1.把握物联网产业初级阶段的内涵,深刻认识物联网产业初级阶段长期性。
当今物联网正处于并将长期处于产业初级阶段。这个论断是回答现阶段产业所处的历史方位,即在人类科学史上处在什么发展阶段。这个论断包括两层含义:一是目前物联网产业已经成为一种产业,我们必须坚持物联网产业的基础原则,不能背离物联网发展的方向。二是中国的物联网产业还处在初级阶段。一切从初级阶段的实际出发,不能超越阶段、急于求成。二者的有机统一,就是我国现阶段物联网产业的规定性。这是我国物联网产业现阶段最基本的事实、最大的实际。
2.了解物联网产业初级阶段的历史地位,是中国物联网发展进程中必然要经历的一个特定的阶段。
物联网产业初级阶段不是泛指任何国家进入物联网时代都会经历的起始阶段,而是特指我国在科学落后、生产力不发达条件下建设物联网产业必然要经历的特定历史阶段。这个阶段不同于物联网理论提出的过渡时期,又不同于已经实现物联网技术阶段。这是中国物联网产业在其发展进程中必然要经历的一个特定阶段。
中国的物联网产业在其发展过程中,之所以要经历这样一个长时期的初级阶段,并不是哪个人、哪个研究机构的主观臆断,而是中国科学发展的必然,是由中国现阶段科学能力所决定的。毫无疑问,历史是人民群众创造的。但是,人民群众并不能随心所欲的创造历史,只能在特定的历史条件下从事创造活动。人们不能随意挑选生产力,不能离开从前一代那里继承下来的各种条件去创造新能力。现代中国特殊的科研条件,决定了我国只能从半抄袭半原创的旧理论,经过“中国制造”走向物联网时代的道路。正因为我国的物联网科学脱胎于欧美国家、发达地区,科学生产力水平远远落后于发达西方国家。这就决定了我国物联网科学必须经历一个很长的初级阶段,去实现别的国家在艰苦科研条件下实现的智能化、实用化、市场化和现代化。即是说,我们应当从全人类文明进步的视角考察中国物联网产业初级阶段在人类社会发展史上的定位问题,这样才能开阔视野,看得更清晰,认识更深刻,即跳出中国来看中国的物联网产业初级阶段。
3.牢记物联网产业初级阶段理论,可以使人们对物联网建设的长期性和艰巨性有清醒的认识,克服急于求成的浮躁思想。
目前中国经过五六年的高速发展,科学理论有了巨大的进步,在世界上应以科学大国的面貌出现,这是不符合实际情况的。之所以产生这种思想,究其根源,还是对我国物联网产业初级阶段的基本实情和物联网建设的长期性认识不足,我国物联网科学理论的提出虽然总量不低,但创新却很少,居世界后列,从总体来看,科学生产力落后的状况仍然没有改变,地区发展不平衡,科研条件落后,不仅与发达国家相比,即使与某些发展中国家相比也还有较大差距。正如所告诫我们:我国物联网产业初级阶段至少需要40年时间。这就是说,物联网时代是一个相当长的历史阶段,大约有上百年时间。而要实现物联网时代,还需要更长时间的奋斗。所以,我们要把物联网产业初级阶段理论作为长期的指导思想。从物联网的定义及各类技术所起的作用来看,物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络(WSN)技术,主要原因是:WSN技术贯穿物联网的全部三个层次,是其它层面技术的整合应用,对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展,能为其它层面的技术提供更明确的方向。 以下是实现物联网的五大核心技术:核心技术之感知层:传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术1传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2射频识别(RFID)技术射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内,RFID已经在身份z、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟,标签成本低廉,但RFID一般不具备数据采集功能,多用来进行物品的甄别和属性的存储,且在金属和液体环境下应用受限,RFID技术属于物联网的信息采集层技术。3微机电系统(MEMS)微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。4GPS技术GPS技术又称为全球定位系统,是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。核心技术之信息汇聚层:传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术1无线传感器网络(WSN)技术无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面,是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术,具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势,且对物联网其他产业具有显著带动作用。2Wi-Fi Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真技术)是一种基于接入点(Access Point)的无线网络结构,目前已有一定规模的布设,在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。3GPRS GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络,目前在很多领域有广泛应用,在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。
核心技术之传输层:通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB 1通信网通信网是一种使用交换设备、传输设备,将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说,有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续,才能组成通信网。23G网络3G是英文the 3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机,第三代手机(3G)是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。3GPRS网络这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲,GPRS是一项高速数据处理的科技,方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。4广电网络广电网通常是各地有线电视网络公司(台)负责运营的,通过HFC(光纤+同轴电缆混合网)网向用户提供宽带服务及电视服务网络,宽带可通过CableModem连接到计算机,理论到户最高速率38M,实际速度要视网络情况而定。5NGB广域网络中国下一代广播电视网(NGB)是以有线电视数字化和移动多媒体广播(CMMB)的成果为基础,以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑,构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。核心技术之运营层:专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP 1企业资源计划(ERP)ERP是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。2专家系统(Exper System)专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。3云计算云计算概念间由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式,是指IT基础设施的交付和使用,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。核心技术之应用层:垂直行业应用、系统集成、资源打包应用层主要是根据行业特点,借助互联网技术手段,开发各类的行业应用解决方案,将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的行业应用。如交通行业,涉及的就是智能交通技术;电力行业采用的是智能电网技术;物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。
