【文章內(nèi)容簡介】 術、智能嵌入技術。3）智能性物聯(lián)網(wǎng)使人們所處的物質(zhì)世界得以實現(xiàn)極大程度的數(shù)字化、網(wǎng)絡化，使得世界中的物體不僅以傳感方式，也以智能化方式關聯(lián)起來，網(wǎng)絡服務也得以智能化。物聯(lián)網(wǎng)具有智能化感知性，它可以感知人們所處的環(huán)境，最大限度地支持人們更好的洞察、利用各種環(huán)境資源，以便作出正確的判斷。4）嵌入性物聯(lián)網(wǎng)的嵌入性表現(xiàn)在兩個方面：一是各種各樣的物體本身被嵌入在人們所生活的環(huán)境中；二是由物聯(lián)網(wǎng)提供的網(wǎng)絡服務將被無縫地嵌入到人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活中。 物聯(lián)網(wǎng)的基本結構與特點物聯(lián)網(wǎng)的基本結構是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)化的重要體現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)各組成部分分工協(xié)作、有機結合、以實現(xiàn)物與物之間的交互溝通和基于物聯(lián)網(wǎng)的工作組織。物聯(lián)網(wǎng)的組成包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層，物聯(lián)網(wǎng)的基本結構[34]如圖22所示。應用層應用實施應用控制網(wǎng)絡層傳輸調(diào)用存儲處理匯集物理實體感知層感知工具感觸傳輸網(wǎng)實體感觸端圖22 物聯(lián)網(wǎng)的基本結構物聯(lián)網(wǎng)的“物”是物理實住，正是物理實體的集合構成了物質(zhì)世界，即物聯(lián)網(wǎng)的作用對象。物聯(lián)網(wǎng)的感知層通過對物質(zhì)世界的物理實體的感知布局，實現(xiàn)對物理實體的屬性的感知、采集與捕獲，使之成為可供傳輸和識讀的信息。感知層的構成包括實體感觸端、感觸傳輸網(wǎng)與感知工具。實體感觸端與物質(zhì)世界緊密相連，是物聯(lián)網(wǎng)對物理實體屬性信息進行直接感觸的載體，也是整個物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的末梢節(jié)點。 實體感觸端可以以實物方式存在，也可以是虛擬的。感觸傳輸網(wǎng)是對物理實體的屬性信息進 行傳輸?shù)木W(wǎng)絡，距離可以很長。感知工具是將實物的屬性信息轉化為可在網(wǎng)絡層的傳輸介質(zhì) 中進行傳輸?shù)男畔⒌墓ぞ摺８兄獙幼鳛槲锫?lián)網(wǎng)基礎信息的來源，其布局決定了物聯(lián)網(wǎng)的作用范圍，目前運用于物聯(lián)網(wǎng)感知層的技術和相關設備主要包括二維碼、標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、以及M2M終端、傳感器網(wǎng)絡等，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和完善過程中，感知層要突破的方向是具備更敏感、更全面的感知能力（如通過嵌入式技術和納米技術），降低功耗、小型化和降低成本。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層通過相關的工具和媒介對感知層將物體屬性轉化而成的信息進行匯集、 處理、存儲、調(diào)用、傳輸。圍繞著對感知信息的匯集、處理、存儲、調(diào)用、傳輸五項作用，網(wǎng)絡層的構成中由相應 的組成部分完成各項職能。匯集工具與感知層相銜接，將感知層采集終端的信息自行集中， 并接入物聯(lián)網(wǎng)的傳輸體系；處理工具用于對傳輸信息進行選擇、糾正，以及不同信息形式間 的轉化等處理工作；存儲工具需對信息進行存儲；調(diào)用工具以某種方式實現(xiàn)對感知信息進行 準確調(diào)用；傳輸工具是網(wǎng)絡層的主體，通過用可傳遞感知信息的傳輸介質(zhì)構建傳輸網(wǎng)絡，使 感知信息可傳遞到物聯(lián)網(wǎng)的任何工作節(jié)點上。網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)提供普遍服務的基礎設施，其各功能要素的實現(xiàn)水平，決定了整個物聯(lián) 網(wǎng)體系的工作效率和服務質(zhì)量。在傳輸工具的選擇上，通信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡， 是現(xiàn)階段相對成熟的解決方案。網(wǎng)絡層有待在傳輸容量、海量信息處理、傳輸速率、傳輸安 全等方面進一步發(fā)展。應用層將物聯(lián)網(wǎng)所提供的物的信息引入相關領域，與其現(xiàn)有技術相結合，實現(xiàn)廣泛智能 化應用的解決方案。