浅谈物联网的发展及应用

黄 钊

（哈尔滨商业大学，黑龙江 哈尔滨 150028）

浅谈物联网的发展及应用

黄 钊

（哈尔滨商业大学，黑龙江 哈尔滨 150028）

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是基于互联网并通过射频识别等信息传感设备将物品和信息与网络相连的一种网络，达到信息共享，物物相连的目的。通过对物联网发展初期的分析，提出了目前制约物联网发展的几个首要问题。通过对问题的研究，得出物联网是最新的网络，它的存在将使整个社会更加高效、便利和安全；我国物联网发展的下一步是在完善安全体系的基础上，规划统一的管理技术标准，加强人才培养，使关键技术逐渐成熟；同时国家也要给予政策和资金的支持，创造物联网发展的环境，使信息能够无障碍传输，达到最理想的发展状态的结论。

物联网；信息技术；传感技术；射频识别

物联网是一个非常先进的、综合性的系统。其最终目的是为产品建立全球的、开放性的标识，实现基于全球的信息共享，极大地推动社会的进步和发展。

在经济科技飞速发展的今天，计算机技术、通信技术与微电子技术的高速发展,促进了互联网技术、射频识别技术、全球定位系统与数字地球技术的广泛应用以及无线网络与无线传感器网络的快速发展。网络接入多样化和计算机软件的飞速发展使基于海量信息收集和分类的能力大大提高,从而产生了巨大的社会与经济效益,促使人们加深对信息化的认识。互联网技术、RFID（射频识别）技术、GPS（全球定位系统）技术、WSN（无线传感器网络）技术与无线通信技术的快速发展为实现全球商品货物流通的跟踪识别与信息利用,进而实现现代化管理打下了坚实的技术基础。所有这些都为构建物联网这一无所不包的“大网”作了充分的技术准备。

物联网是一种新型的网络，是一场新的划时代的科技革命。物联网深受国内外各界关注，在各行各业中的前景不可估量，拥有着无与伦比的优势。在我国，工业化与信息化两化融合的形态为物联网的发展提供了广阔的空间。随着物联网的逐步应用，众多行业的运作模式和人们的生活方式都将发生翻天覆地的变化。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这里有两层意思：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体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、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，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。物联网将物理基础设施（如公路、机场、建筑等）和IT基础设施整合为统一的基础设施。物联网的最显著的特点，是使物品的供应链具备智能，使各类物品在生产、流通、消费的各个过程都具备智能，直至使智能遍及整个生态系统。这不仅可以提高管理的效率，更重要的是大大提高了物品和各种自然资源使用的效率，使节能环保也能够进入IT时代。

物联网可以提高经济，大大降低成本。物联网可广泛用于智能交通、地防入侵、环境保护、政府工作、公共安全、智能电网、智能家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。预计物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。

近年来，随着物联网概念的提出，物联网技术的发展在我国乃至全球都成为热潮。我国敏锐的捕捉到这一科技发展的契机，国家领导人对此表示了高度的重视。温家宝总理2009年8月在江苏无锡考察时提出了“感知中国”，推进物联网发展，同年11月底，温总理在江苏南京考察时再次表示，当前流通行业要大力运用网络技术，特别是物联网技术，实现流通现代化。

我国拥有发展物联网行业的基础及行业优势[1]：从技术水平上，我国在传感技术水平上发展较早，中科院于1999年启动了传感网研究，并取得了积极进展。2009年9月11日，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组[2]。在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳，由此可以看出，我国物联网标准体系已形成初步框架，与德国、美国、英国等一起成为物联网国际标准制定的主导国[3]；从市场需求看，我国物联网产业具有较大的市场空间；从产业实力上看，我国是世界上少数几个可以真正实现物联网产业化的国家之一，软硬件设施相对比较齐备；从政策环境看，国家在提出促进“两化融合”（工业化和信息化融合）的政策取向之后，“感知中国”称为我国信息化建设的重要目标；另外，我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础。

除了高校和科研院所之外，国外的各大知名企业都先后参与开展了物联网的研究。克尔斯博公司是国际上率先进行无线传感器网络研究的先驱之一，旗下的无线传感器网络硬件产品众多，为全球超过2000所高校以及上千家大型公司提供无线传感器解决方案。目前Crossbow公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、著名高校加州大学伯克利分校等都建立了合作关系。此外德州仪器、微处理器制造商Atmel等也都在传感器网络领域投入极大的资金和科研力量。这些都为无线传感器网络进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础。

IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美国的国家战略。2009年，IBM与美国智库机构向奥巴马政府提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会，美国政府只要新增300亿美元的ICT投资（包括智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域），鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。

日本政府着力于发展泛在网及相关产业，并希望由此催生出新一代信息科技革命，在2010年实现“无所不在的日本”。在2009年8月，日本又将“u-Japan”升级为“i-Japan”战略，提出“智慧泛在”构想，将传感网列为其国家重点战略之一，致力于构建一个个性化的物联网智能服务体系。

韩国也十分重视信息技术产业化发展，在2009年10月韩国颁布了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题，并提出到2012年实现“通过构建世界

一、国内外物联网的发展现状

最先进的物联网基础设施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT（信息通信技术）强国的目标。

二、物联网在家庭中的应用

尼葛洛庞帝在1995年的《数字化生存》一书中，就指责“今天家用电器所处理的信息真是少得可怜”。他高瞻远瞩地做出很多展望：比如，你的冰箱注意到牛奶没有了，会主动“请”汽车提醒你，在回家途中顺便买些牛奶回来；而汽车呢，由于足够的智能化，一旦被盗，它可以打电话给你，告知它的确切位置[4]。由此可见，我们对这种物物相连的数字化社会期待很久了。

数字化家庭是城市信息化的一个重要部分。物联网技术是实现未来家庭数字化的关键技术。在互联网迅猛发展的今天，家庭网络已经体现出越来越系统化的要求。对于家庭网络中的信息、通信、娱乐和生活四类子网中所包含的各类消费电子产品、通信产品、信息家电、智能煤水电表及智能家居等设备，需要通过不同的互联方式进行通信及数据交换，以实现互联互通。互联网技术与物联网技术的结合，将很好地解决家庭网络系统化建设的需求，使原本分散的各个子系统互联互通，信息共享。家庭网络的系统化是通过一个汇集网关将各个子系统通过有线或无线的方式相互联通，再以统一的IP方式，实现家庭网络与外部网络的互联。该网关可提供集成的语音、数据、多媒体、传感控制和管理等功能，达到信息在家庭内部终端之间以及与外部公网的充分流通和共享的目的。

三、物联网在物流产业中的应用

物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域规划明确提出要把物联网作为发展的重点。目前我国物流的成本偏高，占总生产成本的18%-20%，虽然近年来有所下降，但仍远高于国外水平，因此利用物联网技术来推动物流信息技术的应用和标准体系的建设是物流产业下一阶段的首要工作[5]。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。具体的说，传统的条码编码体系是对每一种商品项目进行编码，对传统的商品包装和物流管理产生了巨大的作用，但由于条码非唯一标识的属性，使对物品的自动化管理只能够停留在类级别的层面上。物联网的EPC技术，则是能够对单品而不是一类物品进行编码，它通过对物品的唯一标识，并借助计算机网络系统，完成对单个物体的访问，突破了条码所不能完成的对单品的跟踪和管理。EPC沿袭了原有的按不同类型容器进行编码的特点，将物流过程中不同的货品、集装箱、托盘和仓库等进行分层级编码，解决在同一时间进行多种标签识别的问题。

物联网是在互联网的基础上对物流信息进行跟踪、监控的实时网络，任何一个安装有读写器的终端，都可以通过射频扫描技术读取物品的相关信息，并通过互联网的信息传输作用，实现对物品物流信息的实时监控。EPC系统的一个核心元素就是RFID技术，这种自动非接触式处理伪特点，可以实现对动态供应链信息的高效管理，有效降低物流成本。通过射频识别技术读取EPC编码信息并传输到处理中心，可供企业和消费者查询，切实增强群众的满意程度，有效地提高了物流服务的质量[6]。

