赛迪顾问-中国环保物联网应用白皮书[推荐]

第一篇：赛迪顾问-中国环保物联网应用白皮书[推荐]

中国环保物联网应用白皮书

中国电子信息产业发展研究院 赛迪顾问股份有限公司（HK08235）摘要

多年来，我国积极实施可持续发展战略，将环境保护放在重要的战略位置，不断加大解决环境问题的力度，并取得了明显成效。但由于产业结构和布局仍不尽合理，污染防治水平仍然较低，环境监管制度尚不完善等原因，环境保护形势依然十分严峻。为深入贯彻落实科学发展观，加快推动经济发展方式转变，提高生态文明建设水平，2011年10月17日，国务院发布了《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》，提出要全面提高环境保护监督管理水平，着力解决影响科学发展和损害群众健康的突出环境问题，并改革创新环境保护体制机制，其中明确提出通过“加强物联网在污染源自动监控、环境质量实时监测、危险化学品运输等领域的研发应用，推动信息资源共享”，从而不断增强环境保护能力。

物联网是继互联网之后的又一次信息技术革命，而环境保护是物联网技术应用的典型领域，物联网应用成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进我国环保事业的发展具有重要且深远的意义。“十二五”将是环保信息化建设从量变到质变的关键时期，为了集中研究目前污染源自动监控等物联网建设与应用过程中的困惑，提出对策建议，引导环保信息化在“十二五”期间沿着科学的路径良性发展，赛迪顾问基于长期对环保信息化的研究积累，经过对地方环保部门，典型解决方案供应商的深入调研，邀请来自环保部门、物联网、生态保护等不同领域的多位专家参与其中，并得到《国控重点污染源自动监控能力建设项目》负责人、环境保护部环境监察局管理处杨子江处长以及刘伟博士、高雷利先生的大力支持，最终形成以下研究观点。

1、物联网应用对中国环保事业具有深远影响：环保物联网应用能够提升环境保护乃至经济与社会发展决策能力，提高环境的民生服务能力、促进社会和谐，促进环境保护管理模式革新与环保效能的倍增。

2、环保物联网建设与应用在近几年大规模投入的同时呈现四大特点：一是传感器种类多、数据多源异构、技术综合等导致建设和应用的高复杂性与高难度；二是信息服务范围要求打破地域限制，对信息资源整合共享提出高要求；三是业务的特殊性和高度专业性对传感设备与技术提出挑战；四是环保物联网建设与应 用需要政企共同投入、社会各方共同参与。

3、污染源自动监控系统对于物联网在环保领域应用具有重大的突破与创新意义：建立了一整套部、省、市三级上下联通、纵向延伸、横向共享的环保物联网体系，促进了环境管理手段创新，提升了环保部及省、市级环保部门信息化项目管理能力，带动了环保产业大发展和科技创新。但这一全国性项目只是环保物联网应用跨出的第一步，还存在监控范围比较窄，传感器技术不成熟、成本高等诸多问题，后续需要继续加强应用推广，从点源监控扩展到污染面监控。同时，需要继续创新管理机制，提升企业参与积极性，将监控、管理与服务融为一体。

4、经过过去几年的大力建设，各地环保物联网应用已有不少优秀经验值得借鉴：江苏省按照统一标准、统一平台的思路，整合环保应用；山东省注重污染源自动监控数据应用，积极探索管理新思路、新方法，严格数据审核、推动数据应用；内蒙古自治区技管结合、统筹发展，启动环境应急；山西省全面监控、优化流程、强化环保执法；浙江省嘉善县通过实时监控、全面分析，积极支持环保决策。

5、当前环保物联网建设面临诸多困惑与问题：对环保物联网建设的条件、作用及建设与运维模式等认识不足，环保物联网建设缺乏有效的统筹规划，物联网应用范围与环保工作需要有较大差距，管理机制与环保物联网应用需求不匹配，支撑环保物联网应用的产业链建设不成熟，人才质与量都与环保物联网建设与应用需求存在较大差距等。

6、未来中国环保物联网应用将呈现五大远景：环保物联网应用将以服务为根本理念全面展开；建立起信息共享机制，支撑跨区域协同应用与统筹管理、决策；通过环保与相关领域物联网关联应用，支撑城市环境和经济协调发展；全国各地加强废气、废水等资源的利用，促进循环经济建设；环境监控由点及面、全方位满足环境监测、控制、治理的需要。

