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物联网的技术与应用分析
作者：宁家俊
来源：RFID世界网
日期：2010-07-09 11:33:19
摘要：所谓“物联网”（Internet of Things），最早由麻省理工学院(MIT)提出，指的是将各种信息传感设备，如射频识别（R F I D ）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。它是新的信息技术变革，是继P C 、互联网、无线通信技术之后第四次技术变革，有重大的科学意义和应用价值。
所谓“物联网”（Internet of Things），最早由麻省理工学院(MIT)提出，指的是将各种信息传感设备，如射频识别（R F I D ）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。它是新的信息技术变革，是继P C 、互联网、无线通信技术之后第四次技术变革，有重大的科学意义和应用价值。物联网与互联网有密切的关系。物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，它把互联网技术和宽带接入传输、无线通信结合起来形成了宽带移动的互联网，再把物品结合起来形成了物联网。
一、物联网的技术基础
( 一) 实现物联网的环境和条件
有人说，物联网=RFID+ 传感器+ 互联网，这是形象的比喻，但不严谨。实现物联网的环境和条件主要有：互联网是实现物联网的网络基础；无线传感器网是实现物联网的技术基础；计算机应用是实现物联网的内部条件；标准化是实现物联网的关键；立法是保障物联网顺利运行的社会环境。从技术上讲，要实现物品间的连接，传感器是不可或缺的。要通过传感器把物品标签上所存储的信息传达给另外一个物品和另外的人，再通过网络系统自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。这一系列工作都离不开传感器，所以，又有人称物联网为“传感器网”。
像互联网技术遵循开放的原则一样，物联网技术也必须遵循开放的原则。物联网的体系结构、管理、命名、接口、公开的服务、所采用的频谱等都决定了物联网必须遵循开放的原则。如果不实行开放的原则，则不可能实现全球的链接。
( 二) 物联网的六大基础技术要素
物联网的六大基础技术要素包括互联网、R F I D 、读写器、物联网中间件、物联网名称解析系统、物联网信息服务系统。这里只对其中的几个关键技术进行阐述。
首先，名称解析服务（O N S）。名称解析服务系统，类似于互联网的D N S ，要有授权，并且有一定的组成架构。类似于互联网需要域名服务器DNS 一样，在物联网中要有ONS。把每一种物品的编码进行解析提供相应的内容，再通过U R L s 服务获得相关产品的进一步信息。这就跟在互联网上没有域名是不能找见I P 地址一样。
其次，中间件技术。中间件有两大功能，
一是两大平台，
二是通信。首先要为上层服务提供应用，同时，要连接操作系统，保持系统正常运行状态。中间件还要支持各种标准的协议和接口，如要支持R F I D 以及配套设备的信息交互和管理，同时，还要屏蔽前端的复杂性。一般的中间件是屏蔽了系统软件的复杂性，而物联网的中间件主要是屏蔽了前端硬件的复杂性，特别是像R F I D 读写器的复杂性。中间件的特点，第一是独立于架构，第二是支持了数据流的控制和传输，同时支持了数据处理的功能。
再次，信息服务系统。国际上多采用了E P C 系统，采用PML 语言来标记每一个实体和物品，再通过RFID 标签对实体标记进行分类，同时构建数据库，提供数据存储，开发应用系统，提供查询服务。
同样，物联网也有管理，类似于互联网上的网络管理。目前，物联网大多是基于S M N P 建设的网管系统，和一般的网管系统雷同。
( 三) 其他关键技术
互联网和电子商务的发展催生了物联网，物联网的基础技术还包括电子数据的交换（E D I ）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、射频识别技术（RFID）等关键技术。
物联网起源于电子数据交换。在国际海运运输过程中，必须实现国际化标准的电子数据标签的交换。我国集装箱已经全部实现了海运运输的电子标签交换，但是标箱到港口转铁路、公路运输的过程，现代化管理的链条就断了。目前，上海港做得最好，上海港集装箱只有1 . 8 % 的箱可以自动接入铁道系统，其他只能手动录入。
做好物联网，还要有地理信息系统、卫星定位系统。了解地球上的物品定位，离不开地理信息。物联网中发挥了很重要的作用，包括地理位置、查询、运输路线，服务范围，物流网布局，都离不开地理信息。