應用層可由應用控制和應用實施構成，物聯(lián)網(wǎng)通過感知層和網(wǎng)絡層傳遞的信息是原始信息，這些信息只有通過轉換、篩選、分析、處理后才有實際價值，應用控制層就承擔了該項 工作。應用實施是通過應用控制分析、處理的結果對事物進行相關應用反饋的實施，實現(xiàn)物 對物的控制。應用實施可由人參與，也可不由人參與，實現(xiàn)完全的智能化應用。應用層是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)其社會價值的部分，也是物聯(lián)網(wǎng)拓寬產(chǎn)業(yè)需求、帶來經(jīng)濟效益的關鍵，還是推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動力。目前物聯(lián)網(wǎng)的應用層通過應用服務器、手機、PC、PDA等終端，可在物流、醫(yī)療、銷售、家庭等產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)應用。未來應用層需要拓寬產(chǎn)業(yè)領 域，增加應用模式，創(chuàng)新商業(yè)運營模式，推進信息的社會化共享。物聯(lián)網(wǎng)的三層結構是通過技術特點和在物聯(lián)網(wǎng)體系中所起的作用，以及功能來劃分的，這樣的層級組成有如下特點[35]。1）物聯(lián)網(wǎng)分解為三層，各層在功能上是相對獨立的，各層內(nèi)部的改變不會影晌其他層，這使得物聯(lián)網(wǎng)的設計變得相對簡單、靈活，同時對物聯(lián)網(wǎng)的擴大和發(fā)展也是有利的。2）層與層之間是逐層上下鏈接的關系，下層作為上層的基礎，為上層實現(xiàn)其功能提供服務。3）層與層之間有不同技術體系、功能模式，以及協(xié)議、標準、社會保障及法律法規(guī)。 物聯(lián)網(wǎng)主要技術射頻識別[36]（Radio Frequency Identification，RFID）是一種先進的非接觸式自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現(xiàn)對靜止的或移動中的待識別物品的自動機器識別。與其他自動識別技術一樣，射頻識別系統(tǒng)也是有信息載體和信息獲取裝置組成。其中，裝載識別信息的載體是射頻標簽，獲取信息的裝置稱為射頻讀寫器。標簽與讀寫器之間利用感應、無線電波或微波能量進行非接觸雙向通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而達到識別的目的。RFID技術的突出特點是實現(xiàn)非接觸雙向通信，解決了無源和非接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產(chǎn)管理等領域，隨著大規(guī)模集成電路技術的進步，RFID成本將不斷降低，其應用將越來越廣泛。[37]在物聯(lián)網(wǎng)的布署中，需要感知節(jié)點及時、準確地獲取外界事物的各種信息，需要感知外部世界的各種電量和非電量數(shù)據(jù)，如電、熱量、力、光、聲音、位移等，這就必須合理地選擇和善于運用各種傳感器，以期獲得對應的感知數(shù)據(jù)。傳感器是目前世界各國普遍重視并大力發(fā)展的高新技術之一。在信息時代，實現(xiàn)物物相連的今天，傳感器技術已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術中必不可少的關鍵技術之一。傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受和檢出功能，并按照一定規(guī)律轉換成與之對應的有用信號的元件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。傳感器實質(zhì)上是一種功能模塊，它的作用是將外界的各種各樣的信號轉換成電信號。它是實現(xiàn)測試和自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。假如沒有傳感器對原始參數(shù)進行精確可靠的測量，那么無論是信號轉換還是信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都沒有辦法實現(xiàn)。傳感器技術是現(xiàn)代信息技術的主要內(nèi)容之一。傳感器一般由敏感元件和轉換元件兩大部分組成，通常也將轉換電路及輔助電路作為其組成部分。傳感器的組成結構如圖23所示。敏感元件轉換元件基本轉換電器敏感元件圖23 傳感器的組成結構[38]嵌入式系統(tǒng)技術是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是指將應用程序、操作系統(tǒng)與計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)。