赛迪顾问面向当前环保物联网应用困惑，提出如下建议：一是要重视环保物联网应用，将其作为环保发展的基本支撑和关键环节；二是要注重统筹规划与顶层设计，明确环保物联网建设方向与路径；三是要加强数据挖掘、充分发挥数据价值；四是要完善标准规范、改善数据质量和应用效果；五是要构建第三方服务体系，支撑环保物联网应用科学健康发展；六是要建立资金保障机制，确保环保 物联网应用可持续；七是要明确建设与应用主体，充分发挥各方积极性；八是要立足环保物联网应用，培育壮大相关产业，加强人才储备。

中国环保物联网应用白皮书

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第一章 环保物联网的定义与内涵

一、物联网定义

物联网，顾名思义就是物物相连的互联网，是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合，形成一个巨大网络，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

从技术架构上来看，物联网分为感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器及传感器网关构成，主要功能是识别物体和采集信息；网络层由各种私有网络、互联网、电信网、广播电视网等组成，主要功能是传递和处理感知层获取的信息；应用层是物联网和用户的接口，与行业需求相结合以实现物联网的智能应用。

二、环保物联网定义

环保物联网是物联网技术在环保领域的智能应用，通过综合应用传感器、全球定位系统、视频监控、卫星遥感、红外探测、射频识别等装置与技术，实时采集污染源、环境质量、生态等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，推动环境信息资源高效、精准的传递，通过构建海量数据资源中心和统一的服务支撑平台，支持污染源监控、环境质量监测、监督执法及管理决策等环保业务的全程智能，从而达到促进污染减排与环境风险防范、培育环保战略性新型产业、促进生态文明建设和环保事业科学发展的目的。

环保物联网应用的总体架构包括用户层、应用层、支撑层、传输层和感知层。其中，用户层是环保物联网应用面向的最终用户，包括环保管理、监测、研究等相关部门，污染物排放、污染治理等企业和社会机构，以及社会公众。应用层包括环保物联网应用门户和业务应用系统，门户为环保物联网各类用户提供所需服务和资源的入口和交互界面，应用系统涉及环境质量监测、污染源监控、环境风

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险应急处理、综合管理和服务等。支撑层包括IT基础设施和环保物联网应用统一支撑平台，依托基础设施和软件服务，实现共性应用功能的构造。传输层由环保政务专网、电信网、互联网、广播电视网等构成，支持环境信息在环保部门间的传递。感知层主要通过多种环境监测设备实现环境质量和污染源等相关监测信息的采集。

图1 环保物联网总体架构图

用户层政府环保部门企业和社会机构社会公众管理、决策门户应急指挥门户企业服务门户公众服务门户监督执法应用层饮用水流域空气质污染源工况在在线视环境风环境事辐射物监测水环境量监测监控线监控频监控险预警件应急监控…管理决策感知环保应用支撑平台在线监控支撑层数据编码服务预测预警智能分析辅助决策模拟仿真…智能控制…空间信息服务物联基础数据服务信息接入服务信息目录服务信息交换服务信息共享服务IT基础设施传输层环保政务网电信网互联网…有线电视网感知层传感器卫星定位视频采集…声音采集移动终端大气监测设备水质监测设备噪声监测设备视频监控设备应急监测车、船…

资料来源：赛迪顾问

2011，09

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第二章 物联网应用对中国环保事业的深远影响

发展以物联网为代表的新一代信息技术有利于加快经济发展方式转变、促进经济结构调整，对国民经济发展意义重大。因此，开展物联网研究和进行物联网建设逐渐成为政府和社会的共识。在环保领域，物联网建设与应用成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进我国环保事业的发展已经并将继续产生深远影响。

一、将促进环境保护管理模式革新与环保效能倍增

通过环保物联网应用，能够对环境质量、污染要素进行实时监测、过程监控，将环保管理模式由事后处理为主转向事前预防为主，由粗放式监管转向精细化监管，由单纯政府监督扩大到政府、企业、社会公众共同参与。因此，环保物联网应用不仅是一种新型技术手段的应用，而是新技术应用推动了环保体系从理念、方法等机制多个层面的变革创新。这一管理模式的革新不仅提升了环保效率，而且使环保效能倍增。

