深度认识物联网

一、诞生发展

物联网(InternetofThings)这个词，国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。1999年诞生，2005年普及，2009年大发展。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网)，这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

自2009年8月******提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。

 

物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，他的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。

二、什么是物联网?

物联网即通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。

这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”，被视为互联网的应用拓展，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

用通俗的话来讲，物联网就是让所有的东西都“连”起来，关键要有三件东西:感应处理终端，传输通道，控制处理平台。这样就可以让本来没有生命的东西能“感应”并“处理”信息，通过传输的网络传送到指定的地方或人那里，反过来还可以进行控制和指挥。

物联网是人与物、物与物之间相互通信的网络，是智慧城市的感知技术。在两化融合领域，物联网技术已在产品信息化、生产制造、经营管理、节能减排、安全生产等领域等到了应用。在电子政务领域，物联网技术在公安、国土、环保、交通、海关、海关、质检、安监、林业等政府主管部门得到初步应用。

三、物联网的特征及分类

1、和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。

还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。

2、“物”的涵义

这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：

1)要有数据传输通路;

2)要有一定的存储功能;

3)要有CPU;

4)要有操作系统;

5)要有专门的应用程序;

6)遵循物联网的通信协议;

7)在世界网络中有可被识别的唯一编号。

3、物联网分类

1)私有物联网(Private IoT)： 一般面向单一机构内部提供服务;

2)公有物联网(Public IoT)：基于互联网(Internet)向公众或大型用户群体提供服务;

3)社区物联网(Community IoT)：向一个关联的“社区”或机构群体(如一个城市政府下属的各委办局：如公安局、交通局、环保局、城管局等)提供服务;

4)混合物联网(Hybrid IoT)：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体。

四、物联网的技术架构：

物联网主要由感知层、网络层、应用层组成。

1)感知层。由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端，感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。

2)网络层。由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。

3)应用层。是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 

五、物联网的关键技术：

物联网的核心技术主要包括射频识别技术，传感技术，网络与通信技术和数据的挖掘与融合技术等。

1)射频识别技术。

RFID技术是一种无接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合传输特性，实现对静态或移动待识别物体的自动识别，用于对采集点的信息进行“标准化”标识。鉴于RFID技术可实现无接触的自动识别，全天候、识别穿透能力强、无接触磨损，可同时实现对多个物品的自动识别等诸多特点，将这一技术应用到物联网领域，使其与互联网、通信技术相结合，可实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享，在物联网“识别”信息和近程通讯的层面中，起着至关重要的作用。另一方面，产品电子代码(EPC)采用RFID电子标签技术作为载体，大大推动了物联网发展和应用。

从分类上看，RFID技术根据电子标签工作频率的不同通常可分为低频系统(125kHz、134.2kHz)，高频系统(13.56MHz)，超高频(860MHz-960MHz)和微波系统(2.45GHz、5.8GHz)等。低频和高频系统的特点是阅读距离短、阅读天线方向性不强等，其中，高频系统的通讯速度也较慢。两种不同频率的系统均采用电感耦合原理实现能量传递和数据交换，主要用于短距离、低成本的应用中。

超高频、微波系统的标签采用电磁后向散射耦合原理进行数据交换，阅读距离较远(可达十几米)，适应物体高速运动，性能好;阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性，但该系统标签和读写器成本都比较高。

根据电子标签供电方式的不同，电子标签又可分为无源标签(PassiveTag)、半有源标签(Semi-PassiveTag)和有源标签(ActiveTag)三种。

无源电子标签不含电池，它接收到读写器发出的微波信号后，利用读写器发射的电磁波提供能量，无源标签一般免维护，重量轻、体积小、寿命长、较便宜，但其阅读距离受到读写器发射能量和标签芯片功能等因素限制;

半有源标签内带有电池，但电池仅为标签内需维持数据的电路或远距离工作时供电，电池能量消耗很少;有源标签工作所需的能量全部由标签内部电池供应，且它可用自身的射频能量主动发送数据给读写器，阅读距离很远(可达30米)，但寿命有限，价格昂贵。

在未来的几年中，RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键技术的不断进步，RFID产品的种类将越来越丰富，应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。

RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低，作用距离更远，读写速度与可靠性更高，成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。

标签封装技术将和印刷、造纸、包装等技术结合，导电油墨印制的低成本标签天线、低成本封装技术将促进RFID标签的大规模生产，并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一。读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式、并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。同时，多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。

RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术，以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合，构筑一个无所不在的网络环境。海量RFID信息处理、传输和安全对RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。RFID系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组方向发展，通过构建RFID公共服务体系，将使RFID信息资源的组织、管理和利用更为深入和广泛。

