2016-5-18
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。其英文名稱是:"Internet of things(IoT)"。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。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。
活點定義:利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。物聯網是互聯網的延伸,它包括互聯網及互聯網上所有的資源,兼容互聯網所有的應用,但物聯網中所有的元素(所有的設備、資源及通信等)都是個性化和私有化。
聯盟(ITU)的定義,物聯網主要解決物品與物品(Thing to Thing,T2T),人與物品 (Human to Thing,H2T),人與人(Human to Human,H2H)之間的互連。但是與傳統互聯網不同的是,H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接,從而使得物品連接更加的簡化,而H2H是指人之間不依賴于PC而進行的互連。因為互聯網并沒有考慮到對于任何物品連接的問題,故我們使用物聯網來解決這個傳統意義上的問題。[3]
按照國際電信物聯網顧名思義就是連接物品的網絡,許多學者討論物聯網中,經常會引入一個M2M的概念,可以解釋成為人到人(Man to Man)、人到機器(Man to Machine)、機器 到機器(Machine to Machine)。但是,M2M的所有的解釋并不僅限于能夠解釋物聯網,同樣的,M2M這個概念在互聯網匯總也已經得到了很好的闡釋,就連人與人之間的互動,也已經通過第三方平臺或者網絡電視完成。人到機器的交互一直是人體工程學和人機界面等領域研究的主要課題;但是機器與機器之間的交互已經由互聯網提供了最為成功的方案。從本質上而言,在人與機器、機器與機器的交互,大部分是為了實現人與人之間的信息交互,萬維網(World Wide Web)技術成功的動因在于:通過搜索和鏈接, 提供了人與人之間異步進行信息交互的快捷方式。
中國物聯網校企聯盟將物聯網定義為當下幾乎所有技術與計算機、互聯網技術的結合,實現物體與物體之間:環境以及狀態信息實時的共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執行。廣義上說,當下涉及到信息技術的應用,都可以納入物聯網的范疇。[4]
物聯網的概念已經是一個“中國制造”的概念,它的覆蓋范圍與時俱進,已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍,物聯網已被貼上“中國式”標簽。[5]
截至2010年,發改委、工信部等部委正在會同有關部門,在新一代信息技術方面開展研究,以形成支持新一代信息技術的一些新政策措施,從而推動我國經濟的發展。
物聯網作為一個新經濟增長點的戰略新興產業,具有良好的市場效益,《2015-2020年中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告 前瞻》數據表明,2010年物聯網在安防、交通、電力和物流領域的市場規模分別為600億元、300億元、280億元和150億元。2011年中國物聯網產業市場規模達到2600多億元。
鄔賀銓院士指出,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。物聯網及移動泛在技術的發展,使得技術創新形態發生轉變,以用戶為中心、以社會實踐為舞臺、以人為本的創新2.0形態正在顯現,實際生活場景下的用戶體驗也被稱為創新2.0模式的精髓。
其中,政府是創新基礎設施的重要引導和推動者,比如歐盟通過政府搭臺、PPP公私合作伙伴關系構建創新基礎設施來服務用戶,激發市場及社會的活力。用戶是創新2.0模式的關鍵,也是物聯網發展的關鍵,而用戶的參與需要強大的創新基礎設施來支撐。物聯網的發展不僅將推動創新基礎設施的構建,也將受益于創新基礎設施的全面支撐。作為創新2.0時代的重要產業發展戰略,物聯網的發展必須實現從‘產學研’向‘政產學研用’,再向‘政用產學研’協同發展轉變。
和傳統的互聯網相比,物聯網有其鮮明的特征。
首先,它是各種感知技術的廣泛應用。物聯網上部署了海量的多種類型傳感器,每個傳感器都是一個信息源,不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性,按一定的頻率周期性的采集環境信息,不斷更新數據。
其次,它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。物聯網技術的重要基礎和核心仍舊#是互聯網,通過各種有線和無線網絡與互聯網融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸,由于其數量極其龐大,形成了海量信息,在傳輸過程中,為了保障數據的正確性和及時性,必須適應各種異構網絡和協議。
還有,物聯網不僅僅提供了傳感器的連接,其本身也具有智能處理的能力,能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合,利用云計算、模式識別等各種智能技術,擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據,以適應不同用戶的不同需求,發現新的應用領域和應用模式。
物聯網是在計算機互聯網的基礎上,利用RFID、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網絡中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術,通過計算機互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。
而RFID,正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在“物聯網”的構想中,RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息,通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統,實現物品(商品)的識別,進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享,實現對物品的“透明”管理。
在物聯網應用中有三項關鍵技術:
1、傳感器技術,這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道,到為止絕大部分計算機處理的都是數字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。
2、RFID標簽也是一種傳感器技術,RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術,RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。
