【文章內容簡介】 e（人對機器）、MachinetoMan（機器對人）、MobiletoMachine（移動網絡對機器）、MachinetoMobile（機器對移動網絡）。由于Machine一般特指人造的機器設備，而物聯(lián)網（The Internet of Things）中的Things則是指更抽象的物體，范圍也更廣。例如，樹木和動物屬于Things，可以被感知、被標記，屬于物聯(lián)網的研究范疇，但它們不是Machine，不是人為事物。冰箱則屬于Machine，同時也是一種Things。所以，M2M可以看作是物聯(lián)網的子集或應用。 M2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網普遍的應用形式，是實現(xiàn)物聯(lián)網的第一步。M2M業(yè)務現(xiàn)階段通過結合通信技術、自動控制技術和軟件智能處理技術，實現(xiàn)對機器設備信息的自動獲取和自動控制。這個階段通信的對象主要是機器設備，尚未擴展到任何物品，在通信過程中，也以使用離散的終端節(jié)點為主。并且，M2M的平臺也不等于物聯(lián)網運營的平臺，它只解決了物與物的通信，解決不了物聯(lián)網智能化的應用。所以，隨著軟件的發(fā)展，特別是應用軟件的發(fā)展和中間件軟件的發(fā)展，M2M平臺可以逐漸過渡到物聯(lián)網的應用平臺上。 M2M將多種不同類型的通信技術有機地結合在一起，將數據從一臺終端傳送到另一臺終端，也就是機器與機器的對話。M2M技術綜合了數據采集、GPS、遠程監(jiān)控、電信、工業(yè)控制等技術，可以在安全監(jiān)測、自動抄表、機械服務、維修業(yè)務、自動售貨機、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、工業(yè)流程自動化、電動機械、城市信息化等環(huán)境中運行并提供廣泛的應用和解決方案。 M2M技術的目標就是使所有機器設備都具備聯(lián)網和通信能力，其核心理念就是網絡一切（Network Everything）。隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的設備具有了通信和聯(lián)網能力，網絡一切逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。M2M技術具有非常重要的意義，有著廣闊的市場和應用，將會推動社會生產方式和生活方式的新一輪變革。 云計算云計算（Cloud Computing）是分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）和網格計算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。云計算通過共享基礎資源（硬件、平臺、軟件）的方法，將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種IT服務，這樣企業(yè)與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯(lián)網來租賃計算力等資源。用戶可以在多種場合，利用各類終端，通過互聯(lián)網接入云計算平臺來共享資源。 云計算涵蓋的業(yè)務范圍，一般有狹義和廣義之分。狹義云計算指IT基礎設施的交付和使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。提供資源的網絡被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取、按需使用、隨時擴展、按使用付費。這種特性經常被稱為像水電一樣使用的IT基礎設施。廣義云計算指服務的交付和使用模式，通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯(lián)網相關的，也可以使用任意其他的服務。 云計算由于具有強大的處理能力、存儲能力、帶寬和極高的性價比，可以有效用于物聯(lián)網應用和業(yè)務，也是應用層能提供眾多服務的基礎。它可以為各種不同的物聯(lián)網應用提供統(tǒng)一的服務交付平臺，可以為物聯(lián)網應用提供海量的計算和存儲資源，還可以提供統(tǒng)一的數據存儲格式和數據處理方法。利用云計算大大簡化了應用的交付過程，降低交付成本，并能提高處理效率。同時，物聯(lián)網也將成為云計算最大的用戶，促使云計算取得更大的商業(yè)成功。 人工智能人工智能（Artificial Intelligence）是探索研究使各種機器模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、思考、規(guī)劃等），使人類的智能得以物化與延伸的一門學科。目前對人工智能的定義大多可劃分為四類，即機器“像人一樣思考”、“像人一樣行動”、“理性地思考”和“理性地行動”。人工智能企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以與人類智能相似的方式作出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。