2)传感器技术

信息采集是物联网的基础，而目前的信息采集主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式完成的。传感器作为一种检测装置，作为摄取信息的关键器件，由于其所在的环境通常比较恶劣，因此物联网对传感器技术提出了较高的要求。一是其感受信息的能力，二是传感器自身的智能化和网络化，传感器技术在这两方面应当实现发展与突破。

将传感器应用于物联网中可以构成无线自治网络，这种传感器网络技术综合了传感器技术、纳米嵌入技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术等，使各类能够嵌入到任何物体的集成化微型传感器协作进行待测数据的实时监测、采集，并将这些信息以无线的方式发送给观测者，从而实现“泛在”传感。

在传感器网络中，传感节点具有端节点和路由的功能：首先是实现数据的采集和处理，其次是实现数据的融合和路由，综合本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据，转发到其他网关节点。传感节点的好坏会直接影响到整个传感器网络的正常运转和功能健全。

3)网络和通信技术

物联网的实现涉及到近程通讯技术和远程运输技术。近程通讯技术涉及RFID，蓝牙等，远程运输技术涉及互联网的组网、网关等技术。

作为为物联网提供信息传递和服务支撑的基础通道，通过增强现有网络通信技术的专业性与互联功能，以适应物联网低移动性、低数据率的业务需求，实现信息安全且可靠的传送，是当前物联网研究的一个重点。传感器网络通讯技术主要包括广域网络通信和近距离通信等两个方面，广域方面主要包括IP互联网、2G/3G移动通信、卫星通信等技术，而以iPv6为核心的新联网的发展，更为物联网的提供户高效的传送通道;在近距离方面，当前的主流则是以IEEE802.15.4为代表的近距离通信技术。

M2M技术也是物联网实现的关键。与M2M可以实现技术结合的远距离连接技术有GSM、GPRS、UMTS等，WIFI、蓝牙、ZigBee、RFID和UWB等近距离连接技术也可以与之相结合，此外还有XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术等。M2M可用于安全监测、自动售货机、货物跟踪领域，应用广泛。

4)数据的挖掘与融合

从物联网的感知层到应用层，各种信息的种类和数量都成倍增加，需要分析的数据量也成级数增加，同时还涉及到各种异构网络或多个系统之间数据的融合问题，如何从海量的数据中及时挖掘出隐藏信息和有效数据的问题，给数据处理带来了巨大的挑战，因此怎样合理、有效的整合、挖掘和智能处理海量的数据是物联网的难题。结合P2P、云计算等分布式计算技术，成为解决以上难题的一个途径。

云计算为物联网提供了一种新的高效率计算模式，可通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算，其具有相对可靠并且安全的数据中心，同时兼有互联网服务的便利、廉价和大型机的能力，可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享，用户无需担心信息泄露，黑客入侵等棘手问题。云计算是信息化发展进程中的一个里程碑，它强调信息资源的聚集、优化和动态分配，节约信息化成本并大大提高了数据中心的效率。

六、物联网与互联网的区别

互联网对于物联网而言，有点类似“父与子”的关系，毕竟物联网是以互联网为基础核心发展起来的新一代信息网络。不过在使用形式上有着一定差别。

1)物联网的覆盖范围要远大于互联网络

互联网和物联网可以从他们的主要作用来区别两者的不同之处，互联网的产生是为了人通过网络交换信息，其服务的主体是人。而物联网是为物而生，主要为了管理物，让物自主的交换信息，间接服务于人类。

既然物联网为物而生，物比人笨，因此，物联网的真正实现必然比互联网的实现更难。另外，从信息的进化上讲，从人的互联，到物的互联，是一种自然的递进，本质上互联网和物联网都是人类智慧的物化而已，人的智慧对自然界的影响才是信息化进程本质的原因。

物联网比互联网技术更复杂、产业辐射面更宽、应用范围更广，对经济社会发展的带动力和影响力更强。但是没有互联网作为物联网的基础，那么物联网将只是一个概念而已。互联网着重信息的互联互通和共享，解决的是人与人的信息沟通问题。这样就为物联网关于通过人与人、人与物、物与物的相联，解决的是信息化的智能管理和决策控制问题而提供前期的沟通渠道。

特别是物联网通过IPV6技术赋予任何电子产品一个固定IP，并接入网络，真正意义上将把智慧城市及智能家居等概念逐一变成现实;

2)互联网用户通过端系统的服务器、台式机、笔记本和移动终端访问互联网资源，发送或接收电子邮件;

阅读新闻;写博客或读博客;通过网络电话通信;在网上买卖股票，定机票、酒店。而物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的汇聚结点接入互联网;RFID芯片通过读写器与控制主机连接，再通过控制结点的主机接入互联网。因此，由于互联网与物联网的应用系统不同，所以接入方式也不同。

