CIM的这些基本知识你真的知道吗？

CIM的理念

CIM基本理念总结为：依托先进技术、面向具体需求、融合动态信息、描述实体单元、支撑各类应用。

首先要依托于对 BIM、GIS、IOT技术的透彻理解和深度应用，并与云计算、大数据等技术充分融合。

同时，针对不同区域、不同运行管理对象、不同运行管理业务的需求差异，需要不同级别、不同内容、不同丰富程度的CIM模型支持，因此CIM模型的研究、设计与建立应完全面向需求。

其次CIM模型是用来组织信息的，信息之所以需要这项新技术来组织，源于其多源性、复杂性和融合性，尤其是为了满足应用需求，实时动态的物联传感信息应是CIM模型的必选数据源。

然后CIM模型要针对空间实体进行对象化的描述，根据需求划分描述对象的空间粒度，并以此作为最小模型单元。

另外CIM应该落脚于业务应用，为各类业务应用中协同工作、预警预测提供支撑。

CIM的本质

智慧城市建设的核心在于有效地运用信息技术，并通过技术与城市本身的高度融合，支撑城市的发展，提升城市的功能，服务城市中的自然人及法人。而CIM正是一项新型信息技术，这项技术：

产生于——对已有技术进行集成的需要。

本质是——一种技术集成和提升。如前文所述，与CIM相关的核心技术主要包括BIM、GIS和 IOT，CIM技术首先应深度集成这3项技术，同时融合应用云计算和大数据等技术。

这种集成的技术（CIM)比本源技术具有更多优点。

比GIS富含更多来自于BIM和IOT的语义信息

CIM需要能够从多个维度完整地描述结构复杂的城市系统，丰富的语义信息是必不可少的，这些语义信息更多的来自于对微观的城市实体要素的详细描述，如前文中列举的建筑、各类设施、植被、水体、地貌、部件、设备、自然人、法人等，而这种详细描述能力恰恰是BIM的专长。

GIS 实现了人们对于空间信息的1-19级（地图瓦片的一般设置，此处仅为示意）的面向对象化，赋予了空间实体现实含义。我们看这个地块是草地，不是因为它的图形填充了草地样式，而是计算机知道了它是草地，然后输出表格、符号、图或文字，告诉我们这是一个什么样的草地。如果不出图，标注是不需要的，线型颜色也是不需要的，计算机可自行运算。而BIM需要完成的，就是第20级的面向对象化。GIS对于空间世界的面向对象化属于从亚宏观向宏观和微观同时发展，继续往微观的每一级前进，伴随的是数量和困难的级数倍激增。到了第20级，也就是BIM需要解决的问题，如此高级别微观世界的语义信息含量远远大于前19级的总量。

CIM因为集成了BIM而自然具有了高级别微观世界的语义信息存储、更新、管理和表达的能力，这是CIM 相比 GIS的一大进化。

当CIM应用于城市（园区）的运行管理时，如果没有实时的物联感知信息，就无法及时、透彻地感知建筑、桥梁、地下空间设施、地上基础设施、植被、水体、各类设备等物理实体对象的运行状况以及各类法人、自然人的生产、生活活动。要模拟城市中各实体对象的运行状态，对各类对象的实时在线监测是必不可少的。

通过物联网监测感知到的信总可以成为CIM的“能量”，只有根据管理需求对城市（园区）常态运行和应急情况的关键参数进行实时监控，不断吸收能量、汇聚能量，才能支撑城市（园区）运行全面感知、全面接入、全面监控、全面预警的实现，进而通过海量物联感知信息的积累和机器学习，提高问题识别、预测预警、运行评估的准确性，进一步提高城市（园区）运行主动保障能力。显而易见 CIM 因为集成了IOT而具有了类型极其丰富的实时物联感知信息，其中包括视频、音频等，从时态上和信息类型上增加了GIS信息的语义维度。

比BIM更具模拟分析能力

我们可以将BIM 比喻为CIM的优秀基因，将GIS视为CIM的血肉。假如一个可以拥有大眼睛、长睫毛的强大基因脱离了具体的血肉躯体，它可能是控制了一个大美女，也可能是一头小毛驴。因此 BIM是一个微观世界的优秀基因，但是离不开GIS的宏观支撑，BM体现的微观特征需要依托GIS这个框架，才能具备精确完整的空间位置信息、城市实体对象精细逼真的外观纹理以及大尺度地呈现城市内更多更全的主题对象，从而使CIM的应用真正落地于定位、大尺度模拟和综合分析等功能的实现。

比IOT具有空间掌控能力

CIM通过对GIS技术的集成，为IOT提供了处理相关空间信息的支撑平台。在大尺度、大范国应用领域，不再只限于感知传感器监控点位处空间对象的物理特征，能够通过现有的、有限的监测数据获取范围内的任意连续点的信息，以此接受某个地方的某个事件及其随时间的变化过程，对现象的变化过程作出判断，对未来作出预测和对过去作出回溯，在大尺度空间范畴更好地掌控全局信息及空间对象运行态势。

