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第 卷 第期 年月页 發界科技研究与宋展 国内外物联网研究现状及展望 杜经纬李海涛梁涛 中国科学院地理科学与资源研究所北京 摘 要 ：物联网以互联网为基础，通过多种信息传感装置实现物 物互联，是信息科技领域发展的必然趋势。本文就物联网的基本 概念、技术体系、关键技术等方面对物联网进行介绍 ，并根据 一 些事实对近年来国内外物联网的发展现状进行阐迷提出现阶段物 联网发展存在的问题，最后对其未来发展进行了展望。 关键词：物联网 ；研究现状传感网 中图分类号 文献标识码 ： ， ， ： ； 引言 近几十年来，信息产业 一 直以较高的速度发展 ，以计算 机为代表的第 一次信 息产业浪潮和以互联网与移动通信网 为代表的第二次信息产业浪潮 给人类社会带来了翻天覆地 的变化而随着物联网概念的提出 ，世界信息 产业 迎来了第 三次发展浪潮 。物联网作为 一种互联 网的拓展 ，代表着信 息技术的发展趋势 ，具有非常乐观的应用发展前景。物联网 的特点在于多项软硬件技术的融合 ，对物理世界具有强大的 几乎无所不包的感知能力 ，通过对感知数据的分析整合而实 现深层次的认知并影响物理世界。因而物联网有着巨大的 发展潜力 和近乎无限的应用可能。 在当今世界经济低迷的 时期，很多国家和地区对物联网高 度关注，将其作为经济发 展的 一个新的增长点 。目前美国、欧盟 、日本 、韩国等发达国 家和地区都在对物联网的理论技术和应用发展进行深人的 研究 。我国也十分重视这 一新兴技术 将其列为国家战 略 性新兴产业重点发展并取得了 一定 的进展。近年来，越来 越多的国家开始了物联网 的发展计划和行动物联网行业发 展开始呈现出欣欣向荣的景象。 物联网概述 物联网的产生 物联网（的概念最早来源于比尔 盖茨 年的未来之路 一书 但当时的传感器、无线网络 及其他硬件水平有限物联网也只是 作为 一个 模糊 的概念而 存在，并未引起更多的重视。 “ 物联网 ” 这 一名词 在 年 产生于美国麻省理工学院（建立的自动识别中心（ 国家科技支撑计划 资助 ：；： ，由该中心创 始人之 一 在研究 技术时提出的。认为互联网依靠和处理的是人类各 种以字节形式 存在的信息而 “ 物 ” 才是与人类生活最相关的 东西，物联网的意义就在于借助互联网和各类 数据采集手段 收集各种 “ 物 ” 的信息以服务于人类。因此 ，物联网被定义为 把所有物品通过射频识别设备、传感器等信息识别装置将其 蕴涵的数据共享至互联网实现智能识别和管理等行业应用 的 一种 网络。此时的物 联网主要指基于 技术的物物互联的网络。 年国际电信联盟 （ ， 在突尼斯举行的信息社会世界峰会（ 上正式提出了 “ 物联网 ” 的 概念，并发布了 。该报告指出物联网时代即将到来 ，同时描述了 物联网的特征， 、传感技术 、智能化技术、纳米技术和小 型化技术等物联网关键应用技术以及物联网产业面临的挑 战和未来的市场机遇，并展示了未来高度发达的物联网技术 服务于人类生活的美好图景。相比于的设想 ， 物联网不只是基于 的物物互联技术其 覆盖范围有了 较大的拓展以实现物与物之间、人与物之间以及人与人之 间的互联为目标。 物联网的定义 物联网的应用领域极为广泛，同时涉及众多的技术，不 同领域的研究者对物联网有着不尽相同的理解，对其定义的 侧重也有所不同。因此 业界目前尚未 给出 一个标准 的物联 网的定义。 年月工业和信息化部电信研究院发布了物联网 白皮书对物联网的内涵给出了如下阐述 ：物联网是通信网 和互联网的拓展应用和网络延伸它利用感知技术与智能装 置对物理世界进行感知识别 ，通过网络传输互联、进行计算 、 处理和知识挖掘实现人与物、物与物之间的信息交互和无 第 页 2013年 月 普界科技研究与成展自动化、计算机技术 缝链接 ，达到对物理世界实时控制 、精确管理和科学决策目 的。 年 月 ，国际电信联盟远程通信标准化组织 （ 第 研究组在 建议书中描述了国际电信联盟 批准的物联网的定义： “ 物联网是信息社会的 一 个全 球基础设施它基于现有和未来可互操 作的信息和通信技 术通过物理的和虚拟的物物相联，来提供更好的服务 ” 。 本质上讲物联网就是 “ 物物相连的互联网 ” 。物联网依 托现有的物联网建立 ，其核心和基础仍然是互联网，但它的 用户末端延伸到了物品与物 之间对互联网进行了极大地 扩展。 物联网的特点 和传统的互联网相比 ，物联网有其鲜明的特点 】 。 首先，物联网集合 应用了各种感知技术物联网的数据 采集端即是各种类型 的传感器 。每个传感器作为 一 个信息 源不仅包含所属物体的基本信息更为重要的作用是实时 地采集物体自身以及周围环境的动态信息不断更新数据。 不同类别的传感器所采集的信息内容和格式不同这就决定 了物联网的全面发展不仅需要部署大量的各类传感器 ，更需 要处理大量的格式多样的数据。 、 其次，物联网是 一种泛在 网络 ，它依托互联网而建立并 对互联网进行了极大拓展其影响 触及所有物品。