[摘要] 物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是將各種信息傳感設(shè)備，如無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。作為一種最能體現(xiàn)新一代信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)模型，物聯(lián)網(wǎng)必將在不遠(yuǎn)的將來(lái)展示出強(qiáng)大的生命力，讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，從多個(gè)方面改變我們的工作和生活。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) RFID技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的概念最初是美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的自動(dòng)識(shí)別中心(Auto-ID Labs)在1999年提出的，它的定義很簡(jiǎn)單:把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。國(guó)際電信聯(lián)盟2005年一份報(bào)告曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的圖景:當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車會(huì)自動(dòng)報(bào)警;公文包會(huì)提醒主人忘帶了什么東西;衣服會(huì)“告訴”洗衣機(jī)對(duì)顏色和水溫的要求，等等。

物聯(lián)網(wǎng)能夠把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，每種物品都可以“說(shuō)話”或在“臉上寫滿字”，而這些信息可以被其它設(shè)備讀取，前者是主動(dòng)的，后者是被動(dòng)的。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說(shuō)，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制。

一、智慧農(nóng)業(yè)

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，人們獲取農(nóng)田信息的方式都十分有限，主要是通過(guò)人工測(cè)量。這需要消耗大量的人力，而通過(guò)使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效降低人力消耗和對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，獲取精確的作物環(huán)境和作物信息。

在圖1的溫室環(huán)境里，每個(gè)溫室為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)測(cè)量控制區(qū)。采用不同的傳感器節(jié)點(diǎn)和具有簡(jiǎn)單執(zhí)行機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，來(lái)測(cè)量土壤濕度、土壤成分、pH值、降水量、溫度、空氣濕度和氣壓、光照強(qiáng)度、CO2濃度，由此獲得作物生長(zhǎng)的最佳條件。將生物信息獲取方法應(yīng)用于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，可為溫室精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

用戶通過(guò)布置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)牲畜家禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖的生活習(xí)性、環(huán)境、生理狀況及種群復(fù)雜度進(jìn)行觀測(cè)研究，也可用于對(duì)森林環(huán)境監(jiān)測(cè)和火災(zāi)報(bào)警。傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)密布在森林之中，平常狀態(tài)下定期報(bào)告環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)同合作會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)將火源的具體地址、火勢(shì)大小等信息傳送給相關(guān)部門。此外，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以應(yīng)用在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。

在作物的生長(zhǎng)過(guò)程中，形狀傳感器、顏色傳感器、重量傳感器等可用來(lái)監(jiān)測(cè)物的外形、顏色、大小等，由此確定作物的成熟程度，以便適時(shí)采摘和收獲。用戶可以利用二氧化碳傳感器進(jìn)行植物生長(zhǎng)的人工環(huán)境的監(jiān)控，以促進(jìn)光合作用的進(jìn)行。例如，塑料大棚蔬菜種植環(huán)境可以利用超聲波傳感器、音頻傳感器等進(jìn)行滅鼠、滅蟲;還能用流量傳感器及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制農(nóng)田水利灌溉。從而達(dá)到提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

二、智能交通

解決交通擁堵的傳統(tǒng)方式是增加容量(例如，新增高速公路和車道等)。但在當(dāng)今交通容量有限的城市環(huán)境中，我們需要其他解決辦法。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到道路和汽車中是一個(gè)高效的解決途徑。例如，增設(shè)路邊傳感器、射頻標(biāo)記和全球定位系統(tǒng)。實(shí)時(shí)城市管理設(shè)立一個(gè)城市監(jiān)控報(bào)告中心，將城市劃分為多個(gè)網(wǎng)格，這樣系統(tǒng)能夠快速收集每個(gè)網(wǎng)格中所有類型的信息。這樣我們可以重新思考如何通過(guò)使用新技術(shù)和新策略使交通更加方便快捷。這需要改變?nèi)藗児逃械乃季S和習(xí)慣，還可以豐富駕駛者的經(jīng)驗(yàn)，而不再僅僅關(guān)心出行時(shí)間及路線選擇。同時(shí)，它還可以改進(jìn)汽車、道路以及公共交通，使之更具便利性。人可以通過(guò)手機(jī)查看下一班的市郊火車或地鐵上有多少空座位。集成服務(wù)和信息對(duì)未來(lái)的公共交通至關(guān)重要。例如，為均衡供求，未來(lái)的交通系統(tǒng)將可以定位乘客位置，并為他們提供所需的智慧的交通工具。

