1.1 物联网概述

1.1.1 物联网的定义

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“The Internet of things”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这里有两层意思：第一，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；第二，其用户端延伸和扩展到了在任何物品与物品之间进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算和泛在网络的融合应用，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。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心是物联网发展的灵魂。

1999年麻省理工学院Auto-ID实验室最早明确提出物联网的概念，认为物联网就是将所有物品通过射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）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的网络。此时，物联网技术仅限于射频识别（RFID）和互联网。随着物联网不断发展，国际电信联盟（ITU）、欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）、欧盟物联网研究项目组（CERP-IoT）等机构纷纷给出各自的“物联网”定义，物联网概念由萌芽走向清晰。

“物联网”是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品，在物品与物品之间进行信息交换和通信的一种网络。

1.1.2 物联网的发展背景

2008年11月，国际商业机器公司（IBM）提出“智慧地球”战略，得到了美国政府的支持和认可，国际多家知名物联网研究机构进一步将“智慧地球”的内容融入其发布的物联网相关报告中。

世界各国和地区对物联网给予了高度关注，韩国、日本、美国、欧盟等纷纷发布物联网战略，将物联网作为重点发展领域，如日本、韩国基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”及美国“智能电网”“智慧地球”等计划相继实施。我国政府也积极谋划和布局物联网的发展，2009年8月，时任国务院总理温家宝在无锡考察时指出，“要在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或‘感知中国’中心”。2011年11月，工业和信息化部印发了《物联网“十二五”发展规划》，明确了物联网发展的方向和重点，加快培育和壮大物联网发展。2013年2月，国务院发布了《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》，明确了发展物联网的指导思想、基本原则，提出了发展目标、主要任务和保障措施。

随着物联网不断发展，其技术体系逐渐丰富。物联网技术体系一般包括信息感知、传输、处理及共性支撑技术。物联网产业主要涵盖物联网感知制造业、物联网通信业和物联网服务业。

1.1.3 物联网的应用领域

信息时代，物联网无处不在。物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面。物联网具有实时性和交互性的特点，其应用领域如图1-1所示。

1.智能家居

人们将智能家居产品集自动化控制系统、计算机网络系统和网络通信技术于一体，将各种家庭设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统和网络家用电器等）通过智能家庭网络联网实现自动化，通过电信运营商的宽带、固话和移动通信网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比，智能家居不仅提供舒适宜人且高品质的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统；而且将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能。

2.智能医疗健康

人们通过智能医疗系统，借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成的生理指标数据通过固定网络或移动通信无线网络传给护理人或有关医疗单位。根据用户需求，运营商还提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗系统真正解决了现代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈，可以随时关注老人的情况。

3.智慧城市

智慧城市产品包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。前者利用“数字城市”理论，基于3S［即地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、遥感系统（Remote Sensing，RS）］等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设服务于城市规划、城市建设和管理，服务于政府、企业、公众以及人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统；后者基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储和管理的业务，利用无处不达的宽带和移动通信网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现对城市安全的统一监控、统一存储和统一管理，为城市管理和建设者提供一种全新、直观和视听觉范围延伸的管理工具。

4.智能环保

智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警、预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度的落实情况。如太湖环境监控项目，通过安装在环太湖地区的各个监控的环保和监控传感器，将太湖的水文和水质等环境状态提供给环保部门，实时监控太湖流域水质等情况，并通过互联网将监测点的数据报送至相关管理部门。

5.智能交通管理

智能交通系统包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通5种业务。

1）公交行业无线视频监控平台利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能，对公交运行状态进行实时监控。

2）智能公交站台通过媒体发布中心与电子站牌的数据交互，实现公交调度信息数据的发布和多媒体数据的发布功能，还可以利用电子站牌实现广告发布等功能。

3）电子票务是二维码应用于手机凭证业务的典型应用。从技术实现的角度，手机凭证业务就是手机凭证，是以手机为平台、以手机身后的移动网络为媒介，通过特定的技术实现完成凭证功能。

4）车管专家利用全球定位系统（GPS）、无线通信技术、码分多址（Code-Division Multiple Access，CDMA）、地理信息系统（GIS）、移动通信等高新技术，将车辆的位置与速度和车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理，有效满足用户对车辆管理的各类需求。

5）公交手机一卡通将手机终端作为城市公交一卡通的介质，除完成公交刷卡功能外，还可以实现小额支付、空中充值等功能。

6.智能农业

智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO₂浓度、叶面湿度和露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，对设施农业综合生态信息自动监测、为环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温度、湿度的远程控制。智能农业产品还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况，以保证量粮库内的温、湿度平衡。

7.智能物流零售

智能物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保和海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台。信息服务平台以功能集成、效能综合为主要开发理念，以电子商务、网上交易为主要交易形式，建设了高标准、高品位的综合信息服务平台，并为金融质押、园区安保以及海关保税等功能预留了接口，可以为园区用户及管理人员提供一站式综合信息服务。

8.智能校园

校园手机一卡通和金色校园业务促进了校园的信息化和智能化。校园手机一卡通主要实现电子钱包、身份识别和银行圈存等功能。电子钱包即通过手机刷卡实现主要校内消费；身份识别包括门禁、考勤、图书借阅和会议签到等；银行圈存即实现银行卡到手机的转账充值、余额查询。目前校园手机一卡通的建设，除了满足普通一卡通功能外，还实现了借助手机终端实现空中圈存、短信互动等应用。

1.1.4 物联网的体系结构

物联网系统有3个层次：一是感知层，即利用RFID、传感器和二维码等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，把从感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。物联网技术体系结构如图1-2所示。

1.感知层

感知层是物联网的“皮肤和五官”。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端和传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。

2.网络层

网络层是物联网的“神经中枢”以及“大脑”信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

3.应用层

应用层是将物联网的“社会分工”与行业专业技术深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，类似于人的社会分工，最终构成人类社会。

1.1.5 物联网产业及市场

全球都将物联网视为信息技术的第三次浪潮，是确立未来信息社会竞争优势的关键。据美国独立市场研究机构（Forrester）预测，物联网所带来的产业价值要比互联网高30倍，物联网将形成下一个上万亿元规模的高科技市场。

将整体物联网按价值分类，硬件厂商的价值较小，传感器和芯片厂商加上通信模块提供商约占整体产业价值的15%左右，电信运营商提供的管道约占整体产业价值15%，剩下70%的市场价值均由系统集成商、服务提供商、中间件及应用商分享，而这类占产业价值大头的公司通常都集多种角色于一体，以系统集成商的角色出现。