物联 网 的基础和核心仍然是互联网 ，同 又 要有线和无线网络 与互联网融合以建立信息传送网络通道及时准确的将传 感器收集到的信息传递出去从 一定程度 上来讲现有互联 网只是物联网的 一个组成部分 。 还有 ，物联网需要具有智能处理的能力，能实现对物体 智能控制和对事件的实时准确处理。物联网的感知层收集 海量数据 ，需要强大的智能处理能力对其进行分析 、处理得 出有意义的信息以满足行业需求 并进 一 步实现相应的智能 控制。目前的 智能技术有云计算 、模 式识别等 。 技术体系结构和 关键技术 根据物联网 的运行过程 ，可以在技术架构的层面上将物 联网分为三个层次感知层、网络层和应用层如图所示。 感知层即是由各种传感器构成，如温度传感器 、湿度传 感器 、压力传感器、二维标签码、电子标签以及摄像头 等感知终端，是物联网发展和应用的基础。感知层的作用 是识别物体 ，采集信息，并通过通信模块 将物理实体或环境 的相关信息上传至网络层和应用层。感知层的关 键技术包 括各种信息 收集手段及相关技术，如传感器 、传 感器网络等 。该层应该始终向着小型化 、低成本和低能耗的 方向发展同时增大感应的空间范围并提高感应的准确性。 网络层建立在现有的互联网基础上，由各种有线和无线 网络系统组成 ，具体包括计算机终端 、各种网络设备等硬件 设施以及网络管理系统、各种网络通信协 议等软件系统。网 络层可依托公共移动通讯网络和互联网也可依托行业专用 通信网络。网络层的作用是传递感知层产生的数据，同时也 具备对感知数据进行管理和处理的功 能。网络层涉及的关 键技术包括传统互联网所 应用的各种有线无线传输技术、组 应用层 交通领域智能生活 政府管理军事领域 智能城市 网络层 擢醫參 数据服务器管理服务器 业务支撑平台云计算平台网络服务器业务管理 无线网络、 等 以太网 通讯网络 瞧謹睡 仏： 卫星网络 感知层 读取器 标 签 识 读 器 传感器网络 图像视频信 息 信息 传感器节点 图物联网技术架构 第 页 自动化、计算机技术 發界科技叫究与茱展 年 月 网技术和网关技术等 ，以及具有物联网特色的专门技术 如无 线传感器网络技 术 、 技术，异构网络 融合技术等，云计 算平台作为海量感知数据的存 储、管理和分析平台是网络 层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。 此外 ， 地址巳近枯竭 ，远不能满足 物联网海量网络节点的要求 ，而 能 够提供充足的 地址成为实现物联网的必然选 择。网络层是物联网系统数据传递的通道，物 联网的海 量数据 特性要求网络层提供更快的传输速度与更高的数据 传输质量因此物联网 的进 一步发展必 然要求网络层向着更 快更好的方向发展。 应用层是物联网和用户 （包括人 、组织和其他系统 ）的接 口 ，作为最靠近用户的 一层 它与具体的行业需求相结合，利 用经过分析处理的感知数据实现物联网的行业应用。具体 来讲应用层将物联网的技术和内涵展示到具体应用中，对 感知层采集的数据进行分析处理和挖掘得出具有现实 意 义的信息从而达到对物理实体的监管、控制以及做出科学 决策。应用层主要涉及云计算技术、中间件技术、软件和算 法 、标识与解析 技 术、信息和隐私安全技术 等多项关键技 术。随着各项技术的发展和需求的不断提高物联网将有 着更为广泛的应用并将向着更为智能化的方向发展需求的 增长又将反过来促进技术的进步。 发展现状 国际物联网发展现状 在通信领域乃至整个信息技术领域，物联网已经被看作 是 一种 必然的发展趋势如同 当年的计算机和互联网 一样必 将给人类科技和日常生活带来翻天覆地的变化。世界各国 纷纷加紧对物联网的基础理论和实践应用的研究工作。近 年来随着移动通信技 术、射频识别）、传感器技术、 全球定位系统）、云计算等关键技术的快速发展，物联 网技术也日益成熟。物联网产业作为推动信息 产业升级 ，社 会进步的发动机受到全球业界的普遍重视 。其中 以日本、 韩国 、美国和欧盟等发达国家和地区为代表其、二维 码技术、芯片设计 、终 端设备以及标准建立和相关软硬件的 开发应用等方面处于领先地位物联网的研究工作走 在世界 的前列。 日本 日本因其在网络信息技术和 电子制造业等方面的优势 ， 其物联网 的技 术和应用研究也处于世界领先地位。自 世 纪年代以来，日本重视信息技 术并制定了多项发展战略， 实现了从 “” （为意指电子的）到 “ 为 意 指无处不在的）再到 “” 有 两个意思 ： 一个 指像使用水和空气那样地使用信息技术 另 一个 指创新的三级跳式的发展。 “” 是 年开始实施的战略该战略 包含四方 面内容建设超高速网络 ，尽快提供不间断的网络接入 制定电子商务的相关法规实现电子政务为日本培 养 高素质人才资源 。该战略目的是确立 一 个新的环境私营部 门可以基于市场的力量发挥其全部潜力 ，计划在年内使日 本成为世界最先进的 国家 。 “” 战略的实施推动 了日本国内的网络基础设施建设 ，加速了信息化进程 ，同时 在政策法规和人才储备等方面为后续 物联网技 术的发 展准 备了充分条件。 “” 提出于年其基本理念是在全国范围内 创造更为便利的上网环境，日本是世界上第 一个提出 “ 泛在 ” 战略的国家。该战略以基础设施建设和利用为重点，目的是 建设泛在网络以人为本实现所有人与人、物与 物、人与物 之间的连接 ，满足所有人和物的随时随地的网络连接需 求。 物联网是 一 种泛在网络它将服 务于 “” 及后续的信 息化战略 。 “” 战略的重点在于进 一 步加强基础设施建设并 增大其利用率主要从三个方面展开建设性工作泛在社 会网络的基础建设计划到年能够为全体国民提供高 速或超高速的网络接人环境 ，可实现从有 线到无线、从网络 到终端、包括认证、数据交换在内的无缝 链接 的高度化应用：旨在通过 的高度有效应用促进社会条统的改革计划到 年， 可以作为 一个 令 国 民都承认的角色来 解决包 括环 境能源、灾害防治 、教育人才和医疗福利在内的诸多方面的 社会问题 推行促进技术安全和保障的 项策略包 括隐私保护 、安全信息保障、创建电子商务基础设施、缓和地 域分隔等，以应对大 规 模的网络 推广给社会带来的新问 题。 年的金融危机使得战略无疾而终 但成 果依然显著的人口可以接入宽 带或超高速宽带 的人口开始了解 在解决社会问题中的重要性，日本人在 日常生活中使用的比率異著提高。 年 月 ，日本通信基础设施已绎领先于全世界，但 各公共部门对信息技术的利用方面相对落后于是日本政府 补拨万亿日元用于信息技术的发展和应用，并提出了 “ ” 战略，该战略的目的是将公共部门的工作完全连接到 网络中信息技术将最大限度的服 务于大 众，通过打造数字 化社会参与解决全球 性的重大问题提升国家的竞争力。 “ ” 战略主要聚焦三大公共事业 方面 ：电子化政府 治 理、医疗健康信息服务、教育与人才 培养。该战略提出重点 发展的物联网业务包括 ：环境监测和管理 ；控制碳排放量；远 程医疗、远程教学等职能城镇项目 ；老年与儿童监视等，加强 物联网在交通、医疗、教育和环境监测等领 域的应用 。 年月，日本总务省推出 “ 维新愿景 ”计 划，旨 在利用 解决日本国内存在的社 会问题。从此日本物联 网战略的方向发生转变物联网将根据具体问题来研究和开 发解决方案。 年月，日本总务省发布了 “ 智能云研究会 报告 书 ” ，制定了 “ 智能云 战略 ” ，旨在 推广云服务并借助其实 现 社会系统中的海量知识和信息的共享。该战略包括三大部 分应用战略。包 括促进在多领域的大规模应用，为 云服务的普及建立适合的环境 支持创建新的云服务，通过 生产高附加值的产品或提供相应服务及典型项目，向全球 推 广云服务等 技术战略。促进下 一代云计算技术 的研发并 推动标准化活动 国际战 略。制定 统 一 的云服务国际规 则 。 受年 月的地震影响 ，日本从安全应对角度更加 重视汽车物联网力求借助物联网提升汽车的安全性以及交 第 页 2013年 月 普界科弒岬究与农展 自动化、计算机技术 通系统在遭遇地震 等灾害时的应对能力。此外地震导致 福 岛核电站事故，引发电力供应不足。而智能电网是物联网技 术的 一个重要应用 它利用 众多感知设备 ，实现电力设备信 号的联合处理、传输以及综合判断等功 能 ，提高电网的技 术 水平和智能化程度 能够显著的节省电力 。因此灾后的日本 政府加快了智能电 网的研究和和推广工作并计划在 年实现日本范围内的全部普及。此举进 一 步加 速了日本物 联网技术的发展和产业应用的进程。 目前 ，日本的物联网技术已在灾难应 对 、安全管理、公众 服务、智 能电网等领 域开展了应 用 ，并实现了移动支付领域 的大规模商用。 韩国 自世纪年代中期以来 韩国政府先后实施了两项 计划以促进其 信息化发展 ： 年的信息化促进计划 和 年的计算机化的韩国 世纪（ 计划 。 这两项计划使得韩国向信息化社会 更进 一步 。 为确立其真正发达国家的地位，韩国政 府于年提 出了 “” 为意指电子的）计划，目标 是改 革法律制度体系 ，增强在政府、私人企业及个人等 诸多社会 领域利用信息技术的能力增强应对社会环境发生变化时的 快速反应能 力通过信息化技术模拟国家发展以决定国家事 务 。具体策略包 括建立信息和通信技 术能力；推进电子商 务；着力进行公共部门改革 转变立法制度 ；确保安全和可靠 性；促进行业 。 韩国信息通讯产业部于 年确立了 。 ” （为 意指无处不在的）计划 ，该计划回顾了韩国自 年以来在信息化进程方面的成就旨在通过布建智能网 络 、推广最新的信息技术应用等信息基础环境建设 ，建立世 界上首个范在型的信息化社会 。 “ 。 ” 主要涉及 “ 平衡 全球领导地位 ” 、 “ 工业生态 ” 、 “ 现代化社会 ” 、 “ 透明化技术 ” 项关键建设和 “ 亲民政府 ” 、 “ 智慧科技园 区 ” 、 “ 再生经 济 ” 、 “ 安全社会环境 ” 、 “ 生活制定化服务 ” 大应用领域的 建设。