物联网更离不开全球定位系统。通过全球定位系统才能真正实现物联网和物流的全球现代化。目前我国主要使用的是由美国研发的全球定位系统，我国也开始开发自己的定位系统，如北斗星定位系统正在不断发展。
物联网离不开射频识别技术，射频识别技术应用经过长期的发展过程，现在和移动信息化实现了有机结合，有助于物流、资金流、信息流的三流合一，应用范围非常广泛。射频识别技术工作原理简单。射频识别技术的商用，才促进了物联网的发展。射频系统RFID 系统主要包括RFID 标签、RFID阅读器、RFID 中间件、电子产品代码（EPC）信息系统和对象命名服务（O N S）等。
射频识别系统由标签和读写器（含天线）两部分组成。读写器在一个区域内发射射频能量形成电磁场，其作用距离和范围的大小取决于发射功率和天线。标签通过作用域时被触发，发送存储在标签中的数据，同时根据读写器的指令改写存储在标签中的数据。读写器可与标签之间可以进行通信。标签有很多种，有主动式、被动式；读写方式有只读方式和读写性标签。
现在，电子标签成本在降低，形式在多样化，应用广泛。如广东地区很多工厂的每一个工位上都有标签，每一个标签都注释了每一个工序，工作流都记在在标签上，能准确定位工位出现的问题。
形成物联网要靠商品的统一编码，没有商品统一的编码，就没有物联网。欧美提出的EPC（Electronic Product Code)电子产品编码是支持物联网的主要支撑。EPC 系统由编码体系、射频识别系统及信息网络组成，目前比较成功的EPC 网络，主要是与应用物流领域。我国也成立了EPC-globalChina，研究如何使这一编码技术做到本地化兼容性、科学性、全面性、合理性，没有歧视性。
另外的技术，就是无线通信和移动互联网，物联网离不开这些内容。此外，物联网与云计算互相促进，为大数据量传输、多媒体应用、电子政务、电子商务、电子图书馆等突破了网络瓶颈，正得到快速发展。
二、物联网应用发展动向
物联网的运用非常广泛，大到军事反恐、城建交通，小到家庭个人。当物联网与互联网、移动通讯网相连时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”跨入“感知”的阶段，从“感知”到“控制”。物联网应用前景非常广泛。
( 一) 物联网成为信息社会发展的亮点，建设分为几个阶段：
第一个阶段是大型机、主机的联网；
第二个阶段是台式机与互联网相联；
第三个阶段是手机等一些移动设备的互联；
第四阶段是把各种嵌入式芯片，把嵌入式的东西和互联网链接兴起阶段, 把与人们日常生活紧密相关的家用电器工业设备连接起来，加入互联互通的行列, 这种应用是极为广阔的。
( 二) 物联网的三个应用层次
一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别。
二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络或未来的N G N 网络，实现数据的传输与计算。这其中，前三项技术已经成熟，N G N 网络技术是市场新方向。接入网的光纤化是整个N G N 计划中投资最大也是最重要的部分。
三是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、P C 等终端进行。由此可以看到，“物联网”的关键在于射频标签（R F I D ）、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域。这个环节涉及所有网络的大连接，电子信息、电子设备都受益。
物联网未来将涉及能源、金融和保险系统、交通系统、追踪系统、医疗保健系统和气候系统、基础设施等方面。
( 三) 物联网应用的重点领域
物联网最重要的应用是现代物流领域。最近，工信部和商务部、发改委、交通部等八个部门正在制定现代物流的发展规划，明确提出要把物联网作为现代物流业发展的重点。
目前，我国物流的成本偏高，占总生产成本的1 8 % -20%，有数据统计，去年我国的物流成本由去年全年的18.6%下降至今年上半年的18.4%，下降0.2 个百分点，但仍远远高于国外水平，我国物流发展需要物联网。通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化，通过现代化管理从物流业的小外包实现真正的现代化外包。把企业的局部的物流扩展到全社会的物流，最大限度地降低成本，实现物流系统现代化。如在物流通关过程中，广东省经济信息化委员会与香港进行试点：“港澳通关一体化试点工程”利用物联网技术优势避免的双重征税、双重通关的问题。所以，以物联网建设为抓手，来推动物流信息技术的应用和推动标准体系建设是下一阶段的重要工作。
