物联网基本内涵诠释

物联网基本内涵诠释物联网基本内涵诠释 导读导读 在国家政府的大力支持下 中国物联网产业正在迅速发展 在国家政府的大力支持下 中国物联网产业正在迅速发展 各省市 各企业均欲搭上物联网的这班快车 因此 一时间 物联各省市 各企业均欲搭上物联网的这班快车 因此 一时间 物联 网是一个网是一个 大筐大筐 什么东西都要 什么东西都要 往里装往里装 有些省市计算物联 有些省市计算物联 网产值 往往把网产值 往往把 沾一点边沾一点边 的产品都计算到物联网中 云里雾里 的产品都计算到物联网中 云里雾里 非专业人 甚至专业人士都很难说得清 政府员工 媒体人士更是非专业人 甚至专业人士都很难说得清 政府员工 媒体人士更是 不懂装懂不懂装懂 稍懂即成专家稍懂即成专家 搞得全国人民都知道物联网 搞得全国人民都知道物联网 都不懂物联网 都不懂物联网 一 诞生发展一 诞生发展 物联网 InternetofThings 这个词 国内外普遍公认的是 MITAuto ID 中心 Ashton 教授 1999 年在研究 RFID 时最早提出来的 1999 年 诞生 2005 年普及 2009 年大发展 在 2005 年国际电信联盟 ITU 发布的同名报告中 物联网的定义和范围已经发生了变化 覆盖范围有了较大的拓展 不再只是指基于 RFID 技术的物联网 物联网的概念是在 1999 年提出的 当时基于互联网 RFID 技术 EPC 标准 在计算机互联网的基础上 利用射频识别技术 无线数 据通信技术等 构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联 网 Internet of things 简称物联网 这也是在 2003 年掀起第 一轮华夏物联网热潮的基础 自 2009 年 8 月温家宝总理提出 感知中国 以来 物联网被正式列 为国家五大新兴战略性产业之一 写入 政府工作报告 物联网 在中国受到了全社会极大的关注 其受关注程度是在美国 欧盟 以及其他各国不可比拟的 编选 智慧城市圈子邱文斌微信订阅号 QWB 2014 物联网的概念与其说是一个外来概念 不如说它已经是一个 中国 制造 的概念 他的覆盖范围与时俱进 已经超越了 1999 年 Ashton 教授和 2005 年 ITU 报告所指的范围 物联网已被贴上 中 国式 标签 二 什么是物联网二 什么是物联网 物联网即通过射频识别 RFID 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技术 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 进行信息交换和通讯 简而言之 物联网就是 物物相连的互联网 被视为互联网的应 用拓展 应用创新是物联网发展的核心 以用户体验为核心的创新 2 0 是物联网发展的灵魂 用通俗的话来讲 物联网就是让所有的东西都 连 起来 关键要 有三件东西 感应处理终端 传输通道 控制处理平台 这样就可以 让本来没有生命的东西能 感应 并 处理 信息 通过传输的网 络传送到指定的地方或人那里 反过来还可以进行控制和指挥 物联网是人与物 物与物之间相互通信的网络 是智慧城市的感知 技术 在两化融合领域 物联网技术已在产品信息化 生产制造 经营管理 节能减排 安全生产等领域等到了应用 在电子政务领 域 物联网技术在公安 国土 环保 交通 海关 海关 质检 安监 林业等政府主管部门得到初步应用 编选 智慧城市圈子邱文斌微信订阅号 QWB 2014 三 物联网的特征及分类三 物联网的特征及分类 1 1 和传统的互联网相比 物联网有其鲜明的特征 和传统的互联网相比 物联网有其鲜明的特征 首先 它是各种感知技术的广泛应用 物联网上部署了海量的多种 类型传感器 每个传感器都是一个信息源 不同类别的传感器所捕 获的信息内容和信息格式不同 传感器获得的数据具有实时性 按 一定的频率周期性的采集环境信息 不断更新数据 其次 它是一种建立在互联网上的泛在网络 物联网技术的重要基 础和核心仍旧是互联网 通过各种有线和无线网络与互联网融合 将物体的信息实时准确地传递出去 在物联网上的传感器定时采集 的信息需要通过网络传输 由于其数量极其庞大 形成了海量信息 在传输过程中 为了保障数据的正确性和及时性 必须适应各种异 