时间：2023-06-07 09:14:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物联网应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02
一、引言
物联网(Internet of Things)这一概念早在1999年就被提出,其字面意思就是为:物-物相连的互联网。由此可见,物联网的基础仍然是互联网,是对互联网的一种延伸和扩展,通过将各种有线和无线网络与互联网融合,实现物体信息的实时准确传递。其实现方法就是将传感器嵌入到诸如电网、建筑、供水系统等设备中,然后将物联网与现有的互联网整合起来,以实现人类社会与物理系统的整合。
二、物联网的应用
物联网在工业自动化、农业、环境监测以及人们的日常生活中都有着很好的应用。
(一)物联网在工业自动化领域的应用
工业领域是物联网应用的重要领域,将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可以大幅提高效率,改善产品质量,降低产品成本以及资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。
从当前技术发展和应用前景来看,物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面:电力行业的远程抄表、输变电设备监控、物流运输等。
1.电力行业的远程抄表
传统的电力抄表是通过人工定时到现场抄取数据,既耗费人力资源,而且数据的实时性和准确性也不能得到保障,因此电力抄表物联网系统应运而生。它是将电力传感测量技术与信息通信技术、计算机技术等结合在一起,能够为电力管理部门提供及时、准确、直观的电量使用数据和统计状况。
在电力抄表领域有部分采用GPRS等无线技术的电力远程抄表应用,其系统拓扑图如图1所示。但基于电力远程抄表系统覆盖用户规模的快速增长以及抄表数据保密性的要求,GPRS等无线电力抄表方案已经不能适应电力远程抄表的需求,因此目前普遍使用的是基于CDMA 3G网络构建的电力远程抄表物联网,其具有简单、高效,安全的特点,非常适合电力部门用来将民用、工业电表采集的电力数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心,实现对用电信息的统一监控和管理。
2.输变电设备监控
输变电设备状态监测主要是利用各种监测传感器、通信和数据采集分析技术实现对输变电设备状态信息的采集、传输、处理和转发。
输电设备状态监控包括对导线温度、绝缘端子污秽、杆塔倾斜、覆冰、线路舞动、微气象等进行监控。变电设备状态监测包括对高压电力变压器、气体绝缘组合电器、高压电容型设备、电力电缆等的工作状态进行监测。
输电设备的监测主要是在杆塔、输电线路以及其他重要设备上部署各种传感器,利用检测数据采集装置,实时采集输电线路的状态信息,通过CDMA/GPRS等通信方式传输到数据中心。目前,已经基本实现对导线温度、绝缘端子污秽、覆冰、线路舞动、微气象、风偏、振动、雷电测量与定位等的监控。变电设备的监测原理与此类似。
3.物流运输
有观点称,物流领域是物联网相关技术最有现实意义的应用领域之一,尤其是在国际贸易中,物流效率一直是整体国际贸易效率提升的瓶颈。物联网技术的应用对提升国际贸易流通效率有着极大作用,可以减少人力成本、货物装卸等成本。由RFID等技术和移动手持设备等硬件组成物联网,便可以对货物在全球范围内的状态进行监控,提供全面的跨境贸易信息,货物信息和物流信息跟踪,使得各个贸易参与方可以随时掌握货物信息,提高控制贸易风险的能力。
(二)物联网在农业领域的应用
物联网在农业领域的应用主要集中在以下几个方面:温室控制、节水灌溉、产品安全等。
1.温室控制
在温室内安装生态信息无线传感器等智能控制器,通过采集、分析和控制土壤湿度、成分、pH值、温度、空气湿度、气压、光强、二氧化碳浓度等,进行自动开窗、生物补光、自动调控温度等,获得作物生长最佳环境。
2.节水灌溉
在精细农业的灌溉系统中,首先感应土壤水分,将信息传输到计算机,判断出所需灌溉的水的量,然后控制灌溉系统的阀门打开和关闭,实现灌溉自动化,这样可以改善灌溉用水的利用率,很好地达到自动节水灌溉的目的。
3.产品安全
通过物联网加强农副产品生产和流通过程中的监管,可以将食品安全隐患降至最低。产品生产时,在其中嵌入电子标签代替目前的条码,记录产品生产、流通的整个过程。消费者可以通过电子标签查询到农产品从原料供应、生产、加工到销售的整个过程的相关信息。如果发现所购买的产品有问题,可以根据电子标签很容易的找到问题的来源,这样可以很好地为监管部门提供高效便捷的技术保障。
(三)物联网在环境监测方面的应用
物联网在环境监测领域有着重要的应用,可以广泛用在生态环境监测、气象和地理研究、洪水监测、火灾检测、水质监测、降水监测、大气监测、地质灾害监测等。
1.水质监测
对水质的监测包括饮用水质监测和水质污染监测两种。饮用水质监测是在水源地布置各种传感器、视频监视等设备,将水源地的基本情况、pH值等指标实时传至物联网,实现实时监测和预警;水质污染监测是在各单位污染排放口安装水质自动分析仪表和视频监控,对排污单位排放的污水水质中的BOD5、CODer、氨氮、流量等进行实时监控,并同步到排污单位、中央控制中心、环境执法人员的终端上,以便有效防止过度排放或重大污染事故的发生。
2.污水处理监测
在污水处理厂的入水口和出水口设置多种传感设备,可实现对进水水质和出水水质、流速、流量等持续的监测。从技术发展方向看,还可同时在污水处理的各个环节增加视频监控和各种传感设备及污水处理设备的自控设备,构建多个传感网节点,控制各污水处理流程中的水质,若水质不在预设的控制范围内,传感网节点便可根据处理的数据发送控制信号给污水处理设备的自控设备,以调整各污水处理设备的运行状态,使污水处理设备始终处于最经济的运行状态,同时也减少了工作人员的编制。
三、物联网的发展
在国际上,欧盟、美国、日本等都十分重视物联网的发展,并且已经做了大量研究和应用工作。其核心是利用物联网技术来改变未来产业发展模式和结构,改变政府、企业和人们的交互方式,提高效率与灵活性。把物联网充分应用到各个行业,把感应器嵌入到全球每个角落,利用网络设备收集大量数据,通过云计算、数据仓库和人工智能技术做出分析,从而给出解决方案。
与国际相比,我国在物联网的启动和发展上并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中重点专项研究开发“传感器以其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感器网络解决电力、交通、公安、农业、渔业中的信息传递问题。
在不久的未来,智能化物联网的应用将无处不在,当气象感应系统预知台风来袭时,交通感应单元自动通知渔船返港,高速关闭,居民及时转移;当发生车祸时,路面监控系统可以自动通知急救,提供最佳路线,并提示来往该路段的车辆绕行;每个月公共服务系统会自动记录水电费等,然后通知户主后从银行卡中自动扣款。这一切都会为人类的生活带来颠覆性的变化。
参考文献:
[1]张铎.物联网:技术、应用、标准与商业模式[M].北京:电子工业出版社,2010
[2]罗文丽.物联网的梦想与实现[J].中国物流与采购,2008
[3]张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化,2010,2,5
[关键词]物联网、云计算、移动互联网
中图分类号：F626 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0292-01
一、物联网的定义和发展
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，物联网是物物相连的互联网，@有两层含义，其一物联网的核心和基础仍是互联网，在互联网的基础上的延伸和扩展的网络。其二是用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：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，按一定的协议，把任何物体与互联网连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网有四个关键性的应用技术D射频识别（RFID），传感器，智能技术以及纳米技术。物联网被看做“第四次工业革命”。在可以预见的未来，物联网未来可以在众多领域得到广泛应用。
（一）射频识别（RFID）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可替代人在各种恶劣环境中工作。
（二）传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将这信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
（三）智能技术就是能够代替人的脑力劳动的一种技术，它把人的重复性的脑力劳动被计算机所代替。
（四）纳米技术是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用技术。
二、物联网技术的应用
物联网技术的发展已经引起了国内外学者、专家的广泛关注，许多行业都加深对物联网的开发应用，并将物联网积极应用于社会各个行业。在我国，物联网产业的总体规模由小到大，由弱变强。预计在不远的将来物联网技术会被大量应用于社会生产、管理和人们的日常生活中。
2.1 云计算应用于互联网
物联网往往需要处理大量的数据，离不开云计算的支柱。云计算可以从多个方面促进物联网更加快速，健康的发展。主要体现在两个方面：1>发展规模庞大的数据计算工作，而且在云端更改数据的处理方式更为方便，可以做到一次更改应用于多个终端；2>物联网设备自身的计算能力往往有限，借助强大的云计算可以处理海量数据。
2.2 移动互联网应用于物联网
物联网与移动互联网相融合以后，将会发挥非常大的作用。智能化的家居生活能让物联网的应用更加具有生活化的气息，包括智能厨房，智能农业，控制遥控器，远程控制网络，自动定时和报警器等功能，让普通大众能够安装应用，更换扩展和维护都非常简单。
三、总结与展望
物联网应用于社会生活的方方面面已成为星火燎原之势。物联网在工
业监控、城市管理、智能家居、智能交通、等领域正得到了快速发展。随着物联网的快速发展，我们的生活变得越来越智能，物联网将会惠及更多人。但是，物联网刚刚发展还存在一些问题。比如技术标准混乱、产业链条盲目、安全问题比较突出。可是随着技术的逐渐发展，相信这些问题都将随着技术的成熟发展迎刃而解，物联网将会带领人们进入一个新的时代。在不久的未来，智能化物联网的应用将无处不在，当气象感应系统预知台风来袭时，交通感应单元自动通知渔船返港，高速关闭，居民及时转移；当发生车祸时，路面监控系统可以自动通知急救，提供最佳路线，并提示来往该路段的车辆绕行；每个月公共服务系统会自动记录水电费等，然后通知户主后从银行卡中自动扣款。这一切都会为人类的生活带来颠覆性的变化。
参考文献
[1] 张铎.物联网：技术、应用、标准与商业模式[M].北京：电子工业出版社，2010.
[2] 物联网产业发展研究2010.
[3] 张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化，2010，2，5.
