物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及應(yīng)用

王明月

摘 要：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。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能感知、識(shí)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(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)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。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。其在2011年的產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)2600億元人民幣。構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)五個(gè)層級(jí)的支撐層、感知層、傳輸層、平臺(tái)層，以及應(yīng)用層分別占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層參與廠商眾多，成為產(chǎn)業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的領(lǐng)域。

1.物聯(lián)網(wǎng)的組成

物聯(lián)網(wǎng)宏觀上包含三個(gè)層次，分別是：底層—用來(lái)感知世界的感知層，中間層—用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)層，上層—用來(lái)處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用層。

（1）感知層：感知層的作用是感知和采集信息。從仿生學(xué)來(lái)看，感知層為“感覺(jué)器官”，可以感知自然界的各種信息。感知層包含傳感器、全球定位系統(tǒng)、氣體感應(yīng)器、激光掃描器、紅外感應(yīng)器和射頻識(shí)別技術(shù)等各種設(shè)備和技術(shù)傳感器及其相關(guān)裝置是物聯(lián)網(wǎng)的底層，它們是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中最基礎(chǔ)和需求最多的組件。在中國(guó)，大量的企業(yè)和高校研究機(jī)構(gòu)在從事相關(guān)芯片、通信協(xié)議、材料、智能節(jié)點(diǎn)供電等領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)工作。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是將感知層的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)層是根據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)好的通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立的。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)、小型局域網(wǎng)、各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和電信網(wǎng)三網(wǎng)融合之后，有線電視網(wǎng)也提供廉價(jià)的寬帶數(shù)據(jù)傳輸功能，這極大地推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)現(xiàn)涉及了現(xiàn)有的通信技術(shù)，如移動(dòng)通信技術(shù)、下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、有線寬帶技術(shù)等。

（3）應(yīng)用層：應(yīng)用層的任務(wù)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)層傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過(guò)終端設(shè)備與人進(jìn)行交互。應(yīng)用層可劃分為兩個(gè)子層：一個(gè)是云應(yīng)用層，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、存儲(chǔ)、計(jì)算和處理；另一個(gè)是終端人機(jī)界面，主要負(fù)責(zé)信息的顯示。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層涵蓋自然界的方方面面，比如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、環(huán)保交通、銀行、醫(yī)療等國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)雖然是物物相連的網(wǎng)，但最終是要以人為本，需要人的操作與控制。物聯(lián)網(wǎng)的終端與系統(tǒng)的交互已不僅是以前的人與計(jì)算機(jī)的交互，而是應(yīng)用程序中的所有設(shè)備與人的交互。應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)涉及軟件的各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、智能控制技術(shù)等。

2.物聯(lián)網(wǎng)的分類

（1）非經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)

非經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)包括兩類：一類是指政府投資建設(shè)公益性領(lǐng)域和社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，稱為政務(wù)物聯(lián)網(wǎng)。例如，在感知城市所征集的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，感知交通、感知安保、感知環(huán)保、感知水利、感知工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、感知衛(wèi)生教育、感知商品安全等都是由政府投資進(jìn)行信息化建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。另一類是指企業(yè)與公司面向市場(chǎng)，為提高自身市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力與服務(wù)保障能力，要求在生產(chǎn)、管理、運(yùn)輸、物流、銷售等方面進(jìn)行自主投資的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與商務(wù)物聯(lián)網(wǎng)。例如，電信、移動(dòng)通信面向廣大的網(wǎng)絡(luò)終端用戶提供服務(wù)，是可經(jīng)營(yíng)的商業(yè)模式物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的服務(wù)平臺(tái)。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主體是企業(yè)內(nèi)部自我應(yīng)用、封閉的工業(yè)集約化生產(chǎn)和數(shù)字化管理的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是不可市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

非經(jīng)營(yíng)屬性物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，由于其本質(zhì)的公益性和社會(huì)屬性，決定了這些非經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目不具備商業(yè)投資的價(jià)值，無(wú)法引入我國(guó)商業(yè)資本進(jìn)行投資，只能由政府公益性投資或企業(yè)融資自主投資。

（2）市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)

市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)可以滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)本質(zhì)的需求，通過(guò)構(gòu)筑我國(guó)商業(yè)模式物聯(lián)網(wǎng)體系的架構(gòu)及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，可以集聚多元公共信息服務(wù)市場(chǎng)，以及獲取忠實(shí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)終端客戶，支撐我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)形成可市場(chǎng)化、持續(xù)獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，以及構(gòu)建相適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用信息終端產(chǎn)品制造業(yè)。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)頂層設(shè)計(jì)是指在現(xiàn)有電信、移動(dòng)、有線電視三大運(yùn)營(yíng)商之外，構(gòu)筑我國(guó)科學(xué)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)及組建物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，這也是支撐“智慧城市”建設(shè)的核心應(yīng)用平臺(tái)。

