《物联网概论》课程论文

1、一个哈密瓜的旅行安科智慧农庄容摘要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫"The Internet of things”。顾名思义，物联网就是"物物相连的互联网”。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 任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，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，把任何物体与互联网 相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网 络。物联网技术

2、被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个 方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通 信特征，即纳入物联网的“物” 一定要具备自动识别与物物通信（H2M）的功能；三是智能化特 征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、公路、建筑油气管道等各种物体中，然后将物 联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，可以以更加精细和动态的方式管理生产 和生活，从而达到“智意”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网把新一 代IT技术充分运用在各

3、行各业之中，物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、 平安家居、智能消防、环境监测、照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌 情侦查和情报搜集等多个领域。在本文中，将通过一个哈密瓜的旅行来诠释未来的物联网应用方式之一， 并提出了一些对未来物联网发展的建议。关键词：物联网；RFID技术；智能化评语:评分:一. 物联网概述1.1定义/特征定义英文名：Internet of Things (IOT),也称为 Web of Things0物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应 器、激光扫描器、气体感应器等各种

4、装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采 集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。 其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。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

5、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。 物联网瘠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。1.2背景1、物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机Networked Cok

6、e Machine。2、1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网仃nternet of Things）这个概念； 是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。提出了结合物品编码、RFID和 互联网技术的解决方案。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。3、2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会

7、世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布 ITU互联网报告2005：物联网，引用了 “物联网”的概念。物联网的定义和围已经发生了变化，覆盖围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类 在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与 物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟2005年以物联网为标 题的年度互联网报告。然而，ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。4、2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增

8、长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将 目光放在了物联网上。在中国，同年11月在大学举行的第二届中国移动政务研讨会'知识社会与创新2.0” 提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变 革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关 注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。5、2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次"圆桌会议"，作为仅 有的两名代表之一，IBM首席执行官明盛首次提出"智

9、慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧 型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。6、2009年8月温家宝总理在视察中科院物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和 要求。自温总理提出'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。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，他的覆盖围与时俱 进，已经超越了 1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的围，物联网已被贴上“中国式

10、”标签。1.3技术架构和应用模式从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二 维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神 经末梢，它是物联网获识别物体，釆集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人 的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能 应用。物联

11、网的行业特性主要体现在其应用领域，目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医 疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累一些成功的案 例。1.4用途业专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复提供技 术动力。目前，美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研 究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发 展的政策措施。中国移动总裁王建宙提及，物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请生产RFID、传 感器和条形码的厂商和

12、中国移动合作。运用物联网技术，移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、 传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示，移动目前已将超过10万个 芯片装载在岀租车、公交车上，形式多样的物联网应用在各行各业大显神通，确保城市的有序运作。在世 博会期间，'车务通”全面运用于公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅； 面向物流企业运输管理的"e物流”，将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、 物流网络设计与优化等服务，大大提升物流企业综合竞争能力。此外，在“物联网”普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及

13、配套的接口装置 的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一 个潜力无穷的发展机会。按照目前对物联网的需求，在近年就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大 推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。要真正建立一个有效的物联网，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能 发挥作用。例如，一个城市有100万辆汽车，如果我们只在1万辆汽车上装上智能系统，就不可能形成一 个智能交通系统；二是流动性，物品通常都不是靜止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态， 甚至高速运动状态下都能随时实现对话。美国权威咨询机构FORREST

14、ER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将 达到30比1,因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。二. 物联网应用案例2. 1案例（哈密瓜的旅行）一个美好的清晨，安科智慧农庄里靜悄悄的。整齐的大棚里，一个个金灿灿的哈密瓜安稳地轴在半空 中的网袋里。瓜园里埋设了众多的土壤水肥传感器，及时采集水分和肥力的情况，通过田间的无线接入点 把数据传回控制中心，然后按指令启动滴灌系统为作物补充水分和养料。不过，每天的现场巡视还是必不可少的。农庄的主人小坐在智能小车上，不紧不慢地穿行于两列瓜藤 之间，像个正在检阅仪仗队的将军。利用预设编号的非接触式RFID （无线射频识别

