第２６卷第３期 金陵科技学院学报 ＇Ｃｏ１．２６，Ｎｏ．３ ２０１０年９月 Ｊ０Ｉ瓜ＮＡＩ，ＯＦ，ＤⅡ ＩＮＳＴＩＴ【兀Ｅ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ Ｓｅｐ．，２０１０ 物联网的发展及应用研究 王 预 （金陵科技学院信息技术学院，江苏 南京 ２１１ｉ６９） 摘要：“物联网”概念的问世，打破了以前的传统思维。在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合 为统一的基础设施，像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行。对物联网的概念及特点进行了研究， 分析了物联网的发展及应用现状，指出了影响物联网发展及应用的主要因素，展望了物联网的发展应用前景。 关键词：物联网；无线网络；射频识别；传感器；发展及应用 中图分类号：ＴＰ３９９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７５５Ｘ（２０１０）０３—００３１—０５ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ ＷＡＮＧ Ｙｕ （Ｊｉｎｌｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１６９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ”ｈａｓ ｂｒｏｋｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｏｕｇｈｔ．Ｂｕｔ ｉｎ“Ｉｎｔｅｒ— ｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ”ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｕｎｉｆｉｅｄ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈｉｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ，ｗｉｌｌ ｂｅ ｊｕｓｔ ｌｉｋｅ ａ ｎｅｗ Ｅａｒｔｈ ｗｏｒｋ ｓｉｔｅ ａｂｏｖｅ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｗｏｒｌｄ ｒｅｖｏｌｖｅｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ，ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ＲＦＩＤ；ｓｅｎｓｏｒ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉＯｎ 物联网概念起源于比尔・盖茨１９９５年《未来之路》一书，在书中已经提及物联网概念，只是当时受限 于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视，随着技术的不断进步，国际电信联盟于２００５年正式 提出物联网的概念。我国物联网技术的研发水平处于世界前列，具有重大的影响力，中科院早在１９９９年就 启动了传感网（物联网的另一称谓）研究，与其它国家相比具有同发优势。 １物联网的概念 １．１物联网的概念 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，利用射频识别（ＲＦＩＤ）、无线数据通信等技术，构造一个覆 盖世界上万事万物的“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ”，将其用户端延伸和扩展到任何物品之间进行信息交换和通信的 一种网络概念。物联网概念的问世，打破了以前的传统思维，过去的思路一直是将物理基础设施和ＩＴ基 收稿日期：２０１０—０７—１２ 作者简介：王预（１ ９６５一），女，天津人，副教授，情报学硕士生导师，主要从事数据库与数据挖掘、网络信息管理等的研 究，已发表３Ｏ多篇论文，主持了省级课题２项。 ３２ 金陵科技学院学报 第２６卷 础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。在“物联网”时代，二者 将融为一体。 物联网定义是：通过ＲＦＩＤ、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议 把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网 络概念［１］。在此网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是：利用ＲＦＩＤ技术，通 过互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享，物联网是利用无所不在的网络技术建立起来 的，其中非常重要的是ＲＦＩＤ技术。 由图１可见，按照网络内数据的流向及处理方式将物联网分为３个层次：１）传感网络层，即以二维 码、ＲＦＩＤ、传感器为主，实现对“物”或环境状态的识别；２）传输网络层，即通过现有的互联网、广电网、通 信网或者下一代互联网（ＩＰｖ６），实现数据的传输和计算；３）应用网络层，即输入输出控制终端，包括电脑、 手机等终端。 应用网络 传输网络 传感网络 读卡器 图１物联网结构 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ １．２物联网的特点 １）全面展示。利用ＲＦＩＤ、传感器、二维码、甚至其他的各种机器，能够随时、即时采集物体动态信息； ２）可靠的传送。现在无处不在的无线网络已经覆盖了各地，无线网络是实现“物联网”必不可少的基 础设施，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网 络传播； ３）智能处理。