1.3.5 物联网
1.物联网的基本概念
物联网（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，顾名思义，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品与物品之间，进行信息交换和通信。严格而言，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、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网中非常重要的技术是RFID电子标签技术。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。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、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。预计物联网将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及，将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。
国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当驾驶人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，等等。
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，存在能力超强的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制。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。
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。
2.物联网的原理与应用
（1）物联网的原理
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无须人的干预。其实质是利用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。
而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在物联网的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
（2）物联网的技术构架
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。
①感知层由各种传感器及传感器网关构成，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。
②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。
③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。
物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物；另一方面是数据中心、个人计算机、宽带等。而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
（3）物联网的实施步骤
在实施物联网的过程中一般要经历如下3个步骤：
①对物体属性进行标识。属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测。
②需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。
③将物体的信息通过网络传输到信息处理中心，由处理中心完成物体通信的相关计算。
（4）物联网的应用模式
物联网根据其实质用途可以归结为3种基本应用模式：
①对象的智能标签。通过二维码、RFID等技术标识特定的对象，用于区分对象个体。例如，在生活中人们使用的各种智能卡、条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息；此外，通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡上的余额、二维码中所包含的网址和名称等。
②环境监控和对象跟踪。利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控。例如，使用分布在市区的各个噪声探头监测噪声污染；通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度；通过GPS标签跟踪车辆位置；通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。
③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。例如，根据光线的强弱调整路灯的亮度；根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。
3.物联网的特征
与传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征：
（1）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的传感器，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地采集环境信息，不断更新数据。
（2）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）物联网具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制
物联网不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。
4.物联网的产生与发展
早在1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出：传感网是21世纪人类面临的又一个发展机遇。在这次会议上首次提出了物联网的概念；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，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（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因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。
2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，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。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”，在这个场合中IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”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。
2009年2月24日，在2009 IBM论坛上，IBM中国地区首席执行官钱大群公布了名为“智慧的地球”的最新策略。IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代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，并且被普遍连接，形成物联网。“智慧的地球”这一概念一经提出，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。“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，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。
国内物联网产业的发展经历了学习研究、政府推动以及业界应用推广阶段。2009年前，国务院总理温家宝提出“感知中国”以来，中央和地方政府对物联网行业在资金和政策上均给予了大量的支持。2012年工业和信息化部制定了《物联网“十二五”发展规划》，2012年也因此成为了中国物联网整体实施的元年。目前，我国已有超过1000家企业牵头研究物联网核心技术，通信、工业、电子等领域在信息化建设和应用方面发展迅速，RFID产业、智能卡产业发展十分迅猛，积累了丰富的宝贵经验。2013-2017年间，中国物联网产业迎来了更加良好的发展机遇，主要表现在：第一，作为战略性新兴产业的物联网产业得到了国家的高度重视和积极推动；第二，产业界对物联网的发展已不再仅仅停留在概念上，正在推出具有广泛市场应用前途的产品和系统，并得到了业内各方面的积极支持；第三，资本市场对物联网产业的发展给予了积极响应和参与，在近两年经济危机的形势下，物联网概念股都逆势上扬，充分表现了资本市场的认可；第四，国家各相关部委、各地区都在积极地推出物联网发展计划，出台各类政策措施，务实支持物联网产业的健康发展；第五，国家的ICT产业在物联网领域已经具备了较好的基础，完全可以支持物联网快速发展。目前物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度甚至超过了美国、欧盟，以及其他各国。