二、将提升环境保护乃至经济与社会发展决策能力

通过环保物联网的建设与应用，可以实现对水、气、声、土壤、生态等环境要素由点到面的监测，及时、全面的获取环境质量、污染源、环境风险等方面的信息，实现对环境保护总量核算、环境执法、环评指标制定、生态保护等业务的支撑，提升环境管理决策能力，促进环保事业科学发展。此外，通过环保和经济社会其他领域物联网应用关联，能够全面提升经济与社会发展的决策能力，如通过将环保污染监控信息预测分析与城市环境承载力相关联，可为经济结构调整与招商引资标准提供有力支撑，将环保物联网监控信息与社会卫生相关联，可为疾病防疫提供有力支撑，真正实现环保能力与经济社会可持续发展需要相匹配。

三、将提高环境的民生服务能力，促进社会和谐

环境保护工作的根本理念是服务，服务经济发展、服务民生改善。通过环保

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物联网的建设与应用，实时监测和分析环境要素，能够为企业改善生产工艺、节能降耗服务，促进污染减排，优化经济发展环境。同时，环保物联网的应用可促进信息公开，方便群众办事，更好的为社会公众服务。此外，环保物联网通过和其他物联网有效协同丰富数据来源，扩大服务范围，如与食品检测系统协同保证食品安全，与城市管理系统结合支持改进城市环境质量、排查环境风险等，进而促进环保和城市发展相协调，与经济发展相适应，促进社会和谐。

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第二篇：赛佰特物联网命题

本赛事采用开放式命题的形式，各参赛队伍可自主命题，可供参考的命题，但不限于参考内容。大赛鼓励参赛作品题目及内容具有一定技术领先性和创新性，优先考虑能够解决相关行业及领域实际问题的作品。设计内容可涵盖：典型物联网应用领域和主流支撑技术。

例如应用领域：家居安防，工业控制，智慧城市，机械制造，农业生产，医疗健康，交通物流，消费电子，绿色节能，资产跟踪，食品追溯，科学研究类等领域。

主流技术：传感网技术，M2M，RFID技术，条码识别技术，下一代互联网IPv6技术，无线通讯技术，嵌入式系统及接口技术等。

1、题目：基于物联网的食品安全追踪系统

思路：近年来，由于食品安全危机频繁发生，严重影响了人们的身体健康，引起社会各界的广泛关注，如何对食品有效跟踪和追溯，以及食品在运输过程中的环节，已经成为一个极为迫切的全球性课题。系统建议采用先进的RFID技术并依托网络技术、数据库技术，实现信息融合、查询、监控，实现家禽养殖，水果蔬菜的，农作物种植等过程的全面跟踪，包括运输过程和物流的出库，入库，和分拣流程。通过实时获取食品生产和运输过程的信息，实现服务器和数据中心的云计算和实时数据分析和报表功能。对食品安全每个环节进行全面监控和报警；

2、题目：智慧家居系统

思路：设计一款智能家居控制系统，要求采用无线传感器网络SOC作为节点，以ARM控制器作为网关系统，采用GSM/GPRS,WIFI和ZigBee等方式，连接互联网； 节点采用电池和其他能量收集方式供电，可以外连温度、烟雾、热释红外等传感器和电动窗帘、门禁系统等，构成简单的物联网智能家居系统。

3、题目：基于IPv6的智能物件

思路：利用符合6LowPAN标准的uIPv6协议栈，使传统的物件或模块具有低功耗、低成本和高性能的网络功能，从而和互联网无缝的连接进行信息的交互。使网络中的每一个物件拥有唯一的IP地址，在任何具有网络的设备和机器上对其进行访问和管理。如IP智能插座，IP智能开关，IP钟表等应用。

4、题目：物联网智能车辆系统

思路：智能车辆是汽车移动物联网中重要的环节及组成部分，系统主要采用传感器技术及GPS定位技术，实现车联网中智能车辆的定位导航，车辆状态信息检测，道路状况传感检测，及远程遥控和无人驾驶等功能，系统可集成WIFI、RS485和CAN总线等多种控制接口，方便与车联网中的其他系统进行整合与联网。

5、题目：物联网智能物流系统

思路：物联网智能物流系统可以采用先进的RFID技术及传感网技术，实现仓储设备及物件智能管理。系统通过传感网对仓库安全及环境进行实时监测，以RFID技术对货物出入库及盘点进行高效管理，并可对货物运输途径追踪及库房人员管理等。

6、题目：智能电网远程抄表系统

思路：远程抄表系统是基于GPRS技术的用电管理自动抄表应用系统。它可以由采集器实时采集用户的用电数据，通过GPRS网络把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析，交费单据等特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。

7、题目：医院病人监护管理系统

思路：系统通过RFID技术，运用布置在医院病房及病人身上的标签设备，对病人进行信息自动采集，位置跟踪及病情报警等功能。系统通过手持终端设备及个人电脑上的管理软件，可以有效的对病人的病情信息进行查阅和管理，配合定位及报警功能，可以对病人的行踪及活动进行监管。

