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物联网技术及应用

物联网定义

  物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。[1] [2]
 
  物联网智库研究了几个物联网的定义,发现这些定义,大多数是为了定义而定义,缺乏生命力。无论是在商业领域,还是在科研领域,最有生命力的概念都是需求驱动的。对物联网这个概念而言,从物联网可以解决的需求着手,或许更能推动物联网产业的发展。 [3]

基本内涵

  物联网的概念是在1999年提出的,物联网的英文名: Internet of Things(IOT),也称为Web of Things。被视为互联网的应用扩展,应用创新是物联网的发展的核心,以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。[2]
 
  
物联网

物联网

博欣将物联网定义为通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统红外线感应器激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。[4]
 
  倪光南院士认为物联网是通过各种传感技术(RFID、传感器、GPS、摄像机、激光扫描器……)、各种通讯手段(有线、无线、长距、短距……),将任何物体与互联网相连接,以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护,进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。[5]

鲜明特征

  和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征。[2]
 
  首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
 
  其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
 
  还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。

“物”的涵义

  这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:
 
  1、要有数据传输通路;
 
  2、要有一定的存储功能;
 
  3、要有CPU;
 
  4、要有操作系统;
 
  5、要有专门的应用程序;
 
  6、遵循物联网的通信协议;
 
  7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。[5]

物联网原理

  物联网是在计算机互联网的基础上,利用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 Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。[2]
 
  而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。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中央信息系统,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。

物联网的涵义

  从两化融合这个角度分析物联网的涵义:
 
  其一:工业化的基础是自动化,自动化领域发展了近百年,理论,实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统,更是计算机技术,系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制,集中管理。虽然自动设备全部联网,并能在控制中心监控 信息而通过操作员来集中管理。但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的操作员可以使生产最优,而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。是否有办法做到分散控制,集中优化管理?需要通过物联网根据所有监控信息,通过分析与优化技术,找到最优的控制方法,是物联网可以带给DCS控制系统的。[6]
 
  其二:IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人,其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后,是要在更大范围解决信息孤岛问题。就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后,可以根据信息判断,做出决策,从而触发下一步操作;但由于人存在个体差异,对于同样的信息,不同的人做出的决策是不同的,如何从信息中获得最优的决策?另外物获得了信息是不能做出决策的 ,如何让物在获得了信息之后具有决策能力?智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段,在获得信息后,依据历史经验以及理论模型,快速做出最优决策。数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。[6]
 
  物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案,十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。无论智慧方案,还是智能行业,智能的根本离不开数据分析与优化技术。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一,也是未来物联网发挥价值的关键点。

物联网本质

  物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点[7]

物联网分类

  1. 私有物联网:一般面向单一机构内部提供服务;
 
  2. 公有物联网:基于互联网向公众或大型用户群体提供服务;
 
  3. 社区物联网:向一个关联的“社区”或机构群体(如一个城市政府下属的各委办局:如公安局、交通局、环保局、城管局等)提供服务;
 
  4. 混合物联网:是上述的两种或以上的物联网的组合,但后台有统一运维实体。
 

产生背景

  1、 1990年 物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。[2]
 
  2、
物联网示意图

物联网示意图

1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网这个概念;是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网),这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
 
  3、 2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
 
  4、 2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。
 
  5、 2008年,为了促进科技发展,寻找经济新的增长点,各国政府开始重视下一代的技术规划,将目光放在了物联网上。在中国,同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
 
  6、2009年1月28日,奥巴马就任美国总统后,与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。
 
  7、2009年2月24日,2009IBM论坛上,IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。IBM认为,IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成物联网。 在策略发布会上,IBM还提出,如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后以个人计算机的普及为标志,而1995年前后则发生了互联网革命。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代,美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构,创造了巨大的经济和社会效益。
 
  而今天,“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有
物联网示意图

物联网示意图

许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。
 
  8、2009年8月,温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时,对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
 
  物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念,它的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。
 
  截至2010年,发改委、工信部等部委正在会同有关部门,在新一代信息技术方面开展研究,以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施,从而推动我国经济的发展。
 

物联网未来发展

  物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”
物联网环境

物联网环境

[5]
 
  物联拥有业界最完整的专业物联产品系列,覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强,成本低,满足客户需求”的综合优势,持续为客户提供有竞争力的产品和服务。物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一,据了解,2011年,全国物联网产业规模超过了2500亿元,预计2015年将超过5000亿元。
 
