物联网概述
曹杨 1011010403
摘要：近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。本文介绍了物联网技术的概念、历史与发展现状，并分别从感知层、网络层、应用层说明了物联网所需要的相关技术情况；举例说明了物联网在实际生活中的用途，从公共安全、生态环境等领域的应用阐述了物联网的价值； 分别从技术标准、安全问题、协议问题等几个方面对物联网要大力发展所面临的主要问题进行了讨论；也介绍了物联网产业链目前的发展情况。总结了物联网的发展是一个艰难的过程，但光明前景值得大家进一步努力将其变成现实.
关键词：物联网，视频识别，智能识别，物联网发展，射频识别，传感网，智能。
Overview of the Internet of Things
In recent years，extensive attention has been paid to Internet of Things．The concept history and development of Internet of Things were introduced firstly． This paper presents the definition of IOT(the Internet of Things)and the related technology required by the perception layer， network layer， and application layer．The application of IOT in real life is described，and several examples in public safety， environment and other fields are given to elaborate the value of IOT．This paper lists some problems faced by IOT， and discusses the bottlenecks in technical standards，security， and protocol etc．In addition， this paper gives a introduction of the current development of IOT industry chain， and based on this， it draws a conclusion that the development of IOT is a difficult process， but its bright future is worth further efforts.
Keywords: IOT(Internet of Things)；video identification；intelligent recognition, development of Internet of things；RFID；sensor network；Intelligent technology.
1 引言
物联网(Internet of Things)是继计箅机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网对促进互联网的发展、带动人类的进步发挥着重要的作崩，并将成为未来经济发展的新增点。目前，美国、欧盟等发达国家和地区都在深入地研究和探索物联网。我围也正在高度关注这一新技术。物联网产业被正式列为困家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会(WSIS)上．国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会(Ubiquitous Network
Society)国际专家丁作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个T作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始制定“物联
网”的发展战略I-1。近年来。越来越多的困家开始了基于物联网的发展计划和行动。物联网已经开始在军事、丁业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域中得到应用。
“物联网”(Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络拓扑。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。
“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。“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，而另一方面是数据中心，个人电脑、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。
“物联网”的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。也就是说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔
接的一个新技术。
2005年国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，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、智能嵌入技术将到更加广泛的应用川。
2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网‘2008”，探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”推进发展的下个阶段。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首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式”。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。
2009年8月7日温家宝总理到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并就、发表了重要讲话。8月24日，中国移动总裁王建宙赴台首次发表公开演讲，提出了“物联网”理念。王建宙指出，通过装置在各类物体上的电子标签(RFID)，传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。王建宙同时指出，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；二是流动性，物品通常都不是静止的，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。
2 什么是物联网
物联网作为新生事物，人们对其内涵和外延的理解有很大的差别，对其概念、特征所作出的归纳和总结也有很大的差别。
1999年，美斟麻省理下学院Auto—ID中心首先把“物联网”定义为：把所有的物品通过射频识电子产品可靠性与环境试验2011年别(RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理功能的网络。实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。
2005年，国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网内涵：通过RFID、传感器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，使得“物”具备自动标识、智能感知能力，实现物理世界与虚拟的数字世界的相联；通过“物”的智能接口实现了信息网络的无缝结合，进行信息交换与通讯，从而达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的；最终实现任何
时刻、任何地点、任何物体之间的互联，成为无所不在的网络并进行无所不在的计算。
欧盟关于物联网的定义：物联网是未来互联网的一部分，是基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络设施；在物联网内，物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化、使用智能接口并且可以无缝地综合到信息网络中。
在2010年我国的政府T作报告所附的注释中，对物联网有如下的说明：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。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。
物联网的组成包括3部分，即泛在化的传感单元及网络、异构性的互联网基础设施、普适性的数据分析与服务。物联网的主要特征——在物联网中连网的每一件物体均可寻址，每一件物体均可通信，每一件物体均可控制。物联网强调的是知，是互联网从感知平台到数据挖掘的拓展。物联网的核心技术主要包括：
a）RFID技术
这是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是物联网最关键的一个技术。
b）泛在传感技术
重点是利用各种传感器，将现实世界中各种事物的变化进行量化，形成数据，并通过各种技术手段传送到指定的位置。泛在传感技术其中一个代表是Zigbee。
c) 纳米嵌人技术
利用纳米技术制造超微型的传感器，构建看不见的传感网络。这些被称为智慧尘埃的超微型传感器，可以嵌人到任何物品之中，而且对使用不造成任何影响。
d) 智能运算技术
传感器得到信息后，需要对其进行语义的理解、推理和决策，这些需要智能、运算技术来完成。
3 物联网的基本特征
从通信对象和过程来看，物联网的核心是物与物以及人与物之间的信息交互．物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。
全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取。
