南京信息职业技术学院 曾庆珠

世界正在不断变“小”，中国与世界日渐融为一体，而与此同时，金融危机、能源紧张，环境污染，食品问题、自然灾害接踵而至。国家电网效率低下，导致40%～70%的电力被浪费；在这样的背景下物联网技术得到很好的发展。

1 物联网概述

到2010年每个人将拥有10亿个晶体管，该技术已被嵌入到数十亿台设备中；2011年网络用户将会达到20亿户，HSPA(高速分组接入技术)将促进三种屏幕融合(电视、电脑、手机)；数以万计的事物利用物联网紧密相连。

1.1 物联网的定义

物联网的定义是通过射频识别(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、移动通信网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网是通过智能感知、识别技术与云计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

1.2 物联网的特点

(1)全面感知，利用RFID、传感器、二维码等各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象，全面感知世界；(2)可靠传送，利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送；(3)智能控制，对物体实现智能化的控制和管理，真正达到了人与物的沟通；(4)泛在服务，物联网以无所不在、无所不包、无所不能来实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能通信。

2 物联网的发展及现状

1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中首次提到物联网时，迫于当时网络终端技术的局限使得这一构想无法真正落地，转眼16年后，物联网再次登场，一跃成为了各国关注的焦点。

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”。

2009年1月28日，美国总统与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，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。

2009年8月7日，温家宝总理在考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时指出，把传感系统和3G中的TD技术结合起来，加快推进传感网发展，尽快建立“感知中国”中心。

物联网产业发展迅猛，2009年国内RFID市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过 38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。随着物联网的应用和推广，中国物联网产业链1年就能创造约1000亿元产值。

3 物联网架构

物联网架构主要有感知、传输、支撑和应用四大层(如图1)。网络感知主要通过各种类型的传感器对物质属性、环境状态、行为态势等静、动态的信息进行大规模、分布式的信息获取与状态辨识。传输层主要功能是通过现有互联网或移动通信网(全球移动通讯系统、TD-SCDMA、无线接入网、无线局域网、卫星网等)基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。支撑层在高性能计算技术的支撑下，将网络内大量或海量的信息资源通过计算分析整合成一个可以互联互通的大型智能网络，为上层服务管理和大规模行业应用建立起一个高效、可靠和可信的支撑技术平台。应用层根据用户的需求，构建面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，并根据各种应用的特点集成相关的内容服务。

图1 物联网体系架构

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，某些行业已经积累了一些成功的案例。

4 物联网关键技术

物联网的关键技术有传感器技术、传感器网络技术、传感网络相关的通信技术、通信网络技术、物联网平台技术以及它们之间的结合技术。

传感器负责物联网信息的采集是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。由于各种传感器存在的温度、压力、速度、湿度、高度、视频、图像、位置等的不同，传感器所提供的信息接口存在巨大差异，是对物联网终端规模化的最大挑战。

传感器网络形成了一套完整的物理层、链路层、网络层规范。传感网络有蓝牙、Wi-Fi、RFID、WirelessHART等相关通信技术。传感器终端具有IP化、功耗低、体积小、信息双向传递、免人工维护等智能化。

通信网络技术为物联网数据提供传送通道，适应物联网低数据率、低移动性等业务需求。

物联网平台技术主要是和物联网终端之间，以及现有网络、系统间进行配合，以提供物联网能力给不同的物联网应用，在网络架构上，构建一个能适合多个行业应用的统一业务平台，为跨行业的统一信息服务提供支撑。随着物联网的进一步发展，发展到协同感知，甚至泛在服务的阶段后，必然需要考虑更为有效的物联网架构、名址、路由、通信协议。

5 物联网技术应用

5.1 智能食品

物联网设计食品追溯终端设备，工作人员将一只带有标签的黄瓜，在终端的扫描口轻轻扫描一下，设备终端的显示屏上便立即显示了该黄瓜的产地、育苗、种植、田间管理、采收、销售等一条龙信息，黄瓜的生长流程一览无余。

同时使用物联网技术还可以在食品保鲜上得到应用。全球25%的食品在流通过程中而变质而损失，这相当于每年4580亿美元经济损失，在物联网时代下，将智能(RFID)注入食物，这样我们就能知道食物已运到何处，监视食物到餐桌的温度，监控它前往超市的温度，保证到餐桌的食物依然新鲜，从而改善我们的食物供应，从源头保障食品的卫生安全，并守护消费者的健康，让生活更安全。

5.2 智能物流

智能物流是指货物从供应者向客户的智能移动过程，例如智能运输、智能仓储、智能配送、智能包装、智能装卸以及智能信息的获取、加工和处理等多项基本活动。

将标签附在被识别物品上的表面或内部，当被识别物品进入识别范围内时，RFID读写器自动无接触读写，例如自动出库系统、自动入库系统、自动盘库系统、自动周转等子系统。在货物的运输中，建立交通管理、车辆控制、车辆调度等子系统。实现大范围、全方位，实时、准确、高效的综合运输管理系统。

5.3 智能家电

我国正迎来一个无线城市、物联网建设与发展的热潮，在网络融合、云计算和物联网的推动下，智能家电迎来全新的变革。

智能家电无线网络主要包括了一个家庭网关以及若干个无线通讯子节点。在家庭网关上有一个无线发射模块，每个子节点上都接有一个无线网络接收模块，通过这些无线网络收发模块，数据就在网关和子节点之间进行传送。

基于物联网的家电，在充满物物感知的环境将产生新的应用。物联网技术的感知网络，实现了家电与人互动过程智能人机识别等一系列的“触觉”，而语音合成技术将实现家电开口说话的能力，让家电能及时的将信息反馈给客户。如，热水器中部件损坏了，通过传感器件的感知，并与后台数据交流，在家电通知中心驱动语音合成芯片来实现开口说话：“热水器内胆故障，请联系售后解决此问题，离您最近的售后的电话为……”。同时家电的售后部门，已经得知了消息并从计算中心找到了解决方案，并可通过云计算处理新突发的事件。实现家电开口说话的能力，只需要语音合成芯片或已经内置的语音合成软件。

5.4 网电杆塔监控

电为世界的进步提供了无穷动力，然而，预防时常发生的对于塔架进行螺丝拆卸，支架割据等盗窃行为，使用紧固件防拆探测传感网节点，声阵列传感网节点等设备，对于各类破坏塔架的行为进行识别使用喇叭、摄像头以及传感网基站进行联合报警，使得电力公司可以准确定位，及时取证，尽早维修。

如图2，防拆探测传感网节点，声阵列传感网节点(感知层)等监测系统安装在电网杆塔上，实施对电塔状态的实时监控、采集、分析和记录电网杆塔的相关数据以及语音、图像供监控中心计算机查询，并在塔上异常事件时主动上传报警信息；3G/GPRS(传输层)通过数据包、SMS、语音通信等方式进行数据传输，监控中心云计算(支撑层)将图像、声音和其他数据在监控平面上显示，同时云计算将异常信息发给相应人员手机或PC(应用层)，从而对电网杆塔进行及时处理。

图2 电网杆塔监控系统图

6 结语

物联网不仅将渗透到智能交通、智能城市、环境保护、节能减排、公共安全、智能家居等领域，还将极大推动经济发展，成为新的经济增长点。物联网技术、产业发展和应用将引发新一轮信息技术革命和产业革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。加快发展物联网产业，不仅是我国提升信息产业核心竞争力、发展创新型经济的战略选择，也是改造提升传统产业、促进“两化”融合、提升社会信息化水平的重要抓手，对经济发展和社会生活都将产生深远影响。

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