它以應用為中心，以計算機技術為基礎，而且軟、硬件可以裁剪，因而是能滿足應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗的嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有高度自動化、可靠性高等特點。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成：嵌入式系統(tǒng)的硬件主要包括嵌入式核心芯片、存儲器、I/O端口等；而嵌入式系統(tǒng)的軟件則由嵌入式操作系統(tǒng)和相應的各種應用程序構成。有時把這兩者結合起來，應用程序控制著系統(tǒng)的運作和行為，而操作系統(tǒng)控制著應用程序編程與硬件的交互作用。嵌入式系統(tǒng)的組成結構框圖如圖24所示。軟件處理器處理器輸入輸出圖24 嵌入式系統(tǒng)的組成結構框圖嵌入式軟件就是嵌入式在硬件中的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件，嵌入式軟件與嵌入式系統(tǒng)是密不可分的，嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置，是以應用為中心，以計算機技術為基礎，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。而嵌入式軟件就是基于嵌入式系統(tǒng)設計的軟件，它也是計算機軟件的一種，同樣由程序及其文檔組成，可細分成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應用軟件三類，是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。[39][40][41]物聯(lián)網(wǎng)的主要技術還包括紅外感應技術、激光掃描技術、EPC產(chǎn)品電子代碼技術、GPS全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)技術、SOA架構技術、Web Service技術、EAI技術、中間件技術、PML（實體標記語言）開發(fā)技術和信息安全技術等。 物聯(lián)網(wǎng)技術的特點物聯(lián)網(wǎng)技術作為現(xiàn)代智能技術的基礎，主要依靠物聯(lián)網(wǎng)的三大特點[42]：：全面感知是基礎，利用傳感器技術、RFID射頻識別技術、二維碼掃描技術、攝像頭監(jiān)控技術甚至包括各種可用的聲光電感知技術，進行信息采集。：通過將有感知技術獲取的信息傳入到互聯(lián)網(wǎng)，將感知技術準確、快速的傳遞出去，同時依靠網(wǎng)絡技術的信息共享，可以隨時隨地的進行信息的共享和交互。： 利用現(xiàn)有的智能算法以及工具等對獲取的海量數(shù)據(jù)進行分析處理，并實現(xiàn)智能決策和控制。在物流領域來看，物聯(lián)網(wǎng)只是技術手段，目標是物流的智能化。物流智能化不僅僅是通過自動采集物流信息來作出判斷和選擇，還要與網(wǎng)絡相連，隨時把采集的物流信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，或者是指揮的本部，由指揮中心作出判斷，進行實時調(diào)整，動態(tài)管控和動態(tài)地自動選擇。物聯(lián)網(wǎng)強調(diào)的是所有物品的連接，從而形成一個無處不在的網(wǎng)絡社會，使社會更加智能化，可以說，物聯(lián)網(wǎng)促進了物流產(chǎn)業(yè)的又一次變革。當前，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展正推動著物流智能化的發(fā)展[43]。目前在物流業(yè)應用較多的感知手段主要是RFID和GPS技術，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，傳感技術、藍牙技術、視頻識別技術、M2M技術等多種技術也將逐步集成應用于現(xiàn)代物流領域，用于現(xiàn)代物流作業(yè)中的各種感知與操作。如果物聯(lián)網(wǎng)中RFID技術與傳感器網(wǎng)絡得到普及，使得物與物互聯(lián)互通，將給企業(yè)的物流系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、采購系統(tǒng)與銷售系統(tǒng)的智能融合提供平臺，打破工序、流程界限，打造智慧企業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)集合了編碼技術、網(wǎng)絡技術、射頻識別技術等，突破了以往獲取信息模式的瓶頸，可以對單個物品信息實現(xiàn)自動、快速、并行、實時、非接觸式處理，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息共享，從而使物流公司能夠準確、全面、及時地獲取物流信息以供人們決策所用。在通過物流網(wǎng)獲取智能物流信息的基礎上，根據(jù)不同的信息級別，物聯(lián)網(wǎng)可分別提供企業(yè)級、行業(yè)級和供應鏈級的信息增值服務。