第一篇:物联网的电子商务应用
物联网的电子商务应用引言
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的,它把互联网和技术和宽带接入传输、无线通信结合起来形成了宽带移动的互联网,再把物品结合起来形成了物联网。可以说是互联网和电子商务的发展催生了物联网。互联网技术不断推陈出新,目前,云计算、物联网、全程电子商务被IT业界及社会其他业界疯狂追捧。有人认为,三大前沿技术将成为影响全球科技格局和国家创新竞争力的趋势和核心技术,而从全盘来看,电子商务将成为中国经济发展的新增长点,云计算和物联网技术则是电子商务发展的助推器。三者相互关联,相辅相成根据技术特点将云计算与物联网在电子商务中充分应用,将有助于电子商务快速优质发展。1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出,“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。同年,中科院启动了“传感网”研究,并已建立了一些适用的传感网[1]。2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网这一概念。2009年8月温家宝总理提出“感知中国”,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的[2]。
物联网技术自1999年提出至今,在各方面已有了较大的发展,特别是近年来物联网技术与移动通信技术、互联网完善地结合,嵌入电子商务库存、物流、支付、产品质量管理等整体流程,在提升移动电子商务的整体水平的同时,让我们可以随时随地利用RFID射频芯片手机、PDA及掌上电脑等无线终端自如开展衣食住行、购物娱乐和商务谈判,将物联网技术应用于电子商务,对电子商务企业经营管理、消费者行为保证及物流服务等各方面都会起到非常重要的推动作用。物联网的内涵和特点
2.1 物联网的内涵
物联网的实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现商品的自动识别和信息的互联与共享[3]。在物联网中,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,实现商品的识别,进而通过公开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。其主要工作过程可由以下三个步骤构成:对物体属性进行标识,属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家里的电脑或者手机,也可能是集中式的),由处理中心完成物体通信的相关计算[4-5]。传感网是感知的网络,是物和物的互联;移动通信网是信息传输网络,是人与人的互联;因特网是联接虚拟信息共享的网络;而物联网是联接现实物理世界的网络。实质上,物联网是传感网、因特网和移动通信网三网高效合一的产物。
2.2 物联网的特点
物联网有三大特点,分别是学科综合性强、产业链条长和渗透范围广。首先是学科综合性强,物联网是联接数字世界和物理世界的桥梁,通过互联网、云计算和应用,使信息的产生、获取、传输、存储、处理形成有机的全过程。物联网技术涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多学科领域,发展物联网将对相关学科发展起到极强的带动作用。其次是产业链条广,发展物联网将加快信息材料、器件、软件等的创新速度,使信息产业迎来新一轮的发展高潮,大大拓展信息产业发展空间。发展物联网将带动传感器、芯片、设备制造、软件、系统集成、网络运营以及内容提供和服务等诸多产业发展。最后是渗透范围广,物联网将物理基础设施和IT基础设施整合为一体,将使全球信息化进程发展重要转折,即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进。物联网将大大加快信息化进程,拓展信息化领域,其各种应用将快速渗透到经济、社会、安全等各个方面,并极大地提高社会生产效率。物联网的电子商务应用
联网依靠互联网将物品联系在一起,其运作有互联网决定,而电子商务系统的运行有标准的运行模式。将物联网与电子商务系统有机的结合在一起,实现物品通过网络有序的互联,可以提高物品的快速流通,推动社会经济快速健全发展。物联网的实现,在电子商务上有着多方面的应用,对电子商务企业经营管理、消费者购物等方面将具有十分重要的推动作用。
3.1 提升物流服务质量