  物联网是继通信网之后的另一个万亿级市场。[5]
 

技术架构

  从技术架构上来看,物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构
技术架构图示

技术架构图示

成,包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网识别物体、采集信息的来源,其主要功能是识别物体,采集信息。
 
  网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。
 
  应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
 
  物联网的行业特性主要体现在其应用领域内,目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试,某些行业已经积累一些成功的案例。
真正实现了物联网

真正实现了物联网

 

关键技术

  在物联网应用中有三项关键技术:
 
  1、传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。[8]
 
  2、RFID标签也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
 
  3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
 

关键领域

  关键领域
 
  1. RFID;
物联网4大关键领域

物联网4大关键领域

 
  2.传感网; 
 
  3. M2M;
 
  4. 两化融合。[5]
 

应用模式

  根据其实质用途可以归结为三种基本应用模式:
 
  [9]对象的智能标签。通过二维码,RFID等技术标识特定的对象,用于区分对象个体,例如在生活中我们使用的各种智能卡,条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息;此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息,例如智能卡上的金额余额,二维码中所包含的网址和名称等。
 
  环境监控和对象跟踪。利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络,可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控,如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染,通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度,通过GPS标签跟踪车辆位置,通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。
 
  对象的智能控制。物联网基于云计算平台和智能网络,可以依据传感器网络用获取的数据进行决策,改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度,根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。
 

建设情况

  物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与,并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助,物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征,其中,技术上的问题是物联网最为关键的问题;
 
  物联网技术是一项综合性的技术,是一项系统,目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设,理论上的研究已经在各行各业展开,而实际应用还仅局限于行业内部。关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。
 
  一般来讲,物联网的开展步骤主要如下:
 
  (1)对物体属性进行标识,属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;
 
  (2)需要识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;
 
  (3)将物体的信息通过网络传输到信息处理中心,由处理中心完成物体通信的相关计算。
 

发展趋势

  业内专家认为,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。目前,美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
 
  中国移动总裁王建宙提及,物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请台湾生产RFID、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。运用物联网技术,上海移动已为多个行业客户度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,目前已将超过10万个芯片装载在出租车、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。在世博会期间,“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。
 
  此外,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。
 

用途广泛

用途范围

  物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
 
  国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如:一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!”
 
  物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。 [10]

应用案例

  一:物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。
 
  系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
 
  二:ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。
 
  三、首家手机物联网落户广州
 
  将移动终端电子商务相结合的模式,让消费者可以与商家进行便捷的互动交流,随时随地体验品牌品质,传播分享信息,实现互联网向物联网的从容过度,缔造出一种全新的零接触、高透明、无风险的市场模式。手机物联网购物其实就是闪购。广州闪购通过手机扫描条形码、二维码等方式,可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。
 
  这种智能手机和电子商务的结合,是“手机物联网”的其中一项重要功能。预计2013年手机物联网占物联网的比例将过半,至2015年手机物联网市场规模达6847亿元,手机物联网应用正伴随着电子商务大规模兴起。
 

发展问题

  尽管我国已大量生产射频标签,但仍然存在四大问题制约发展。首先,芯片和读写器核心模块严重依赖进口。其次,射频标签自主技术标准缺位。再次,市场因素制约射频标签规模化推广。第四,民营企业处于竞争劣势,风险投资态度谨慎。[11]
 

认识误区

误区之一

  把传感网或RFID网等同于物联网。事实上传感技术也好、RFID技术也好,都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外,GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用,但绝不是物联网的全部。

误区之二

  把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸,把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络,互联网也有广域网和局域网之分。
 
  物联网既可以是我们平常意义上的互联网向物的延伸;也可以根据现实需要及产业应用组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网;也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同,类似智能物流、智能交通、智能电网等专业网;智能小区等局域网才是最大的应用空间。

误区之三

  认为物联网就是物物互联的无所不在的网络,因此认为物联网是空中楼阁,是目前很难实现的技术。事实上物联网是实实在在的,很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新,是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升,它从更高的角度升级了我们的认识。

误区之四

  把物联网当成个筐,什么都往里装;基于自身认识,把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如,仅仅嵌入了一些传感器,就成为了所谓的物联网家电;把产品贴上了RFID标签,就成了物联网应用等等。
 