8、题目：远程无线广告发布系统

思路：系统利用2.4G无线技术或GSM/GPRS方式，可以方便搭建一个无需安装布线、通讯实时、费用低廉的远程无线LED信息发布系统。

9、题目：基于云技术的视频电视

思路：随着3网融合的进程不断加深，基于云技术和服务的数字电视和宽带业务相结合的新一代电视产

生了，其具有支持点播、个性化及互动性的全新体验，用户可以通过云端实现终端设备（TV、PC、PAD、PHONE）进行视频、音频、资讯等多种内容的共享。

10、题目：基于物联网的资产管理系统

思路：日常生活中很多易燃易爆系统需要实时监管，很多博物馆等场合也需要实施安全监控，随时发现这些物品的位置和信息，本系统采用微体积和微功耗的有源和无源射频识别微型RFID标签，安装在被监控物体上，标签上具有多种新型传感器，包括防拆开关和温度传感器，并布置多种无线移动微型基站，将被监控物体上的实时信息通过GSM/CDMA网络进行远程传输，从而及时预警，防盗，减少财产损失。同时可对被监管物体上的标签和微型基站可以通过空中无线升级，方便维护，保证安全

第三篇：物联网发展与应用

物联网的概述及应用

摘要：物联网，是继计算机、互联网的应用与普及之后，蓬勃兴起的世界信息技术革命的第三次浪潮，是二十世纪人类社会以信息技术应用为核心的技术革命的延展与归结。当今社会，物联网已越来越受到人们的重视，也有了较快的发展，日趋成熟，在许多领域都取得了较大的成果，本文主要介绍物联网的一些基本知识，以及它在一些领域的应用，还有个人的一些创新想法。

关键词：物联网

概述

应用

创新 一 物联网的概述 1.物联网的定义

物联网的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,按照约定的协议,进行信息交换和通讯,最终实现智能化识别和管理。从物联网的定义上我们不难看出物联网指的是将各式各样的信息传感设备(例如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等)与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。从目前物联网的发展来看,RFID电子标签技术是其中非常重要的技术指标。RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。

2.物联网的原理

物联网首先必须建立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任何事物网络。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”概念提出,打破了传统旧思路,展开了一个新的技术领域。传统的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是基础的建设,例如机场,建筑物等,而另一方面是数据中心,例如个人电脑、宽带等,这两方面是相对独立存在的。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。新一代的IT技术在各行各业中得到了充分的应用。我们可将感应器和装备嵌入到各种基础设施中,大到国家基础设施电网,铁路,桥梁等,小到家庭生活中的必须用品,空调,冰箱,热水器等,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,这样我们就能够达到真正的智能化,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。3.物联网的特征

和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式 4.存在的问题

在物联网中所有“事物”都连接到全球网络，彼此间相互通信，这也带来了新的安全和隐私问题，例如可信度，认证，以及事物所感知或交换到的数据的融合。人和事物的隐私应该得到有效保障，以防止未授权的识别和攻击。安全与隐私这个问题，是人类社会的问题，不论是物联网还是其他技术，都是面临这两个问题。因此，不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制，而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善。二 物联网的应用

1.物联网在农业方面的应用

在传统农业中,人们获取农田信息的方式都十分有限,主要是通过人工测量。这需要消耗大量的人力,而通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响,获取精确的作物环境和作物信息。

在温室环境里,每个温室为无线传感器网络一个测量控制区。采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点构成无线网络,来测量土壤湿度、土壤成分pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度,由此获得作物生长的最佳条件。将生物信息获取方法应用于无线传感器节点,可为温室精准调控提供科学依据。

用户通过布置无线传感器网络检测系统,可以对牲畜家禽、水产养殖的生活习性、环境、生理状况及种群复杂度进行观测研究,也可用于对森林环境监测和火灾报警。传感器节点随机密布在森林之中,平常状态下定期报告环境数据,当发生火灾时,节点通过协同合作会在很短的时间内将火源的具体地址、火势大小等信息传送给相关部门。此外,无线传感器网络也可以应用在精准农业中,来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。

在作物的生长过程中,形状传感器、颜色传感器、重量传感器等可用来监测物的外形、颜色、大小等,由此确定作物的成熟程度,以便适时采摘和收获。用户可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境的监控,以促进光合作用的进行。例如,塑料大棚蔬菜种植环境可以利用超声波传感器、音频传感器等进行灭鼠、灭虫;还能用流量传感器及计算机系统自动控制农田水利灌溉。从而达到提高作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。2.物联网在交通方面的应用