15、，是一种通信技术）卡, 瓜田里的每条田垄都设立了巡查系统的检查点。每天，小都要依次通过这些RFID卡，让手中的RFID读取 设备感应它们。哪怕遗漏了大棚里的任何一条小路，小车的屏幕都会不厌其烦地提示今天的巡视没有完成, 并且提示哪一条小路尚未被巡视到。短促悦耳的提示声不时响起，这意味着又有哈密瓜可以采摘了。在给雌花授粉的时候，小会把一个可 以多次写入的半有源RFID吊牌，挂在离花朵最近的瓜藤上。吊牌的芯片里记录了哈密瓜的品种、授粉日 期以及编号，这是未来每一个哈密瓜的“”。通过远距离感应并读取RIFD吊牌里的记录，结合后继时段 中的天气和温度，农庄的管理系统可以向小提供精准的采摘日期建议，并通

16、过智能小车的终端提醒他。随 着巡视工作的顺利结束，小车的货斗里几乎装满了诱人的哈密瓜。小驾着小车回到农庄库房，依次把哈密 瓜套上泡沫网套和包装袋，把对应的半有源RFID吊牌别在袋口，然后把哈密瓜分别放进相应规格的周转 箱。几十公里外的都市中心。白领小钱正在停车，手机的提示音却突然响了，一条短信跳了出来：“亲爱 的主人，您的笨笨冰箱没有发现任何水果的RFID标签，请主人注意饮食平衡！”短信末尾附带了一个小 钱很熟悉的，那是他办理过会员的安科智慧农庄网店。看来，家里的冰箱利用扫描RIFD标签完成了库存 扫描，并通过互联网及时发来了购物提醒点开，小钱发现农庄今天供应西瓜、哈密瓜和当季蔬菜。他信手 点

17、了几下屏幕，预定下一个重量1公斤左右的哈密瓜。与此同时，安科智憩农庄的销售员小和小也开始了忙碌。他们按照网上订单的要求，在库房里为顾客 挑选合适的水果或蔬菜。过磅的时候，智能台秤会同时读取半有源RFID吊牌里的信息，然后很快吐出一 销售标签。这标签只比普通不干胶标签稍微厚一点。然而纸质表面的下面却藏着复杂的柔性线路和芯片。 这是一一次写入多次读取的RFID标签，通过读取器可以读出刚刚写入的商品信息。比如过磅一个哈密瓜, 标签里就包括了品种、采摘、生产商以及重量、价格和配送信息等等这些信息来自网店的客户管理系统和 农庄的库存管理系统，这RFID标签也成了这个哈密瓜的新“”。不多时，小钱的手机也收

18、到了订单确认及付款。午休的时候，小钱完成了网上支付，随即收到了取货 用的二维码。属于小钱的哈密瓜随后被送入配送库房，那个半有源RFID吊牌则会被回收再次使用。REID 读取器快速地读取每一箱货物的信息，并显示在分装平台的屛幕上。配送员们根据这些信息，按照配送地 址把一箱箱水果和蔬菜各就各位，几辆厢式配送车很快出发。下午，属于小钱的那个哈密瓜完成了漫长的旅行，来到了小钱家小区的地下车库里，这里摆放着农庄 的暂存柜。配送员把各家订购的水果和蔬菜分别放进一个个单独的柜门，同时回收留在暂存柜中的周转箱。 智能暂存柜将识别RFID标签上的订单信息，然后根据会员号为客户打开正确的柜门。傍晚，小钱来到了 安

