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摘 要:“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。阐述了物联网的发展阶段及体系结构,分析了物联网所涉及到的业务以及产业链群,对其未来经济发展的影响进行了研究,剖析了物联网发展过程所涉及到的一些问题。
关键词:物联网;体系架构;产业链群;应用领域
中图分类号:F253.9 文献标识码:A
所谓物联网(Internet of Things),指的是由各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、传感器节点、GPS、激光扫描器、嵌入式通信模块、摄像头等组成的传感网络,传感网络将所获取的物理世界的各种信息经由通信网络的传输,到达集中化的信息处理与应用平台,为用户提供智能化的解决方案。物联网实现了人类社会与物理系统的整合,增强了社会生产生活中信息互通性和决策智能化,提高了全社会的智能化和自动化水平。
物联网和目前的互联网有着本质的区别。人们如果想在互联网上了解一个物品,必须要通过人去收集这个物品的相关信息,放置到互联网上供人们浏览,人在其中要做很多的信息收集工作,且难以动态了解其变化,互联网主要是人与人沟通的虚拟平台。而物联网则不需要,它是物体自己“说话”,通过在物体上植入各种微型感应芯片、借助无线通信网络与现在的互联网相互联接,让其“开口说话”。可以说,互联网是连接的虚拟世界,传感网则是连接物理的、真实的世界,而物物相连的规模将大大超过人与人、人与物互联的互联网规模。
1 物联网的提出与发展
1.1 物联网的提出
1999年,MIT Auto-ID Center提出物联网概念,即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。2004年,日本总务省提出u-Japan构想中,希望在2010年将日本建设成一个“Anytime,Anywhere,Anything,Anyone”都可以上网的环境。同年,韩国政府制定了u-Korea战略,韩国信通部发布的《数字时代的人本主义:IT839战略》以具体呼应 u-Korea。2005年11月,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》,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。2008年11月,IBM提出“智慧的地球”概念,即“互联网+物联网=智慧地球”,以此做为经济振兴战略。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。
2009年6月,欧盟委员会提出针对物联网行动方案,方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持,在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案。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,或者叫“感知中国”中心。目前,经国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传感器网络标准工作组,标准工作组现聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网主要的技术研究和应用单位。
1.2 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、两化融合等MAI应用系统。
(2)中级阶段。在物联网理念推动下,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”。
1.3 物联网四大支柱业务群
物联网与以下四大产业链群息息相关(见图1)。
(1)RFID。电子标签属于智能卡的一类,物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来的,RFID技术在物联网中重要起“使能”(Enable)作用。
(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。
(3)M2M。这个词国外用得较多,侧重于末端设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。
(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,但目前来自这个行业的声音相对较少。
2 物联网业务流程与技术架构
2.1 物联网的基本业务流程
物联网首先需要对物体属性进行标识,识别设备完成对物体属性的读取后,将信息转换为适合网络传输的数据格式;将物体的信息通过电信网络传输到信息处理中心,由处理中心完成物体通信指标的相关计算后,最终提供人们所需的解决方案,达到远程管理和处理的目的。物联网主要包括感知层、网络层和应用层,实际上也主要完成信息获取、传输和处理的基本流程,只是信息获取的广度与深度大大增加,而且智能性更加突出,信息处理能力要求提高(见图2)。
2.2 物联网的技术架构