可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享．智能处理．利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。为了更清晰地描述物联网的关键环节，按照信息科学的视点，围绕信息的流动过程，抽象出物联网的信息功能模型。
1)信息获取功能：包括信息的感知和信息的识别，信息感知指对事物状态及其变化方式的敏感和知觉；信息识别指能把所感受到的事物运动状态及其变化方式表示出来。
2)信息传输功能：包括信息发送、传输和接收等环节，最终完成把事物状态及其变化方式从空间(或时间)上的一点传送到另一点的任务，这就是一般意义上
的通信过程。
3)信息处理功能：指对信息的加工过程，其目的是获取知识，实现对事物的认知以及利用已有的信息产生新的信息，即制定决策的过程。
4)信息施效功能：指信息最终发挥效用的过程，具有很多不同的表现形式，其中最重要的就是通过调节对象事物的状态及其变换方式，使对象处于
预期的运动状态。
4 物联网的技术
物联网虽然以互联网为基础，但它又有许多特质 。首先，终端具有一定的多样性，小到闹钟、冰箱等各种家电，大到房屋、水电站等，连那些有生命的东西(如人、动植物等)都能连入网络；其次，能自动感知，物联网通过在各种物体中植入微型感应芯片来使得它们都变得有感受，有知觉。第三是智能化，物联网将使网络变得更加“神通广大”，可通过感应芯片和RFID技术时时刻刻地获取任何物体的最新位置、特征等数据信息。物联网更加强大的功能仅仅依靠互联网的技术是远远不够的，还需要一些辅助技术，主要包括以下3个层面的技术架构：
① 感知层。让物品具有说话能力的前提条件，即为物品装上自己的“嘴” ，主要是采集该物品在物理世界中发生的各种数据信息。其中数据采集执行和短距离的无线通信是感知层的两个重要方面，可以使得多个物品在小范围内实现信息集中和互通。
② 网络层。能够实现大范围信息沟通，通过PSTN网络、2G／3G移动网络等已经存在的通信系统，将感知层得到的数据信息传到地球各个地方，实现地球范围内的远距离通信。
③ 应用层。在感知层和网络层的工作完成之后，将所获得的所有关于物品的信息进行汇总，相当于是物联网的“大脑” ，经过对信息的再加工，从而进一步提高信息的综合利用度。
5 物联网与传感器网络、泛在网络的关系
目前业界存在多种与物联网并存的网络名词术语，如泛在网络、传感器网络等，这些网络术语的定义以及相互之间的关系亟待澄清。
1)传感器网络
ITU—T Y．2221建议p1中定义传感器网是包含互联的传感器节点的网络，这些节点通过有线或无线通信交换传感数据。传感器节点是由传感器和可选的能检测处理数据及联网的执行元件组成的设备；而传感器是感知物理条件或化学成分并且传递与被观察的特性成比例的电信号的电子设备。
传感器网络与其他传统网络相比具有显著特点，即资源受限、自组织结构、动态性强、应用相关、以数据为中心等．以无线传感器网络为例，一般由多个具有无线通信与计算能力的低功耗、小体积的传感器节点构成；传感器节点具有数据采集、处理、无线通信和自组织的能力，协作完成大规模复杂的监测任务；网络中通常只有少量的汇聚(sink)节点负责发布命令和收集数据，实现与互联网的通信；传感器节点仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识；仅提供局域或小范围内信号采集和数据传递，并没有被赋予物品到物品的连接能力。
2)泛在网络(ubiquitous networking)
ITU．T Y．2002建议将泛在网络描述为，在服务预订的情况下，个人和／或设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信
的能力。
简单地说，泛在网络指无所不在的网络，可实现随时随地与任何人或物之间
的通信，涵盖了各种应用；是一个容纳了智能感知／控制、广泛的网络连接及深度的信息通信技术(ICT)应用等技术，超越了原有电信范畴的更大的网络体系。泛在网络可以支持人到人、人到对象(如设备和／或机器)和对象到对象的通信。
3)三者之间的区别与联系
基于前述对物联网、传感器网络以及泛在网络的定义及各自特征的分析，物联网与传感器网络、泛在网络的关系可以概括为，泛在网络包含物联网，物
联网包含传感器网。
传感器网络、物联网与泛在网络的关系从通信对象及技术的覆盖范围看：①传感器网是物联网实现数据信息采集的一种末端网络。除了各类传感器外，物联网的感知单元还包括如RFID、二维码、内置移动通信模块的各种终端等；②物联网是迈向泛在网络的第l步，泛在网络在通信对象上不仅包括物与物、物与人的通信，还包括人与人通信，而且泛在网络涉及多个异构网的互联。
6 国内外发展现状
从国际上看，欧盟、美国、日本和韩国等国都十分重视物联网的工作，并且已进行了大量的研究开发和应用工作。
a)美国
奥巴马总统就职后，积极回应了IBM提出的“智慧地球”的概念，并很快将物联网的计划升级为国家战略。该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升为2009年最热门话题之一。
美国把“新能源”和“物联网”作为振兴经济的两大武器，投人巨资深入研究物联网的相关技术。美国国防部在2000年把传感网定为五大国防建设领域之一，仅在美墨边境“虚拟栅栏” (即防入侵传感网)上就投入470亿美元。在美国国家情
报委员会(NIC)发表的(2025对美国利益潜在影响的关键技椭报告中，将物联网列为6种关键技术之一。美国国防部在2005年将“智能微尘”(SMARTDUST)列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”(GENI)把在下一代互联网上组建传感器子网作为其中重要的一项内容。在美围投人7 870亿美元的经济复苏和再投资法》中，提出在智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术等领域进行大量的投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。目前，美围已在多个领域中应用物联网，例如：得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以在发生故障时自动感知和报告故障位置，并且自动路由，10 s之内就恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，大大有利于新能源产业的成长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。
b)欧盟
欧盟认为．物联网的发展应用将为解决现代社会问题作出极大的贡献，因此非常重视物联网战略。1999年欧盟在里斯本推出了“e—Europe,”全
民信息社会计划。欧盟委员会2009年通过了“i2010：欧洲信息社会2010”的5年发展规划。“i2010”作为里斯本会议后的首项重大举措，旨在提高经济竞争力。2006年3月，欧盟召开会议“From RFID to the Internet of Things”，对物联网做了进一步的描述。2008年在法国召开的欧洲物联网大会的重要议题包括未来互联网和物联网的挑战、物联网中的隐私权、物联网在主要工业部门中的影响等内容。2009年，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区
委员会递交了《欧盟物联网行动计戈必，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用。同时。在“2009无线技术世界暨物联网围际高峰会议”上，欧盟网络企业和RFID司官员Peter Friess透露，欧盟将会尽快统一制定物联网标准，以加快物联网产业在欧洲地区的发展。2009年l 1月，欧洲联盟发布了《未来物联网战略》，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过信息与通信技术研发计划投资4亿欧元、90多个研发项目来提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于201 l一2013年问每年新增2亿欧元进一步加强研发力度；同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公私合作短期项目建设。2009年9月15日，欧盟发布《欧盟物联网战略研究路线图》，提出欧盟在2010、2015、2020年3个阶段的物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药和能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术。目前。除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域中得到了应用。在物联网应用方面，欧洲M2M市场比较成熟．发展均衡，通过移动定位系统、移动网络、网关服务、数据安全保障技术和短信平台等技术支持，欧洲主流运营商已经实现了安全监测、自动抄表、自动售货机、公共交通系统、车辆管理、工业流程自动化以及城市信息化等领域的物联网应用。欧盟还通过重大项目计划来支撑物联网的发展。欧盟各周的物联网在电力、交通以及物流领域已经形成了一定规模的应用。欧洲物联网的发展主要得益于欧盟在RFID和物联网领域的长期、统一的规划和重点研究项目。目前，欧盟已将物联网及其核心技术纳入到欧盟“第七个科技框架计划(2007年～2013年)”中，它的总预算高达500亿欧元。
c）日本
日本是较早启动物联网应用的国家之一。1999年日本制定了E-Japan战略，大力发展信息化业务。2004年13本政府在E—Japan战略的基础上，提出了U-Japan战略。成为最早采用“无所不在”一词来描述信息化战略并构建泛在信息社会的国家。U—Japan的战略目标是实现无论何时、何地、何事、何人都可受益于信息通讯技术(ICT)的社会。2009年金融危机后，日本政府也希望通过一系列ICT创新计划，实现短期内的经济复苏以及中长期经济可持续增长的目标。作为U—Japan战略的后续战略，2009年7月，日本IT战略本部发表了“I-Japan战略2015”，目标是“实现以国民为主角的数字安心、活力社会”。l-Japan战略中提出重点发展物联网业务。日本的电信运营企业也在进行物联网方面的业务创新。NTT DoCoMo通过GSM／GPR／3G网络平台，推出了智能家居、医疗监测和移动POS等业务。KDDI与丰田、五十铃等汽车厂商合作推出了车辆应急响应系统。
d)韩国
