物联网综述

1物联网综述摘要：本文写了物联网的概述，简述了什么是物联网；同时介绍了物联网的应用发展，其中介绍了传感网/物联网的演进、物联网的战略需求、物联网的科学问题和关键技术、存在问题、发展建议；同时还介绍了物联网未来的发展。关键词：物联网；RFID1物联网概述物联网的英文名称叫做‘TheInternetofthings’【4】，所谓物联网是通过射频识别（RFID）【7】、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，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。1995年，比尔盖茨在其《未来之路》一书中第一次提及物联网概念【2】。简而言之，物联网就是物物相连的互联网，其中包含两层意思：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。从目前来看，A股市场的物联网概念主要集中在以下三个方面：其一是传感网络，即以二维码、RFID【10】、传感器为主，实现物的识别；其二是传输网络，即使通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算；其三是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。2物联网的应用发展2.1传感网/物联网的演进传感网（sensornetworks）【1】通常是由大规模随机分布的传感器节点（端机）、基站以及信息监控中心构成的信息系统，根据需求和传感对象的变化，可以通过动态自组织的方式协同地感知和采集网络分布区域的各种对象的信息，用于支持决策和监控。最早期的传感网可以追溯到二战时期的英国雷达网络，冷战时期的声监测系统，随着计算机、通信、半导体和微机械电子系统（MEMS）【14】技术的进步，推动了无线传感网的研究【12】。1998年美国国防部先进研究计划局（DAPAR）【15】启动的传感器信息技术（SensorInformationTechnology）【1】拉开了现代传感网研究的序幕。中科院在传感2网领域的研究几乎与世界先进国家同时起步，1999年完成的“知识创新工程试点领域方向研究”中的信息与自动化领域研究报告就将“无线传感网及其应用”作为该领域5个重大项目之一，并于2001年成立了微系统研究与发展中心协调全院传感网和传感器的研究，陆续部署了若干重大创新项目、方向性项目开展无线传感网研究【3】。随着传感网研究的深入和不同学科科学家加入，传感网概念的外延不断扩展，几乎涵盖了信息系统的各个领域，并且与其它学科的交叉及对不同行业的渗透越来越深。2.2物联网的战略需求作为典型传感网络应用的无线射频标签（RFID）【9】是未来信息存储提取和处理的主流技术，越来越多的国际性大公司已经加入到这种技术的开发研究，近几年已显出大规模发展的态势，RFID受市场关注的程度不亚于任何一种新兴技术，该技术的发展使得服务器的客户端设备数量快速增加。通过在所有道路、建筑、水域、危险地区和空间建立三维立体传感网络，建立具有强大计算能力的分布式监控预报中心，能够预测到台风、大雨、洪水、森林火灾等自然灾害和人为突发事件的发生和演变，以便迅速决策和处置，从而大幅度减少自然灾害和人为突发事件造成的损失。传感网络还可能在节能减排和智能家居等方面发挥作用【6】。传感网在大规模实时信息获取、协同感知、高抗毁性、微型灵活部署等方面具有明显优势，将成为实现“安全、可靠、智能”的路网智能交通和城轨交通安全的重要支撑技术之一。传感网络的发展可以在动态复杂环境下实时、协同地获取路况、车况和驾驶员的状态信息，形成全局、综合的决策、判断，来预防和处理交通事故的发生，提高道路利用率，以及准确、实时地监测突发事件，增强应急事件的协同处理能力。进一步发展的“尘埃”型传感器/执行器，嵌入物流世界的各个领域实现了网络信息空间与物理世界的融合【8】。”2.3物联网的科学问题和关键技术物联网涉及从信息获取、传输、存储、处理、应用的全过程，材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会促进物联网的发展【11】。在发展物联网的过程中需发展：微纳米智能集成传感器和低功耗、高性能芯片；微电池与储能技术、能量采集技术、智能化能源管理技术；智能化、远距、抗干扰、根据环境与网络适配的信道使用模式，低功耗、高数据通量的跨层协议；高效、大规模、完全自组网算法和相关智能化算法，3多种接入方式兼容、融合技术；新型安全、可靠异构网络架构；满足低成本、可互动、模块抽象化等功能开放式中间件平台，低功耗微型OS，具备自优化、自配置、自愈功能分布式自适配软件；信息处理与应用软件，行业应用业务模式等。中科院“创新2050：科学技术与中国的未来【2】，中国至2050年信息科技发展“路线图”在描述物联网的科学问题时指出：“物联网将会碰到其它信息系统类似的问题，随着网络规模的扩大和接入系统的增加，异构网络结构复杂度不断提升，同时作为一项新兴技术，还需要在非常有限的资源条件下满足低成本、绿色节能、用户和环境友好、用户为中心、高效等极端要求。发展传感网面临着布尔代数和连续代数共存的难题，需要高效实用的不确定性推理、先进的复杂系统理论、异构网络理论，对物理世界的新型感知机理提出了很高的要求。对于传感网，协同与控制理论等是重点需要发展的基础理论。传感网的关键技术涉及能源、智能、通信、标准、微型化和制造等，传感网和物联网的发展要求社会科学和自然科学高度的交叉融合，物理、化学、生物、认知等的综合，也需要科学和工程技术的有机结合，还将对人类的伦理等提出挑战【3】。”