学院：软件学院

  系：软件工程

班级：121班

物联网工程技术介绍及其发展前景

随着全球经济一体化进程的快速发展和电子技术、网络技术的快速发展，物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，具有十分广阔的前景。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”， 即在互联网基础上的延伸和扩展，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。自1999年“物联网”的概念被提出，引起全世界各国的广泛关注，许多国家相继投入研发建设，中国为此也加大开发力度，把握物联网的实质内涵及发展趋势,探讨物联网对产业、教育和社会发展的影响,交流国内外物联网的最新研究成果,分享物联网的应用的实践经验，并取得显著成绩。物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的效率、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业，物联网的开发，作为国家创新发展的重大战略，必将引起中国各个领域行业的特别重视，都将具有广阔的发展前景。

一、物联网定义及其概述

物联网被定义为通过射频识别（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。此概念是在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。

虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。因为物联网技术的发展几乎涉及到了信息技术的方方面面，是一种聚合性、系统性的创新应用与发展，也因此才被称为是信息产业的第三次性创新。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（M2M）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。

“物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。”南京航空航天大学国家电工电子示范中心主任赵说。业内专家表示，物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网利用射频自动识别（ＲＦＩＤ）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。2008年11月在北京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”上，专家们提出移动技术、物联网技术的发展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。

2005年国际电信联盟的一份报告来形容一下物联网：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……而2009年对中国物联网的发展可谓是不平凡的一年。8月7日，总理在无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表重要讲话，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。8月26日，工信部总工程师朱宏任在中国工业经济运行2009年夏季报告会上表示，我国也正在高度关注、重视物联网方面的研究。9月11日，工信部传感器网络标准化工作小组的成立，标志着我国将加快制定符合我国发展需求的传感网技术标准，力争主导制定传感网国际标准。11月3日，总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，再次强调科学选择新兴战略性产业非常重要，并指示要着力突破传感网、物联网关键技术。

二、物联网技术支持：

物联网（Internet of Things IoT）代表了未来计算与通信技术发展的方向，被认为是继计算机、Internet之后，信息产业领域的第三次发展浪潮。最初，IoT是指基于Internet利用射频标签（Radio Frequency Identification RFID）技术、电子产品编码（Electronic Product Code EPC）标准在全球范围内实现的一种网络化物品实时信息共享系统。后来，IoT逐渐演化成为一种融合了传统网络、传感器、Ad Hoc无线网络、普适计算等的ICT（Information and Communications Technology）技术，并正在形成一种新的信息产业。

物联网将信息与通讯技术充分应用到各行各业，将传感器嵌入到汽车、家电、电网、桥梁、建筑等物体中，通过网络实现智能物体的互联与信息采集，通过云计算平台实现海量数据的高效处理，有效共享设备、信息、服务等资源。未来的物联网将最终实现物理网络与社会网络的融合，大幅提高人们生产、生活的智能化水平。

物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层

1、   感知层，是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。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，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。它是各种感知技的广泛应用。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。

2、   网络层，是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、信息中心和智能处理中心、网络管理系统和云计算平台等组成。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

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。

3、   应用层，是物联网的“社会分工”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。

三、在物联网应用中有三项关键技术： 

　　1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。 传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。

　　具体地说传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现，即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据），不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。

　　2、RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签， 操作快捷方便。 RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID标签由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

　　3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

四、    软件和中间件：

物联网不仅仅是数字化物体在物理上的连接，从用户角度来说，它更是一个提供新型服务的应用系统。为了构建这种应用系统，物联网需要新型网络协议、算法的支持、高效节能嵌入式操作系统等的支持。

1、软件是物联网应用的核心和灵魂，各大软件企业都投入巨资研发相关软件和中间件（SaaS、SOA、云计算等），云计算概念的提出，在物联网中将发挥巨大的作用。物与物之间的联系是复杂多变的，每个联通的物体都具备不确定性。云计算作为一种高度可扩展的计算方式，通过互联网将资源以“按需服务”的形式提供给用户，而且“按需使用、按用计费、用完即散”，正好满足复杂交通的要求。