解决交通拥堵的传统方式是增加容量。但在当今交通容量有限的城市环境中,我们需要其他解决办法。将物联网技术运用到道路和汽车中是一个高效的解决途径。例如,增设路边传感器、射频标记和全球定位系统。实时城市管理设立一个城市监控报告中心,将城市划分为多个网格,这样系统能够快速收集每个网格中所有类型的信息。这样我们可以重新思考如何通过使用新技术和新策略使交通更加方便快捷。这需要改变人们固有的思维和习惯,还可以丰富驾驶者的经验,而不再仅仅关心出行时间及路线选择。同时,它还可以改进汽车、道路以及公共交通,使之更具便利性。人可以通过手机查看下一班的市郊火车或地铁上有多少空座位。集成服务和信息对未来的公共交通至关重要。例如,为均衡供求,未来的交通系统将可以定位乘客位置,并为他们提供所需的智慧的交通工具。

智慧的道路是减少交通拥堵的关键,但我们仍不了解行人、车辆、货物和商品在市内的具体移动状况。因此,获取数据是重要的第一步。通过安置的RFID技术以及利用激光、照相机和系统技术等的先进自由车流路边系统来无缝地检测、标识车辆,我们可以实时获取路况信息,帮助监控和控制交通流量,并据此调整路线,从而避免拥堵。以后我们将能建成自动化的高速公路,实现车辆与网络相连,从而指引车辆更改路线或优化行程。智慧的交通系统可以缩短人们的空间距离,也可有效地保护环境。

3.物联网在生物识别方面的应用

生物识别技术在我国的普及速度十分惊人。从这项技术在国内出现到现在，不到十年时间，就已经处处可见。在大城市的写字楼中，很多公司使用的指纹打卡机就是生物识别技术的简单应用，还有笔记本电脑应用的人脸识别登录系统和指纹识别系统等等。这些技术看似与传统锁具相去甚远，但其实也属于锁具及安防产品的一部分。

相比指纹识别技术，人脸识别和视网膜（虹膜）识别技术似乎还不那么普及，但是在大城市郊外的别墅区，应用人脸识别和视网膜（虹膜）识别技术的锁具与安防系统比比皆是。生物识别技术是锁具及安防产业的未来发展方式，但是目前我国能够生产指纹锁的企业并不是太多，而能生产人脸识别锁具和视网膜识别锁具的企业更是凤毛麟角。这与我国锁具及安防行业的发展现状有关。

2010中国国际锁具、安防产品展（CIL&S）专家表示“中国国际锁具、安防产品展（CIL&S）依托于全球第二大五金展——中国国际五金展（CIHS）的强大平台，致力于为广大锁具与安防企业的技术革新与产业发展做出贡献。参与展会的将有300余家锁具与安防行业国内外领军企业参展，他们将带来最先进的锁具及安防产品参展。”该专家表示，“展会还将在现场设立„新品展示专区‟，为锁具及安防企业的新产品、新技术提供免费的展示机会，助力锁具及安防企业把握未来行业发展的技术动向，进而促使自己的产品实现技术上的飞跃。” 三 可能的创新应用

我认为可以通过物联网技术来设计智能声控门，它们分为两类，一种是跟声控灯差不多的，有人要经过的时候，只要发出人的声音，门自动就开了，这类声空门没有选择性，任何人都可以让它打开，它主要应用于一些公共场所。另外一种是与指纹锁相似的，只有特定的人的声音以及设定好的类似于密码的话才能让它打开，这类们可以用于防盗，而且开门比较方便。不过这些只是一些想法，具体怎么实施，本人也不清楚。

第四篇：物联网技术及应用

电子商务前沿讲座 物联网技术及应用

姓名 王丹 学号 2008012849 班级 08电子商务 完成时间 2011-12-9

物联网技术及其应用

摘要：近来，物联网屡被提及，各种迹象已经很明确的说明：在未来10-15年内我们将见证新一轮信息技术产业革命的巨大变革。本文重点介绍了物联网技术的发展以及其在相应行业的典型应用，并列举了世界重点国家的物联网发展战略，对物联网知识提供较为详尽的描述。