物联网将我们带入智能的时代，所以现在有了智能家居、智能家务、智能电网甚至是智慧地球的说法，在物流业中物联网主要应用于以下方面：

一、智能配送的可视化管理网络，这是基于GPS卫星导航定位，对物流车辆配送进行实时的、可视化的在线调度与管理的系统，以实现物流作业的透明化、可视化管理。

二、建立全自动化的物流配送中心，实现局域内的物流作业的智能控制、自动化操作的网络。

三、基于RFID等技术建立的产品的智能可追溯网络系统，这些智能的产品可追溯系统为保障食品安全、药品安全等提供了坚实的物流保障。目前，在医药、农业、制造等领域，产品追溯体系都发挥着货物追踪、识别、查询信息等方面的巨大作用，有很多成功案例。

四、企业的智慧供应链。智慧供应链用于满足客户的大量的个性化的需求与订单。这些都对物流业的发展意义重大。可能最初的时候由于成本问题，很多大宗商品物流不能使用物联网，即物联网的优势不能在其身上得到很好的体现，如木材、机电、油品等，率先使用物联网的应该是烟酒、奢侈品、汽车等高附加值的物流产业领域，但目前，沃尔玛在供应链管理环节、上海联华便利配送中心等都开始应用物联网技术，预计将来进一步推广。甚至诞生以物联网物流供应、联网与结算为一体的销售终端或交易中心，以形成专营物联网产品的智能超市。

四、物联网在城市信息化及其他方面的应用

物联网技术在城市信息化中的应用非常广泛，可以说在城市信息化中每一个角落都可以找到物联网技术的身影。比如，在智能交通中物联网技术的使用，智能交通系统可以保障人、车、路与环境之间的相互交流，从而提高交通系统的安全和效率，以达到保护环境、降低能耗的作用。它主要包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通5种业务。交通信息采集是其中的关键子系统，它是发展智能交通的基础和前提。在交通信息采集中，可采用非接触式的磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息，这些信息传送到处理中心，可对交通环境和车辆进行整体管理。终端节点上安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可监测路面状况、能见度和车辆尾气污染等。车辆上也可以配备RFID系统，为车辆制定唯一的身份标志，实现一车一卡有条管理，切实保证车辆的严格监管和交通顺畅。

随着我国城市人口老龄化趋势的加剧，如何实时、动态地对老年人的身体状况进行监控，是目前医疗界面临的一项重要课题。国外已经开始利用物联网技术开发用于患者或老年人使用且可随身携带的身体监控设备，并通过与现在的移动网相连，实时监控患者或老年人的身体状态，以便及时治疗。

对待涉及生命安全，危险性较大的特种设备的完整性管理，已经得到各国政府的普遍重视。采用物联网技术建设一套特种设备管理系统，通过利用RFID给每一台出厂的特种设备或者其具体的主要构成元件一个唯一的EPC，监察人员、检验人员和技术维护人员利用手中的PDA(Personal Digital Assistant），通过网络与物联网管理系统实现数据连通，可以准确定位每一台特种设备或其主要构成元件的具体位置。一旦发现重大缺陷，可以立即通过PDA传回现场的检验实时录像，这样足不出户就可以成立专家组分析缺陷，节省了时间。检验员在现场可以由PDA中调出关于设备的所有信息，包括出厂资料、注册信息、维修改造资料、历次检验报告等，保证资料的全面性，有助于提高现场的检验效率；监控人员可以方便实现对设备运行状态的实时监控，提早发现危险情况，防患于未然，提高整体的安全性；监管部门可以实时掌握设备的运行状态、定期检验以及维修改造等情况，便于及时提出行之有效的管理方式。所有与设备有关的资料汇总到中心服务器，运用中心服务器可以迅速根据设备的整体资料得出合理的完整性评价结论。

五、物联网发展中存在的问题

一、安全问题

物联网的兴起既给人们的生活带来了诸多便利，也使得人们对它的依赖性越来越大。如果物联网被恶意地入侵和破坏，那么个人隐私和信息就会被窃取，更不必说国家的军事和财产的安全。这些问题主要表现在以下几个方面[7]：

（一）由于物联网在很多场合都需要无线传输，对这种暴露在公开场所之中的信号如果没做合适保护的话，很容易被干扰甚至窃取。同时由于物联网的应用可以取代人来完成一些复杂的工作，所以物联网机器多数部署在无人监控的场景中，所以攻击者可以轻易的接触到这些设备。

