简述物联网及其应用.doc

1、题目：简述物联网及其用途学院：经济学院姓名：冉波学号：1041025032指导老师：樊老师日期：2011 年 4 月 29 日星期五摘要随着近几年来物联网技术受到社会的广泛关注。本文介绍了物联网技术的概念、历史与发展现状;阐述了物联网的三层结构: 感知层、网络层、应用层和物联网的三大应用架构:基于 RFID 的物联网应用架构、基于传感网络的物联网应用架构、基于 M2M 的物联网应用架构; 分析了物联网在应用中存在的问题;最后, 展望了物联网技术在农业上的应用以及物联网技术对人类生产生活、科技进步、工业发展的促进作用。物联网的概念12最早出现在二十世纪九十年代 ,比尔盖茨在未来之路这本书中提及过

2、物联网的概念。1998 年,美国麻省理工学院提出了 EPC(Electronic Product Code)系统的“物联网”设想。第二年,美国 1Auto-ID 提出了建立在物品编码、RFID 技术和互联网的基础上“物联网关键词：物联网、应用、技术目录1、 引言2、 物联网的定义3、 物联网发展的三个阶段4、 物联网的四大关键技术和领域5、 物联网产业链 DCM 三架马车6、 物联网的应用7、 总结8、 参考文献9、 致谢1、引言在当前国际国内社会普遍关注低碳经济、节能排减、气候变迁以及后危机时代经济发展的大背景下，物联网在 2010 年“两会”期间被写入政府工作报告，确立为五大新兴国家战略产

3、业之一。2 009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 2009IBM 论 坛 上 ， IBM 大 中 华 区 首 席 执 行官 钱 大 群 .公

4、布 了 名 为 “智 慧 的 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 。 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

5、 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 。 在 策 略 发布 会 上 ， IBM 还 提 出 ， 如 果 在 基 础 建 设 的 执 行 中 ， 植 入 “智 慧 ”的 理 念 ， 不 仅 仅 能 够 在 短 期 内 有 力 的 刺 激 经 济 、 促 进 就 业 ， 而 且能 够 在 短 时 间 内 为 中 国 打 造 一 个 成 熟 的 智 慧 基 础 设 施 平 台 。 IBM希 望 “智 慧 的 地 球 ”策 略 能 掀 起 “互 联 网 ”浪 潮 之 后 的 又 一 次 科技 产 业 革 命 。 IBM

6、前 首 席 执 行 官 郭 士 纳 曾 提 出 一 个 重 要 的 观 点 ，认 为 计 算 模 式 每 隔 15 年 发 生 一 次 变 革 。 这 一 判 断 像 摩 尔 定 律 一 样准 确 ， 人 们 把 它 称 为 “十 五 年 周 期 定 律 ”。 1965 年 前 后 发 生 的 变革 以 大 型 机 为 标 志 ， 1980 年 前 后 以 个 人 计 算 机 的 普 及 为 标 志 ， 而1995 年 前 后 则 发 生 了 互 联 网 革 命 。 每 一 次 这 样 的 技 术 变 革 都 引 起企 业 间 、 产 业 间 甚 至 国 家 间 竞 争 格 局 的 重 大 动

7、 荡 和 变 化 。 而 互 联网 革 命 一 定 程 度 上 是 由 美 国 “信 息 高 速 公 路 ”战 略 所 催 熟 。 20世 纪 90 年 代 ， 美 国 克 林 顿 政 府 计 划 用 20 年 时 间 ,耗 资 2000 亿 -4000 亿 美 元 ,建 设 美 国 国 家 信 息 基 础 结 构 ， 创 造 了 巨 大 的 经 济 和社 会 效 益 。 而 今 天 ， “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 物 联 网 示 意 图许 多 相 似 之 处 ， 同 样 被 他 们 认 为 是 振 兴 经 济 、

8、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 。2009 年 8 月 温 家 宝 总 理 在 视 察 中 科 院 无 锡 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

9、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 范 围 与 时 俱 进 ， 已 经 超 越 了1999 年 Ashton 教 授 和 2005 年 ITU 报 告 所 指 的 范 围 ， 物 联 网 已 被贴 上 “中 国 式 ”标 签2 物 联 网 的 定 义物联网，英文百科 wikipedia 对物联网的定义很简单，the Interne