几年前，物联网概念被热炒，国内企业一窝蜂地争相搭“顺风车”，可是经过一段沉淀后还是“雷声大、雨点小”，一些投资者发现无法从中“赚大钱”，又争相撤资，于是“物联网”成为令一些国内企业“提不起精神”的词汇。一方面，这些企业的做法体现出短视、急功近利的一面；另一方面，物联网产业也确实没有像这些企业预期的那样，进入大规模普及阶段。
近两年，通过直接采访或间接了解发现，很多外企都在加大力度（资金和人才）深挖物联网产业或者说所谓的嵌入式市场。例如，英特尔通过不断提升芯片设计和制造工艺以及配套软件开发的能力，提升在物联网产业中的话语权。而TI、Marvell、飞思卡尔、高通等芯片巨头也都推陈出新，不断丰富物联网领域解决方案，在功耗、安全、性价比、易用性等领域提升自身的综合竞争力。这些企业眼光非常长远，在资金和技术实力上也领先于国内企业。但无论如何，物联网作为新一代信息技术的代表之一，它所强调的物与物直接连接和信息交换将是未来智慧城市、智能化生产，甚至是人们智慧生活的重要基础。因此，毋庸置疑，物联网产业具有很大的发展潜力。
那为什么我国物联网产业几年后仍然还处于起步阶段？笔者认为，相较于技术，应用才是至关重要的因素。和很多高科技产业类似，应用牵引才是进一步推动产业发展的重要力量。技术超前，拥有这项技术的公司反而可能成为“先烈”，技术落后当然也不行。只有技术合上应用的节拍，才能找到商业模式，并进一步激发市场需求，从而形成产业链良性互动，企业“赚钱”则是水到渠成的事。因此，对于很多人认为“高大上”的物联网产业，企业应该将思路瞄向微观，从百姓的吃穿住行、制造业工厂、医疗卫生等最微观的需求出发，用技术和产品创造满足这些微观需求的应用，让应用牵着产业大步向前走。
近几年来，国家和各地方政府结合实际，在物联网技术的产业应用及商业模式上给予了关注和支持，积极推动了物联网的发展。工信部近期印发的《要点》，同样也强调了引导和督促地方根据自身条件合理确定物联网发展定位，有序推进物联网发展。鼓励地方政府出台扶持物联网技术研发、产业化及应用推广的政策。结合地方典型应用需求，安排国家物联网应用示范工程。
在开展重点领域应用示范中，《要点》也明确指出了3大重点领域的应用：工业生产与经营管理智能化应用，农业、商贸流通、节能环保、安全生产等重要领域和交通、能源、水利等重要基础设施领域应用，公共安全、医疗卫生、城市管理、民生服务领域应用。这3大重点领域涵盖了工业、农业、交通、物流、环保、民生、健康、家居等方方面面，无疑为产业界指明了方向。另外，《要点》还强调“组织商业模式研究创新和推广”，建设国家优秀物联网商业模式及解决方案案例库，滚动更新，并对外，从而为应用保驾护航，指导行业健康发展。
其实，一些国外企业在推销物联网解决方案时，也是紧密与应用相结合。比如当今高档社区对智能家居的需求、一些人型机构对智能安防的需求、一些热门的旅游景区对智慧旅游的需求等等。相信在政府的有效指导下，我国产业界只要能沉下心来、扎扎实实将技术与需求相结合，让应用牵引产业发展，我国物联网产业未来一定会更加充满活力。
专家观点
浙江省副省长毛光烈：加长四块“短板“
物联网产业的发展正在全球范围内提速，做强物联网产业链，要加长4块“短板”：一是为实现业务两化深度融合、装备一体化融合提供服务的创新设计产业，二是核心芯片、关键元器件、操作系统软件等专用的电子信息产业，三是在线实时可视化的定位与计量检测装备产业，四是云服务与云工程产业。从实践的角度看，上述4个方面都得到加强，才能做强物联网的产业链。
创新设计是实现业务“两化”深度融合、装备一体化融合的有效手段。它表现在创新设计能把信息化的装备硬件与信息化的各种软件融合为一体，融合到一个智能终端上；创新设计是系统装备生产企业与各部件、配件生产企业协同制造的龙头；创新设计可以使系统物联网装备与系统操作软件协同开发、同步集成；创新设计可以使业务物联网建没与运维水平建设的体系协调一致。
台积电董事长暨TSIA名誉理事长张忠谋：商机未来5-10年可望发酵
关键词：物联网；SOA
中图分类号：TP393
物联网（IOT：InternetOfThings）是物与物之间的互联，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相连接，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。按照通行的标准，一般将物联网划分为三个层次：感知层、网络层和应用层。（1）物联网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、传感器和M2M终端、手持终端、传感器网络和传感器网关等，这一层的主要任务是进行物体识别，同时采集物体的相关信息。感知层的设备要求具有较强的网络接入及管理能力，同时还要具有外设即插即用的特性。（2）在网络层，主要包括接入网络、传输网、核心网、业务网、网管系统和业务支撑系统。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，未来需要加强端到端QoS、安全要求以及对物品和感知外设等感知对象和能力的统一编码和寻址能力。（3）应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。
1 物联网现状
随着物联网业务的不断发展壮大，需要把海量的各种传感信息进行收集，进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，目前国内运营商正在建设一个全国性的、庞大的、综合的业务管理平台，运营商物联网的典型应用结构，如图2所示，在感知层，物联网终端形态包括RFID读写器、M2M终端、传感器网络和传感器网关等，感知层的主要功能是信息采集与封装，以及对上层下达控制命令的执行；在网络层，主要包括2G、3G、4G网络、云计算平台、物联网管理中心以及行业专家系统等，网络层的主要功能是实现应用层与感知层之间信息的可靠传送，以及对应用与感知设备的管理与鉴权；同时还需要封装运营商的通信能力、业务管理能力、感知层远程维护能力，并向应用系统提供统一的开放接口。在应用层，现阶段主要是各个行业的垂直应用，例如智能抄表、车载导航、路灯控制、环境监控、安防监控等。
2 物联网应用的问题分析
从现有系统分析，本文认为各行业的应用既有差异又有共性，每个行业各自都建立一个平台和所有行业建立一个平台是不可行的，同时也浪费资源。为了满足每一个行业的应用，同时区分不同行业的重要性，本文把物联网应用平台分为以下四类。
2.1 信息类应用
利用传感器等设备采集数据，然后处理数据通过有线或无线网络信息。
2.2 实时控制控制应用
在采集数据的同时，还要求对物体进行控制，此类应用不仅需要满足处理速度，还要求采集数据的准确性和可追溯性。
2.3 普通用户应用
此类应用特点是用户群比较庞大，主要侧重便利性来考虑的。
2.4 定位类应用
此类应用采集的数据包括了地里位置信息等，并需要电子地图的支持。建立一个统一的硬件平台资源作为应用中心，包括主机、存储和网络设备，然后在硬件平台基础上，建立四类应用行业的软件共性平台，包括信息类软件平台、实时控制类平台、普通用户应用平台和定位类平台；最后根据不同的行业和不同场景，为这四类应用分别构建具体行业的应用服务。针对物联网的应用结构平台，我们建议应该采用面向服务的系统构建方法对物联网平台进行细化，下文将提出使用SOA方法构建物联网应用平台的实现方案。
3 服务信息模型
物联网包括各种异构的对象和对象之间的交互，这些对象所提供的功能近似于现实世界中的实时服务。为了将这些物理世界中的异构物体在电子数字世界实现，我们需要一个结构化及自动处理的方式来实现，这个方式需要一个服务信息模型。从这个角度上来说，物联网是以真实世界中的服务作为基础的，这些服务由现实世界中的各种各样的不同的物体提供。网络技术和设备能力的发展使得现实世界中的物体之间进行通信，同时也能够使物体与其周围的环境进行通信和交互。这些数据和服务能够提供现实世界的数据特征并能使人们能够对物体进行控制。但是，这些数据需要通过信息模型进行统一的定义，这样便于实现基于服务架构（SOA）的物联网体系。
4 基于SOA的物联网基础框架
物联网中的“物”提供统一的嵌入式集成服务，这些服务接口为上层的应用和商务流程提供了基础。这些统一的集成服务是基于SOA实现的，在设备层面使用WEB技术是物联网中的趋势。在物联网中在各个层面采用面向服务的架构是解决物联网集成的重要手段，此方案是对设备层的面向服务集成架构。
通过在不同层实现的webservices隐藏了设备硬件、软件、数据格式和通信协议的不同性，架构由上至下包括：应用接口层，服务管理层，设备管理层，安全层、平台抽象层和设备。
4.1 应用接口层：本层提供符合WebService标准的高级抽象接口，使应用级的程序与各种物联网设备进行交互数据。这些标准都是目前通用的应用程序接口标准。WebServices是实现事物流程的服务标准，这些服务使通过中间件连接的的设备既不需要建立特定的事物处理模型，也不用互相了解底层的技术细节。这个集成的架构是基于消息传递的系统，各种应用只需根据底层的设备发送的事件通知来决定何时并如何处理相关的请求。这些接口允许应用可以不用实时的连接所需设备，只需等待相关事件的通知后，调用相关的服务。应用接口层还允许应用程序查询相关的注册服务目录，所有的设备和中间层的原子服务都列在服务目录中。
4.2 服务管理层：所有的物联网中设备提供的功能被抽象为服务，所有的设备和其功能被包装成服务代表。在这一层以及上层，所有的设备消息也被抽象为服务集合。同时，这一层还提供了运行这些服务组合的运行库，这些运行库的使用是为了支持对具体的事物流程逻辑进行组合。
4.3 设备管理层：本层实现对所有设备的动态发现和监控并实现设备状态的查询，并且本层支持在不间断运行的状态下远程部署新的设备，以便于满足应用的要求。
4.4 安全层：设备和后台的服务的使用只提供给相关的用户使用，本层可以保证非法用户对设备的存取和使用。
4.5 平台抽象层：如前所述，设备直接提供服务或服务是通过打包成服务代表实现的，而这个封包是在本层实现的。在设备直接提供可查询的服务时，打包的过程可以忽略，但如果这个服务无法通知给互联网中的其他应用，则需要进行抽象服务打包并进行消息的的这个复杂的任务。
5 结束语
云计算作为新兴的计算技术，其特点符合与物联网应用融合的要求，因此云计算在物联网中的应用成为当前的热点。但由于物联网的应用不同，其处理技术不同，同时，物联网对实时性及并发性的要求，使得云计算并不能完全符合物联网的要求。本文认为SOA可以提供面向服务驱动的自动关联和智能协作功能，可以将物联网中的大量数据进行融合，按照SOA的方法对物联网的后台信息处理基本框进行构建，在此基础上本文还提出一个SOA的具体解决方案。
参考文献：
[1]李润荣.物联网开启的新互联时代[J].计算机光盘软件与应用，2013（4）.
