物联网应用技术

概念的产生

1999年，美国 麻省理工学院(MIT)自动识别中心(Auto-ID Labs)提出 网络化无线射频 识别(RFID)系统，利用信息传感设备将物品与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。
　　2005年， 国际电信联盟(ITU)在 突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上提出“物联网IoT”的概念，并发布《ITU互联网报告2005：物联网》。自此，物联网正式走入人们的视野。
　　2009年，6月18日，欧盟执委会发表《物联网：欧洲行动计划》，系统提出发展物联网的规划和行动蓝图。8月7日，温家宝总理视察无锡，提出“感知中国”计划，拉开中国物联网发展的帷幕。 ^[1]  

基本特征
　　 一、全面感知
　　通过射频识别、传感器、二维码、GPS卫星定位等相对成熟技术感知、采集、测量物体信息;
　　 二、可靠传输
　　通过无线传感器网络、短距无线网络、移动通信网络等信息网络实现物体信息的分发和共享;
　　 三、智能处理
　　通过分析和处理采集到的物体信息，针对具体应用提出新的服务模式，实现决策和控制智能。 ^[1]  

相较于传感网、泛在网

无线传感器网络 Wireless Sensor Networks
　　包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等;
　　传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具有联网功能的电子元件;
　　节点间能够通过特有无线通信方式互联(如：ZigBee)。
　　 泛在网络Ubiquitous Networking
　　在现有电子通信范畴内通信网络的基础上，提出无处不在网络，即，任何人无论何时、何地都可以何种方式实现通信和服务的接入;
　　泛在网络支持人与人、人与物、物与物之间的通信;
　　 区别与联系
　　泛在网、物联网和传感网是依次包容的关系。
　　传感器网络专注于物与物之间的末端联系，它专注于物理世界信息的感知和采集，专注于网络的分发和汇聚效率;专注于低速高效，低功低耗。
　　物联网是面向物与物和人与物的网络，它包含多种感知单元(传感器、RFID等等)，同时支持一种或几种网络通信方式，为现实世界提供服务和应用。
　　泛在网涵盖并高于物联网，讲求多网络和多技术融合，探索通信和服务的无缝连接，探索人与人之间新的通信和服务方式。 ^[1]  
　　 相较于M2M、CPS
　　 机对机通信Machine-to-Machine
　　机器与机器之间的通信;研究机器的智能交互和机器的网络化应用;
　　主要驱动力来自工业和自动化行业，M2M连接的机器多是非IT设备，通过无线或有线通信网络实现通信。
　　 信息物理融合系统Cyber Physical Systems
　　CPS是一个综合物理环境、信息环境和智能计算的系统集合;
　　从工业角度提出大型系统的实时感知和动态控制;
　　美国CPS指导小组将CPS应用主要放在交通、国防、能源、医疗、农业和大型建筑设施上面。
　　 区别与联系
　　M2M和CPS可以被认为是工业界对物联网的理解、表达和展望;
　　M2M偏重实际应用，强调机器之间的通信并因此实现智能动作和智能联动，是典型的车间派;
　　CPS偏重系统化，注重理论联系实际，由上至下解决问题并有理论支撑，是典型的高工派;
　　从工业角度来讲，CPS就是物联网。 ^[1]  

物联网感知环节的异构特性决定了它的开放、分层和可扩展的网络体系结构。研究人员在描述物联网的 体系框架时，多采用国际电信联盟ITU-T的泛在感应器网络体系结构作为基础，如幻灯片所示。该体系结构自下而上分为5个层次，分别为传感器网络层、泛在传感器网络接入层、骨干网络层、网络中间件层和USN网络应用层。在谈到具体的物联网应用时，一般传感器网络层和泛在传感器网络接入层合并成为物联网的感知层，主要负责采集现实环境中的信息数据。当今的骨干网络层在物联网的应用当中是互联网，那么将被下一代网络NGN所取代。而物联网的应用层则包含了泛在传感器网络中间件层和应用层，主要实现物联网的智能计算和管理。 ^[1]  

除了国际电信联盟以外，其他的国际标准化组织也从不同的侧面对物联网的结构有所涉及和研究。比如欧洲 电信标准化协会M2M技术委员会给出的简单M2M架构，就是USN的一个简化版本。在这个架构当中，从左至右网络就分为了应用层、网络层和感知层三层体系结构，与物联网结构相对应。在每一层当中，都有不同的技术标准来定义物联网应用。比如在感知层，它就包括了IEEE的Zigbee标准802.15.4，CeneLec的智能仪表标准。在网络层，有ETSI的M2M通信标准，Cen的智能仪表网络层标准协议。应用层有Zigbee联盟协议，W3C标准协议等等。

我国物联网技术标准Y.2060.。Y.2060物联网概述(Y.IoT-overview)是由我国工信部电信研究院牵头立项，多家国内外高校、科研机构、企业和标准组织共同协商制定完成的第一份物联网总体性标准草案。
　　该概述标准涵盖了物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容。
　　该草案2012年2月17日已经通过国际电信联盟ITU-T第13研究组的审议。现今已进入研究组草案制定阶段，这意味着该项标准草案距正式成为国际标准仅一步之遥。 ^[1]  

