（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與軟件分院，新疆 烏魯木齊 830021）

1 物聯(lián)網(wǎng)概念

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義

互聯(lián)網(wǎng)是人依靠終端設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)人與人之間的信息傳遞和共享，在不到二十年的時(shí)間里它就已經(jīng)完全改變了我們的生活方式和工作方式。在互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了信息傳遞和共享后，人們期望各種實(shí)物的描述信息也可傳遞和共享，“物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things,IoT）“正是在這種情況下提出的[1]。

物聯(lián)網(wǎng)的概念最初由麻省理工學(xué)院Auto-ID研究中心提出[2]。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。因此，可以說，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，由人及物的延伸。那么，聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)的“物”到底是什么呢？有人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是產(chǎn)品信息的互聯(lián)網(wǎng)，那么物就是“產(chǎn)品信息”[3]，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的初級階段這種理解是合適的。隨著物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的深入，這樣理解是很有局限性的。

物聯(lián)網(wǎng)中的交互實(shí)體是時(shí)間或空間上可移動(dòng)的物理或虛擬物體，采用近場無線通信（Near Field Communication,NFC)、無線傳感與執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor and Actuator Network,WSAN）與 RFID等技術(shù)的融合，連接物理世界與虛擬世界[4-5]。

顯然，不是所的“物”都能聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)，這里的“物”要滿足相應(yīng)的條件：

（1）有相應(yīng)信息的接收器；

（2）有數(shù)據(jù)傳輸通路；

（3）有一定的存儲(chǔ)功能；

（4）有CPU；

（5）有操作系統(tǒng)；

（6）有專門的應(yīng)用程序；

（7）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。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本特征

現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)滿足了人與人之間的信息交換和共享，而物聯(lián)網(wǎng)將滿足物與物、人與物之間的信息交換和共享，且不需要人的參與就可以自動(dòng)運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。

全面感知：利用射頻識別、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術(shù)隨時(shí)隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲取。

可靠傳送：通過將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，依托各種通信網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。

智能處理：利用各種智能計(jì)算技術(shù)，對海量的感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析并處理，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。

物聯(lián)網(wǎng)不會(huì)發(fā)展成為獨(dú)立于互聯(lián)網(wǎng)的另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它將是互聯(lián)網(wǎng)的一種新型應(yīng)用，就如同現(xiàn)在人們所熟知的基于Web和 HTTP協(xié)議的萬維網(wǎng)，所以，物聯(lián)網(wǎng)可能象萬維網(wǎng)一樣根據(jù)服務(wù)的范圍形成以下不同的類別，如私有物聯(lián)網(wǎng)、公有物聯(lián)網(wǎng)、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)和混合物聯(lián)網(wǎng)等。

從技術(shù)的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用深化和擴(kuò)展的結(jié)果，是一種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它涉及3個(gè)方面的技術(shù)，即感知、傳輸、和智能處理。從發(fā)展的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)還處于探索階段[6]。

2 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由信息物品技術(shù)、自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能應(yīng)用技術(shù)構(gòu)成，這3個(gè)部分各自有其技術(shù)架構(gòu)，這三類技術(shù)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)。

信息物品技術(shù)主要指物品的標(biāo)識、傳感和控制技術(shù)，也就是指現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)。信息物品技術(shù)屬于物理世界與網(wǎng)絡(luò)世界融合的接口技術(shù)。如果把人也看作是一個(gè)物品，則信息物品技術(shù)也包括了佩戴式計(jì)算裝置技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)需要自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自主網(wǎng)絡(luò)就是具備自管理能力的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用需求看，自主網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具備自控制能力，所以，物聯(lián)網(wǎng)中的自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括自主管理技術(shù)和自主控制技術(shù)兩部分。

自主網(wǎng)絡(luò)管理類技術(shù)包括：網(wǎng)絡(luò)自配置技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自愈合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自優(yōu)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)自保護(hù)技術(shù)。自主網(wǎng)絡(luò)控制類技術(shù)包括：基于空間語義的控制技術(shù)、基于時(shí)間語義的控制技術(shù)。支撐物聯(lián)網(wǎng)的自主網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是具有自主網(wǎng)絡(luò)能力的因特網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用要求對產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)能自動(dòng)進(jìn)行處理，所以物聯(lián)網(wǎng)需要智能應(yīng)用技術(shù)，其中包括智能數(shù)據(jù)融合和智能決策控制技術(shù)。智能數(shù)據(jù)融合技術(shù)包括基于策略的數(shù)據(jù)融合、基于位置的數(shù)據(jù)融合、基于時(shí)間的數(shù)據(jù)融合、基于語義的數(shù)據(jù)融合；智能決策控制技術(shù)包括基于智能算法的決策、基于策略的決策、基于知識的決策。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需要智能化信息處理技術(shù)的支撐,主要需要針對大量的數(shù)據(jù)通過深層次的數(shù)據(jù)挖掘，并結(jié)合特定行業(yè)的知識和前期科學(xué)成果，建立針對各種應(yīng)用的專家系統(tǒng)、預(yù)測模型、內(nèi)容和人機(jī)交互服務(wù)[7]。