生活物联网
细数杭州交通、医疗、旅游等智慧城市建设工作，不难发现，为老百姓提供更加方便快捷的智能化信息服务，切实让老百姓体会到“智慧城市”以及物联网给生活带来的便捷，是主要工作的出发点。杭州市经信委有关负责人曾表示，所谓杭州在建设智慧城市过程中的物联网技术应用就是要将后台的服务终端与老百姓手中的智能终端设备相结合。比如，市民卡是各地智慧城市建设的先行，杭州市民卡的最大特点是融合公共交通、医疗、刷卡消费等功能于一身。
对于市民出行难这一问题，杭州今年将在“智慧交通”建设方面，推广以“交通·杭州”为代表的各类智慧基础设施、智能应用终端，以智能信息载体对接丰富的交通出行信息、公共服务信息、政务信息，让杭州市民享受到更加便捷、个性化的服务。只要你有一部智能手机，同时能够接入因特网，你就可以通过该应用，查询到相关交通信息，实现公交车、公共自行车、地铁、水上巴士和出租车“五位一体”的无缝换乘，可以免费实现出租车的便捷叫车服务等等。杭州市交通运输局通过将GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置为代表的物联网、地理信息等新技术运用到整个交通系统，建起了一个更大范围的综合交通管理调度体系。通过车载智能终端经定制消息向监控、调度中心发送当前车辆业务或者路况拥堵信息。然而，交通在“智慧杭州”手机门户中只是其中一个附属板块。在研发时，“智慧杭州”客户端采用智能插件、应用容器等先进技术，内容覆盖政务、交通、旅游、公共事业、生活、医疗、教育、金融等多个方面，一方面整合各方面的信息资源，一方面深化对手机应用数据的挖掘，提高服务的智慧化水平。
开拓应用市场
浙江是国内物联网技术研发和应用研究的先行地区，在关键技术攻关、新型传感元器件制造、商业化应用开发以及网络运营服务等方面已形成国内领先优势。随着杭州市物联网技术应用的不断成熟，物联网产业的不断发展和技术应用领域的不断深入，围绕公共管理与服务、不同领域和行业、个人及家庭等应用领域，开展物联网设备和应用系统工程整体解决方案设计、技术产业化与标准化工作，市场应用也从交通、环保、安防、医疗等领域向传统产业领域不断扩大，技术创新力度也在日趋加大。
在应用方面，浙江好络维物联网络技术有限公司投资2700万元，建设“桐庐县生理参数监测惠民关怀项目”，项目惠及桐庐全县110个村级卫生站，收到了很好的社会和经济效益；天马轴承股份有限公司与浙江力太科技公司合作，对车间进行物联网技术改造，提高设备的利用率和产品数量，降低生产成本；杭州荣业家具有限公司，运用RFID技术进行智能化物流仓储应用，产品实现可视化，提高信息准确性，降低人为失误和仓储物流成本。
在高端技术研发领域，杭州聚光科技“重金属污染综合防治成套监测技术装备产业化示范项目”采用国内首创的“大气/烟气重金属在线分析”和国际领先的“新型顺序注射分析”等具有企业自主知识产权的关键技术，获得国家发改委及省配套资金1350万元。浙大网新自主研发了用于高速列车传感控制网专用芯片、小型化低功耗智能列车车载感知网络网元设备、工业用智能阵列传感器，获得13项自主知识产权；东方通信通过自主创新研制出国内首套具备自主知识产权的TETRA数字集群通信系统，具有高可靠性、高安全性、高性价比、易用性强等优势，大幅降低了建网和维护成本，而且提高了行业专网系统的安全性。
高新产业园
今年初，由杭州市经信委牵头编制的涉及先进装备制造、电子信息制造、软件和信息服务、电子商务服务、物联网、生物医药、新能源、节能环保、工业设计、化纤、精细化工、食品饮料、钢结构等13个重点产业的《杭州市物联网产业创新发展三年行动计划（2013-2015）》正式出炉。规划中指出，“到2015年，全市先进装备制造产业规模以上企业实现销售产值将超过6000亿元；电子信息产业主营业务收入超过4000亿元；软件和信息服务业增加值占全市GDP的比重达到10%以上；电子商务服务业总收入全国城市排名第一，年均增长55%以上。”
【关键词】物联网;教育;传感网
【中图分类号】G40-057【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)02―0008―03
引言
物联网(The Internet of things)的概念自从1999年被提出后受到了越来越多的关注。物联网旨在将所有物品通过各种信息传感设备与互联网连接起来以实现智能化识别和管理。2005年国际电信联盟(ITU)的《ITU互联网报告2005:物联网》描绘了“物联网”时代的图景[1]:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会告诉洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网有望为人们提供智能化的生活与工作环境,变革人们的生活、工作与学习方式。本文基于对物联网内涵、特征及研究现状的把握,探讨物联网在教育中的应用。
一 物联网的内涵与特征
1 物联网的内涵
目前关于“物联网”(The Internet of Things)的一个较为权威的定义是欧洲信息社会与媒体委员会在其2008年的《2020年的物联网:未来之路》中提出的。其中将“物联网”定义为由一些“具有身份标识与虚拟的个性化特征,可以利用智能化接口在智能空间进行相关操作,并可以与社会的、环境的、用户的上下文相互连接并进行有效沟通”的物体构成的网络,认为物联网具有“整合性”,是未来的因特网,其中的物体互为连通且扮演积极角色,具有主体性[2]。
从中文字面上看,物联网强调物品的互联,被看作是一种通过各种信息传感设备使现实世界中各种物件互为连通而形成的网络,使得所有物品都有数字化、网络化标识,方便识别、管理与共享。在英文表述中,物联网被称之为“The Internet of Things”,具有更为深广的含义,强调“any things connection”,而“things”不但包括现实世界的物件(object),也包括各种计算设备(computer)与虚拟空间的人工物件(artifact),还包括网络用户(human)[1]。可见,在广义上,物联网实际上是包含了对物件之间、人与物件之间、人机之间、人人之间、物件与计算机之间、计算机之间等各种“主体”之间的互联。自90年代以来,互联网日益普及,人机交互、人与人之间的社会互、计算机与计算机之间的通信已经得以实现,因此在当前对物联网的研究与实践中,主要关注现实世界中物件(object)的互联。
2 物联网的特征
(1)连通性:连通性是物联网的本质特征之一。国际电信联盟认为,物联网的“连通性”有三个维度[1]:一是任意时间的连通性(any time connection),二是任意地点的连通性(any place connection),三是任意物体的连通性(any thing connection)。
(2)技术性:物联网是技术变革的产物,代表着未来计算与通信技术的发展趋势,而其发展又依赖众多技术的支持,尤其是射频识别(Radio-frequency identification,简称RFID)技术、传感技术、纳米技术、智能嵌入技术。
(3)智能性:物联网使得人们所处的物质世界得以极大程度地数字化、网络化,使得世界中的物体不仅以传感方式也以智能化方式关联起来,网络服务也得以智能化。物联网具有智能化感知性,它可以感知人们所处的环境,最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。
(4)嵌入性:物联网的嵌入性表现在两个方面,一是各种各样的物件本身被嵌入在人们所生活的环境中;二是由物联网提供的网络服务将被无缝地嵌入到人们日常工作与生活中。
二 物联网研究现状
近年来,物联网受到了来自各种研究机构与团体的越来越多的关注,并取得了一些令人瞩目的研究成果,其中较具影响力的包括国际电信联盟的《ITU互联网报告2005:物联网》、欧洲信息社会与媒体委员会的《2020年的物联网:未来之路》、IBM的“智慧地球”项目。物联网的研究也受到了各国政府的重视,比如,日本与韩国2006年开始相继实施U-Japan计划与U-Korea计划,我国在国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020)中也提出要重视传感网的开发与利用,我国台湾地区提出了U-Taiwan计划,国家传感网创新研发中心与产业园2009年12月在无锡落成,而这些计划中都重点关注物联网的发展与应用。这里仅列举日本的U-Japan计划与IBM的“智慧地球”项目。
1 U-Japan计划
U-Japan(2006-2010)是日本2006年开始实施的在e-Japan计划基础上提出的基于物联网的信息技术战略计划,预期在2010年实现泛在网络社会(ubiquitous network society)[3]。日本政府认为,日本自2001年实施e-Japan计划以来,在信息基础设施建设、高速信息带宽建设等方面取得了较大成果,但在网络的互联空间拓展与有效应用方面需要进一步规划与推进。
U-Japan的“U”有四方面含义:一是泛在互联Ubiquitous (Connects everyone and everything),其中重点强调了人与物品、物品之间的互联;二是网络的通用性(universal),即要弱化对用户的技术性要求,使网络具有用户友好性,支持用户的各种交流需求;三是面向用户性(User-oriented),要求所有的网络服务应该基于用户的视角,使得用户可以便捷地利用网络服务,同时也可以成为网络信息的提供者;四是网络服务应该具有独特性与创新性(Unique),不但使用户利用网络服务更具有创造性,获得独特的体验,也使整个社会更具活力。
在U-Japan计划背景下,以RFID技术、传感技术为代表的物联网技术将得到广泛的应用。物联网将被用于解决日本社会由于人口低出生率、老龄化带来的各种社会问题,包括环境问题、劳动就业问题、健康与福利问题、教育与人力资源问题、政府管理服务问题、公共安全与防灾问题、交通问题、环境与能源问题、经济与工业问题、国际问题等。比如,在健康与福利问题解决方面,物联网技术可以用来帮助看护独居的老人,配戴在老人手腕上的传感器可以自动测报老人的体温、血压等数据,当老人生病或遇到意外情况时,数据采集系统会自动监测并报警。
2 IBM“智慧地球”项目
“智慧地球”(Smarter Planet)是由IBM在2008年底提出的基于物联网的新的全球战略[4]。IBM专家认为,目前每个人、公司、组织、城市、国家、自然系统和人工系统都正在实现更透彻的感应和度量、更全面的互联互通。在此基础上,人们可以获得更智能的洞察力。智慧地球战略以优化交互为核心,以智慧的方法为途径,从四个方面保证实施,从而实现物联网在多个领域的有效应用。
智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变人们在现实世界与信息空间中的交互方式,以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。
智慧的方法具体来说是以以下三方面为特征的:一是更透彻的感知,即要利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程;二是更为广泛的互联互通,即要实现人与人之间、人与物件之间、物件之间等各种主体之间的互联;三是更深入的智能化,主要是利用先进技术收集、处理数据,以获取更加新颖、系统且全面的洞察来解决特定的问题,使得特定的知识可以有效地应用到特定行业、特定的场景、特定的解决方案中以更好地支持用户的决策和行动。
