物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與應(yīng)用分析

所謂“物聯(lián)網(wǎng)”（InternetofThings），最早由麻省理工學(xué)院(MIT)提出，指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。它是新的信息技術(shù)變革，是繼PC、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信技術(shù)之后第四次技術(shù)變革，有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有密切的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的，它把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和寬帶接入傳輸、無線通信結(jié)合起來形成了寬帶移動的互聯(lián)網(wǎng)，再把物品結(jié)合起來形成了物聯(lián)網(wǎng)。
　　

一、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)

　　(一)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件

　　有人說，物聯(lián)網(wǎng)=RFID+傳感器+互聯(lián)網(wǎng)，這是形象的比喻，但不嚴謹。實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件主要有：互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；無線傳感器網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)；計算機應(yīng)用是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部條件；標準化是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵；立法是保障物聯(lián)網(wǎng)順利運行的社會環(huán)境。從技術(shù)上講，要實現(xiàn)物品間的連接，傳感器是不可或缺的。要通過傳感器把物品標簽上所存儲的信息傳達給另外一個物品和另外的人，再通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動的、實時的對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。這一系列工作都離不開傳感器，所以，又有人稱物聯(lián)網(wǎng)為“傳感器網(wǎng)”。

　　像互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遵循開放的原則一樣，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也必須遵循開放的原則。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、管理、命名、接口、公開的服務(wù)、所采用的頻譜等都決定了物聯(lián)網(wǎng)必須遵循開放的原則。如果不實行開放的原則，則不可能實現(xiàn)全球的鏈接。

傳感器結(jié)點將物理世界連接到了互聯(lián)網(wǎng)

　　(二)物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素

　　物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素包括互聯(lián)網(wǎng)、RFID、讀寫器、物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。這里只對其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行闡述。

　　首先，名稱解析服務(wù)（ONS）。名稱解析服務(wù)系統(tǒng)，類似于互聯(lián)網(wǎng)的DNS，要有授權(quán)，并且有一定的組成架構(gòu)。類似于互聯(lián)網(wǎng)需要域名服務(wù)器DNS一樣，在物聯(lián)網(wǎng)中要有ONS。把每一種物品的編碼進行解析提供相應(yīng)的內(nèi)容，再通過URLs服務(wù)獲得相關(guān)產(chǎn)品的進一步信息。這就跟在互聯(lián)網(wǎng)上沒有域名是不能找見IP地址一樣。

　　其次，中間件技術(shù)。中間件有兩大功能，一是兩大平臺；二是通信。首先要為上層服務(wù)提供應(yīng)用，同時，要連接操作系統(tǒng)，保持系統(tǒng)正常運行狀態(tài)。中間件還要支持各種標準的協(xié)議和接口，如要支持RFID以及配套設(shè)備的信息交互和管理，同時，還要屏蔽前端的復(fù)雜性。一般的中間件是屏蔽了系統(tǒng)軟件的復(fù)雜性，而物聯(lián)網(wǎng)的中間件主要是屏蔽了前端硬件的復(fù)雜性，特別是像RFID讀寫器的復(fù)雜性。中間件的特點，第一是獨立于架構(gòu)，第二是支持了數(shù)據(jù)流的控制和傳輸，同時支持了數(shù)據(jù)處理的功能。

　　再次，信息服務(wù)系統(tǒng)。國際上多采用了EPC系統(tǒng)，采用PML語言來標記每一個實體和物品，再通過RFID標簽對實體標記進行分類，同時構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，提供數(shù)據(jù)存儲，開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，提供查詢服務(wù)。同樣，物聯(lián)網(wǎng)也有管理，類似于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)管理。目前，物聯(lián)網(wǎng)大多是基于SMNP建設(shè)的網(wǎng)管系統(tǒng)，和一般的網(wǎng)管系統(tǒng)雷同。

　　(三)其他關(guān)鍵技術(shù)

