物联网技术进展论文

物联网技术进展论文 物联网技术进展 摘要 物联网是继PC、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命,有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。 关键字:物联网，信息，数据，核心技术 基本概念 物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:"Internet of things(LOT)"。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。个人感觉其中文名字其实有一定误导性。给人一种物联网是互联网的升级版的感觉。其英文名:Internet of Things，意思就很明确了，它并不是互联网(Internet )的升级版，而是互联网(Internet )的子集。 这有两层意思:其一，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;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。 被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与物联网(Internet of Things,LOT) 经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视,美国、欧盟、日本等甚至将其纳人国家和区域信息化战略。 发展历程 1991 年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton 教授首次提出物联网的概念。1995 年比尔.盖茨在《未来之路》一中也曾提及物联网,但未引起1999 年美国麻省理工学院建立了 “自动识别中心( (Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内涵已经发生了较大变化。2005 年国际电信联盟(ITU-T)发布的物联网报告中提出:通过一些关键技术,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网。这些关键技术包括通信技术、RFID、传感器、机器人技术、嵌人式技术和纳米技术等。在未来10 年左右时间广泛重视。里,物联网将得到大规模应用,革命性地改变世界的面貌。 2004 年日本总务省(MIC )提出u-Japan ,该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。2009 年7 月,日本IT 战略本部发布了日本新一代信息化“ i-Ja-pan”战略,提出到2015 年通过数字技术实现“新的行政改革”,使行政流程效率化、化和透明化,同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。 韩国于2006 年确立了u-Korea 计划,该计划旨在建立无所不在的社会( ubiquitous society),在民众的生活环境里建设智能型网络(如IPv6 、BcN 、USN)和各种新型应用(如 DMB 、Telematics、RFID), 让民众可以随时随地享有科技智慧服务。2009 年韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》,将物联网确定为新增长动力,提出到2012 年实现“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信息通信技术强国”的目标。 2009 年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划,描绘了物联网技术的应用前景,提出欧盟政府要加强对物联网的管理,促进物联网的发展。行动的主要内容为: (1)加强物联网管理; 善隐私和个人数据保护; (2)完善隐私和个人数据保护 (3)提高物联网的可信度、接受度和安全性; (4)评估现有物联网的有关标准并推动新标准的制定; (5)推进物联网方面的研发; (6)通过欧盟竞争力和创新框架计划(CIP)推动物联网应用;统计和管 (7)加强对物联网发展的监测、理等。 2009 年1 月,IBM 与美国信息技术与创新基金会(ITIF)智库组织共同向奥巴马政府提交了“复兴的数字之路:增加工作、提高生产率和复兴美国的刺激计划”建议报告,提出通过信息通信技术(ICT) 投资可在短期内创造就业机会,美国政府如果新增300 亿美元的ICT 投资(包括智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域),就可以创造出94. 9 万个就业机会。2009 年1 月,在奥巴马就任总统后的首次美国工商业领袖圆桌会议上,IBM 首席执行官建议政府投资建设新一代的智能基础设施,提议得到了奥巴马总统的积极回应,美国政府把宽带网络等新兴技术定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的关键战略,随后出台的总额为7 870 亿美元的《复苏和再投资法》中对上述提议进行具体落实。《复苏和再投资法》中鼓励物联网发展的政策主要体现在推动能源、宽带通信与医疗三大领域实施物联网应用。 我国在物联网领域与技术先进国家相比不算落后。2009 年2月IBM 大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM 论坛上发布了“智慧地球”发展策略;中国移动总裁王建宙多次表示物联网将会是中国移动未来的发展重点。2009年8月温总理“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮,无锡市率先建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。 物联网是继PC、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命,有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。根据美国权威咨询机构FORRESTER 预测,到2020 年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将达到30 比1,因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。 核心技术 1、传感器技术。 传感器是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式，如电压、电流、频率、脉冲等，能满足信息传输、处理、、显示、控制要求，是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。假如把计算机比作大脑，那么传感器则相当于五官，传感器能正确感受被丈量并转换成相应输出量，对系统的质量起决定性作用。