IBM将“智慧的地球”战略分解为四个关键问题以保证该战略的有效实施[5]:一是利用新智能(New Intelligence)技术;二是智慧运作(Smart Work),关注开发和设计新的业务流程,形成在灵活、动态流程支持下的智能运作,使人类实现全新的生活和工作方式;三是动态架构(Dynamic Infrastructure),旨在建立一种可以降低成本,具有智能化和安全特性的动态基础设施;四是绿色未来(Green & Beyond),旨在采取行动解决能源、环境和可持续发展的问题,提高效率与竞争力。
根据物联网技术在不同领域的应用,“智慧的地球”战略规划了六个具有代表性的智慧行动方案,包括智慧的电力、智慧的医疗、智慧的城市、智慧的交通、智慧的供应链以及智慧的银行。
三 物联网在教育中的应用
1 利用物联网构建智能化教学环境
教学环境的特性直接影响着教学绩效。传统课堂教学的物理环境所包含的教学资源比较有限,虚拟学习环境又缺乏与现实世界的交互,而物理教学环境与虚拟学习环境的整合也容易停留在表层。通过物联网,不但使得现实世界的物品互为连通,而且实现了现实世界(物理空间)与虚拟世界(数字化信息空间)的互联,能够有效地支持人机交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。物联网的引入使得物理教学环境的每个物件都具有数字化、网络化、智能化特性,可以与虚拟学习环境进行无缝整合,可以即时地捕捉、分析师生的教与学的需求信息,并进行相应的调整,为师生提供智能化的教学环境与教学资源。比如,在教室里可以有感知光线的传感器,会随时监控光线亮度,控制教室照明灯的开关,还可以根据光线强度调控学生所用计算机屏幕的亮度;学生可以在教室内利用计算设备读取本地或调用异地嵌入了传感器的物体的数据用于当前的学习。
2 利用物联网丰富实验教学
实验教学是培养学生动手能力和创新思维能力的重要教学手段,但传统的实验教学有其局限性,比如,因为存在安全性问题或者缺乏实验器材,许多实验无法让学生亲自动手做。物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境,比如,每一种实验器材都有数字化属性与使用帮助信息,当实验器材使用不当时会自动启动报警系统;实验者可以远程控制异地纳入物联网的实验器材;实验过程数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化。
3 利用物联网支持教学管理
物联网可以用于学校考勤管理、学校图书管理、教学仪器设备管理、学校教育安全管理。比如,台湾利用物联网的核心技术RFID技术支持学校安全管理,主要包括八个服务领域[6]:上下学及在校行踪通知服务;学生保健服务;校外教学管理;危险区域管理服务;校园访客管理系统;教育设备管理服务;学校大型会议人员管理服务;运动设施使用人员管理服务。2008年度,台湾成立了校园安全应用RFID技术协助学生安全建置计划,逢甲大学和台殊教育学校配合进行了包括上下学及在校行踪通知服务、学生体温异常管理服务、危险区域管理服务与访客机制管理服务四项实践。在实验学校的教室、走廊、大楼入口处、地下室及顶楼等地点架设约30个点RFID读取器,每个学生配戴RFID标签。实验系统会自动感测RFID信息,统计学生出勤情况,老师可通过网络查询学生出勤情况及目前所在位置或行进路线。系统提供的腕带式标签可以自动感测学生体温,当学生体温异常时,系统将发出警报信息通知相关人员,做即时健康管理及处置措施。当学生到了顶楼、地下停车室、因短期施工而具有不安全因素的环境时,系统可以灵活地变更RFID的感测范围的危险等级,自动发出语音作现场警示,同时发出警报信息通知相关人员做即时处理,并配合校方监视系统以有效监视现场状况使得管理人员易于指挥调度。当访客进入校园有RFID的感测范围的管制区域时,系统将发出语音警示同时产生信息通知学校相关人员进行适宜处理。
4 利用物联网拓展课外教学活动
通过实地参观、观摩、实践,学生可以获得直观的体验与真实的感受。课外教学活动一直以来是激发学生学习兴趣、拓展学生知识空间与视野、培养学生科学探究能力的重要手段。物联网可以拓展课外教学活动。比如,我国香港、台湾、北京、广州等地区开展了基于物联网的“数字化微型气象站”在科学教育中的应用实践,将先进的测量技术、传感技术与现代教学理念相结合,支持学生的正式学习、户外学习、区域合作学习。2003年底,台北市内中小学都建立了各自的校园气象台,每个校园气象台都可以是一个独立的气象观测站,通过传感器收集实时气象相关信息到各自的校园气象台网页上,各个校园气象台还会将每天收集到的数据发送至台北校园气象网实现数据与资源共享[7]。
四 结束语
目前对物联网的研究主要在物流管理、智能家居等领域,在教育领域的探讨尚为鲜见,但随着物联网技术的日益成熟,相信其在教育中的应用将越来越广泛。本文探讨了物联网在构建智能化教学环境、丰富实验教学、辅助教学管理、拓展课外教学活动方面的作用,期望本文可以为关注物联网教育应用的研究者与实践者们提供一些有益参考。
参考文献
[1] The Internet of Things [EB/OL].
[2] Internet of Things in 2020: Roadmap for the future[EB/OL].
[3] U-Japan Policy [EB/OL].
[4] 智慧地球项目[EB/OL].
[5] IBM“智慧的地球”新战略揭秘[EB/OL].
[6] 学童安全之特殊学校RFID应用[EB/OL].
[7] 台北市校园数位气象网[EB/OL].
The Application of the Internet of Things in Education
LI Lu-yi1Zheng Yan-lin2
(1.School of Education Science, Northeast Normal University,Changchun,Jilin130024,China;
2. School of Media Science, Northeast Normal University,Changchun,Jilin,130117,China)
关键词：矿区信息化；物联网；大数据；云技术；安全生产
1引言
我曾经在兖州煤业工作六年，对于矿区有一定的了解。矿区为保障生产安全，不但规定了各类管理制度，而且配置各类安全生产保障系统。实践证实，这类系统虽然对于矿区的安全生产水平有一定程度上的提高，但并没有构成有机的矿区安全生产保护体系，还有着逻辑及功能上分割情况。
兴起的物联网、大数据、云技术是要处理体系构建与互通、信息处理与运算的问题。把此类技术运用于矿区安全生产保护体系中，可以处理当前所面临的问题。此文在探索物联网、大数据、云技术的基础上，对怎样运用这三种技术提升矿区安全生产水平进行研究与展望。
2物联网、大数据及云技术
2.1物联网
物联网由美国麻省理工学院最先提出，它主要思想是运用那时先进的射频识别方式，依据特定的通信协议，利用已经发展比较完善的互联网，达到物与物数据的互联、互通[1]。
2.2大数据
伴随物联网使用的领域愈来愈广，“人、机、物”三元世界在信息空间内交互、汇合所生成并在网络上可获取的信息也愈来愈多[2]，这样就形成了大数据问题。
大数据还未形成统一定义。当前已经有的定义大多是从大数据的特点来看，最具代表的是“3V”定义：拥有“大容量（Volume）、多变性（Variety）、快速化（Velocity）”特性的数据。网络信息中心认为大数据还应该拥有“低价值密度（Value）”[3]的明显特点。
2.3云技术
云技术也是一类新技术，拥有按需服务、虚拟化、超大规模、高可靠、高可扩展、通用化等特性。云技术又有极高的运用和商业价值，因此很多大公司都提出各自的软硬件架构。
2.4三种技术之间关系
物联网、大数据、云技术有关系也有不同。物联网偏重于怎么实现物和物之间的互相联系及信息互通；大数据偏重于巨量数据的存储、分析及处理；而云技术偏重于数据运算的方式。
从信息流的角度来看：物联网使物与物之间构建起关联，随着网络涵盖区域的扩大，网络内的信源与信宿也愈来愈多；信源与信宿数量的增大，所得到的结果必定为互联网内的数据也会愈来愈多，即在互联网中产生大数据；而此类大数据的内在价值的提取、运用则要运用巨大规模、高可扩展的云技术来支持。
因此，物联网、大数据和云技术的关系：物联网生成大数据，大数据助力物联网；大数据依赖云技术，云技术增值大数据。
3矿区信息化技术
因为矿区井下环境复杂，直到本世纪初我国矿山行业才进入了矿区信息化构建的。信息化，即每个子系统设备实行联网和远程控制改造，构建一个涵盖全矿井的骨干通信网络，构建一个可以实现矿区每个系统信息接入和展现的系统平台。
在矿区信息化过程中，各专家运用PLC及单片机达成每个子系统的远程自动化。怎样构建涵盖矿区的骨干通信网络，有三种方法：以太网无源光网络技术、总线技术、工业以太网技术。当前，我国大部分矿区应用工业以太网技术构建矿区井骨干通信网络。物联网的网络基础也是由以太网技术为基础的网络，所以，从网络方面来说，信息化阶段正好是矿区物联网的初始阶段。
矿区信息化的构建提升了矿区的信息化水平，改良了井下职工的生产环境。但当前的矿区信息化构建根本是归于每个系统硬件互连、信息简单集中档次。因此，矿区信息化构建对矿区安全生产水平的提升有限，同时各个系统互通联网后所产生的数据也未得以充分利用。物联网、大数据、云技术的推出是为矿区信息化构建的将来构建思路及方法指明了方向。
4三大技术保障矿区安全生产的探索
4.1三大技术应用的必要性
（1）继续提升矿区安全生产水平就要把矿井构建成一个矿区物联网。把安全生产看作一目标，因此唯有把职工、环境、设备看做一个体系来加以控制，安全生产目标才可以实现。
（2）矿区需要大数据技术。能够预知，当矿区物联网所涵盖的子系统愈来愈多，信息量将会继续增大。所以，需运用大数据来处理矿区物联网中数据。
（3）充分运用好大数据需要利用云技术。矿区物联网建立后，信息愈来愈丰富，信息所隐含的内在关系也愈清晰、俞利于发掘。信息愈多，灾害预警模型维数也就可以愈高，预警预报也就愈精确。而高维的灾害预警模型需要云技术提供运算支持。
4.2三种技术的地位和作用
矿区物联网是矿区信息化的发展拓展，其使用智能设备对矿区实行感知，通过网络互联和信息传输，使用云技术与大数据实行运算、处理、挖掘、预警，完成人和物、物和物数据的交互及无缝连接，实现对矿区安全生产的实时控制、精确管理、科学决策目的。当前的物联网技术用作矿区体系构建、互联的技术支持。而体系互联后获得的大数据则用云技术实行运算，数据运算后实行灾害预警预测，最后获得矿区的高效及安全生产。矿区物联网还展现出三种技术在矿区安全生产保障中的互相联系关系，大数据是矿区物联网构建的产物，而云技术是对大数据进行处理运用的方式，运算后的值用于控制矿区每个子系统，获得矿区安全生产。
4.3 应用展望
矿区物联网构建后将会实现矿山行业实质上的改变。能够直接预知的是，矿区物联网构建后，广义上的矿区安全生产监控体系会由被动式监控体系转变为主动式、多参数汇合、拥有预警功能的监控体系。职工由只可由调度指挥中心获取对应的环境安全消息转为运用能主动感知环境的体系获取周边安全消息、及时获得预警消息，从而可于灾难出现或将要出现时尽快撤到安全地方。如果完成了此类转变，才可于根本上提高矿区安全生产水平。
5 结语
物联网、大数据、云技术必然会成为提高矿区安全生产水平的主要技术方式。与其它领域比较，矿区的数字化水平较为滞后。所以，我们应利用机会，在物联网探索及运用上快速达到世界前沿水平。
参考文献：
[1]高常水，许正中，王忠.我国物联网技术与产业发展研究[J].中国科学基金，2012（4）.
