【正文】 行自動(dòng)化的控制以及對(duì)它的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行跟蹤。當(dāng)時(shí)， MIT 做了 AutoID 這個(gè)項(xiàng)目，它是應(yīng) 用在物流領(lǐng)域，用來自動(dòng)監(jiān)控商品的流動(dòng)。 四、物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用 現(xiàn)在我們來看看物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)前有哪些主要應(yīng)用。在這個(gè)前提之下，大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的技術(shù)就變得非常地迫切。大規(guī)模計(jì)算，大家可以看到最近的云計(jì)算也非常地?zé)衢T，它是大規(guī)模計(jì)算的一個(gè)類型，除此之外還有大規(guī)模數(shù)據(jù)，后邊我們會(huì)提到大規(guī)模數(shù)據(jù)，為什么這么說呢？大規(guī)模數(shù)據(jù)跟物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)系非常密切，大家設(shè)想一下，當(dāng)前我們通過計(jì)算機(jī)，通過互聯(lián)網(wǎng)所能看到的所有的信息，各種各樣，不論是文字、聲音、圖片等，大家追本窮源地去想一想，這個(gè)信息的源頭在哪里？你看到的這個(gè)信息是哪里來的？不外乎兩個(gè)來源，一個(gè)是我們通過鍵盤敲擊產(chǎn)生，我們看到大量的文字，尤其是文字信息，幾乎無(wú)一例外是通過鍵盤輸入的，通過人來輸入的；第二類是通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的，這個(gè)我要強(qiáng)調(diào)一下。 除此之外，還有一個(gè)是大規(guī)模數(shù)據(jù)和大規(guī)模計(jì)算的技術(shù)，這個(gè)也是信息技術(shù)。其實(shí)還有一項(xiàng)大家也會(huì)使用得比較多，專業(yè)詞匯叫“ ”，俗稱叫 WiFi，是大家日常所使用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，或者叫無(wú)線局域網(wǎng)，還有一個(gè)是叫 ，專業(yè)詞匯叫“ IEEE”，有一個(gè)俗稱叫“ WiMAX”，“ WiMAX”跟 WiFi 有點(diǎn)相似，它最初出現(xiàn)的時(shí)候是要讓計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋最后一公里，有一些主干基點(diǎn)能夠覆蓋到更加邊緣的地方，這個(gè)跟 WiFi 是非常像的，世界上有些國(guó)家是不用 WiFi，用“ WiMAX”也有，像我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)主要是用“ WiMAX”來做無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的。還有 3G，3G 網(wǎng)是我們所說的 GDMA，這里面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置很多，這里面就不細(xì)講。射頻的攝像頭，你也可以認(rèn)為是一個(gè)傳感器，在現(xiàn)在城市的安防之中，大家每天都要碰到若干個(gè)射頻的傳感器，大家有開車的同志可能對(duì)這些傳感器也是印象深刻，你超速、變道會(huì)有一些自動(dòng)傳感的一些射頻監(jiān)控識(shí)別在進(jìn)行監(jiān)控和抓拍。在這個(gè)過程之中，還有信息的一些處理和應(yīng)用，這個(gè)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 從 2020 年以后，大家所提的傳感器，更多的是提無(wú)線傳感器，在這個(gè)傳感器里面除了有感應(yīng)物理量的一些電子設(shè)備之外，還有計(jì)算機(jī)的通訊網(wǎng)絡(luò)的東西，里面會(huì)有通訊模塊，能夠把信息跟外界進(jìn)行交換，進(jìn)行連接，從而形成多個(gè)傳感器之間的一個(gè)自行組 織的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器大家可能知道，它能夠感受被測(cè)量的一些物體，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的一些數(shù)字信號(hào)的一些裝置，傳感器本身是日常不變的，家里有 家里小孩子量的體溫表，這就是一個(gè)傳感器，它里邊按照體溫能夠顯示一定的數(shù)字，還有很多人家里有老人可能會(huì)有電子血壓儀，像這都屬于傳感器。當(dāng)然這只是物聯(lián)網(wǎng)其中的一個(gè)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)是需要有大量的這樣一種標(biāo)簽?zāi)軌虬阉?lián)系起來，構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)才稱之為“物聯(lián)網(wǎng)”。 