关键词：物联网；组网；网络架构

一、物联网概念的提出

物联网(the Internet of things)这一概念于1999年正式提出，但是最早出现在贝尔·盖茨1995年所著的《未来之路》中，当时Bill Gates 已经率先提及internet of things 这一概念，只是限于当时无线网络、硬件和传感技术的限制，并未得到广泛认同和发展。1998年，美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时称作EPC系统的“物联网”的构想；1999年，美国 Auto-ID首先提出“物联网”的概念，称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上；2005 年，ITU发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，综 合二者内容，正式提出“物联网”的概念，包括了所有 物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是： 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，按约定的协议，把任何物 品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、主要国家的物联网发展战略

2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会（UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始“无处不在物联网”的发展战略，包括日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”以及美国“智能电网”、“智慧地球”等登。此外，物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2009年包括Google在内的互 联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。

（一）、美国的物联网战略

美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会（NIC）发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。美 国国防部在2005年将“智能微尘”（SMARTDUST）列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”（GENI）把在下一代互联网上组建 传感器子网作为其中重要一项内容。2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应 用和教育信息技术进行大量投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。物联网与新能源一道，成为美国摆脱金融危机振兴经济的两大核心武器。

（二）、欧盟的物联网战略

欧洲在信息化发展中落后美国一步，但欧洲始终不甘落后。2005年4月，欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架“i2010”，提出，为迎 接数字融合时代的来临，必须整合不同的通信网络、内容服务、终端设备，以提供一致性的管理架构来适应全球化的数字经济，发展更具市场导向、弹性及面向未来 的技术。

2006年9月，当值欧盟理事会主席国芬兰和欧盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会，主题为“i2010-创建一个无处不在的欧洲信息社会”。

自2007年至2013年，欧盟预计投入研发经费共计532亿欧元，推动欧洲最重要的

（四）、我国的物联网战略

随着物联网迅速发展及欧美各国相应的制定出符合本身物联网发展的国家战略，2009年，温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求：一是把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网的发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国” 中心。我国开始把物联网作为我国未来重要的发展战略。

在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳,中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。我国的物联网战略实施主要分三个阶段：关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。

我国物联网战略规划图

关键应用阶段：以相关行业的领先企业为龙头，探索工业信息化、农业信息化和社会信息化中的关键应用，以应用创新拉动技术创新，初步形成合理的产业格局和产业价值链。领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键，这个阶段的成功与否对产业发展的前途至关重要。

规模应用阶段：随着技术的演进，进一步扩大物联网信息化应用的深度、范围和规模，显著提升物联网应用的信息化份额，形成物联网产业与传统产业融合互动的发展格局。

普遍应用阶段：在全国城乡建立与经济和社会发展需求相适应的普遍信息服务体系，建成完善的物联网产业链和产业布局，确立中国在全球物联网产业发展中的核心地位。

三、物联网架构

物联网经典架构主要由四层组成，自下而上分别为：感知层，传送层，运营层和应用层。如果拿人来做比喻的话，感知层就如同皮肤和五官这些视觉、触觉和嗅觉器官，主要用来识别物体，采集相关信息；经过感知层采集到的信息，途径人体神经网络（传送层）迅速传递到大脑，经过人体脑部（运营层）的汇总分析，作出应对各种复杂的情况的具体反应（应用层）。

感知层：包括传感器等数据采集设备以及相应的传感器网络。该层的主要任务是将现实社会的各种物理量通过诸多手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可以处理的数字化信

息。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术，其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节电供电等细分领域。

传送层：该层的主要任务是将感知层采集到的信息，通过传感器网、通信网、互联网等各种网络进行汇总传输，从而将大范围内的信息加以整合，以备处理。该层设计的典型技术如Ad-Hoc(无线自组网)、Wi-Fi、GSM、TCP/IP技术等。

运营层：该层的主要任务是将经过传输层整合汇总的信息进行分析和处理，并在必要时，将各种信息按照应用途径进行分类管理，形成新的信息基础架构，为各种应用提供信息支撑平台。该层涉及的典型技术如GIS(地理信息系统)、ERP(企业资源计划),此外，还涉及到API接口，专家系统等应用模块。

应用层：利用分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可以分为监控型(物流监控、污染监控等)、查询型(智能检索、远程抄表等),控制型(智能交通、智能家居、路灯监控等)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。应用层是物联网研究和发展的目的。

四、物联网实现关键技术

要实现上述的物联网架构，单一的技术是难以胜任的。物联网是一系列技术以及管理有机结合的产物。下面，简要介绍支撑物联网实现的几项关键技术。

（一）、RFID技术

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标 签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