19、科智慧农庄的暂存柜前。聪明的暂存柜发现了小钱皮包里的RFID会员卡，很快通过部的管理系统找到 了对应的货物。小钱根据柜子屏幕上的提示把手机上的二维码对准摄像头，哈密瓜暂时容身的那个柜门便 轻声开启了。回到了家，小钱随手把拎着的哈密瓜塞进了冰箱。冰箱的屏慕立刻亮了起来："亲爱的主人，您购买 的哈密瓜是早晨8： 10分前釆摘的，为了保证风味和营养，建议您尽快食用”在RFID技术的帮助下， 一个0.8公斤重的新鲜哈密瓜，顺利地抵达了旅程的终点。2.2小结从上面的典型案例，我们可以看出物联网的两种基本应用模式：(1) 对象的智能标签。通过NFC、二维码、RFID等技术标识特定的对象，用于区分

20、对象个体，例如在 案例中我们使用的RFID标签，其基本用途就是用来荻得对象的识别信息；此外在现在生活中，通过智能 标签还可以用于荻得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡上的金额余额，二维码中所包含的网址和名 称等。(2) 对象的智能控制。物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决 策，改变对象的行为进行控制和反馈。上例中，瓜园的智能滴灌系统通过田间的无线接入点采集的数据为 作物补充水分和养料，正是智能控制的体现。在生活中，也不缺乏这些应用，例如根据光线的强弱调整路 灯的亮度，根据车辆的流呈自动调整红绿灯间隔等。三. 物联网的未来3. 1趋势业专家认为，物联网一方面可以

21、提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复提供技 术动力。目前，美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研 究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发 展的政策措施。目前，我国已有6.8亿移动用户，使用互联网的人数也已超过3.38亿人。互联网和无线通信网络已 成为人获取信息和人际沟通的不可或缺的基础设施。而当网络进一步作为物体与物体沟通的工具、人与物 体沟通的工具，整个网络的规模和应用将面临进一步爆发。目前具体的应用已经开始实施，未来是铺开更大围的问题。比如给放养的羊群中的每一只羊都贴上一 个二维

22、码，这个二维码会一直保持到超市出售的每一块羊肉上，消费者可以通过手机阅读二维码，知道羊 的成长历史，确保食品安全；将带有"钱包”功能的电子标签与手机的SIH卡合为一体，手机就有钱包的 功能，消费者可用手机作为小额支付的工具，用手机乘坐地铁和公交车、超市购物，去影剧院看影剧。市 已有20万人刷手机乘坐城市轻轨；在电度表上装上传感器，供电部门随时都可以知道用户使用电力的情 况，使电网也具备智能。我国省电网对分布在全省围的2万台配电变压器的运行状态进行实时监测，实现 用电检查、电能质量监测、负荷管理等，一年来降低电损1.2亿千瓦时。此外，在"物联网”普及以后，用于动物、植物和机器

23、、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置 的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一 个潜力无穷的发展机会。按照目前对物联网的需求，在近年就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大 推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。互联网之父瑟夫在近期也对CBN记者表示，在他看来，全球互联网又来到了一个转折的阶段，完成人 的上网后，要为电脑外的每一个物体都分配一个IP地址，因此整个互联网的设计、管理、运营和创新能 力都会来到一个新的阶段。美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟 人与人通信的业务相比，将达到30

24、:1。因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。3. 2措施物联网将是下一个推动世界高速发展的"重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。物联 网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量，对于培育新 的经济增长点、推动产业结构转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义。但是，物 联网的实现并不仅仅只是一个技术方面的问题，建设物联网的过程中将涉及到许多规划、管理、协调、合 作等方面的问题，还涉及个人隐私保护等方面的问题。这就需要有一系列相应的配套政策和规章、制度的 制订和完善。因此，开展物联网技术创新与应用应从以下几方面着手：（一）正确认识物联网社会上对物联网的认识不够深刻，对物联网的炒作有些过头了，物联网应该有它自己的发展规律。发 展物联网必须遵循产业发展规律，正确处理好市场与政府、全局与局部、创新与合作、发展与安全的关系。（二）大力攻克核心技术着力突破核心芯片、智能传感器等一批核心关键技术.同时结合物联网特点，在突破关键共性技术时, 研发和推广应用技术，加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设，以应用技术为支 律突破应用创新。（三）协调推进产业发展制订物联网发展规划，全面布局