物联网和智慧地球理念能够得以实脱，是因为世界早已经迈入了3I时代(IBM提法)，即Instrumented(工具植入化，40亿手机用户，300亿RFID，庞大的传感网络和工业信息化系统等)、Instrumented(互联化)和Intelligent(智能化)，我们只需要“百尺竿头，更上一步”就可以实现5A化(anywhere-任何地点、anything-任何事物、anytime－任何时间、anyway-任何方式、anyhow-任何原因)的物联网世界。图1中描述的这个宏观的应用场景对三大类物联网应用都适用，但从更深层的技术架构来说，三大类应用存在业务细节上的差别，下面分别细述。
基于RFID的应用架构
电子标签可能是三类技术体系中最灵活的能够把“物”改变成为“智能物”的设备，它的主要应用是给移动和非移动资产贴上标签，实现各种跟踪和管理。按瑞上ETH Fleisch教授的划分，RFID是穿孔卡、键盘和条码等应用技术的延伸，它比条码等技术自动化程度高，但它们都属于提高“输入”效率的技术。也都应该属于物联网应用技术范畴。Auto-ID中心的EPCGIobal体系就是针对所有可电子化的编码方式的，而不只是针对RFID。RFID只是编码的一种载体，此外还有其他基于物理、化学过程的载体，例如同方试金石公司的防伪技术。
EPCGlobal提出了Auto-ID系统的五大技术组成，分别是EPC(电子产品码)标签、RFID标签阅读器、ALE中间件实现信息的过滤和采集、EPCIS信息服务系统，以及信息发现服务(包括ONS和PML)。由于该体系从一开始就让世界各大洲的从业人员充分参与，EPCGIolml标准(架构图见图2)得到了较广泛认同，这里不再对其标准体系架构赘述。
ONS(即对象命名服务Object Name Service)主要处理电子产品码与对应的EPCIS信息服务器地址的查询和映射管理(如图3)，类似于互联网络中已经很成熟的域名解析服务(DNS)。在设计ONS规范时，EPCGlolxal组织要求必须结合现有互联网基础设施和相关规范进行，这显然是一个正确的决定。于是ONs基本上按DNS的原理实现，甚至采用了DNS的现有基础设施，现今全球ONS服务也是EPCGlobal委南世界最大的DNS营运商VefiSign营运。
EPC产品电子码识别只是“标签”，所有关于产品有用的信息都用一种新型的标准的XML语言――实体标识语言(Physical Markup Language)来描述，PML的作用就像互联网的基本语言HTML一样。
有了ONS和PML，以RFID为主的EPC系统才真正从Network of Things走向了Internet of Things(物联网)。基于ONS和PML，企业对RHD技术的应用将由企业内部的闭环应用过渡到供应链的开环应用上，实现真正的“物联网”。
ONS和PML作为物联网框架下的关键技术，有着广泛的应用前景，相比之下，传感网和M2M从业群体的技术架构还没有完全上升到ONS／PML这样同等的“物联网”技术体系高度，这大概也就是Auto-ID人群认为物联网概念是他们首创的主要原因吧。笔者认为，在走向物联网的道路上，传感网和M2M群体应该借鉴和直接采用ONS／PML技术体系。
基于传感网络的应用架构
当人们谈论传感网络的时候，一般主要是指无线传感网络(WSN，Wireless Sensor Networks)，此外还有视觉传感网(VSN，Visual Sensor Networks)以及人体传感网(BSN，Body Sensor Networks)等其他传感网，这里我们也主要讨论WSN。
WSN由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成，共同协作完成对特定周边环境状况的监控，包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等。WSN中的一个节点(或叫Mote)一般由一个无线收发器、一个微控制器和一个电源组成，它是由自治重构(Ad-Hoc或Self-Configuring)网络，包括无线网状网(Mesh Networks)和移动自重构网(MANET)等。
无线传感网目前还是计算机和通信专业的学者们一个非常活跃的研究领域，十多年前IBM(苏黎世研究中心)、微软等大企业就开始投入巨资研究传感网，但商业收效甚微，所以大企业已经基本不再投入做纯WSN研究(哈佛大学Welsh教授语)，目前WSN的研究主要还是在大学和国立研究机构。
笔者听过Welsh教授最近关于WSN的主题发言，他认为目前企业和研究机构对WSN的关注点完全不一样，企业能赚钱的WSN技术对研究人员来说太简单，算不上成果，而研究机构做的东西离实用差距又太远，波士顿市的基于哈佛WSN先进技术的CitySense计划(“感知波士顿”)的失败就是例子，而美国Oklahoma市采用了更简单成熟技术的MieroCAST计划却获得了成功。
到目前为止，WSN研究最成功的成果可能要数加州大学伯克利分校Culler教授研究小组提出的Mote概念和他们研制的Mote节点产品，相关成员2003年在硅谷成立了一个名为MotelV的公司，销售Mote产品和推广WSN应用，但后来因经营状况不好而改名为Sentilla，不再以WSN业务为主。笔者对WSN没有深入的研究，但15年前笔者在美国做并行计算时，年轻的Culler教授也在做并行计算系统的研究，而且也算是当时顶级的并行计算专家，现在发现他成了领导潮流的WSN专家，而且已经桃李满天下了，Welsh教授就是Culler教授的学生，难怪笔者觉得曾似相识。现在WSN的研究就好像15年前学术圈里对并行计算系统架构的研究一样，提出了很多种技术架构，到头来超级并行计算机还是“返朴归真”，采用了最简单通用的网络连接技术。
WSN的研究大多还专注于网络底层(包括非IP协议的ZigBee、TinyOS和基于IP的6LoWPAN等)，以及电源的持久性等问题，按照其目前的发展，笔者认为WSN离真正的“物联网”还有一定距离，对像EPCGlobal中ONS和PML等物联网层面的问题研究还不够。
另外，笔者认为，WSN的研究者们太热衷于无线技术，忽略了感知层用有线现场总线和传输层用长距离无线通信的组合。从实用和商业推广的角度，这个组合早已经达到稳定和大规模应用的水平。
基于M2M的应用架构
业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的。包含了EPCGlobal和WSN的部分内容，也覆盖了有线和无线两种通信方式，一个典型的M2M系统由图4所示的几个部分组成。
M2M也覆盖和拓展了工业信息化(两化融合)中传统的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统。SCADA系统在工业、建筑、能源，设施管理等领域和现在的M2M系统一样，行使设备数据收集和远程监控监测的工作。乍一看，M2M和SCADA似乎是一样的，但由于M2M基于互联网等新技术，有很多标准化的东西(如X／VIL、WebServices／SOA等)做基础，它和传统的SCADA是有区别的，好多SCADA系统基本上还基于陈旧的C／S架构。
M2M有MVNE(Mobile Virtual Network Enabler)和MVNO(Mobile Virtual Network Operator)两种业务模式，MVNO(移动虚拟网络运营商)业务模式在中国还未形成(或政策不允许)，但在美国早已经存在，JasperWireless、Aeris等公司一直在做基于SaaS营运的M2M业务MVNO，也就是MMO(M2M Mobile Operator)。由于M2M／智慧地球最近的发展催生了许多新的机遇，美国各大营运商如Verizon、ATT等以前都不直接做M2M业务，最近都纷纷成立了M2M业务部门，直接开展M2M业务，例如AT&T和Amazon合作直接支撑其Kindle电子阅读器无线接入服务。结果迫使一些原来的MVNO成了MVNE。JasperWireless就是例子，ATF&T正好采用了JasperWireless平台。
徐州铁矿集团吴庄铁矿是江苏省首家物联网试点单位。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：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相连接，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概念。
1 感知矿山基本概念与特征
“感知矿山” 通过全面感知，对井下人员（人员定位、无线通讯）、设备（综合自动化）、环境（安全监控）等全面感知，并通过网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3DGIS矿区全息展示，来全面感知矿山。
矿山物联网是指构成矿山中人与人、人与物和物与物互联的网络。具体来说是包括矿工、矿井设备以及矿井环境等信息在内的可感知互联网络。
自动化矿井、信息化矿山、智能矿山、数字矿山、矿山综合自动化、矿山管控一体化等都是矿山信息化的概念，而矿山物联网提出“感知矿山”，是对矿山信息化所有概念提法的综合与升华。
2 感知矿山的系统结构
感知矿山的系统主要由硬件系统和软件系统组成，硬件系统是物联系统的躯干，是支撑系统运行的基础，完成数据采集、传输、存储和显示等功能；软件系统是物联系统的中枢神经，完成数据的综合集成、控制、处理、决策参考以及辅助的人员定位、三维GIS、设备控制、生产报表等功能。
1）数据采集设备层
数据采集设备层主要用于采集各类物理量、标识、音频、视频数据。该层设备主要包括各种形式的传感器、语音、视频设备。
2）网络层
实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送。
3）应用层
应用层利用综合视频显示平台、调度电话、广播系统等实现对各类数据的综合显示、存储和处理；
3 感知矿山硬件建设
1）工业以太环网
为提高矿山生产能力和安全生产管理水平，多数矿山已安装或即将建设多种自动化系统，如：提升自动化系统、排水自动化系统、皮带运输自动化系统、通风自动化系统、供电自动化系统、工业电视系统等。这些系统大多是在不同阶段建设，处于相互独立的状态，造成了很多为问题，如：
（1）通讯线路重复投资、重复建设；
（2）整体可靠性差，不利于矿井安全生产；
（3）各种系统自成体系，需要专门、独立的值班和维护人员；
（4）各系统自成一体，信息不能互通，不能发挥自动化系统的综合效益；
（5）系统维护量大，维修、维护困难。
千兆工业以太环网既可避免网络传输瓶颈，又大大节省了投资。光纤传输实现同网、同缆、同芯传输数据、音频和视频的业务应用，可实现视频、IP电话和数据的三网合一。
