馬惠英

（北京交通大學(xué)物理系 北京 100044）

1 什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)被我國(guó)政府列為五個(gè)要重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一.物聯(lián)網(wǎng)英文名稱(chēng)是“The internet of things”.顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”.這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信.

因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義應(yīng)該是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、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，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò).它是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制；是基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò).

雖然目前國(guó)內(nèi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義；但從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對(duì)話(huà)，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被稱(chēng)為是信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新.它的本質(zhì)概括起來(lái)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對(duì)需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識(shí)別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn).

要真正建立一個(gè)有效的物聯(lián)網(wǎng)，有兩個(gè)重要因素：一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用.例如，一個(gè)城市有100萬(wàn)輛汽車(chē)，如果只在1萬(wàn)輛汽車(chē)上裝上智能系統(tǒng)，就不可能形成一個(gè)智能交通系統(tǒng).二是流動(dòng)性，物品通常都不是靜止的，而是處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài).必須保持物品在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，甚至高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)話(huà).

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本模式

根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以歸結(jié)為三種基本模式.

2.1 對(duì)象的智能標(biāo)簽

通過(guò)二維碼、RFID等技術(shù)標(biāo)識(shí)特定的對(duì)象，用于區(qū)分對(duì)象個(gè)體，例如在生活中使用的各種智能卡、條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來(lái)獲得對(duì)象的識(shí)別信息.此外通過(guò)智能標(biāo)簽還可以用于獲得對(duì)象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱(chēng)等.

2.2 環(huán)境監(jiān)控和對(duì)象跟蹤

利用多種類(lèi)型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)對(duì)象實(shí)時(shí)狀態(tài)的獲取和特定對(duì)象行為的監(jiān)控，如使用分布在市區(qū)的各個(gè)噪音探頭監(jiān)測(cè)噪聲污染，通過(guò)二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度，通過(guò)GPS標(biāo)簽跟蹤車(chē)輛位置，通過(guò)交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時(shí)交通流程等.

2.3 對(duì)象的智能控制

物聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算平臺(tái)和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對(duì)象的行為進(jìn)行控制和反饋.例如根據(jù)光線(xiàn)的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車(chē)輛的流量自動(dòng)調(diào)整紅綠燈切換的時(shí)間間隔等.

3 應(yīng)用案例

3.1 上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)傳感器產(chǎn)品已率先在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的防入侵系統(tǒng)中得到了應(yīng)用.系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬(wàn)多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，覆蓋了地面、柵欄和低空探測(cè)，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵.不久前，上海世博會(huì)與中科院無(wú)錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心簽下訂單，購(gòu)買(mǎi)防入侵微納傳感網(wǎng)1 500萬(wàn)元產(chǎn)品.

3.2 ZigBee路燈控制系統(tǒng)點(diǎn)亮濟(jì)南園博園

ZigBee無(wú)線(xiàn)路燈照明節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用是此次園博園中的一大亮點(diǎn).園區(qū)所有的功能性照明都采用了ZigBee無(wú)線(xiàn)技術(shù)達(dá)成的無(wú)線(xiàn)路燈控制.

3.3 智能交通系統(tǒng)（ITS）

以現(xiàn)代信息技術(shù)為核心，利用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的實(shí)時(shí)控制與指揮管理.交通信息采集被認(rèn)為是ITS的關(guān)鍵子系統(tǒng)，是發(fā)展ITS的基礎(chǔ)，成為交通智能化的前提.無(wú)論是交通控制還是交通違章管理系統(tǒng)，都涉及交通動(dòng)態(tài)信息的采集，交通動(dòng)態(tài)信息采集也就成為交通智能化的首要任務(wù).

3.4 首家高鐵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中心在蘇州投用

我國(guó)首家高鐵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中心2010年6月18日在蘇州科技城投用.該中心將為高鐵物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技支撐.

高鐵物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中投資規(guī)模最大、市場(chǎng)前景最好的產(chǎn)業(yè)之一，正在改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)和生活方式.據(jù)中心工作人員介紹，以往購(gòu)票、檢票的單調(diào)方式，將在這里升級(jí)為人性化、多樣化的新體驗(yàn).刷卡購(gòu)票、手機(jī)購(gòu)票、電話(huà)購(gòu)票等新技術(shù)的集成使用，讓旅客可以擺脫擁擠的車(chē)站購(gòu)票.與地鐵類(lèi)似的檢票方式，則可實(shí)現(xiàn)持有不同票據(jù)的旅客快速通行.

