物联网浅析及发展概述

武建峰?刘秀艳

摘 要：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“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：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。随着物联网在中国的深入发展，物联网的安全问题也成为热点。本论文对物联网的概念、关键技术及发展趋势进行了分析。

关键字：物联网 发展 概述

1 物联网浅析

1.1 物联网概念

物联网（Internet of Things）指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智”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（Grand Integration）、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Cockpit Dashboard）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。这几年推行的智能家居其实就是把家中的电器通过网络控制起来。可以想见，物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号。

1.2 物联网发展

物联网在国际上又称为传感网，据悉，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息產业浪潮。南京邮电大学校长、博士生导师杨震教授说，世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以自动开口说话。再借助无线网络技术，人们就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。如果物联网再搭上互联网这个桥梁，在世界任何一个地方我们都可以即时获取万事万物的信息。可以这么说，物联网加上互联网等于智慧地球。

物联网用途广泛，可运用于城市公共安全、工业安全生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测等多个领域，让人们享受到更加安全轻松的生活。具体来说，就是通过安装信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，将所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。电视、洗衣机、空调甚至自行车、门锁和血压计上都能使用。专家预测10年内，物联网就可能大规模普及，将广泛运用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域，一个上万亿元规模的高科技市场就此诞生。

2 物联网的体系结构和关键技术

2.1 物联网的体系结构

物联网的基本体系结构主要由以下三层构成：感知层、网络层和应用层。体系结构如图1所示：

（1）感知层。感知层主要用来进行数据的采集和事物的感知，由各种具有感知能力的设备和传感器网关组成，本层包括摄像头、射频识别标签、传感器、全球定位系统等终端设备。物联网中关于物体的识别和信息的采集就来源于本层，用来解决如何采集物理世界中发生的物理事件和数据的问题。

（2）网络层。网络层主要用来进行网络的运营和信息的运营，由各种通信网络和互联网相互融合而成，本层包括对传感器的管理、对海量信息的分类、汇聚和处理，需要完成把感知到的信息顺利、安全可靠地传送出去。

（3）应用层。应用层主要是为了将物联网技术与行业专业技术相结合，由应用支撑平台子层和应用服务子层组成，是实现广泛智能化应用的解决方案集。其中，应用服务子层包含多种行业，例如智能交通、智能电力、智能医疗、智能居家等行业。

综上所述，“全面感知、可靠传送和智能处理”是物联网必须具备的三个重要特征，使各层之间能够协同工作是未来物联网研究的一个重要方向，从而能够明显提高物联网应用的智能化水平。

2.2 物联网的关键技术

物联网技术是在互联网基础之上的扩展和延伸，材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会影响物联网的发展。物联网主的关键技术包括：射频识别技术、无线传感技术、智能技术和纳米技术。

（1）无线射频识别技术

物联网要实现感知层对事物的感知及识别，必然离不开射频识别技术。无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种无需人工操作，利用无线射频信号识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID技术是一项非接触式的，并且可在各种恶劣环境中工作的一种自动识别技术。RFID技术可同时识别多个标签、识别精度高、抗干扰强、识别速度快，与互联网等技术相结合，就可实现全球范围内的信息共享。

（2）无线传感技术

随着物联网的不断发展，传感器技术已开始得到广泛的关注和应用。将一系列空间分散的传感器单元组织起来构成的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）可连接物理世界和数字世界。WSN 通过各节点相互感知，将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，并根据这些信息处理网络覆盖区域的监测信息。当前，作为物联网应用关键技术的传感器节点定位已成为研究的热点。

（3）智能技术和纳米技术

智能技术，是物联网的关键技术之一，是指通过智能系统在物体中的植入，使物体具备智能性，能够被动或主动的实现与用户的有效沟通，达到预期目的。纳米技术的优势在于使得物联网中体积越来越小的物体能够进行交互和连接。在物联网的发展过程中，智能技术与纳米技术的应用使更多微小物体的嵌入更加智能，极大地增强了物联网的威力。

3 物联网技术发展中存在的问题

物联网存在着巨大的应用前景和商机，但物联网现在仍处于起步阶段，在标准、技术体系等方面还需进一步的完善。

（1）核心技术的提高

目前尚处于物联网研发和规模化应用的初始阶段，当务之急是突破核心技术，抢占制高点。除了射频识别、海量数据处理以及非IP数据交换技术、异构网络融合技术、自治区域动态管理等技术也需要进一步的发展与突破。

（2）标准规范的制定

当前，物联网的发展仍不够成熟，在感知、传输、应用各层涉及的技术很多，需要确立统一标准来规范指导。所以，制定相关的标准化体系、研发和应用项目规范乃是發展物联网的当务之急。

（3）隐私信息的保护

在物联网的射频识别系统中，电子标签可以被嵌入任何目标物品中，这样标签的安全性和隐私性就受到了极大地限制。因此，信息和用户隐私的保护是物联网在发展过程中需要解决的重大问题。

（4）IP地址的扩充

物联网中每个物品都要有自己的地址，这样就必须解决寻址问题。但是目前IPv4 地址资源有限不，这都只有靠IPv6技术来解决。但由 IPv4 向IPv6 转型以及妥善处理与IPv4的兼容性问题，又是一个难题。

4 结束语

物联网市场空间广阔，存在着巨大的应用前景，因此物联网技术的研究越来越受到国内外的广泛关注。然而当前物联网产业存在规模小较小、开发模式孤立等问题，同时在物联网发展过程中也面临着核心技术不高、缺乏标准的规范等挑战，这就对物联网今后的研究提出了明确的要求：需要加大对基础平台及关键技术的投入，建立规范的物联网标准，同时以需求来驱动物联网的应用。因此，对物联网技术发展及应用的研究在在理论和实际应用中都有很大的意义。

作者简介

武建峰（1980-），男，河北省邯郸市，工程师，大学本科，研究方向：检测技术。