2）矿调度室
矿调度室是整个矿山物联系统的核心，也是生产、管理信息汇聚的中心，在整个系统中有着举足轻重的核心作用，矿调度网络必须确保稳定、可靠、安全。
矿调度室的基本功能如下：
（1）对各类数据、基本软硬件资源的调配和管理；
（2）提供多种应用服务，如组态、三维GIS、人员定位、考勤、汽车衡等功能。
（3）保证对各类生产、安全和管理数据的实时可靠的存储、管理；
（4）确保网络安全，对网络访问的安全认证，尤其在WI-FI接入认证、系统核心业务资源的访问等关键资源的安全认证；
（5）通过工业电视系统实时显示各监控画面；
（6）通过数字调度电话系统实现与井下IP电话的通信。
3）压风机房
系统主要实现如下功能：
（1）控制功能：风机的启动、停止、反风、风门启闭控制等控制功能；
（2）具备就地控制/就地集中控制/上位机控制三种工作方式，就地方式(检修方式)时各设备由设备本身的控制按钮操作，便于设备的检修；就地集中方式由PLC柜完成风机及辅助设备的协调控制；上位机控制方式时可在工控机上完成对风机的远程控制；
（3）监测功能：实时监测通风机(设备)性能参数，如：矿井负压、流量、全/静压、轴功率等；
（4）实时显示风机运行性能曲线；
（5）实时监测风机配用电机的电气参数，如：电流、电压、功率；
（6）实时监测设备的状态参数：振动烈度、定子及轴承温度；
（7）实时监测风门位置。
4）井下炸药库
井下炸药库主要利用温度和压力传感器采集库房的温度，网络布局结构简单，通过CAN转以太网协议转换器直接接入骨干网中。
泵房排水系统：
水泵自动控制系统是由六个部分组成的，分别是：数据采集系统、水泵自动轮换系统、状态动态显示和故障报警以及数据上传等等，可以在保证水泵安全运行的同时又实现了运行自动化，系统的系统主要功能如下：
（1）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点；
（2）PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行；
（3）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作；
（4）系统具有通讯接口功能，PLC可同时与操作屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现水泵自动监控功能；
（5）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动射流泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便有报警输出；
（6）在操作屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。具有故障记录，支持历史数据查询等功能；
（7）超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警；
（8）流量保护：在水泵正常启动或者运行后，如果出现流量不能达到正常值的情况，可以通过保护装置促使本台水泵停止运行，自动转换为启动另一台水泵；
（9）电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机的电气故障，如：低电压、漏电、过电流等等，并参与控制；
（10）电动闸阀故障：由闸阀通过检测故障，并且能够参与到水泵的联锁控制中。
系统控制具有3种工作的方式，包括：手动检测工作方式、半自动工作方式以及自动方式。手动检修方式主要在手动试车以及故障检修时应用，当某台水泵以及水泵的附属设备发生故障时，为了不影响其他泵组的运行，出现故障的泵组就会自动退出运行。因为PLC柜上都设有该泵的禁止启动按钮，为了保证安全可靠的系统以及防止其他人员的失误操作，系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行；半自动方式，某台或几台泵组都是由工作人员选择投入的，PLC只自动完成已选泵组的监控工作以及启停工作；自动时，由PLC检测水位、压力及有关信号，自动完成各泵组运行。
5）变电所
变电所主要通过温度、电压、电流等传感器监测设备的运行状态。
6）主副井
主副井主要采用视频监控结合人员定位的功能来监视主井提升设备、副井工作人员出入状态，实现对设备的实时监控和考勤。
4 感知矿山软件建设
软件平台是物联系统的灵魂，软件平台负责对所有采集信息的集中接收、存储、处理。这些海量信息主要集中在矿调度室进行分类分析与处理。结合矿调度室网络布局结构和设计功能要求，将软件平台划分为应用服务子系统、管理子系统、三维GIS子系统和安全子系统四大子系统。其中各系统根据功能进一步划分。
4.1 视频监控
企业视频监控拟建设一套以分布式数字视频软件系统平台和嵌入式视频服务器设备为核心的数字网络工业电视系统，实现工业生产和矿区安防视频监控数据的采集、数字化、IP传输、高效存储、电视墙实时监控以及WEB访问功能，并能与集团公司工业电视系统实现无缝连接。具有以下功能特点：
1）图像显示：可通过计算机显示器显示视频图像，也可通过解码设备在电视墙显示；
2）多区域组合显示：提供单画面、4画面、9画面多种视频实时显示界面，可通过点击编码器名称方便地播放图像；
3）分布式显示：支持多个客户端同时查看一个监控点的图像；
4）支持摄像机远程控制功能：可对权限范围内的摄像机进行远程控制，包括镜头上下左右移动、镜头缩放、光圈调整、调焦（摄像机支持此功能）；
5）提供分布式录像服务：可同时录像的镜头数量不受单一服务器的限制；
6）站点管理：系统管理员实现站点管理，设备管理、用户管理等各项管理，包括配置、修改、删除等。可自动搜索并显示设备服务器、转发服务器、录像服务器的信息，包括名称、IP地址，可修改站点名称，可删除无效站点；
7）用户授权访问：提供多种用户类型，包括管理员、超级用户、一般用户和浏览用户，分别授予不同的权限范围；
8）应用接口：与其它信息系统实现无缝连接的能力，建立统一认证系统。
4.2 监测监控
监测监控子系统主要完成泵房、风机、井下环境监测、配电所、主副井等各个安全监控节点传感网络数据的集中接收、存储和处理及反馈控制，是生产监控的核心部分。主要完成以下功能：
1）泵房监控：用组态或WEB方式实时显示水泵的开停、转速、温度等传感数据；通过控制指令控制水泵的开停；
2）风机监控：用组态或WEB方式实时显示风机的风速、压力、温度、转速等传感数据，通过指令控制风机的转速；
3）井下环境监测：用组态或WEB方式实时显示井下巷道、工作面的环境参数；
4）配电房监视：用组态或WEB方式实时显示配电设施的工作参数；
5）主副井监视：监视主井提升设备的工作状态，并组态显示提升设备的工作状态，视频监控设备的运转状态；通过组态显示副井的人员定位信息、进口的视频图像，结合三维GIS系统显示手持移动设备的三维GIS状态。
4.3 人员定位
人员定位功能是井下作业过程中，对人员的分布及运动进行实时监视的定位系统。设计中采用WI-FI与人员定位系统相结合的方式，通过分布在矿井中的若干WI-FI节点和人员定位分站来定位井下人员的空间位置，结合三维GIS系统实时显示井下人员、机车及传感器的实时工作状态。主要功能有：
1）身份识别：WI-FI节点和井下人员定位读卡器通过读取移动终端携带的身份识别卡来辨认识别移动对象；
2）跟踪显示：通过三维GIS实时追踪移动终端的位置；
3）考勤功能：能够准确统计矿工入井、升井时间，并可按班次按部门生成日考勤、月考勤统计报表；
4）定位功能：对井下矿工的分布情况分区域实时监测。实时监测全矿井井下矿工总数，实时监测采场工作面矿工总数，实时监测掘进工作面矿工总数以及井下其他区域矿工总数。根据各矿实际情况绘制井下巷道、采区图，该图是动态的，随着井下人员的移动，该图显示的各区域人数会随时更新。输入任意人员的姓名或编号，可以立即以图形方式显示此人当前所在区域；也可以同时输入多个人员，以文字方式显示这些人各自在井下的当前位置；
5）统计查询进入特殊区域人员：对于井下的某些特殊区域，例如规定不准一般人员进入的危险区域，在行踪保留时段内可以随时进行查询，列出进入该区域的人员和出、入时间；
6）报警功能：对某个区域的人员数量进行限制，如果超员则告警。当矿工进入时，系统会告警，提示管理人员采取相应措施。当矿工在井下停留超出规定时间或没有做够规定时间，系统将告警并记录。当矿工未按规定的行进路线行走，行进到禁行区，系统将告警并给予提示。
4.4 汽车衡子系统
汽车衡作为企业生产管理的重要组成部分之一，用于称重矿石，并统计各种销售信息。主要完成以下功能：
1）数据获取：通过接口网关自动取得仪表实时数据并按照要求换算及运算；
2）数据调用：称重时自动调用车辆的相关数据，如驾驶员、皮重等内容；
3）磅单打印：系统自动按权限及设置打印磅单；
4）查询：任意方式组合查询；
5）数据统计：自动统计查询结果的总量合计：包括毛重、皮重、净重、单价、金额及结算重量等。
5 结论
物联网技术在矿山成功应用后，可达到监、管、控一体化；最大限度地实现“无人值守，有人巡视”，达到减员增效；信息资源充分共享化，达到安全生产、节能增效，为矿山安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，提供有效手段。
参考文献
关键词：物联网技术；TD-LTE网络；应用
中图分类号：TP393.4文献标识码：A 文章编号：
1．物联网的原理
早在1999年，美国麻省理工学院就提出了物联网的概念。2005年，国际电信联盟了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。
“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
2．物联网的应用
2.1城市交通领域
应用物联网技术，可以节约能源、提高效率、减少交通事故的损失。道路交通状况的实时监控可以减少拥堵，提高社会车辆运行效率；道路自动收费系统可以提升车辆通行效率；智能停车系统可以节约时间和能源，并降低污染排放；实时的车辆跟踪系统能够帮助救助部门迅速准确的发现并抵达交通事故现场，及时处理事故清理现场，在黄金时间内救助伤员，将交通事故的损失降到最低。通过监控摄像头、传感器、通信系统、导航系统等手段掌握交通状况，进行流量预测分析，完善交通引导与信息提示，缓解交通拥堵等事件的发生，并快速响应突发状况；利用车辆传感器、移动通信技术、导航系统、集群通讯系统等增强对城市公交车辆的身份识别，以及运营信息的感知能力，降低运营成本、降低安全风险和提高管理效率。增强对交通“一卡通”数据的分析与监测，优化公共交通服务；对出租车辆加强实时定位、车况等信息监测，丰富和完善出租车信息推送服务；通过传感器增强对桥梁道路健康状况、交通流、环境灾害、安全事故等全寿命监测评估；完善停车位智能感知，加强引导与信息显示，基本形成全市停车诱导服务平台；建设和完善城市交通综合计费系统。针对全市的交通企业、从业人员和运行车辆，统一配发电子标签，加强对身份的自动识别，提高管理水平。