具体任务如下 项关键建设为 平衡全球领导地 位 一吸引全球领 先的 企业进驻 、支持企业的全球标准 化工作 、巩固 “ ； 生态工业基础设施建设 一培养 关 键战略产业、吸引 型产业集群 、提供工业测试平台服务 现代化社会基础建设健全 “” 基本规范与政策 、 提升型服务避免数字化差距 、巩固 型化环境的安全性 ； 透明化技术基础建设 一落实 政策、开发 型服务 的核心技术 。大应用领域为 亲民政府 构建 型化 行政复合管理城市、提供移动公共服务、构建型投票表 决 系统 智能科技园区 一建立 整合管理中心、构建智 能交通网络 、完成电子护照入境监控系统可再生经济 一 运用型化技术发展与扩张商业模式、提升 支付的应用 ； 生 活定制化服务 一提供 型身份识别卡 、提供 型家庭 生活 安定社会环境 一建立 智能紧急网络系统 、建立食品 与药品生产、销售查询管理系统、建立无人安保系统。 年 月 ，韩国通信委员会通过了物联网基础设施 构建基本规划将物联市场确定为新的增 长动力，提 出到年实现 “ 通过构建世界最先进的物联网基础设施 打造未来广播通信融合领域超 一流信 息通信技术强国 ” 的目 标 ，并确 定了涵盖构建物联网基础设施、发展物联网服务、研 发物联网技术和营造物联网扩散 大领域的 项详细课 题。 年月日召开的经济政策调整会上 ， 韩 国放送 通信委员会、行政安全部和知识经济部联合作出决定大力 培育云计算产业，计划到年前投人亿韩元 （约合 亿美元用于云计算领域的研究和发展 ，争取实现国内云计 算市场规模翻两番、资金规模达到万亿韩元（约合亿 美元） 、国 内相关企业在全国市场占有率达 的目标。会 议发表了云计算扩散和加强竞争力的战略计划根据该计 划政府综合计算机中心将引进云计算系统供多个部门使 用并建设大型云检测中心。 同时政府还将为云计算领 域的 企业提供资金等方面的扶植措施帮助国内云计算的技 术研 究和产业发展。云计算作为物联网海量信息处理的重要 平台其技术的发展为物联网提供了更为广阔的提升空间 。 美国 年，美国施乐 （ 公司 研究公司的 首先提出了普适计算 （的概念 ， 这 一概念强调和环境融为一体的计算 ，它具有随时随地访问 信息的能 力以及借助传感器 、嵌入式设备在用户不 可觉察的 情况下进行计算和通信的特点 。普适计算首 次提出了感知、 传送、交互的三层结构 ，是物联网的雏形。 美国十分重视物联网的战略地位 在国家情报 委员会发 表的 对美国利益潜在影响的 种关键技术（ 报 告中将物联网列为六种关键技术之 一 。美国 国防部在 年将 “ 智能微尘 ” （列为重点研发项目 ，智能微 尘是指 能被大量布设的具有传感和通信功能的体积 微小的 设备 ，能够 应用于环境 、医疗、军事等诸多领域是物联网感 知层重要的感知技术。 国家科学基金会的 “ 全球网络环境研 究 ” （ 也把下 一代 互联网上组建传 感器子网作为重点 研发项目中的 一项重要 内容。 年 月 ，在奥巴马就任总统后的首次工商业领袖 “ 圆桌会议 ” 上 首 席执行官彭明盛首次提出了 “ 智慧地 球 ” （概念，建议政府投资建设新 一代 的智能 基础设施。奥巴马政府积极回应其经济剌激方案将投资 亿美元用于智能电 网及相关项目，出 台了总额为亿 美元的 年美国恢复和再投资法案 （ ，提出在智能电网 、卫生医疗 信息技术应用和教育信息技术领域进行大量投资，并推出 了 美国创新战略将物联 网确定为国家发展的关键战略。 在物联网的关键技术 上，美国目前处于世界领先 地位。美国在用户数量、网站内容、运营商、网络流量、 网络产品和政府领导等几个方面处于全球领先地位：据亚太 互联网络信息中心 （ 的数 据显示截止 年 月 日，美国拥有个用户，居世界首位。 美国在物联网研究方面具有 一定 的优势很多 高校和科 研院所在无线传感网方面开展了大量研究工作。例如 ：加州 大学洛杉矶分校的嵌人式网络感知中心实验室、无线集 成网 络传感器实验室、网络嵌人式系统实验室等麻省理工学院 在极低功耗无线传感网络方面的研究奥本大学在自组织传 感器网络方面的研究等。自二十世纪九十年代初以来 美国 第 页 自动化 、计算机技术 界科技研究 成展年 月 在物联网技术开发和应用方面 一 直居世界领 先地位， 技术和无线传 感网络都最早服务于美国军方，网格计算技 术、智能微机电系统传感器等技术方面美国都处于领先地 位。如今，美国已成为物联网应用最广泛的国家，在军事、电 力、工业、农业、建筑、医疗 、环境监测 、空间和海洋探索等众 多领域均已开展物联网应用，截止至年 美国的 应用案例占全球 智能电网和 云计算已成为美国物联网 发展的重点领 域 。 歆盟 欧洲物联网研究项目组（ 全称 成立于年 月 ，该项目组由欧洲物联网研究总体协调组（ 进行统 一规划和管理 。 的 目的是将洲物 联网研究项目集合起来以定义并促进 一个 物联网共向愿景的产生。具体目标有如下四个方面促进 欧洲不同物联网项目的网络互连协调物联网的研究活 动补充专业知识、人才和资源，实现影响的最夫 论建 立项目之间的协同作用确保国际合作。