物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“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:,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)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò);第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,進行信息交換和通信。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是:通過射頻識別(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,把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
內(nèi)涵
物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“The Internet of Things” ,簡稱:IOT.物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù),實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程,采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息,通過各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入,實現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接,實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。
物聯(lián)網(wǎng)是通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用,被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò),不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)也被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展。因此應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心,以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。
“物”的涵義
這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍:
1、要有相應(yīng)信息的接收器;
2、要有數(shù)據(jù)傳輸通路;
3、要有一定的存儲功能;
4、要有CPU;
5、要有操作系統(tǒng);
6、要有專門的應(yīng)用程序;
7、要有數(shù)據(jù)發(fā)送器;
8、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議;
9、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。
“式”定義
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設(shè)備(Devices)和設(shè)施(Facilities),包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(chǎn)(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵?!保∕ote),通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通(M2M)、應(yīng)用大集成(Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式,在內(nèi)網(wǎng)(Intranet)、專網(wǎng)(Extranet)、和/或互聯(lián)網(wǎng)(Internet)環(huán)境下,采用適當?shù)男畔踩U蠙C制,提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能,實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化[1].
歐盟的定義
2009年9月,在北京舉辦的物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會上,歐盟委員會信息和社會媒體司RFID部門負責人Lorent Ferderix博士給出了歐盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義:物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,它具有基于標準和互操作通信協(xié)議的自組織能力,其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口,并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道,構(gòu)成未來互聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)背景
物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標準,在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等,構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of things”(簡稱物聯(lián)網(wǎng)),這也是在2003年掀起輪華夏物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)。
傳感網(wǎng)是基于感知技術(shù)建立起來的網(wǎng)絡(luò)。中科院早在1999年就啟動了傳感網(wǎng)的研究,并已取得了一些科研成果,建立了一些適用的傳感網(wǎng)。 1999年,在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議提出了,“傳感網(wǎng)是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”. 2003年,美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。
2005年11月17日,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上,國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報告指出,無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨,世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進行交換。射頻識別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)ITU的描述,在物聯(lián)網(wǎng)時代,通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器,人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度,從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。物聯(lián)網(wǎng)概念的興起,很大程度上得益于國際電信聯(lián)盟(ITU)2005 年以物聯(lián)網(wǎng)為標題的年度互聯(lián)網(wǎng)報告。然而,ITU的報告對物聯(lián)網(wǎng)缺乏一個清晰的定義。
雖然目前國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)也還沒有一個統(tǒng)一的標準定義,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)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用,使人與物智慧對話,創(chuàng)造一個智慧的世界。因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術(shù)的方方面面,是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展,也因此才被稱為是信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個方面:一是互聯(lián)網(wǎng)特征,即對需要聯(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);二是識別與通信特征,即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別與物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動化、自我反饋與智能控制的特點
2009年1月28日,奧巴馬就任美國總統(tǒng)后,與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”,作為僅有的兩名代表之一,IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念,建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。
2009年2月24日消息,IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的新策略。
此概念一經(jīng)提出,即得到美國各界的高度關(guān)注,甚至有分析認為IBM公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略,并在世界范圍內(nèi)引起轟動。IBM認為,IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中,具體地說,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,并且被普遍連接,形成物聯(lián)網(wǎng)。
在策略發(fā)布會上,IBM還提出,如果在基礎(chǔ)建設(shè)的執(zhí)行中,植入“智慧”的理念,不僅僅能夠在短期內(nèi)有力的刺激經(jīng)濟、促進就業(yè),而且能夠在短時間內(nèi)為打造一個成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺。
IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互聯(lián)網(wǎng)”浪潮之后的又一次科技產(chǎn)業(yè)革命。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點,認為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準確,人們把它稱為“十五年周期定律”.1965年前后發(fā)生的變革以大型機為標志,1980年前后以個人計算機的普及為標志,而1995年前后則發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)革命。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。20世紀90年代,美國克林頓政府計劃用20年時間,耗資2000億-4000億美元,建設(shè)美國國家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
而今天,“智慧的地球”戰(zhàn)略被不少美國人認為與當年的“信息高速公路”有許多相似之處,同樣被他們認為是振興經(jīng)濟、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟浪潮,不僅為美國關(guān)注,更為世界所關(guān)注。
