简述物联网及其应用

题目：简述物联网及其用途学院：经济学院姓名：冉波学号：1041025032指导老师：樊老师日期：2011年4月29日星期五摘要随着近几年来物联网技术受到社会的广泛关注。本文介绍了物联网技术的概念、历史与发展现状;阐述了物联网的三层结构:感知层、网络层、应用层和物联网的三大应用架构:基于RFID的物联网应用架构、基于传感网络的物联网应用架构、基于M2M的物联网应用架构;分析了物联网在应用中存在的问题;最后,展望了物联网技术在农业上的应用以及物联网技术对人类生产生活、科技进步、工业发展的促进作用。物联网的概念[1][2]最早出现在二十世纪九十年代,比尔盖茨在《未来之路》这本书中提及过物联网的概念。1998年,美国麻省理工学院提出了EPC(ElectronicProductCode)系统的“物联网”设想。第二年,美国1Auto-ID提出了建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上“物联网关键词：物联网、应用、技术目录1、引言2、物联网的定义3、物联网发展的三个阶段4、物联网的四大关键技术和领域5、物联网产业链DCM三架马车6、物联网的应用7、总结8、参考文献9、致谢1、引言在当前国际国内社会普遍关注低碳经济、节能排减、气候变迁以及后危机时代经济发展的大背景下，物联网在2010年“两会”期间被写入政府工作报告，确立为五大新兴国家战略产业之一。2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。2009年2月24日2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。在策略发布会上，IBM还提出，如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，而1995年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代，美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。而今天，“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有物联网示意图许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“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2物联网的定义物联网，英文百科wikipedia对物联网的定义很简单，theInternetofthingsreferstoanetworkofobjects,suchashouseholdappliances.翻译为中文即：像电器一样的互联网网。物联网是新一代工厂技术的重要组成成分，物联网是物物相连的互联网，有两层意思;第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网上的延伸和扩展的网络。第二，起用户端延伸和扩展到任何物体和物体之间，进行信息交换和通信。“中国式”物联网定义：物联网(InternetofThings)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（GrandIntegration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的CockpitDashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。摘自《物联网技术、应用、标准和商业模式》周洪波著前言。3、物联网发展的三个阶段1.初级阶段：已存在的一些各行业基于各种行业数据交换和传输标准的连网监测监控，两化融合引等MAI应用系统;2.中级阶段：在物联网理念推动下，基于局部统一的数据交换标准实现的跨行业、跨业务综合管理大集成系统，包括一些基于SaaS模式和“私有云”的M2M营运系统;3.高级阶段：基于物联网统一数据标准，SOA,WebService,云计算虚拟服务的onDemand系统，最终实现基于“公有云”TaaS:“ThingasaService”。4、物联网的四大关键技术和领域1.RFID:电子标签属于智能卡的一类，RFID技术在物联网中重要起“使能”（Enable)作用，RFID技术已经走向实用化；物联网4大关键技术与领域2.传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一，基于传感网的系统处于研究阶段的较多；3.M2M：这个词国外（特别是美国）用得较多，侧重于末端设备的互联和集控管理，X-Internet，中国三大通讯营运商在推M2M这个理念，都建立了自己的M2M营运平台；4.