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关于物联网的讨论和思考
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目 录
一、物联网的由来
二、物联网的概念和分类
三、关于发展物联网的思考
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一、物联网的由来
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问题产生需求
1990年，美国在对伊拉克发动的“沙漠风暴”战争中，暴露出许多后勤支持方面的问题。成堆成堆的军用物资拥挤在各个货栈或仓库之中，或者没有标记，不知集装箱或货柜中所装之为何物；或者没有人认领，不知这些货物是发给谁的，或者是谁要的。要搞清楚集装箱内所装何物，有时甚至要打开包装箱才知道。因此，有些军需物资发了又送，重复投递，造成人力物力的巨大浪费，令美军后勤部门的官员们头痛不已。
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“一切资产能见化”
使军中物资可以了如指掌。
尽量减少在机场、货栈中累积和存放的物资。
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确保正确的货柜和正确的物资按时地送到用户
的手中。
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为此，美国国防部和国防后勤局提出了一个新的后勤管理方法，目的是“一切资产能见化”。
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联合后勤管理信息系统 (一)
为了开发这样一个可以辨识和跟踪物流的后勤保障系统，美国国防部成立了一个“一切国防资产能见化办公室”，主持开发了一个“联合后勤管理信息系统” 。
这个系统的目标就是对军中一切资产进行识别和跟踪，包含从向供应商订货开始，直至运输、仓储及送达用户手中的全过程。利用这套系统使后勤部门的官员和战地指挥官都可以对后勤物资的流动“清晰可见”，而这在以前是不可能做到的。这套系统首先在欧洲战区开发和应用，并逐渐推广到全球的美军供应系统。
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联合后勤管理信息系统 (二)
利用“射频辨识标签(RFID)”取代条形码，安置在每一个集装箱或货柜、或特定的装备上。这种“射频辨识标签”，实质上是一个微电子芯片，用以取代条形码，就可以使计算机自动跟踪每一件物品，不需要再用人工扫描条形码。
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。
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联合后勤管理信息系统 (二)
一套完整 RFID系统由 Reader 与 Transponder 两部份组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部之ID Code送出，此时Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命
在美军运送货物的各条路线上的关卡或检查站，装有“射频询问器”。载运军用物资的飞机、汽车或其它交通工具在通过关卡或检查站时，射频询问器即可从集装箱或货柜所带的“射频辨识标签” 上取得所载物资的标号信息。
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联合后勤管理信息系统 (三)
标号信息与射频询问器的地理位置信息均通过国防部的通讯卫星送至位于美国麻州剑桥市的军用物资运输中心，同时存入这个中心的“在运物资信息库”。
散布于各地的美国陆海空三军的六个指挥和后勤中心均可进入和访问这个数据库，只要有一台笔记本型电脑即可。
用户只要键入集装箱或货柜的编号或物资申请单的号码即可跟踪货物的运送情况。必要时，也可以按所需的装备的种类和名称来查询，非常方便。
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联合后勤管理信息系统 (四)
随后，美国国防后勤局还开发了一种“智能卡”，取代“射频辨识标签”跟踪军内物资乃至资产的流动。
主要目的是利用这个“智能卡”记载物资和资产到达和离开关卡和检查站的时间和地点，以及其它需要记录的信息。
这种“射频辨识标签”或“智能卡”甚至也可以用在军人的身上，以便美国国防部和部队指挥官随时掌握人员的流动情况。
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国际运输信息跟踪系统 (一)
在这套跟踪系统中，射频询问器和卫星接收器都可以安装在运送军用物资的载体上，射频询问器读到附置在每一个集装箱和货柜上的“射频辨识标签”所发出的信息，并将之与运输载体的位置数据一起通过卫星接收器和发送器，送到军用物资运输中心的数据库。