物流是制约电子商务发展的三大因素之一。在网络营销过程中,遇到的客户投诉很多就集中物流配送服务的质量上。虽然和前几年相比,现在的物流网络已经有很大的改善,但在物流服务质量上还有很多不尽人意的地方,比如送错目的地,物流状态网络上查询不到,送货不及时等现象时有发生。这其中主要是由于企业和消费者对物流过程不能实时监控所造成的。物联网通过对物品进行统一的编码,并在物品中嵌入EPC标签,在物流途中通过RFID技术读取EPC编码信息,并传输到处理中心供企业和消费者查询,实现对物流过程的实时监控。这样,企业或消费者就能实现对购买物品的实时跟踪,以便及时发现物流过程中出现的问题,有效提高物流服务的质量,切实增强消费者网络购物的满意程度。
3.2 完善产品质量监控
在网络购物逐渐被人们接受的今天,仍有许多消费者对这种“看不见、摸不着”的购物方式望而却步。究其原因,除了对网络安全、购买习惯等因素外,对产品质量的不放心是一个主要的原因。相比而言,消费者觉得在实体店那种“看得见、摸得着”的购物比较踏实。消费者的这种对网络购物商品质量的疑问在物联网中将得到有效地解决。从产品生产开始,就在产品中嵌入EPC标签,记录产品生产、流通的整个过程。消费者在网上购物时,只要根据卖家所提供的产品EPC 标签,就可以查询到产品从原材料到成品,再到销售的整个过程,以及相关的信息,从而决定是否购买。彻底解决了目前网上购物中商品信息仅来自于卖家介绍的问题,消费者可以主动了解产品信息,而这些信息是不以卖家的意志而改变的。
3.3 改善供应链管理
通过物联网,企业可以实现对每一件产品的实时监控,对物流体系进行管理,不仅可对产品在供应链中的流通过程进行监督和信息共享,还可对产品在供应链各阶段的信息进行分析和预测。通过对产品当前所处阶段的信息进行预测,估计出未来的趋势或意外发生的概率,从而及时采取补救措施或预警,极大提高企业对市场的反应能力,加快了企业的反应速度。物联网与电子商务结合在一起,可以使人类更好地感知社会经济,实现人与机、机与机的融合,使我们的工作生活时时联通,事事链接。二者的有机结合,将成为经济信息化建设的一个重大机遇,也将成为世界经济繁荣发展快速增长的新亮点。总结
自2005年国际电信联盟正式提出了物联网的概念以来,物联网引起了各国政府、企业的高度重视。2009年2月,IBM大中华区首席执行官钱大群在IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。中国移动总裁王建宙反复表示,物联网将会成为中国移动未来的发展重点。据美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此,物联网被称为是下一个万亿级的通信业务。无疑,物联网在电子商务发展中的应用前景是十分广阔的。物联网在电子商务发展中的应用,不仅能带来新的经济增长点,而且能彻底根治困扰电子商务多年的一些“顽疾”,明显提升电子商务的核心竞争力。但是物联网现在还是起步阶段,相关技术还远不成熟,这要求我们一方面要着眼长远,高屋建瓴地发展物联网相关技术和制定相关标准。另一方面要立足当前,循序渐进地推动物联网在电子商务发展中的应用。只有这样,才能使物联网这棵奇葩在电子商务这块土壤上不断地成长和壮大。
参考文献:
[1]百度百科,http://baike.baidu.com/view/1136308.htm
[2]朱仲英.传感网和物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用,2010,(1)
[3]龚冬梅.论电子商务环境下B to C消费风险及防范[J].江西金融职工大学学报
[4]彭晓珊.关于物联网技术发展及应用前景的研究.汕头科技,2010,(1)
[5]徐春燕,黄倩.物联网助力电子商务发展的思考.科技创业,2010,(6)
第二篇: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。
第三篇: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
第四篇: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。
第五篇:物联网的军事应用
物联网的军事应用关系着国家安全
物联网是新技术革命的产物,代表了计算机技术和通信技术的未来,是继互联网之后又一重大的科技创新;是建立在技术迅猛发展和无处不在的网络基础上的一个全新技术领域。物联网被很多国家称为信息技术革命的第三次浪潮,以及继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业的又一重大里程碑。如果说第一代互联网是人与物的交流,第二代是人与人的交流的话,那么第三代将是物与物的交流,通过现实空间物与物的智能互联,让物品“开口说话”,实现感知世界。倘若如此,整个世界的面貌将为之焕然一新。
物联网是一个先进、综合、复杂的网络系统,它利用RFID(射频识别技术)、无线数据通信等技术,为每一件物品建立全球的、开放的标识代码,并通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享,达到其在全球范围内的身份识别与“透明”管理,从而构建一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things(物联网)”。