截止到现在 ，巳 有包括 、 、 等在内的 个项目或方案 加人到该项目组中。 年月 ，欧盟委员会向欧盟议会 、理事会、欧洲经济 和社 会委员会及地区委员会递交了欧盟物联网行动计划 这是 全球 首个国家级物联网发展战略规划该行动计划描绘了物联网 的应用前景，指出欧盟政府 应加强对物联网的管理 以应 对 物联网发展中将面临 的挑战并提出了点行动计划，目的 是使欧洲最大程度上主导世界物联网的构建并进 一步引 领 世界物联网的发展。该行动建议主要包括：加强物联网管 理完善隐私和个人数据保护 ，提高物联网 的可信度、接受度 和安全性等 。 同年 月 ，欧盟第七框 架下 和物联网研究项目簇 ： 发布了物联网战略研究路线图 （ 研究报告该报告 提出 了新的物联网概念 ，指出现阶段支撑 物联网发展的 项关 键技术 ，包括识别技术、互联网架构技术、通讯技术、网络技 术、网络发现技 术、软件和算法、硬件、安全和隐私技术以及 标准化技术等，以及航天和航空业、汽车工业、电信业 、智能 建筑领域 、药物化工、石油和天然气以及环境监测领域等 个物联网应用领域。该路线图对欧盟未来几十年内在物联 网领域的发展具有指导意义。月，欧洲物联网项目总体协 调组也发布了物联网战略研究路线图 ，将物联网研究分为 感知 、宏观架构 、通信、组网、软件平台及中间件、硬件 、情 报 提炼 、搜索引擎 卩能源管理 、安全等 个层面，并在物联网关 键技 术和研径方面提出了较为系统的建议。 年 月日 ，欧盟正式发布欧洲数字计划（ 它的目的是重启欧洲经济并帮助 欧洲公众和企业从数字科技中得到最大的錢处这是欧盟抢 占数字经济发展制 高 点的 一个重 大举措而物联网在其中 多项主要行动中都扮演着重要角色该计划为欧盟的物 联网发展提供了更为良好的政策环境。该计划为欧盟今后 社会数字化和信息化发展提出了 大优先目标 ： 建立统 一 数字市场，更新数字时代欧盟单 一得市场规 则建立更好 的信息化标准提高设备、应用程序、数据存储和服务的 无缝互操作性 增强网络安全和人们对网络的信任；建 立高速和超高速的 接人环境增加技术研究投入重 视创新以吸引欧洲最优秀的人才 ；加强数字扫盲，提高民 众的数宇技能和数字科技的普及。 发挥信息通讯技术的 潜力服务于整个欧洲社会。 在物联网应用方面欧洲 市场比较成熟 ，移动定位 系统、移动网络、网关服务、数据安全保障技术和短信平台的 等技术较为发达，借助这些术欧洲主流运营商巳经实现 了安全监测 、自动售货机、备共交通系统、城市信息化等诸多 领域的物联网应用。 中国物联网发展现状 中科院早在年 就开始了对 传感网的研究并于 年成立了微系统研究与发展中心协调全院传感网和传 感器的研究。十多年来在无线智能传感 器网络通信技 术、微型传感器等众多物联网技术上取得重大进展具备了 一定的技术优势 。我国政府对物联网技术十分重视。 年月 ，温家宝总理在无锡视察时指出， “ 要在激烈 的国际竞 争中，迅速建立中 国的传感 信息中心或 感知中 国 ，物联网将成为国家经济技术 发展的战略支柱之 一” 。 年 月的十 一届全 国人大三次会议上 ，温家宝总理的政 府工作报告提到加快物联网的研究应用将 “ 物联网 ” 首次写 入政府工作报告。 年 月日 ，工信部正式发布物联 网 十二五 发展规划 该规划将超高频和微波标 签 ，智能传感器等领域明确为支持重点并计划在年前 投人万亿元资金用于物联网的研发。 政府的政策扶持为物联网的发展营造了 一个 良好的发 展环境 ，同时我国也积极开展物联网标准化和核心技术的研 究。 目前在标准制定上与德国、美国、韩国 一 起 成为国际 标准制定的主导国具有 一定 的话语权。 年 月 ，在北 京召开的传感网国际标准化大会上，中国代 表提出 传感网体系架构 、标准体系 、演进路线、协同架构等代表传感 网发展方向的顶层设计被国际标准认可 ，并纳人 总体技术文档 。年 月 日，我国成 立了传感器的网络标准工作组该工作组的宗旨是适应我 国社会主义市场经济建设的需要 ，加快开展标准化工作，以 促进我国物联网技术的研究和产业化发展，同时积极吸收国 际标准化成果，完善 我国的传感网标准化体系进 一 步提高 传感网技术水平。年 月 日，在中国第四届中国民 营科技企业博览会上，西安优势微电子公司宣布 “ 唐芯 一号” 芯片研制成功该芯片是中国第 一颗物联网核心芯 片 这标 志着我国在 物联网核心技术方面开始走向独立。 “ 唐芯 一 号 ” 芯片是 一颗 超 低功耗射频可编程片上系统， 可以满足各种条件书笨线传感网、无线局域网、有源等 物联网应用的特殊需要士我国物联网产业的发展奠定了 一 定的硬件基础。 目前 我国巳经拥有从材科、技术、器 件、系统到网络的 完整产业链是世界上少数能实现物联网产业化的国家之 第 页 2 0 13 年 月普界科铽研究与宋展自动化、计算机技术 一 部分领域已经基本 实现产业化 应用。