CIM 的目的

经过技术集成，CIM 的目的是通过对信息的有效组织，形成城市的数字化镜像，并依托这一镜像，有力支撑具体应用，实现针对城市各专业领域的规划、建设和运行管理等应用层级的有效协同、精确分析、实时预警预测以及动态的高仿真可视化管理。

为高度聚焦人工智能和物联网技术和产品在智慧交通、智慧 健康 、智慧治理等领域的场景应用，工业和信息化部教育与考试中心正式开启城市信息模型集成与应用工程师专业技术人员培训工作。面向BIM、GIS、IoT、城市管理、城市规划、计算机信息等专业毕业人员以及从业人员，开展城市信息模型集成与应用培育工作，旨在培养更多符合行业发展规划，拥有国际视野，具备高水平的城市信息模型集成与应用技术人员。

物联网的体系结构可以分为感知层，网络层和应用层三个层次。

感知层。是物联网发展和应用的基础，包括传感器或读卡器等数据采集设备、数据接入到网关之前的传感器网络。感知层以RFID、传感与控制、短距离无线通信等为主要技术，其任务是识别物体和采集系统中的相关信息，从而实现对“物”的认识与感知。

网络层。是建立在现有通信网络和互联网基础之上的融合网络，网络层通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连，其主要任务是通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现信息的传输、初步处理、分类、聚合等，用于沟通感知层和应用层。目前国内通信设备和运营商实力较强，是我国互联网技术领域最成熟的部分。

应用层。是将物联网技术与专业技术相互融合，利用分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。物联网的应用可分为控制型、查询型、管理型和扫描型等，可通过现有的手机、电脑等终端实现广泛的智能化应用解决方案。

资料拓展：

物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成，两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后，通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件，然后通过ONS解析获取产品的对象名称，继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统，利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。

因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注，也即是说，物联网由三部分组成：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端。

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)。

物联网体系结构分为感知层、网络层和应用层这三层，物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。

物联网（InternetofThings，缩写：IoT）是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。其应用领域主要包括运输和物流、工业制造、健康医疗、智能环境（家庭、办公、工厂）等，具有十分广阔的市场前景。最初在1999年提出：即通过射频识别（RFID）(RFID+互联网）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，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。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。

物联网四层体系结构及作用

1、感知层

感知层是物联网发展和应用的基础。感知层相当于物联网的皮肤和五官，完成识别物体、采集信息的任务。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读/写器、摄像头、GPS、各种传感器、视频摄像头、终端、传感器网络等数据采集设备。也包括数据接入到网关之前的传感器网络。RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术。

2、接入层

接入层由末梢节点和接入网关（Access Gateway）组成，完成应用末梢各节点信息的组网控制和信息汇集，或完成向末梢节点下发信息的转发等功能。这些末梢节点构成了末梢网络或传感网（由大量各类传感器节点组成的自治网络）。

3、网络层

网络层相当于物联网的神经中枢和大脑，实现信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等，网络层将感知层和接入层获取的信息进行传递和处理。网络层也包括信息存储查询、网络管理等功能。

4、应用层

应用层相当于物联网的“社会分工”，即与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。

物联网的特征不包含局部互联。

一般认为，物联网具有以下的三大特征：

1、全面感知：利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。

2、可靠传递：通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给用户。

3、智能处理：利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。

物联网的应用范围

1、智能交通

物联网技术在道路交通方面的应用比较成熟。交通拥堵甚至瘫痪已成为城市的一大问题。对道路交通状况实时监控并将信息及时传递给驾驶人，让驾驶人及时作出出行调整，有效缓解了交通压力；高速路口设置道路自动收费系统（ETC），免去进出口取卡还卡的时间，提升车辆的通行效率；公交车上安装定位系统，能及时了解公交车行驶路线及到站时间。

2、智能家居

智能家居就是物联网在家庭中的基础应用，随着宽带业务的普及，智能家居产品涉及到方方面面。家中无人，可利用手机等产品客户端远程 *** 作智能空调，调节室温，甚者还可以学习用户的使用习惯，从而实现全自动的温控 *** 作，使用户在炎炎夏季回家就能享受到冰爽带来的惬意；通过客户端实现智能灯泡的开关、调控灯泡的亮度和颜色等等。

3、公共安全

近年来全球气候异常情况频发，灾害的突发性和危害性进一步加大，网可以实时监测环境的不安全性，情况提前预防、实时预警、及时采取应对措施，降低灾害对人类生命财产的威胁。利用物联网技术可以智能感知大气、土壤、森林、水资源等方面各指标数据，善人类生活环境发挥巨大作用。

物联网平台技术向北向南分别集成了感知层、网络层和应用层三大层次。
1、感知层是物联网的底层，但它是实现物联网全面感知的核心能力，主要解决生物世界和物理世界的数据获取和连接问题。
2、物联网的中间层，是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。
3、物联网应用层是提供丰富的基于物联网的应用，是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口。与行业需求结合，实现物联网的智能应用，也是物联网发展的根本目标。

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