電子標(biāo)簽技術(shù)也分為很多種類型，具體類型大家可以參照我們的教材，我就不做仔細(xì)講解了。射頻識(shí)別是物聯(lián)網(wǎng)，剛剛發(fā)展歷史中我們已經(jīng)介紹過，最初的一個(gè)應(yīng)用是 MIT 做了“ AutoID”這個(gè)事情，什么是“ RFID”（射頻識(shí)別），更俗稱叫“電子標(biāo)簽”，它的工作原理很簡(jiǎn)單，當(dāng)然內(nèi)部還是很復(fù)雜，在我們應(yīng)用過程中看起來是比較簡(jiǎn)單的，而且我相信很多學(xué)員都已經(jīng)使用過這個(gè)“ RFID”，“ RFID”包含兩部分，一個(gè)是標(biāo)簽，另外一個(gè)是標(biāo)簽里面的另外一個(gè)叫“閱讀器”，標(biāo)簽可以存儲(chǔ)一些信息，它存儲(chǔ) 的信息量相對(duì)于我們現(xiàn)在使用的類似功能的，像條形碼、二維條碼，信息量要大得多，并且它所存儲(chǔ)的信息是可以跟計(jì)算機(jī)進(jìn)行交換的，當(dāng)然條形碼也能交換，是我們?nèi)粘Ｋ吹降臈l形碼閱讀器，大家去超市買東西的時(shí)候都會(huì)看到，但這個(gè)是需要有人工來操作的，但電子標(biāo)簽的話是可以自動(dòng)化地來操作。 三、物聯(lián)網(wǎng)涉及的主要信息技術(shù) 第一講的第三個(gè)內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)這里面涉及到大量的信息技術(shù)，這里我們只挑其中幾個(gè)主要的給大家簡(jiǎn)單介紹一下。所以我們可以看到，它在整個(gè)發(fā)展的過程之中，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)跟我們現(xiàn)在比較熱門的“智慧”這個(gè)詞關(guān)聯(lián)在一起。 2020 年的時(shí)候，歐洲也出臺(tái)了一個(gè)叫《物聯(lián)網(wǎng) 2020》的報(bào)告，在這個(gè)報(bào)告里面也分析了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的各種階段，以及在不同階段中的一些應(yīng)用。 在 1999 年，美國(guó)的自動(dòng)識(shí)別中心也提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的初步概念。它在這里能做什么呢？他們開展了一個(gè)項(xiàng)目，稱之為“ AutoID”，從字面的意思來理解是自動(dòng)化的商品編碼的識(shí)別，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用在類似于沃爾瑪這種全球具有供應(yīng)鏈的、具有商品的物流的這樣的大型商業(yè)集團(tuán)，為他們的商品的物流過程的監(jiān)控和管理而使用。在 1995 年的時(shí)候，這是第一次，在現(xiàn)在可能還是世界首富比爾?蓋茨，他提出了物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)雛形，他當(dāng)時(shí)是花了五千萬(wàn)美元做了一個(gè)智能家居系統(tǒng)，除了造這個(gè)房子之外，比爾?蓋茨還把自己家里的所有電器化的一些設(shè)備，把它進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)，這里面利用了微軟公司一些強(qiáng)大的技術(shù)力量，他把家里的電器都能夠連起來，通過網(wǎng)絡(luò)來訪問、來控制，這是1995 年的時(shí)候。 物聯(lián)網(wǎng)有人給它們做了一個(gè)定義，這個(gè)定義可能也不是非常完備，它是指物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，我們稱之 為“物聯(lián)網(wǎng)”。 當(dāng)然這個(gè)“傳感器”是一個(gè)統(tǒng)稱，有的可能是一個(gè) GPS 定位，有的可能是一個(gè)電子標(biāo)簽，有的可能是一個(gè)攝像頭， 有的是一個(gè)感應(yīng)物理世界的一些物理量的一些傳感器?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)本質(zhì)上還是互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樗窃诨ヂ?lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的一個(gè)延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，它的核心還是計(jì)算機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于是把互聯(lián)網(wǎng)從計(jì)算機(jī)的世界向整個(gè)的物理世界的一個(gè)延伸，延伸到我們?nèi)粘Ｋ幼〉姆切畔⒒倪@樣一個(gè)世界。 講了這么多，到底什么叫物聯(lián)網(wǎng)？