物联网的典型技术架构层主要分为传感器的基础层、网络传输层、中间件与应用服务层。其中传感感知的基础层是区别互联网的主要属性,后段的传输层与应用服务层与互联网的差别并不大,只是对传输能力和数据处理与应用能力要求进一步提高(见图3)。
其中,Devices为末端设备,资产,或子系统;Connect为有线或无线通讯连接系统;Manage为总控管理和应用系统。
3 物联网的应用领域
物联网的应用领域非常广泛,在“物联网”普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。综合现有文献,物联网应用的主要几方面见表1。
4 物联网对经济发展的影响
从物联网的业务流程技术架构来看,物联网产业链由应用解决方案、传感感知、传输通信、运算处理4大关键环节构成,并以应用解决方案为核心,传感感知是基础,通信传输是保障,信息处理环节能力提升是重点(见图4)。
(1)应用解决方案是物联网产业链的驱动核心。物联网在一个相当长的时期内,都将是面对某项具体的应用而存在的,物联网的创新、普及和应用,将是以具体的应用解决方案的整合创新为动力的,从产业发展动力来看,应用解决方案应是最核心的驱动力,而且也只有可行的应用方案得到市场承认,物联网才能得到真正健康的发展(见图5)。
(2)传感感知产业链是基础。作为物联网的神经末梢,识别和接受信息的传感感知部分是产业链条最基础的部分。传感感知部分主要设备为传感器和其他识别物理设备,包括RFID、摄像头、二维码、红外仪、各种传感器、GPS、通信模块、具有射频功能的终端、短距离无线通信设备等。传感感知部分也是区别互联网的特殊产业环节,后面将着重从传感感知部分来分析物联网相关细分产业链及公司。
(3)传输通信产业链是保障。对于大量节点信息的感知需求要通过更便捷、更可靠、更安全的方式传输汇聚到中心节点或者提供给信息处理单元、可提供海量节点地址的下一代互联网技术IPV6、无线数据传输如LTE及4G技术。信息传输涉及到的主要主体为运营商、电信设备提供商及集成商等。
(4)信息的集中处理能力是物联网的大脑。经过网络传输的信息通过综合信息平台接收、处理、反馈并应用信息,需要中间件软件、数据存储及分布式的云计算等相关技术,数据中心、存储、服务器、应用软件等是核心技术,未来随着物联网应用的大幅扩张,云计算技术不可或缺。
5 当前物联网发展的问题
5.1 隐私问题
在物联网中,射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中,标签有可能预先被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活物品中,但由于该物品(比如衣物)的拥有者不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且,这不仅仅是一个技术问题,还涉及到政治和法律问题。这个问题必须引起高度重视并从技术上和法律上予以解决。造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能:任意一个标签的标识(ID)或识别码都能在远程被任意的扫描,且标签自动地,不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。这一特性可用来追踪和定位某个特定用户或物品,从而获得相关的隐私信息。这就带来了如何确保嵌入有标签的物品的持有者个人隐私不受侵犯的问题。
5.2 标准问题
当前世界通用的RFID标准主要有:美国 ISO RFID标准体系、欧洲EPCglobal RFID标准体系和日本的UID RFID标准体系,而我国却迟迟没有出台国产的RFID标准体系,国内RFID产业的迅速发展却迟迟没有可以依照的中国标准,造成产品标准混乱,大大降低了国际竞争力。
5.3 安全问题
当前物联网行业面临的安全问题主要包括标签信息的非法改动、对标签的非法追踪、有效身份的冒充和欺骗等。对于RFID的合法使用等还亟待各国出台相应法规进行规范。
5.4 市场需求问题
有些物联网服务项目看上去很方便快捷,但在既有情况下,人们是否有动力去使用这些新的服务项目尚待商榷。例如,当市民手中已经有公交一卡同时,对于手机刷公交卡的功能就减弱了。而对于政府部门来说,推动物联网的发展就意味着前期要有高额的硬件投入,或者需要引进一项新技术而投鼠忌器?
在物联网行业,除了像物流、零售、交通等领域之外,引进物联网技术的动力并不很强,因此笔者建议,政府部门在提前安排好物联网技术带来的负面后果,因地适宜的引进物联网相关技术,进一步提高政府部门的信息化水平,有助与提高政府工作效率,进一步提升人民的信息素质,为国家信息化做出贡献。
参考文献
1 文浩.2007中国RFID发展分析报告[J].专家论坛,2008(2)
2 巨文强.RFID的发展及其应用的现状和未来[J].甘肃科技,2009(15)
3 郝良彬.RFID在发展过程中遇到的各种问题分析[J].技术前沿,2008(1)
4 潘金生.基于物联网的物流信息增值服务[J].经济师,2007(9) 职称论文发表网http://www.issncn.com
职称论文发表网http://www.issncn.com
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