2.2城市运行管理领域
应用物联网可以于对城市水、点、热力、燃气等重点设施和地下管线实施监控，提高城市生命线的管理水平和加强事故的预防预测，降低事故的发生概率和烈度，提高事故的处置效率。通过视频监控、传感器、通信系统、GPS定位导航系统等手段掌握各类作业车辆、人员的状况，对日常环卫作业、扫雪铲冰、垃圾渣土消纳进行有效地监控。通过统一的射频识别和数据库系统，建立户外广告牌匾、城市家具、棚亭阁、城市地井的管理体系，以方便进行相关规划管理、信息查询和行政监管。
2.3公共安全领域
通过传感技术，物联网可以监测环境的不稳定性，根据情况及时发出预警，协助撤离，从而降低天灾对人类生命财产的威胁。将物联网技术嵌入城市智能管理系统，加强对重点地区、重点部位的视频监测监控及预警，增强网络传输和数据分析能力，实现公共安全事件监控；利用电子标签、视频监控、红外感应等手段，加强对危险物品监控、垃圾监测处理、可燃物排放、有毒气体排放、医疗废物、疾病预防控制等的全流程过程监测和控制；利用公共显示屏幕、感应器等设备，增强对建筑工地、矿山开采、水灾火警等现场的信息采集、分析和处理；加强监察执法管理的现场信息监测，提高行政效能；通过智能司法管理系统，实现对矫正对象的监控、管理、定位、矫正，帮助各地各级司法机构降低刑罚成本、提高刑罚效率。
2.4农业领域
可以广泛应用于对农作物生长环境监测控制、动物健康检测、动物屠宰监测。通过统一的射频识别和数据库系统，建立主要农副产品、食品、药品的追溯管理体系，以方便进行相关信息查询和行政监管。通过传感技术实现智能检测，可以及时感知土壤成分、水分、肥料的变化情况，动态跟踪植物的生长过程，为实现调整耕作方式提供科学依据。在食品加工各个环节，通过物联网，可以实时跟踪动植物产品生长、加工、销售过程，检测产品质量和安全。
2.5医疗卫生领域
可用于医疗监管、药品监管、医疗电子档案管理、血浆的采集监控等。为病人监护、远程医疗、残障人员救助提供支撑，为弱势人群提供及时温暖的关怀，是物联网备受关注的先导应用领域之一，且在发达国家得到了前所未有的重视，并在隐私保护的立法基础上，予以推广应用。此外，在公共卫生突发事件管理、家庭远程控制、远程医疗、安全监控方面，物联网也可以发挥重要的作用，从而提高政府部门的管理水平和人民生活水平。
3．TD-LTE技术在物联网中的应用
伴随着人们对于移动数据业务的需求越来越高，无线上网，移动视频业务，家庭和企业客户类的业务将会成为未来发展的主流业务，这些业务的无线网络带宽需要达到1Mbps以上，而企业级别的高清视频会议等业务，更是需要8Mbps以上的带宽才能满足。从而可以看出对于移动带宽的需求有多么的紧迫。TD-LTE技术的核心是能够更有效对抗宽带系统多径干扰的OFDM（正交频分调制）技术和能够进一步提高频谱效率的MIMO（多输入/多输出）技术。TD-LTE技术可以很好的解决各种业务对带宽的需求。
TD-LTE技术的峰值速率是所有现存通信技术中最高的，TD-LTE在20M带宽下可实现下行峰值速率大于100Mbps，上行峰值速率大于50Mbps。
其次，由于TD-LTE技术采用TDD制式，所以它具有在不对称频谱上工作的能力，而且移动互联网业务最重要的特点就是上、下行数据量不对称，因此TD-LTE更适合移动互联网业务。同时TD-LTE可以灵活配置5M、10M、20M等多种带宽，因而充分的利用零碎的闲置频谱，可以最大程度的提高频谱利用率，降低无线数据的传输成本。
TD-LTE技术在具有高速数据传输能力的同时，还具有低时延的特点，这使各类实时业务成为可能。例如实时的联网游戏，也可以将移动状态的虚拟现实技术应用于医疗，应急指挥等场景，从而使信息和服务瞬间可以到达任何一个角落。
并且我们可以利用TD-LTE的位置特性，来实现更为快速、精确的定位和导航。将该特性与高速数据传输能力相结合，将会产生更多的新型应用。例如运营商通过位置信息和用户数据的整合，可以提供定位服务，还可以实时查看街道是否堵车，精确的搜索到里用户最近的餐厅，商场，加油站等。
上述TD-LTE技术的特点说明，TD-LTE作为主流的无线宽带接入技术，在物联网的应用中具有与生俱来的优势。相比有线通信，采用TD-LTE技术实现互联会更加方便，适用的范围更广，成本也会更低，很多物联网的应用都只能采用无线的方式与网络互联；相比其他的无线通信技术，TD-LTE技术作为第四代移动通信技术，它的覆盖范围更广，理论最大覆盖距离可以达到100km，支持移动速度高，可以达到350km/h等特点。TD-LTE不仅可以提供更高的数据速率和容量、更大的覆盖范围，还可以降低业务的延迟以及系统的运营成本，有利于运营商推出更多实时性、高速率业务。
中国移动在国内不断加快TD-LTE的建设步伐，相信在未来的三年内，在每个城市都能够实现TD-LTE网络的无缝连续覆盖。这将给物联网发展提供一张优质的接入平台，完全能够满足物联网技术对无线互联的需求。
4．结语
物联网的迅猛发展吸引了各界的广泛关注，而且高性能的移动通信网络是移动互联网发展的基础条件。伴随着TD-LTE的出现，将为物联网的发展注入新的活力。再促进现有业务发展的同时，也将催生出新的各类物联网应用，提供例如车载智能交通系统、智能家庭系统等各类服务，满足政府、企业、个人等不同客户的需求，对整个社会的生活产生积极而深远的影响。
参考文献：
［关键词］物联网;烟草行业;产业发展;启示
［中图分类号］F252 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-6432（2011）49-0038-02
物联网通过射频识别、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,把任何物体与互联网连接起来,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,使人们能够通过互联网监控处于庞大网络中的物品运行情况,从而实现对物的智能化、精确化管理与操作。通过基于互联网的人与物的沟通,基于现代综合技术的人与物的智能化交流,物联网对经济和社会产生巨大的影响,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮和下一个“万亿级”产业,被许多国家列为重点发展的战略产业。但国际标准、关键技术等因素的制约,使物联网产业的发展仍然处于起步阶段。本文从烟草行业以其独特的优势,物联网获得较好应用得到启示,物联网产业发展可以从特定行业的推广应用入手,从中获得产业发展的宝贵实践经验,并提升物联网的自主研发能力,进而获得产业发展的国际竞争优势,最终达到加快我国物联网产业发展的目的。
1 物联网产业发展的主要问题
物联网所带来巨大的社会效益和经济效益,使得美国、欧盟、日本、韩国等国家都将物联网产业发展作为本国新一轮经济增长的发动机,纷纷抛出物联网相关信息发展战略规划。Intel,Microsoft,IBM等著名企业都纷纷开展无线传感器网络方面的研究,Jasper Wireless，Wyless等专业物联网服务提供商和提供M2M业务的Voda-fone，AT&T等国际电信运营商,在智能电网、智能交通、能物流智、环境保护与监测、智能家居等领域推进物联网产业的应用和发展。我国也提出“感知中国”的构想,部分省市出台物联网发展规划。
尽管物联网产业发展的极佳前景毋庸置疑,但纵观各国物联网发展的现状,大多是特定企业或科研机构针对特定问题进行的局部尝试,当前全球物联网产业仍然停留在初级阶段。主要制约因素和发展问题体现在下列方面：①标准化问题。物联网标准都还处于研究制定阶段,而且标准的制定通常又涉及各方利益的博弈和协调,制定过程极其复杂,标准难以统一,制约了物联网的规模化发展。②商业模式问题。产业链较为零散,缺乏推动行业物联网的主导力量,利益分配和成本分摊问题难以达成共识,难以形成共赢的、规模化的产业链,使物联网技术难以得到广泛推广的应用。③成本问题。一方面是研发成本高,小企业难以参与；另一方面是实现远距离扫描的标签、解读器等应用器件的成本高,增加了应用成本。④行业壁垒问题。壁垒是物联网技术推广的巨大难题,要发展物联网应用,最大的问题是如何打破行业、地区、部门之间的壁垒。⑤信息安全问题。一旦网络被非法入侵,破坏了信息的合法有序使用,可能导致人们的生活、工作完全崩溃。
2 物联网在烟草行业的应用
尽管物联网产业发展面临较大瓶颈,但国际竞争刻不容缓,对物联网的应用也并非绝无可行。从单一行业来看,可以利用现有的技术,构建行业内的物联网应用模式。中国烟草物联网的实践就展示了单一行业发展物联网的极佳前景。
2.1 中国烟草行业对物联网的成功尝试
国家烟草专卖局(总公司)提出烟草物联网建设的目标是建设完整统一、先进实用、具有鲜明行业特色的中国烟草物联网。烟草商业企业物流配送中心建设了数字仓储管理系统,对烟草商业企业卷烟仓储进销存和分拣配送信息进行全面采集,并采用电子标识、电子标签(RFID)等技术进行准确数字化货位定位管理,同时,应用RFID托盘有效地实现了同城卷烟物流的信息共享和系统无缝对接。在烟草商业物流配送中普遍应用了GPS技术实现线路优化和车辆实时调度等功能；在仓储监控等方面也应用传感物联网技术。
在物流配送方面。江苏烟草应用高清摄像头、温控器等感知、识别设备,对卷烟生产打码、传输、仓储等各环节进行全程监控和对卷烟仓库环境的温度、湿度等指标进行识别；建立生产仓储监控系统、工商卷烟物流在途信息系统、工商卷烟运输托盘系统和工商仓储信息共享系统等四个互相关联的信息化系统,实现了信息的可靠传递。利用工商卷烟物流在途信息系统,使烟草工业、商业双方能够实时对在途卷烟进行监测,对车载信息及时收集,迅速有效解决出现的问题。
在仓储管理方面。北京烟草物流中心实行 “一库式仓储分拣、接力配送、低成本和高效率运行”的管理模式,通过采用国内第一套具有完全自主知识产权的卷烟自动分拣系统,使北京烟草物流中心实现了作业的现代化、管理的数字化及全市范围内集中统一管理下的仓储、分拣和配送的自动化。
在烟叶种植方面。湖南郴州烟草建立了农业物联网技术应用示范基地,通过识别装置、传感器、自动剪叶机等设备,使烟叶生产实现了监控集成化、智能化。物联网技术还被运用在烟叶工场远程监控管理领域,实现了实时传感采集、历史数据存储、智能分析与远程联动控制等功能,对烟叶生长实施精确干预、人工调节,及时精准地满足烤烟生长对各项环境指标的要求。工作人员可以通过发送手机短信的方式,采集基地内湿度、光照、土壤养分等烤烟生长环境的数据；通过电脑或3G手机操作,可以远程指挥基地内的灌溉、通风等设施。