后勤官员通过查询数据库就可以知道所运送的物资及运载体目前所处的位置。
美军军用物资中心还开发了一个使用射频辨识标签和全球定位系统技术的“资产可见系统”，称之为国际运输信息跟踪系统。
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国际运输信息跟踪系统 (二)
查询办法一：由美军物资运输中心向用户提供“监测站”，将查询信息依次发送到系统内的每一个卫星接收机，由卫星接收机将信息传至运载体上的射频询问器，并检查所装载的货物中是否有被查询的对象。
查询办法二：由用户建立一个传感器网络，通过传感器来阅读物资载体上射频询问器中所包含的信息并且自动地将信息报回数据库。这种传感器可以装在运输路线的关卡、桥梁、机场或卡车检查站等等。通过这些传感器来登记货物运输的时间和空间信息。
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国际运输信息跟踪系统 (三)
在一般情况下，用户是通过军用物资运输中心的中央数据库来查询物流的信息。
然而，有了“监测站”以后，用户有可能直接从运载体上取得物流的信息，甚至可以在计算机上对照地图一点一点地跟踪货物运输的情况。
据报道，在前南斯拉夫各方的和平协议达成之前，美国对某些方面执行贸易制裁时，美国国务院就曾经使用这套“国际运输信息跟踪系统”来发现没有经过批准的运输船舰。
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现代物流业的发展方向
从美军后勤作业的信息化发展不难看出现代物流业发展的方向。事实上，美国的这项军用信息技术很快就向民用转移。WalMart花费了很长的时间和很多的资源来开发民用的 RFID 系统。
早期的 RFID 系统是将芯片安置在每一个集装箱、货柜、或特定的装备上；而后，则是用 RFID 取代条形码，将芯片配置在每一件物品上。
利用 RFID 构造的系统，有可能实现“一切社会商品、物资的能见化”，不仅对物流，而且对社会经济活动和管理意义重大。
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早期“物联网”的雏形
事实上，可以明显地看出，RFID并不仅仅是一个“电子标签”，或者是一个“芯片代替条形码”的问题，而是一个集生产、仓储、运输、分配、管理于一体的超大型，甚至是超巨型的信息系统工程。
上述美军的“联合后勤管理系统”和“国际运输信息跟踪系统”，基于互联网在全球传送物流信息，就是“物联网”早期的雏形。由于物品之间尚不能通信，因此，还不是完全意义下的物联网。
物联网是现代信息技术所引起的一场关于“物”的利用和管理的革命，它既是当代信息化向高端发展的一个重要内容，也是新型工业化的一个重要方面。
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二、物联网的概念和分类
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物联网的概念最初由美国麻省理工学院(MIT)1999年建立的的自动识别中心(Auto-ID Labs)提出。
早期关于物联网的设想是各种物体(Objects)，如家用电器，通过互联网实现互联而构成的网络。RFID无疑在物联网中扮演着重要的角色。
Waldner估计，物联网需要联结大约500亿至100万亿件物体(Objects)，并跟踪他们的运动。就每一个个人而言，与自身相关的物体(Objects)大约在1000至5000件。
1、物联网（Internet of Things）
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显然，如果不仅仅是将电子的、智能的、装备RFID的物体，而是将人类日常生活，即衣食住行，所涉及的所有物体都联结在互联网上，那么，就必须在现有的命名协议之下，给每一个物体一个地址。
为此，有所谓“语义万维网(Semantic Web)”，即通过统一的资源识别器(Uniform Resource Identifier - URI)对每一个名称或每一个资源进行识别。
如果这样，现有的IPv4协议显然是远远不够的，采用下一代的IPv6协议，势在必行。
物品地址的完全可设定性
（Universal Addressability of Dumb Things）
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然而，是否现在就有必要（应用需求）将全世界所有的物体都联在一张“物联网”上呢？至少现在还看不出这样的需求。远在非洲的坦桑尼亚的一辆汽车和北京的加油站似乎没有必要联在一张物联网上。
因此，物联网的发展一定是任务驱动的，或者说是需求驱动的、应用驱动的，而不是技术驱动的。
上述美军的“联合后勤管理系统”和“国际运输信息跟踪系统” ，实际上就是根据需求而开发的物联网。
因此，在可以预见的将来，无论就全球、国家、或地区而言，物联网都不会是一张网，而是很多个网，很多个“物”的利用或管理的信息系统。
“物联网”将不是一张网