自动化程度越高，系统对传感器要求越高。在今天的信息时代里，信息产业包括信息采集、传输、处理三部分，即传感技术、通讯技术、计算机技术。现代的计算机技术和通讯技术由于超大规模集成电路的飞速发展，而已经充分发达后，不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、 获取的信息量要求越来越高，还要求其本钱低廉且使用方便。显然传统传感器因功能、特性、体积、本钱等已难以满足而逐渐被淘汰。世界很多发达国家都在加快对传感器新技术的研究与开发，并且都已取得极大的突破。 新型传感器，大致应包括:?采用新原理?填补传感器空白?仿生传感器等诸方面。它们之间是互相联系的。传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究，从而使它成为一个值得注意的发展动向。其中利用量子力学诸效应研制的低灵敏阈传感器，用来检测微弱的信号，是发展新动向之一。 2、无线传输技术 随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。无线图像传输作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线传输方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、森林防火、公园、景区、厂区、小区、等领域得到了广泛的应用。 3、数据处理 数据(Data)是对事实、概念或指令的一种表达形式，可由人工或自动化装置进行处理。数据经过解释并赋予一定的意义之后，便成为信息。数据处理(data processing)是对数据的采集、存储、检索、加工、变换和传输。 数据处理的基本目的是从大量的、可能是杂乱无章的、难以理解的数据中抽取并推导出对于某些特定的人们来说是有价值、有意义的数据。 数据处理是系统工程和自动控制的基本环节。数据处理贯穿于社会生产和社会生活的各个领域。数据处理技术的发展及其应用的广度和深度，极大地影响着人类社会发展的进程。 4、信息安全 信息作为一种资源，它的普遍性、共享性、增值性、可处理性和多效用性，使其对于人类具有特别重要的意义。信息安全的实质就是要保护信息系统或信息网络中的信息资源免受各种类型的威胁、干扰和破坏，即保证信息的安全性。根据国际标准化组织的定义，信息安全性的含义主要是指信息的完整性、可用性、保密性和可靠性。信息安全是任何国家、政府、部门、行业都必须十分重视的问题，是一个不容忽视的国家安全战略。但是，对于不同的部门和行业来说，其对信息安全的要求和重点却是有区别的。 中国的改革开放带来了各方面信息量的急剧增加，并要求大容量、高效率地传输这些信息。为了适应这一形势，通信技术发生了前所未有的爆炸性发展。除有线通信外，短波、超短波、微波、卫星等无线电通信也正在越来越广泛地应用。与此同时，国外敌对势力为了窃取中国的政治、军事、经济、科学技术等方面的秘密信息，运用侦察台、侦察船、侦察机、卫星等手段，形成固定与移动、远距离与近距离、空中与地面相结合的立体侦察网，截取中国通信传输中的信息。 从文献中了解一个社会的内幕，早已是司空见惯的事情。在20世纪后50年中，从社会所属计算机中了解一个社会的内幕，正变得越来越容易。不管是机构还是个人，正把日益繁多的事情托付给计算机来完成，敏感信息正经过脆弱的通信线路在计算机系统之间传送，专用信息在计算机内存储或在计算机之间传送，电子银行业务使财务账目可通过通信线路查阅，执法部门从计算机中了解罪犯的前科，医生们用计算机管理病历，最重要的问题是不能在对非法(非授权)获取(访问)不加防范的条件下传输信息。 传输信息的方式很多，有局域计算机网、互联网和分布式数据库，有蜂窝式无线、分组交换式无线、卫星电视会议、电子邮件及其它各种传输技术。信息在存储、处理和交换过程中，都存在泄密或被截收、窃听、窜改和伪造的可能性。不难看出，单一的保密措施已很难保证通信和信息的安全，必须综合应用各种保密措施，即通过技术的、管理的、行政的手段，实现信源、信号、信息三个环节的保护，藉以达到秘密信息安全的目的。 结论与展望 根据前瞻产业研究院发布的《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》显示，我国物联网应用主要集中在智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业、智能家居和智能环保等领域，虽然应用领域非常广阔，但目前仍处于起步阶段，在我国物联网市场中产值贡献不足10%，而在物联网的成熟阶段，应用层的产业产值将超过物联网整体的50%。 《物联网“十二五”发展规划》提出，到2015年，中国要在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效，初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。技术创新能力显著增强。初步完成产业体系构建。形成较为完善的物联网产业链，培育和发展10个产业聚集区，100家以上骨干企业，一批“专、精、特、新”的中小企业，建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台，初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。 在经济和社会发展领域广泛应用，在重点行业和重点领域应用水平明显提高，形成较为成熟的、可持续发展的运营模式，在9个重点领域完成一批应用示范工程，力争实现规模化应用。从物联网的市场来看，预计至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7500亿元，年复合增长率超过30.0%。预计未来几年我国物联网行业将持续快速发展，年均增长率30%左右，到2020年，物联网行业市场规模将超过2.4万亿元，年复合增长率在20.0%左右。 物联网使商业系统、社会系统与物理系统融合，形成一个个全新的、智慧的基础设施和设备网络群，应用可遍及工业监测、交通管理、物流管理、电力管理、环境保护、军事、公共安全、平安家居、老人护理、个人健康等许许多多个领域。物联网的发展将对世界经济、政治、文化、军事等各个方面产生无比巨大的影响，并使人们的生活方式发生翻天覆地的变革。 尽管目前的物联网尚处初级阶段，在成本、标准及规模化方面还有待完善，仍有国内专家乐观预计，三五年之内，物联网的应用就可能在中国有突破性进展，十多年以后，物联网就会像现在互联网一样高度普及。 参考文献 【1】物联网技术与应用 吴公宜、吴英 机械工业出版社 【2】物联网工程设计与实施 黄传河 机械工业出版社 【3】物联网与传感器技术 范茂军 机械工业出版社 【4】物联网:未来已来 物联网智库 机械工业出版社 【5】无线电能传输技术及其应用 杨庆新 机械工业出版社 【6】网络信息安全 曾平凡 机械工业出版社 【7】物流息与物联网技术 黄莉、王雅蕾、安小风 清华大学出版社 【8】物联网技术及应用开发 熊茂华、陆海军、熊昕 清华大学出版社