电感耦合模型的读写器

电磁反向散射耦合型的RFID读写器

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。

(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

（二）、传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，它是现代科学技术发展的基础条件，遵循信息论和系统论原理。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，包括传感器设计、信息处理、信息识别、遥感观测等。

网络节点作为无线传感网的主要组成，首先是一个传感器，主要实现物联网中物物、物人之间信息交换的必要部分。目前无线传感网更加关注各种信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建的方法处理采集的信息，以满足网络多元化的应用需求。

（三）、EPC系统

1999年美国Auto-ID Center 将RFID技术与Internet结合,提出了EPC(Electronic Product Code)概念。产品电子代码是物联网的主要支撑，它的载体是RFID电子标签，传递介质是互联网。电子标签、产品电子码、互联网构成了物联网的基本构想。RFID中存储的EPC,通过传感器网络识别并自动采集到中央处理系统，利用开发的计算机网络进行信息交换、处理与共享，实现物品的透明化管理。

EPC系统充分利用了RFID和网络技术的优点，很好的解决了产品的唯一标示、同时识别多个物品和“非可视化识别”问题，其最终目标是为全球的每一个物体建立全球的、开

放的标示标准。该系统由全球电子代码体系、RFID系统以及信息网络系统3部分组成，主要包括EPC编码标准，EPC电子标签，射频识别器，神经网络软件，对象名解析服务以及实体标记语言6方面。

（四）、地理信息系统(GIS)地理信息系统(GEO-information system),是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机软硬件支持下，对整个或局部空间中的有关地理信息分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS所处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其相互关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感数据、属性数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

典型的GIS系统结构如下：

物理网技术是构建“智慧地球”、“智慧城市”、“智慧物流”、“智慧能源”、“智慧电力”等基础，其技术的发挥，必须将每个传感器和动态信息进行空间定位，摆脱单点应用的限制。而地理信息系统正好为物联网技术的发展提供了所需的空间基础，还可以进行空间处理、空间分析、建模等功能，并且有利于跨行业、跨地区的数据共享及相互操作，是物联网发展的强劲动力和重要支撑。

（五）、智能技术

智能技术是为了有效的达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段，它是一些列技术的统称和综合应用。目前较为成熟的智能技术主要有：机器学习、数据挖掘、语言网格、知识网格、自主计算、神经计算、内容计算和专家系统等。智能技术的发展很大程度上促进了人们所处的物质世界的数字化、网络化和智能化。

物联网的重要价值之一在于它试图将世界中的物体以传感和智能的方式关联起来，因而智能技术也是物联网成功实现的关键技术之一。通过将智能系统植入物体，如嵌入式芯片等，使物体能够主动或被动的与用户进行沟通和交流，从而具备一定的智能性。

五、物联网技术的应用

物联网应用领域非常广泛，大到国际性军事反恐、区域性的城市交通，小到家庭、个人。当物联网与互联网、移动通讯网相联时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”过渡到“感知”阶段，并进一步过渡到“控制”阶段，应用前景十分广泛，正如IBM所描述的“智慧地球”理念一样：

“我们把智慧系统嵌入系统和流程当中，使服务的交付、产品开发、制造、采购和销售得以实现，使从人、资金到石油、水资源乃至电子的运动方式都更加智慧，使亿万人生活和工作方式都变得更加智慧。”

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体的说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种设备中，然后将物联网与互联网整合起来，实现信息的共享，是物体达到智慧状态，并且使人类能够随时捕捉物体的动态信息，从而提高资源利用率、生产力水平，改善人与自然之间的关系。

（一）、车辆定位与监控

该类应用是将GIS系统与物联网技术充分结合，从而实现车辆的准确定位以及跟踪其实时的运转情况，如机器部件是否正常运转，汽车油耗程度等等。该类应用典型的系统拓扑结构如下：

系统描述：

 油箱传感器安装在油箱内部采集油箱液位数据；  采集和传输设备安装在驾驶室内；  中国移动GPRS覆盖整个中国地区；

 油量监控应用系统PC服务器部署在运营商IDC机房；

 企业办公网络可以通过internet,通过浏览器访问油量监控系统web获得服务；  管理人员手机访问GPRS服务，无线访问油量监系统Wap服务。

（二）、无线医疗

很难想象病人无需住在拥挤的病房就能享受到同等医疗服务，然而随着物联网技术的 快速发展，它正逐渐成为现实。通过将相应的无线监测设备与人体绑定，或者人体直接带上无线设备，或者将其植入人体的某个器官，远程的医疗服务中心就能够随时捕捉到人体的生理和病例变化，既能够提高疾病的预防能力，同时还能及时追踪疾病的监控和治疗情况，得到病人的病人的及时反馈，而且大大节省了病人的看病时间和成本，医院的病房安排。

