淺談物聯(lián)網(wǎng)

庸國祥+徐運(yùn)杰+張勉

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個(gè)性化和私有化。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);創(chuàng)新;技術(shù);傳感器;信息;嵌入式

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要發(fā)展階段。其英文名稱是;“Internet of things（IoT）”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);其二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算等通信感知技術(shù)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。因此，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。

按照國際電信聯(lián)盟（ITU）的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品（Thing to Thing，T2T），人與物品（Human to Thing，H2T），人與人（Human to Human，H2H）之間的互連。但是與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的是，H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接，從而使得物品連接更加的簡化，而H2H是指人之間不依賴于PC而進(jìn)行的互連。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)并沒有考慮到對于任何物品連接的問題，故我們使用物聯(lián)網(wǎng)來解決這個(gè)傳統(tǒng)意義上的問題。

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是連接物品的網(wǎng)絡(luò)，許多學(xué)者討論物聯(lián)網(wǎng)中，經(jīng)常會引入一個(gè)M2M的概念，可以解釋成為人到人（Man to Man）、人到機(jī)器（Man to Machine）、機(jī)器到機(jī)器（Machine to Machine）。但是，M2M的所有的解釋并不僅限于能夠解釋物聯(lián)網(wǎng)，同樣的，M2M這個(gè)概念在互聯(lián)網(wǎng)匯總也已經(jīng)得到了很好的闡釋，就連人與人之間的互動(dòng)，也已經(jīng)通過第三方平臺或者網(wǎng)絡(luò)電視完成。人到機(jī)器的交互一直是人體工程學(xué)和人機(jī)界面等領(lǐng)域研究的主要課題;但是機(jī)器與機(jī)器之間的交互已經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)提供了最為成功的方案。從本質(zhì)上而言，在人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的交互，大部分是為了實(shí)現(xiàn)人與人之間的信息交互，萬維網(wǎng)（World Wide Web）技術(shù)成功的動(dòng)因在于：通過搜索和鏈接，提供了人與人之間異步進(jìn)行信息交互的快捷方式。

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)定義為當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物體與物體之間：環(huán)境以及狀態(tài)信息實(shí)時(shí)的共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說，當(dāng)下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。

物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)是一個(gè)“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時(shí)俱進(jìn)，已經(jīng)超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報(bào)告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上“中國式”標(biāo)簽。

從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)技術(shù)架構(gòu)圖示成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。

網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個(gè)行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試，某些行業(yè)已經(jīng)積累一些成功的案例。真正實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

一、傳感器技術(shù)，這也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。大家都知道，到為止絕大部分計(jì)算機(jī)處理的都是數(shù)字信號。自從有計(jì)算機(jī)以來就需要傳感器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號計(jì)算機(jī)才能處理。

二、RFID標(biāo)簽也是一種傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)是融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，RFID在自動(dòng)識別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景。

三、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。經(jīng)過幾十年的演變，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見;小到人們身邊的MP3，大到航天航空的衛(wèi)星系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)正在改變著人們的生活，推動(dòng)著工業(yè)生產(chǎn)以及國防工業(yè)的發(fā)展。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個(gè)簡單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦，在接收到信息后要進(jìn)行分類處理。這個(gè)例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的位置與作用。

4G物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成方向，該專業(yè)核心技術(shù)涉及傳感與檢測技術(shù)、RFID技術(shù)、無線組網(wǎng)、嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成等。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要與之相關(guān)的工程技術(shù)人才。

現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用到城市管理、數(shù)字家庭、數(shù)字醫(yī)療、定位導(dǎo)航、物流管理、食品安全控制、安防監(jiān)控等領(lǐng)域之中。4G時(shí)代下，在時(shí)效性與交互性兩方面，物聯(lián)網(wǎng)勢必將為企業(yè)以及用戶，帶來更佳的用戶體驗(yàn)。

4G物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的，掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本理論、基礎(chǔ)知識，具備基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感信息處理技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息標(biāo)識、獲取、傳輸、處理、識別和控制的能力，能進(jìn)行系統(tǒng)集成及相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用推廣，具有物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐能力，成為服務(wù)于經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用性、職業(yè)型人才。