企業(yè)級信息增值服務是基于微觀層面的，主要依靠物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)θ魏我粋€單個物品進行跟蹤的特點對企業(yè)產(chǎn)品在生命周期內(nèi)的所有過程進行監(jiān)控，以服務于企業(yè)的常規(guī)作業(yè)層工作；行業(yè)級信息增值服務是基于中觀和觀層面的，主要依靠物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡化優(yōu)點來對物品流通網(wǎng)絡進行全面跟蹤，并結合企業(yè)級信息實現(xiàn)對產(chǎn)品市場的全方位控制，以服務于企業(yè)的管理和戰(zhàn)略決策工作；供應鏈級增值服務是基于宏觀層面的，主要依靠物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡特性和個性化的配套軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)對物品流通過程中各個市場要素的全方位監(jiān)控，提供既滿足企業(yè)所需，又滿足整個供應鏈資源優(yōu)化配置的信息服務。智能物流系統(tǒng)[44]大量利用先進的信息采集、信息傳遞、信息管理技術，智能處理技術，通過信息集成、技術集成和物流管理系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)貫穿供應鏈過程中，生產(chǎn)、運輸、配送、銷售以及可追溯的物流全過程優(yōu)化以及資源優(yōu)化，并使各項物流活動優(yōu)化、高效運行，為企業(yè)提供最大利潤化和最佳的服務，同時消耗最少的自然資源和社會資源，最大限度的保護好生態(tài)環(huán)境的整體智能社會物流管理體系。智能物流系統(tǒng)的組成要素[45]有以下幾個方面：硬件要素包括運輸要素和儲存要素。運輸要素分為兩種：一種是運輸基礎設施，他們固定在某一個地點或者線路上，比如鐵路、公路、機場、港口、車站等；另一種是運行設備，他們是獨立的設備，以基礎設施為運行條件并與之相配套，比如集裝箱裝卸搬運車、汽車、火車、輪船、飛機等。儲存要素包括基礎設施和利用這些基礎設施進行儲存運作的設備，前者如倉庫、貨場、站臺、堆場等，后者如倉庫中的貨架、托盤、叉車、分揀機、巷道車等。 軟件要素是指智能物流系統(tǒng)的支撐要素，包括物流系統(tǒng)的體制、制度、法律、法規(guī)，行政命令，標準化系統(tǒng)等，處于復雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)中，要協(xié)調(diào)與其它系統(tǒng)的關系這些要素是不可缺少的。人員要素是指運作物流所需要的各類物流技術人才、物流治理人才、物流基層操作人員，用以來完成裝卸、搬運、配送、流通加工等物流功能于實務。信息技術要素是指企業(yè)完成物流整體規(guī)劃、方案設計、信息搜尋、跟蹤、反饋、滿足客戶個性化需求所需要的各種技術能力。隨著智能物流的發(fā)展，體現(xiàn)出了以下幾個特點[46]：這是物流發(fā)展的必然趨勢，是智能物流的典型特征，它貫穿于物流活動的全過程。隨著人工智能技術、自動化技術、信息技術的發(fā)展，其智能化的程度將不斷提高。它不僅僅限于解決庫存水平的確定、運輸?shù)缆返倪x擇、自動跟蹤的控制、自動分揀的運行、物流配送中心的管理等問題，隨著時代的發(fā)展也將不斷地賦予新的內(nèi)容。柔性化是為實現(xiàn)“以顧客為中心”理念而在生產(chǎn)領域提出的，即真正地根據(jù)消費者需求的變化來靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝。物流的發(fā)展也是如此，必須按照客戶的需要提供高度可靠的、特殊的、額外的服務?！耙灶櫩蜑橹行摹狈盏膬?nèi)容將不斷增加，服務的重要性也將越來越高，如果沒有智能物流系統(tǒng)的柔性化是不可能達到的。智能物流活動既包括企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過程中的全部物流活動，也包括企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個人之間的全部物流活動。智能物流的一體化是指智能物流活動的整體化和系統(tǒng)化，它是以智能物流管理為核心，將物流過程中運輸、存儲、包裝、裝卸等諸換屆集合成一體化系統(tǒng)。以最低的成本向客戶提供最滿意的物流服務。隨著物流設施的國際化、物流技術的全球化和物流服務的全面化，物流活動并不僅僅局限于一個企業(yè)、一個地區(qū)或一個國家。為實現(xiàn)貨物在國際間的流動和交換，以促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展和世界資源優(yōu)化配置，一個社會化的智能物流體系正在逐漸形成。構建智能物流體系對于降低商品流通成本起到?jīng)Q定性的作用，并成為智能性社會發(fā)展的基礎。本章主要介紹了物流系統(tǒng)的相關概念，