温家宝总理在 无锡提出 “ 感知中 国 ”后 无锡市率先建立了 “ 感知中国 ” 研 究中心开展物联网技术理论和产业化应用研究。年 月 ，无锡市与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签 署合作协议 ，标志我国物联网开始进人实际建设阶段。 目前 中国科学院 、中国移动、中国联通和中国 电信三大运营商以 及包栝上海交通大学 复旦大学在内的多所大学在无锡建立 了物联网研究院无锡已经成为中 国物联网研究中心。此 外无锡已经累计有 个物联网产业联盟成为推 动中国物 联网发展的骨干力量。 除江苏无锡外全国超过 个省市建立了物联网产业 园区 ，汇集众多企 业推动 物联网的研究与发展。 年 月 ，国家物联网产业示范基地落户重庆南岸区，包括中 国移 动在内的余家企业签订了人驻或合作协议签约金额超 过 亿元。年 月 ，兰州市结合城市建设与发展实 际 ，筹资亿余元资金计划建设亩的物联网信息产业 园以在车联网技 术应用与产业发展方面实现新突破。 年月 ，广东物联天下物联网信息产业园开园这是国内首 个以产业化应用为目标的物联网基地。年月日 ，深 圳南山工业村升级定位物联网产业园，目的是将该地区打造 成以高科技研发及物联网产业为主导的产学研有机结合的 产业园 区。此外，黑龙江吉林松原 、江苏南京 、浙江义乌等 多地都有计划近期建立新的物联网产业园区。 技术的进 步将 带来 物联网行业应用的拓展。 目前物 联 网已经在我国众多领域有了成功的应用案例。如智能电力： 年 月 ，我国首座 千伏等级智能变电站新盛变电站 在陕西西安正式投人运行，借助物联网技 术，变电站将对送 出电量进行智能调节 ，确保节约能源，该工程的建成投运有 利于缓解西安南部电网夏季供电紧张的局面智能工业 ：天 津七所高科技有限公司自主研发的具有国内顶尖水平的智 能柔性机器人工作站系统巳经投入批量生产 。机器人能够 根据焊接零件的型号自动选择焊枪 ，快速而准确地完成焊接 任务，同时柔性最 大的特点就是 一套工装能够实现不同 件的 生产 ，这极大地提高了生产效率；智慧城市中国研发中 心通过开发先进的算法实现水管网 的远程管理、监控和水量 供配的优化控制达到智能化管理水网的目的。其原理是利 用传感器等设备收集水管网的水力学信息并加以分析实现 对供水状态监控和对异常事件的报警和提醒从而减少水资 源的浪费和损失智能交通 ：信息与通信 解决方案供应商华 为 ，推出基于 “ 云平台、 统 一通信 、可持续 化的云网络 、新 一代移动通信 、综合智能视频监控的综 合智能交通整体解 决方案，该方案有助￥实现交通信息资源 的大范围共享、交通应用的统 一平 台管 控攻交通管理协作， 促进交通行业智能化、综合 、可持续发展 此外在智能安 防 、智能家居、智能建筑 、商业智能等诸多 领域，都已经有了 成功的行业方案。 年月， “ 第三届中国国际物联网大 会暨展览会 ” 在上海举行会议得到 全球实验室 、欧洲物联网理 事会、日本野村综研咨询有限公司、上海 物联两中心等家 国内外机构支持。会议关注物联网 的行业应用，以 “ 智能交 通、物品溯源及防伪、智慧城市中的物联网 ” 为大会的核心主 题，吸引 了公司 、通用安吉星、 公司、福特汽车、阿 尔德巴兰 、上汽集团等来自 个国家和地区的众多知名企 业。该大会提供了 一个 国际物联网交流平台通过众多先进 物联网应用案例的展示将更先进的技 术、更前端的理念和 更实际的应用带进中国市 场促进我国物联网进 一步 的发 展。 概括来讲我国的物联网发展具有 一定 的优势。 中科院 于 年开始传感网的研究在无线智能传 感器网络 、现代 通信技术、微型传感器、传 感器终端机、移动基站等领域取得 重大进展。政府的大力扶植推动了物联网产业的快速发展。 在物联网标准制定方面我国是国际物联网标 准制定的主导 国之 一 。此外，国内物联网的应用领域逐渐明朗。 年中国物联网发展年度报告 研究认为随着平安城 市建设、城市智能交通体系建设和 “ 新医改 ” 医疗信息化建设 的加快安防 、交通和医疗三大领域有望在物联网发展中率 先受益，成为物联网产业市 场容量最大、增长最为明显的领 域。 年月 ，第三届中国国际物联网（传 感网）博览会 在江苏无锡举行，会上发布了年中国物联网发 展年度报告。该年报认为 ，当前我国物 联网发展总体 与世界同步。年以来，我国物联网产业发展呈现四大集 聚区成型、热点区域和 “ 智慧城市 ” 不断涌现，重点应用主导 物联网技术和产业发展等特点。目前我国环渤海 、长三角 、 珠 角以及中西部地区四大物联网产业集聚区基本形 成，西 部的贵州 、甘肃、四川、重庆等省市积极布局 物联网产业；截 至 年月底，中国移动 、中国联通和中国电信三大运营 商巳在全国多个城市和当地政府合作建设智慧城市，越 ： 、 来越多的地区将智慧城市作为未来城市的发展方向 ；物联网 在重点领域的应用主导产业重点技术的发展 ，应用需求强烈 的细分产业率先得到发展我国物联网产业重点技术研究热 点基本与应用热点吻合体现以应用为导向的物联网发展特 征。 