物联网技术的特点与应用

引言

随着信息技术的发展，智能化管理与服务也得到快速发展，物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统，其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变，可大大提高生产力和社会运行效率，提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次革命。

早在1995年，比尔-盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念，但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年，美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年,在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上，美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联"，从此阐明了物联网的基本含义。

物联网的基本思想产生于上世纪末，但近年来，随着信息技术的发展，物联网才真正引起人们的关注。2005年，在信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》。《报告》指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临：通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域；2010—2015年实现物与物之间的互联；2015—2020年进入半智能化阶段；2020年之后实现全智能化。目前，物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期，物物互联的应用范围不断扩大。RFID在欧美国家已具有成熟的产业链，这些国家主要将RFID技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用，但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。

1物联网关键技术及特点

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统，根据信息生成、传输、处理和应用过程，可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。

1.1感知识别层

感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成，可以部署于世界任何地方、任何环境之中，被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带，主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品用来人工信息生成，主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来，各类可联网的电子产品层出不穷，智能手机、个人数字助理（PDA）、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及，人们可以随时随地接入互联网，分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。

1.2网络构建层

网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网（包含IPv6技术）是物联网的核心网络。

各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入，是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术（802.15.1标准）、ZigBee技术（802.15.4标准），无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术（802.11标准），无线城域网包括现有的WiMAX技术（802.16标准），无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术（3G、4G通信技术）。

物联网在接入层面需考虑多种异构网络的融合与协同。多个无线接入环境的异构性的主要体现：第一是无线接入技术（RAT）的异构性，包括各无线网络传输机制、覆盖范围、传输速率、提供的服务、面向的业务和应用都各不相同；第二是组网方式的异构性，即存在单跳式无线网络、多跳式无线自组网络和网状网等，其网络控制方式不同；第三是终端的异构性、业务的多样化及IC技术的发展，终端包含手机、电脑、各种信息、娱乐、办公终端、嵌入式终端等，不同终端具有不同的接入能力、移动能力和业务能力；第四是频谱资源的异构性，不同频谱的传输特性不同，各种频段的无线技术也不相同；第五是运营管理的异构性，不同运营商针对不同业务和客户群设计开发有不同的管理策略和资源策略。

1.3管理服务层

在高性能计算和海量存储技术的支撑下，管理服务层将大规模数据高效、可靠地组织起来，为上层行业应用提供智能的支撑平台。管理服务层的主要特点是智能。具有丰富翔实的数据，运筹学理论、机器学习、数据挖掘、专家系统等智能化技术得以广泛应用。此外，管理服务层还有一个关键问题就是信息安全和隐私保护，这是物联网推广要面临的一个重大挑战。

1.4综合应用层

互联网从最初的计算机通信起，其应用范围不断扩展,图1所示是互联网络应用扩展的示意图。可见，互联网现在正朝着物物互联的方向发展。网络应用的激增，正呈现出多样化、规模化、行业化的特点。综合应用层需要把物联技术与行业技术相结合，应用层的关键技术在于根据具体的需求和环境选择合适的感知技术、联网技术和信息处理技术。

图1网络应用扩展示意图

全面感知、可靠传送、智能化处理是物联网的核心能力，作为一个庞大、复杂的综合信息系统，物联网体系架构中的各层面都涉及许多关键技术。从关键技术层面看，物联网感知互动、信息安全和应用服务相关技术是物联网的重点，也是学术界和产业界关注的焦点。

2物联网应用及产业分析

物联网能有效地整合通信基础设施和行业基础设置等资源，使信息通信资源服务于各行各业，提高各行业的业务系统信息化水平，改善基础设施资源利用效率。

作为物联网技术的全球推动者，美国在《2025年对美国利益潜在影响的关键技术》中把物联网列为6种关键技术之一，并将以物联网技术为核心的“智慧地球”计划上升至国家战略层面。全球一些重要国家和地区，也将物联网的发展确定为国家战略重点，开展了物联网领域的规划布局。

2009年欧盟发布了《欧盟物联网行动计划》，并提出加强欧盟政府对物联网的管理，同时发布了欧盟2010、2015、2020三个阶段的《物联网战略研究路线图》，系统提出了物联网在汽车、航空航天、医药、能源等18个主要应用领域与感知、

物联网架构、通信和组网及数据处理等12个方面需突破的关键技术。

2004年，日本政府提出了以发展泛在网络社会的U-Japan计划，2009年上升为I-Japan战略计划电该计划提出到2015年，通过数字化技术使行政效率化、标准化和透明化，同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用，强化物联网在行政、交通、医疗、教育和环境监测等领域的应用。

我国政府也高度重视物联网的研究和发展。2009年是中国的“物联网元年”，温家宝总理在8月7日视察无锡时发表重要讲话，提出“感知中国”的战略构想，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究所。2009年11月3日，温家宝总理在《让科技引领中国可持续发展》的讲话中再次强调新兴战略性产业非常重要，并指示要着力突破传感网、物联网关键技术。2010年吴邦国委员长视察无锡物联网产业研究院，表示要培育发展物联网等新兴产业，确保我国在新一轮国际经济竞争中立于不败之地。我国政府高层的一系列报告、指示和相关措施表明：大力发展物联网产业，将成为今后一项具有国家战略意义的重要决策。

目前，物联网应用主要集中于各垂直产业链，主要是现有传感技术的发展所推动的一系列典型领域的应用，包括智能物流、智能交通、智能电网、智能建筑、环境监测、工业自动化生产、精细农业种植、公共安全、医疗健康等。未来的物联网将使现有各种产业应用集成为新型的跨领域产业。

物联网的市场潜力巨大，据2010年发布的《中国物联网产业发展年度蓝皮书》的统计，2007年，全球物联网市场规模已达700亿美元，2008年达780亿美元，此后5年，全球物联网产业市场都呈现快速增长的态势，预计2012年年底,全球市场规模将超过1700亿美元，2015年则将接近3500亿美元。

物联网具有广阔的应用前景，但各行业发展并不均衡。整体看，物联网还处于初级阶段，技术、产品、标准及市场还不成熟。以安防、家居、电力、交通、医疗、物流为代表的物联网重点应用行业已经开始逐渐接受物联网概念并得到应用。但不同行业在物联网政策倾向、技术、市场等方面的差异，造成了物联网的细分市场发展差异很大。2010年，我国物联网市场规模达2000亿元，其中安防行业占近一半市场份额

(43%),表1所列是2010年我国物联网主要行业的市场规模。

在今后一段时间内，我国物联网仍将以政府为主导，在对成本不太敏感和技术方案比较成熟的行业进行推广，然后以行业案例为示范效应全面推广企业和个人物联网应用的普及仍然需要较长的时间。

3结语

尽管物联网应用前景广阔，但同时也应认识到物联网从认识到发展不是一蹴而就的，物联网的发展面临很多挑战，对安全和隐私、数据保护、资源控制、信息共享、标准制定、服务开放性和互动操作性等关键技术还需要进一步研究。物联网发展现状还处于初级阶段，关键技术有待突破，未来5-10年,物联网技术将得到蓬勃发展。

我国物联网技术与发达国家基本在同一起跑线上，因此,必须紧抓机遇，研发具有我国自有知识产权的成果和核心技术，在政府的主导下，不激进，冷静思考，根据我国经济发展水平有针对地发展物联网产业，使物联网技术得以健康发展和应用。

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