物聯網---概述

一、物聯網的起源與發展
物聯網作爲一種模糊的意識或想法而出現,可以追溯到上世紀末。1995年比爾·蓋茨在《未來之路》一書中就已經提及類似於物品互聯的想法,只是當時受限於無線網絡、硬件及傳感設備的發展,並未引起重視。
1999年,美國麻省理工大學Auto-ID研究中心的創建者之一的Kevin Ashton教授在他的一個報告中首次使用了“Internet of Things”這個短語.
事實上,Auto-ID中心的目標就是在Internet的基礎上建造一個網絡,實現計算機與物品(objects)之間的互聯,這裏的物品包括各種各樣的硬件設備、軟件、協議等等。
1999年至2003年,物聯網方面的工作侷限於實驗室中,這一時期的主要工作集中在物品身份的自動識別,如何減少識別錯誤和提高識別效率是關注的重點。
2003年,“EPC決策研討會”在芝加哥召開。作爲物聯網方面第一個國際會議,該研討會得到了全球90多個公司的大力支持。從此,物聯網相關工作開始走出實驗室。
經過工業界與學術界的共同努力,2005年物聯網終於大放異彩。這一年,國際電信聯盟(ITU)發佈了題爲《ITU互聯網報告2005:物聯網》的報告,物聯網概念開始正式出現在官方文件中。
從此以後,物聯網獲得跨越式的發展,美國、中國、日本以及歐洲一些國家紛紛將發展物聯網基礎設施列爲國家戰略發展計劃的重要內容。
在美國,IBM提出了“智慧地球”的構想,其中物聯網是不可缺少的一部分,2009年1月,美國將其提升到國家戰略。
在歐洲,2009年6月,歐盟在比利時首都布魯塞爾向歐洲議會、歐洲理事會、歐洲經濟與社會委員會和地區委員會提交了以《物聯網——歐洲行動計劃》爲題的公告,其目的是希望歐洲通過構建新型物聯網管理框架來引領世界物聯網發展。
歐盟委員會提出物聯網的三方面特性
第一,不能簡單的將物聯網看做互聯網的延伸,物聯網建立在特有基礎設施上,將是一系列新的獨立系統,當然,部分基礎設施仍要依存於現有的互聯網。
第二,物聯網將伴隨新的業務共同發展;
第三,物聯網包括了多種不同的通信模式,物與人通信,物與物通信,其中特別強調了包括機對機通信(M2M)。

物聯網的英文名稱爲“The Internet of Things”,由該名稱可見,物聯網就是“物物相連的互聯網”。
從網絡結構上看,物聯網就是通過Internet將衆多信息傳感設備與應用系統連接起來並在廣域網範圍內對物品身份進行識別的分佈式系統。
二、物聯網的定義
1. 物聯網定義
目前較爲公認的物聯網的定義是:
通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、 全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
當每個而不是每種物品能夠被唯一標識後,利用識別、通信和計算等技術,在互聯網基礎上,構建的連接各種物品的網絡,就是人們常說的物聯網。
物聯網中的“物”的涵義要滿足以下條件才能夠被納入“物聯網”的範圍:
① 要有相應信息的接收器;
② 要有數據傳輸通路;
③ 要有一定的存儲功能;
④ 要有CPU;
⑤ 要有操作系統;
⑥ 要有專門的應用程序;
⑦ 要有數據發送器;
⑧ 遵循物聯網的通信協議;
⑨ 在世界網絡中有可被識別的唯一編號。
2.物聯網的發展與形成
物聯網的發展跟互聯網是分不開的,主要兩個層面的意思:
物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,它是在互聯網基礎上的延伸和擴展;
第二,物聯網是比互聯網更爲龐大的網絡,其網絡連接延伸到了任何的物品和物品之間,這些物品可以通過各種信息傳感設備與互聯網絡連接在一起,進行更爲複雜的信息交換和通信。
3 物聯網的三大特徵
一般認爲,物聯網具有以下的三大特徵:
① 全面感知
利用RFID 、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。
②可靠傳遞
通過無線網絡與互聯網的融合,將物體的信息實時準確地傳遞給用戶。
③智能處理
利用雲計算、數據挖掘以及模糊識別等人工智能技術,對海量的數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。
物聯網的概念模型
4. 物聯網認識方面的誤區
誤區之一,把傳感器網絡或RFID網等同於物聯網。
誤區之二,把物聯網當成互聯網的無邊無際的無限延伸,把物聯網當成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯網平臺。
誤區之三,認爲物聯網就是物-物互聯的無所不在的網絡,因此認爲物聯網是空中樓閣,是目前很難實現的技術。
誤區之四,把物聯網當成個筐,什麼都往裏裝;基於自身認識,把僅僅能夠互動、通信的產品都當成物聯網應用。