两化融合：工业信息化也是物联网产业主要推动力之一，自动化和控制行业是主力，目前已部署的物联网系统这个领域可能占多数，但目前来自这个行业的声音相对较少。5、物联网产业链DCM三架马车1.DCM:物联网产业链全景缩影正如上一期“千面物联网”所述，每个人对物联网的理解不完全一样，在这个产业链上每个环节的企业一般都从自己的立场去诠释物联网。不过，对于一个完整的物联网系统的构成或产业链的划分，目前业界确有比较统一的观点，基本都认为应该包括三个层面：末端设备或子系统，通讯连接系统，以及管理和应用系统。笔者把它归结为DCM（左下图），即Device—设备，Connect—连接，和Manage—管理（DCM于2005年提出，也是同方股份的物联网/M2M产业发展战略理念）。中国移动也把物联网概括为三层：感知层，网络层，和应用层。用大众化的术语来说，第一个层面就是全面感知，就是让“物”会“说话”，成为“智能物件”，将其进行识别或数据采集。第二个是可靠传递，就是通过现有的五花八门的有线和无线通信网络将信息进行可靠传输。第三个是智能处理，对采集上来的数据进行处理和展示。此外业界也有多于三层（有下图）的描述，但实际内容和三层划分并无本质区别。虽然在DCM三层划分方面业界意见基本统一，但对每一个层面所包含内容的解读还是存在很大的差异，这又回到了“三大人群”出发点的不同。例如，在网络层面，中国移动就主要只关注2G、3G、或4G的GSM/CDMA无线网络。而中国电信以往的M2M业务则主要关注固定网络，电信重组后他们有了3G无线网络后则开始关注固定网络和无线网络组合的方式。传感网和RFID人群则主要关注无线网状网（WirelessMeshNetwork）,包括Zigbee,Insteon，z-Wave等10多种基于短距离RF技术的无线网络技术。两化融合企业主要关注现场总线（FieldBus）技术，包括CanBus、ModBus、ProfiBus、LonWorks、BacNet等。这种现象对物联网产业的长久发展是不利的，网络之间的兼容性和标准化至关重要，需要各行业通力合作，标准化组织需要站到一个全局的高度，统筹协调和规范。尤其是当物联网发展到从运行于“内网”和“公网”的“物连网”走向真正运行于互联网上的“物联网”（如下图）的时候，兼容性和标准化成为关键。相对于西方发达国家的相对自由竞争，往往以掌握“事实标准”和话语权的产业龙头说话的状况，这方面中国政府产业监管部门有独特优势，可以整合力量占据制高点，WAPI和闪联就是例子。2.物联网之Devices（设备或资产）用非技术的术语来说，物联网要连接和服务的对象是末端设备（Devices）和各种资产（Assets）。这包括静止或移动的资产，各种基于微处理器做成的应用系统、各种智能卡和RFID卡等等，数量在万亿以上（如下图）。DCM之“D”（末端设备），也就是三层划分中的感知层的传感节点，在传感网络术语中有一个新词，称为Mote（微尘或智能尘埃，如下图）。每个Mote含有一个微型处理器(通常是低功耗MCU)、无线通讯芯片、各种传感器、足够的内存和硬件能力，能够以较低的功耗执行监视与控制任务。由于监控物理环境的重要性从来没有像今天这么突出，物联网才受到极大的关注，有人提出M2M这个概念还不够广泛，因为M2M中的Machine还不能代表所有的“物”（Things）,应该用T2T这个词（如上图）。其实，没有MCU的“物体”是不能连网的，只有MCU-enable的物才能成为“智能物件”成为物联网的一部分。例如一个水质监测传感器需要被装上GPRS通讯模块，才能使之“开口说话”。但让也有的“Devices”本身就具有“开口说话”功能，如智能卡，RFID卡，和手机等等。3.物联网之Connect（连接与通讯）物联网通信层是连接智能设备和控制系统的桥梁，用通俗的话说无外乎两大类：“天上飞的”无线（Wireless）通讯和“地上走的”有线（Wireline）通讯。3.1有线通信有线通信技术可分为相对短距离的现场总线（FieldBus）和中长距离的可支持IP的网络（包括PSTN,ADSL和HFC数字电视Cable等）。当然按宽带网和窄带网划分是更常用的分类方法。基于IP的中长距离网络大家都比较熟悉，这里不再赘述。现场总线（一般属于窄带网）作为有线通信技术的重要技术类别，主流的标准有10多种，是为满足节能、减排、工业信息化、市政、楼宇等领域的需要而产生的，已经在这些领域（体现在RTU、DTU、PLC、DCS等控制器，传动装置（Actuator），或通讯模块中）得到广泛应用，是“两化融合”物联网应用的主要通讯手段之一。笔者认为，在目前已经存在而且应用比较成熟的“物物相连”的世界里，基于现场总线技术的系统的总体规模可能是最大的，然而它却是目前业界在谈论物联网话题时最少提到的领域。3.2无线通信和有线通讯技术类似，无线通讯技术主要也可分为短距离（包括近距离（NFC），一般是窄带）接入技术的无线网状网、RFID、和WIFI/WiMAX等和中长距离的GSM和CMDA（