然而，我国在世界物联网领域并非走在最前端物联网 研究仍存在 一些不足 。首先在技术层面我国的传感器技术 和超高频、微波频段技术和美、日、韩等 物联网技术发 达的国家还有差距在物联网核心器件和软件方面尚做不到 自主可控，以及缺乏关键技术自主知识产权等，均不利于物 联网 的长远发展和利用 。其次非技 术层面我国物联网产业 链发展层次 低：链条短 ，物联网发展的商业模式 较为单 一 这导致物联 市场的巨大潜力难以充分发掘，同样制 约着我国物联网时长远发展。 存在的问题 近年来 ，物联网 一直在以较快的速度 发展 但要实现其 在全球范围的全面发展，仍有 一 些亟待解决的问题。 核心技术问题 物联网是多种先进技术集成的系统，要实现物联网性能 的最大化不但要对各种技术进行深入的研究提高相关技 术的精度，同时还要保证多项技术的平衡发展。物联网的核 心技术涉及传感器等识别技术 、网络通讯技术和包括云计算 在内的计算技术三个层面 。 识别技术服务于感知层 是物联网系统中获取基础数据 的关键它利用各种传感器、以及二维码等技术 采集各 第页 自动化、计算机技术着界科弑研究与宋展年月 类信息同时也具备将数据上传至网络层的功能。传感器技 术和技术是物联网 中最为典型的数据采集技术其基 本的技术支撑在物联网概念出现之前就已基本具备，目前应 用较为广泛。但作为服务于物联网的感知技术仍存在很多 不足。首先物联网将服务于各行各业其感知层的传感器也 将配置在各种各样的环境中，同时需要保证信息感知性能以 确保物联网系统的数据质量，此外物联网的智能化特点要求 传感器必然向着智能化和网络化方向发展这些因素对传感 器的设计和制 造工艺提出 了更高的要求。技 术通过射 频信号自动识别目标并收集信息可以工作在各种恶劣环境 中 ，但存在着数据安全和隐私泄露问题安全机制的建立意 味着更复杂的设计和更高的额外能 耗，这就引出了技 术的能耗问题。物联网的部署需要海量的标签，无论 是有源外部供能还是无源 自主供能） ，能耗问 题都是不容忽视的。保证性能的前提下尽可能的降低成 本、减少能耗、缩小体 积是技术的研究重点和发展方 向 。 物联网的通讯技术涉及近距离通讯技术和远程数据传 送技术。感知层末端的感知设备收集信息的过程主要应用 近距离通讯技术 ，目前应用的近距离通讯方式有、蓝牙、 、等；大量的信息以不同的方式 进人网络层流向目的地的过程车要应用远程数据传送技术 ， 目前主要依托现有的各类网络 如以太网、通讯网 络、卫星网络、互联网以及各类专用网络等。通讯換术面临 的问题涉及下面将要提到的标准化和安全和隐私保护方面 ， 此外物联网感知层的数据巨大通讯技术要尽可能的提高传 输速度同时保证数据质量 这不仅要求更优 化的通信协议和 网络架构设计也需要硬件水平的不断提升。 计算技术服务于应用层，通过 对感知层的数据进行 数据 挖掘分析得出有用的信息对行业应用提供辅助决策 支持。 计算技术方面面临的 问题主要来自于物联网的海量数 据特 性感知层收集的信息量大且种类 繁多 ，因此数据挖掘过程 不仅要分析海量数据 ，同时也要处理各种异构网络或多个系 统之间数据的融合问题。这就要求应用层计算 技术具有更 强的数据处理能力和更高效的数据挖掘方法。目前 ，云计算 作为 一种新的高效计算模式成为解 决以上难题的 一个途径 ， 但其安全性和跨 平台性仍有不足。随着物联网的进 一 步发 展 ，数据量和务量的不断增长，计 算技术面临的问题将会 长期存在，更优化的数据挖掘和分析方法能使有限的计算 资 源达到实际效用的最大化这将是未来研究的 一个方向 。 标准体系问题 物联网不是全新的网络和应用。它是在现有的互连网 、 通讯网及行业专用网络的基础上，利用各类感知技术和设备 收集信息 ，增强网络延伸以及信息感知 和信息处理能力基 于应用需求构建的信息通信融合应用的基础设施。物联网 应用范围很广 涉及经济社会发展的众多行业领域。这就要 求物联网 的应用和感知设备具有跨行业的多样性应用不 同所需的感知内容也不尽相同，因此 对感知设备的性能和 接口要求也不 一样 。另 一方 面，物联网依托各种网络建立， 其网络层存在不同的组网技术 ，例如 网络、无线 、蓝牙、和通讯网络等 ，标准不同造成网络兼容性 问题 ，影响物联网的性能和服务质量。物联网的上述特点决 定了物联网标准涉及感知层的信息摄取、保存数据格式以及 短距离传感通讯协议 ，网络层的通讯网络技术 方面的标准协 议以及应用层物联网应用的行业标 准。 目前 世界上众多的标准化组织对物联网标准进行了大 量研究包括国际标准化组织（如国际电信联盟远程通信标 准化组织、国际标准化组织、和国际电工 委员会、区域 性标准化組织（如欧洲电信标 准化协会 、国家标准化组织 （如中国通信标准化协会 、韩国 电信技术协会、日本电信技术委员会、行业标准化 组织论坛和任务组如互联网工程任务 组、美国电气和 电子工程师协 会 等。