“物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊,它將極大地改變我們目前的生活方式?!蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)國家電工電子示范中心主任趙國安說。業(yè)內(nèi)專家表示,物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了,萬物成了人的同類。在這個物物相聯(lián)的世界中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)利用射頻自動識別(RFID)技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享??梢哉f,物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里,物物相連、天羅地網(wǎng)。
2008年11月在北京大學(xué)舉行的第二屆移動政務(wù)研討會“知識社會與創(chuàng)新2.0”上,專家們提出移動技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶動了經(jīng)濟社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革,推動了面向知識社會的以用戶體驗為核心的下一代創(chuàng)新(創(chuàng)新2.0)形態(tài)的形成,創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。
有研究機構(gòu)預(yù)計10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及,這一技術(shù)將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場,其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。
據(jù)悉,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈可以細分為標識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。EPOSS在《Internet of Things in 2020》報告中分析預(yù)測,未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個階段,2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域,2010~2015年物體互聯(lián),2015~2020年物體進入半智能化,2020年之后物體進入全智能化。
作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的排頭兵,RFID成為了市場為關(guān)注的技術(shù)。數(shù)據(jù)顯示,2008年全球RFID市場規(guī)模已從2007年的49.3億美元上升到52.9億美元,這個數(shù)字覆蓋了RFID市場的方方面面,包括標簽、閱讀器、其他基礎(chǔ)設(shè)施、軟件和服務(wù)等。RFID卡和卡相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施將占市場的57.3%,達30.3億美元。來自金融、安防行業(yè)的應(yīng)用將推動RFID卡類市場的增長。易觀國際預(yù)測,2009年RFID市場規(guī)模將達到50億元,年復(fù)合增長率為33%,其中電子標簽超過38億元、讀寫器接近7億元、軟件和服務(wù)達到5億元的市場格局。
MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫,MEMS技術(shù)是建立在微米/納米基礎(chǔ)之上的,市場前景廣闊。MEMS傳感器的主要優(yōu)勢在于體積小、大規(guī)模量產(chǎn)后成本下降快,目前主要應(yīng)用在汽車和消費電子兩大領(lǐng)域。根據(jù)ICInsight新報告,預(yù)計在2007年至2012年間,全球基于MEMS的半導(dǎo)體傳感器和制動器的銷售額將達到19%的年均復(fù)合增長率(CAGR),與2007年的41億美元相比,五年后將實現(xiàn)97億美元的年銷售額。
物聯(lián)網(wǎng)原理
物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”.在這個網(wǎng)絡(luò)中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)是利用射頻自動識別(RFID)技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。
物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是射頻識別(RFID)技術(shù)。RFID是射頻識別(Radio Frequency Identification)技術(shù)英文縮寫,是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù),是目前比較先進的一種非接觸識別技術(shù)。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ),結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等,構(gòu)筑一個由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動的標簽組成的,比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢。
而 RFID,正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中,RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息,通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng),實現(xiàn)物品(商品)的識別,進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享,實現(xiàn)對物品的“透明”管理。
信息化革命的浪潮,物聯(lián)網(wǎng)被稱為信息技術(shù)移動泛在化的一個具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用,打破了之前的傳統(tǒng)思維,人類可以實現(xiàn)無所不在的計算和網(wǎng)絡(luò)連接[3].傳統(tǒng)的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開:一方面是機場、公路、建筑物,而另一方面是數(shù)據(jù)中心,個人電腦、寬帶等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時代,鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施,在此意義上,基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地,世界的運轉(zhuǎn)就在它上面進行,其中包括經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理乃至個人生活?!拔锫?lián)網(wǎng)”使得人們可以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活,管理未來的城市,達到“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。
物聯(lián)網(wǎng)趨勢
業(yè)內(nèi)專家認為,物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟效益,大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。目前,美國、歐盟等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。我國也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究,工業(yè)和信息化部會同有關(guān)部門,在新一代信息技術(shù)方面正在開展研究,以形成支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的政策措施。
移動總裁王建宙反復(fù)提及,物聯(lián)網(wǎng)將會成為移動未來的發(fā)展重點。他表示將會邀請臺灣生產(chǎn)RFID、傳感器和條形碼的廠商和移動合作。據(jù)他介紹,運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),上海移動已為多個行業(yè)客戶度身打造了集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和業(yè)務(wù)管理于一體的整套無線綜合應(yīng)用解決方案。新數(shù)據(jù)顯示,上海移動目前已將超過10萬個芯片裝載在出租車、公交車上,形式多樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在各行各業(yè)大顯神通,確保城市的有序運作。在上海世博會期間,“車務(wù)通”將全面運用于上海公共交通系統(tǒng),以先進的技術(shù)保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢;面向物流企業(yè)運輸管理的“e物流”,將為用戶提供實時準確的貨況信息、車輛跟蹤定位、運輸路徑選擇、物流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu)化等服務(wù),大大提升物流企業(yè)綜合競爭能力。
此外,在“物聯(lián)網(wǎng)”普及以后,用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會成為推進經(jīng)濟發(fā)展的又一個驅(qū)動器,為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個潛力無窮的發(fā)展機會。按照目前對物聯(lián)網(wǎng)的需求,在近年內(nèi)就需要按億計的傳感器和電子標簽,這將大大推進信息技術(shù)元件的生產(chǎn),同時增加大量的就業(yè)機會。
據(jù)介紹,要真正建立一個有效的物聯(lián)網(wǎng),有兩個重要因素。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,一個城市有100萬輛汽車,如果我們只在1萬輛汽車上裝上智能系統(tǒng),就不可能形成一個智能交通系統(tǒng);二是流動性,物品通常都不是靜止的,而是處于運動的狀態(tài),必須保持物品在運動狀態(tài),甚至高速運動狀態(tài)下都能隨時實現(xiàn)對話。
美國權(quán)威咨詢機構(gòu)FORRESTER預(yù)測,到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù),跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比,將達到30比1,因此,“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)熱浪為什么在會迅速壯大呢?物聯(lián)網(wǎng)在迅速崛起得益于我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢。
,我國早在1999年就啟動了物聯(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,我國是標準主導(dǎo)國之一,專利擁有量高;第三,我國是目前能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家之一;第四,我國無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高,為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)設(shè)施支持;第五,我國已經(jīng)成為世界第三大經(jīng)濟體,有較為雄厚的經(jīng)濟實力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。
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