物联网应用系统将根据需要选择无线传感器网络或RFID应用系统接入互联网。互联网需要人自己来操作才能得到相应的资料，而物联网数据是由传感器或者是RFID读写器自动读出的。这个环节中，物联网更多要依靠无线传输来达到一个联网目的，3G、4G都将是其理想的网络类型。

3)物联网涉及的技术范围更广

物联网运用的技术主要包括无线技术、互联网、智能芯片技术、软件技术，几乎涵盖了信息通信技术的所有领域。而互联网只是物联网的一个技术方向。互联网只能是一种虚拟的交流，而物联网实现的就是实物之间的交流。所以技术导致物联网未来发展的前景是互联网的好十几倍都不止。

七、云计算与物联网的关系

由于很多时候云计算和物联网经常在同一个场景中出现，所以很多人认为二者之间有着密切的联系。其实从技术的角度来说，物联网和云计算还着实没有什么太多的联系。而如果从工作架构的角度分析的话，物联网则可以认为是承载云计算技术的一个平台。

1)借助云计算技术的支持，物联网则可以更好的提升数据的存储以及处理能力

从而使自身的技术得到进一步的完善。而如果失去云计算的支持，物联网的工作性能无疑会大打折扣，而在和其他传统的技术相比，它的意义也会大大的降低。所以说物联网对云计算有着很强的依赖性。

2)但是对于云计算技术来说，物联网只是其众多的应用载体之一

尽管物联网对云计算有着很强的依赖，但作为诸多载体的一种，云计算对于物联网可真没有啥“特殊的感情”。甚至就像柜台与货物的关系一样，货物在哪个台子上都会使这个柜台受到更多的关注，而如果柜台失去了货物，那么，无论是作用还是关注度都会随之而降低。所以，云计算对于物联网只是普通的“合作关系”，并没有什么太特殊的联系，如果用恋爱关系来形容的话，物联网对云计算更似单相思!

3)从目前的发展前景来看，物联网和云计算之间的联系将会向着越来越紧密的方向发展

在云计算技术的支持下，被赋予了更强工作能力的物联网，在我国的使用率呈现逐年递增的趋势，而所涉及的领域也随之越来越广泛。

在去年的时候，我国的RFID技术已经成为世界排名第三的应用市场，而当前被各个领域广泛应用的二维码识别技术，其实也是物联网RFID技术中的一种。所以说，云计算承载物联网在我国有着更加广阔的发展空间。

八、物联网发展中存在的问题：

1)观念问题

物联网是未来10-20年战略性新型产业，现在仅仅是起步。而我们的媒体和政府往往会急功近利，有些地方，要5年达到几千亿;有些城市要3-5年过上“物联网生活”。这些宣传不利于物联网技术与产业的顺利发展，甚至会阻碍发展。因此，我们应做到长期、持续的准备，这也许是中国人21世纪初引领世界科技浪潮的一次绝好机会，希望所有专业人士把握好时机。

2)技术问题

物联网的一个基础是传感器，因此传感器是物联网很重要的技术。由于传感技术的多样性和复杂性，物联网一定比互联网和通讯网面临更多的技术难题，因此，物联网的关键技术绝不是几项，而是很多很多和应用相结合的关键技术，共性的技术问题有，更多的是个性的技术。所以各个相关企业应分头解决。

3)执行问题

物联网是一项应用技术，政府项目的示范效应很重要。可是，多个省市都存在着“跟风”现象，“只打雷，不下雨”或“雷声大，雨点小”。轰轰烈烈开会，慢慢悠悠规划，松松垮垮做事。因此我们必须抓住一项或几项具体的应用，进而完善及推而广之。

未来五年，真正意义的全球物联网很难实现，但我们要逐步从局域物联网、行业物联网走向全国物联网。近期的关键在于传感器及细分市场的应用软件。

九、物联网技术在智慧城市中的应用

目前，物联网技术已在产品信息化、生产制造环节、经营管理环节、节能减排、安全生产等领域得到应用。并在公安、国土、环保、交通、海关、海关、质检、安监、林业等政府主管部门得到初步应用，取得了良好的效果。

1)产品信息化：在汽车、家电、工程机械船舶等行业通过应用物联网技术，提高了产品的智能化水平。

2)在生产制造领域的应用：应用于生产线过程的检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理等。

3)在经营管理领域的应用：应用于物流管理、生产管理等。

4)在节能减排应用：主要在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等高能耗、高污染行业应用。

5)在安全生产领域的应用：主要在煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产的重要技术手段，利用物联网技术对矿山井下人、机、环境进行监控。