10、t of things refers to a network of objects ,such as household appliances.翻译为中文即：像电器一样的互联网网。物联网是新一代工厂技术的重要组成成分，物联网是物物相连的互联网，有两层意思;第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网上的延伸和扩展的网络。第二，起用户端延伸和扩展到任何物体和物体之间，进行信息交换和通信。“ 中 国 式 ”物 联 网 定 义 ：物 联 网 (Internet of Things)指 的 是 将 无 处 不 在 （ Ubiquitous）的 末 端 设 备 （ Devices） 和 设 施 （

11、 Facilities） ， 包 括 具 备 “内 在 智 能 ”的传 感 器 、 移 动 终 端 、 工 业 系 统 、 楼 控 系 统 、 家 庭 智 能 设 施 、 视 频 监 控 系 统等 、 和 “外 在 使 能 ”(Enabled)的 ， 如 贴 上 RFID 的 各 种 资 产 （ Assets） 、携 带 无 线 终 端 的 个 人 与 车 辆 等 等 “智 能 化 物 件 或 动 物 ”或 “智 能 尘 埃 ”（ Mote） ， 通 过 各 种 无 线 和 /或 有 线 的 长 距 离 和 /或 短 距 离 通 讯 网 络 实 现 互联 互 通 （ M2M)、 应 用 大 集

12、 成 （ Grand Integration)、 以 及 基 于 云 计 算 的SaaS 营 运 等 模 式 ， 在 内 网 （ Intranet） 、 专 网 （ Extranet） 、 和 /或 互 联网 （ Internet） 环 境 下 ， 采 用 适 当 的 信 息 安 全 保 障 机 制 ， 提 供 安 全 可 控 乃 至个 性 化 的 实 时 在 线 监 测 、 定 位 追 溯 、 报 警 联 动 、 调 度 指 挥 、 预 案 管 理 、 远程 控 制 、 安 全 防 范 、 远 程 维 保 、 在 线 升 级 、 统 计 报 表 、 决 策 支 持 、 领 导 桌面 （ 集

13、中 展 示 的 Cockpit Dashboard)等 管 理 和 服 务 功 能 ， 实 现 对 “万 物 ”的 “高 效 、 节 能 、 安 全 、 环 保 ”的 “管 、 控 、 营 ”一 体 化 。 摘 自 物 联网 技 术 、 应 用 、 标 准 和 商 业 模 式 周 洪 波 著 前 言 。3、 物 联 网 发 展 的 三 个 阶 段1.初 级 阶 段 ： 已 存 在 的 一 些 各 行 业 基 于 各 种 行 业 数 据 交 换和 传 输 标 准 的 连 网 监 测 监 控 ， 两 化 融 合 引 等 MAI 应 用 系 统 ; 2.中 级 阶 段 ： 在 物 联 网 理 念 推

14、 动 下 ， 基 于 局 部 统 一 的 数 据 交换 标 准 实 现 的 跨 行 业 、 跨 业 务 综 合 管 理 大 集 成 系 统 ， 包 括 一 些 基于 SaaS 模 式 和 “私 有 云 ”的 M2M 营 运 系 统 ; 3.高 级 阶 段 ： 基 于 物 联 网 统 一 数 据 标 准 ， SOA,Web Service,云 计 算 虚 拟 服 务 的 on Demand 系 统 ， 最 终 实 现 基 于“公 有 云 ”TaaS: “Thing as a Service”。4、 物联网的四大关键技术和领域1. RFID: 电 子 标 签 属 于 智 能 卡 的 一 类 ， R

15、FID 技 术 在 物 联 网中 重 要 起 “使 能 ”（ Enable)作 用 ， RFID 技 术 已 经 走 向 实 用 化 ； 物 联 网 4 大 关 键 技 术 与 领 域2.传 感 网 ： 借 助 于 各 种 传 感 器 ， 探 测 和 集 成 包 括 温 度 、 湿 度 、 压力 、 速 度 等 物 质 现 象 的 网 络 ， 也 是 温 总 理 “感 知 中 国 ”提 法 的 主要 依 据 之 一 ， 基 于 传 感 网 的 系 统 处 于 研 究 阶 段 的 较 多 ； 3. M2M： 这 个 词 国 外 （ 特 别 是 美 国 ） 用 得 较 多 ， 侧 重 于 末 端设

