一门倍受关注的高新技术——物联网技术

马惠英

（北京交通大学物理系 北京 100044）

1 什么是物联网

物联网被我国政府列为五个要重点发展战略性新兴产业之一.物联网英文名称是“The internet of things”.顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”.这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信.

因此，物联网的定义应该是：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.它是新一代信息技术的重要组成部分，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；是基于互联网、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.

虽然目前国内对物联网还没有一个统一的标准定义；但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界.物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新.它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（M2M）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.

要真正建立一个有效的物联网，有两个重要因素：一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能发挥作用.例如，一个城市有100万辆汽车，如果只在1万辆汽车上装上智能系统，就不可能形成一个智能交通系统.二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态.必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话.

2 物联网应用的基本模式

根据其实质用途，物联网应用可以归结为三种基本模式.

2.1 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.

2.2 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.

2.3 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切换的时间间隔等.

3 应用案例

3.1 上海浦东国际机场的应用

物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场的防入侵系统中得到了应用.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.不久前，上海世博会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1 500万元产品.

3.2 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.

3.3 智能交通系统（ITS）

以现代信息技术为核心，利用先进的通信、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理.交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提.无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务.

3.4 首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用

我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月18日在苏州科技城投用.该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑.

高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一，正在改变人类的生产和生活方式.据中心工作人员介绍，以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人性化、多样化的新体验.刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以摆脱拥挤的车站购票.与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据的旅客快速通行.

清华易程公司工作人员表示，为应对中国巨大的铁路客运量，该中心研发了目前世界上最大的票务系统，每年可处理30亿人次；而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次.

3.5 国家电网首座220kV智能变电站

2011年1月3日，国家电网首座220kV智能变电站——无锡市惠山区西泾变电站日前投入运行，并通过物联网技术建立传感测控网络，实现了真正意义上的“无人值守和巡检”.西泾变电站利用物联网技术，建立传感测控网络，将传统意义上的变电设备“活化”，实现自我感知、判别和决策，从而完成自动控制.完全达到了智能变电站建设的前期预想，设计和建设水平全国领先.

3.6 首家手机物联网落户广州

将移动终端与电子商务相结合，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.

专家称，这种智能手机和电子商务的结合，是“手机物联网”的一项重要功能.有分析表示，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6 847亿元；手机物联网应用正伴随着电子商务大规模兴起.

4 物联网技术在中国的发展

物联网的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.第六，与计算机、互联网产业不同，中国在物联网领域享有国际话语权！

国家已把物联网正式列为五大新兴战略性产业，写入“2011年政府工作报告”.物联网在中国受到了全社会极大的关注.政府将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术的创新与应用.这些措施包括如下几个方面.

（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，以带动整体发展.通过应用引导和技术研发的互动式发展，带动物联网产业的发展.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、国内标准的制定，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.

1 百度百科.物联网合作编辑者

2 百度百科.物联网概念合作编辑者