2、在这些技术当中，以底层嵌入式设备芯片开发最关键，引领整个行业的上游发展。基于物联网与嵌入式系统融合，将使现有产品得到升级，使服务更加智能化，可以远程进行设备管理、调度和维护。

3、在物联网应用基础设施服务业领域，虽然不是所有云计算产业都可纳入物联网产业范畴，但云计算是物联网应用基础设施服务业中的重要组成部分，物联网的大规模应用也将大大推动云计算服务发展。国内云计算商业服务尚在起步，SaaS已形成一定规模，而真正具有云计算意义的IaaS和PaaS商业服务还未开展。目前，我国在云计算服务的基础设施（IDC 中心）建设、云计算软硬件产业支持和超大规模云计算服务的核心技术方面与发达国家存在差距。云安全方面，我国企业具有一定的特点和优势。随着物联网应用的规模推进、互联网快速发展和国家信息化进程的不断深入，我国云计算服务将形成巨大的市场需求空间，“十二五”期间将呈现快速发展态势。 

五、物联网未来的发展前景

1、物联网时代来临

物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的效率、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、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。 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、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，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合 网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”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。

　物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”！ 

2、物联网价值：

物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一。

从物联网的实现技术来看，RFID是物联网设备行业的关键所在。2009年中国RFID市场规模达到了73.6亿元。目前国内RFID市场主要集中于华北、华东、华南等沿海发达区域。此外，无线传感器网络是物联网的重点之一，ZigBee则是无线传感器网络的最热门技术。物联网在智能家居、工业监测和医疗健康护理等方面的应用都可以通过ZigBee 技术很好的实现。到2015年，广州、浙江、江苏等地预测的物联网产业规模分别将达1000亿元、2000亿元和4000亿元。福建省则提出到2012年实现物联网相关产业产值300亿元。重庆准备设立物联网产业基地，希望在3年后相关产业年产值将超过500亿元。其研究员通过整理各地公布的公开数据进行预测，2015年我国物联网产业的整体规模将达7500亿元。

物联网是继通信网之后的另一个万亿级市场。

3、电信设备商最受益于物联网

当下最大的投资机会在于电信设备商，物联网的商业建设尚处于萌芽阶段。电信运营商是物联网的积极推动者，物联网丰富电信网络的应用。就三家电信运营商而言，包含强势固网的全业务运营商中国电信和中国联通在行业用户的ICT（信息通信技术，Information and Communications Technology）建设中一直处于领导地位，其全业务模式十分便于将通信网络与物联网相关信息管理的企业内网实现对接，完成对物联网的全程管控。由于资源所限以及历史原因，单纯的移动运营商中国移动目前能够实现的物联网应用还处于初级阶段。具体而言，网络的升级换代对光纤产业将产生实质性利好，受益的公司包括烽火通信、中天科技、亨通光电、中兴通讯、光讯科技、三维通信等国内领先的光纤制造商、通信设备提供商。在物联网建设进程中，这些公司最先受益，确定性最高。

六、总结

当局域网出现的时候，和现在一样，有一种成为新兴产业浪潮的趋势，当时谁也没有想到它可以发展成为现在的互联网。而今，物联网和当时局域网一样的出现了，给我们带来了前所未有的发展前景，给我们带来了良好的发展机遇的同时，也为我们带来了无限的挑战，时代总是在这样的情况下发展起来。当第一次产业出现，我们来到了蒸汽时代，随后，我们进入了电器时代，第三次产业，我们步入信息科技时代，人们都说工业是变革世界的引擎，带来新的产物。

虽然物联网不是一次产业，但是它却有着与产业类似的效果，它的出现带来了许多新兴产业，将有一股强大的力量推动着人类前进的步伐，问题、机遇、挑战、前景，这样一系列的正反面问题的存在，将大大加速着社会的进步。物联网有利也有弊，相信，物联网最终会像互联网一样，成为人们生活的一部分。

【参考文献】

百度百科

《让科技引领中国可持续发展》

《中国射频识别(RFID)技术》 

《物联网将在商务领域发挥重要作用》（刊登在《计算机与网络》2010第1期） 

《揭秘互联网》（刊登在《中国新通信》2010第2期）  

《中国物联网产业发展年度蓝皮书》 中国物联网研究发展中心,2010.

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