16、 备 的 互 联 和 集 控 管 理 ， X-Internet， 中 国 三 大 通 讯 营 运 商 在 推M2M 这 个 理 念 ， 都 建 立 了 自 己 的 M2M 营 运 平 台 ； 4. 两 化 融 合 ： 工 业 信 息 化 也 是 物 联 网 产 业 主 要 推 动 力 之 一 ，自 动 化 和 控 制 行 业 是 主 力 ， 目 前 已 部 署 的 物 联 网 系 统 这 个 领 域 可能 占 多 数 ， 但 目 前 来 自 这 个 行 业 的 声 音 相 对 较 少 。 5、 物联网产业链 DCM 三架马车1. DCM: 物联网产业链全景缩影正如上一期“千面物联网”所述，每个

17、人对物联网的理解不完全一样，在这个产业链上每个环节的企业一般都从自己的立场去诠释物联网。不过，对于一个完整的物联网系统的构成或产业链的划分，目前业界确有比较统一的观点，基本都认为应该包括三个层面：末端设备或子系统，通讯连接系统，以及管理和应用系统。笔者把它归结为 DCM（左下图），即 Device设备，Connect连接，和Manage管理（DCM 于 2005 年提出，也是同方股份的物联网/M2M 产业发展战略理念）。中国移动也把物联网概括为三层：感知层，网络层，和应用层。用大众化的术语来说，第一个层面就是全面感知，就是让“物”会“说话”，成为“智能物件”，将其进行识别或数据采集。第二个是可

18、靠传递，就是通过现有的五花八门的有线和无线通信网络将信息进行可靠传输。第三个是智能处理，对采集上来的数据进行处理和展示。 此外业界也有多于三层（有下图）的描述，但实际内容和三层划分并无本质区别。虽然在 DCM 三层划分方面业界意见基本统一，但对每一个层面所包含内容的解读还是存在很大的差异，这又回到了“三大人群”出发点的不同。例如，在网络层面，中国移动就主要只关注 2G、3G、或 4G 的 GSM/CDMA 无线网络。 而中国电信以往的 M2M 业务则主要关注固定网络，电信重组后他们有了 3G 无线网络后则开始关注固定网络和无线网络组合的方式。 传感网和 RFID 人群则主要关注无线网状网（Wi

19、reless Mesh Network）,包括 Zigbee, Insteon， z-Wave等 10 多种基于短距离 RF 技术的无线网络技术。两化融合企业主要关注现场总线（Field Bus）技术，包括CanBus、ModBus、ProfiBus、LonWorks、BacNet 等。这种现象对物联网产业的长久发展是不利的，网络之间的兼容性和标准化至关重要，需要各行业通力合作，标准化组织需要站到一个全局的高度，统筹协调和规范。尤其是当物联网发展到从运行于“内网”和“公网”的“物连网”走向真正运行于互联网上的“物联网”（如下图）的时候，兼容性和标准化成为关键。 相对于西方发达国家的相对自由竞争

20、，往往以掌握“事实标准”和话语权的产业龙头说话的状况，这方面中国政府产业监管部门有独特优势，可以整合力量占据制高点，WAPI 和闪联就是例子。2. 物联网之 Devices（设备或资产）用非技术的术语来说，物联网要连接和服务的对象是末端设备（Devices）和各种资产（Assets）。 这包括静止或移动的资产，各种基于微处理器做成的应用系统、各种智能卡和 RFID 卡等等，数量在万亿以上（如下图）。DCM 之“D”（末端设备），也就是三层划分中的感知层的传感节点，在传感网络术语中有一个新词，称为 Mote（微尘或智能尘埃，如下图）。每个 Mote 含有一个微型处理器(通常是低功耗 MCU)、无

21、线通讯芯片、各种传感器、足够的内存和硬件能力，能够以较低的功耗执行监视与控制任务。由于监控物理环境的重要性从来没有像今天这么突出，物联网才受到极大的关注，有人提出 M2M 这个概念还不够广泛， 因为 M2M 中的 Machine 还不能代表所有的“物”（Things）,应该用 T2T 这个词（如上图）。 其实，没有 MCU 的“物体”是不能连网的，只有MCU-enable 的物才能成为“智能物件”成为物联网的一部分。例如一个水质监测传感器需要被装上 GPRS 通讯模块， 才能使之“开口说话”。但让也有的“Devices”本身就具有“开口说话”功能，如智能卡，RFID 卡，和手机等等。 3. 物联网之 Connect（连接与通讯）物联网通信层是连接智能设备和控制系统的桥梁，用通俗的话说无外乎两大类：“天上飞的”无线（Wireless）通讯和“地上走的”