继日本提出u—Japan战略后。韩国在2004年提出为期十年的U—Korea战略，目标是“在全球领先的泛在基础设施上，将韩困建设成全球第一个泛在社会”。另外，韩围在2005年的U—IT839计划中，还确定了8项需要重点推进的业务，其中RFID等物联网业务是实施重点141。2008年又宣布了“新IT战略”，2009年，韩围通过了《物联网基础设施构建基本规戈崂，将物联网市场确定为新增长的动力，计划在2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模。同时，韩阚通信委员会也树立了到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础实施。打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的日标．并为实现这一目标，确定了构建物网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等四大领域、12项详细课题。韩国目前在物联网相关的信息家电、汽车电子等领
域已居全球先进行列。
e)中国
在我国，物联网技术的发展与国际同步。2009年温家宝总理在无锡考察时提出的“感知中国”计划，我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮，江苏省无锡市率先提出建立“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。技术方面，国内以无锡物联网产业联盟为代表的技术集群，重点突破物联网的关键技术，试点应用也在局部地区部署开来。为推进我国物联网相关标准的制定工作，2009年9月11日，经围家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了“物联网”标准T作组。在国家层面，国家—r业和信息化部将牵头成立一个全国推进物联网的部际领导协调小组，出台支持产业发展的一系列政策。加快物联网产业化进程。2009年9月国家发展和改革委员会、工业和信息化部发布《关于进一步做好电子
信息产业振兴和技术改造项目组织丁作的通知》，RFID、物联网等作为计算机产业及下一代互联网关键技术，被列为重点支持领域。2009年9月10日。全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，为我国的物联网产业的发展奠定了基础网。2009年12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。2010年5月， “中国RFID产业联盟(天津)基地”正式在空港经济区挂牌成立，中国RFID产业联盟与空港经济区将共同建设国家RFID与物联网的研发与应用示范基地和行业检测与认证中心，标志着天津在“感知中国”建设中迈出了坚实的步伐。2010年6月8日，中国物联网标准联合丁作组在北京成立，以推进物联网技术的研究和标准的制定。2010年6月22日。在上海开幕的“2010中国国际物联网大会”上，工信部将物联网规划纳入到“十二五”的专题规划中，物联网已被正式列人为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2010年7月，中国电信物联网应用和推广中心等60多家单位加入国内首个物联网联盟，此举将推进物联网产业链各方价值创新与共同发展。我国作为全球互联网大国，未来将围绕物联网产业链，在政策市场、技术标准和商业应用等方面重点突破。
7 物联网的应用
胡锦涛总书记在两院院士大会上的讲话指出，信息网络技术的广泛应用不断推动生产方式发生变化，柔性制造、网络制造、绿色制造、全球制造日益成为生产方式变革的方向。物联网这一先进的网络技术在生产生活的各个领域得到广泛应用。
a）智能电网
美国每年因电网扰动与断电损失高达790亿美元，因发电与用电量不匹配，电网利用率仅有55％。智能电网将物联网运用在发电、输电、变电、配电和用电环节，使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率，提高可靠性。以前因发电量不平稳难以接入电网的风电、太阳能等分布式能源可以用于补助主网发电。智能电网实时监控用户的电力负荷，赋予消费者
选择电价和能源类型的权力。
我国的国网公司提出了智能电网2020发展战略，有3个发展阶段：从现在到2012年为前期准备阶段，开展规划工作、制订技术和管理标准，开展关键技术和设备研制，开展试点，全国一亿户电表实现智能化；2013—2015年为试点应用阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，在5-10个城市建智能电网，初步形成智能电网运控和互动服务体系，产业规模2 000亿元；2016—2020年为推广建设阶段，总投资累计达到4万亿元，清洁能源装机比例达到35％，分布式电源即插即用，智能电表普及，单位GDP的二氧化碳排放降低40％～45％。
b）智能交通
2008年全球因交通事故死亡130万人，2 000～5 000万人受伤，直接经济损失5 180亿美元。美国因交通堵塞造成的年度经济损失高达872亿美元，占美国GDP的1．5％～4％，汽车产生的二氧化碳的排放量占总量的22％。传统交通基础设施效费比为1．68：2．7，而智能交通的效费比为9：l。智能交通在中国的运用能降低交通事故致死率，减少堵塞率，加强交通的监管，减少尾气排放。北京全市各主要街道均埋设有感应线圈，通过无线传感技术优化交通管理，城市道路效率提高15％。上海延安高架路交通监控系统应用以来，在保持流量不变的情况下，全天的平均车速提高了15％。斯德哥尔摩在18个控制点用各种传感技术，探测车辆并按时段以不同费率收费，将流量、等待时间和尾气排放分别降低20％，25％和12％。
c) 智能物流
在物流业中物联网主要应用在基于RFID的产品可追溯系统、基于全球定位系统(global positioning system，GPS)的智能配送可视化管理网络、全自动的物流配送中心以及基于智能配货的物流网络化公共信息平台。使用分析和模拟软件可以优化从原材料至成品的供应链网络。帮助企业确定生产设备的位置，优化采购地点，亦能帮助制定库存分配战略，降低成本、减少碳排放，改善服务。中国2009年全社会物流总费用与GDP的比例为18．3％，相当于每年因物流与供应链管理不畅损失高达2．5万亿元。中远物流公司采用信息化管理成功地将分销中心的数量从100减少至40，分销成本降低了23％，燃料使用量降低了25％，也将碳排放量减少了10％～15％。
d) 生态监视
物联网在生态监视中主要应用于饮用水源地、城市大气、危废品转移及流域管理与生态补偿。通过视频感知或RFID技术，或生物、声学、光学、化学、红外及卫星等等传感器进行全面感知，通过可靠传输，到达信息处理中心，利用虚拟现实、生态分析、决策支持系统(decision support systems，DSS)、云计
算等智能处理实现智能监视。日本NTT DoCoMo于2009年底将环境传感器大规模地安装在移动基站，覆盖日本东京附近关东地区300个区域，来测量碳排放和其他大气条件。思科公司与美国国家航空和宇宙航行局(national aeronautics and space administration，NASA)2009年提出“星球皮肤”(planetary skin)合作项目，该项目针对全球气候变化的挑战，通过开发遍布全球的空中、海洋和陆地传感器网络来获取、分析和报告环境变化情况，建立全球范围的实时环境检测平台，同时，“星球皮肤”项目被美国“时代”杂志评为2009年度50佳创新技术之一。中国移动利用M2M技术在广州市部署近4 000个监控点，重点监控污染源生化数据移动采集，包括餐馆排气、工厂排污、工地噪音等，在厦门利用嵌入传感器的TD—SCDMA终端实现对噪声的检测。
d) 电子保健
美国总统奥巴马提出：“我们的经济恢复计划将投资到减少医疗差错、降低成本、保证隐私和延长寿命的电子健康记录及新技术。”采用电子病历(electronic health record，EHR)可减少25％的错误、采用医学图像存档和通信系统(picture archiving and communication systems，PACS)可减少15％的错误、采用计算机化医嘱录入系统(computerized physician order entry，CPOE)可减少错误30％、采用计算机临床决策支持系统(clinical decision support system，CDSS)可减少20％错误。基于上述的几大系统，建立临床信息系统(clinic information system，CIS)，加上门诊管理系统、住院管理系统、药品管理系统、物资管理系统、人事管理系统、财务管理系统、OA管理系统等构成医院信息系统(hospital information system，HIS)，医疗信息化则还包括区域卫生信息系统与远程医疗。
电子病历是指由医疗机构以电子化方式创建、保存和使用的，重点针对门诊、住院(或保健对象)临床诊疗和指导干预信息的数据集成系统，是居民个人在医疗机构历次就诊过程中产生和被记录的、完整的、详细的临床信息资源。电子病历的描述和存储包括半结构化和全结构化两部分。将信息搜索和提取单位建立在段落文字的基础上；将医疗文书中的内容以标准化词或句子的形式存储于数据库
中，既能够完成病历书写，又便于随时查询、统计、分析，还可以最大限度规避隐私问题。中国2008年健康医疗市场规模超过l万亿元。2008年厦门健康信息系统为患者建立个人正式健康档案93万份，一年来仅诊疗结果共享一项就节约重复检查、拍片等费用2 100万元。2010年10月14号中国卫生部公布《电子病历试点工作方案》，选取22个省市的29家医院和3个区域试点一年。
e-Health还应用于病房管理、产房管理、药品跟踪和医疗设备管理。根据国外资料显示，药物不良事件为所有非手术医疗疏失之首位，高达19．3％，且大部份来自于用药疏失。全球假药比例达10％，年销售额320亿美元。将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存
于RFID标签中，当出现问题时，可以追溯其全过程。
e) 物联网的其他应用
利用物联网可实现智能家居，对家庭进行安保和监视，可利用光纤光栅形成周界防入侵传感网系统对机场等重点区域进行反恐监视。视频监控摄像头已广泛应用于国内多个城市的主要道路、热点地区、地铁和居民小区的安全监视。嵌入学生证的RFID可检测学生进入和离开学校的时间，及时通知家长。生产与运营安全监控，推动生产性服务业发展。基于物联网的服务业可分为物联网应用服务业、物联网软件开发与集成服务业、物联网应用基础设施服务业、物联网信息处理与分析服务业以及物联网通信网络服务业。