戴着“多功能手表”

（三）、智能电网

优化电力工业的结构和布局，减轻电力发展对资源和环境的依赖，是我国电力工业当前和今后一个时期必须给与高度重视的一个重要问题。物理网技术的成熟为解决这一难题提供了可行的解决方案。在当期整个电力系统的生产、储存、配送、输送和消费的各个环节，存在着生产效率低下、传输浪费严重、配送安排不合理以及消费不能及时反馈的诸多问题。智能电网则通过终端遥感器在客户之间、客户和电网公司之间形成及时链接的网络互动，实现数据的实时、高效、双向的效果，从而提高电网的综合效率。在智能电网的指导下，电力资源将在充分满足用户需求的情况下，实现合理的生产、科学合理的配送计划、以最低的成本进行电力传输；而不再是由供向需的单方向流动。

（四）、智能物流

物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域明确提出要把物联网最为发展的重点。目前我国物流领域成本偏高，占总成本的18%-20%。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。具体来说，可利用物联网相关技术对包裹进行统一编码，嵌入EPC标签，这样在物流途中就可以实施监控，有利于及时发现物品运输过程中出现的问题；另外，通过RFID技术读取EPC编码，并将其传输到数据处理中心，可供企业和消费者实时查询，切实增强用户满意度，有效提高物流服务质量。

（五）、农业生产

物联网在农业生产上的应用同样广泛，主要体现在远程控制和实时采集方面。智能农业可以通过无线信号收发模块传输数据，实时监控大棚的温湿度、光照、土壤酸碱性、CO2浓度等影响农作物生长的重要因子，并随时进行科学处理，从而确保农产品的正常生长，提高农作物产量和质量。另外，在农作物的销售环节，可以运用成熟的物联网技术在农产品基地与消费者之间搭建网络消费平台，这样可以让消费者了解农作物的生长过程，从而在最为需要的时候购买到最为舒心的产品。

六、结语

继计算机、互联网两次浪潮之后，物联网技术定义应用和普及必将带来新一轮信息产业浪潮。事实证明，这一趋势已经不可阻挡。它不仅会带来产业的变革，还会对管理模式、人们的生活方式产生深远影响。随着物联化与智能化技术的不断提高，智慧将充斥在地球的每一个角落，我们将享受到最新的科技文明成果，并依靠这一成果科学合理的规划、指导工业生产、农业安排、医疗卫生、城市交通、能源开发、自然保护等等，我们期待这一天的早日到来，并为之而不懈努力。

参考文献：

[1] 呈

曼 王让会，《物联网技术与应用》，《物联网与地理信息系统》，2010。[2] 甘志祥，《物联网的起源和发展背景的研究》，《现代经济信息》，2009。[3] 百度百科，www.xiexiebang.com。[4] 《物联网周刊》，2010年03月

第五篇：物联网技术实际应用

物联网技术实际应用

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。简单一句话就是：把所有物品通过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。

物联网的应用其实不仅仅是一个概念而已，它已经在很多领域有运用。

应用领域：

智能家居：智能家居是利用先进的计算机技术，物联网技术，通讯技术，将与家具生活的各种子系统有机的结合起来，通过统筹管理，让家具生活更舒适，方便，有效，与安全。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能。帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

智能电网：智能电网是在传统电网的基础上构建起来的集传感、通信、计算、决策与控制为一体的综合数物复合系统，通过获取电网各层节点资源和设备的运行状态，进行分层次的控制管理和电力调配，实现能量流、信息流和业务流的高度一体化，提高电力系统运行稳定性，以达到最大限度地提高设备效利用率，提高安全可靠性，节能减排，提高用户供电质量，提高可再生能源的利用效率。智能电网由很多部分组成，可分为：智能变电站，智能配电网，智能电能表，智能交互终端，智能调度，智能家电，智能用电楼宇，智能城市用电网，智能发电系统，新型储能系统。

智能工业：智能工业是物理设备、电脑网络、人脑智慧相互融合、三位一体的新型工业体系。是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，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。智能工业主要应用在：生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，以促进安全生产和节能减排。

物联网的应用绝不局限在上面三个方面，随着物联网技术的发展，现在很多领域都引入了物联网技术，物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用，它已经融入了我们的生活。