構(gòu)筑商業(yè)模式物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，可以帶動(dòng)國(guó)內(nèi)商業(yè)資本進(jìn)人我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)及制造產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的步伐。所以，我國(guó)商業(yè)模式物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)頂層設(shè)計(jì)具有調(diào)整我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的巨大作用。而具有市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)屬性的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，可簡(jiǎn)單稱為商業(yè)模式物聯(lián)網(wǎng)。

3.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）智慧醫(yī)療

近年來(lái)我國(guó)的醫(yī)療條件得到很大的改善，醫(yī)療水平也取得了很大的進(jìn)步，但是隨著人們對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生的要求逐步提高，現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)施將無(wú)法滿足人們的需求。醫(yī)療衛(wèi)生的發(fā)展水平關(guān)系到人民群眾的身心健康和社會(huì)的和諧發(fā)展，是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)使人們更加關(guān)注自身的健康與智能設(shè)備的結(jié)合，進(jìn)一步促進(jìn)了醫(yī)療智能化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智慧醫(yī)療禾用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)、快捷地感知各種與醫(yī)療相關(guān)的信息，實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)互通的智能化醫(yī)療系統(tǒng)。通過(guò)智慧醫(yī)療系統(tǒng)，可以使醫(yī)生對(duì)病人和藥品進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部的醫(yī)療、設(shè)備、藥品和人員的信息化，設(shè)備管理的可視化，醫(yī)療信息、過(guò)程和流程的科學(xué)與數(shù)字化，醫(yī)生服務(wù)人性化，能夠滿足醫(yī)療各個(gè)方面的智能化管理與安全監(jiān)控的需求，從而彌補(bǔ)醫(yī)療設(shè)備水平低、服務(wù)不夠人性化和存在醫(yī)療安全隱患等不足。

（2）智慧安防

隨著21世紀(jì)我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于安全的要求越來(lái)越高。但是我國(guó)的安防產(chǎn)業(yè)起步比較晚，技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較落后，安防的信息化、自動(dòng)化水平較低，主要依靠人力資源來(lái)實(shí)現(xiàn)安全防范，從而使我國(guó)的安防產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期處于防護(hù)范圍有限、防范成本較高等困境中。我國(guó)現(xiàn)有的安防體系普遍存在安防設(shè)備智能化不足、安防服務(wù)范圍狹窄、安防系統(tǒng)功能單一、可靠性較差等一系列的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，給傳統(tǒng)的安防產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了技術(shù)的創(chuàng)新。通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)的快速感應(yīng)、高效傳輸?shù)忍攸c(diǎn)應(yīng)用到安防領(lǐng)域，使安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，提高安防系統(tǒng)本身的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力，最終使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在無(wú)外界介入的情況下自動(dòng)針對(duì)各種應(yīng)急情況采取相應(yīng)的措施。

（3）智慧物流

在物流領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用，智慧物流使用傳感器技術(shù)和GPS技術(shù)等，能夠?qū)ξ锲返呐渌?、運(yùn)輸，以及倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)存情況等重要環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤，從而對(duì)配送的物品進(jìn)行高效、智能的管理，減少了人力資源的浪費(fèi)。智慧物流實(shí)現(xiàn)了集電子商務(wù)、物流配載等眾多功能于一體。當(dāng)今物流業(yè)已經(jīng)漸漸發(fā)展成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用較為成熟的產(chǎn)業(yè)。在未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和完善，物流產(chǎn)業(yè)會(huì)越來(lái)越智能化，且將成為智慧農(nóng)業(yè)等行業(yè)的基石。比如，通過(guò)超市免費(fèi)贈(zèng)送的物聯(lián)網(wǎng)冰箱，可以準(zhǔn)確地感知最終用戶的需求，因此超市可以通過(guò)智慧物流系統(tǒng)直接把用戶需要的農(nóng)產(chǎn)品送到最終用戶的家中。當(dāng)然，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)最始端的農(nóng)民會(huì)在農(nóng)作物種植前預(yù)知超市這個(gè)行為，對(duì)相應(yīng)的農(nóng)作物進(jìn)行精心耕種。智慧物流在這個(gè)場(chǎng)景中使超市省掉了現(xiàn)場(chǎng)銷售環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)最終用戶、農(nóng)民及超市的方共贏。

總結(jié)：近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，帶動(dòng)了全球科技發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。建設(shè)具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、遵從中國(guó)自主物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，不僅可以帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，解決就業(yè)問(wèn)題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看，還可以為中國(guó)的低碳經(jīng)濟(jì)、智慧交通、環(huán)保、醫(yī)療做出巨大貢獻(xiàn)。所以，我們要致力于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為其走向時(shí)代巔峰貢獻(xiàn)我們的一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張學(xué)記. 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社. 2014