参考资料>摘 要:对物联网的技术信息进行了综合分析,介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状,讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术,最后结合中国物联网的发展及产业现状,提出了物联网的应用与技术建议。
关键词:物联网(IOT);射频识别(RFID);网络应用;关键技术
中图分类号:TP3934 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展,智能化管理与服务也得到快速发展,物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统,其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变,可大大提高生产力和社会运行效率,提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后,世界信息产业的第3次革命。
早在1995年,比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念,但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年,美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年,在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上,美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”,从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末,但近年来,随着信息技术的发展,物联网才真正引起人们的关注。2005年,在信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》[2]。《报告》指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临:通过一些关键技术,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网,世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段:2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域;2010—2015年实现物与物之间的互联;2015—2020年进入半智能化阶段;2020年之后实现全智能化。目前,物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期,物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链,这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用,但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体,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。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统,根据信息生成、传输、处理和应用过程,可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成,可以部署于世界任何地方、任何环境之中,被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术,是联系物理世界和信息世界的纽带,主要作用是感知和识别物体,采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备,也包括各种智能电子产品用来人工信息生成,主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来,各类可联网的电子产品层出不穷,智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及,人们可以随时随地接入互联网,分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入,是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准),无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准),无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准),无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。物联网是基于互联网之上,使不可交流的物体与物体之间进行交流,而产生的过程,称之为物联网。在过去的十年中,我们见证了各种设备通过网络连接在一起,各种传感器,温度计,交通、流速传感器以及数据传输。
大家都听说过互联网,那有没有听说过物联网呢?
首先从字面来理解,就是物品和网络之间相连。起初这个概念最早是由美国提出来的:把所有的物品通过物联网域名相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。当然了,物联网的官方定义是:是基于互联网之上,使不可交流的物体与物体之间进行交流,而产生的过程,称之为物联网。物联网的兴起是必然的,早在半世纪前,人们已经开始探索,只不过没有将其作为独立科技分支,物联网简单理解就是物体物品进行联网,与互联网不同的是,物联网由互联网孕育,又比互联网更深入,可谓“青出于蓝而胜于蓝”。
怎么理解呢,互联网简单理解是最初基于计算机进行数据通信,因而基于计算机载体蓬勃的发展出了现今融入生活甚至与生活共生的形态,也基于软件行业的迅猛发展,使得计算机显示器上能将全球数据,信息进行互联互通,虚实结合。
然而,往前思考一步,计算机也是物体,只不过他作为了强大功能的载体,作为了人们交互的载体。但计算机本质上还是一个设备,一个机器,且具备自己的本质特性,而人类的发展远不会满足于计算机这一种载体,“一百个人心中就有一百个哈姆雷特”,随着时间的发展,创新者们逐渐趋向于让物体、设备“自己说话及能听人指挥”,进而一发不可收拾的开拓了适应人与人、人与机器、机器与机器的“互联网20”即物联网,物联网执意于将沉闷死板的机器,加入各种传感设备用于让机器可以“说话”,又加入各种无线装置及控制算法,让机器可以“听懂人类说话”以及“具备一定的自我思想”,即在不同的条件下,可以自主的进行判断、记录、于其他机器通信、控制、向人类汇报等等。
回头看来,我们已经了解,背后驱动的,自然不仅仅是日常所需,更多的是社会发展,效率优化。
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