1.1 物联网概述

1.1.1 物联网的起源与定义

1999年美国麻省理工学院自动识别中心（Auto-ID），提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网（Internet of Things，IoT）的基本含义。同年，在美国召开的移动计算机和网络国际会议提出：“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（World Summit on the Information Society，WSIS）上，国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。如今，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不仅是指基于RFID技术的物联网，还包括应用二维码、传感器等技术的物联网。

目前，对于物联网的定义争议很大，还没有一个被各界广泛接受的定义，各个国家和地区对于物联网都有自己的定义。以下是一些国家或者地区的定义。

（1）美国的定义：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

（2）欧盟的定义：将现有互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。

（3）国际电信联盟的定义：任何时间（anytime）、任何地点（anywhere），我们都能与任何东西（anything）相连。

（4）2010年温家宝总理在十一届全国人民代表大会第三次会议上对物联网的定义：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。

结合各国家和各地区对物联网的定义，现对物联网概念做出如下总结。

物联网就是“物品的互联网”，它以“智能化”为核心，让没有生命、为人服务的物品能够“开口说话”，通过网络实现互联互通，允许人和物在任何时间（anytime）、任何地点（anywhere），使用任何网络（any network）、任何服务（any service）与任何的事物（anything）、任何人（anyone）无缝地联系（见图1.1），从而加强人与物、物与物等信息交流，实现更高的工作效率，节省操作成本，体现“服务的智能化”和“科技惠及民生”的本质[1]。

物联网的定义可以从技术和应用两个角度进行理解。

（1）技术角度：物联网是把物体的信息利用感应装置，经过传输网络，传送到指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互、处理的智能网络。

（2）应用角度：物联网是把世界上所有的物体都连接到一个网络中，形成“物联网”，然后又与现有的互联网结合，实现人类社会与物体系统的整合，从而以更加精细和动态的方式去管理生产和生活。

1.1.2 物联网的体系架构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通。物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此，物联网可由3个部分组成：感知层，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；网络层，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；应用层，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。图1.2所示为物联网体系架构图。

在物联网体系架构中，三层的关系可以这样理解：感知层相当于人体的皮肤和五官；网络层相当于人体的神经中枢和大脑；应用层相当于人的社会分工。其具体描述如下。

（1）感知层

感知层是物联网的皮肤和五官，包括二维码标签、识读器、RFID标签、读写器、摄像头和GPS等，其主要作用是识别物体，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和大脑，主要作用是信息的传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。

（3）应用层

应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求相结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工。

在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，物品的信息是其中的关键，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。

1.1.3 物联网的主要特点

从物联网产生的背景及物联网的定义中，可以大致总结出物联网的3个特征。

（1）全面感知：利用RFID、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取。

（2）可靠传输：通过将物体接入信息网络，依托各种信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享。

（3）智能处理：利用云计算、数据挖掘、人工智能及模糊识别等技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化监测和控制。

1.1.4 物联网与互联网的关系

物联网和互联网的共同点是：技术基础是相同的，即它们都是建立在分组数据技术的基础之上的，它们都采用数据分组网作为它们的承载网；承载网和业务网是相分离的，业务网可以独立于承载网进行设计和独立发展，互联网是如此，物联网同样。

物联网与互联网的区别：可以从终端、接入方式、数据采集与传输、应用领域4方面将互联网与物联网进行比较。

1．物联网的终端更加多样化

互联网最初的终端只有计算机，现在除计算机外还有手持终端PDA、固定与移动电话、电视机顶盒等。与此相比，物联网的终端则更加多样化，物联网终端可以是我们的家用电器如电冰箱、洗衣机、空调、电饭锅等，物联网的每个终端都可寻址，终端之间可以进行通信，且每个终端都是可以被控制的。

2．物联网的终端系统接入方式与互联网不同

互联网的终端接入方式主要是有线接入和无线接入两种，而物联网则是根据需要选择无线传感器网络或RFID应用系统的接入方式。但是，物联网应用系统是运行在互联网核心交换结构的基础之上的，在规划和组建物联网应用系统的过程中，基本上不会改变互联网的网络传输系统结构与技术，这正体现出互联网与物联网的相同之处。

3．物联网具有主动感知的特点

在互联网端结点之间传输的文本文件、语音文件、视频文件都是由人直接输入或在人的控制下通过其他输入设备（如扫描仪等）输入的。而物联网的终端采用的是传感器、RFID，物联网感知的数据是传感器主动感知或者是RFID读写器自动读出的。

