科技创新论文-智能物联网

物联网的研究现状与发展趋势（广东石油化工学院测控技术与仪器07级广东茂名）摘要：物联网是指将各种信息传感设备与互联网相结合所形成的网络，其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与互联网结合成一个更加智慧的生产生活体系。

物联网被称为继计算机、互联网之后全球信息产业的第三次浪潮，据估计，物联网的产业规模将会是互联网的30倍之多，物联网将是未来通信信息产业的发展趋势。

本文分别从国际通用定义、欧盟定义、我国定义及商业模式意义给出物联网技术的概念，对物联网技术的研究背景及其发展，物联网的关键技术：射频识别（RFID）技术，传感器网络，智能技术和纳米技术，云模式技术，以及我国当前研究物联网技术所遇到的的难题和物联网的发展趋势进行综述。

关键词：物联网；射频技术；传感网络技术；云模式1 物联网的研究背景和意义物联网[1]（the Internet Of Things,IOI）是新一代信息技术高度支持和综合应用，是未来通信信息产业的发展趋势[2]。

1995年比尔.盖茨在《未来之路》书中首次提出”物－物“相联的雏形。

1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

2005 年11 月17 日，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年《物联网》正式提出了“物联网”的概念。

2009 年1 月28 日，美国总统奥巴马就职后不久，对IBM 提出的“智慧地球”（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）概念给予积极回应，并上升至美国国家战略。

由此引发了世界各国对物联网的广泛关注。

2009 年8 月，温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心。

2010年3月2日，上海物联网中心在上海嘉定揭牌。

上海将以此打造国内最具竞争力、具有国际影响的物联网技术。

研发基地，形成规模应用示范，推动物联网及其相关产品、服务的产业化。

2010年6月29日，中国物联网大会今天在北京举行。

工业和信息化部副部长奚国华在致辞时表示，对于物联网，工信部将加强规划指导和政策引导，加强指导协调，尽快研究解决物联网的内涵，产业界定和产业统计的问题。

此外，还指出物联网发展带来的信息安全、网络安全、数据安全乃至国家安全问题将更为突出，要强化安全意识，把安全放在首位，超前研究物联网产业发展可能带来的安全问题[3]。

如今物联网的应用已经渗透到生活的各个方面。

无论在工业与信息化融合领域，公共管理领域，还是在面向民生服务的领域。

从科技领域的应用到人们生活中的普通应用，物联网几乎覆盖了所有网络涉足的空间在工业方面以装备制造智能化为核心，重点在传统产业的智能化装备。

生产过程控制和节能减排，生产安全，电子商务等领域推广应用带动生产过程与管理控制的智能化。

深化物联网技术在汽车、船舶、机械设备、消费品等传统产业上的渗透融合，提高生产精确度、工作效率和资源利用率，加快传统产业在虚拟制造、网络制造等方面开发建设实现生产模式的根本性转变。

物联网作为战略新兴产业，正在成为推动信息技术在各行各业新的信息化状态。

物联网发展是衡量一个国家和地区的综合实力、国际竞争力和现代化程度的重要标志，同时也隐含着巨大的创新空间和市场潜力[4]。

物联网的快速发展，将引发人们生产、生活方式的深度变化，促进传统生产生活方式向现代生产生活方式转变，将大大提高生产的效率和水平，方便有趣的现代化生活方式，将大大提升人们的生活质量。

我国加快物联网，对调整产业结构，转变发展方向，发展战略性新兴产业，带动经济增长，提升整体创新能力，建设创新性国家，具有重大的作用和意义。

2 物联网相关概念、定义2.1、物联网的感性认识物联网至今都没有一个统一的定义，有人认为RFID[5]的互联就是物联网，有人认为传感器网络就是物联网，有人认为M2M（Machine to Machine）就是物联网，还有人认为物联网是互联网的客户端扩展到任何物品与物品之间。

物联网的具体定义在不同国家也没有一个统一的标准。

一般国际通用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。

欧盟有关物联网的定义是物联网是未来互联网的一部分，能够被定义为基于标准和交互通信协议的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、拟人化等特征它们能够被一个综合的信息网络所连接。

2.2物联网的中国式定义物联网这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。

在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

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[6]，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。

物联网指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（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（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、或有线的长距离、或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、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。

