也談物聯(lián)網(wǎng)

陳仕意

[摘 要] 物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前IT界重點關(guān)注的技術(shù)。本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念、實現(xiàn)目標(biāo)等方面入手，指出了人們當(dāng)前對物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識上的一些誤區(qū)，提出了物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)要求，并列舉了兩個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實例，以便加深對物聯(lián)網(wǎng)概念的理解。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng)； 互聯(lián)網(wǎng)； 概念； 應(yīng)用場景

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 038

[中圖分類號] F270.7；TP393 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）03- 0086- 02

0 前 言

物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前在IT界炒得很紅火，不僅各大IT廠商都推出了各種物聯(lián)網(wǎng)解決方案、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，很多政府、企業(yè)、工業(yè)園區(qū)等也都建立了物聯(lián)網(wǎng)示范工程、示范社區(qū)，甚至是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)在政府、企業(yè)的共同推動下，大有燎原之勢。

那么，究竟什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)真的已經(jīng)成為現(xiàn)實應(yīng)用了嗎？

說實話，筆者在企業(yè)從事通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作十幾年，在通信網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識方面雖然還很淺薄，但對通信網(wǎng)絡(luò)的基本概念、原理還多少有些了解。物聯(lián)網(wǎng)概念推出之初，筆者并未予以過多關(guān)注，因為這幾年IT界新概念層出不窮，很多都是廠商的市場炒作，不值一究。直至筆者近期接觸了越來越多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目時，才開始真正研究物聯(lián)網(wǎng)。可惜，在查閱了大量的文獻(xiàn)資料、請教了多位專家學(xué)者后，到現(xiàn)在也未弄明白，究竟什么是物聯(lián)網(wǎng)。

按照字面的理解，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）就是物與物的互聯(lián)網(wǎng)。目前通行的引申定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。字面的概念雖然直白但不好理解，引申的定義雖然好理解，但更多的是描述了物聯(lián)網(wǎng)的外延而沒有準(zhǔn)確定義物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。甚至一些國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（如ITU）、知名IT廠商和專家學(xué)者對物聯(lián)網(wǎng)也只是給出了一些籠統(tǒng)的應(yīng)用前景描繪，而并沒有提出一個精確的定義。因此，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)概念泛濫，凡是與射頻識別、傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)沾邊的都稱之為物聯(lián)網(wǎng)，特別是在國內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)更是炒得火熱，號稱物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的案例無處不在，似乎一夜之間中國就邁入物聯(lián)網(wǎng)社會。果真如此嗎？筆者在研究分析了大量的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例之后才明白，很多所謂物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，無非是自動化技術(shù)或無線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展而已。

通過對物聯(lián)網(wǎng)概念、實現(xiàn)目標(biāo)、涉及的技術(shù)的研究分析，筆者雖然仍不能給出物聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)確的定義，但卻對物聯(lián)網(wǎng)有了兩點新的認(rèn)識，在此提出與大家共同探討。

1 物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的本質(zhì)區(qū)別

無論是從字面理解還是從目前主流的定義來看，物聯(lián)網(wǎng)都與當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)有著本質(zhì)的區(qū)別。最大的區(qū)別在于聯(lián)網(wǎng)的主體不同，物聯(lián)網(wǎng)是物與物的連接和聯(lián)系，而互聯(lián)網(wǎng)從表面上看是計算機與計算機的連接，但聯(lián)系的主體卻是人和人，也就是說是“人”在上網(wǎng)。因此對應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的字面概念，互聯(lián)網(wǎng)也可稱為“人聯(lián)網(wǎng)”。此外，物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)、聯(lián)網(wǎng)的方式、應(yīng)用領(lǐng)域也都有很大的不同，而且涉及很多不同的技術(shù)要求。

在這里需要再次強調(diào)一下，物聯(lián)網(wǎng)與自動化系統(tǒng)也是有根本區(qū)別的，因為國內(nèi)很多人往往把自動化系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)混為一談。雖然物聯(lián)網(wǎng)與自動化系統(tǒng)都涉及傳感器、無線通信、自動控制等技術(shù)，但是自動化系統(tǒng)是按照既定的通信模式形成一個相對固定封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通信的主體（在SCADA系統(tǒng)中是RTU和控制中心，在DCS系統(tǒng)中是下位機和上位機）通常也都是固定的。自動化系統(tǒng)更關(guān)注的是自動控制，通信只是其實現(xiàn)的基礎(chǔ)。而物聯(lián)網(wǎng)則與互聯(lián)網(wǎng)類似，是一個開放的系統(tǒng)，每一個聯(lián)網(wǎng)的主體——“物”可以不固定，可自主選擇需要的通信方。物聯(lián)網(wǎng)更關(guān)注的是通信，自動控制在大多應(yīng)用場合中是必要的手段。

