引言

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)一詞最早是在1999年由美國麻省理工Auto-IDCenterC自動(dòng)識(shí)別研究中心）提出來的。日本早在2004年就提出了“U-Japan”戰(zhàn)略計(jì)劃，韓國在2006年提出“U-Korea”戰(zhàn)略,這些都是從國家工業(yè)角度提出的重大信息發(fā)展計(jì)劃。2009年1月8日，IBM首席執(zhí)行官彭明盛提出“智慧地球”這一概念，他提出“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧地球”，物聯(lián)網(wǎng)被美國政府列為振興經(jīng)濟(jì)的一大重點(diǎn)。

在我國國內(nèi)，借助政府層面的推動(dòng)以及政策的支持，物聯(lián)網(wǎng)正在快速得到市場的積極響應(yīng)工。2009年8月，溫家寶在中科院無錫高科微納傳感網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)研發(fā)中心考察時(shí)，提出了建立中國的傳感中心，或者叫“感知中國2009年秋，在北京國際通信展期間，中國移動(dòng)正式推出關(guān)于“物聯(lián)網(wǎng)”的家庭安防等應(yīng)用。

1  物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是由美國麻省理工學(xué)院的Auto-IDCenter（自動(dòng)識(shí)別研究中心）在1999年提出來的。他們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義為：物聯(lián)網(wǎng)是指通過RFID（RadioFrequencyIdentification,射頻識(shí)別）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議，把任何商品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2009年9月，在北京舉辦的物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會(huì)上，歐盟委員會(huì)信息和社會(huì)媒體司RFID部門負(fù)責(zé)人LorentFerderix博士給出了歐盟對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義:物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并可與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。

溫家寶總理在十一屆人大三次會(huì)議所作的政府工作報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義為:物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

中國工程院院士、航天科工集團(tuán)公司二院科技委常務(wù)副主任李伯虎對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義是:物聯(lián)網(wǎng)是通過識(shí)別、感知技術(shù)與設(shè)備獲取物體/環(huán)境的靜/動(dòng)態(tài)信息，再由網(wǎng)絡(luò)傳輸通信技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行信息/知識(shí)的交換和通信，并最終經(jīng)智能信息/知識(shí)處理技術(shù)與設(shè)備實(shí)現(xiàn)物體/物理世界的智能化管理與控制的一種“人物互聯(lián)、物物互聯(lián)、人人互聯(lián)”的高效能、智能化網(wǎng)絡(luò)。

2 物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)上看,物聯(lián)網(wǎng)可分為三層:感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層是由各種傳感器以及傳感網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的，該層的主要任務(wù)是對(duì)物體的各種信息的及時(shí)、全面的感知、識(shí)別、釆集、捕獲。感知層所用的技術(shù)主要有二維碼、射頻識(shí)別、電子代碼、傳感器及GPS終端、全球定位系統(tǒng)、自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。感知技術(shù)和設(shè)備要向多功能、低功耗、小型化、高可靠、低成本及多傳感器信息融合方向發(fā)展,使感知層具備更敏感、更全面的感知能力；

網(wǎng)絡(luò)層是由各種私有網(wǎng)絡(luò)、有線和無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)組成的，該層的主要任務(wù)是基于多網(wǎng)融合化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的可靠傳輸。網(wǎng)絡(luò)層所用的主要技術(shù)有基于協(xié)議的天/地、有線/無線通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)。傳輸技術(shù)和設(shè)備正繼續(xù)向安全、高可靠、多媒體、高帶寬、融合化方向發(fā)展；

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，該層的主要任務(wù)是通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息的處理實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)世界中物理的識(shí)別、定位、跟蹤、運(yùn)算、監(jiān)控、管理。該層的主要技術(shù)是與應(yīng)用領(lǐng)域融合的各類基于人機(jī)友好截面、高效能計(jì)算機(jī)、云計(jì)算服務(wù)、智能科學(xué)等技術(shù)的識(shí)別、定位、跟蹤、運(yùn)算、監(jiān)控、管理、處理等技術(shù)。信息處理技術(shù)與設(shè)施正向智能化、普適化、高效能方向發(fā)展。

3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

國際電信聯(lián)盟(ITU)報(bào)告提出，物聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)為RFID(射頻識(shí)別技術(shù),RadioFrequencyIdentification)、傳感器、智能技術(shù)、納米技術(shù)。而RFID又稱為四大技術(shù)之首，是物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建基礎(chǔ)和核心。