（二）物联网庞大且多样化的物联网平台必然需要一个强大而统一的安全管理平台，这使得如何对物联网机器的日志等安全信息进行管理成为新的问题。

（三）物联网目前的传感技术主要是RFID,RFID的安全保护主要依赖于对标签信息的加密。但目前的加密机制所提供的保护还不能让人完全放心，RFID的加密并非绝对安全，这就造成他人会有很多手段获取芯片的结构和其中的数据。

二、技术标准问题

互联网发展到今天，有一件解决得非常好的事情，那就是标准化问题。全球进行传输的协议TCP/IP协议、路由器协议、终端的构架与操作系统等都解决得很好，可方便地实现上网。而物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，会采用不同的技术方案。因此，尽快统一技术标准,形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对的问题。

物联网将是一个多设备、多网络、多应用、互联互通、互相融合的一个大网，既有传感器、计算机，又有通信网络。原来通信网络规划是以通信类业务为主，现在物联网需要把所有的物品都联在一起，因而，所有的接口、标准、通信协议都需要有国家标准指引，物联网标准必须加快制定。

目前，各国存在不同的标准，各类层次通信协议标准如何统一则是一个十分漫长的过程。因此需要加强各国之间的交流与合作，寻求一个能被普遍接受的标准[8]。

三、IP地址问题

每个物品都需要在物联网中被寻址，因此物联网需要更多的IP地址，IPV4资源即将耗尽，需要IPV6来支撑。但从IPV4过渡到IPV6是一个漫长的过程，因此地址问题将成为物联网发展的重要瓶颈之一。

四、产业化问题

物联网发展的瓶颈不仅有技术问题，更重要的是市场应用，因此国内市场需求是产业竞争力提升的关键因素。如果要真正建立一个有效的物联网环境,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用。所以应使物联网行业产业化，使物联网行业规模化。

物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等产业链的共同努力，实现上下游产业的联动，跨行业的联动，形成产业联盟，带动整个产业链，共同推动物联网发展。目前，物联网关键应用的主要客户以大型、超大型企业为主，推广难度大，而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下，物联网普及仍相当漫长。

综上所述，我国物联网下一步要走的道路就是在个人隐私保护、人身伤害相关的责任界定等方面制定相应的配套政策和规范，保障行业有健康的生态环境，公关技术服务平台的建立及相应的机制保证，降低中小型企业研发成本和技术门槛；加强复合型人才的培养和引进机制，使关键技术逐渐成熟，管理机制得到标准的规划，隐私保护与信息安全同步推进，商业模式借助应用成本降低等而合理化，信息无障碍的传输取得阶段性成果，最后达到理想的物联网状态。

物联网是最新的网络，是一场新的划时代的技术革命。它将使整个社会更加高效、便利和安全。目前国内外都把它提升到战略高度并给予极高的重视。物联网在中国的发展，希望政府能够合理的利用政策的导向作用，在行业标准的制定和政策扶植上发挥积极作用，同时也希望通过政府支持，在价格、应用试点行业示范项目等多方面营造宽松的产业环境，提供必要的政策和资金支持。为推动产业发展提供保障建立健康的商务模式和完善的政策环境；迫切需要在几个重点地区具有物联网明显特征和核心竞争力的优势企业出现，形成上下游集聚，进而产生带动示范作用，使物联网产业能够迅速成熟。虽然物联网大规模的推广普及还处于初步阶段，但不难想象，物联网时代将要到来。

[1]李晓.促进我国物联网产业发展的探讨[J].中国科技投资.2010，(6)：74-75.

[2]王亚唯.物联网发展综述[J].科教前沿.2010，(3)：37.

[3]Huansheng NING,Na NING,Shenfeng QU[J].Layered Structure and Management in Internet of Things.2007.

[4]胡泳.物联网[J].商务周刊.2010，(6)：92.

[5]宁家俊.物联天下感知中国——物联网的技术与应用[J].信息化设.2009，(11)：13-15.

[6]周建良.物联网在电子商务中的应用 [J].Bossiness Journal，2009，(12)：7.

[7]物联网安全性能分析及相关的安全措施[EB/OL].[http://b2b.toocle.com/detail——5426777.html].

[8]桂小林.网络技术导论[M].北京：北京邮电大学出版社.2005，45-48.

〔责任编辑：王乐群〕

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1002-2341(2011)06-0063-05

2011-11-02

黄钊（1989-），男，黑龙江大庆人，电子商务专业07届在读研究生，从事物联网研究。