智慧的道路是減少交通擁堵的關(guān)鍵，但我們?nèi)圆涣私庑腥?、車輛、貨物和商品在市內(nèi)的具體移動(dòng)狀況。因此，獲取數(shù)據(jù)是重要的第一步。通過(guò)安置的RFID技術(shù)以及利用激光、照相機(jī)和系統(tǒng)技術(shù)等的先進(jìn)自由車流路邊系統(tǒng)來(lái)無(wú)縫地檢測(cè)、標(biāo)識(shí)車輛，我們可以實(shí)時(shí)獲取路況信息，幫助監(jiān)控和控制交通流量，并據(jù)此調(diào)整路線，從而避免擁堵。以后我們將能建成自動(dòng)化的高速公路，實(shí)現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡(luò)相連，從而指引車輛更改路線或優(yōu)化行程。智慧的交通系統(tǒng)可以縮短人們的空間距離，也可有效地保護(hù)環(huán)境。

三、智慧家居

物聯(lián)網(wǎng)家用電器通過(guò)采用3G技術(shù)，將3G模塊嵌入到自身，家用電器就可以通過(guò)3G模塊跟通信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，這樣用戶就可以通過(guò)手機(jī)發(fā)短信控制家用電器進(jìn)行開機(jī)關(guān)機(jī)等操作。這就實(shí)現(xiàn)了即時(shí)遠(yuǎn)程控制功能。

針對(duì)安防，物聯(lián)網(wǎng)家用電器內(nèi)置了攝像頭，還配了紅外的探測(cè)燈，同時(shí)配加了紅外檢測(cè)傳感器。當(dāng)用戶離開家的時(shí)候，只需要一個(gè)短信設(shè)置，物聯(lián)網(wǎng)家用電器就進(jìn)入到布防的狀態(tài)，一旦有外人闖入，紅外檢測(cè)探頭就可以立即監(jiān)測(cè)到，同時(shí)攝像頭會(huì)抓拍照片，以彩信的方式發(fā)送到手機(jī)上，用戶馬上可以看到進(jìn)入者是陌生人還是家人。接著，這個(gè)電器就會(huì)主動(dòng)地?fù)艽蛞曨l電話。假如用戶看到這是熟悉的家人就不需要接聽視頻電話，如果確實(shí)是陌生人用戶可以選擇接聽，監(jiān)控陌生人在家里的狀態(tài)。

如果當(dāng)時(shí)手機(jī)沒(méi)在用戶的身邊，物聯(lián)網(wǎng)家用電器撥打這個(gè)視頻電話的時(shí)候沒(méi)有人接聽，這個(gè)時(shí)候它就會(huì)自動(dòng)地把當(dāng)前的視頻攝錄下來(lái)存儲(chǔ)到內(nèi)置卡里，以方便用戶查詢。

在服務(wù)便捷性上，因?yàn)橛辛?G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，一旦家用電器發(fā)生故障，它就會(huì)自動(dòng)把故障的詳細(xì)信息以短信的形式發(fā)送到用戶手機(jī)上。因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，空調(diào)顯示屏顯示的內(nèi)容是有限的，不可能顯示很多的文字，但是在手機(jī)上就可以顯示很多的故障信息，比如說(shuō)傳感器故障或者視頻線路故障等等，這個(gè)時(shí)候，用戶看到的不僅僅是故障代碼，還包括故障的詳細(xì)描述，用戶就非常清楚，打電話保修的時(shí)候也可以確保售后服務(wù)人員一次服務(wù)到位，甚至一些經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶可以自己動(dòng)手維修。

物聯(lián)網(wǎng)家用電器在節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)同樣出色。因?yàn)樗旧砼鋫淞思t外檢測(cè)探頭，能檢測(cè)到用戶離家后是否忘記關(guān)掉電源，超過(guò)一定時(shí)限，它就會(huì)自動(dòng)選擇關(guān)掉電源，等用戶回來(lái)的時(shí)候再自動(dòng)地打開。