专家观点

  2010年6月22日上海开幕的中国国际物联网大会指出:物联网将成为全球信息通信行业的万亿元级新兴产业。到2020年之前,全球接入物联网的终端将达到500亿个。我国作为全球互联网大国,未来将围绕物联网产业链,在政策市场、技术标准、商业应用等方面重点突破,打造全球产业高地。
 
  物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。
 
  中国互联网协会理事长胡启恒:中国近年来互联网产业迅速发展,网民数量全球第一,在未来物联网产业发展中已具备基础。物联网连接物品网,达到远程控制的目的,或实现人和物或物和物之间的信息交换。当前物联网行业的应用需求和领域非常广泛,潜在市场规模巨大。物联网产业在发展的同时还将带动传感器、微电子、视频识别系统一系列产业的同步发展,带来巨大的产业集群生产效益。
 
  中国工业和信息化部通信发展司司长张峰:物联网是当前最具发展潜力的产业之一,将有力带动传统产业转型升级,引领战略性新兴产业的发展,实现经济结构和战略性调整,引发社会生产和经济发展方式的深度变革,具有巨大的战略增长潜能,是后危机时代经济发展和科技创新的战略制高点,已经成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。我国必须牢牢把握产业创新方向和机遇,加快物联网产业的发展。
 
  中国联通集团副总经理李刚:在信息技术的支撑下,物联网正在引发新一轮的生活方式变革,已成为一个发展迅速规模巨大的市场。以中国国内RFAD为例,在2009年就达到了85亿人民币,在全球居第三位,仅次于英国和美国。未来更加安全稳定的有线无线数据的传输网络,将成为我国物联网快速发展的关键。
 
  北京易云智力CEO杨书华认为物联网的发展需要“四点联动”:物联网发展需要国家政策支持,更需要相关标准和规范;企业应该积累核心技术,纵向发展,横向联合;整个社会要积极应用和推广;积极储备和培养这方面的人才。
 

中国发展

基本介绍

  物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。
 
  第一,我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列;第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高;第三,我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四,我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;第五,我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。

高校研究

  物联网在中国高校的研究,当前的聚焦点在北京邮电大学南京邮电大学。作为“感知中国”的中心,无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议,标志中国“物联网”进入实际建设阶段。协议声明,无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院,内容主要围绕传感网,涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域,此外,相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。
 
  为积极参与“感知中国”中心及物联网建设的科技创新和成果转化工作,保持、扩大学校在物联网研究领域的优势,近日,南京邮电大学召开物联网建设专题研讨会,及时调整科研机构和专业设置,新成立了物联网与传感网研究院、物联网学院。2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。新华日报记者探访了南邮的“无线传感器网络研究中心”,这里的研究者与“物联网”打交道已有五六年。在实验室,一些“物联网”产品已经初见雏形。此外,南邮还有系列举措推进物联网建设的研究:设立物联网专项科研项目,鼓励教师积极参与物联网建设的研究;启动“智慧南邮”平台建设,在校园内建设物联网示范区等。
 
  我国第一家高校物联网工程学院
 
  2010年6月10日,江南大学为进一步整合相关学科资源,推动相关学科跨越式发展,提升战略性新兴产业的人才培养与科学研究水平,服务物联网产业发展,江南大学信息工程学院江南大学通信与控制工程学院合并组建成立“物联网工程学院”,也是全国第一个物联网工程学院。
 
  2012年6月,教育权威数据在物联网爱好者论坛建立开设物联网工程专业的物联网学校查询系统[12],专为物联网工程专业学生服务,方便大家查询开设物联网工程专业院校。

物联网科技园

  2011年4月,长安大学为加快建设特色鲜明的大学,推动陕西省(国家物联网中心)相关学科跨越式发展,推动地方经济,服务物联网产业发展,长安大学和西安浐灞生态区共建长安大学科技园”,也是全国第一个拥有直接服务于物联网板块的国家级大学科技园。[13]
 
  项目描述:占地面积80亩,建筑面积130000平方米,长安大学联合具有较强技术转化实力的企业打造物联网产业园区,依托西安地区科研综合实力和人才优势,重点发展超高频RFID、高端传感器的研发及技术转换转让,打造物联网器件集散、物联网行业应用解决方案集聚、物联网产品展示以及研发办公、商业配套。
 
  目标招商企业(项目):项目主要吸引物联网集成技术、软件开发及产品销售企业入区经营;吸引智能物流、环保、交通、电网、安防、家居等六个主要门类的研发服务类企业和项目入园。