清華易程公司工作人員表示，為應(yīng)對(duì)中國(guó)巨大的鐵路客運(yùn)量，該中心研發(fā)了目前世界上最大的票務(wù)系統(tǒng)，每年可處理30億人次；而目前全球在用系統(tǒng)的最大極限是5億人次.

3.5 國(guó)家電網(wǎng)首座220kV智能變電站

2011年1月3日，國(guó)家電網(wǎng)首座220kV智能變電站——無(wú)錫市惠山區(qū)西涇變電站日前投入運(yùn)行，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立傳感測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“無(wú)人值守和巡檢”.西涇變電站利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立傳感測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，將傳統(tǒng)意義上的變電設(shè)備“活化”，實(shí)現(xiàn)自我感知、判別和決策，從而完成自動(dòng)控制.完全達(dá)到了智能變電站建設(shè)的前期預(yù)想，設(shè)計(jì)和建設(shè)水平全國(guó)領(lǐng)先.

3.6 首家手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)落戶(hù)廣州

將移動(dòng)終端與電子商務(wù)相結(jié)合，讓消費(fèi)者可以與商家進(jìn)行便捷的互動(dòng)交流，隨時(shí)隨地體驗(yàn)品牌品質(zhì)，傳播分享信息，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)的從容過(guò)度，締造出一種全新的零接觸、高透明、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的市場(chǎng)模式.手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)購(gòu)物其實(shí)就是閃購(gòu).廣州閃購(gòu)?fù)ㄟ^(guò)手機(jī)掃描條形碼、二維碼等方式，可以進(jìn)行購(gòu)物、比價(jià)、鑒別產(chǎn)品等功能.

專(zhuān)家稱(chēng)，這種智能手機(jī)和電子商務(wù)的結(jié)合，是“手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)”的一項(xiàng)重要功能.有分析表示，預(yù)計(jì)2013年手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)占物聯(lián)網(wǎng)的比例將過(guò)半，至2015年手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6 847億元；手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正伴隨著電子商務(wù)大規(guī)模興起.

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起得益于我國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢(shì).

第一，我國(guó)早在1999年就啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術(shù)研究，研發(fā)水平處于世界前列.第二，在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，我國(guó)是標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國(guó)之一，專(zhuān)利擁有量高.第三，我國(guó)是目前能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家之一.第四，我國(guó)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施支持.第五，我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，有較為雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展.第六，與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不同，中國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域享有國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)！

國(guó)家已把物聯(lián)網(wǎng)正式列為五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，寫(xiě)入“2011年政府工作報(bào)告”.物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)受到了全社會(huì)極大的關(guān)注.政府將采取四大措施支持電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用.這些措施包括如下幾個(gè)方面.

（1）突破物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新.同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)，在突破關(guān)鍵共性技術(shù)時(shí)，研發(fā)和推廣應(yīng)用技術(shù)，加強(qiáng)行業(yè)和領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案的研發(fā)和公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，以應(yīng)用技術(shù)為支撐突破應(yīng)用創(chuàng)新.

（2）制訂中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，全面布局.重點(diǎn)發(fā)展高端傳感器、MEMS、智能傳感器和傳感器網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、傳感器網(wǎng)關(guān)、超高頻RFID、有源RFID和RFID中間件產(chǎn)業(yè)等，重點(diǎn)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)終端和設(shè)備以及軟件和信息服務(wù).

（3）推動(dòng)典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范，以帶動(dòng)整體發(fā)展.通過(guò)應(yīng)用引導(dǎo)和技術(shù)研發(fā)的互動(dòng)式發(fā)展，帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.重點(diǎn)建設(shè)傳感網(wǎng)在公眾服務(wù)與重點(diǎn)行業(yè)的典型應(yīng)用示范工程，確立以應(yīng)用帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，消除制約傳感網(wǎng)規(guī)模發(fā)展的瓶頸.深度開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)采集來(lái)的信息資源，提升物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用過(guò)程產(chǎn)業(yè)鏈的整體價(jià)值.

（4）加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定，保障發(fā)展.做好頂層設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)需要，形成技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)調(diào)互動(dòng)機(jī)制.面向重點(diǎn)業(yè)務(wù)應(yīng)用，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證、測(cè)試和仿真等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)平臺(tái)，加快關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的制定、實(shí)施和應(yīng)用.積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，整合國(guó)內(nèi)研究力量形成合力，推動(dòng)國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新研究成果推向國(guó)際.

1 百度百科.物聯(lián)網(wǎng)合作編輯者

2 百度百科.物聯(lián)網(wǎng)概念合作編輯者