物聯網

物聯網（The Internet of things ）即“萬物相連的網際網路”，是網際網路基礎上的延伸和擴展的網路，將各種信息感測設備與網際網路結合起來而形成的一個巨大網路，實現在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯互通。

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，IT行業又叫：泛互聯，意指物物相連，萬物萬聯。由此，“物聯網就是物物相連的網際網路”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是網際網路，是在網際網路基礎上的延伸和擴展的網路；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息感測設備，按約定的協議，把任何物品與網際網路相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。

物聯網概念最早出現於比爾蓋茨1995年《未來之路》一書，在《未來之路》中，比爾蓋茨已經提及物聯網概念，只是當時受限於無線網路、硬體及感測設備的發展，並未引起世人的重視。

1998年，美國麻省理工學院創造性地提出了當時被稱作EPC系統的“物聯網”的構想。

1999年，美國Auto-ID首先提出“物聯網”的概念，主要是建立在物品編碼、RFID技術和網際網路的基礎上。過去在中國，物聯網被稱之為感測網。中科院早在1999年就啟動了感測網的研究，並已取得了一些科研成果，建立了一些適用的感測網。同年，在美國召開的移動計算和網路國際會議提出了，“感測網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”。

2003年，美國《技術評論》提出感測網路技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。

2005年11月17日，在突尼西亞舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU網際網路報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念。報告指出，無所不在的“物聯網”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網際網路主動進行交換。射頻識別技術（RFID）、感測器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。

物聯網具有以下三個重要特徵：

（1）普通對象設備化，即通過置入晶元、RFID、條碼等手段使像茶杯、桌子、食品、輪胎、車輛等普通物理對象變成可定址的設備；

（2）自治終端互連化，即將上述設備化的物理對象作為網路自治終端進行連網；

（3）普適服務智能化，在這個廣泛互連的網路上，通過每一個普通對象參與服務流程，使普適服務智能化。如體載網路、車載網路中的感測節點能對司機身體和道路狀況實時監測，從而指導駕駛行為。

談到物聯網，就不得不提到物聯網發展中備受關注的射頻識別技術（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）。RFID是一種簡單的無線系統，由一個詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標籤）組成。標籤由耦合元件及晶元組成，每個標籤具有唯擴展詞條一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，它通過天線將射頻信息傳遞給閱讀器，閱讀器就是讀取信息的設備。RFID技術讓物品能夠“開口說話”。這就賦予了物聯網一個特性即可跟蹤性。就是說人們可以隨時掌握物品的準確位置及其周邊環境。據Sanford C. Bernstein公司的零售業分析師估計，關於物聯網RFID帶來的這一特性，可使沃爾瑪每年節省83.5億美元，其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。RFID幫助零售業解決了商品斷貨和損耗（因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品）兩大難題，而現在單是盜竊一項，沃爾瑪一年的損失就達近20億美元。

MEMS是微機電系統（ Micro - Electro - Mechanical Systems）的英文縮寫。它是由微感測器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊介面和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。其目標是把信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，集成於大尺寸系統中，從而大幅度地提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。它是比較通用的感測器。因為MEMS，賦予了普通物體新的生命，它們有了屬於自己的數據傳輸通路、有了存儲功能、操作系統和專門的應用程序，從而形成一個龐大的感測網。這讓物聯網能夠通過物品來實現對人的監控與保護。遇到酒後駕車的情況，如果在汽車和汽車點火鑰匙上都植入微型感應器，那麼當喝了酒的司機掏出汽車鑰匙時，鑰匙能透過氣味感應器察覺到一股酒氣，就通過無線信號立即通知汽車“暫停發動”，汽車便會處於休息狀態。同時“命令”司機的手 機給他的親朋好友發簡訊，告知司機所在位置，提醒親友儘快來處理。不僅如此，未來衣服可以“告訴”洗衣機放多少水和洗衣粉最經濟；文件夾會“檢查”我們忘帶了什麼重要文件；食品蔬菜的標籤會向顧客的手機介紹“自己”是否真正“綠色安全”。這就是物聯網世界中被“物”化的結果。