城市资源规划系统也是物联网的一个重要应用。有ERP、IRP、GRP 系统，也需要CRP 系统，即城市资源规划系统。建设这样一个子系统也需要物联网和宽带无线接入，把城市资源“城市水、电、气、热资源管理运营平台”，“城市静态交通泊车管理运营平台”，“城市消防安全监管运营平台”等系统整合起来。通过建立城市E P C 信息港，通过城市电子商务平台，把各种指挥中心资源应用平台紧密联系，依托物联网是可以实现的，这既是电子政务的应用，也是物联网的应用，能发挥纲举目张、承上启下的作用。类似的应用还有药品的防伪监督管理。
总之，物联网的应用，从智慧城市到智慧地球，从感知城市到感知中国、感知世界，信息网络和移动信息化开辟了人与机、机与机/ 传感器网融合的可能，使我们的工作生活时时联通、事事链接，物联网将成为信息化建设的下一个机遇，也将成为世界经济复苏的新亮点。
一、物联网的技术基础
( 一) 实现物联网的环境和条件
有人说，物联网=RFID+ 传感器+ 互联网，这是形象的比喻，但不严谨。实现物联网的环境和条件主要有：互联网是实现物联网的网络基础；无线传感器网是实现物联网的技术基础；计算机应用是实现物联网的内部条件；标准化是实现物联网的关键；立法是保障物联网顺利运行的社会环境。从技术上讲，要实现物品间的连接，传感器是不可或缺的。要通过传感器把物品标签上所存储的信息传达给另外一个物品和另外的人，再通过网络系统自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。这一系列工作都离不开传感器，所以，又有人称物联网为“传感器网”。
像互联网技术遵循开放的原则一样，物联网技术也必须遵循开放的原则。物联网的体系结构、管理、命名、接口、公开的服务、所采用的频谱等都决定了物联网必须遵循开放的原则。如果不实行开放的原则，则不可能实现全球的链接。
( 二) 物联网的六大基础技术要素
物联网的六大基础技术要素包括互联网、R F I D 、读写器、物联网中间件、物联网名称解析系统、物联网信息服务系统。这里只对其中的几个关键技术进行阐述。
首先，名称解析服务（O N S）。名称解析服务系统，类似于互联网的D N S ，要有授权，并且有一定的组成架构。类似于互联网需要域名服务器DNS 一样，在物联网中要有ONS。把每一种物品的编码进行解析提供相应的内容，再通过U R L s 服务获得相关产品的进一步信息。这就跟在互联网上没有域名是不能找见I P 地址一样。
其次，中间件技术。中间件有两大功能，
一是两大平台，
二是通信。首先要为上层服务提供应用，同时，要连接操作系统，保持系统正常运行状态。中间件还要支持各种标准的协议和接口，如要支持R F I D 以及配套设备的信息交互和管理，同时，还要屏蔽前端的复杂性。一般的中间件是屏蔽了系统软件的复杂性，而物联网的中间件主要是屏蔽了前端硬件的复杂性，特别是像R F I D 读写器的复杂性。中间件的特点，第一是独立于架构，第二是支持了数据流的控制和传输，同时支持了数据处理的功能。
再次，信息服务系统。国际上多采用了E P C 系统，采用PML 语言来标记每一个实体和物品，再通过RFID 标签对实体标记进行分类，同时构建数据库，提供数据存储，开发应用系统，提供查询服务。
同样，物联网也有管理，类似于互联网上的网络管理。目前，物联网大多是基于S M N P 建设的网管系统，和一般的网管系统雷同。
( 三) 其他关键技术
互联网和电子商务的发展催生了物联网，物联网的基础技术还包括电子数据的交换（E D I ）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、射频识别技术（RFID）等关键技术。
物联网起源于电子数据交换。在国际海运运输过程中，必须实现国际化标准的电子数据标签的交换。我国集装箱已经全部实现了海运运输的电子标签交换，但是标箱到港口转铁路、公路运输的过程，现代化管理的链条就断了。目前，上海港做得最好，上海港集装箱只有1 . 8 % 的箱可以自动接入铁道系统，其他只能手动录入。
做好物联网，还要有地理信息系统、卫星定位系统。了解地球上的物品定位，离不开地理信息。物联网中发挥了很重要的作用，包括地理位置、查询、运输路线，服务范围，物流网布局，都离不开地理信息。
物联网更离不开全球定位系统。通过全球定位系统才能真正实现物联网和物流的全球现代化。目前我国主要使用的是由美国研发的全球定位系统，我国也开始开发自己的定位系统，如北斗星定位系统正在不断发展。
物联网离不开射频识别技术，射频识别技术应用经过长期的发展过程，现在和移动信息化实现了有机结合，有助于物流、资金流、信息流的三流合一，应用范围非常广泛。射频识别技术工作原理简单。射频识别技术的商用，才促进了物联网的发展。射频系统RFID 系统主要包括RFID 标签、RFID阅读器、RFID 中间件、电子产品代码（EPC）信息系统和对象命名服务（O N S）等。