2.2 烟草行业物联网应用发展规划
烟草行业在产业链各个环节进行物联网技术的实践和试点,再利用行业的体制优势将各试点的经验向全行业推广开来,通过行业的统筹安排和有力组织,形成封闭运行、标准统一、实用先进、完整的物联网体系。根据《烟草行业物联网总体框架与卷烟物流物联网规划》,到2013年,中国烟草基本完成卷烟物流物联网建设。实现对卷烟物流资源(包括卷烟条、件、周转箱、托盘、车辆、叉车、仓储、货位、分拣等)的全面感知、确保卷烟物流资源始终处于可知、可控、可信状态；实现对卷烟物流作业流程(包括卷烟生产、出入库、分拣、配车、运输等业务流程)的全面优化,确保工作效率不断提高；实现卷烟物流基础管理(费用、成本、环境、安全、质量等)的精细化,确保卷烟物流的经济实用性和高效性,最终达到卷烟成品物流作业可视化、流程最优化和管理智能化目标。到2014年,将基本完成烟草行业资产(主要指卷烟生产制造)和烟叶物联网建设,实现对行业重要资源和烟叶生产、初烤、复烤过程的全面感知和互联互通。到2015年,将基本建成全行业全面感知、互联互通、先进实用、具有鲜明行业特色的中国烟草物联网。实现对整个烟草产业链(包括烟叶种植、烤烟、制丝、卷烟生产、仓储、运输、营销、服务等)的全面贯穿,实现烟草行业生产经营各个环节的高度自动化、信息化和智能化,基本建设成 “全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”的中国烟草物联网。
3 对我国物联网产业发展的启示与政策建议
尽管我国物联网发展起步较早,许多关键技术也跻身世界前列,但在信息化基础、核心技术的研发能力等方面仍然存在着许多竞争劣势,要想在国际竞争上占得先机,就必须找到我国的产业发展优势。而中国烟草行业利用专卖专营的体制优势,为物联网产业的发展进行了很好尝试。
3.1 对物联网产业发展的启示
烟草行业之所以可以率先打造一个相对完整的物联网,其优势在于：
一是有完整的产业供应链。烟草行业整个产业链(包括烟叶种植、烤烟、制丝、卷烟生产、仓储、运输、营销、服务等)统一集中在国家烟草专卖局(总公司)的管理下,便于统一技术标准以及技术的推广和应用。同时,由于技术应用于整个行业,研发和使用的单位成本将大大降低。
二是有扎实的信息化基础。全行业地面通信骨干网已建成并全网投入运行,国家烟草专卖局与各直属单位及所属卷烟厂、分公司、烟机厂和进出口公司之间有600多个节点之间的互联互通,入网率达到100%；各直属单位与所属单位的联网率达到96%。
三是有闭环运作的特点。烟草行业采取行业内封闭式的运作模式,网络模块结构比较清晰,便于统一规划。同时,烟草行业安全认证体系建设逐步完善,网络与信息安全体系初步形成。
根据产业经济学的理论,新兴产业的发展需要有统一的技术标准和运营模式作为支撑,技术标准的统一要靠强有力的主导力量,形成主导力量的关键在于核心技术应用的广度和深度。美国政府从20世纪80年代起极力推广使用TCP/IP协议连接因特网,随着越来越多的个人电脑通过TCP/IP协议接入因特网,以及越来越多的商业信息通过因特网传递,TCP/IP协议的不可替代性也不断增强,使得越来越多的国家热衷于接入因特网,并逐步成为全球用户普遍遵循的网络协议。结果尽管TCP/IP协议与国际标准并不完全一致,但它却比国际标准更有影响力、更有市场价值。由此看来,就物联网发展的现状而言,物联网技术应用是争取话语权的首要途径。
我国烟草行业的特殊体制使产业链基本完整,这是许多发达国家极少有的情况。因此,我们要利用好这种体制优势,率先在像中国烟草类似的行业中构建系统的物联网,这对于我国物联网产业突破发展瓶颈、占据竞争优势,具有非常重要的意义。
一是有利于RFID等关键技术的推广应用。技术运用越广,市场的号召力越大,市场依赖程度相应越强,同时,提高全社会对物联网这种新兴事物的认知,为实现普遍应用打下良好的市场基础。
二是有利于技术的不断成熟。烟草物联网的大多数技术尽管为中国烟草自有,但主要是通过与网络运营商、软件开发商的合作实现的,在合作过程中,物联网的运营商将不断提高研发能力和技术水平,对于我国突破物联网技术瓶颈十分有益。
三是有利于提升技术标准的市场价值。通过运用我国自主研发的传感器网络接口、标识、安全、传感器网络与通信网融合发展,使这些技术标准在行业内得到广泛运用。这些标准还将辐射到烟农、卷烟零售商和广大卷烟消费者,由此产生的市场影响力可见一斑。中国作为巨大的消费市场,这些技术及标准的应用将为中国在国际标准谈判中获得重要优势。
3.2 对物联网产业发展的政策建议
第一,要积极鼓励产业链比较完整的行业先行试点。中央政府采取“试点先行、各个击破”的方式,对产业链比较完整的行业的物联网实行试点,实行优先发展战略。试点的对象主要针对有条件的大型国有企业或以国有控股为主的行业,充分利用这些企业在产业链中的主导力量,对他们的物联网进行优先开发应用。
第二,要加大对试点行业或企业的扶持力度。国家物联网产业发展机构应当将技术、项目和资金向试点行业进行适度的倾斜,使各试点行业的物联网体系具有完整性、统一性、先进性的特点。同时,要协调主要网络运营商、软件开发商组织好应用型技术的攻关。对试点行业的技术需求建立帮扶机制,为试点行业解决在实践过程中面临的技术问题。
第三,要整合各试点行业或企业的物联网资源。建立数据库,及时掌握各行业或企业物联网发展的动态。发挥好国家“ 物联网” 标准工作组的作用,在试点行业或企业的物联网技术研发和运用过程中确保技术标全面统一,切实提升我国自主研发的技术标准的市场价值。
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关键词：物联网；推广应用；现代物流
中图分类号：F253.9 文献标识码：A
物联网（Internet of Things，IOT），一种利用互联网、传感等技术的新兴网络，目前是全球关注的信息技术领域的“热点”，被公认为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。从本质上讲，物联网是先进信息技术的集成应用，它的发展为各行各业的发展带来了变革的契机。
物流是国际上公认的继原材料、劳动力之后的“第三利润源泉”，加快现代物流业的发展对于产业结构优化升级与经济发展方式转变具有十分重要的意义。面对物联网发展所带的机遇，何时启动物联网的应用、如何推动物联网的应用，这些都是政府与行业在推动现代物流业发展时必须重点考虑的问题。本文正是紧密结合以上这些问题，从利于物联网在我国物流行业推广应用的角度出发，提出科学地进行推广物联网应用工作的策略与相应的保障措施。
1 物联网对物流行业的影响
物联网的应用，将会有效解决现有物流信息系统与物体之间存在的信息鸿沟问题，大幅度提升物流作业信息化水平，实现物流全程的可视化管理，实现各个物流作业环节的无缝衔接，从而对物流服务各环节运作产生积极影响。在生产环节，通过应用EPC与RFID技术，可以实现生产资料与产成品的全程识别与跟踪，大幅提高生产效率；在运输环节，通过RFID、GPS、GIS等物联网技术的应用，可以实现运输全程的可视化管理，在提高运输效率的同时，保障货物在途安全；在仓储环节，通过RFID等物联网技术的应用，实现出入库、货物盘点等仓储作业的无纸化、自动化，避免人工操作出现的失误，提高仓储管理的整体效率；在配送环节，综合应用物联网技术后则可以大大缩短拣选时间，提高货物的配送效率等；在销售环节，智能货架自动识别并随时报警，通过网络实现敏捷反应，有利于供应链上的各个主体及时掌握市场上的最新动态，消除牛鞭现象等，提高整个供应链的运作效率。
2 物联网在物流行业应用现状及发展趋势
2.1 应用现状
物联网与物流行业具有天然的“耦合”性，物联网理念提出后，物联网技术便率先在物流行业中得到了应用。通过对物流行业物联网的应用情况进行调研以及相关案例的分析发现，物联网技术在物流业的各个作业环节得到了一定程度的应用，主要体现在以下两个方面：
（1）运输与配送环节。运输和配送环节应用的物联网技术主要包括GPS、GIS、RFID等技术。如医药物流应用GPS与GIS技术实现药品运输全程可视化管理，应用RFID电子标签提高药品的分拣效率；运输企业应用车辆定位系统进行车辆的调度管理，并通过应用物流运输信息系统实现货物运输过程中物流、资金流和信息流的三流合一。
（2）仓储管理环节。仓储环节应用的物联网技术主要包括RFID、无线传感、红外等技术。如英特尔医药物流应用温度感应器实时监控药品仓库的温度，从而确保药品的质量安全；珍诚医药物流应用RFID电子标签实现药品库内定位，提高了仓储管理的效率；嘉兴电力局的应急物资储备仓库应用RFID技术，实现了物资智能化识别、定位、追踪、监控和管理。
总体来说，物联网在物流行业的应用还只是局部的、闭环的应用。而在已有的应用中，基本以感知技术的应用为主，智能处理技术的应用比例很低，仅仅实现了物流信息由过去被动的“告知”到现在主动的“感知”，离真正的“智慧物流”还有很大的距离。市场需求方面，目前仅有部分大型物流企业萌发出物联网的应用需求。
2.2 推广应用存在的问题
整体而言，物联网在我国物流行业的应用处于快速发展的起始阶段。实现物联网的普遍性应用，仍存在一系列的障碍，如关键技术有待突破、政策环境有待完善、技术标准有待统一、商业模式有待完善等。而作为物联网应用的主体，物流企业的情况也是在推广应用物联网时必须要重点考虑的。从物流企业的角度出发，影响物联网在物流行业推广应用的问题主要包括以下两点：
（1）物流企业应用意愿不高。从我国物联网发展情况来看，物联网技术尚处于技术研发与准备阶段，离行业级的规模化应用还有很大的距离，因此现在谈利用物联网技术降低物流成本为时尚早。物流行业属于利润率偏低的行业，物联网的应用有时不仅不降低企业的物流成本，甚至是增加企业的物流支出。对于以人工操作为主要业务操作方式的我国物流企业而言，在劳动力成本上升到一定程度之前，大多数的物流企业仍无足够应用物联网技术的动力。
（2）无成熟应用经验可供借鉴。物联网的发展与应用整体处于起步阶段，大多数企业只是将GPS等物联网感知技术应用于运输、仓储环节，用于信息的准确及时采集。到目前为止，在我国物流行业内尚无应用物联网覆盖所有的物品，实现所有物品的远端感知和控制，并形成完全智慧的物流体系的企业。而物联网技术属于新兴技术的一种，企业在应用新兴技术时，除了考虑实用性、稳定性及安全性外，也会特别重视同行业其它企业的经验。因此，无典型成熟应用经验可供借鉴，将会是物联网物流行业推广应用的主要障碍之一。
2.3 发展趋势分析
