)系統(tǒng)(簡稱ETC)，免去進(jìn)出口取卡、還卡的時間，提升車輛的通行效率;公交車上安裝定位系統(tǒng)，能及時了解公交車行駛路線及到站時間，乘客可以根據(jù)搭乘路線確定出行，免去不必要的時間浪費(fèi)。 社會車輛增多，除了會帶來交通壓力外，停車難也日益成為一個突出問題，不少城市推出了智慧路邊停車管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于云計算平臺，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動支付技術(shù)，共享車位資源，提高車位利用率和用戶的方便程度。該系統(tǒng)可以兼容手機(jī)模式和射頻識別模式，通過手機(jī)端APP軟件可以實(shí)現(xiàn)及時了解車位信息、車位位置，提前做好預(yù)定并實(shí)現(xiàn)交費(fèi)等等操作，很大程度上解決了“停車難、難停車”的問題。

• 智能家居

智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)在家庭中的基礎(chǔ)應(yīng)用，隨著寬帶業(yè)務(wù)的普及，智能家居產(chǎn)品涉及到方方面面。 家中無人，可利用手機(jī)等產(chǎn)品客戶端遠(yuǎn)程操作智能空調(diào)，調(diào)節(jié)室溫，甚者還可以學(xué)習(xí)用戶的使用習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)全自動的溫控操作，使用戶在炎炎夏季回家就能享受到冰爽帶來的愜意;通過客戶端實(shí)現(xiàn)智能燈泡的開關(guān)、調(diào)控?zé)襞莸牧炼群皖伾鹊? 插座內(nèi)置Wifi，可實(shí)現(xiàn)遙控插座定時通斷電流，甚者可以監(jiān)測設(shè)備用電情況，生成用電圖表讓你對用電情況一目了然，安排資源使用及開支預(yù)算;智能體重秤，監(jiān)測運(yùn)動效果。內(nèi)置可以監(jiān)測血壓、脂肪量的先進(jìn)傳感器，內(nèi)定程序根據(jù)身體狀態(tài)提出健康建議; 智能牙刷與客戶端相連，供刷牙時間、刷牙位置提醒，可根據(jù)刷牙的數(shù)據(jù)生產(chǎn)圖表，口腔的健康狀況; 智能攝像頭、窗戶傳感器、智能門鈴、煙霧探測器、智能報警器等都是家庭不可少的安全監(jiān)控設(shè)備，你及時出門在外，以在任意時間、地方查看家中任何一角的實(shí)時狀況，任何安全隱患。看似繁瑣的種種家居生活因為物聯(lián)網(wǎng)變得更加輕松、美好。

• 公共安全

近年來全球氣候異常情況頻發(fā)，災(zāi)害的突發(fā)性和危害性進(jìn)一步加大，互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)時監(jiān)測環(huán)境的不安全性情況，提前預(yù)防、實(shí)時預(yù)警、及時采取應(yīng)對措施，降低災(zāi)害對人類生命財產(chǎn)的威脅。 美國布法羅大學(xué)早在 2013 年就提出研究深?；ヂ?lián)網(wǎng)項目，通過特殊處理的感應(yīng)裝置置于深海處，分析水下相關(guān)情況，海洋污染的防治、海底資源的探測、甚至對海嘯也可以提供更加可靠的預(yù)警。該項目在當(dāng)?shù)睾羞M(jìn)行試驗，獲得成功，為進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍提供了基礎(chǔ)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以智能感知大氣、土壤、森林、水資源等方面各指標(biāo)數(shù)據(jù)，對于改善人類生活環(huán)境發(fā)揮巨大作用。