　　互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展催生了物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)還包括電子數(shù)據(jù)的交換（EDI）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、射頻識別技術(shù)（RFID）等關(guān)鍵技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)起源于電子數(shù)據(jù)交換。在國際海運運輸過程中，必須實現(xiàn)國際化標準的電子數(shù)據(jù)標簽的交換。我國集裝箱已經(jīng)全部實現(xiàn)了海運運輸?shù)碾娮訕撕灲粨Q，但是標箱到港口轉(zhuǎn)鐵路、公路運輸?shù)倪^程，現(xiàn)代化管理的鏈條就斷了。目前，上海港做得最好，上海港集裝箱只有1.8%的箱可以自動接入鐵道系統(tǒng)，其他只能手動錄入。

　　做好物聯(lián)網(wǎng)，還要有地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)。了解地球上的物品定位，離不開地理信息。物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮了很重要的作用，包括地理位置、查詢、運輸路線，服務(wù)范圍，物流網(wǎng)布局，都離不開地理信息。

　　物聯(lián)網(wǎng)更離不開全球定位系統(tǒng)。通過全球定位系統(tǒng)才能真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和物流的全球現(xiàn)代化。目前我國主要使用的是由美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng)，我國也開始開發(fā)自己的定位系統(tǒng)，如北斗星定位系統(tǒng)正在不斷發(fā)展。

　　物聯(lián)網(wǎng)離不開射頻識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過長期的發(fā)展過程，現(xiàn)在和移動信息化實現(xiàn)了有機結(jié)合，有助于物流、資金流、信息流的三流合一，應(yīng)用范圍非常廣泛。射頻識別技術(shù)工作原理簡單。射頻識別技術(shù)的商用，才促進了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。射頻系統(tǒng)RFID系統(tǒng)主要包括RFID標簽、RFID閱讀器、RFID中間件、電子產(chǎn)品代碼（EPC）信息系統(tǒng)和對象命名服務(wù)（ONS）等。

　　射頻識別系統(tǒng)由標簽和讀寫器（含天線）兩部分組成。讀寫器在一個區(qū)域內(nèi)發(fā)射射頻能量形成電磁場，其作用距離和范圍的大小取決于發(fā)射功率和天線。標簽通過作用域時被觸發(fā)，發(fā)送存儲在標簽中的數(shù)據(jù)，同時根據(jù)讀寫器的指令改寫存儲在標簽中的數(shù)據(jù)。讀寫器可與標簽之間可以進行通信。標簽有很多種，有主動式、被動式；讀寫方式有只讀方式和讀寫性標簽。

　　現(xiàn)在，電子標簽成本在降低，形式在多樣化，應(yīng)用廣泛。如廣東地區(qū)很多工廠的每一個工位上都有標簽，每一個標簽都注釋了每一個工序，工作流都記在在標簽上，能準確定位工位出現(xiàn)的問題。

　　形成物聯(lián)網(wǎng)要靠商品的統(tǒng)一編碼，沒有商品統(tǒng)一的編碼，就沒有物聯(lián)網(wǎng)。歐美提出的EPC（ElectronicProductCode)電子產(chǎn)品編碼是支持物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐。EPC系統(tǒng)由編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)組成，目前比較成功的EPC網(wǎng)絡(luò)，主要是與應(yīng)用物流領(lǐng)域。我國也成立了EPC-globalChina，研究如何使這一編碼技術(shù)做到本地化兼容性、科學(xué)性、全面性、合理性，沒有歧視性。

　　另外的技術(shù)，就是無線通信和移動互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)離不開這些內(nèi)容。此外，物聯(lián)網(wǎng)與云計算互相促進，為大數(shù)據(jù)量傳輸、多媒體應(yīng)用、電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子圖書館等突破了網(wǎng)絡(luò)瓶頸，正得到快速發(fā)展。

二、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展動向

　　物聯(lián)網(wǎng)的運用非常廣泛，大到軍事反恐、城建交通，小到家庭個人。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊網(wǎng)相連時，可隨時隨地全方位“感知”對方，人們的生活方式將從“感覺”跨入“感知”的階段，從“感知”到“控制”。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景非常廣泛。