2 物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)要求

要實現(xiàn)物與物之間安全、可靠地通信，必須達(dá)到以下技術(shù)要求。

新的通信協(xié)議——確保物聯(lián)網(wǎng)安全可靠運行的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)特殊的應(yīng)用場景要求保證物聯(lián)網(wǎng)通信的絕對可靠、安全?；ヂ?lián)網(wǎng)出現(xiàn)安全等方面的問題會導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷、信息泄密等，而物聯(lián)網(wǎng)大多用于一些自動化控制或交通管理等關(guān)鍵性場合，一旦出現(xiàn)問題將會造成災(zāi)難性后果，因此要保證物與物通信的連續(xù)性、私密性和抗干擾性，而現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議不能完全滿足物聯(lián)網(wǎng)的這些要求，因此需要制定開發(fā)一套全新的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議。

身份識別與定位。物聯(lián)網(wǎng)通信還要確認(rèn)通信主體（物）的身份和位置，即要解決“我是誰”“我在哪里”的問題，這樣才能確保物聯(lián)網(wǎng)的安全。這也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本需求。

智能終端。要實現(xiàn)物與物的通信，還要有一個必要的條件，即通信主體（物）要具備自主通信的能力，也就是說物聯(lián)網(wǎng)里的“物”要有智能，每一個通信的“物”都是一個智能的通信終端，物要會自己“上網(wǎng)”，根據(jù)所承擔(dān)的任務(wù)自主從網(wǎng)上獲取相關(guān)信息或通過網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)。這里所講的智能終端不同于智能手機等所謂的智能終端，這些所謂智能終端只是有了操作系統(tǒng)而已，而物聯(lián)網(wǎng)的智能終端不僅要有智能操作系統(tǒng)，還要有針對特定應(yīng)用場合的智能分析處理能力，類似于人工智能。

3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景

為了進(jìn)一步理解物聯(lián)網(wǎng)的概念，在此列舉兩個物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用的場景：一是車輛智能自動駕駛系統(tǒng)，二是智能自動化廚房系統(tǒng)。

車輛智能自動駕駛系統(tǒng)（以下簡稱“自駕系統(tǒng)”）實現(xiàn)的目標(biāo)是使汽車能夠按照駕車人的要求自動行駛到指定的地點。這里我們假定要從A城市達(dá)到B城市，自駕系統(tǒng)需要完成行駛路線規(guī)劃、安全行駛控制、后勤保障等內(nèi)容。對道路交通來說，可分為區(qū)間交通干線（A城市到B城市之間的交通主干線）和城市道路（A城市和B城市城區(qū)內(nèi)的道路）。行駛路線規(guī)劃過程中，自駕系統(tǒng)首先可以自動上互聯(lián)網(wǎng)獲取最新的交通地圖，同時上物聯(lián)網(wǎng)了解從A城市到B城市的各條干線的交通狀況（在此線路上行駛的汽車都可通過物聯(lián)網(wǎng)通告自己的位置等信息），根據(jù)道路的距離、公路等級、交通繁忙程度等信息綜合平衡后選取合適的線路（類似于網(wǎng)絡(luò)路由器選路徑）。在安全行駛過程中要根據(jù)道路情況控制車速，保持前后車的車距，根據(jù)交通控制信號啟停等。比如前后車的車距控制，可由自駕系統(tǒng)與前后車的自駕系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)通信，相互通告各自的車速、間距、即將進(jìn)行的操作等參數(shù)，從而控制車輛的駕駛行為，保障安全。自駕系統(tǒng)還可與道路管理控制系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)來獲取道路控制信號，比如限速、紅綠燈等信息。在后勤保障過程中主要是自駕系統(tǒng)要通過物聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)獲取加油站、餐飲等信息，從而根據(jù)駕車人要求或車輛自身情況到相應(yīng)地點泊車。

智能自動化廚房系統(tǒng)（以下簡稱“智能廚房”）實現(xiàn)的目標(biāo)是可根據(jù)主人的要求自動完成餐飲制作。智能廚房涉及食譜、食材配送、烹制過程控制等內(nèi)容。食譜是根據(jù)主人的點菜要求可自動從互聯(lián)網(wǎng)上獲取烹制方案，包括所需原料、烹制步驟等，智能廚房還可通過物聯(lián)網(wǎng)獲取廚房中現(xiàn)有的原料情況，從而為主人提出建議食譜，或提醒主人及時采購（更完善的系統(tǒng)可自動進(jìn)行配送）。智能廚房在烹制過程中可根據(jù)主人預(yù)定的時間要求或通過物聯(lián)網(wǎng)獲取指令來啟動相應(yīng)的烹制設(shè)備（原料加工裝置、微波爐等），并通過物聯(lián)網(wǎng)對烹制過程進(jìn)行全面監(jiān)控，確保烹制質(zhì)量和安全。

從這兩個應(yīng)用場景可以看出，物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要能夠自主聯(lián)網(wǎng)，“物”與“物”之間不僅要能相互通信，而且還要能夠相互協(xié)商。這就要求針對不同的應(yīng)用場景制定統(tǒng)一的控制法則。

總之，物聯(lián)網(wǎng)是一個全新的領(lǐng)域，應(yīng)用前景非常廣闊，將會對社會帶來巨大的變革。但從上面的應(yīng)用場景描述中我們也可看出，要真正實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用目標(biāo)，還有很多關(guān)鍵技術(shù)要突破，還有很長的路要走。因此需要我們潛心研究，全面創(chuàng)新，讓物聯(lián)網(wǎng)為人們創(chuàng)造更美好的生活。