开源项目

  开源软件无线电技术对无线电的行行业业影响颇深,对网联网的研究也不例外。GNU Radio 是免费的软件开发工具套件。它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。GNU Radio 的应用主要是用 Python 编程语言来编写的。但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。因此,开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。尽管其主要功用不是仿真器,GNU Radio 在没有射频 RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和(信号发生器)生成的数据进行信号处理的算法的研究。

政府措施

  中国将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用。这些措施包括:
 
  1.突破物联网关键核心技术,实现科技创新。同时结合物联网特点,在突破关键共性技术时,研发和推广应用技术,加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设,以应用技术为支撑突破应用创新。
 
  2.制订中国物联网发展规划,全面布局。重点发展高端传感器、MEMS、智能传感器和传感器网节点、传感器网关;超高频RFID、有源RFID和RFID中间件产业等,重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。
 
  3.推动典型物联网应用示范,带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展,带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程,确立以应用带动产业的发展模式,消除制约传感网规模发展的瓶颈。深度开发物联网采集来的信息资源,提升物联网的应用过程产业链的整体价值。
 
  4.加强物联网国际国内标准,保障发展。做好顶层设计,满足产业需要,形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用,加强关键技术的研究,建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台,加快关键标准的制定、实施和应用。积极参与国际标准制定,整合国内研究力量形成合力,推动国内自主创新研究成果推向国际。

专项资金

  权威人士日前向记者表示,首批5亿元物联网专项基金申报工作已启动,共有600多家企业申报。目前,工信部已筛选出100多家符合条件的企业。物联网专项基金总计50亿元,预计5年内发放完毕。
 
  工信部、财政部4月联合出台物联网专项基金相关管理办法。该基金将重点支持技术研发类、产业化类、应用示范与推广类和标准研制与公共服务类四大项目。 目前已形成基本齐全的物联网产业体系,网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小,但传感器、RFID (无线射频技术)等感知端制造产业、高端软件与集成服务与国外差距相对较大。如目前我国大陆共有450余家从事敏感元件及传感器生产厂家,但外资企业占67%。 据透露,申请首批物联网专项基金企业多为中资企业。通过物联网专项基金引导,有关部门希望培育技术创新能力强,具有自主知识产权、自主品牌和国际竞争力的大企业,加快产业培育和发展。
 

机构介绍

机构建设

  作为首个全国性物联网产业社团组织——中国电子商会物联网技术产品应用专业委员会(简称:“物专委”,英文简写:IOTCC),于2010年6月经过国家民政部初审、8月通过工信部核准,9月26日通过民政部最终审批正式成立。

主要任务

  在企业和政府之间发挥桥梁作用,协助政府对行业进行指导、协调、咨询和服务,帮助会员向政府反映企业要求;
 
  协调企业与企业之间的关系,加强技术合作、产品流通,消除恶性竞争;监督会员正确执行国家的法规制度,规范行业发展;
 
  通过会员单位间的信息沟通交流、技术产品合作、资源共享、资本运作等,推进物联网技术和产品的应用,推动中国物联网产业规模化、协同化发展。

任务内容

  1、宣传贯彻党和国家的有关政策;
 
  2、组织行业研究,为领导机关政策制定提供参考;
 
  3、联合会员单位在技术、产品、市场等领域进行专项调研及研讨;
 
  4、开展产品与技术的推广应用及试点示范工作;
 
  5、组织推进公共服务平台建设,组织行业共性技术研究并开展成果转化服务;
 
  6、推动行业相关标准制定;
 
  7、开展知识产权相关工作;
 
  8、开展行业人才培养与技术交流活动;
 
  9、 建立会员交流网络,举办会员大会;
 
  10、与相关国际组织建立联系,组织交流活动,为会员单位走国际化发展道路提供帮助。
 

中国问题

知识产权

  在物联网技术发展产品化的过程中,我国一直缺乏一些关键技术的掌握,所以产品档次上不去,价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。

技术标准

  目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准:接口的标准化;数据模型的标准化。虽然我国早在2005年11月就成立了RFID产业联盟,同时次年又发布了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》,指出应当集中开展RFID核心技术的研究开发,制定符合中国国情的技术标准。但是,现在我们可以发现,中国的RFID产业仍是一片混乱。技术强度固然在增强,但是技术标准却还如镜中之月。正如同中国的3G标准一样,出于各方面的利益考虑,最后中国的3G有了三个不同的标准。物联网的标准最终怎样,只能等时间来告诉我们答案了。