射频识别系统由标签和读写器（含天线）两部分组成。读写器在一个区域内发射射频能量形成电磁场，其作用距离和范围的大小取决于发射功率和天线。标签通过作用域时被触发，发送存储在标签中的数据，同时根据读写器的指令改写存储在标签中的数据。读写器可与标签之间可以进行通信。标签有很多种，有主动式、被动式；读写方式有只读方式和读写性标签。
现在，电子标签成本在降低，形式在多样化，应用广泛。如广东地区很多工厂的每一个工位上都有标签，每一个标签都注释了每一个工序，工作流都记在在标签上，能准确定位工位出现的问题。
形成物联网要靠商品的统一编码，没有商品统一的编码，就没有物联网。欧美提出的EPC（Electronic Product Code)电子产品编码是支持物联网的主要支撑。EPC 系统由编码体系、射频识别系统及信息网络组成，目前比较成功的EPC 网络，主要是与应用物流领域。我国也成立了EPC-globalChina，研究如何使这一编码技术做到本地化兼容性、科学性、全面性、合理性，没有歧视性。
另外的技术，就是无线通信和移动互联网，物联网离不开这些内容。此外，物联网与云计算互相促进，为大数据量传输、多媒体应用、电子政务、电子商务、电子图书馆等突破了网络瓶颈，正得到快速发展。
二、物联网应用发展动向
物联网的运用非常广泛，大到军事反恐、城建交通，小到家庭个人。当物联网与互联网、移动通讯网相连时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”跨入“感知”的阶段，从“感知”到“控制”。物联网应用前景非常广泛。
( 一) 物联网成为信息社会发展的亮点，建设分为几个阶段：
第一个阶段是大型机、主机的联网；
第二个阶段是台式机与互联网相联；
第三个阶段是手机等一些移动设备的互联；
第四阶段是把各种嵌入式芯片，把嵌入式的东西和互联网链接兴起阶段, 把与人们日常生活紧密相关的家用电器工业设备连接起来，加入互联互通的行列, 这种应用是极为广阔的。
( 二) 物联网的三个应用层次
一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别。
二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络或未来的N G N 网络，实现数据的传输与计算。这其中，前三项技术已经成熟，N G N 网络技术是市场新方向。接入网的光纤化是整个N G N 计划中投资最大也是最重要的部分。
三是应用网络，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、P C 等终端进行。由此可以看到，“物联网”的关键在于射频标签（R F I D ）、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域。这个环节涉及所有网络的大连接，电子信息、电子设备都受益。
物联网未来将涉及能源、金融和保险系统、交通系统、追踪系统、医疗保健系统和气候系统、基础设施等方面。
( 三) 物联网应用的重点领域
物联网最重要的应用是现代物流领域。最近，工信部和商务部、发改委、交通部等八个部门正在制定现代物流的发展规划，明确提出要把物联网作为现代物流业发展的重点。
目前，我国物流的成本偏高，占总生产成本的1 8 % -20%，有数据统计，去年我国的物流成本由去年全年的18.6%下降至今年上半年的18.4%，下降0.2 个百分点，但仍远远高于国外水平，我国物流发展需要物联网。通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化，通过现代化管理从物流业的小外包实现真正的现代化外包。把企业的局部的物流扩展到全社会的物流，最大限度地降低成本，实现物流系统现代化。如在物流通关过程中，广东省经济信息化委员会与香港进行试点：“港澳通关一体化试点工程”利用物联网技术优势避免的双重征税、双重通关的问题。所以，以物联网建设为抓手，来推动物流信息技术的应用和推动标准体系建设是下一阶段的重要工作。
城市资源规划系统也是物联网的一个重要应用。有ERP、IRP、GRP 系统，也需要CRP 系统，即城市资源规划系统。建设这样一个子系统也需要物联网和宽带无线接入，把城市资源“城市水、电、气、热资源管理运营平台”，“城市静态交通泊车管理运营平台”，“城市消防安全监管运营平台”等系统整合起来。通过建立城市E P C 信息港，通过城市电子商务平台，把各种指挥中心资源应用平台紧密联系，依托物联网是可以实现的，这既是电子政务的应用，也是物联网的应用，能发挥纲举目张、承上启下的作用。类似的应用还有药品的防伪监督管理。
总之，物联网的应用，从智慧城市到智慧地球，从感知城市到感知中国、感知世界，信息网络和移动信息化开辟了人与机、机与机/ 传感器网融合的可能，使我们的工作生活时时联通、事事链接，物联网将成为信息化建设的下一个机遇，也将成为世界经济复苏的新亮点。