8 物联网的挑战
物联网产业市场潜在规模很大，但目前物联网产业的界定不清晰，在统计上不能把整个信息产业搬移到物联网产业，建议只将RFID、传感器和对感知数据的智能分析软件及相应的生产性服务业计算到物联网产业中。物联网巨大市场的前提是传感器成本需要大幅下降，一些物联网应用的巨大市场需要巨大投资来引导，物联网只有尽快提高安全与可靠性才能触发巨大市场，物联网的巨大市场需要通过体制改革打破行业垄断来保证，物联网的巨大市场还要重视拉动内需(目前我国使用的传感器80％依靠进口，一些智能处理的核心软件对外依存度还很
高)。
任何事物都具有两面性，物联网的应用并不只是优点，也能带来意想不到的
问题。例如智能电网如果未实现伞网改造，其效果未必能充分体现，这就使智能电网投资回报较长；智能电网可以调节发电以便与用电负荷匹配，但电网调整可能带来电网的不收敛，甚至因非线性而使电网瘫痪；在生产制造环节大量传感器的应用虽带来智能，但如果传感器可靠性不高，将带来很多不稳定因素；安保监视和交通管理的应用也可能发生误报误判；物联网的应用能提供个人和家居安全保障，但信息泄漏可能增加个人和家居的不安全感；数据分析和智能决策系统需要专家系统支持，没有足够的经验不可能做出正确的决策。
中国发展物联网需明确推动物联网应用的目的与路线。智能交通的目的可以包括安全、效率、成本、减排等，一些国家将安全置于首位，一些国家则以效率优先，中国的智能交通是着重安全还是效率，从城市交通人手还是干线交通，着重于在车还是路边采取措施都需要有明确的战略，智能交通还需要同时辅以政策措施才能生效。智能电网的目的是为了提高电网效率还是为了适应风电、光伏发电等不稳定电源的接人，是为了居民节省电费还是看重节能减排、中国的智能电网首先考虑提供用户控制还是注重网络“坚强”(防止冰雪灾害等)等也需要认真考虑。物联网在医疗卫生领域的应用首先着眼降低医疗成本还是减少医疗事故，方便群众还是减少政府负担，是首先推动电子医疗记录还是医院信息化，是着重医疗还是预防或全社会卫生管理，这些也都不能忽视。同时物联网的发展需要政府主导和企业主体应用牵引，增强政府战略规划和政府调控能力，促进资源共享。因地制宜选择主攻方向，培育产业特别是龙头企业成长。打破行业壁垒以应用牵引，发展生产陛服务业。加强产学研用合作，突破核心技术。加强标准规范的权威性。重视信息安全与隐私保护，自主可控，开展国际合作。胡锦涛总书记在2010年两院院士大会上讲话中指出：“要抓住新一代信息网络技术发展的机遇，创新信息产业技术，以信息化带动工业化，发展和普及互联网技术，加快发展物联网技术，重视网络计算和信息存储技术开发，加快相关基础设施建设，积极研发和建设新一代互联网，改变我国信息资源行业分隔、核心技术受制于人的局面，促进信息共享，保障信息安全。要积极发展智能宽带无线网络、先进传感和显示、先进可靠软件技术，建设由传感网络、通信设施、网络超算、智能软件构成的智能基础设施，按照可靠、低成本信息化的要求，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产业成为重要新兴支柱产业，推进国民经济和社会信息化。”
9 结束语
下一代互联网只有解决大量用户的多设备接人问题，才能真正实现IPv6设计的初衷，解决互联网地址不足问题，并提供物联网等更多丰富的业务。基于地址段分配的用户接入方式提供了一种较好的解决方案，兼顾了用户方便性、网络的安全性和稳定性。
参考文献：
[1] CONTI P．The Internet of Things[J]．Communications Engineer，2006，4(6)：20-25．
[2]RFC 3162-2001，RADIUS AND IPv6[S]．
[3]WOLF W．Cyber-physical Systems[J]．Computer，2009．42(3)：88—89．
[4]EASWARAN A，LEE Insup．Compositional schedule ability analysis for cyber-physical systems[J]．SIGBED Review，2008，5(1)：11一12．
[5]TAN Ying，GODDARD S，PI!REZ L C.A prototype architecture for cyber—physical systems[J]．SIGBED Review，2008，5(1)：5l一52．
[6]President’8 Council of Advisors on Science and Technology．Leadership
Under Challenge：Information Technology R&D in 8 Competitive World，An Assessment of the Federal Networking and information Technology R&D
Program[EBOL]．[2007-08-30]．http：//ostp．Gov/pdf/nitrd—review．pdf．
[7]任丰原。黄海宁，林闯．无线传感器网络[J]．软件学报，2003，14 (7)：1282—1291．REN Fengyuan，HUANG Haining，LIN Chuang．Wireless 8engor networks [J]．Journal of Software，2003，14(7)：1282—1291．
[8]YAN Bo，HUANG Guangwen．Supply chain information transmission based on RFID and internet of things[C]//ISECS International Colloquium on Computing，Communication，Control and Management．2009．4：166—169．
[9]YAN 130。HUANG Guangwen．Application of RHD and Internet of Things in Monitoring and Anti-counterfeiting for Products[c]//Proc of International Seminar on Business and Information Management．2008．1：392—395．
[10]DOLIN R A．1)Deploying the“Internet of things [c]//International
Symposium on Applications and the Internet．2006：216—219．
[11]LIN Jing。SEDIGH Sabra，MILLER Ann．A general framework for quantitative modeling of dependability in Cyber—Physical Systems：a proposal for doctoral research[C]//Proc of 33rd Annual IEEE International Computer Software and Applications Conference．2009：668—671．
[12]FREDERIX I．Internet of Things and radio frequency identification in care taking，facts and privacy challenges[C]//Proc of 1st International Conference on Wireless Communication，Vehicular Technology ,Information Theory and Aerospace＆Electronic Systems Technology．2009：319—323．
[13]DUQUENNOY S.GRIMAUD JJG．Vandewalle.Smews：Smart and Mobile Embedded Web Server[C]//International Conference on Complex，Intelligent and Software Intensive Systems．2009：571—576．
[14]PUJOLLE G．An autonomic-oriented architecture for the Internet of
Things[C]//IEEE John Vincent Atanasoff 2006 International Symposium on Modem Computing．2006：163—168．
[15]ARMENIO F，BARTHEL H，DIETRICH P。et a1．The EPC global
Architecture Framework[EB/OL]．[2009-03—19]．http：//www．Epcglobalinc.org/
[16]LEE E A．Cyber Physical Systems：design challenges[c]//11th IEEE
Symposium on 0bject Oriented Real—Time Distributed Computing(ISORC)．2008：363—369．
[17]ABDELZAHER T．Research Challenges in Distributed Cyber-Physical Systems[C] //Proc of IEEE/IFIP International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing．December 2008：5．
[18]TAN Ying，VURAN M c，GODDARD S．Spatio-temporal event model for Cyber-Physical Systems[C]//Proc of 29th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems Workshops．2009：44—50．
[19]DABHOLKAR A，GOKHALE A，An approach to middleware specialization for Cyber Physical Systems[C]//Proc of 29th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems Workshops.2009:73-79.