對于一個(gè)全新的商業(yè)概念，有三個(gè)維度是我們評估其優(yōu)劣的重要標(biāo)桿：產(chǎn)品，技術(shù)和商業(yè)。一個(gè)成功的產(chǎn)品，必然涵蓋了以上全部三點(diǎn)。正如許多突破性的創(chuàng)新一樣，物聯(lián)網(wǎng)的崛起與技術(shù)瓶頸的突破密不可分——傳感器日漸價(jià)廉物美，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍逐步增大，電池等能量儲存技術(shù)也在不斷改進(jìn)。在健康、工業(yè)自動(dòng)化、物流等領(lǐng)域，已經(jīng)涌現(xiàn)了大量物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)化案例，但物聯(lián)網(wǎng)概念最為核心的部分——商業(yè)邏輯，依舊不甚清晰。

縱觀物聯(lián)網(wǎng)格局，我們發(fā)現(xiàn)了四個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)模型，它們或可以增加企業(yè)現(xiàn)有市場份額或目標(biāo)新客戶群體，也可以有效降低運(yùn)營成本，還能夠創(chuàng)造新的收入機(jī)會，為企業(yè)帶來更多價(jià)值。

降低運(yùn)營成本：物聯(lián)網(wǎng)能夠有效降低設(shè)備維護(hù)、維修、操作和IT支持的成本。

增強(qiáng)現(xiàn)有產(chǎn)品競爭力：在信息豐富性層面提升現(xiàn)有的產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值。

數(shù)據(jù)流貨幣化：將整合的信息出售給廣告商、直銷商和數(shù)據(jù)分析機(jī)構(gòu)，或者賺取服務(wù)費(fèi)和報(bào)告的出售費(fèi)用。

創(chuàng)建信息產(chǎn)品：創(chuàng)建一個(gè)全新的、基于數(shù)據(jù)流信息層的產(chǎn)品。

當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)世界遠(yuǎn)比這四個(gè)分類更為復(fù)雜，而這四個(gè)分類之間也存在明顯的重疊。但它們?nèi)圆皇閷ξ锫?lián)網(wǎng)的產(chǎn)品服務(wù)如何創(chuàng)造價(jià)值的積極思考。下面所列案例已經(jīng)通過設(shè)計(jì)相互連接的產(chǎn)品，更為全面便捷地獲取產(chǎn)品的被使用情況與表現(xiàn)，而市場份額也隨之增長。

降低運(yùn)行成本是一個(gè)容易理解的商業(yè)價(jià)值所在。Big Belly Solar是一個(gè)非常典型的范例，它在城市各個(gè)角落所部署的太陽能垃圾桶能夠自動(dòng)壓縮吸納的垃圾以節(jié)約存儲空間，并在需要清空時(shí)自動(dòng)通知城市廢物管理公司，這是一種通過減少垃圾收集卡車的巡查次數(shù)以有效降低運(yùn)營成本的模式，我們可以想象，任何需要出動(dòng)車輛和司機(jī)進(jìn)行定期維護(hù)的設(shè)備——例如自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)取款機(jī)、路燈——都可以以類似的方式來受益于物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)近在咫尺，物物之間的對話已經(jīng)開始，更多的信息、更有趣的功能被整合到產(chǎn)品和服務(wù)中，隨著企業(yè)對這種演化趨勢認(rèn)同的深入，這種對話將會越來越多，物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)潛力也將得到進(jìn)一步激發(fā)，而我們所列出的價(jià)值創(chuàng)造模型正是迎合這一發(fā)展的框架。曾幾何時(shí)，誰會相信物聯(lián)網(wǎng)能夠幫助法庭對罪犯進(jìn)行定罪、在風(fēng)大浪急的海面上跟蹤貨物、幫助發(fā)展中國家的小農(nóng)戶呢？而這，僅僅是物聯(lián)網(wǎng)威力的冰山一角。