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万维物联网也是一类物联网，但是与Internet of Things 在概念上有差异。万维物联网是将各种包含有嵌入式系统或计算机的对象（所谓Smart Objects－智能物体）通过完全地集成于Web而实现互联。
The Web 是World Wide Web的简称。主要特征是：用超文本文件链接互联网上的各种文件；利用Web浏览器，用户可以观看包含文件、图片、视频以及其他多媒体文件在内的各种网页(web pages)；并且可以通过超链接(hyperlinks)实现不同网页之间的跳转，只要用鼠标点击该段文字或图形，就可以自动地连上相对应的其他文件的网页。
2、万维物联网（Web of Things）
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装有嵌入式系统或计算机的各种智能设备和物体，如无线传感网络、环境监测装置、家用电器等等，都可以是万维物联网连结的对象。
万维物联网早期的应用原型之一，是瑞士联邦技术学院所开发的“能耗可见(Energie Visible)项目”。其中，所有能够监测和控制各用户家用电器能源消耗的传感器(Sensor)，都提供一个RESTful 应用程序接口，利用每一个这样的应用程序接口，就可以用来产生数字化的媒体文件，既可包括文字、图片，也可以包括音、视频，动画等等。
万维物联网的连接对象
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因此，可以说，万维物联网是物联网的一种，是基于万维网技术的一种物联网。只要在任何物体上置入嵌入式系统或计算机，使其具有一定的智能和“WWW”的功能，就可以根据需要构建自己的物联网。这种物联网可能完全没有RFID。
例如，我们家中的电冰箱、洗衣机、微波炉、摄像头、空调等等，都可以联接上网，构造一个与我们自己生活密切相关的物联网，实现我们在世界任何地方对他们的监控、管理和调控。
连结全市所有摄像头的一个城市交通监控系统，实际上也可以构造成一个万维物联网。
基于万维网技术的物联网
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例如，广州市交通管理局开发了一个全市出租车管理系统，实际上也可以构造成一个万维物联网，通过这个网络和系统，可以对全市出租车（“物”）的运行状况了如指掌。
上述美军的“联合后勤管理系统”和“国际运输信息跟踪系统”是基于互联网的物联网雏形，但是，不是万维物联网。物联网未必都必须是万维物联网。
显然，无论是物联网或是万维物联网，都已经在我们的身边，为我们所用。这些成功的应用，已经展现了物联网无所不在的应用前景。
万维物联网的实现相对容易
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3、传感网（Web of Sensors）
传感网(Sensor Web)这个词为美国NASA的Kevin Delin于1997年首次使用。传感网是一个独立存在的、自主的、能够对所测得的数据进行解释和组成反应的传感器系统。是否采用万维网技术则不一定。但是，不同的传感器系统可以经由万维网而连结在一起，实现彼此之间的信息交换和通信。
传感网在地理空间、大气和环境监测中有着十分重要的应用，在城市搜索与救援、基础设施保护等领域也很重要。传感网大量采用RFID技术。
显然，传感器必须是数字化的、含有微处理器或微控制器、天线，具备无线通信能力及电源等等。
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智慧尘艾（Smartdust）
Kristofer S. J. Pister, U of C, 2001
随着无线传感器网络的快速窜升，新一类所谓“尘埃”的超小型无线嵌入装置发展很快。
这类装置包括MEMS、机器人、以及各种能检测光、温度、湿度、震动等的传感器。
利用近年来发展很快的高密度集成电路技术，将复杂的传感器电路融入无线子系统的设计之中，就可以使个人或单位利用这种信息化的监测与控制系统，随时随地感知和测量各种信息。如医院的温度湿度监测、病人的走动、地震预告、毒气与放射能侦测等等。
世界上最小的“尘埃”： x x (微米3)
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4、环绕智能（Ambient Intelligence）
Eli Zelkha and Brian Epstein, Philips,1998
环绕智能的概念提出于1998年，目的在于改造现有的消费电子产业，使之对于“人”所处的周围环境能够自动感知、并进行智能化的调节和控制，从而提高人们的生活品质、节能等等。倡导者希望借此开发岀“21世纪的计算机技术”（HomeLab）。
一个环绕智能的系统是一个含嵌入式传感器的自动化系统，通过识别个人所处的环境，设定的个人需求，并按个人要求适时调整影响环境的因素，而个人却可能并不意识到这些调整和过程。
环绕智能是泛在计算的一种表现形式。