利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人的沟通和物与物的沟 通，实现了数以亿计的各类物品的实时动态管理 ¨，是云计算理念在社会各个领域的延伸和拓展； ４）产业技术和规模快速增长。在“物联网”的构想中，ＲＦＩＤ标签中存储着规范而具有互用性的信息， 通过无线数据通信网络把它们自动采集到信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算 机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理嘲。随着传感器、软件、网络等关键技术的迅猛发 展，传感网产业规模快速增长，应用领域广泛拓展，带来信息产业发展的新机遇，将会发展成为一个上万亿 元规模的高科技市场。 第３期 王预：物联网的发展及应用研究 ２物联网的发展现状及应用分析 ２．１物联网的发展现状 近年来，“物联网”被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三浪潮，美国将“新能源”和“物联 网”列为振兴经济的两大武器。我国对传感网发展也高度重视，《国家中长期科学与技术发展规划（２ＯＯ６— ２０２０年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。目前我国传感网标 准体系已形成初步框架 ］，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳，并在无锡微纳传感网工程技术 研发中心进行研究。中科院早在１９９９年就启动了传感网研究，组成了２ ０００多人的团队，先后投人数亿 元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，目前已 拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。总而言之，我国物联网研究没有盲目跟从国外，而是面 向国家重大战略和应用需求，开展物联网基础标准体系、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等 方面的研究，形成了以应用为牵引的特色发展路线，在技术、标准、专利、应用与服务等方面接近国际水平， 使我国在该领域占领价值链高端成为可能。 在标准方面，２００７年我国率先启动了传感网标准化制定工作。２００８年，首届ＩＳＯ／ＩＥＣ国际传感网标 准化大会在我国举办，会议上我国代表ＩＳＯ／ＩＥＣ传感网标准化工作组作总体报告，提出了传感网体系架 构、标准体系、演进路线、协同架构等代表传感网发展方向的顶层设计，并获得了标准组成员国的认可。我 国已成为国际传感网标准化的四大主导国（中国、美国、韩国、德国）之一，在制定国际标准中享有重要话语 权。 在专利方面，根据国家知识产权专利数据库和德温特世界专利数据库资料的统计，截至２００８年底，国 内申请的关于传感网的专利数是３７８件，基础和核心专利分别是１Ｏ项和２１１项，分别占整个比重的 ２．６ 和５５．８ ，而外围专利为１５７项，占整个比重的４１．５ ［】］。我国物联网领域的专利分布状况与国外 情况类似。 在技术方面，自１９９９年起，中国科学院相关研究所、高校和部分企业在传感网、物联网的许多技术领 域已开展科学研究、产业化攻关，支持了从传感器、信号传输、信息处理、系统集成和示范应用等多方面的 研发和产业化工作，在一些关键技术上实现了突破。 在应用发展方面，物联网已在我国公共安全、民航、交通、环境监测、智能电网、农业等行业得到初步的 规模性应用，部分产品已打入国际市场，如智能交通中的磁敏传感节点已布设在美国旧金山的公路上；周 界防入侵系统水平已处于国际领先地位［３ ；智能家居、智能医疗等面向个人用户的应用已初步展开，如中 科院与中移动集团已率先开展紧密合作，围绕物联网与３Ｇ的ＴＤ蜂窝系统两网融合的路线，积极推动物 物互联的新业务，寻求３Ｇ业务的全新突破。 ２．２物联网的应用分析 １）社会经济效益分析。随着各国“泛在网络社会”计划的推出，特别是美国“智慧地球”等概念的提出， 物联网将成为各国综合国力竞争的重要因素，成为衡量一个国家科技发展水平的标志，并引发国际信息产 业重新洗牌的机遇。物联网一方面可以提高经济效益、大大节约成本，另一方面可以为全球经济的复苏提 供技术动力。权威机构预测，到２０２０年，物物互联业务与现有人人互联业务之比将达到３Ｏ：１，下一个万 亿级的信息产业将是物物互联。目前物联网发展具备了一定产业基础，在电力、交通、安防等相关领域的应 用也初见成效。把物联协议的标准作为技术的高端，加速物联网标准化工作，对促进物联网技术进步和推 广起着至关重要的作用；同时，可以推动物联网在各行业中的应用，培育新的经济增长点，促进经济结构调 整和转型升级，提高我国的可持续发展能力和国际竞争能力。 我国无锡传感网研究中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用，首批价值 １ ５００万元的传感安全防护设备销售成功，这套设备由１Ｏ万个微小的传感器组成，散布在墙头、墙角、墙 面和周围道路上。传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是猫、狗等动 物。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高 ３４ 金陵科技学院学报 第２６卷 于美国和以色列的防入侵产品，国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系 统。目前，仅浦东机场直接采购传感网产品金额为４ ０００多万元，加上配件共５ ０００万元。全国近２００家民 用机场如果都加装防入侵系统，将产生上百亿的市场规模。 在“物联网”普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将 大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无 穷的发展机会。