1.物聯(lián)網(英語:Internet of Things,縮寫IoT)是互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等信息承載體,讓所有能行使獨立功能的普通物體實現(xiàn)互聯(lián)互通的網絡。物聯(lián)網一般為無線網,而由于每個人周圍的設備可以達到一千至五千個,所以物聯(lián)網可能要包含500兆至一千兆個物體。在物聯(lián)網上,每個人都可以應用電子標簽將真實的物體上網聯(lián)結,在物聯(lián)網上都可以查出它們的具體位置。通過物聯(lián)網可以用中心計算機對機器、設備、人員進行集中管理、控制,也可以對家庭設備、汽車進行遙控,以及搜索位置、防止物品被盜等,類似自動化操控系統(tǒng),同時透過收集這些小事的數(shù)據(jù),最后可以聚集成大數(shù)據(jù),包含重新設計道路以減少車禍、都市更新、災害預測與犯罪防治、流行病控制等等社會的重大改變,實現(xiàn)物和物之間相聯(lián)。
物聯(lián)網將現(xiàn)實世界數(shù)字化,應用范圍十分廣泛。物聯(lián)網拉近分散的信息,統(tǒng)整物與物的數(shù)字信息,物聯(lián)網的應用領域主要包括以下方面:運輸和物流領域、工業(yè)制造、健康醫(yī)療領域范圍、智能環(huán)境(家庭、辦公、工廠)領域、個人和社會領域等,具有十分廣闊的市場和應用前景。
1985年,Peter T. Lewis 在提出這個概念。
1995年,比爾·蓋茨在出版的《未來之路》一書中提及物互聯(lián)。
1998年,麻省理工學院提出了當時被稱作EPC系統(tǒng)的物聯(lián)網構想。
1999年,在物品編碼(RFID)技術上Auto-ID公司提出了物聯(lián)網的概念。
2005年11月17日,世界信息峰會上,國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網報告2005:物聯(lián)網》,其中指出“物聯(lián)網”時代的來臨。
2008年后,為了促進科技發(fā)展,尋找經濟新的增長點,各國政府開始重視下一代的技術規(guī)劃,將目光放在了物聯(lián)網上。
2009年1月9日,IBM全球副總裁麥特·王博士做了主題為《構建智慧的地球》的演講。提出把感應器嵌入和裝備到家居、電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成“物聯(lián)網”,然后將“物聯(lián)網”與現(xiàn)有的互聯(lián)網整合起來,實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。
2009年1月28日,IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念,建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年,美國將新能源和物聯(lián)網列為振興經濟的兩大重點。
2009年2月24日,2009IBM論壇上,IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群.公布了名為“智慧的地球”的最新策略。
2.物聯(lián)網關鍵技術
物聯(lián)網的實現(xiàn)需要給每個物體分配唯一的標識或地址。最早的可定址性想法是基于RFID標簽和電子產品唯一編碼來實現(xiàn)的。另一個來自語義網的想法是,用現(xiàn)有的命名協(xié)議,如統(tǒng)一資源標志符來訪問所有物品(不僅限于電子產品,智能設備和帶有RFID標簽的物品)。這些物品本身不能交談,但通過這種方式它們可以被其他節(jié)點訪問,例如一個強大的中央服務器。
自主控制也并不依賴于網絡架構。但目前的研究趨勢是將自主控制和物聯(lián)網結合在一起在未來物聯(lián)網可能是一個非決定性的、開放的網絡,其中自組織的或智能的實體和虛擬物品能夠和環(huán)境交互并基于它們各自的目的自主運行。
物聯(lián)網系統(tǒng)很可能是一個事件驅動的架構,由下而上進行構建,并囊括各種子系統(tǒng)。因此,模型驅動和功能驅動的方式將會共存,系統(tǒng)能夠較容易地加入新的節(jié)點,并能夠處理意外(Multi-agent systems, B-ADSc, etc.)。
在物聯(lián)網中,一個事件信息很可能不是一個預先被決定的,有確定句法結構的消息,而是一種能夠自我表達的內容,例如語義網。相應地,信息也不必要有著確定的協(xié)議來規(guī)范所有可能的內容,因為不可能存在一個“終極的規(guī)范”能夠預測所有的信息內容。那種自上而下進行的標準化是靜態(tài)的,無法適應網絡動態(tài)的演化,因而也是不切實際的。在物聯(lián)網上的信息應該是能夠自我解釋的,順應一些標準,同時也能夠演化的。