构网络和协议 还有 物联网不仅仅提供了传感器的连接 其本身也具有智能处理 的能力 能够对物体实施智能控制 物联网将传感器和智能处理相 结合 利用云计算 模式识别等各种智能技术 扩充其应用领域 从传感器获得的海量信息中分析 加工和处理出有意义的数据 以 适应不同用户的不同需求 发现新的应用领域和应用模式 2 2 物物 的涵义的涵义 这里的 物 要满足以下条件才能够被纳入 物联网 的范围 1 要有数据传输通路 2 要有一定的存储功能 3 要有 CPU 4 要有操作系统 5 要有专门的应用程序 6 遵循物联网的通信协议 7 在世界网络中有可被识别的唯一编号 3 3 物联网分类 物联网分类 1 私有物联网 Private IoT 一般面向单一机构内部提供服务 2 公有物联网 Public IoT 基于互联网 Internet 向公众或 大型用户群体提供服务 3 社区物联网 Community IoT 向一个关联的 社区 或机构群 体 如一个城市政府下属的各委办局 如公安局 交通局 环保局 城管局等 提供服务 4 混合物联网 Hybrid IoT 是上述的两种或以上的物联网的组 合 但后台有统一运维实体 编选 智慧城市圈子邱文斌微信订阅号 QWB 2014 四 物联网的技术架构 四 物联网的技术架构 物联网主要由感知层 网络层 应用层组成 1 感知层 由各种传感器构成 包括温湿度传感器 二维码标签 RFID 标签和读写器 摄像头 红外线 GPS 等感知终端 感知层是 物联网识别物体 采集信息的来源 2 网络层 由各种网络 包括互联网 广电网 网络管理系统和云 计算平台等组成 是整个物联网的中枢 负责传递和处理感知层获 取的信息 3 应用层 是物联网和用户的接口 它与行业需求结合 实现物联 网的智能应用 五 物联网的关键技术 五 物联网的关键技术 物联网的核心技术主要包括射频识别技术 传感技术 网络与通信 技术和数据的挖掘与融合技术等 1 射频识别技术 RFID 技术是一种无接触的自动识别技术 利用射频信号及其空间耦 合传输特性 实现对静态或移动待识别物体的自动识别 用于对采 集点的信息进行 标准化 标识 鉴于 RFID 技术可实现无接触的自 动识别 全天候 识别穿透能力强 无接触磨损 可同时实现对多 个物品的自动识别等诸多特点 将这一技术应用到物联网领域 使 其与互联网 通信技术相结合 可实现全球范围内物品的跟踪与信 息的共享 在物联网 识别 信息和近程通讯的层面中 起着至关 重要的作用 另一方面 产品电子代码 EPC 采用 RFID 电子标签技 术作为载体 大大推动了物联网发展和应用 从分类上看 RFID 技术根据电子标签工作频率的不同通常可分为低 频系统 125kHz 134 2kHz 高频系统 13 56MHz 超高频 860MHz 960MHz 和微波系统 2 45GHz 5 8GHz 等 低频和高 频系统的特点是阅读距离短 阅读天线方向性不强等 其中 高频 系统的通讯速度也较慢 两种不同频率的系统均采用电感耦合原理 实现能量传递和数据交换 主要用于短距离 低成本的应用中 超高频 微波系统的标签采用电磁后向散射耦合原理进行数据交换 阅读距离较远 可达十几米 适应物体高速运动 性能好 阅读 天线及电子标签天线均有较强的方向性 但该系统标签和读写器成 本都比较高 根据电子标签供电方式的不同 电子标签又可分为无源标签 PassiveTag 半有源标签 Semi PassiveTag 和有源标签 ActiveTag 三种 无源电子标签不含电池 它接收到读写器发出的微波信号后 利用 读写器发射的电磁波提供能量 无源标签一般免维护 重量轻 体 积小 寿命长 较便宜 但其阅读距离受到读写器发射能量和标签 芯片功能等因素限制 半有源标签内带有电池 但电池仅为标签内需维持数据的电路或远 距离工作时供电 电池能量消耗很少 有源标签工作所需的能量全 部由标签内部电池供应 且它可用自身的射频能量主动发送数据给 读写器 阅读距离很远 可达 30 米 但寿命有限 价格昂贵 在未来的几年中 RFID 技术将继续保持高速发展的势头 电子标签 读写器 系统集成软件 公共服务体系 标准化等方面都将取得新 的进展 随着关键技术的不断进步 RFID 产品的种类将越来越丰富 应用和衍生的增值服务也将越来越广泛 RFID 芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低 作用距离更 远 读写速度与可靠性更高 成本不断降低 芯片技术将与应用系 统整体解决方案紧密结合 编选 智慧城市圈子邱文斌微信订阅号 QWB 2014 标签封装技术将和印刷 造纸 包装等技术结合 导电油墨印制的 低成本标签天线 低成本封装技术将促进 RFID 标签的大规模生产 并成为未来一段时间内决定产业发展速度的关键因素之一 读写器 设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能 多接口 多制式 并 向模块化 小型化 便携式 嵌入式方向发展 同时 多读写器协 调与组网技术将成为未来发展方向之一 RFID 技术与条码 生物识别等自动识别技术 以及与互联网 通信 传感网络等信息技术融合 构筑一个无所不在的网络环境 海量 RFID 信息处理 传输和安全对 RFID 的系统集成和应用技术提出了 新的挑战 RFID 系统集成软件将向嵌入式 智能化 可重组方向发 展 通过构建 RFID 公共服务体系 将使 RFID 信息资源的组织 管 理和利用更为深入和广泛 2 传感器技术 信息采集是物联网的基础 而目前的信息采集主要是通过传感器 传感节点和电子标签等方式完成的 传感器作为一种检测装置 作 为摄取信息的关键器件 由于其所在的环境通常比较恶劣 因此物 联网对传感器技术提出了较高的要求 一是其感受信息的能力 二 是传感器自身的智能化和网络化 传感器技术在这两方面应当实现 发展与突破 将传感器应用于物联网中可以构成无线自治网络 这种传感器网络 技术综合了传感器技术 纳米嵌入技术 分布式信息处理技术 无 线通讯技术等 使各类能够嵌入到任何物体的集成化微型传感器协 作进行待测数据的实时监测 采集 并将这些信息以无线的方式发 送给观测者 从而实现 泛在 传感 在传感器网络中 传感节点具有端节点和路由的功能 首先是实现 数据的采集和处理 其次是实现数据的融合和路由 综合本身采集 的数据和收到的其他节点发送的数据 转发到其他网关节点 传感 节点的好坏会直接影响到整个传感器网络的正常运转和功能健全 3 网络和通信技术 物联网的实现涉及到近程通讯技术和远程运输技术 近程通讯技术 涉及 RFID 蓝牙等 远程运输技术涉及互联网的组网 网关等技术 作为为物联网提供信息传递和服务支撑的基础通道 通过增强现有 网络通信技术的专业性与互联功能 以适应物联网低移动性 低数 据率的业务需求 实现信息安全且可靠的传送 是当前物联网研究 的一个重点 传感器网络通讯技术主要包括广域网络通信和近距离 通信等两个方面 广域方面主要包括 IP 互联网 2G 3G 移动通信 卫星通信等技术 而以 iPv6 为核心的新联网的发展 更为物联网的 提供户高效的传送通道 在近距离方面 当前的主流则是以 IEEE802 15 4 为代表的近距离通信技术 M2M 技术也是物联网实现的关键 与 M2M 可以实现技术结合的远距 离连接技术有 GSM GPRS UMTS 等 WIFI 蓝牙 ZigBee RFID 和 UWB 等近距离连接技术也可以与之相结合 此外还有 XML 和 Corba 以及基于 GPS 无线终端和网络的位置服务技术等 M2M 可用于安全 监测 自动售货机 货物跟踪领域 应用广泛 4 数据的挖掘与融合 从物联网的感知层到应用层 各种信息的种类和数量都成倍增加 需要分析的数据量也成级数增加 同时还涉及到各种异构网络或多 个系统之间数据的融合问题 如何从海量的数据中及时挖掘出隐藏 信息和有效数据的问题 给数据处理带来了巨大的挑战 因此怎样 合理 有效的整合 挖掘和智能处理海量的数据是物联网的难题 结合 P2P 云计算等分布式计算技术 成为解决以上难题的一个途 径 云计算为物联网提供了一种新的高效率计算模式 可通过网络按需 提供动态伸缩的廉价计算 其具有相对可靠并且安全的数据中心 同时兼有互联网服务的便利 廉价和大型机的能力 可以轻松实现 不同设备间的数据与应用共享 用户无需担心信息泄露 黑客入侵 等棘手问题 云计算是信息化发展进程中的一个里程碑 它强调信 息资源的聚集 优化和动态分配 节约信息化成本并大大提高了数 据中心的效率 六 物联网与互联网的区别六 物联网与互联网的区别 互联网对于物联网而言 有点类似 父与子 的关系 毕竟物联网 