这些标准化组织在各自擅长的 领域进行研究 致力于支持电子商品代码 的 全球应用以及相关的产业驱动标准 ， 的研究内容主要 集中在泛在网络总体框架、标识及应用三方面，成立了 专项小组从的角度进行标准化研究 主要研究感 知层的低 速近距离无线通信技 术标准 主要研究以 协议为基础的适应感知延伸层特点的组网协议等 。 各组织的研究工作相对独立，开发的标准有重叠也有分 工缺乏整体的协调和组织。众多的标准化组织都各自投入 了相当规模的人力物力资源虽然都开发出了 一些标 准 ，取 得了 一定的 成果，但长远来看，这是在物联网标准化路上的 一种事倍功半 的行为，甚至在某种意义上可以说是对物联网 标准化事业研究和发展的 一种 阻碍。为促进物联网在 世界 范内的发展需要建立涵盖感知层 、网络层及应用层的统 一 国际标准 ，这 不仅需要全世界的共同努力，同时更需要 一个国际层次 的健全 机制对各标准化组织的工作进行 协调 管理。 目前物联网正处在飞速发展阶段应用领域也在不断 扩大，国际标准的制定是刻不容缓的 。 安全和 隐私问题 安全性问题在当前互联网时代就是不容忽视的而物联 网 的本质是物物互联其基本应用就要求物联网系统收集包 括个人信息在内的很多信息用户将更大程 度上得暴露于网 络之中，如果信息安全措施不到位我 们将面临比互联网时 代更严大的隐私泄露威胁甚至是国家安全危机 。 物联网是复杂多元化的系统 其本身的 一些特性使其极 易受到攻击。首先，通常它的组成部分大部 分处于无人管理 状态容易受到物理攻击其次物联网中大多数的通信是无 线方式，这使得窃听相对简单；最后，大多数物联网组成部分 的特点是在能源和计算资源方面性能较差不能实现复杂的 方案以支持安全和隐私保护。物联网的安全和隐私问题也 存在于物联网的三个层次，感知层众多感知节点的本地安全 问题网络层中感知网络的传输与信息安全问题 、核心网络 的传输与信息安全问题 ，以及应用层中物联网业务的安全问 题。 物联网的庞大与复杂多元性使 其在安全和隐私保护的 实现上面临了更大的挑战这不仅对技术提出了更高的要 求同时也需要更为完善的政策和法律保障。 我国的物联网研究在技术和标准制订方面具有 一定的 优势，但很多方面和发达国家相比还有很大的差距，依然存 在着很多问题。 国家 发改委高技术司副司长徐建平在第三 届中国物联网大会上表示： “ 当前我国物联网发展仍然面临 这 一些 亟待解决的突出问题 ，如成熟的商业模式尚未形成 ， 第 页 2013年月界科技岬究与农展 自动化、计算机技术 应用于产业结合不够紧 密，产业链基础薄弱安全保障能力 不强 一些地方不 同程度的存在借物联网的概念炒 作现象 等物联网作为新 一代 信息 技术的新兴业态应用领域广，范 围宽为引导我国物联网健康 有序发展 ，当务之急是加强顶 层设计统筹布局 ” 。总结来讲当前问题的解决需要强 大的技术支持和健全的法律法规保障并促进行业应用以推 动物联网发展，这也是未来 数年各国的努力方向 。 展望 当前 世界范围内物联网仍处于起步阶段，多项关键技 术尚未成熟应用和市 场有待发展但世界各国都把物联网 产业发展当作振兴经济的法宝，为努力抓住这个发展契机， 近年来在物联网研究上投人了大量的人力物力，同时出台了 一系 列的扶植政策。我国也十分重视这 一新 兴技术 的研究 ， 大力发展物联网关键技术 、促进物联网标准的协调统 一 、推 动技术应用和产业化发展。 年中国物联网发展年度报告分析：当 前全球物联网相关技术、标准、应用 、服务还处于起步阶段， 物联网核心技术持续 发展，标准体系加快构建 产业体系处 于建立和完善过程中未来十年物联网技术将实现大规模应 用。未来五年，全球 物联网产业市场将呈现快速增 长态势， 预计到 年全球物联网整体市场规模 将接近 亿美 元，年均增长率接近。而我国的物联网产业是全球物联 网产迪的重要 组成部分发展空间尤为广阔。保守预 计 年，中国物联 产业将达到亿美元的规模。另有 输到社年 ，物 互联业莠与滅有械人人立联业 务乏比 将达 ：物联网将发展成为 一 上万元规模的高科技 市场。由此可见 ，引领世界信息产业第至次浪潮的物联网有 乐观的发展前景 ，同时蕴藏着巨大的市潜力。 ； 物联网的产业应用是带动 其 在全命界展的 主要动力 。 煎 ，物联网已经应用于运输和物流 、健医疗、智能环境 等 诸多领域。而实际上社会经济各领域都蕴含着巨大的物 联网应用需求 ，随着物联网技术的成熟和相关政策的进 步 完善 物联网必将在工业、农业 、节能环保 、公共安全 、资 环 境等更为广阔的领域发挥自身的作用 。例如在节能环保领 域物联网可用于再生资源的监管。传统方法中，可再生资 源的状态和位置是难以得知的 ，而使用标签和 技 术能够对可回收资源进行实时状态和位置监控 进而完成可 再生资源的回收利用和有效管理。可以说物联网在再生资 源监管方面有着先天的优势。上海的 “ 阿拉环保 ” 再生资 源公共服务平台便是基于物联网打造并巳经取得了 一定的 成效。生态学研究方面，以物种分布研究为例为所要研 究的动植物装配上标签结合技术和等 关键技术研究者便可随时掌握其生长状态、运动轨