物聯(lián)網中并不是所有節(jié)點都必須運行在全球層面上,比如TCP/IP層。舉例來講,很多末端傳感器和執(zhí)行器沒有運行TCP/IP協(xié)議棧的能力,取而代之的是它們通過ZigBee、現(xiàn)場總線等方式接入。這些設備通常也只有有限的地址翻譯能力和信息解析能力,為了將這些設備接入物聯(lián)網,需要某種代理設備和程序實現(xiàn)以下功能:在子網中用“當?shù)卣Z言”與設備通信;將“當?shù)卣Z言”和上層網絡語言互譯;補足設備欠缺的接入能力。因此該類代理設備也是物聯(lián)網硬件的重要組成之一。
此外,出于安全考量,家庭、辦公室、工廠等環(huán)境可能采用一個自治的物聯(lián)網子網,有限制地與全球網互連。Machine To Machine,以雙方或是所遵循的共通標準,以信息文字進行交互的一種機制。
由于最終端連接的‘物’有千百種,因此極難制定一種統(tǒng)一性的規(guī)格適合所有的應用,這是所有物聯(lián)網系統(tǒng)面對的難題.目前無論是MQTT、CoAP還是AMQP這類物聯(lián)網標準都嘗試著將終端應用抽象化,集成進一個固定的通信格式之內.
3.物聯(lián)網的典型應用
如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
談起智能制造,首先應介紹日本在1990年4月所倡導的"智能制造系統(tǒng)IMS"國際合作研究計劃。許多發(fā)達國家如美國、歐洲共同體、加拿大、澳大利亞等參加了該項計劃。該計劃共計劃投資10億美元,對100個項目實施前期科研計劃。
毫無疑問,智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應用人工智能技術。專家系統(tǒng)技術可以用于工程設計,工藝過程設計,生產調度,故障診斷等。也可以將神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產品配方,生產調度等,實現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術尤其適合于解決特別復雜和不確定的問題。但同樣顯然的是,要在企業(yè)制造的全過程中全部實現(xiàn)智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遙遠的將來。有人甚至提出這樣的問題,下個世紀會實現(xiàn)智能自動化嗎?而如果只是在企業(yè)的某個局部環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化,而又無法保證全局的優(yōu)化,則這種智能化的意義是有限的。
2015年9月10日,工業(yè)和信息化部公布了2015年智能制造試點示范項目名單,全國范圍內遴選出的46個智能制造試點示范項目進入該名單,其涉及了38個行業(yè)、21個地區(qū)。
工信部在2015年啟動實施"智能制造試點示范專項行動",主要是直接切入制造活動的關鍵環(huán)節(jié),充分調動企業(yè)的積極性,注重試點示范項目的成長性,通過點上突破,形成有效的經驗與模式,在制造業(yè)各個領域加以推廣與應用。
工信部部長苗圩在會議上表示,智能制造日益成為未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢和核心內容,也是加快發(fā)展方式轉變,促進工業(yè)向中高端邁進、建設制造強國的重要舉措,也是新常態(tài)下打造新的國際競爭優(yōu)勢的必然選擇。而推進智能制造是一項復雜而龐大的系統(tǒng)工程,也是一件新生事物,這需要一個不斷探索、試錯的過程,難以一蹴而就,更不能急于求成。為此,"要用好試點示范這個重要抓手。"
在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器(雷達、攝像)、控制器、執(zhí)行器等裝置,通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換,使車輛具備智能的環(huán)境感知能力,能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài),并使車輛按照人的意愿到達目的地,最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。