产业链条

  和美国相比,国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。虽然目前国内三大运营商和中兴华为这一类的系统设备商都已是世界级水平,但是其他环节相对欠缺。物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合,所以要在我国发展物联网,在体制方面还有很多工作要做,如加强广电、电信、交通等行业主管部门的合作,共同推动信息化、智能化交通系统的建立。加快电信网,广电网,互联网的三网融合进程。产业链的合作需要兼顾各方的利益,而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下,物联网普及仍相当漫长。

行业协作

  物联网应用领域十分广泛,许多行业应用具有很大的交叉性,但这些行业分属于不同的政府职能部门,要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用,在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动,以开放的心态展开通力合作,打破行业、地区、部门之间的壁垒,促进资源共享,加强体制优化改革,才能有效的保障物联网产业的顺利发展。

盈利模式

  物联网分为感知,网络,应用三个层次,在每一个层面上,都将有多种选择去开拓市场。这样,在未来生态环境的建设过程中,商业模式变得异常关键。对于任何一次信息产业的革命来说,出现一种新型而能成熟发展的商业盈利模式是必然的结果,可是这一点至今还没有在物联网的发展中体现出来,也没有任何产业可以在这一点上统一引领物联网的发展浪潮。
 
  目前物联网发展直接带来的一些经济效益主要集中在与物联网有关的电子元器件领域,如射频识别装置、感应器等等。而庞大的数据传输给网络运营商带来的机会以及对最下游的如物流及零售等行业所产生的影响还需要相当长时间的观察。

使用成本

  物联网产业是需要将物与物连接起来并且进行更好的控制管理。这一特点决定了其发展必将会随着经济发展和社会需求而催生出更多的应用。所以,在物联网传感技术推广的初期,功能单一,价位高是很难避免的问题。因为,电子标签贵,读写设备贵,所以,很难形成大规模的应用。而由于没有大规模的应用,电子标签和读写器的成本问题便始终没有达到人们的预期。成本高,就没有大规模的应用,而没有大规模的应用,成本高的问题就更难以解决。如何突破初期的用户在成本方面的壁垒成了打开这一片市场的首要问题。所以在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。

安全问题

  在物联网中,传感网的建设要求RFID标签预先被嵌入任何与人息息相关的物品中。可视人们在观念上似乎还不是很能接受自己周围的生活物品甚至包括自己时刻都处于一种被监控的状态,这直接导致嵌入标签势必会使个人的隐私权问题受到侵犯。因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。
 
  在物联网中,射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中,标签有可能预先被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活物品中,但由于该物品(比如衣物)的拥有者,不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且,这不仅仅是一个技术问题,还涉及到政治和法律问题。
 

发展规划

发展现状

  无线射频识别产业市场规模超过100亿元,传感器市场规模超过900亿元,其中, 微机电系统传感器市场规模超过150亿元;机器到机器终端数量接近1000万,形成全球最大的M2M市场之一。

发展目标

  到2015年,我国要在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。
 
  技术创新能力显著增强。攻克一批物联网核心关键技术,在感知、传输、处理、应用等技术领域取得500项以上重要研究成果;研究制定200项以上国家和行业标准;推动建设一批示范企业、重点实验室、工程中心等创新载体,为形成持续创新能力奠定基础。
 
  初步完成产业体系构建。形成较为完善的物联网产业链,培育和发展10个产业聚集区,100家以上骨干企业,一批“专、精、特、新”的中小企业,建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台,初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。

主要任务

  (一)大力攻克核心技术。(二)加快构建标准体系。(三)协调推进产业发展。(四)着力培育骨干企业。(五)积极开展应用示范。(六)合理规划区域布局。(七)加强信息安全保障。(八)提升公共服务能力。[14]

前景分析

  物联网是通过射频识别(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连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。根据美国研究机构Forrester预测,物联网所带来的产业价值将比互联网大30倍,物联网将成为下一个万亿元级别的信息产业业务。[15]
 
  目前,物联网在各国已经成为战略共识。发达国家更是早已积极推动物联网发展规划。美国政府在金融危机后积极响应IBM的“智慧地球”理念,将其作为其国家战略,强调传感等感知技术的应用,提出建设智慧型基础设施;欧盟2009年6月制定了物联网2020里程碑计划(I-Europe),计划具体而务实,强调RFID的广泛应用,注重信息安全;日本和韩国的泛在网络也已经发展多年,日本2009年8月推出I-Japan战略,在U-Japan的基础上,强调电子政务和社会信息服务应用。
 