三、物聯網的技術體系
物聯網是典型的交叉學科,它所涉及的核心技術包括IPv6技術、雲計算技術、傳感技術、RFID智能識別技術、無線通信技術等。
因此,從技術角度講,物聯網專業主要涉及的專業有:計算機科學與工程、電子與電氣工程、電子信息與通訊、自動控制、遙感與遙測、精密儀器、電子商務等等。
歐盟於2009年9月發佈的《歐盟物聯網戰略研究路線圖》白皮書中列出13類關鍵技術,包括:
標識技術、物聯網體系結構技術、通信與網絡技術、數據和信號處理技術、軟件和算法、發現與搜索引擎技術、電源和能量儲存技術等。
物聯網的技術體系框架
1. 感知、網絡通信和應用關鍵技術
① 傳感和識別技術
是物聯網感知物理世界獲取信息和實現物體控制的首要環節。
傳感器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉化成可供處理的數字信號。
識別技術實現對物聯網中物體標識和位臵信息的獲取。
② 網絡通信技術
主要實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制.
重點包括低速近距離無線通信技術、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M 通信增強、IP 承載技術、網絡傳送技術、異構網絡融合接入技術以及認知無線電技術。
③ 海量信息智能處理
綜合運用高性能計算、人工智能、數據庫和模糊計算等技術,對收集的感知數據進行通用處理,重點涉及數據存儲、並行計算、數據挖掘、平臺服務、信息呈現等。
④ 面向服務的體系架構(Service-oriented Architecture ,SOA)
是一種松耦合的軟件組件技術,它將應用程序的不同功能模塊化,並通過標準化的接口和調用方式聯繫起來,實現快速可重用的系統開發和部署。
SOA 可提高物聯網架構的擴展性,提升應用開發效率,充分整合和複用信息資源。
2. 支撐技術
物聯網支撐技術包括嵌入式系統、微機電系統(Micro ElectroMechanical Systems,MEMS)、軟件和算法、電源和儲能、新材料技術等。
① 微機電系統
可實現對傳感器、執行器、處理器、通信模塊、電源系統等的高度集成,是支撐傳感器節點微型化、智能化的重要技術。
② 嵌入式系統
是滿足物聯網對設備功能、可靠性、成本、體積、功耗等的綜合要求,可以按照不同應用定製裁剪的嵌入式計算機技術,是實現物體智能的重要基礎。
③軟件和算法
是實現物聯網功能、決定物聯網行爲的主要技術,重點包括各種物聯網計算系統的感知信息處理、交互與優化軟件與算法、物聯網計算系統體系結構與軟件平臺研發等。
④ 電源和儲能
是物聯網關鍵支撐技術之一,包括電池技術、能量儲存、能量捕獲、惡劣情況下的發電、能量循環、新能源等技術。
⑤ 新材料技術
主要是指應用於傳感器的敏感元件實現的技術。傳感器敏感材料包括溼敏材料、氣敏材料、熱敏材料、壓敏材料、光敏材料等。新敏感材料的應用可以使傳感器的靈敏度、尺寸、精度、穩定性等特性獲得改善。
3. 共性技術
 物聯網共性技術涉及網絡的不同層面,主要包括架構技術、標識和解析、安全和隱私、網絡管理技術等。
物聯網架構技術目前處於概念發展階段。物聯網需具有統一的架構,清晰的分層,支持不同系統的互操作性,適應不同類型的物理網絡,適應物聯網的業務特性。
① 標識和解析技術
是對物理實體、通信實體和應用實體賦予的或其本身固有的一個或一組屬性,並能實現正確解析的技術。
物聯網標識和解析技術涉及不同的標識體系、不同體系的互操作、全球解析或區域解析、標識管理等。
② 安全和隱私技術
包括安全體系架構、網絡安全技術、“智能物體”的廣泛部署對社會生活帶來的安全威脅、隱私保護技術、安全管理機制和保證措施等。
網絡管理技術重點包括管理需求、管理模型、管理功能、管理協議等。
爲實現對物聯網廣泛部署的"智能物體"的管理,需要進行網絡功能和適用性分析,開發適合的管理協議。
4.物聯網的發展主要面臨五個主要技術問題:
(1)技術標準問題
(2)安全問題
(3)協議問題
(4)IP地址問題
(5)終端問題。
四、物聯網的應用領域
我國的物聯網應用領域主要有智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、機械製造等。

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