智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同,它指的是利用多種傳感器和智能公路技術實現(xiàn)的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導航信息資料庫,存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務設施(餐飲、旅館、加油站、景點、停車場)的信息資料;其次是GPS定位系統(tǒng),利用這個系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置,與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較,確定以后的行駛方向;道路狀況信息系統(tǒng),由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息,如堵車、事故等,必要時及時改變行駛路線;車輛防碰系統(tǒng),包括探測雷達、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng),控制與其他車輛的距離,在探測到障礙物時及時減速或剎車,并把信息傳給指揮中心和其他車輛;緊急報警系統(tǒng),如果出了事故,自動報告指揮中心進行救援;無線通信系統(tǒng),用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡;自動駕駛系統(tǒng),用于控制汽車的點火、改變速度和轉向等。
通常對車輛的操作實質上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關系復雜多變、不確定多干擾源的復雜非線性系統(tǒng)的控制過程。駕駛員既要接受環(huán)境如道路、擁擠、方向、行人等的信息,還要感受汽車如車速、側向偏移、橫擺角速度等的信息,然后經過判斷、分析和決策,并與自己的駕駛經驗相比較,確定出應該做的操縱動作,最后由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。因此在整個駕駛過程中,駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現(xiàn)駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況,很容易造成交通事故。
通過對車輛智能化技術的研究和開發(fā),可以提高車輛的控制與駕駛水平,保障車輛行駛的安全暢通、高效。對智能化的車輛控制系統(tǒng)的不斷研究完善,相當于延伸擴展了駕駛員的控制、視覺和感官功能,能極大地促進道路交通的安全性。智能車輛的主要特點是以技術彌補人為因素的缺陷,使得即便在很復雜的道路情況下,也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物,沿著預定的道路軌跡行駛。
智能物流就是利用條形碼、射頻識別技術、傳感器、全球定位系統(tǒng)等先進的物聯(lián)網技術通過信息處理和網絡通信技術平臺廣泛應用于物流業(yè)運輸、倉儲、配送、包裝、裝卸等基本活動環(huán)節(jié),實現(xiàn)貨物運輸過程的自動化運作和高效率優(yōu)化管理,提高物流行業(yè)的服務水平,降低成本,減少自然資源和社會資源消耗。物聯(lián)網為物流業(yè)將傳統(tǒng)物流技術與智能化系統(tǒng)運作管理相結合提供了一個很好的平臺,進而能夠更好更快地實現(xiàn)智能物流的信息化、智能化、自動化、透明化、系統(tǒng)的運作模式。智能物流在實施的過程中強調的是物流 過程數(shù)據(jù)智慧化、網絡協(xié)同化和決策智慧化。智能物流在功能上要實現(xiàn) 6 個"正確",即正 確的貨物、正確的數(shù)量、正確的地點、正確的質量、正確的時間、正確的價格,在技術上要實現(xiàn):物品識別、地點跟蹤、物品溯源、物品監(jiān)控、實時響應。
讓家庭更舒適,更方便,更安全,更符合環(huán)保。隨著人類消費需求和住宅智能化的不斷發(fā)展,今天的智能家居系統(tǒng)將擁有更加豐富的內容,系統(tǒng)配置也越來越復雜。智能家居包括網絡接入系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、電視對講門禁區(qū)系統(tǒng)、煤氣泄露探測系統(tǒng)、遠程抄表(水表、電表、煤氣表)系統(tǒng)、緊急求助系統(tǒng)、遠程醫(yī)療診斷及護理系統(tǒng)、室內電器自動控制管理及開發(fā)系統(tǒng)、集中供冷熱系統(tǒng)、網上購物系統(tǒng)、語音與傳真(電子郵件)服務系統(tǒng)、網上教育系統(tǒng)、股票操作系統(tǒng)、視頻點播、付費電視系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)等?;贏RM方案及GPRS、3G、4G網絡的可遠程控制,智能家居系統(tǒng)的內容實現(xiàn)拓展。
北京工商大學世界經濟研究中心主任季鑄教授認為,智能城市(Smart City)是以效率、和諧、持續(xù)為基本坐標,以物理設備、電腦網絡、人腦智慧為基本框架,以智能政府、智能經濟、智能社會為基本內容的經濟結構、增長方式和城市形態(tài)。