物联网概述
曹杨 1011010403
摘要：近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。本文介绍了物联网技术的概念、历史与发展现状，并分别从感知层、网络层、应用层说明了物联网所需要的相关技术情况；举例说明了物联网在实际生活中的用途，从公共安全、生态环境等领域的应用阐述了物联网的价值； 分别从技术标准、安全问题、协议问题等几个方面对物联网要大力发展所面临的主要问题进行了讨论；也介绍了物联网产业链目前的发展情况。总结了物联网的发展是一个艰难的过程，但光明前景值得大家进一步努力将其变成现实.
关键词：物联网，视频识别，智能识别，物联网发展，射频识别，传感网，智能。
Overview of the Internet of Things
In recent years，extensive attention has been paid to Internet of Things．The concept history and development of Internet of Things were introduced firstly． This paper presents the definition of IOT(the Internet of Things)and the related technology required by the perception layer， network layer， and application layer．The application of IOT in real life is described，and several examples in public safety， environment and other fields are given to elaborate the value of IOT．This paper lists some problems faced by IOT， and discusses the bottlenecks in technical standards，security， and protocol etc．In addition， this paper gives a introduction of the current development of IOT industry chain， and based on this， it draws a conclusion that the development of IOT is a difficult process， but its bright future is worth further efforts.
Keywords: IOT(Internet of Things)；video identification；intelligent recognition, development of Internet of things；RFID；sensor network；Intelligent technology.
1 引言
物联网(Internet of Things)是继计箅机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网对促进互联网的发展、带动人类的进步发挥着重要的作崩，并将成为未来经济发展的新增点。目前，美国、欧盟等发达国家和地区都在深入地研究和探索物联网。我围也正在高度关注这一新技术。物联网产业被正式列为困家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会(WSIS)上．国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会(Ubiquitous Network
Society)国际专家丁作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个T作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始制定“物联
网”的发展战略I-1。近年来。越来越多的困家开始了基于物联网的发展计划和行动。物联网已经开始在军事、丁业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域中得到应用。
“物联网”(Internet of Things)，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络拓扑。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。
“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。“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，而另一方面是数据中心，个人电脑、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。
“物联网”的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。也就是说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔
接的一个新技术。
2005年国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，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、智能嵌入技术将到更加广泛的应用川。
2008年3月在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议“物联网‘2008”，探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”推进发展的下个阶段。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首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式”。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。
2009年8月7日温家宝总理到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并就、发表了重要讲话。8月24日，中国移动总裁王建宙赴台首次发表公开演讲，提出了“物联网”理念。王建宙指出，通过装置在各类物体上的电子标签(RFID)，传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。王建宙同时指出，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；二是流动性，物品通常都不是静止的，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。
2 什么是物联网
物联网作为新生事物，人们对其内涵和外延的理解有很大的差别，对其概念、特征所作出的归纳和总结也有很大的差别。
1999年，美斟麻省理下学院Auto—ID中心首先把“物联网”定义为：把所有的物品通过射频识电子产品可靠性与环境试验2011年别(RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理功能的网络。实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。
2005年，国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网内涵：通过RFID、传感器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，使得“物”具备自动标识、智能感知能力，实现物理世界与虚拟的数字世界的相联；通过“物”的智能接口实现了信息网络的无缝结合，进行信息交换与通讯，从而达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的；最终实现任何
时刻、任何地点、任何物体之间的互联，成为无所不在的网络并进行无所不在的计算。
欧盟关于物联网的定义：物联网是未来互联网的一部分，是基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络设施；在物联网内，物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化、使用智能接口并且可以无缝地综合到信息网络中。
在2010年我国的政府T作报告所附的注释中，对物联网有如下的说明：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。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。
物联网的组成包括3部分，即泛在化的传感单元及网络、异构性的互联网基础设施、普适性的数据分析与服务。物联网的主要特征——在物联网中连网的每一件物体均可寻址，每一件物体均可通信，每一件物体均可控制。物联网强调的是知，是互联网从感知平台到数据挖掘的拓展。物联网的核心技术主要包括：
a）RFID技术
这是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是物联网最关键的一个技术。
b）泛在传感技术
重点是利用各种传感器，将现实世界中各种事物的变化进行量化，形成数据，并通过各种技术手段传送到指定的位置。泛在传感技术其中一个代表是Zigbee。
c) 纳米嵌人技术
利用纳米技术制造超微型的传感器，构建看不见的传感网络。这些被称为智慧尘埃的超微型传感器，可以嵌人到任何物品之中，而且对使用不造成任何影响。
d) 智能运算技术
传感器得到信息后，需要对其进行语义的理解、推理和决策，这些需要智能、运算技术来完成。
3 物联网的基本特征
从通信对象和过程来看，物联网的核心是物与物以及人与物之间的信息交互．物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。
全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取。
