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    物联网及其应用

    2021-03-16 16:32:52

            物联网(Internet of Things)的概念最早是由麻省理工学院的专家于1999年提出的,它的产生和发展与计算机网络的发展、互联网应用的扩展、传感技术的发展、社会需求的驱动以及政府的支持都是分不开的。

    1.物联网的发展

            物联网过去被称为传感网。1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议上提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

            2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(World Summit on the Information Society,WSIS)上,国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体,从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过Internet主动进行信息交流。射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入式技术将得到更加广泛的应用。

           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”,与会代表之一,IBM首席执行官彭明盛向总统提出“智慧地球”这一概念,并认为“智慧地球=互联网+物联网”,建议新政府投资新一代智慧型基础设施。

           2009年2月24日,IBM大中华首席执行官钱大群在2009 IBM论坛上公布了名为“智慧地球”的最新策略。此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。

           如今,“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处,同样被他们认为能够振兴经济、确立竞争优势。竞争优势是一个企业或国家在某些方面比其他企业或国家更能带来利润或效益的优势,源于技术、管理、品牌、劳动力成本等。

           物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送4个环节,每个环节的关键技术分别是RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测,未来物联网的发展将经历4个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域;2010—2015年物体互联;2015—2020年物体进入半智能化;2020年之后物体进入全智能化。作为物联网发展的排头兵,RFID成为了市场最为关注的技术。

    2、物联网的定义

           除RFID之外,传感器技术也是物联网产生的核心技术,如果没有传感器技术的发展,那么我们所能谈论的只有互联网,而不可能会有物联网。早期人们使用的只是一些无线射频设备,后来发明了智能传感器,这些传感器可以将一些模拟量采集转换成数据量以供人们参考分析,如光敏传感器、热敏传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。人们将多个传感器节点按照自己定义的协议组成一个小型的网络,通过无线技术进行数据交换。这些技术结合互联网技术、通信技术等就产生了物联网。

           物联网的定义目前还存在较大争议,各个国家和地区对于物联网都有自己的定义,举例如下。

    1)美国的定义。将各种传感设备,如射频识别(RFID)设备、红外传感器、全球定位系统等与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,其目的是让所有的物体都与网络连接在一起,方便识别和管理。

    2)欧盟的定义。将现有互连的计算机网络扩展到互连的物品网络。

    3)国际电信联盟的定义。任何时间、任何地点,我们都能与任何东西相连。

    4)2010年中国第十一届全国人民代表大会第三次会议上对物联网的定义。通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、跟踪、定位、万博manbext手机和管理。它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。

    3、物联网的技术架构

           从技术架构上来看,物联网可分为3层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。


    1-210316163609318.jpg图1  物联网架构示意

           感知层由各种传感器以及传感器网关构成,包括温度传感器、湿度传感器、电子标签、摄像头、红外线感应器等感知终端。感知层的作用相当于人的眼、耳、鼻、喉和皮肤等神经末梢,它是物联网识别物体、采集信息的来源,其主要功能是识别物体和采集信息。

           网络层由各种有线网络、无线网络、互联网以及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,它与行业需求相结合,实现物联网的智能应用。行业特性主要体现在应用领域内,目前智能医疗、环境万博manbext手机、公共安全、智能家具、智能生活、智能交通、智能城市等各个行业均有物联网应用的尝试。

    4、物联网的应用

           国际电信联盟(ITU)曾经描绘过这样一幅“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会告诉洗衣机对颜色和水温的要求;当装载货物的汽车超重时,汽车会自动告诉您超载了,并且超载多少;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“您扔疼我了”,或者说“亲爱的,请您不要太野蛮,可以吗?”;司机在和别人扯闲话时,货车会装成老板的声音怒吼“主人,该发车了!”等。

           目前,物联网的应用已经遍及交通管理、安防反恐、市政管理、节能环保、医疗健康、安居建筑、金融保险、智能工农业、物流零售、能源电力等多个领域,如图2所示。

           毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。物联网未来的发展就如同很多人津津乐道的那样:“个人电脑是20世纪80年代的标志,互联网是90年代的标志,下一个时代的标志将会是物联网技术无处不在”。

    5、云计算与物联网的关系

           云计算是物联网发展的基石,并且从两个方面促进物联网的实现。

           首先,云计算是实现物联网的核心,运用云计算模式使物联网中以“兆”计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变得可能。物联网将射频识别技术、传感技术、纳米技术等新技术充分运用在各行业之中,将各种物体充分连接,并通过无线网络将采集到的各种实时动态信息送达计算机处理中心进行汇总、分析和处理。建设物联网的三大基石包括:①传感器等电子元器件;②传输的通道,如电信网;③高效的、动态的、可以大规模扩展的资源处理能力。其中,第3个基石正是通过云计算模式来帮助实现的。

           其次,云计算促进物联网和互联网的智能融合,从而构建“智慧地球”。物联网和互联网的融合,需要更高层次的整合,需要“更透彻的感知、更安全的互联互通、更深入的智能化”。这同样也需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的资源处理能力,而这也正是云计算模式所擅长的。同时,云计算的创新型服务交付模式、简化服务的交付、加强物联网和互联网之间及其内部的互联互通,可以实现新商业模式的快速创新,促进物联网和互联网的智能融合。

           另外,物联网的四大组成部分是感应识别、网络传输、管理服务和综合应用,其中网络传输和管理服务部分都会应用到云计算,特别是“管理服务”这一项。因为这里有海量的数据存储和计算的要求,使用云计算可能是最经济实惠的方式。