是以互联网为基础核心发展起来的新一代信息网络 不过在使用形 式上有着一定差别 1 物联网的覆盖范围要远大于互联网络 互联网和物联网可以从他们的主要作用来区别两者的不同之处 互 联网的产生是为了人通过网络交换信息 其服务的主体是人 而物 联网是为物而生 主要为了管理物 让物自主的交换信息 间接服 务于人类 既然物联网为物而生 物比人笨 因此 物联网的真正实现必然比 互联网的实现更难 另外 从信息的进化上讲 从人的互联 到物 的互联 是一种自然的递进 本质上互联网和物联网都是人类智慧 的物化而已 人的智慧对自然界的影响才是信息化进程本质的原因 物联网比互联网技术更复杂 产业辐射面更宽 应用范围更广 对 经济社会发展的带动力和影响力更强 但是没有互联网作为物联网 的基础 那么物联网将只是一个概念而已 互联网着重信息的互联 互通和共享 解决的是人与人的信息沟通问题 这样就为物联网关 于通过人与人 人与物 物与物的相联 解决的是信息化的智能管 理和决策控制问题而提供前期的沟通渠道 特别是物联网通过 IPV6 技术赋予任何电子产品一个固定 IP 并接 入网络 真正意义上将把智慧城市及智能家居等概念逐一变成现实 2 互联网用户通过端系统的服务器 台式机 笔记本和移动终端访 问互联网资源 发送或接收电子邮件 阅读新闻 写博客或读博客 通过网络电话通信 在网上买卖股票 定 机票 酒店 而物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的 汇聚结点接入互联网 RFID 芯片通过读写器与控制主机连接 再通 过控制结点的主机接入互联网 因此 由于互联网与物联网的应用 系统不同 所以接入方式也不同 物联网应用系统将根据需要选择无线传感器网络或 RFID 应用系统接 入互联网 互联网需要人自己来操作才能得到相应的资料 而物联 网数据是由传感器或者是 RFID 读写器自动读出的 这个环节中 物 联网更多要依靠无线传输来达到一个联网目的 3G 4G 都将是其理 想的网络类型 编选 智慧城市圈子邱文斌微信订阅号 QWB 2014 3 物联网涉及的技术范围更广 物联网运用的技术主要包括无线技术 互联网 智能芯片技术 软 件技术 几乎涵盖了信息通信技术的所有领域 而互联网只是物联 网的一个技术方向 互联网只能是一种虚拟的交流 而物联网实现 的就是实物之间的交流 所以技术导致物联网未来发展的前景是互 联网的好十几倍都不止 七 云计算与物联网的关系七 云计算与物联网的关系 由于很多时候云计算和物联网经常在同一个场景中出现 所以很多 人认为二者之间有着密切的联系 其实从技术的角度来说 物联网 和云计算还着实没有什么太多的联系 而如果从工作架构的角度分 析的话 物联网则可以认为是承载云计算技术的一个平台 1 借助云计算技术的支持 物联网则可以更好的提升数据的存储以 及处理能力 从而使自身的技术得到进一步的完善 而如果失去云计算的支持 物联网的工作性能无疑会大打折扣 而在和其他传统的技术相比 它的意义也会大大的降低 所以说物联网对云计算有着很强的依赖 性 2 但是对于云计算技术来说 物联网只是其众多的应用载体之一 尽管物联网对云计算有着很强的依赖 但作为诸多载体的一种 云 计算对于物联网可真没有啥 特殊的感情 甚至就像柜台与货物 的关系一样 货物在哪个台子上都会使这个柜台受到更多的关注 而如果柜台失去了货物 那么 无论是作用还是关注度都会随之而 降低 所以 云计算对于物联网只是普通的 合作关系 并没有 什么太特殊的联系 如果用恋爱关系来形容的话 物联网对云计算 更似单相思 3 从目前的发展前景来看 物联网和云计算之间的联系将会向着越 来越紧密的方向发展 在云计算技术的支持下 被赋予了更强工作能力的物联网 在我国 的使用率呈现逐年递增的趋势 而所涉及的领域也随之越来越广泛 在去年的时候 我国的 RFID 技术已经成为世界排名第三的应用市场 而当前被各个领域广泛应用的二维码识别技术 其实也是物联网 RFID 技术中的一种 所以说 云计算承载物联网在我国有着更加广 阔的发展空间 八 物联网发展中存在的问题 八 物联网发展中存在的问题 1 观念问题 物联网是未来 10 20 年战略性新型产业 现在仅仅是起步 而我们 的媒体和政府往往会急功近利 有些地方 要 5 年达到几千亿 有 些城市要 3 5 年过上 物联网生活 这些宣传不利于