M2M是Machine-to-Machine/Man的簡稱，是一種以機器終端智能交互為核心的、網路化的應用與服務。它將使對象實現智能化的控制。M2M技術涉及5個重要的技術部分：機器、M2M硬體、通信網路、中間件、應用。基於雲計算平台和智能網路，可以依據感測器網路獲取的數據進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。拿智能停車場來說，當該車輛駛入或離開天線通信區時，天線以微波通訊的方式與電子識別卡進行雙向數據交換，從電子車卡上讀取車輛的相關信息，在司機卡上讀取司機的相關信息，自動識別電子車卡和司機卡，並判斷車卡是否有效和司機卡的合法性，核對車道控制電腦顯示與該電子車卡和司機卡一一對應的車牌號碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關信息存入資料庫中，車道控制電腦根據讀到的數據判斷是正常卡、未授權卡、無卡還是非法卡，據此做出相應的回應和提示。另外，家中老人戴上嵌入智能感測器的手錶，在外地的子女可以隨時通過手機查詢父母的血壓、心跳是否穩定；智能化的住宅在主人上班時，感測器自動關閉水電氣和門窗，定時向主人的手機發送消息，彙報安全情況。

雲計算旨在通過網路把多個成本相對較低的計算實體整 合成一個具有強大計算能力的完美系統，並藉助先進的商業 模式讓終端用戶可以得到這些強大計算能力的服務。如果將 計算能力比作發電能力，那麼從古老的單機發電模式轉向現 代電廠集中供電的模式，就好比現在大家習慣的單機計算模 式轉向雲計算模式，而“雲”就好比發電廠，具有單機所不 能比擬的強大計算能力。這意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像煤氣、水、電一樣，取用方便、費用低廉，以至於用戶無需自己配備。與電力是通過電網傳輸不同，計算能力是通過各種有線、無線網路傳輸的。因此，雲計算的一個核心理念就是通過不斷提高“雲”的處理能力，不斷減少用戶終端的處理負擔，最終使其簡化成一個單純的輸入輸出設備，並能按需享受“雲”強大的計算處理能力。物聯網感知層獲取大量數據信息，在經過網路層傳輸以後，放到一個標準平台上，再利用高性能的雲計算對其進行處理，賦予這些數據智能，才能最終轉換成對終端用戶有用的信息。

物聯網的應用領域涉及到方方面面，在工業、農業、環境、交通、物流、安保等基礎設施領域的應用，有效的推動了這些方面的智能化發展，使得有限的資源更加合理的使用分配，從而提高了行業效率、效益。在家居、醫療健康、教育、金融與服務業、旅遊業等與生活息息相關的領域的應用，從服務範圍、服務方式到服務的質量等方面都有了極大的改進，大大的提高了人們的生活質量; 在涉及國防軍事領域方面，雖然還處在研究探索階段，但物聯網應用帶來的影響也不可小覷，大到衛星、導彈、飛機、潛艇等裝備系統，小到單兵作戰裝備，物聯網技術的嵌入有效提升了軍事智能化、信息化、精準化，極大提升了軍事戰鬥力，是未來軍事變革的關鍵。

物聯網技術在道路交通方面的應用比較成熟。隨著社會車輛越來越普及，交通擁堵甚至癱瘓已成為城市的一大問題。對道路交通狀況實時監控並將信息及時傳遞給駕駛人，讓駕駛人及時作出出行調整，有效緩解了交通壓力；高速路口設置道路自動收費系統(簡稱ETC)，免去進出口取卡、還卡的時間，提升車輛的通行效率；公交車上安裝定位系統，能及時了解公交車行駛路線及到站時間，乘客可以根據搭乘路線確定出行，免去不必要的時間浪費。社會車輛增多，除了會帶來交通壓力外，停車難也日益成為一個突出問題，不少城市推出了智慧路邊停車管理系統，該系統基於雲計算平台，結合物聯網技術與移動支付技術，共享車位資源，提高車位利用率和用戶的方便程度。該系統可以兼容手機模式和射頻識別模式，通過手機端APP軟體可以實現及時了解車位信息、車位位置，提前做好預定並實現交費等等操作，很大程度上解決了“停車難、難停車”的問題。

