物联网发展及应用前景分析

于浩淼

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100000）

1 概 述

1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中提出了早期的物联网理念。真正的物联网概念是由美国Auto_ID中心在1999年提出，建立在物品编码、射频识别技术以及互联网的基础上。

1.1 物联网定义

物联网是将所有物品通过各种信息传感设备与互联网连接起来，形成一个巨大的网络。它的目的是通过网络实现对所有物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

1.2 物联网特征介绍

与传统互联网对比，物联网在全面感知、可靠传送和智能控制3方面存在鲜明特征。

（1）全面感知。物联网的基础是对各种感知技术的广泛应用。利用各种传感设备，可随时随地、全方位地采集各种动态数据，全面感知世界。

（2）可靠传送。通过以太网、无线网以及有线网等各种通信手段，可将物联网通过感知设备采集的信息进行实时、可靠传输。

（3）智能控制。这是物联网最终要达到的目标，是物联网最重要的特征或作用。信息采集、传送并通过云计算、模式识别等技术进行分析、加工、处理，挖掘有意义的数据，实现人与物的真正沟通，从而达到对物体智能控制、管理的目的。

1.3 物联网对接入技术的需求

物联网业务分类标准多种多样。基于业务对传输速率的需求进行分类，物联网业务可分为高速率、中速率及低速率业务，具体对比见表1。

表1 物联网对接入技术的需求统计表

从表1可看出，目前LPWA（Low Power Wide Area Network）类业务占物联网市场份额60%以上，是全球产业关注的重要市场。LPWA类业务基于业务及应用特性，对物联网提出2强、2低共4方面的性能要求，即覆盖能力要强、连接能力要强、终端功耗要低和终端模组价格要低。目前，LPWA技术主要包括NB-IoT、由LTE技术演进而来的eMTC、Sigfox和LoRa。前两种技术使用授权频段，后两种技术使用非授权频段。

2 物联网应用类型及商业模式

2.1 物联网应用类型

从图1可看出，物联网的应用分布广泛、无处不在，日常生活、公共事业以及各行各业都离不开。物联网分类可以采用多种维度定义，通常通过网络技术特征对其进行分类，可以把物联网业务大致分为4类。

（1）身份识别、判定业务类。通过射频识别、二维码等信息对身份进行标识，并提供对应身份的业务。

（2）信息汇聚型业务。通过物联网智能传感系统采集信息，经由通信网络上报，后台系统对采集到的数据进行分析、处理，并针对性地提供应用、服务。常见的有交通管理、智能家居等。

（3）协同感知。物联网终端在接收平台管理的基础上，实现物与物、物与人之间的直接通信，达到终端之间协同处理的目的。

Fifth session of the 7th CCIA’s surfactant committee and S & T committee meeting held 11 61

（4）泛在服务。物联网终极目标是实现人与人、人与物、物与物在任何时间、任何地点的可靠通信。

图1 物联网应用分类

2.2 物联网商业模式

由于物联网的迅猛发展和数据挖掘，带来了全新的商业模式，最主要的变化如下。

（1）由传统制造商、用户之间的开环模式转变为闭环模式，如图2所示。目前，物联网络无处不在，低成本智能终端不断推出，且计算与连接成本不断下降，信息经济逐步体现出“反馈经济”的特征。

图2 产业互联时代与工业时代制造商与用户模式对比

（2）传统制造商转变为服务提供商。由一次性收费的设备买卖转变为多次收费的服务类经营。在传统角色基础上增加了服务提供等新角色，增加了利润来源。

（3）基于物联网收集的海量数据进行大数据分析、挖掘，可能带来更多商业模式的转变。

3 物联网发展情况的分析预测

通过对MachinaResearch公司的最新数据进行分析，目前全球物联网正处于连续增长阶段，如图3所示。预计2015—2025年，10年间全球物联网连接数量及收入将增长3倍。全球物联网连接数2015年约为60亿个，到2025年预计将达到270亿个，物联网设备数量2025年或将达到1 000亿台。

统计数据显示，由于得到政策的支持，我国物联网产业迅猛发展，到2016年底，我国物联网M2M连接数为全球第一，达到了1.9亿连接数，在全球物联网M2M连接数中占比为27%。预计市场规模2021年将达到56 250亿元，如图4所示。

图3 物联网全球连接数增长趋势图

图4 中国物联网行业发展规模变化情况

4 物联网应用案例

共享单车是典型的物联网技术应用的产物。采用二维码、PFID、GPS等感知技术，通过通信网络，按约定的协议将单车接入互联网进行信息的交互，最终达到人、车、位置、轨迹的智能化识别、监控、管理。下面通过对摩拜单车应用案例的介绍，更加直观地认识物联网。

摩拜单车整体架构与物联网的典型业务架构完全一致，包括信息感知层、数据接入层、处理层以及业务应用层等一整套端到端解决方案。

（1）感知层。摩拜单车感知层模块位于车锁部分，由核心控制单元、GPS定位模块、无线移动通信模块、机电锁车装置、电池、动能发电模块以及充电管理模块等部分组成，如图5所示。

图5 摩拜单车感知层模块

（2）传输层。通过窄带物联网技术（NB-IoT）进行可靠传输。

（3）平台。“摩拜+”平台是一个开放的平台，包括生活圈、物联网、大数据等，是目前最大的移动物联网平台。每天产生的用户出行数据，为后续数据分析、挖掘、开发新的商业机会提供了数据基础。

摩拜单车的具体功能、工作流程如图6所示。

图6 摩拜单车的具体功能、工作流程图

系统中任意一辆单车都有身份识别信息（ID），且这个识别号是唯一的，通过云服务器进行存储、管理。当单车开始投入运行时，系统会通过通信系统实时读取单车上报的数据。这些数据主要是经纬度等位置信息，最终实现车辆的跟踪、管理。需要强调的是，这些操作都是实时的在线服务。

当用户通过手机或其他终端软件搜寻附近车辆信息时，系统会参考用户位置信息，把该区域附近的单车信息通过地图模式将信息推送给用户，具体应用流程为：

（1）软件扫码，读取车辆身份信息，然后将此信息通过NB-IoT网络传送给管理服务器；

（2）系统对车辆身份信息进行鉴权，确认无误后，通过NB-IoT网络向车辆中心控制单元发送开锁命令，控制单元接收到开锁指令后，开启电子或机械锁具并开始计费；

（3）骑行过程中，通过定位模块及通信模块，上报实时位置和行驶的里程数据；

（4）当服务结束，用户锁车行为会触发电子控制模块的锁车控制开关，然后控制单元通过NB-IoT网络，通知系统车辆使用结束、锁车完毕信息，系统确认无误后结束计费。

5 结 论

通过完整的摩拜单车系统案例，可以直观了解物联网。目前，物联网在全球正处于持续增长阶段，一个全球化的智能万物互联时代即将到来。物联网的发展前景广阔，其应用必将渗透到生产、生活、公共事业等方方面面，从而使得人们借助物联网实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互和通信，享受到变革式的生活体验。