1、物联网推动军事信息化变革,关系国家安全
信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”,谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权),谁就能掌握战争的主动权。物联网概念的问世,对现有军事系统格局产生了巨大冲击。它的影响绝不亚于互联网在军事领域里的广泛应用,将触发军事变革的一次重新启动,使军队建设和作战方式发生新的重大变化。当前,世界主要军事强国已经嗅到了这股浪潮的气息,纷纷制定标准、研发技术和推广应用,以期在新一轮军事变革中占据有利位置。因此物联网引起美国、欧盟、日本等大国和组织的极大关注,并将其纳入了国家顶层战略计划。2003年,美国国防部力推RFID条码识别技术,使之为世界所知。当前,美国将微纳传感技术列入经济发展和国防安全重点建设项目,以物联网应用为核心,全面反映感知、互联、智能的“智慧地球”计划也得到奥巴马府的积极回应和支持,其经济刺激方案中将投资110亿美元用于智能电网及相关项目的研发建设。
物联网被许多军事专家称为“一个未探明储量的金矿”,正在孕育军事变革深入发展的新契机。物联网的无线传感器网络以其独特的优势,能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。可以设想,在国防科研、军工企业及武器平台等各个环节与要素设置标签读取装置,通过无线和有线网络将其连接起来,那么每个国防要素及作战单元甚至整个国家军事力量都将处于全信息和全数字化状态。大到卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统,小到单兵作战装备,从通信技侦系统到后勤保障系统,从军事科学试验到军事装备工程,其应用遍及战争准备、战争实施的每一个环节。可以说,物联网扩大了未来作战的时域、空域和频域,对国防建设各个领域产生了深远影响,将引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。
通过采用智能尘埃(Smart Dezert)、智能物体(Smart Matter)、微机电系统(MEMS)、无线传感器网络(WSN)、微传感器网络(MSN),GPS、RFID、红外等技术,物联网的未来军事应用主要体现在战场感知精准化、武器装备智能化、后勤保障灵敏化以及网络战模式的变化等几个方面。
A、战场感知精确化——可以监测到一粒沙子的陨落
战后局部战争的实践充分说明,战场安全性是相对的,整体防御体系难免存在一定漏洞,要想弥补之,就必须对包括现有指挥控制系统在内的相关系统进行升级改造,使战场感知能力不断适应未来作战的需要。物联网可以担当此重任。
据称,美军目前已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网,这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究项目管理局已研制出一些低成本的自动地面传感器,这些传感器可以迅速散布在战场上并与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合,通过情报、监视和侦察信息的分布式获取,形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预体系。据报道,伊拉克战争中,美军多数打击兵器是靠战场感知行动临时传递的目标信息而实施对敌攻击。
有人将信息化条件下作战称为“传感器战争”,而物联网堪称信息化战场的宠儿,将为战场上带来新的电子眼和电子耳。与当前美军传感器网相比,物联网最大的优势在于其可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。可以把过去在战场上需要几小时乃至更长时间才能完成处理、传送和利用的目标信息,压缩到几分钟、几秒钟,甚至同步。它能够实现战场实时监控、目标定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能。
通过大规模节点部署有效避免侦察盲区,为火控和制导系统提供精确的目标定位信息。同时,其感知能力不会因某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃,各汇聚节点将数据送至指挥部,最后融合来自各战场的数据形成完备的战场态势图。IPv6作为物联网的关键技术之一,因其海量的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配以及完全的分布式结构等特性,是以前所有技术难以相比的,具有重大的军事价值。通过IPv6技术,完全可以实现为物联网每个传感器节点分配一个单独的IP地址,世界上的一草一木,武器库里的一枪一弹,都会被分配一个IPv6地址。通过飞机向战场洒落肉眼观察不到的传感器尘埃,利用物联网实时采集、分析和研究监测数据,哪怕是一粒沙子的陨落也不会逃脱,真正实现感知世界每个角落。