3.1  RFID射頻識(shí)別技術(shù)

RFID是一種高級(jí)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用它可通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)物目標(biāo)的識(shí)別。RFID技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代，隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，到了20世紀(jì)90年代進(jìn)入了實(shí)用階段。RFID作為一種具備巨大發(fā)展前途的應(yīng)用技術(shù)，不僅在物流領(lǐng)域具有強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢，同時(shí)在商業(yè)、交通、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域也有著廣泛的發(fā)展前途。

RFID具有快速讀寫、可遠(yuǎn)距離、長期跟蹤管理等特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。與條碼的功能相比，RFID在標(biāo)簽信息容量、一次讀取數(shù)量、讀取距離、讀寫能力更新、讀取方便性、惡劣環(huán)境適應(yīng)性等方面都大大優(yōu)于條碼。

3.2  傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是研究從自然信息源獲取的信息，并對(duì)所獲取的信息進(jìn)行處理和識(shí)別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，它涉及傳感器、信息處理和識(shí)別等技術(shù)。傳感器技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來說，傳感技術(shù)涉及到物聯(lián)網(wǎng)中信息的采集和處理。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。信息處理主要是指對(duì)收集到的信息所進(jìn)行的變化，在信息處理的過程中不會(huì)增加信息量。識(shí)別技術(shù)主要是對(duì)處理過的信息進(jìn)行分辨和歸類，利用提取的信息特征與對(duì)象的關(guān)聯(lián)模型進(jìn)行分類和識(shí)別。

3.3  散入式智能技術(shù)

嵌入式智能代理技術(shù)是把智能代理和嵌入式軟件融合在一起，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢,從而提升整個(gè)系統(tǒng)性能的一種技術(shù)。嵌入式智能技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，如智能家居、智能交通、智能汽車、導(dǎo)航系統(tǒng)等。嵌入式智能技術(shù)是在Internet的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的,能夠安全和快速地與外界進(jìn)行信息交換的一種技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中,通過嵌入式智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)物品的智能化，使物品可與人或機(jī)器進(jìn)行信息交換。

3. 4  納米技術(shù)

納米技術(shù)是指能操作細(xì)小到0.1-100nm物件的一類高新技術(shù)。納米技術(shù)不是物聯(lián)網(wǎng)的專有技術(shù)，早在1986年美國科學(xué)家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機(jī)器》一書中就提出了分子納米技術(shù),他認(rèn)為可以任意的組合所有種類的分子，可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。生物芯片和生物傳感器等都可歸于納米技術(shù)范疇。納米技術(shù)可以使傳感器尺寸更小，精確度更高，可以大大的改善傳感器的性能。

4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在全球范圍內(nèi)影響生產(chǎn)和生活的方方面面物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)深入到了各個(gè)領(lǐng)域，包括車輛管理、工業(yè)生產(chǎn)線管理、動(dòng)物識(shí)別、智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)控、老人護(hù)理、個(gè)人健康、零售業(yè)、自動(dòng)化以及電信產(chǎn)業(yè)、國家安全、物流、航空航天、環(huán)境監(jiān)管、遠(yuǎn)程控制等公共服務(wù)或特殊行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具體應(yīng)用如手機(jī)支付、全球眼、空氣溫濕感應(yīng)器等。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分類可以分為：數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、自動(dòng)化控制應(yīng)用、日常便利性應(yīng)用、定位類應(yīng)用等。

4. 1  物流管理

EPC系統(tǒng)是由EPCglobal提出的，主要是針對(duì)物流領(lǐng)域建立的物聯(lián)網(wǎng)，其目的是增加供應(yīng)鏈的可視性和可控性，使整個(gè)物流領(lǐng)域能夠借助RFID技術(shù)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用全球統(tǒng)一的物品編碼技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的單件產(chǎn)品的跟蹤和追溯。在產(chǎn)品生產(chǎn)完成時(shí)，貼上存儲(chǔ)有EPC碼的電子標(biāo)簽，該EPC碼成為產(chǎn)品的唯一標(biāo)識(shí)，以此EPC編碼，能實(shí)時(shí)的在物聯(lián)網(wǎng)上査詢和更新產(chǎn)品的相關(guān)信息，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該物品的追蹤。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的RFID閱讀器可控制射頻模塊向電子標(biāo)簽發(fā)射和讀取信號(hào)，并接受標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)，同時(shí)可將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶電子標(biāo)簽上的其他信息傳輸?shù)絊avant系統(tǒng)一并處理。