Pachube：实时网络服务平台
　　Pachube的最大贡献是通过提供基于互联网的网络服务平台，在业务上将感知层和应用层逻辑分离开来;
　　Pachube为IoT感知设备和网络应用提供了统一的网络开发接口;
　　2011年Pachube被云服务提供商LogMeIn收购;
　　商业应用是与CurrentCost合作，形成一套完整的家用电力能源感知、采集、监测、分析和决策方案　较为典型。
　　 ArcGIS：专业地理信息处理引擎
　　地理信息系统(GIS，Geographic Information System)是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关数据的计算机系统。
　　ArcGIS作为专业的地理信息系统，不仅能够提供地图可视化查询和定位，更能够通过空间分析，寻找到不同的地理因素之间的内在联系，从而帮助决策者在更加全面、系统地把握信息的基础上进行科学的决策。
　　随着感知数据类型和容量的快速增长，ArcGIS在专业地理信息处理方面的优势逐步显现，成为物联网应用不可或缺的一部分。
　　

美国犹他州盐湖城市中心WiFi热点信号强度云。数据采集自该城市中心约1700个WiFi连接点。

健康与健身
　　 Nike+智能运动鞋
　　通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步数据;
　　通过IPod接收、存储并转发数据;
　　通过Nike+网站备份、分析数据，设置目标，并能够与朋友分享成绩。
　　 XBox360 Kinect
　　利用3D体感摄像技术捕捉玩家动作;
　　通过相应游戏软件达到健身目的。
　　 智能电器
　　 惠而浦的智能家电计划
　　全球家电巨头惠而浦在年初表示年内将推出可联网(connected)的电器;在未来18个月将陆续推出四种电器，包括冰箱、洗碗机、洗衣机和烘干机。
　　真正意义上的智能电器可能要到2015年末。
　　 Ubuntu智能电视
　　年初在2012CES大会上推出;
　　运行Ubuntu 12.04 LTS版本;
　　支持Ubuntu One云存储服务;
　　 能源的智能使用

　　 仓储管理
　　当今RFID技术正在为供应链领域带来一场巨大的变革，以识别距离远，快速，不易损坏，容量大等条码无法比拟的优势，简化繁杂的工作流程，有效改善供应链的效率和透明度。
　　托盘是供应链中最基础也是最主要的货物单元，它已经广泛应用于生产、仓储、物流、零售等各个供应链环节。
　　 智能运输
　　近几年来, 被原油价格不断上涨所困扰的石油化工行业,重新把提高物流效率作为现实的研究课题。其中, 散杂货物流的大型化和大量化的改进工作一直在探讨之中。
　　日本著名物流公司山九股份有限公司拥有陆路和海上的物流业务, 还包括设备管理及服务领域的业务。该公司携手三井股份有限公司, 用RFID技术实现集装箱的智能化管理。
　　2011年12月29日，国家标准化管理委员会与交通运输部联合宣布，国际标准化组织(ISO)已投票通过并颁布由中国专家领衔制定的《ISO　18186：货物集装箱-RFID货运标签系统》国际标准。
　　该标准是物流、物联网领域第一个由中国专家发起和主导的国际标准，是中国拥有自主知识产权的创新成果最终上升为国际标准的成功探索，也是我国交通运输系统首次登上领衔制定国际标准的舞台。

1999年，物联网概念由麻省理工学院提出，早期是指依托射频识别（Radio Ferquency Identification ,RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网的结合，使物品信息实现智能化管理。而医学物联网，就是将物联网技术应用于医疗、健康管理、老年健康照护等领域。 ^[2]  

医学物联网中的“物”，就是各种与医学服务活动相关的事物，如健康人、亚健康人、病人、医生、护士、医疗器械、检查设备、药品等等。医学物联网中的“联”，即信息交互连接，把上述“事物”产生的相关信息交互、传输和共享。医学物联网中的“网”是通过把“物”有机地连成一张“网”，就可感知医学服务对象、各种数据的交换和无缝连接，达到对医疗卫生保健服务的实时动态监控、连续跟踪管理和精准的医疗健康决策。

那么什么是“感”、“知”、“行”呢？“感”就是数据采集和信息获得，比如，连续监测高血压患者的人体特征参数、周边环境信息、感知设备和人员情况等。“知”特指数据分析，如，高血压患者连续的血压值测到之后，计算机会自动分析出他的血压状况是否正常，如果不正常，就会生成警报信号，通知医生知晓情况，调整用药，加以处理，这就是“行”。

安全管理
　　随着识别技术的发展，人们对智能化系统的要求在不断的提高。
　　采用先进的RFID射频识别技术，对进出单位大门、危险区域的人员和车辆实现自动读卡识别。
　　只要身上带卡就可以实现免掏卡自动识别、自动开门，把卡放车上可以自动开启道闸。同时还可以支持自动进行人数(车辆数)统计、行动轨迹跟踪和定位。
　　2010年5月份开始的上海世博会的门票系统将全部采用RFID技术，每张门票内都含有一颗自主知识产权“世博芯”，通过采用特定的密码算法技术，确保数据在传输过程中的安全性，外界无法对数据进行任何篡改或窃取。
　　2010年交通运输部、发改委、财政部发布《关于促进高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见》。国家从政策层面上大力发展电子不停车收费(ETC)。
　　到“十二五”末，全国高速公路ETC平均覆盖率将达到60%，ETC车道数达到6000条，ETC用户量达到500万个，非现金支付使用率达到40%。
　　 环境保护
　　物联网与环保设备的融合能够实现对生活环境中各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。
　　在重点排污企业排污区域安装无线传感设备，可以实时监测企业排污数据，及时发现污染源，防止突发性环境污染事故的产生。
　　江苏省太湖流域水环境信息共享平台采用物联网传感技术理念，运用先进的虚拟实境、视频监控、通讯组网等信息化技术，覆盖流域内282家重点污染源、75个水质自动站、53个国家考核断面、21个湖体监测点位和太湖蓝藻遥感预警监测，实现流域水环境全方位、一体化监控，在太湖流域水环境管理与决策中发挥了重要的支撑作用。