目前主要的方法有神經網絡、進化計算和粒度計算3種。在物聯(lián)網中，人工智能技術主要負責分析物品所承載的信息內容，從而實現(xiàn)計算機自動處理。 人工智能技術的優(yōu)點在于：大大改善操作者作業(yè)環(huán)境，減輕工作強度；提高了作業(yè)質量和工作效率；一些危險場合或重點施工應用得到解決；環(huán)保、節(jié)能；提高了機器的自動化程度及智能化水平；提高了設備的可靠性，降低了維護成本；故障診斷實現(xiàn)了智能化等。 數據挖掘數據挖掘（Data Mining）是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機的實際應用數據中，挖掘出隱含的、未知的、對決策有潛在價值的數據的過程。數據挖掘主要基于人工智能、機器學習、模式識別、統(tǒng)計學、數據庫、可視化技術等，高度自動化地分析數據，做出歸納性的推理。它一般分為描述型數據挖掘和預測型數據挖掘兩種：描述型數據挖掘包括數據總結、聚類及關聯(lián)分析等；預測型數據挖掘包括分類、回歸及時間序列分析等。通過對數據的統(tǒng)計、分析、綜合、歸納和推理，揭示事件間的相互關系，預測未來的發(fā)展趨勢，為決策者提供決策依據。 在物聯(lián)網中，數據挖掘只是一個代表性概念，它是一些能夠實現(xiàn)物聯(lián)網“智能化”、“智慧化”的分析技術和應用的統(tǒng)稱。細分起來，包括數據挖掘和數據倉庫（Data Warehousing）、決策支持（Decision Support）、商業(yè)智能（Business Intelligence）、報表（Reporting）、ETL（數據抽取、轉換和清洗等）、在線數據分析、平衡計分卡（Balanced Scoreboard）等技術和應用。 中間件中間件是為了實現(xiàn)每個小的應用環(huán)境或系統(tǒng)的標準化以及它們之間的通信，在后臺應用軟件和讀寫器之間設置的一個通用的平臺和接口。在許多物聯(lián)網體系架構中，經常把中間件單獨劃分一層，位于感知層與網絡層或網絡層與應用層之間。本書參照當前比較通用的物聯(lián)網架構，將中間件劃分到應用層。在物聯(lián)網中，中間件作為其軟件部分，有著舉足輕重的地位。物聯(lián)網中間件是在物聯(lián)網中采用中間件技術，以實現(xiàn)多個系統(tǒng)或多種技術之間的資源共享，最終組成一個資源豐富、功能強大的服務系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮物聯(lián)網系統(tǒng)的作用。具體來說，物聯(lián)網中間件的主要作用在于將實體對象轉換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數據處理是中間件最重要的功能。同時，中間件具有數據的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到后端的應用系統(tǒng)。 目前主流的中間件包括ASPIRE和Hydra。ASPIRE旨在將RFID應用滲透到中小型企業(yè)。為了達到這樣的目的，ASPIRE完全改變了現(xiàn)有的RFID應用開發(fā)模式，它引入并推進一種完全開放的中間件，同時完全有能力支持原有模式中核心部分的開發(fā)。ASPIRE的解決辦法是完全開源和免版權費用，這大大降低了總的開發(fā)成本。Hydra中間件特別方便實現(xiàn)環(huán)境感知行為和在資源受限設備中處理數據的持久性問題。Hydra項目第一個的產品是為了開發(fā)基于面向服務結構的中間件，第二個產品是為了能基于Hydra中間件生產出可以簡化開發(fā)過程的工具，即供開發(fā)者使用的軟件或者設備開發(fā)套裝。 物聯(lián)網中間件的實現(xiàn)依托于中間件關鍵技術的支持，這些關鍵技術包括Web服務、嵌入式Web、Semantic Web技術、上下文感知技術、嵌入式設備及Web of Things等。第三章 物聯(lián)網行業(yè)應用就目前國內外有關智能物聯(lián)網產品體系的研究技術和成果預計，未來物聯(lián)網將在10 多個領域得到廣泛應用，涉及到國家經濟社會發(fā)展導向以及關系民生保障的各個領域。物聯(lián)網主要應用行業(yè)和領域如表2所示：表2 物聯(lián)網技術在各行業(yè)和領域的應用方向主要應用內容智能城市包括對城市的數字化管理和城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控，即采用3S 技術開發(fā)和應用各個領域的空間信息資源，構建數字城市；并基于寬帶互聯(lián)網的實時遠程監(jiān)控、傳輸、存儲、管理業(yè)務，實現(xiàn)對城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一管理。智能交通包括公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺、智能公交站臺、電子票務、車管專家和公交手機一卡通5 種業(yè)務。