2.4存在问题尽管国内物联网相关工作推进比较快，但其产业化发展仍然面临着巨大挑战，还存在如下问题：（1）物联网正处于产业发展初期，仍有许多瓶颈有待突破，特别是缺乏统一标准体系和成熟商业模式，被看作是制约发展的关键要素；（2）作为新概念、新技术，物联网产业化推进缺少国家级的产业战略谋划，需要成立高级别的官产学研联盟来组织引导；（3）研究机构数量众多，但大多要么侧重基础理论，与应用需求较远，缺乏大规模工程实践牵引；要么侧重工程，与中小型企业同质化，重复性工作居多，难以全面迅速推广，缺乏盈利的商业模式；（4）缺乏具有系统综合解决方案集成能力的龙头企业，小、杂、散的中小型企业居多；（5）基础和核心技术投入强度仍不足。2.5发展建议发展物联网产业，首先要通过政府引导，全社会参与，鼓励民营资本进入，造就一大批科技型中小企业群；其次，结合我国低成本信息化的特点，选取若干与可持续发展、资源、安全、新媒体等相关行业为切入点，围绕需求，开展核心技术公关和技4术集成研发，进行技术示范、探索发展途径；再次，结合节能、降耗、绿色、低碳、低成本、智能的发展战略和地方需求，利用物联网技术实现传统产业升级换代，政府支持开展感知、控制、网络、系统技术研究，选取特色行业进行应用示范；最后，通过示范、政府采购和新产业发展拉动内需，扶持本土企业，避免买进一个无内生能力的信息化。在发展策略上，应采取政府主导、市场运作，以应用为先导，兼顾国家安全需求和民用市场，在发展前期，可以满足国家安全需求为主带动民用市场的开拓。民用市场的开拓则可以应急安全、环境监控、政府综合信息网为切入点，逐步在电力、石油、环境、能源等领域应用，注重不同应用平台的建设以及相关增值服务的研究。在发展物联网的过程中一定要坚持应用牵引，结合中国国情来发展适合我国发展水平的绿色、开放、高可靠的物联网，走一条有中国特色、能带动国内核心技术企业发展的低成本信息化道路【5】。积极参与标准制订。我们已经在部分领域的国际标准制定方面获得了有份量的发言权，未来应当以应用为导向开发具有自主知识产权的核心技术，制订我国相关的协议标准，广泛开展国际合作，利用我国的巨大市场影响并参与国际标准的制定，提高我国在国际标准竞争中的筹码，使得标准的制定朝着对我国有利的方向进行。政策扶持。鉴于国际上的竞争态势，建议根据不同应用特点由国家协调为物联网划出专用或共用的频率资源，产业上可以由国家给予物联网产业类似于软件产业、集成电路产业的相关优惠政策。官产学研各司其职，培育需求，应用研究和核心技术研究并重，实施标准化战略，推动产业布局，促进物联网产业链的形成和发展，使我国在信息技术新一轮国际竞争中占据有利地位。作为新技术，物联网目前在一定程度上还需要政府进行产业引导。3物联网未来的发展物联网是未来互联网发展的重要方向，实际上今天的互联网从音上在沿着四个方面发展，沿着媒体方向，包括网络新媒体、网络电视叫做媒体网络，今天的现代服务业在基于互联网在做，我们说是互联网现代服务业新的业态，未来企业的运作也和互联网密切相关【13】。长期来看，物联网具有远大的前景。虽然物联网概念早在10年之前提出，但由于当时网络技术以及信息识别技术不够发达，物联网的广泛应用受到限制。如今，随着5信息技术的日益发达，物联网应用前景相当广阔，预计将广泛应用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、个人健康等诸多领域。在国内经济复苏态势良好的背景下，后期国内政策的重心有望从“保增长”向“调结构”转变，发展新兴战略性产业将是经济转型过程中的一个突破口。我们认为，物联网作为新兴战略性产业的代表，虽然当前雏形就像互联网早期的形态局域网一样，但昭示着的远大前景已经不容置疑。参考文献【1】ChongandKumar.Sensornetworks:evolution,opportunities,andchallenges.ProceedingsoftheIEEE,2003,91（8）.【2】创新2050：科学技术与中国的未来.中国至2050年信息科技发展路线图.北京：科学出版社,2009.【3】物流信息化与物联网建设作者：邹生、何新华出版社：电子工业出版社【4】ITUReport-TheInternetofThings,2005,【5】杨会平,马振洲,宁焕生.双频RFID标签平滑升级高速公路，联网收费系[J].智能卡与电子标签,2006(5）：36–38【6】LiuFL,NingHS,etal.RFID2basedEPCSystemandInformationServicesinIntelligentTransportationSystem[A].20066thInternationalConferenceonITSTelecommunicationsProceedings[C].ChengduIEEEPress,2006.26-28【7】游战清,李苏剑无线射频识别技术(RFID）理论与应用北京：电子工业出版社,2005【8】杨会平，邵泽富，马振洲，宁焕生.条形码与EPC编码技术介绍技术与安全,2006(4）:21-25.【9】王树敏，宁焕生，张瑜,刘文明，SNMP让RFID系统管理起来更轻松2006,(8）:47-49.【10】北京航空航天大学.基于SNMP协议的RFID读写器网络管理方案，2006.【11】WilliamStallingsNMP网络管理北京：中国电力出版社,2001.WilliamStallings.SNMPNetworkManagement[M].Beijing：ChinaElectricPublishingHouse,2001.(inChinese）【12】岑贤道,安常青.网络管理协议及应用开发[M]北京:清华大学出版社,1998.CenXD,AnCQ.NetrkManagementProtocolandApplica2tion[M].Beijing:Tsinghua6UniversityPress,1998.(inChi2nese）【13】杨景,黄晓庆.软交换业务交易平台:下一代电信网络业务控制体系结构[J]电信科学(2002-8）【14】Parlay3.0SpecificationPart1:overview.TheParlayGroup,2001【15】InternetProtocol:DARPAInternetProgramPro