  近年来,中国明确将物联网列入重大专项发展规划,2009年温总理在多次科技调研和会议上提出了“感知中国”的物联网产业构想。国家“十二五”规划已经明确提出,要发展宽带、融合、安全的下一代国家基础设施,推进物联网的应用。2010年9月,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中确定了七大战略性新兴产业,《决定》明确将物联网作为新一代信息战略性产业。
 
  2011年12月,酝酿已久的《物联网“十二五”发展规划》正式印发。《规划》明确,将加大财税支持力度,增加物联网发展专项资金规模,加大产业化专项等对物联网的投入比重,鼓励民资、外资投入物联网领域。《规划》提出,到2015年初步完成产业体系构建的目标:形成较为完善的物联网产业链,培育和发展10个产业聚集区,100家以上骨干企业,一批“专、精、特、新”的中小企业,建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台。“十二五”期间,物联网将实施五大重点工程:关键技术创新工程、标准化推进工程、“十区百企”产业发展工程、重点领域应用示范工程以及公共服务平台建设工程。其中,重点领域主要涉及智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗和智能家居等。
 
  从物联网的市场来看,至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30.0%。物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持,进入科技产业化的过程中。从行业的角度来看,物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信,通过电子产品标识感知识别相关信息,通过通信设备和服务传导传输信息,最后通过计算机处理存储信息。而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场,加总在一起的市场规模就相当大,可以说,物联网产业链的细化将带来市场进一步细分,造就一个庞大的物联网产业市场。

示范工程

  《物联网“十二五”发展规划》圈定9大领域重点示范工程,分别是:智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。
 

主流媒体

  1、RFID世界网   
 
RFID世界网创建于2005年,是国内第一家专注于RFID、智能卡、无线射频识别、传感网与物联网的行业综合门户网站。网站流量和综合影响力在物联网行业排名第一,每天都有原创的行业新闻更新,国外资讯翻译,物联网新闻资讯和观点分析影响了行业数十万人。RFID世界网2008年已成为百度、谷歌的搜索引擎新闻源。
 
  2、物联网智库  
 
物联网智库力求提供一贯、快速的了解全球产业物联网最新技术与信息的通道,除了提供通用性资讯文章之外,网站还包含内容丰富的原创文章,每篇原创文章都力求做到精益求精,包含物联网领域必须掌握的前瞻想法,使得我们可以接触到分分秒秒不断演进的物联网理念、技术与方案。您还可以通过物联网智库与同事、朋友进行社交,形成互动。[6]
 
  3、5联网 
 
  物联网资讯站,提供新鲜、及时、权威、全面的国内外物联网行业资讯,是物联网从业者和爱好者观察、了解物联网发展动态的窗口。
 
  4、偶然物联网商城
 
  中国首家物联网行业电子商务平台,物联网行业专业B2B网站,作为物联网行业的主流媒体平台;致力
 
  于打造中国物联网行业标志性B2B网站,为广大物联网企业提供最专业、最完善、最有效的B2B电子商务
 
  和品牌推广服务;包括产品在线商城、品牌宣传推广、产品供应求购、物联网技术解决方案等。
 
  5、《物联网世界》杂志  
 
《物联网世界》杂志,是物联网行业首本创刊的专业、实用的物联网行业权威杂志。本杂志以深入探讨中国RFID、智能卡、智能识别与传感器网络等物联网产业热点、难点问题,为企业成长、行业发展提供可借鉴的思路为己任。
 
  6、物联中国  
 
是我国新兴产业信息领域中最具权威性和专业性的物联网行业门户,是行业信息资源整合、产品方案发布、技术应用推广于一体的综合性门户网站。
 
 7、中国物联网智慧谷
 
  中国物联网智慧谷是专业的物联网行业门户网站,致力于物联网物联网解决方案发布展示与推广于一体信息服务平台。
 
  8、物联世界
 
  是坚持面向已经来临的物联网新世纪专注联盟协作的全球领先服务平台,提供全方位高效的物联网(IOT)核心信息资讯服务,并将建立城市及各行业协作互联互动协作的智慧中心机制,打造和谐共存的智慧新时空。
 