實現(xiàn)對公交運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，公交調度信息數據和多媒體數據的發(fā)布，手機憑證業(yè)務自動處理，車輛位置、速度、功能參數等的實時管理，以及公交手機一卡通的小額支付、空中充值等。智能物流構建包括信息展示、電子商務、物流配載、倉儲管理、金融質押、園區(qū)安保、海關保稅等功能為一體的物流園區(qū)綜合信息服務平臺，并為金融質押、園區(qū)安保、海關保稅等功能預留接口，為園區(qū)客戶及管理人員提供一站式綜合信息服務。智能環(huán)保通過水質監(jiān)測，預警與預報重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛，監(jiān)督總量控制制度落實情況等。智能農業(yè)自動檢測設施農業(yè)、工廠農業(yè)以及立體農業(yè)等新型現(xiàn)代農業(yè)的綜合生態(tài)信息，實現(xiàn)農業(yè)管理的全面自動化與科學化。智能醫(yī)療借助簡易實用的家庭醫(yī)療傳感設備，對病人或老人的生理指標進行自測以生成生理指標數據，并進行與醫(yī)療機構信息系統(tǒng)的對接。智能校園開發(fā)電子錢包、身份識別和銀行圈存，以及學生管理電子化、教師排課辦公無紙化和學校管理的系統(tǒng)化，促進了校園運行和管理的信息化與智能化。智能家居將各種家庭設備通過智能家庭網絡實現(xiàn)設備運行與管理的自動化，以及家庭設備的遠程操控，創(chuàng)建舒適、宜人、安全便捷的家庭生活空間。 環(huán)保行業(yè)物聯(lián)網技術應用 環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網應用概述環(huán)境監(jiān)測包括空氣監(jiān)測、水質監(jiān)測、噪聲監(jiān)測等。其典型行業(yè)應用場景包括：環(huán)境排放點實時監(jiān)測、污染報警、大氣監(jiān)控、噪聲監(jiān)控、廢水廢氣監(jiān)控等等。上述這些環(huán)境監(jiān)測場景經常要將監(jiān)測點設置到人很少或者沒有人的地方，如果使用有線網絡或者人工采集數據將是很大的一筆管理開支，并且采集的數據不具有實時性，比如氣象監(jiān)測等，滿足不了某些苛刻的需求。面對如此寬泛的監(jiān)測范圍，如何使數據采集監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面更廣、更富實用性和靈活性，同時還能滿足各方面對環(huán)境監(jiān)測信息的需求，是困擾地方環(huán)保部門和相關企業(yè)的難題。物聯(lián)網完美的契合了此種需求，很好的解決了這個問題，它使用無線傳感器網絡采集數據，通過移動通信模塊傳輸數據到移動通信網絡和互聯(lián)網中的管理平臺進行統(tǒng)一地處理，可以極大地提高監(jiān)測效率，并具有實時性的特點。目前的物聯(lián)網環(huán)境監(jiān)測一般以省級環(huán)境監(jiān)測為單位，聯(lián)合運營商梯次進行推進。根據有關規(guī)定，相關部門必須負起建設先進的環(huán)境監(jiān)測預警體系的責任，推進各級環(huán)境監(jiān)測站標準化建設。到2011年，80％的縣級環(huán)境監(jiān)測站達到建設標準；建設全國空氣、地表水、近岸海域、輻射、生態(tài)環(huán)境等環(huán)境質量監(jiān)測網絡；建設重點污染源監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)；建設重點污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)；優(yōu)先建設燃煤電廠在線監(jiān)測系統(tǒng)。隨著國家對環(huán)境監(jiān)測工作的加強，環(huán)境監(jiān)測專用設備的需求將趨于旺盛，基于物聯(lián)網的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)市場潛力巨大，具有廣闊的發(fā)展前景。 環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網應用方案水資源管理系統(tǒng)解決方案以現(xiàn)代化通信手段實現(xiàn)實時應急處理，實現(xiàn)綜合感知的水質實時監(jiān)測和水資源業(yè)務管理。水資源管理的主要業(yè)務包括：組織水功 能區(qū)的劃分和審核江河、湖庫等水域納污能力；指導監(jiān)測江河、湖庫、地下水的水量、水質；指導入河排污口設置的管理工作，提出限制排污總量的意見并監(jiān)督實 施；組織實施水資源費征收制度和取用水許可制度，負責取用水許可審批，監(jiān)督水資源費的征收和使用等。為實現(xiàn)這些業(yè)務管理，需要對水資源信息進行實時地監(jiān)測 和采集，監(jiān)測要素包括：區(qū)域內關鍵節(jié)點視頻監(jiān)控、水質實時監(jiān)測、水流量和水位實時監(jiān)測、超標有害成分重點監(jiān)測和分析、供水水質重要指標超標報警。水資源管理系統(tǒng)方案架構如圖3所示：