物联网技术的现状与发展

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1、物联网技术的现状与发展导语：随着经济的迅速发展和科学技术的日新月异，人们的生活也愈加便利，有了智能手 机、电脑、iphone、ipad等高科技产品。其中，最重要的且具有划时代意义的就是互联 网的出现与应用了。互联网不仅开阔了人们的视野，省去了舟车劳顿，而且在各个方面上 将世界连成了一个密不可分的整体，让世界进入了一个网络化、数字化的时代。然而，就 现在而言，互联网已远远不能满足人们生活的需求了。所以，一种新兴的网络正在慢慢地 兴起，这就是-物联网。一、物联网的历史起源物联网的英文名称是In ternet Of Things,简称为IOT。物联网的概念最早出现于比尔盖茨1995年未来之路一书，在

2、未来之路中，比 尔盖茨已经提及Internet of Things的概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备 的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时被 称作EPC系统的“物联网”的构想；1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念， 称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上；2005年，ITU发布了ITU 互联网报告 2005：物联网，综合二者内容，正式提出“物联网”的概念，包括了所有物 品的联网和应用。2009年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为让科技引领 中国可持续发展的讲话。他提出：“要着

3、力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP 时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”。二、物联网的定义目前较为公认的物联网的定义是：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连接起来，进行信息交 换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。实际上，物联网的概念来自于对互联网的类比，根据物联网与互联网的关系分类，不 同专家学者对物联网给出了各自的定义，可归纳为四种类型：1、物联网是传感网，不接入 互联网；2、物联网是互联网的一部分；3、物联网是互联网的补充网络；4、物联网是未

4、来 的互联网。（在此不予详细论述，不过本人比较趋向于第四种定义）三、物联网的基础物联网技术的本质是网络通信技术，核心是无线技术。高度集成的控制器是它的大脑， 各种传感器是它的触角，它使得物体间形成更加广泛的互联，随时随地提供智能服务，实 现更大规模的网络覆盖和系统集成。由此，物联网的基础应该包括如下五大模块的内容：第一，无线通信技术，包括信号与噪声、数字通信、调制解调、短距离无线通信、无 线 SOC 等；第二，传感器技术，包括常用温湿度、压力、振动、光敏等传感器选型，传感 器与网络节点接口等；第三，网络技术，包括基础网络（如简单网络、无线网络微功耗技 术、网络拓扑和算法等），无线网络技术（如Z

5、igBee传感器网络、高频和超高频射频识别、 网络加密与安全、无线定位等），以及物联网网络层技术（如嵌入式WiFi、嵌入式蓝牙网 络、蜂窝网络、GPRS/3G远程网络、多网络路由和融合等）；第四，智能与信息处理技术， 包括智能技术、数据库技术、信息提取、分析、加工、融合等；第五，应用层技术，包括 物联网应用工程设计方法和如何使用前面学习的基本技术来自己构架一个典型的物联网应 用项目，亦即集成技术。四、物联网的发展现状简要介绍世界上几个具有代表性的国家的物联网发展的现状。1、美国：美国国家情报委员会将物联网列为六种2025年可能影响美国的国家权力的 技术，美国已把它当成重振经济的法宝，所以非常重

6、视物联网和互联网的发展，它的核心 是利用信息通信技术（ICT）来改变美国未来产业的发展模式和结构（金融、制造、消费和 服务等），改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把信息通信 技术充分应用到各行各业，把感应器嵌入到全球每个角落，例如电网、交通（铁路、公路、 市内交通、相关设备、工具）等物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、 数据仓库和人工智能技术做出分析，给出解决方案。把人类智慧赋予万物，赋予地球。美 国提出“智慧地球、物联网和云计算”就是想要作为新一轮IT技术革命的领头羊的证明。 美国政府在经济刺激计划中提出用数百亿美元支持物联网发展，支持IBM的“智慧地

7、球”。 目前，美国在射频识别技术上已取得主导地位，而国防部开展的“智能微尘”更是在军事、 民用两大方面对物联网进行全面控制。相关数据：2009年2月17日，奥巴马签署生效的恢复和再投资法案批准推进“智 慧地球”中两个领域的发展智慧的电网和智慧的医疗。前者批准投资为110亿美元， 后者为190亿美元，同时批准宽带网络投资72亿美元。“智慧地球”得到美国各界的高度 关注，并上升至美国的国家战略，由此引发了世界各国对物联网的追捧。2、欧盟：按欧盟专家的说法，欧盟发展物联网先于美国，事实上欧盟围绕物联网技术 和应用作了不少创新性的工作。2009年布置的欧盟物联网行动计划其目的也是企图在“物联网”的发展

8、上引领世界。并且，欧洲委员会第七框架计划范围内提供资助了数个研究项目的课题。欧盟提出物联网的三方面特性：第一，不能简单地将物联网看做互联网的 延伸，物联网是建立在特有的基础设施上的一系列新的独立系统，当然部分基础设施要依 靠已有的互联网；第二，物联网将与新的业务共生；第三，物联网包括物与人通信、物与 物的通信的不同通信模式。物联网可以提高人们的生活质量，产生新的更好地就业机会、 商业机会，促进产业发展，提升经济的竞争力。相关数据：未来物联网战略提出，要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领 先全球。除了通过信息与通信技术研发计划投资亿欧元、90多个研发项目提高网络智能化 水平，欧盟委员会还将