2.3 物联网的商业模式概念物联网不仅是一个学术概念，而且有市场需求[7]。

物联网是一种真正的颠覆性创新，它能对社会产生巨大影响。

但物联网要获得成功，必须要有实实在在的应用案例，不能光靠对其宣传效果，或觉得它会带来多大的股票价值。

物联网的推广目前还受限于技术，现在可用的技术是RFID。

过去在供应链和其他一些商务模型如资产管理中主要采用一维条形码，这是一种综合标识符，但不能区分具体的物品。

两维条形码含有更多的数据，但一旦印刷上去，就不能更新。

RFID 发射，近场通信移动电话，采用脉冲无线电（UWB）通信技术的定位系统，蓝牙或紫峰无线传感器和其他一些无处不在的计算技术能持续地从周边环境中采集数据并进行处理，这些技术可以带来优势的商业应用案例。

虽然物联网的开发是围绕RFID的应用进行的，但构成物联网的是连续和密集的实时数据流，并不只是RFID器件本身。

物联网是物理世界的反映，同物理世界一样，物联网用户市场中商务案例的成功是商务推广的先决条件。

1999年开始建立物联网时，MIT预测2005年会出现物联网RFID标签的广泛应用，2006年标签的价格会降低到5美分。

但学术界的预测总是太过乐观，从经济学的角度看，这个预测其实是靠不住的。

当然，MIT可以很有道理地指出，今天的标签，比他们当时设想的标签要复杂多了，但标签设计中任何增加的功能都是用户需要的，没有这样的进步，就没有投资的效益。

但价格毕竟决定着设计的合理性，限制着标签的普及应用。

如果没人以MIT 预测的价格大量购买这些标签，就不会有用户应用案例。

MIT预计的是所有的零售商品都会贴上标签，所有的家庭用品和办公用品都会贴上标签，它们能够相互通信，至少在询问时能够应答[8]。

3 物联网研究的主要内容3.1 物体信息的感与传RFID( Radio Frequency ldentification，即射频识别)技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。

经过近20年的发展，RFID技术已在各行各业得到了广泛的应用，能对人员和物品的流动实行快捷准确的管理。

3.1.1 RFID技术在被装物流中的应用构想物流是将物资包装、运输、装卸、搬运、储存、加工、配送、信息处理等基本功能环节实施有机整合的系统过程，被装物流亦不外乎如此[9]。

RFID技术在被装物流工程建设中可主要使用在封装、在运、在储被装物资的识别方面。

典型的RFID系统由电子标签、读写器以及数据交换、管理系统组成[10]。

电子标签也称为射频卡，它具有智能读写及加密通信的能力。

根据不同的应用场合，射频卡内存储相关载体的信息数据;读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成，负责对射频卡内的信息数据进行读取(如图1所示)。

根据电子标签供电方式，可分为无源RFID系统和有源RFID系统。

无源RFID 系统的电子标签内不含电池，电子标签工作的能量由读写器发出的射频脉冲提供。

电子标签接受射频脉冲，整流并经稳压后作为工作电压，数据解调部分从接受到的射频中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接受指令，完成存储、发送图1 RFID系统工作原理图数据或其他操作。

有源RFID系统中的电子标签由电源供电，可以在较高频段工作，识别距离较长，与读写器之间的通信速率也较高。

RFID系统还可根据工作频率的不同分为低频、中频及高频系统。

低频系统一般工作在100-500KHZ，中频系统工作在10-15MHZ，识别距离从几厘米到十几厘米，适用距离短，成本低的应用中;而高频系统则可达850-950MHz及2.4-5GHZ的微波波段，识别距离从几米到十几米，适用于识别距离长，读写数据率高的场合。

RFID标签加人到被装产品中，标签中包括生产厂家、生产日期、储存条件、被装号型等信息，在日后被装发放过程中，发放人员持射频手持机，可便于快速查找所需服装，提高发放效率和服装适体率。

在被装物资出厂时，在包装箱中加人含有目的地、数量、重量、容积、储存要求等信息的RFID标签，通过读出该信息不但可以将货物自动分拣，也有利于被装物资运输过程中的管理与监控。

RFID技术与传统的条码、磁卡及IC卡识别技术相比，具有明显的优越性。

一是携带方便，操作简单，识别范围较宽，可在几厘米至十几米的不同范围内进行识别。

二是识别过程无须物理接触，通过无线通信方式进行数据交换，避免了机械磨损，增加了射频卡使用寿命。