3、嵌入式系統技術是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。經過幾十年的演變,以嵌入式系統為特征的智能終端產品隨處可見;小到人們身邊的MP3,大到航天航空的衛星系統。嵌入式系統正在改變著人們的生活,推動著工業生產以及國防工業的發展。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻,傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官,網絡就是神經系統用來傳遞信息,嵌入式系統則是人的大腦,在接收到信息后要進行分類處理。這個例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統在物聯網中的位置與作用。
根據其實質用途可以歸結為三種基本應用模式:
對象的智能標簽。通過二維碼,RFID等技術標識特定的對象,用于區分對象個體,例如在生活中我們使用的各種智能卡,條碼標簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息;此外通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息,例如智能卡上的金額余額,二維碼中所包含的網址和名稱等。
環境監控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網絡,可以實現對某個對象的實時狀態的獲取和特定對象行為的監控,如使用分布在市區的各個噪音探頭監測噪聲污染,通過二氧化碳傳感器監控大氣中二氧化碳的濃度,通過GPS標簽跟蹤車輛位置,通過交通路口的攝像頭捕捉實時交通流程等。
對象的智能控制。物聯網基于云計算平臺和智能網絡,可以依據傳感器網絡用獲取的數據進行決策,改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據光線的強弱調整路燈的亮度,根據車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。
自物聯網技術應用以來,智能家居行業正如火如荼地快速發展,已經從遙控掌握發展到手機遠程控制,網絡傳輸信號也從有線一躍而升為無線,既降低成本,低碳節能,還讓許多家庭享受到高科技帶來的便利、舒適生活,讓人喜不自禁。
不過,自從2009年以來,物聯網技術在國內迅速興起,并被推廣運用到括智能家居,該行業實現了二次革命。技術大幅提高,直接推動智能化程度提升,為用戶帶來多項快速便捷的功能,受到市場追捧,行業得到迅猛發展。
尤其值得一提的是,2013年2月,工信部發表了物聯網十二五發展規劃,已經將智能家居列為國家的九大重點領域應用示范工程。這為智能家居的發展應用樹立信心,中國智能家居市場會從2009年的420億元每年以百分之兩位數的速度發展,預計到2015年能夠達到1240億元的水平。
物聯網用途廣泛,遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、環境監測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。
國際電信聯盟于2005年的報告曾描繪“物聯網”時代的圖景:當司機出現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”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。物聯網在物流領域內的應用則比如:一家物流公司應用了物聯網系統的貨車,當裝載超重時,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;當搬運人員卸貨時,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?”;當司機在和別人扯閑話,貨車會裝作老板的聲音怒吼“該發車了!”
物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,具體地說,就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合,在這個整合的網絡當中,存在能力超級強大的中心計算機群,能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制,在此基礎上,人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活,達到“智慧”狀態,提高資源利用率和生產力水平,改善人與自然間的關系。
物聯網傳感器產品已率先在上海浦東國際機場防入侵系統中得到應用。系統鋪設了3萬多個傳感節點,覆蓋了地面、柵欄和低空探測,可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。上海世博會也與中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心簽下訂單,購買防入侵微納傳感網1500萬元產品。
ZigBee路燈控制系統點亮濟南園博園。ZigBee無線路燈照明節能環保技術的應用是此次園博園中的一大亮點。園區所有的功能性照明都采用了ZigBee無線技術達成的無線路燈控制。
首家手機物聯網落戶廣州將移動終端與電子商務相結合的模式,讓消費者可以與商家進行便捷的互動交流,隨時隨地體驗品牌品質,傳播分享信息,實現互聯網向物聯網的從容過度,締造出一種全新的零接觸、高透明、無風險的市場模式。手機物聯網購物其實就是閃購。廣州閃購通過手機掃描條形碼、二維碼等方式,可以進行購物、比價、鑒別產品等功能。這種智能手機和電子商務的結合,是“手機物聯網”的其中一項重要功能。預計2013年手機物聯網占物聯網的比例將過半,至2015年手機物聯網市場規模達6847億元,手機物聯網應用正伴隨著電子商務大規模興起。
與門禁系統的結合一個完整的門禁系統由讀卡器、控制器、電鎖、出門開關、門磁、電源、處理中心這八個模塊組成,無線物聯網門禁將門點的設備簡化到了極致:一把電池供電的鎖具。除了門上面要開孔裝鎖外,門的四周不需要設備任何輔佐設備。整個系統簡潔明了,大幅縮短施工工期,也能降低后期維護的本錢。無線物聯網門禁系統的安全與可靠首要體現在以下兩個方面:無線數據通訊的安全性包管和傳輸數據的安穩性。
與云計算的結合物聯網的智能處理依靠先進的信息處理技術,如云計算、模式識別等技術,云計算可以從兩個方面促進物聯網和智慧地球的實現:首先,云計算是實現物聯網的核心。 其次,云計算促進物聯網和互聯網的智能融合。
與TD結合物聯網發展是確保TD成功的重大契機。TD-SCDMA是我國擁有自主知識產權的第三代移動通信系統,是寬帶無線通信網絡,TD的發展需要數據業務的拉動,物聯網應用是需求最迫切的增強型數據業務,具有廣闊的應用前景,能夠充分發揮TD網絡優勢,有助于促進TD產業鏈的成熟。完善現有網絡,發揮TD優勢,積極推動無線傳感器網絡與TD網絡融合,構建適于物聯網應用的GPRS/TD/WSN(無線傳感器網絡)融合網絡,大力發展適于TD網絡承載的物聯網業務,提升TD的核心競爭力,給物聯網的發展以強有力的支撐,是中國移動的發展思路。
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