4.2  日常生活

物聯(lián)網(wǎng)在日常生活中的應(yīng)用主要有交通卡、新型支付、智能家庭、工業(yè)和樓宇自動(dòng)化。事實(shí)上，在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，手機(jī)起到了很大的作用。通過手機(jī)與RFID的鏈接，可以及時(shí)掌握生活以及工作中的很多信息，同時(shí)可以通過手機(jī)來控制相關(guān)設(shè)備。與手機(jī)號(hào)碼綁定的手機(jī)支付只需用短信確認(rèn)交易金額等信息即可完成交易山」。目前已實(shí)現(xiàn)手機(jī)支付的范圍包括手機(jī)購彩票,手機(jī)購電影票，手機(jī)影音書刊俱樂部等。通過手機(jī)和銀行帳號(hào)綁定，利用手機(jī)錢包就可以進(jìn)行商品買賣、支付保險(xiǎn)、交通養(yǎng)路費(fèi)、水電費(fèi)等項(xiàng)。

4. 3  數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集類應(yīng)用主要體現(xiàn)在公共事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)械制造、零售業(yè)連鎖行業(yè)和質(zhì)量監(jiān)管行業(yè)。沃爾瑪2005年已有100個(gè)供應(yīng)商的貨箱貨盤開始采用RFID/EPC標(biāo)簽加上2006年第二批的200家以及2007年的300家。到2007年初沃爾瑪采用RFID/EPC的供應(yīng)商超過600家。同時(shí)，到2005年十月底，沃爾瑪已有500家商店、俱樂部和5個(gè)配送中心采用了RFID/EPC技術(shù)。

4.4  對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的同時(shí)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的研究也在不斷的發(fā)展中。賈凱，劉建生研究了物聯(lián)網(wǎng)在我國醫(yī)藥流通中的應(yīng)用。分析了物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)藥流通中的應(yīng)用框架和應(yīng)用流程。指出應(yīng)用框架整體上可分為射頻識(shí)別系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩部分。研究對(duì)流通過程中廣品的追蹤和識(shí)別，從而達(dá)到對(duì)藥品信息及時(shí)、準(zhǔn)確地采集與共享。謝勇，王紅衛(wèi)研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)入庫管理系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)來獲取產(chǎn)品的詳細(xì)信息并自動(dòng)生成入庫單,在產(chǎn)品識(shí)別和產(chǎn)品信息的獲取兩個(gè)方面，利用電子標(biāo)簽作為產(chǎn)品識(shí)別的手段,利用物聯(lián)網(wǎng)來獲取入庫產(chǎn)品的詳細(xì)信息。在無線城市的研究方面，洪煜，李粵項(xiàng)認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)概念的提出為解決缺乏核心應(yīng)用這個(gè)問題提供了一條思路，對(duì)人類而言，神經(jīng)是身體感應(yīng)外界刺激最為敏感的工具,而物聯(lián)網(wǎng)就是無線城市的一條神經(jīng)系統(tǒng)。高嵩，馬斌，孫偉松研究了物聯(lián)網(wǎng)在特種設(shè)備檢驗(yàn)方面的應(yīng)用空。

5 存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍然處在一個(gè)起步階段，還不成熟，無論是規(guī)劃、技術(shù)、管理、協(xié)調(diào)、合作等方面，都有很多問題有待解決。本文認(rèn)為，在這些問題中，最受關(guān)注的是安全問題和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)問題。

5.1  安全問題

物聯(lián)網(wǎng)不只是M2M（MachinetoMachine，"機(jī)器”對(duì)“機(jī)器”）之間的聯(lián)系，它也包括人、機(jī)器和無線終端之間的聯(lián)系口」。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益普及，也使得它所涉及的安全問題越來越突出。大量的數(shù)據(jù)及用戶隱私如何得到保護(hù)，就成為有待解決的問題。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽會(huì)被大量使用，任何物體中都有可能會(huì)植入電子標(biāo)簽，當(dāng)植入電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入到能夠識(shí)別的區(qū)域時(shí)，就會(huì)受到掃描、追蹤，其中的信息會(huì)被讀取，這對(duì)該物體的所有者來說既是侵犯其隱私。電子標(biāo)簽中的信息如果被惡意修改，將帶來無法估量的損失。因此，企業(yè)之間應(yīng)采用安全的私有連接，數(shù)據(jù)應(yīng)該進(jìn)行加密，而且應(yīng)采用某種健壯的密鑰體系來進(jìn)行身份驗(yàn)證，以防御數(shù)據(jù)監(jiān)聽、篡改、破壞以及身份偽造等無意或惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為"。