  9、中国移动物联网
 
  中国移动物联网是基于物联网的综合信息服务平台,具有丰富的物联网信息,为用户提供一站式信息服务。
 
  10、电子工程专辑
 
  《电子工程专辑》是环球资源属下刊物之一,创刊于1987年,在业界处于无可争辩的先导地位,市场占有率超出50%。作为亚洲领先的面向电子行业的设计、生产、测试工程师和技术经理的定期刊物,在中国大陆、台湾地区、香港地区、韩国和东南亚国家都有很大的订阅发行量。[16]
 
  11、智慧中国物联网
 
  智慧中国是旨在打造中国物联网门户站,推动中国物联网行业的发展,通过编辑与翻译,完善更加丰富的物联网相关资讯,帮助用户了解最新最前沿的技术,并且建立各相关行业交流平台,帮助企业之间实现共赢、合作发展。
 

与门禁系统的结合

  一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、电锁、出门开关、门磁、电源、处理中心这八个模块组成,无线物联网门禁将门点的设备简化到了极致:一把电池供电的锁具。除了门上面要开孔装锁外,门的四周不需要设备任何辅佐设备。整个系统简洁明了,大幅缩短施工工期,也能降低后期维护的本钱。无线物联网门禁系统的安全与可靠首要体现在以下两个方面:无线数据通讯的安全性包管和传输数据的安稳性[17]
 

与云计算的结合

  物联网的智能处理依靠先进的信息处理技术,如云计算、模式识别等技术,云计算可以从两个方面促进物联网和智慧地球的实现:首先,云计算是实现物联网的核心。 其次,云计算促进物联网和互联网的智能融合。
 

与TD结合

  物联网发展是确保TD成功的重大契机。TD-SCDMA是我国拥有自主知识产权的第三代移动通信系统,是宽带无线通信网络,TD的发展需要数据业务的拉动,物联网应用是需求最迫切的增强型数据业务,具有广阔的应用前景,能够充分发挥TD网络优势,有助于促进TD产业链的成熟。
 
  完善现有网络,发挥TD优势,积极推动无线传感器网络与TD网络融合,构建适于物联网应用的GPRS/TD/WSN(无线传感器网络)融合网络,大力发展适于TD网络承载的物联网业务,提升TD的核心竞争力,给物联网的发展以强有力的支撑,是中国移动的发展思路。
 

大学专业设置

  2012年中国开设物联网专业十二所主要大学[18] 
 
  
1 哈尔滨工业大学
2 西北工业大学
3 北京理工大学
4 南京航空航天大学
5 北京邮电大学
6 吉林大学
7 武汉大学
8 华中科技大学
9 武汉理工大学
10 西南交通大学
11 西安交通大学
12 德州大学
 

未来发展

创新2.0模式

  邬贺铨院士指出,物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网及移动泛在技术的发展,使得技术创新形态发生转变,以用户为中心、以社会实践为舞台、以人为本的创新2.0形态正在显现,实际生活场景下的用户体验也被称为创新2.0模式的精髓。
 
  其中,政府是创新基础设施的重要引导和推动者,比如欧盟通过政府搭台、PPP公私合作伙伴关系构建创新基础设施来服务用户,激发市场及社会的活力。用户是创新2.0模式的关键,也是物联网发展的关键,而用户的参与需要强大的创新基础设施来支撑。物联网的发展不仅将推动创新基础设施的构建,也将受益于创新基础设施的全面支撑。作为创新2.0时代的重要产业发展战略,物联网的发展必须实现从‘产学研’向‘政产学研用’,再向‘政用产学研’协同发展转变。

两化融合

  2012年2月14日,中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。[19]
 
  《规划》公布不久,工信部批复广东顺德创建“装备工业两化深度融合暨智能制造试点”,顺德提出在智能产品方面将打造一批“无人工厂”。[20]
 
  制造业的无人化或许将为中国制造业的升级提供一条路径。李广乾认为,智能化是信息化与工业化“两化融合”的必然途径,其技术核心无疑就是物联网,但要权衡好投入与产出,量力而行。
 
  邬贺铨则指出,以前提“两化融合”还比较泛泛,而物联网是“两化融合”的切入点,可以大大促进信息化的应用。物联网大量的应用是在行业中,包括智能电网智能交通智能物流智能医疗智能家居等等。国家发展物联网的目的,不仅是产生应用效益,更要带动产业发展。有了物联网,每个行业都可以通过信息化提高核心竞争力,这些智能化的应用就是经济发展方式的转变。[
信息来源:欧阳思韵 > 《科技趣闻》
2016-11-23 17:11


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