可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享．智能处理．利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。为了更清晰地描述物联网的关键环节，按照信息科学的视点，围绕信息的流动过程，抽象出物联网的信息功能模型。
1)信息获取功能：包括信息的感知和信息的识别，信息感知指对事物状态及其变化方式的敏感和知觉；信息识别指能把所感受到的事物运动状态及其变化方式表示出来。
2)信息传输功能：包括信息发送、传输和接收等环节，最终完成把事物状态及其变化方式从空间(或时间)上的一点传送到另一点的任务，这就是一般意义上
的通信过程。
3)信息处理功能：指对信息的加工过程，其目的是获取知识，实现对事物的认知以及利用已有的信息产生新的信息，即制定决策的过程。
4)信息施效功能：指信息最终发挥效用的过程，具有很多不同的表现形式，其中最重要的就是通过调节对象事物的状态及其变换方式，使对象处于
预期的运动状态。
4 物联网的技术
物联网虽然以互联网为基础，但它又有许多特质 。首先，终端具有一定的多样性，小到闹钟、冰箱等各种家电，大到房屋、水电站等，连那些有生命的东西(如人、动植物等)都能连入网络；其次，能自动感知，物联网通过在各种物体中植入微型感应芯片来使得它们都变得有感受，有知觉。第三是智能化，物联网将使网络变得更加“神通广大”，可通过感应芯片和RFID技术时时刻刻地获取任何物体的最新位置、特征等数据信息。物联网更加强大的功能仅仅依靠互联网的技术是远远不够的，还需要一些辅助技术，主要包括以下3个层面的技术架构：
① 感知层。让物品具有说话能力的前提条件，即为物品装上自己的“嘴” ，主要是采集该物品在物理世界中发生的各种数据信息。其中数据采集执行和短距离的无线通信是感知层的两个重要方面，可以使得多个物品在小范围内实现信息集中和互通。
② 网络层。能够实现大范围信息沟通，通过PSTN网络、2G／3G移动网络等已经存在的通信系统，将感知层得到的数据信息传到地球各个地方，实现地球范围内的远距离通信。
③ 应用层。在感知层和网络层的工作完成之后，将所获得的所有关于物品的信息进行汇总，相当于是物联网的“大脑” ，经过对信息的再加工，从而进一步提高信息的综合利用度。
5 物联网与传感器网络、泛在网络的关系
目前业界存在多种与物联网并存的网络名词术语，如泛在网络、传感器网络等，这些网络术语的定义以及相互之间的关系亟待澄清。
1)传感器网络
ITU—T Y．2221建议p1中定义传感器网是包含互联的传感器节点的网络，这些节点通过有线或无线通信交换传感数据。传感器节点是由传感器和可选的能检测处理数据及联网的执行元件组成的设备；而传感器是感知物理条件或化学成分并且传递与被观察的特性成比例的电信号的电子设备。
传感器网络与其他传统网络相比具有显著特点，即资源受限、自组织结构、动态性强、应用相关、以数据为中心等．以无线传感器网络为例，一般由多个具有无线通信与计算能力的低功耗、小体积的传感器节点构成；传感器节点具有数据采集、处理、无线通信和自组织的能力，协作完成大规模复杂的监测任务；网络中通常只有少量的汇聚(sink)节点负责发布命令和收集数据，实现与互联网的通信；传感器节点仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识；仅提供局域或小范围内信号采集和数据传递，并没有被赋予物品到物品的连接能力。
2)泛在网络(ubiquitous networking)
ITU．T Y．2002建议将泛在网络描述为，在服务预订的情况下，个人和／或设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信
的能力。
简单地说，泛在网络指无所不在的网络，可实现随时随地与任何人或物之间
的通信，涵盖了各种应用；是一个容纳了智能感知／控制、广泛的网络连接及深度的信息通信技术(ICT)应用等技术，超越了原有电信范畴的更大的网络体系。泛在网络可以支持人到人、人到对象(如设备和／或机器)和对象到对象的通信。
3)三者之间的区别与联系
基于前述对物联网、传感器网络以及泛在网络的定义及各自特征的分析，物联网与传感器网络、泛在网络的关系可以概括为，泛在网络包含物联网，物
联网包含传感器网。
传感器网络、物联网与泛在网络的关系从通信对象及技术的覆盖范围看：①传感器网是物联网实现数据信息采集的一种末端网络。除了各类传感器外，物联网的感知单元还包括如RFID、二维码、内置移动通信模块的各种终端等；②物联网是迈向泛在网络的第l步，泛在网络在通信对象上不仅包括物与物、物与人的通信，还包括人与人通信，而且泛在网络涉及多个异构网的互联。
6 国内外发展现状
从国际上看，欧盟、美国、日本和韩国等国都十分重视物联网的工作，并且已进行了大量的研究开发和应用工作。
a)美国
奥巴马总统就职后，积极回应了IBM提出的“智慧地球”的概念，并很快将物联网的计划升级为国家战略。该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升为2009年最热门话题之一。
美国把“新能源”和“物联网”作为振兴经济的两大武器，投人巨资深入研究物联网的相关技术。美国国防部在2000年把传感网定为五大国防建设领域之一，仅在美墨边境“虚拟栅栏” (即防入侵传感网)上就投入470亿美元。在美国国家情
报委员会(NIC)发表的(2025对美国利益潜在影响的关键技椭报告中，将物联网列为6种关键技术之一。美国国防部在2005年将“智能微尘”(SMARTDUST)列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”(GENI)把在下一代互联网上组建传感器子网作为其中重要的一项内容。在美围投人7 870亿美元的经济复苏和再投资法》中，提出在智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术等领域进行大量的投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。目前，美围已在多个领域中应用物联网，例如：得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以在发生故障时自动感知和报告故障位置，并且自动路由，10 s之内就恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，大大有利于新能源产业的成长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。
b)欧盟
欧盟认为．物联网的发展应用将为解决现代社会问题作出极大的贡献，因此非常重视物联网战略。1999年欧盟在里斯本推出了“e—Europe,”全
民信息社会计划。欧盟委员会2009年通过了“i2010：欧洲信息社会2010”的5年发展规划。“i2010”作为里斯本会议后的首项重大举措，旨在提高经济竞争力。2006年3月，欧盟召开会议“From RFID to the Internet of Things”，对物联网做了进一步的描述。2008年在法国召开的欧洲物联网大会的重要议题包括未来互联网和物联网的挑战、物联网中的隐私权、物联网在主要工业部门中的影响等内容。2009年，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区
委员会递交了《欧盟物联网行动计戈必，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用。同时。在“2009无线技术世界暨物联网围际高峰会议”上，欧盟网络企业和RFID司官员Peter Friess透露，欧盟将会尽快统一制定物联网标准，以加快物联网产业在欧洲地区的发展。2009年l 1月，欧洲联盟发布了《未来物联网战略》，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过信息与通信技术研发计划投资4亿欧元、90多个研发项目来提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于201 l一2013年问每年新增2亿欧元进一步加强研发力度；同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公私合作短期项目建设。2009年9月15日，欧盟发布《欧盟物联网战略研究路线图》，提出欧盟在2010、2015、2020年3个阶段的物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药和能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术。目前。除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域中得到了应用。在物联网应用方面，欧洲M2M市场比较成熟．发展均衡，通过移动定位系统、移动网络、网关服务、数据安全保障技术和短信平台等技术支持，欧洲主流运营商已经实现了安全监测、自动抄表、自动售货机、公共交通系统、车辆管理、工业流程自动化以及城市信息化等领域的物联网应用。欧盟还通过重大项目计划来支撑物联网的发展。欧盟各周的物联网在电力、交通以及物流领域已经形成了一定规模的应用。欧洲物联网的发展主要得益于欧盟在RFID和物联网领域的长期、统一的规划和重点研究项目。目前，欧盟已将物联网及其核心技术纳入到欧盟“第七个科技框架计划(2007年～2013年)”中，它的总预算高达500亿欧元。
c）日本
日本是较早启动物联网应用的国家之一。1999年日本制定了E-Japan战略，大力发展信息化业务。2004年13本政府在E—Japan战略的基础上，提出了U-Japan战略。成为最早采用“无所不在”一词来描述信息化战略并构建泛在信息社会的国家。U—Japan的战略目标是实现无论何时、何地、何事、何人都可受益于信息通讯技术(ICT)的社会。2009年金融危机后，日本政府也希望通过一系列ICT创新计划，实现短期内的经济复苏以及中长期经济可持续增长的目标。作为U—Japan战略的后续战略，2009年7月，日本IT战略本部发表了“I-Japan战略2015”，目标是“实现以国民为主角的数字安心、活力社会”。l-Japan战略中提出重点发展物联网业务。日本的电信运营企业也在进行物联网方面的业务创新。NTT DoCoMo通过GSM／GPR／3G网络平台，推出了智能家居、医疗监测和移动POS等业务。KDDI与丰田、五十铃等汽车厂商合作推出了车辆应急响应系统。
d)韩国