智能城市建設是一個系統(tǒng)工程。在智能城市體系中,首先城市管理智能化,由智能城市管理系統(tǒng)輔助管理城市,其次是包括智能交通、智能電力、智能建筑、智能安全等基礎設施智能化,也包括智能醫(yī)療、智能家庭、智能教育等社會智能化和智能企業(yè)、智能銀行、智能商店的生產智能化,從而全面提升城市生產、管理、運行的現(xiàn)代化水平。
智能城市是信息經濟與知識經濟的融合體,信息經濟的電腦網絡提供了建設智能城市的基礎條件,而知識經濟的人腦智慧則將人類智慧變?yōu)槌鞘邪l(fā)展的動能。北京工商大學世界經濟研究中心主任季鑄教授主持完成中國*個城市智能管理系統(tǒng)--北京城市智能管理系統(tǒng)"(BCSMS)。在此基礎上,季鑄教授主持設計的"中國經濟智能管理系統(tǒng)"(CESMS)也于2011年1月正式啟動,中國經濟被納入智能管理軌道,2011年"世界經濟智能預警系統(tǒng)(WESFS)也將投入運行,北京已經成為世界智能經濟中心。
智能城市建設是智能經濟的先導。2012年4月,北京、杭州、西安、武漢、寧波共同入選中國工程院確立的"中國智慧城市"試點城市名單。
智能交通的發(fā)展跟物聯(lián)網的發(fā)展是離不開的,只有物聯(lián)網技術概念的不斷發(fā)展,智能交通系統(tǒng)才能越來越完善。智能交通是交通的物聯(lián)化體現(xiàn)。
21世紀將是公路交通智能化的世紀,人們將要采用的智能交通系統(tǒng),是一種先進的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,車輛靠自己的智能在道路上自由行駛,公路靠自身的智能將交通流量調整至最佳狀態(tài),借助于這個系統(tǒng),管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。
智能交通:智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術面向交通運輸?shù)姆障到y(tǒng)。它的突出特點是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務。
4. 物聯(lián)網行業(yè)現(xiàn)狀與前景
就像互聯(lián)網是解決最后1公里的問題,物聯(lián)網其實需要解決的是最后100米的問題,在最后100米可連接設備的密度遠遠超過最后1公里,特別是在家庭,家庭物聯(lián)網應用(即我們常說的智能家居)已經成為各國物聯(lián)網企業(yè)全力搶占的制高點,作為目前全球公認的最后100米主要技術解決方案ZigBee 得到了全球主要國家前所未有的關注,這種技術由于相比于現(xiàn)有的WiFi、藍牙、433M/315M等無線技術更加安全、可靠,同時由于其組網能力強、具備 網絡自愈能力并且功耗更低,ZigBee的這些特點與物聯(lián)網的發(fā)展要求非常貼近,目前已經成為全球公認的最后100米的最佳技術解決方案。
在我國企業(yè)南京物聯(lián)和深圳華為的長期持續(xù)的推動下,ZigBee技術不僅在中國得到快速的發(fā)展,在全球也具備了一定的影響力,特別是在智能家居 領域,很多世界500強企業(yè)紛紛將兼容南京物聯(lián)的標準作為一項基礎的選擇,這也為我國發(fā)展物聯(lián)網營造了非常積極有利的外部環(huán)境。
5.發(fā)展趨勢
物聯(lián)網將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產力”,是繼通信網之后的另一個萬億級市場。
業(yè)內專家認為,物聯(lián)網一方面可以提高經濟效益,大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。美國、歐盟等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網。我國也正在高度關注、重視物聯(lián)網的研究,工業(yè)和信息化部會同有關部門,在新一代信息技術方面正在開展研究,以形成支持新一代信息技術發(fā)展的政策措施。
在國家大力推動工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下,物聯(lián)網將是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中一個比較現(xiàn)實的突破口。一旦物聯(lián)網大規(guī)模普及,無數(shù)的物品需要加裝更加小巧智能的傳感器,用于動物、植物、機器等物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置數(shù)量將大大超過目前的手機數(shù)量。
按照目前對物聯(lián)網的需求,在近年內就需要按億計的傳感器和電子標簽。專家預計,2011年,內嵌芯片、傳感器、無線射頻的“智能物件”將超過1萬億個,物聯(lián)網將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場,這將大大推進信息技術元件的生產,給市場帶來巨大商機。