按照英文名稱來講，我們把它稱之為“ Inter of Things”，“ Inter ”這個(gè)詞大家都很清楚，我們叫計(jì)算機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，它里面的主機(jī)、終端都是計(jì)算機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)，大家注意看，后面有一個(gè)“ of Things”，“ Things”是萬(wàn)物，各種各樣的東西，可以是桌子、椅子，可以是電器，可以是汽車，可以是某種商品，大家看到的任何東西，它們之間也可以聯(lián)網(wǎng)，這跟互 聯(lián)網(wǎng)之間就有一個(gè)很大的區(qū)別。計(jì)算機(jī)發(fā)展非常快，當(dāng)前我們一臺(tái)個(gè)人使用的電腦已經(jīng)相當(dāng)于十年前、二十年前的一個(gè)大型服務(wù)器的計(jì)算能力了，當(dāng)然與之相適應(yīng)的，人們所需要的數(shù)據(jù)也越來越多，現(xiàn)在每個(gè)人所擁有的數(shù)據(jù)可能是十年前一個(gè)大公司、一個(gè)大部門 所有數(shù)據(jù)的總和，甚至還要多。還有其他的類似于藍(lán)牙，還有其他的類似于無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，這里面這些通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展極大地促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)之間的通信的效率，使得物聯(lián)網(wǎng)的連接更加方便。當(dāng)前 ,不同的、各種各樣的網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)發(fā)展得非常迅速，其中又以短距離的無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展尤為迅速。 還有我們?cè)诔欣锶ベI東西，仔細(xì)的學(xué)員以后可以去發(fā)現(xiàn)一下，有很多商品的包裝中嵌入了一個(gè)很小的小硬塊的東西，這里邊就是一個(gè)存儲(chǔ)信息的一個(gè)芯片，我們又把它稱之為“電子標(biāo)簽”，這一系列的傳感器技術(shù)和信息產(chǎn)品的小型化技術(shù)也催生了物聯(lián)網(wǎng)的興起。我們?nèi)粘？梢钥吹胶芏喾N的傳感器，這其中因?yàn)?IC 芯片的性能更加強(qiáng)，及其做得更加小型化，使得能夠在不同的物體上能夠比較方便地部署，并且你也能夠高效地處理相應(yīng)的信息，這樣也使得物跟物 之間進(jìn)行連接，相互傳遞信息成為可能。從這期間，若干種新型技術(shù)的出現(xiàn)都或多或少地起到這種作用，當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是其中之一?；ヂ?lián)網(wǎng)的成功，從 90 年代中后期開始，掀起了一場(chǎng)信息技術(shù)的革命，也對(duì)我們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了一 個(gè)極大的推動(dòng)作用。 物聯(lián)網(wǎng)，我剛剛講的是一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，跟其他網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，它也有它產(chǎn)生的一些深層次的背景。最近又興起了物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，不同的物體之間能夠構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。第一個(gè)，當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)，包括我們的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)以及其他的各種類型的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的信息技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。這章里面我 們會(huì)講述物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生、興起，物聯(lián)網(wǎng)涉及到相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)在我們?nèi)粘Ｋ吹降闹饕囊恍?yīng)用，以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 這門課程主要分為五講，第一講是物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，第二講是物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算，第三講，物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市，第四講是物聯(lián)網(wǎng)與智能居行等，第五講是物聯(lián)網(wǎng)與健康。