按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大推进信 息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。 ２）智能家居应用分析。家用传感网同样“耳聪目明”，空调和窗帘上以及卫生间与厨房里，到处都可布 点，它们感受温度、湿度、亮度、烟雾及角度等信息，与家电、门窗、炊具等联动，合力将居家环境控制在一个 最为适宜和安全的状态。地板上的传感器还能辨析脚步的频率、幅度、轻重等参数，绝不会混淆家中小狗与 入室小偷的区别，一旦发现不速之客，立即向上层传感网报警。 ３）智能物流管理分析。目前上海移动已为多个行业客户量身打造了集数据采集、传输、处理和业务管 理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示，上海移动目前已将超过１Ｏ万个芯片装载在出租 车和公交车上，形式多样的物联网应用在各行各业大显神通，确保城市的有序运作。上海世博会期间，“车 务通”全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障了世博园区周边大流量交通的顺畅；面向物流 企业运输管理的“ｅ物流”，将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设 计与优化等服务，大大提升物流企业综合竞争能力。 ３ 影响物联网发展及应用的主要因素分析 现阶段我国的“物联网”在发展及应用中还存在着以下６个方面的问题。 １）物联网的和法规。物联网不是一个小产品，也不只是一个小企业可以做起来的。它不仅需要技 术，更牵涉到各行各业，需要多种力量的整合。国家的产业和立法需要走在前面，制定出适合行业发展 的和法规，以保证其正常发展。因此对于复杂的物联网，必须要有的支持，更要有专门的人和 机构来研究和协调，物联网才能真正发展起来。 ２）技术标准的统一与协调。互联网发展到今天，有一件解决得非常好的事情，就是标准化问题，全球 进行传输的协议ＴＣＰ／ＩＰ协议、路由器协议、终端的构架与操作系统等都解决得很好，可方便地实现上网。 物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，会采用不同的技术方案。因此，尽快统 一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对的问题＿４］。如果大量的专用网相互无法联网，各 行其是，就不能形成规模经济、不能形成整合的商业模式、更不能降低研发成本，其结果将是灾难性的。 ３）管理平台的形成。我们常说到感知，其实感知的技术由来已久，虽然未必成熟，但是开发起来并不 难。物联网的价值在于网，而不在于物。传感是容易的，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系， 就不能进行管理和整合，这个网络就没有意义。因此，建立一个全国性、庞大的、综合的业务管理平台，收集 各种传感信息，进行分门别类地管理和有指向性地传输，才是一个大问题。一个小企业可以开发出传感技 术、传感应用，但是它没有办法建立起一个全国性、高效率的网络。没有这个管理平台，各自为“网”的结果 一定是效率低、成本高、难发展、无前途。 ４）安全体系的建立与形成。物联网目前的传感技术主要是ＲＦＩＤ，植入这个芯片的产品，有可能被任 何人进行感知，对于产品的主人而言，有这样一个体系，可以方便地进行管理。但也存在着巨大的隐患，其 他人也能进行感知，比如产品的竞争对手。那么如何做到在感知、传输、应用过程中，这些有价值的信息可 以为我所用，却不被别人所用，尤其是不被竞争对手所利用，这就需要在安全上下功夫，形成一套强大的安 全保障体系 。 ５）应用的开发。物联网的价值不是一个可传感的网络，而是必须由各个行业参与共同应用，不同行业 有不同的应用、也有各自不同的要求，必须根据行业的特点，进行深入地研究和有价值地开发。应用开发不 能仅依靠运营商和应用物联网的企业，因为运营商和技术企业都无法理解行业的要求和具体的特点。为了 第３期 王 预：物联网的发展及应用研究 提高我国物联网研究的核心竞争力，避免知识产权问题成为传感网、物联网研究发展的瓶颈，标准、核心技 术及产品开发迫在眉睫。 ６）物联网规模性和流动性。如果要真正建立一个有效的物联网，只有具备了规模，才能使物品的智能 发挥作用。例如，一个城市有１００万辆汽车，若只在ｌ万辆汽车上装上智能系统，就不可能形成一个智能交 通系统。物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态、甚至高速运动状态下都 能随时实现对话。 ４ 结 语 应该说物联网目前还是一个初始期，随着经济的快速发展、新技术的不断产生、新市场的培育，新用户 的逐步增多将是其发展的保证。因此要让物联网的体系基本形成，需要一些应用形成示范，让更多的传统 行业感受到物联网的价值，让更多企业看清楚物联网的意义，看清楚物联网可能带来的商业价值，也才会 把自己的应用、业务与物联网结合起来。从推动经济发展角度来讲，物联网是作为计算机、互联网、移动通 信后的又一次信息化产业浪潮；从长远发展的角度来讲，物联网有望成为后金融危机时代经济增长的引 擎，即下一个经济增长点 ］。物联网的发展前景十分广阔，它需要社会各个方面共同努力，形成合力才能产 生商业价值。 参考文献： ［１３王殊，阎毓杰，胡富平，等．无线传感器网络的理论及应用ＥＭ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００７：８—１７ ［２］冯媛．计算机网络安全技术研究［Ｊ］．福建电脑，２００８（１）：４２—４４ Ｅ３３．网格计算在智能交通运输中的应用研究ＥＪ３．华东公路，２００７（２）：９４—９６ ［４］桂小林．网络技术导论［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版社，２００５：４５—４８ Ｅ５３贾卓生．计算机新技术与应用研讨会论文集ＥＭ］．北京：电子工业出版社，２００５：３４—３８ １－６３刘飞，雷琦，宋豫川．网络化制造的内涵及研究发展趋势［Ｊ］．机械工程学报，２００３，３９（８）：ｌ一５