智能家居就是物聯網在家庭中的基礎應用，隨著寬頻業務的普及，智能家居產品涉及到方方面面。家中無人，可利用手機等產品客戶端遠程操作智能空調，調節室溫，甚者還可以學慣用戶的使用習慣，從而實現全自動的溫控操作，使用戶在炎炎夏季回家就能享受到冰爽帶來的愜意；通過客戶端實現智能燈泡的開關、調控燈泡的亮度和顏色等等; 插座內置Wifi，可實現遙控插座定時通斷電流，甚者可以監測設備用電情況，生成用電圖表讓你對用電情況一目了然，安排資源使用及開支預算；智能體重秤，監測運動效果。內置可以監測血壓、脂肪量的先進感測器，內定程序根據身體狀態提出健康建議; 智能牙刷與客戶端相連，供刷牙時間、刷牙位置提醒，可根據刷牙的數據生產圖表，口腔的健康狀況; 智能攝像頭、窗戶感測器、智能門鈴、煙霧探測器、智能報警器等都是家庭不可少的安全監控設備，你及時出門在外，以在任意時間、地方查看家中任何一角的實時狀況，任何安全隱患。看似繁瑣的種種家居生活因為物聯網變得更加輕鬆、美好。

近年來全球氣候異常情況頻發，災害的突發性和危害性進一步加大，網可以實時監測環境的不安全性，情況提前預防、實時預警、及時採取應對措施，降低災害對人類生命財產的威脅。美國布法羅大學早在 2013 年就提出研究深海網際網路項目，過特殊處理的感應裝置置於深海處，時分析水下相關情況，洋污染的防治、海底資源的探測、甚至對海嘯也可以提供更加可靠的預警。該項目在當地湖水中進行試驗，得了成功，一步擴大使用範圍提供了基礎。利用物聯網技術可以智能感知大氣、土壤、森林、水資源等方面各指標數據，善人類生活環境發揮巨大作用。

雖然物聯網近年來的發展已經漸成規模，各國都投入了巨大的人力、物力、財力來進行研究和開發。但是在技術、管理、成本、政策、安全等方面仍然存在許多需要攻克的難題, 具體分析如下:

目前，傳統網際網路的標準並不適合物聯網。物聯網感知層的數據多源異構，不同的設備有不同的介面，不同的技術標準；網路層、應用層也由於使用的網路類型不同、行業的應用方向不同而存在不同的網路協議和體系結構。建立的統一的物聯網體系架構，統一的技術標準是物聯網現在正在面對的難題。

物聯網自身就是一個複雜的網路體系，加之應用領域遍及各行各業，不可避免的存在很大的交叉性。如果這個網路體系沒有一個專門的綜合平台對信息進行分類管理，就會出現大量信息冗餘、重複工作、重複建設造成資源浪費的狀況。每個行業的應用各自獨立，成本高、效率低，體現不出物聯網的優勢，勢必會影響物聯網的推廣。物聯網現急需要一個能整合各行業資源的統一管理平台，使其能形成一個完整的產業鏈模式。

就目前來看，各國對物聯網都積極支持，在看似百花齊放的背後，能夠真正投入並大規模使用的物聯網項目少之又少。譬如，實現RFID技術最基本的電子標籤及讀卡器，其成本價格一直無法達到企業的預期，性價比不高；感測網路是一種多跳自組織網路，極易遭到環境因素或人為因素的破壞，若要保證網路通暢，並能實時安全傳送可靠信息，網路的維護成本高。在成本沒有達到普遍可以接受的範圍內，物聯網的發展只能是空談。

傳統的網際網路發展成熟、應用廣泛，尚存在安全漏洞。物聯網作為新興產物，體系結構更複雜、沒有統一標準，各方面的安全問題更加突出。其關鍵實現技術是感測網路，感測器暴露的自然環境下，特別是一些放置在惡劣環境中的感測器，如何長期維持網路的完整性對感測技術提出了新的要求，感測網路必須有自愈的功能。這不僅僅受環境因素影響，人為因素的影響更嚴峻。RFID是其另一關鍵實現技術，就是事先將電子標籤置入物品中以達到實時監控的狀態，這對於部分標籤物的所有者勢必會造成一些個人隱私的暴露，個人信息的安全性存在問題。不僅僅是個人信息安全，如今企業之間、國家之間合作都相當普遍，一旦網路遭到攻擊，後果將更不敢想象。如何在使用物聯網的過程做到信息化和安全化的平衡至關重要。