4．物联网具有不同应用领域的专用性

不同应用领域具有完全不同的网络应用需求和服务质量要求，物联网节点是资源受限的节点，通过专用联网技术才能满足物联网的应用需求。

物联网将传统互联网的用户终端由个人电脑延伸到任何需要实时管理的物品，以加强人与物品的信息交流，提高工作效率，节省操作成本。

1.1.5 物联网的应用前景

物联网把新一代信息技术（Information Technology，IT）充分运用在各行各业之中，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。其用途广泛，遍及智能交通、智能物流、智能电网、智能环境监测与保护、公共安全、智能家居、智能消防、工业监测、智能护理与保健等多个领域。

1．物联网对经济的影响

物联网技术与社会连接在一起的结构将产生一种新的技术经济结构，对社会、经济活动产业产生巨大的影响。因此、将形成新的经济形态，表现出巨大的市场前景。

物联网是生产社会化、智能发展的必然产物，是现代信息网络技术与传统商品市场有机结合的一种创造。这种创造不仅可以极大地促进社会生产力发展，而且能够改变社会生活方式。我们可以充分利用物联网这一手段进行产业创新和提高商品竞争力，大大提高效率。同时，可以远程控制商品，随时随地查看和控制商品，可使得物流变得简单无比，等等。简而言之，未来的经济会因为物联网的出现而大大改变。

2．物联网对信息产业发展的影响

如果把计算机的出现使信息处理获得了质的飞跃，视作信息技术第一次产业化浪潮；把互联网和移动网的发展使信息传输获得了巨大提升，视作第二次产业化浪潮。那么，以物联网为代表的信息获取技术的突破，将掀起第三次产业化浪潮。

物联网实现了由人操控的物与物的联系，相当于把现实世界和虚拟世界用信息联系了起来。这种新的概念的提出，必定会让人有新的想法和新的对事物的看法，这也会促使信息产业的创新，加快社会信息化的进程。

3．物联网对安防的影响

北京奥运会期间，物联网在视频联网监控、智能交通指挥、食品安全追溯、环境动态监测等方面获得了非常大的用武之地。上海世博会期间，约34万人在世博园就餐，保证食品安全成为了首要目标。利用物联网，在现场就可快速追溯食品和原料的来源，确保供应渠道的安全可靠。世博会的火警警报装置也利用了物联网，消除了世博会期间的火险。汶川地震事件信息通过传感网被传递到后方的决策部门，有效规避了人员实地观测可能遭遇的伤亡风险。这一切都说明了物联网的有效应用可以保证人的安全，使危险在未发生的时候就被消除。

4．物联网对军事的影响

实际上，任何新的技术，都会优先应用于军事领域，物联网技术也不例外。美国陆军已经开始建设“战场环境侦察与监视系统”，通过“数字化路标”作为传输工具，为各作战平台与单位提供“各取所需”的情报服务，使情报侦察与获取能力产生质的飞跃。

未来的信息化战争要求整个作战系统“看得明、反应快、打得准”。毫无疑问，谁能在信息的获取、传输、处理上占据优势，谁就能掌握战争的主动权。物联网技术的发展为实现智能化、网络化的未来信息化战争提供了技术支撑。

可以设想，从卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等单个装备到海、陆、空各个战场空间；从单个士兵到大规模作战集团，通过物联网可以把各个作战要素和作战单元甚至整个国家军事力量都铰链起来，实现战场感知精确化、武器装备智能化、后勤保障灵敏化，这必将会引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。

5．物联网对个人生活的影响

物联网对个人生活的影响现阶段主要体现在智能卡和手机的扩充功能上。智能卡的功能又主要表现在电子交付和身份识别两个方面。商场超市购物、医院看病、乘坐各种交通工具、旅馆住宿、饭店吃饭、各种费用缴纳等消费行为都能通过刷卡解决。此外，门禁卡、图书借阅卡等还具有身份识别的功能。手机不仅是通信工具，而且正在发展成为人们不能离开的工作、学习、娱乐、通信的信息中心。人们的一切工作、学习、娱乐等将有可能全部在手机上完成。如果需要大屏幕显示，办公室、家里及公共场合都有无线键盘和显示器、打印机等外部设备；如果去野外，有无线可折叠键盘、显示器等便携式外部设备，手机的定位技术将随时随地传递手机持有者的精确位置。除此，家中的冰箱不再只是保存食物，还可以是个好“管家”，食物不足了，它会提醒；食物过期了，它会提醒；甚至它还可以在网上帮主人收集菜谱。像这样的智能冰箱、智能洗衣机、智能电视机都将是物联网生活的一部分。