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用之一物聯(lián)網(wǎng)的基本概念 魏貴義 博士 浙江工商大學(xué)教授 各位學(xué)員，大家好！物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用這門課程是“十二五”期間全省專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)的一門課程。這門課程主要分為五講，第一講是物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，第二講是物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算，第三講，物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市，第四講是物聯(lián)網(wǎng)與智能居行等，第五講是物聯(lián)網(wǎng)與健康。 下面我們開始第一講內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)的基本概念。 一、物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，大家可以聯(lián)想一下，在當(dāng)前我們生活中所看到的各種各樣的網(wǎng)絡(luò)。在此之中，大家可能還會(huì)了解一個(gè)，我們?nèi)烁酥g也會(huì)構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，俗話說叫“人際網(wǎng)絡(luò)”，在專業(yè)上來講，我們把它稱之為叫“社交網(wǎng)絡(luò)”，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，人跟人之間產(chǎn)生一些社會(huì)聯(lián)系而構(gòu)成的一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)。 這個(gè)“物”的概念可以包括很多種類型，舉一個(gè)例子，比方說我們家庭里面的各種家用電器，比方說我們?nèi)粘＝煌ㄟ^程中的各種汽車、車站等一些物品，都可以構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生相互之間又會(huì)有一定的關(guān)聯(lián)，當(dāng)然，在此之中人是核心。其中之一，我們認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)周期所催生的新技術(shù)。當(dāng)前，在最近這些年，世界經(jīng)濟(jì)都在面臨著一種稱之為“危機(jī)”或者稱之為“轉(zhuǎn)型”，在這個(gè)轉(zhuǎn)型過程之中必然需要有一些新技術(shù)來帶動(dòng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，從而來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 其次，它產(chǎn)生的第二個(gè)原因，也有當(dāng)前在信息技術(shù)領(lǐng)域傳感器技術(shù)的逐漸成熟。 這里面大家日?？赡軙?huì)碰到的傳感器比較多，舉一個(gè)例子，我們?cè)谌粘５慕煌ㄟ^程之中，杭州、浙江已經(jīng)很普遍地采用 ETC， ETC 裝一個(gè)卡，你可以把它稱之為一個(gè)傳感器。 其次，第三個(gè)原因，是網(wǎng)絡(luò)通信和信息處理能力大幅提高。比方說杭州已經(jīng)建立了基本上能夠覆蓋主要城區(qū)的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)（無(wú)線上網(wǎng)）。 另外一個(gè)，信息處理能力大幅提高。這一系列技術(shù)上的原因和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，并且有發(fā)展為一個(gè)產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)?；ヂ?lián)網(wǎng)所連接的是一個(gè)個(gè)具有存儲(chǔ)能力，具有計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)，這個(gè)區(qū)別是很大的。這里面的延伸，它的終點(diǎn)，我們稱之為一個(gè)一個(gè)的嵌入在一些物品中的，我們稱之為“傳感器”。 比方說空氣的二氧化碳濃度、空氣的溫度、濕度，嵌入在人身上的隨身攜帶的一些加速度、高度等，這樣一些小型的電子化設(shè)備，我們統(tǒng)稱為傳感器，最后物聯(lián)網(wǎng)就是這樣一些些小的傳感器相互連接而構(gòu)成的一個(gè)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。 二、物聯(lián)網(wǎng)的興起 按照這個(gè)概念來說，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生和它的興起經(jīng)過了一系列的過程，這個(gè)過程中幾個(gè)典型的事件。 在 1998 年的時(shí)候，這是一個(gè)很典型的事件，美國(guó)的美國(guó)麻省理 工學(xué)院（ MIT），當(dāng)時(shí)它跟 EPC 系統(tǒng)進(jìn)行合作，什么是 EPC 呢？