3 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算

云計(jì)算（cloud computing)是一種基于網(wǎng)絡(luò)的、以虛擬化方式共享資源的計(jì)算模式，資源的部署和提供是可以按需動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)的。云計(jì)算允許用戶通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地獲取各類計(jì)算資源，如計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、應(yīng)用、服務(wù)等，它體現(xiàn)了一種“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的思想，將大量計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和軟件資源鏈接在一起，形成巨大規(guī)模的共享虛擬 IT資源池，為遠(yuǎn)程終端用戶提供各種方便快捷而又功能強(qiáng)大的信息技術(shù)服務(wù)[8]。

可以確定，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展離不開云計(jì)算平臺的支撐。物聯(lián)網(wǎng)依托云計(jì)算強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)信息智能處理，而目前云計(jì)算對數(shù)據(jù)和服務(wù)的管理并不值得用戶完全信賴[9]?，F(xiàn)有的云計(jì)算技術(shù)還不能夠滿足具有實(shí)時(shí)感應(yīng)、高度并發(fā)、自主協(xié)同和涌現(xiàn)效應(yīng)特征的物聯(lián)網(wǎng)“后端”的需求[10]。因此，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用會(huì)推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以滿足需要，這兩種技術(shù)關(guān)系密切，在發(fā)展中相互促進(jìn)、相互成就。

4 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

4.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本應(yīng)用模式

根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式：

（1）對象的智能標(biāo)簽。通過二維碼、RFID等技術(shù)標(biāo)識特定的對象，用于區(qū)分對象個(gè)體，例如在生活中我們使用的各種智能卡，條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息。此外通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的金額余額等。

（2）環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對某個(gè)對象的實(shí)時(shí)狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置，通過交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時(shí)交通流程等。

（3）對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動(dòng)調(diào)整紅綠燈間隔等。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈及其構(gòu)成

針對物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)雖存在不同的描述，但內(nèi)涵基本相同。通常物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為感知層、傳輸層、智能處理層三個(gè)部分。相對于已有的互聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)更是一個(gè)龐大的社會(huì)信息系統(tǒng)工程，擁有涉及國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)、社會(huì)與生活各個(gè)領(lǐng)域的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。其中，感知層主要承擔(dān)物體的標(biāo)識和信息的采集，傳輸層承擔(dān)各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入以及信息的傳輸，智能處理層完成信息的分析處理和決策，以及實(shí)現(xiàn)或完成特定的智能化應(yīng)用和服務(wù)任務(wù)。

從系統(tǒng)應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)角度看，物聯(lián)網(wǎng)從根本上講還需要依賴一系列系統(tǒng)硬件設(shè)備和相關(guān)軟件系統(tǒng)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)軟件是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基石和基本單元，它們構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中重要的組成部分，也是未來推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵因素[11]。

物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈錯(cuò)綜復(fù)雜，從廠商或服務(wù)商的角度看，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括核心感應(yīng)器件提供商、設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)提供商、軟件與系統(tǒng)解決方案提供商、系統(tǒng)集成商、運(yùn)營及服務(wù)提供商等六大環(huán)節(jié)。

（1）核心感應(yīng)器件提供商：感應(yīng)器件是物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識、識別以及采集信息的基礎(chǔ)和核心，感應(yīng)器件主要包括RFID、傳感器、智能儀器等。

（2）設(shè)備提供商：感知層的末端設(shè)備具有一定獨(dú)立功能，典型設(shè)備如射頻識別設(shè)備、傳感系統(tǒng)及設(shè)備、傳感執(zhí)行器等。

（3）網(wǎng)絡(luò)提供商：對于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸提供支撐和服務(wù)，包括互聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)、專網(wǎng)以及其它網(wǎng)絡(luò)等。

（4）軟件與系統(tǒng)解決方案提供商：提供感知層的微操作系統(tǒng)、中間件以及系統(tǒng)解決方案。

（5）系統(tǒng)集成商：根據(jù)用戶需求，將實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)完整解決方案提供給客戶的廠商。

（6）運(yùn)營及服務(wù)提供商：為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接、應(yīng)用平臺、行業(yè)解決方案、測試認(rèn)證、信息咨詢、計(jì)費(fèi)等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)終端接入控制、終端管理、行業(yè)應(yīng)用、業(yè)務(wù)運(yùn)營、平臺管理等服務(wù)。

從技術(shù)角度看，目前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸在于感知層，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對于傳感器品種和數(shù)量的需求無疑是巨大的。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的感應(yīng)器件的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造也是當(dāng)前我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

5 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，可使所有的物品與網(wǎng)絡(luò)連接，方便識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，引發(fā)和帶動(dòng)生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和生活方式的深刻變革，成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)和重要引擎。

總體而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來前景廣闊，也是產(chǎn)業(yè)升級、人類進(jìn)入高度信息化社會(huì)的必然選擇。隨著電信網(wǎng)絡(luò)特別是無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展、傳感技術(shù)的發(fā)展，我國推廣物聯(lián)網(wǎng)的條件逐步成熟，但其發(fā)展周期會(huì)非常長，目前我們還處在培育階段，在發(fā)展過程中還有許多的難題需要產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)環(huán)節(jié)去共同努力解決，未來還有很長的路要走。

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