四、智慧世博

目前，世博園是我國(guó)最大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的手機(jī)通訊運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)在世博園區(qū)內(nèi)外推出了手機(jī)刷卡業(yè)務(wù)。到運(yùn)營(yíng)商處購(gòu)買安裝特殊的SIM卡后，手機(jī)就具有了支付功能，并能在園區(qū)里像信用卡一樣使用。同時(shí)，這些安裝特殊支付SIM卡的手機(jī)，也身具導(dǎo)航、新聞播報(bào)等用途。帶上這樣的手機(jī)，既不用怕在超過(guò)5平方公里的世博園區(qū)內(nèi)迷路，也不用怕錯(cuò)過(guò)最新演出消息的發(fā)布。從前往世博園區(qū)的第一步，人們就可以刷手機(jī)坐地鐵、出租車，到園區(qū)刷手機(jī)買票進(jìn)園，吃飯時(shí)刷手機(jī)消費(fèi)，回家前再刷手機(jī)買些紀(jì)念品。通過(guò)手機(jī)錢包，不僅能讓假幣、假票無(wú)處藏身，而且能加快支付速度。另外，通過(guò)電子標(biāo)簽與手機(jī)的綁定，只要在遍布展區(qū)的特殊感應(yīng)裝置上輕輕一照，就能將相應(yīng)展館的信息，互動(dòng)傳輸?shù)绞謾C(jī)上。參觀世博會(huì)，再不用像一般逛展覽那樣，提著各種沉重的資料費(fèi)力離場(chǎng)。此外，在遍布一軸四館、主新聞中心、世博村等人流密集區(qū)的近百個(gè)信息亭里，游客只需要點(diǎn)擊信息亭內(nèi)自助終端的互動(dòng)觸摸屏，便可查詢到園區(qū)信息、場(chǎng)館信息和城市信息，包括公告、餐飲、交通、賓館、志愿者服務(wù)點(diǎn)、醫(yī)療、購(gòu)物等內(nèi)容，盡在掌握。而且，這些信息還可以通過(guò)短信、彩信方式保存到手機(jī)中。

圖3 采用RFID技術(shù)的世博會(huì)移動(dòng)售票終端

世博園內(nèi)的蔬菜、水產(chǎn)品、畜禽、奶、面包糕點(diǎn)、餐飲半成品等對(duì)溫控有要求的食品，并在專供世博食品的物流箱型車上也配備相應(yīng)的RFID設(shè)備，對(duì)裝載冷藏冷凍食品的車輛配備RFID等溫度連續(xù)監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)食品進(jìn)入世博園區(qū)時(shí)，執(zhí)法人員通過(guò)手持終端移動(dòng)設(shè)備，能夠在現(xiàn)場(chǎng)快速追溯食品和原料的來(lái)源，確保供應(yīng)渠道的安全可靠。同時(shí)還將選擇在蔬菜、水果、水產(chǎn)品等農(nóng)產(chǎn)品及配送的餐飲半成品等包裝袋上要求佩戴射頻識(shí)別標(biāo)簽，儲(chǔ)存種養(yǎng)殖企業(yè)或生產(chǎn)單位、品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、儲(chǔ)存條件等信息，使產(chǎn)品包裝和RFID標(biāo)簽隨貨物交易完整進(jìn)入餐飲、零售或物流終端，以保證食品和原料能夠追蹤溯源。

世博園內(nèi)各場(chǎng)館的建筑主梁、基柱等關(guān)鍵部位也都鋪設(shè)了傳感器，這些節(jié)點(diǎn)可以監(jiān)測(cè)形變;在展柜、展品周邊鋪設(shè)了大量傳感器，用于防盜、防觸碰;園區(qū)里還隨機(jī)散布著大量的微型傳感器，用于對(duì)展館溫度、濕度、有毒有害氣體、噪音等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。

毫無(wú)疑問(wèn)，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代來(lái)臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。人類可以以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn):

[1]戴浩.傳感網(wǎng)發(fā)展面臨五大技術(shù)難題.

[2]農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.廣闊天地大有作為.

[3]中國(guó)聯(lián)通.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用世博會(huì).

[4]智能家居進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代還有很多路要走.