　　(一)物聯(lián)網(wǎng)成為信息社會發(fā)展的亮點，建設(shè)分為幾個階段：

第一個階段是大型機、主機的聯(lián)網(wǎng)；
第二個階段是臺式機與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)；
第三個階段是手機等一些移動設(shè)備的互聯(lián)；
第四階段是把各種嵌入式芯片，把嵌入式的東西和互聯(lián)網(wǎng)鏈接興起階段，把與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的家用電器工業(yè)設(shè)備連接起來，加入互聯(lián)互通的行列，這種應(yīng)用是極為廣闊的。

　　(二)物聯(lián)網(wǎng)的三個應(yīng)用層次

　　一是傳感網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現(xiàn)“物”的識別。
二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或未來的NGN網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算。這其中，前三項技術(shù)已經(jīng)成熟，NGN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是市場新方向。接入網(wǎng)的光纖化是整個NGN計劃中投資最大也是最重要的部分。
三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機、PC等終端進行。由此可以看到，“物聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵在于射頻標簽（RFID）、傳感器、嵌入式軟件及傳輸數(shù)據(jù)計算等領(lǐng)域。這個環(huán)節(jié)涉及所有網(wǎng)絡(luò)的大連接，電子信息、電子設(shè)備都受益。物聯(lián)網(wǎng)未來將涉及能源、金融和保險系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、追蹤系統(tǒng)、醫(yī)療保健系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施等方面。

　(三)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點領(lǐng)域

　　物聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用是現(xiàn)代物流領(lǐng)域。最近，工信部和商務(wù)部、發(fā)改委、交通部等八個部門正在制定現(xiàn)代物流的發(fā)展規(guī)劃，明確提出要把物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的重點。

　　目前，我國物流的成本偏高，占總生產(chǎn)成本的18%-20%，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，去年我國的物流成本由去年全年的18.6%下降至今年上半年的18.4%，下降0.2個百分點，但仍遠遠高于國外水平，我國物流發(fā)展需要物聯(lián)網(wǎng)。通過物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，形成集成化的信息平臺，實現(xiàn)物流系統(tǒng)的現(xiàn)代化，通過現(xiàn)代化管理從物流業(yè)的小外包實現(xiàn)真正的現(xiàn)代化外包。把企業(yè)的局部的物流擴展到全社會的物流，最大限度地降低成本，實現(xiàn)物流系統(tǒng)現(xiàn)代化。如在物流通關(guān)過程中，廣東省經(jīng)濟信息化委員會與香港進行試點：“港澳通關(guān)一體化試點工程”利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢避免的雙重征稅、雙重通關(guān)的問題。所以，以物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為抓手，來推動物流信息技術(shù)的應(yīng)用和推動標準體系建設(shè)是下一階段的重要工作。

　　城市資源規(guī)劃系統(tǒng)也是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應(yīng)用。有ERP、IRP、GRP系統(tǒng)，也需要CRP系統(tǒng)，即城市資源規(guī)劃系統(tǒng)。建設(shè)這樣一個子系統(tǒng)也需要物聯(lián)網(wǎng)和寬帶無線接入，把城市資源“城市水、電、氣、熱資源管理運營平臺”，“城市靜態(tài)交通泊車管理運營平臺”，“城市消防安全監(jiān)管運營平臺”等系統(tǒng)整合起來。通過建立城市EPC信息港，通過城市電子商務(wù)平臺，把各種指揮中心資源應(yīng)用平臺緊密聯(lián)系，依托物聯(lián)網(wǎng)是可以實現(xiàn)的，這既是電子政務(wù)的應(yīng)用，也是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，能發(fā)揮綱舉目張、承上啟下的作用。類似的應(yīng)用還有藥品的防偽監(jiān)督管理。

　　總之，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，從智慧城市到智慧地球，從感知城市到感知中國、感知世界，信息網(wǎng)絡(luò)和移動信息化開辟了人與機、機與機/傳感器網(wǎng)融合的可能，使我們的工作生活時時聯(lián)通、事事鏈接，物聯(lián)網(wǎng)將成為信息化建設(shè)的下一個機遇，也將成為世界經(jīng)濟復(fù)蘇的新亮點。