電子產(chǎn)品編碼，這是國(guó)際上，在商業(yè)連通區(qū)域的一個(gè)組織，它負(fù)責(zé)給全球的各類商品進(jìn)行編碼，以便于各級(jí)貿(mào)易之間的相互識(shí)別、標(biāo)識(shí)和電子化的術(shù)語(yǔ)交換。在這里面，它就需要能夠自動(dòng)地在某些關(guān)鍵點(diǎn)能夠識(shí)別物品的流動(dòng)，這里面最核心的是 RFID技術(shù)的使用和定位技術(shù)的使用。然后在 2020 年的時(shí)候，國(guó)際電信聯(lián)盟也發(fā)布了《 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告 2020：物聯(lián)網(wǎng)》，在這里面明確地提出了互聯(lián)網(wǎng)的概念和應(yīng)用。 2020 年的時(shí)候，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬當(dāng)時(shí)剛剛上臺(tái)，他在與美國(guó)的工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次圓桌會(huì)議，在這個(gè)圓桌會(huì)議里面， IBM 公司的 CEO 有提出了“智慧地球” 的這一概念。 從我的理解來看，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，它的目標(biāo)是什么？它會(huì)使得我們將來的工作、生活、日常的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，尤其是工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)流通的環(huán)節(jié)變得更加地智能，更加地高效，因此它提供的一種渠道是信息世界跟物理世界的直接的連接，我們接觸信息世界比較多，我們?nèi)粘５墓ぷ鳎芏喙ぷ骰蛘哒f大部分工作都離不開計(jì)算機(jī)的支持，但工作本身卻又涉及到物理上的東西，這兩者之間如何銜接，物聯(lián)網(wǎng)就是為了解決這個(gè)問題。 第一個(gè)是射頻識(shí)別技術(shù)。還有，它存儲(chǔ)的信息是可以更改、更新的，用信息技術(shù)的專業(yè)詞匯來講是“可寫的”，你有新的信息還可以寫進(jìn)去，這個(gè)是第一類，叫電子標(biāo)簽技術(shù)?，F(xiàn)實(shí)生活中能夠看到的“ RFID”也是不少的，剛才已經(jīng)提到過，它有很多種，比如說是做成很小的鑰匙扣型的，也有做成一張像很薄的紙張一樣的，叫“貼紙型的，更多的是卡片型的，還有可以佩戴在手腕，像動(dòng)物可以佩戴在動(dòng)物的項(xiàng)圈，很多，這在日常生活中也已經(jīng)使用的。 第二項(xiàng)技術(shù)是傳感器與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳感器本身不是一個(gè)信息的概念，這個(gè)在 60 年代都已經(jīng)研究得非常多了，或者說，用有線的方式把很多的傳感器連接起來來獲取信息，這種方式也已經(jīng)出現(xiàn)了好幾十年了。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里能夠自動(dòng)地按照約定的協(xié)議進(jìn)行感知信息、采集信息并且在結(jié)點(diǎn)之間，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)一個(gè)一個(gè)的結(jié)點(diǎn)之間相互傳遞信息。 無(wú)線傳感器最常用的一些，比如說溫度、濕度、器皿、超聲波、射頻等，大家已經(jīng)非常常見。 它的其中一個(gè)應(yīng)用， 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之中，這里面主要的還有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，前面我們也有提到，提到網(wǎng)絡(luò)通信的話，大家可能對(duì)這樣幾項(xiàng)會(huì)比較熟悉，每個(gè)人都會(huì)有手機(jī)，手機(jī)就是一種很典型的無(wú)線通信設(shè)備，目前，手機(jī)正處于 2G 到 3G 并用的一個(gè)時(shí)代，在 2G里面人類可以使用 GPRS 的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，當(dāng)然我們?cè)谕ㄔ挼臅r(shí)候大部分都是用 GMS 網(wǎng)絡(luò)，其中也有數(shù)據(jù)通信功能是 GPRS，可能不搞這個(gè)東西的人，都是英文單詞的縮寫?，F(xiàn)在開始在試驗(yàn) 4G，我國(guó)有一個(gè) 4G 叫“ LTE”，這個(gè)是我們 日常手機(jī)會(huì)使用到的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。還有一項(xiàng)是我們 目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里面用得比較多的，它的距離可能更短，專業(yè)詞