物联网标准体系与应用举例

郁鸣钢

2010年，所有关心政治经济的人都开始熟悉一个名词——物联网。随着温家宝总理在2010年的政府工作报告中提出“加快物联网的研发应用”，我国信息产业已经瞄准了一个全新的战略目标。而要实现这一目标，不仅需要攻破核心技术，还需要统一核心技术。

1 物联网及其标准体系

传感网在国际上又称为“物联网”,“物联网”（Internet of Things）指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。

物联网被视为继计算机、互联网之后信息化的第3次浪潮，但与前两次浪潮国外创造技术、我国引进应用不同，物联网目前在全球还没有一个成熟的标准体系，这给了中国一个与世界同步建立话语权的机会。

“我国物联网发展处于初始阶段。无论是国标的自主制定，还是核心技术产品的研发、产业化以及规模化应用示范都处于起步阶段。标准的缺失与核心技术产品的产业化配套能力相对薄弱制约了我国物联网的大规模应用。”物联网标准联合工作组（图1）组长、工业和信息化部电子标签标准工作组组长张琪表示，“为加快物联网在中国的发展，我们必须加快制定标准。首先，必须有自主制定的国标，不受控于任何一个国家；其次，要坚持开放与兼容，实现互通与共享，两者不可偏废。”

标准的制定具有很强的行业特征，因此常常由行业内的标准组织完成。物联网应用的一大特点是跨行业。此次物联网标准联合工作组仅发起成员就有19个不同行业的标准组织，未来还会有更多的标准组织加入，加之，联合工作组内未设主要负责人，各成员之间相互平等，标准化工作面临着前所未有的挑战。

物联网的标准体系框架（图2）包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。

（1）感知层。数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。

传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。

（2）网络层。实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。

（3）应用层。应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中，应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能；应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。

（4）公共技术。公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量（QoS）管理。

根据物联网技术与应用密切相关的特点，按照技术基础标准和应用子集两个层次，我们提出引用现有标准、裁剪现有标准或制定新规范等策略，形成了包括体系架构、组网通信协议、接口、协同处理组件、网络安全、编码标识、骨干网接入与服务等技术基础规范和产品、应用子集类规范的标准体系，以求通过标准体系指导成体系、系统的物联网标准制定工作，同时为今后的物联网产品研发和应用开发中对标准的采用提供重要的支持。

目前，我国物联网技术的研发水平已位于世界前列，在一些关键技术上处于国际领先（如表1、表2），与德国、美国、日本等国一起，成为国际标准制定的主要国家，逐步成为全球物联网产业链中重要的一环。

2 物联网的应用

当网络进一步作为物体与物体沟通的工具、人与物体沟通的工具，整个网络的规模和应用将面临进一步爆发。物联网应用实际上很多，可以很复杂也可以很简单。

表1 已立项的国家和国际标准

表2 已立项的国家和行业标准

将带有“钱包”功能的电子标签（RFID）与手机的SIM卡合为一体，手机就有钱包的功能，消费者可用手机作为小额支付的工具，用手机乘坐地铁和公交车、超市购物，去影剧院看影剧。重庆市已有20万人刷手机乘坐城市轻轨。

在电度表上装上传感器，供电部门随时都可以知道用户使用电力的情况，使电网也具备智能化功能。我国江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器的运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理等，一年来降低电损1.2亿千瓦时。

举个智能电网的例子，包括美国奥巴马也用1000万美元更新电网的发展。传统的电网用水电、煤电、核电，电网就是输送的红线，红线是伴随输送电路的通信，保证输送的通畅，传统的比较简单。到了现在需要智能电网的时候，首先能源的种类改变了，能源多了风能、太阳能，而风能和太阳能是分散的，不是集中在一起的，而且它是有风就发电，有太阳就发电，没风没太阳不发电，这时候一个单位处于这样一种状态：在白天有太阳的时候，用太阳能发电，且太阳好的时候电用不了，还能够输送出去，到了阴天和晚上不发电了又需要外部送电进来，所以这个时候电网就变成双向的：不仅仅是消耗电能有时候还能输送电能。另外，每天的不同时段负荷不同状态下电的价钱是不一样的，动态的电的价格伴随着通信系统就可以指导消费者在什么时候消耗电，白天不要开，晚上开就便宜，洗衣机可以晚上使用。实际上将来是一个动态电价，根据负荷式动态电价。所以，智能电网的推进，未来节约的就是几千亿。

现在为什么强调绿色，因为节能减排关乎人类的未来，如何达到节能减排？一个很重要的手段是使用物联网来监测这个过程调整，使得能源消耗降到最低，按照现在的预测，全世界到2020年的时候，如果能够把物联网和应用都划分起来，可以节约1万亿美元，因此对于物联网来讲，大家都寄予高度期望。这也是为什么美国IBM提出智慧地球之后，得到奥巴马的接受，要大力推广，也就是为什么中国温家宝总理在2009年连续推动物联网的研发，这是政治上看到的对未来的重大意义。

互联网之父瑟夫在近期也对CBN记者表示，在他看来，全球互联网又来到了一个转折的阶段，完成人的上网后，要为电脑外的每一个物体都分配一个IP地址，因此整个互联网的设计、管理、运营和创新能力都会来到一个新的阶段。“当洗衣机可以通过网络管理控制时，即使一块肥皂也成为了网络服务的一部分。”瑟夫表示，之后的网络上会连接更多的传感器，成为一个传感器的互联网。