继日本提出u—Japan战略后。韩国在2004年提出为期十年的U—Korea战略，目标是“在全球领先的泛在基础设施上，将韩困建设成全球第一个泛在社会”。另外，韩围在2005年的U—IT839计划中，还确定了8项需要重点推进的业务，其中RFID等物联网业务是实施重点141。2008年又宣布了“新IT战略”，2009年，韩围通过了《物联网基础设施构建基本规戈崂，将物联网市场确定为新增长的动力，计划在2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模。同时，韩阚通信委员会也树立了到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础实施。打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的日标．并为实现这一目标，确定了构建物网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等四大领域、12项详细课题。韩国目前在物联网相关的信息家电、汽车电子等领
域已居全球先进行列。
e)中国
在我国，物联网技术的发展与国际同步。2009年温家宝总理在无锡考察时提出的“感知中国”计划，我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮，江苏省无锡市率先提出建立“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。技术方面，国内以无锡物联网产业联盟为代表的技术集群，重点突破物联网的关键技术，试点应用也在局部地区部署开来。为推进我国物联网相关标准的制定工作，2009年9月11日，经围家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了“物联网”标准T作组。在国家层面，国家—r业和信息化部将牵头成立一个全国推进物联网的部际领导协调小组，出台支持产业发展的一系列政策。加快物联网产业化进程。2009年9月国家发展和改革委员会、工业和信息化部发布《关于进一步做好电子
信息产业振兴和技术改造项目组织丁作的通知》，RFID、物联网等作为计算机产业及下一代互联网关键技术，被列为重点支持领域。2009年9月10日。全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，为我国的物联网产业的发展奠定了基础网。2009年12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。2010年5月， “中国RFID产业联盟(天津)基地”正式在空港经济区挂牌成立，中国RFID产业联盟与空港经济区将共同建设国家RFID与物联网的研发与应用示范基地和行业检测与认证中心，标志着天津在“感知中国”建设中迈出了坚实的步伐。2010年6月8日，中国物联网标准联合丁作组在北京成立，以推进物联网技术的研究和标准的制定。2010年6月22日。在上海开幕的“2010中国国际物联网大会”上，工信部将物联网规划纳入到“十二五”的专题规划中，物联网已被正式列人为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2010年7月，中国电信物联网应用和推广中心等60多家单位加入国内首个物联网联盟，此举将推进物联网产业链各方价值创新与共同发展。我国作为全球互联网大国，未来将围绕物联网产业链，在政策市场、技术标准和商业应用等方面重点突破。
7 物联网的应用
胡锦涛总书记在两院院士大会上的讲话指出，信息网络技术的广泛应用不断推动生产方式发生变化，柔性制造、网络制造、绿色制造、全球制造日益成为生产方式变革的方向。物联网这一先进的网络技术在生产生活的各个领域得到广泛应用。
a）智能电网
美国每年因电网扰动与断电损失高达790亿美元，因发电与用电量不匹配，电网利用率仅有55％。智能电网将物联网运用在发电、输电、变电、配电和用电环节，使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率，提高可靠性。以前因发电量不平稳难以接入电网的风电、太阳能等分布式能源可以用于补助主网发电。智能电网实时监控用户的电力负荷，赋予消费者
选择电价和能源类型的权力。
我国的国网公司提出了智能电网2020发展战略，有3个发展阶段：从现在到2012年为前期准备阶段，开展规划工作、制订技术和管理标准，开展关键技术和设备研制，开展试点，全国一亿户电表实现智能化；2013—2015年为试点应用阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，在5-10个城市建智能电网，初步形成智能电网运控和互动服务体系，产业规模2 000亿元；2016—2020年为推广建设阶段，总投资累计达到4万亿元，清洁能源装机比例达到35％，分布式电源即插即用，智能电表普及，单位GDP的二氧化碳排放降低40％～45％。
b）智能交通
2008年全球因交通事故死亡130万人，2 000～5 000万人受伤，直接经济损失5 180亿美元。美国因交通堵塞造成的年度经济损失高达872亿美元，占美国GDP的1．5％～4％，汽车产生的二氧化碳的排放量占总量的22％。传统交通基础设施效费比为1．68：2．7，而智能交通的效费比为9：l。智能交通在中国的运用能降低交通事故致死率，减少堵塞率，加强交通的监管，减少尾气排放。北京全市各主要街道均埋设有感应线圈，通过无线传感技术优化交通管理，城市道路效率提高15％。上海延安高架路交通监控系统应用以来，在保持流量不变的情况下，全天的平均车速提高了15％。斯德哥尔摩在18个控制点用各种传感技术，探测车辆并按时段以不同费率收费，将流量、等待时间和尾气排放分别降低20％，25％和12％。
c) 智能物流
在物流业中物联网主要应用在基于RFID的产品可追溯系统、基于全球定位系统(global positioning system，GPS)的智能配送可视化管理网络、全自动的物流配送中心以及基于智能配货的物流网络化公共信息平台。使用分析和模拟软件可以优化从原材料至成品的供应链网络。帮助企业确定生产设备的位置，优化采购地点，亦能帮助制定库存分配战略，降低成本、减少碳排放，改善服务。中国2009年全社会物流总费用与GDP的比例为18．3％，相当于每年因物流与供应链管理不畅损失高达2．5万亿元。中远物流公司采用信息化管理成功地将分销中心的数量从100减少至40，分销成本降低了23％，燃料使用量降低了25％，也将碳排放量减少了10％～15％。
d) 生态监视
物联网在生态监视中主要应用于饮用水源地、城市大气、危废品转移及流域管理与生态补偿。通过视频感知或RFID技术，或生物、声学、光学、化学、红外及卫星等等传感器进行全面感知，通过可靠传输，到达信息处理中心，利用虚拟现实、生态分析、决策支持系统(decision support systems，DSS)、云计
算等智能处理实现智能监视。日本NTT DoCoMo于2009年底将环境传感器大规模地安装在移动基站，覆盖日本东京附近关东地区300个区域，来测量碳排放和其他大气条件。思科公司与美国国家航空和宇宙航行局(national aeronautics and space administration，NASA)2009年提出“星球皮肤”(planetary skin)合作项目，该项目针对全球气候变化的挑战，通过开发遍布全球的空中、海洋和陆地传感器网络来获取、分析和报告环境变化情况，建立全球范围的实时环境检测平台，同时，“星球皮肤”项目被美国“时代”杂志评为2009年度50佳创新技术之一。中国移动利用M2M技术在广州市部署近4 000个监控点，重点监控污染源生化数据移动采集，包括餐馆排气、工厂排污、工地噪音等，在厦门利用嵌入传感器的TD—SCDMA终端实现对噪声的检测。
d) 电子保健
美国总统奥巴马提出：“我们的经济恢复计划将投资到减少医疗差错、降低成本、保证隐私和延长寿命的电子健康记录及新技术。”采用电子病历(electronic health record，EHR)可减少25％的错误、采用医学图像存档和通信系统(picture archiving and communication systems，PACS)可减少15％的错误、采用计算机化医嘱录入系统(computerized physician order entry，CPOE)可减少错误30％、采用计算机临床决策支持系统(clinical decision support system，CDSS)可减少20％错误。基于上述的几大系统，建立临床信息系统(clinic information system，CIS)，加上门诊管理系统、住院管理系统、药品管理系统、物资管理系统、人事管理系统、财务管理系统、OA管理系统等构成医院信息系统(hospital information system，HIS)，医疗信息化则还包括区域卫生信息系统与远程医疗。
电子病历是指由医疗机构以电子化方式创建、保存和使用的，重点针对门诊、住院(或保健对象)临床诊疗和指导干预信息的数据集成系统，是居民个人在医疗机构历次就诊过程中产生和被记录的、完整的、详细的临床信息资源。电子病历的描述和存储包括半结构化和全结构化两部分。将信息搜索和提取单位建立在段落文字的基础上；将医疗文书中的内容以标准化词或句子的形式存储于数据库
中，既能够完成病历书写，又便于随时查询、统计、分析，还可以最大限度规避隐私问题。中国2008年健康医疗市场规模超过l万亿元。2008年厦门健康信息系统为患者建立个人正式健康档案93万份，一年来仅诊疗结果共享一项就节约重复检查、拍片等费用2 100万元。2010年10月14号中国卫生部公布《电子病历试点工作方案》，选取22个省市的29家医院和3个区域试点一年。
e-Health还应用于病房管理、产房管理、药品跟踪和医疗设备管理。根据国外资料显示，药物不良事件为所有非手术医疗疏失之首位，高达19．3％，且大部份来自于用药疏失。全球假药比例达10％，年销售额320亿美元。将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存
于RFID标签中，当出现问题时，可以追溯其全过程。
e) 物联网的其他应用
利用物联网可实现智能家居，对家庭进行安保和监视，可利用光纤光栅形成周界防入侵传感网系统对机场等重点区域进行反恐监视。视频监控摄像头已广泛应用于国内多个城市的主要道路、热点地区、地铁和居民小区的安全监视。嵌入学生证的RFID可检测学生进入和离开学校的时间，及时通知家长。生产与运营安全监控，推动生产性服务业发展。基于物联网的服务业可分为物联网应用服务业、物联网软件开发与集成服务业、物联网应用基础设施服务业、物联网信息处理与分析服务业以及物联网通信网络服务业。