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5、泛在计算（Ubiquitous Computing）
Mark Weiser, 1996
泛在计算的概念在国际上日益受到重视，有人也将其称为普适计算或环绕智能。泛在计算事实上包括泛在信息采集、信息处理、信息交换及指令执行。
泛在计算是微处理技术、传感器技术、计算机技术、网络技术、无线通信技术等不断发展和融合的结果，是正在酝酿中的重大技术革命之一（计算科学的第三次浪潮）。
泛在计算为后PC时代，人与计算机的互动提供了一种新的模式，将信息的采集、处理和交换，直接、彻底地嵌入物品之间或人与物品之间的互动之中，随时随地进行；然而，在泛在计算的过程中，人们却并不一定意识到它的存在。
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泛在计算的四个环节
泛
在
信
息
处
理
泛
在
信
息
采
集
泛
在
信
息
交
换
泛
在
指
令
执
行
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泛在的，自动化、智能化控制
传感器
控制器
执行机构
泛在网络
对 象
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泛在计算 － 信息时代的智能化系统
泛在信息采集（数字传感器）、泛在信息处理（逻辑计算和决策判定）、泛在信息交换（利用泛在网络）、泛在指令执行，这四个组成部分在物理上不必是一个整体，利用泛在网络，可以分布在世界的任何一个角落。
因此，泛在计算系统是一个全功能的数字化、网络化、智能化的自动化系统，系统的设备与设备之间实现全自动的数据、信息处理，全自动的信息交换，以及全自动的对象控制，通过大大地减少数据采集和人工处理的成本，获得劳动生产率的提高和生活品质的改善。
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三、物联网的发展状况
IBM于2009年提出“智慧地球”的概念
从“互联网”到“物联网”，让科技真正更深刻的渗透并融入经济生活、社会生活的主体中来，提供可持续发展的可能，能而有慧，让智慧引导地球，就是“智慧地球”的主旨。
2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心，提出“在传感网发展中，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，或者叫“感知中国”中心。
9月23日，温总理专门就传感网络发展听取了院士专家汇报，并要求发改委等部门进一步落实“感知中国”的有关建议。
11月3日，温家宝总理上午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，指出“1）要着力突破传感网、物联网关键技术，2）及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。
2009年温家宝总理重点关注传感网领域的进展
传感器网络位于网络的末梢，它是互联网、移动网延伸至各个领域的触角，传感器对于特定的物质现象，如声、光、震动、气体、生物等，具有观察和测量功能，并将测量结果通过网络传送至相应的计算处理平台进行控制与管理。
传感器网络、物联网的内涵
传感网、物联网、泛在网的关系
正是由于传感器网络具有感知事物及其变化的功能，能将虚拟的信息技术与实体经济、社会活动过程结合起来，这就极大地丰富了人类认知世界和处理复杂问题的能力，使得传统网络的功能和应用有了一个本质的提升。
物联网是把传感器与传感器网络技术、通信网与互联网技术、智能运算技术等融为一体，实现全面感知、可靠传送、智能处理为特征的，连接物理世界的网络。
通过物联网，可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合，使人类可以以更加精细和动态的方式认知世界，并进行管理与控制，从而提高整个社会的信息化水平。
美国
将传感器网络技术列为“在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术”，并将以传感器网络应用为核心的“智慧地球”计划上升至国家战略层面。
欧盟委员会
2005年在eEurope计划上提出旨在创建无所不在的网络社会的i2010计划，并于2009年6月制定并公布了十四点行动计划，通过发展关键资源、标准化、项目资助、公私合作、项目试点和国际对话等手段确保欧洲在构建传感网过程中起主导作用。
日本
2004年，日本提出以发展泛在网络社会为目标的U-Japan计划，将传感网列为其四项重点战略之一，并从2004-2007年共投入29亿美元支持产业核技术的发展。目前，将战略上升为I-Japan的战略。
韩国
提出了U-Korea战略及IT839战略，计划到2010年共投入700亿美元，用于泛在传感网（USN）的建设。
主要发达国家在物联网领域的战略部署
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