9、于2011-2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度，同时拿 出3亿欧元专款，支持物理网相关公私合作短期项目建设。3、日本：通过一系列的物联网战略部署，日本针对国内特点，有重点地发展了灾害防 护、移动支付等物联网业务。从“ e-Japan”到“u-Japan”再到“i-Japan”，随着时代的 变化，日本的信息化建设也实现了“一级跳”战略。相关数据：2009年4月，日本总务省公布了“新政”的实施性文件“数字日本 创新计划”纲要，将其作为未来3年中优先实施的政策。“数字日本创新计划”的目的是在 数万亿日元的信息通信技术行业创造新的市场，并在未来3年内增加30万至40万个就业 机会。4、韩国

10、：韩国是目前全球宽带普及率最高的国家，同时它的移动通信、信息家电、数字内容等也居世界前列。2009年10月13日，韩国出台了物联网基础设施构建基本规划， 将物联网市场确定为新增长动力，提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础 实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详 细课题。相关数据：韩国政府称，为了加强对行业全面情况的掌握，将在钢铁、电子和医药产 品行业内应用咼科技识别标签。韩国知识经济部表示，此举旨在推广RFID标签，并建立相 关的传感器网系统，以维持对各种产品

11、进行实时的、准确的监测。此项目将获得国家约450 万美元的支持。韩国政府从近期开始启动为期一年的支持计划，并联合其他8家公司开始 在实际商业环境中试行。物联网被纳入国家整体发展重点规划内容，把物联网应用、基础 设施和技术产业发展列入其优先行动议程。5、中国：我国提出发展物联网，提出“感知中国，感知城市”也是为了推动我国经 济结构转型，抢占人类未来发展方向的制咼点。物联网具有广阔的行业应用需求，但各行 业发展并不均衡，整体来看，中国物联网产业发展仍处于初级阶段，技术标准、产品以及 市场并不成熟。细分市场方面，交通、安防物流、零售、电力、金融、环保、医疗等将成 为物联网行业应用的重点领域，但由于不

12、同行业在物联网政策倾向、技术与市场成熟度、 市场需求等方面差别较大，物联网的细分市场发展差距很大。研究显示，“政策先行，技术 主导，需求驱动”将成为中国物联网产业发展的主要模式。行业应用将成为未来几年物联 网产业发展的主要驱动力。研究发现，智能交通、城市安防、智能电网等行业市场成熟度 较咼，这些行业传感技术成熟，政府扶持力度大，在许多城市已经开始规模化应用，市场 前景广阔，投资机会巨大，将成为未来几年物联网产业发展的重点领域。医疗卫生、家庭 个人等领域的智能传感需要应用则需要较长的时间，技术、标准均有待于进一步完善，大 多产品还处于试验阶段，短时间内不会大规模应用。相关数据：我国物联网技术已有

13、实质性进步，仅传感器一项今年产量会达到24亿只， 相关仪品仪表的生产制造商有20个门类，企业达5000个，产值估计在5000亿左右。RFID 在2008年已生产65.8亿元。M2M终端已超过400万，电信运营商正在以TD-SCDMA和其它 3G技术为依托，努力推动其在物联网上的应用。五、目前常用技术1、RFID 技术RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并 获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别告诉运 动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基 本器件，该系统用于控制、检测和跟

14、踪物体。系统由一个阅读器和很多标签组成。2、无线单片机技术目前，绝大多数传感器网络节点都是采用无线单片机作为微控制器。无线单片机将CPU、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、基本输入/输出接口电路、定时器/计数 器、A/D转换器，以及需要的接口电路和无线数据通信收发芯片全部集成到一个非常小的 芯片上。一个单独的芯片，就可以构成一个可以独立工作的具有无线通信和无线网络节点 的无线单片机。3、传感器技术传感器在工程领域即可被认为是人体的“五官”国家标准（GB/T 7765-87）把它定义 为：能感受规定的被测量（包括物理量、化学量、生物量等）并按照一定的规律转换成可 用信号的器件或装置

15、，通常由敏感元件和转换元件组成。当今电信号最易于处理和便于传 输，因此，可把传感器狭义地定义为：能把外界非电信息转换成电信号输出地器件或装置 从广义的角度，也可以这样定义传感器：“凡是利用一定的物质（物理、化学、生物）法则、 定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可 称为传感器。”传感器技术则是以传感器为核心论述其内涵、外延的技术；也是一门涉及测 量技术、功能材料、微电子技术、精密与细微加工技术、信息处理技术和计算机技术等相 互结合形成的密集型综合技术。4、无线传感器网络技术无线传感器网络（WSN）是一种特殊的Ad-hoc网络，它是一种集成了传感器技术、微

16、机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的新型网络技术。它可应用于布线和 电源供给困难的区域、人员不能到达的区域（如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域） 和一些临时场合（如发生自然灾害是，固定通信网络被破坏）等。它不需要固定网络支持 具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域，引起了 人们广泛关注。5、短距离无线通信技术短距离无线通信技术一般指作用距离在毫米级到千米级的，局部范围内的无线通信应 用。短距离无锡通信涵盖了无线个域网（WPAN）和无线局域网（WLAN）的通信范围。其中WPAN 的通信距离可达 10 米左右，而 WLAN 的通信距离可达 100 米左右。除此之外，通信距离在 毫米至厘米量级的近距离无线通信技术和可覆盖几百米范围的无线传感器网络技术的出 现，进一步扩展了短距离无线通信的涵盖领域和应用范围。6