8 物联网的挑战
物联网产业市场潜在规模很大，但目前物联网产业的界定不清晰，在统计上不能把整个信息产业搬移到物联网产业，建议只将RFID、传感器和对感知数据的智能分析软件及相应的生产性服务业计算到物联网产业中。物联网巨大市场的前提是传感器成本需要大幅下降，一些物联网应用的巨大市场需要巨大投资来引导，物联网只有尽快提高安全与可靠性才能触发巨大市场，物联网的巨大市场需要通过体制改革打破行业垄断来保证，物联网的巨大市场还要重视拉动内需(目前我国使用的传感器80％依靠进口，一些智能处理的核心软件对外依存度还很
高)。
任何事物都具有两面性，物联网的应用并不只是优点，也能带来意想不到的
问题。例如智能电网如果未实现伞网改造，其效果未必能充分体现，这就使智能电网投资回报较长；智能电网可以调节发电以便与用电负荷匹配，但电网调整可能带来电网的不收敛，甚至因非线性而使电网瘫痪；在生产制造环节大量传感器的应用虽带来智能，但如果传感器可靠性不高，将带来很多不稳定因素；安保监视和交通管理的应用也可能发生误报误判；物联网的应用能提供个人和家居安全保障，但信息泄漏可能增加个人和家居的不安全感；数据分析和智能决策系统需要专家系统支持，没有足够的经验不可能做出正确的决策。
中国发展物联网需明确推动物联网应用的目的与路线。智能交通的目的可以包括安全、效率、成本、减排等，一些国家将安全置于首位，一些国家则以效率优先，中国的智能交通是着重安全还是效率，从城市交通人手还是干线交通，着重于在车还是路边采取措施都需要有明确的战略，智能交通还需要同时辅以政策措施才能生效。智能电网的目的是为了提高电网效率还是为了适应风电、光伏发电等不稳定电源的接人，是为了居民节省电费还是看重节能减排、中国的智能电网首先考虑提供用户控制还是注重网络“坚强”(防止冰雪灾害等)等也需要认真考虑。物联网在医疗卫生领域的应用首先着眼降低医疗成本还是减少医疗事故，方便群众还是减少政府负担，是首先推动电子医疗记录还是医院信息化，是着重医疗还是预防或全社会卫生管理，这些也都不能忽视。同时物联网的发展需要政府主导和企业主体应用牵引，增强政府战略规划和政府调控能力，促进资源共享。因地制宜选择主攻方向，培育产业特别是龙头企业成长。打破行业壁垒以应用牵引，发展生产陛服务业。加强产学研用合作，突破核心技术。加强标准规范的权威性。重视信息安全与隐私保护，自主可控，开展国际合作。胡锦涛总书记在2010年两院院士大会上讲话中指出：“要抓住新一代信息网络技术发展的机遇，创新信息产业技术，以信息化带动工业化，发展和普及互联网技术，加快发展物联网技术，重视网络计算和信息存储技术开发，加快相关基础设施建设，积极研发和建设新一代互联网，改变我国信息资源行业分隔、核心技术受制于人的局面，促进信息共享，保障信息安全。要积极发展智能宽带无线网络、先进传感和显示、先进可靠软件技术，建设由传感网络、通信设施、网络超算、智能软件构成的智能基础设施，按照可靠、低成本信息化的要求，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产业成为重要新兴支柱产业，推进国民经济和社会信息化。”
9 结束语
下一代互联网只有解决大量用户的多设备接人问题，才能真正实现IPv6设计的初衷，解决互联网地址不足问题，并提供物联网等更多丰富的业务。基于地址段分配的用户接入方式提供了一种较好的解决方案，兼顾了用户方便性、网络的安全性和稳定性。
参考文献：
[1] CONTI P．The Internet of Things[J]．Communications Engineer，2006，4(6)：20-25．
[2]RFC 3162-2001，RADIUS AND IPv6[S]．
[3]WOLF W．Cyber-physical Systems[J]．Computer，2009．42(3)：88—89．
[4]EASWARAN A，LEE Insup．Compositional schedule ability analysis for cyber-physical systems[J]．SIGBED Review，2008，5(1)：11一12．
[5]TAN Ying，GODDARD S，PI!REZ L C.A prototype architecture for cyber—physical systems[J]．SIGBED Review，2008，5(1)：5l一52．
[6]President’8 Council of Advisors on Science and Technology．Leadership
Under Challenge：Information Technology R&D in 8 Competitive World，An Assessment of the Federal Networking and information Technology R&D
Program[EBOL]．[2007-08-30]．http：//ostp．Gov/pdf/nitrd—review．pdf．
[7]任丰原。黄海宁，林闯．无线传感器网络[J]．软件学报，2003，14 (7)：1282—1291．REN Fengyuan，HUANG Haining，LIN Chuang．Wireless 8engor networks [J]．Journal of Software，2003，14(7)：1282—1291．
[8]YAN Bo，HUANG Guangwen．Supply chain information transmission based on RFID and internet of things[C]//ISECS International Colloquium on Computing，Communication，Control and Management．2009．4：166—169．
[9]YAN 130。HUANG Guangwen．Application of RHD and Internet of Things in Monitoring and Anti-counterfeiting for Products[c]//Proc of International Seminar on Business and Information Management．2008．1：392—395．
[10]DOLIN R A．1)Deploying the“Internet of things [c]//International
Symposium on Applications and the Internet．2006：216—219．
[11]LIN Jing。SEDIGH Sabra，MILLER Ann．A general framework for quantitative modeling of dependability in Cyber—Physical Systems：a proposal for doctoral research[C]//Proc of 33rd Annual IEEE International Computer Software and Applications Conference．2009：668—671．
[12]FREDERIX I．Internet of Things and radio frequency identification in care taking，facts and privacy challenges[C]//Proc of 1st International Conference on Wireless Communication，Vehicular Technology ,Information Theory and Aerospace＆Electronic Systems Technology．2009：319—323．
[13]DUQUENNOY S.GRIMAUD JJG．Vandewalle.Smews：Smart and Mobile Embedded Web Server[C]//International Conference on Complex，Intelligent and Software Intensive Systems．2009：571—576．
[14]PUJOLLE G．An autonomic-oriented architecture for the Internet of
Things[C]//IEEE John Vincent Atanasoff 2006 International Symposium on Modem Computing．2006：163—168．
[15]ARMENIO F，BARTHEL H，DIETRICH P。et a1．The EPC global
Architecture Framework[EB/OL]．[2009-03—19]．http：//www．Epcglobalinc.org/
[16]LEE E A．Cyber Physical Systems：design challenges[c]//11th IEEE
Symposium on 0bject Oriented Real—Time Distributed Computing(ISORC)．2008：363—369．
[17]ABDELZAHER T．Research Challenges in Distributed Cyber-Physical Systems[C] //Proc of IEEE/IFIP International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing．December 2008：5．
[18]TAN Ying，VURAN M c，GODDARD S．Spatio-temporal event model for Cyber-Physical Systems[C]//Proc of 29th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems Workshops．2009：44—50．
[19]DABHOLKAR A，GOKHALE A，An approach to middleware specialization for Cyber Physical Systems[C]//Proc of 29th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems Workshops.2009:73-79.