B、武器装备智能化——全自主式作战机器人和无人飞机
自20世纪60年代在印支战场崭露头角以来,作为一支新军,军用机器人受到了军事强国的高度重视,纷纷投入巨资予以研究与开发,仅美国目前已开发出和列入研制计划的各类智能军用机器人就达100多种。军用机器人巨大的军事潜能和超强的作战功效,使其成为未来战争舞台上一支不可忽视的军事力量。另外再阿富汗战争中,美国投入大量的无人飞机进行复杂地形的侦查工作,实现远程打击。
目前,虽然越来越多的普通技能的机器人和无人飞机走入了军营,但这些机器人和无人飞机的应用范围有限,机动能力、智能化程度不高,且仍需人员遥控。真正意义上的军用机器人和无人飞机,机动速度更快、部署更加灵敏,高智能化水平使其具备独立遂行作战任务的能力。因此,要制造出能在战场上使用的完全“智能”的机器人和无人飞机还有很多技术问题亟待突破。
而物联网是一种能将包括人在内的所有物品相互连接,并允许它们相互通信的网络概念,不仅是物与人、物与物之间相连,还包括机器和机器之间的通信,所以物联网被誉为“武器装备的生命线”。
随着信息技术的进一步发展,物联网与人工智能技术、纳米技术的结合应用,未来战场的作战形式将发生巨大变化。新一代网络协议,能够让每个物体都可以在互联网上有自己的“名字”,嵌入式智能芯片技术可以让目标物体拥有自己的“大脑”来运算和分析,纳米技术和小型化技术还可以使目标对象越来越小。在不远的将来,你不仅可以与身边一切物体“交流”,而且物体与物体之间也可以“开口讲话”。在这些技术支持下,具有一定信息获取和信息处理能力的全自主智能作战机器人和无人飞机将从科幻电影中步入现实,各种以物联网为基础的自动作战武器将成为战场主角。
在巷战中,这些机器人和无人飞机配合,可以进行远程投放,可代替作战人员钻洞穴、爬高墙、潜入作战区,快速捕捉战场上的目标,测定火力点的位置,探测隐藏在建筑物、坑道、街区的敌人,迅速测算射击参数,保证实施精确打击。机器人和无人飞机小分队还可以在非常危险的环境中进行协同作战,它们具有智能决策、自我学习和机动侦察的能力,比人类士兵以更快的速度观察、思考、反应和行动,远离战场前沿的指挥官和操作人员只须下达命令,不需要任何同步控制,机器人和无人飞机小分队就可以完成任务并自行返回指定地点。
C、后勤保障灵敏化——真正实现动态自适应性后勤
信息化条件下作战对后勤保障的依赖性大大增强,“兵马未动,粮草先行“。即使是作为世界头号军事强国的美国,也认识到其后勤体系仍然存在诸多弊端。
伊拉克战争初期,美军由于后勤计算和判断上的失误导致战前准备不足,特别是没有预先把伊拉克战场恶劣的保障环境考虑在内,迟滞了美英联军的作战行动。战区内堆积的物资虽然比海湾战争时少,但只不过是由“大山”变成了“小山”。与此同时,运往伊拉克战场的物资在“最后1战术英里”失去了可见性,前线保障物资频频告急,甚至出现了饥饿的士兵向伊平民“讨饭”的一幕。美军前线的香烟、肥皂、水果等补给捉襟见肘,在美军士兵内部甚至出现了战场 “黑市交易”。
对于战争中暴露出的问题,美国审计局在一份报告中指出:“可视性水平远没有达到部队现实需要的水平,更不用说保障未来作战了。”因此,要实现从“散兵坑到工厂”的全程可视,还必须进一步深化信息技术研发,以新技术新产品推动后勤领域的全面变革。
而物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术,可以弥补后勤领域的诸多不足。首先,它可以有效避免后勤工作的盲目性。随着射频识别技术(RFID)、二维条码技术和智能传感技术的突破,物联网无疑能够为自动获取在储、在运、在用物资信息提供方便灵活的解决方案。在各种军事行动全过程中,实现准确的地点、准确的时间向作战部队提供数量适当的装备与补给,避免多余的物资涌向作战地域,造成不必要的混乱、麻烦和浪费。同时能够准确感知、实时掌握特殊物资运输和搬运方面的限制,对操作人员技能、工具和设施的要求,货品更换和补充时间等。并根据战场环境变化,预见性地做出决策,自主地协调、控制、组织和实施后勤行动,实现自适应性的后勤保障能力。其次,它能最大限度地提高补给线的安全性。
基于物联网的后勤体系,具有网络化、非线性的结构特征,具备很强的抗干扰和抗攻击能力,不仅可以确切掌握物资从工厂运送到前方散兵坑的全过程,而且还可以提供危险报、给途中的车辆布置任务以及优化运输路线等。特别是可以把后勤保障行动与整个数字化战场环境融为一体,实现后勤保障与作战行动一体化,使后勤指挥随时、甚至提前做出决策,极大地增强后勤行动的灵活性和危机控制能力,全面保障后勤运输安全。
基于物联网的后勤体系可以有效避免重要物资的遗失。世界各国都非常重视战场物资的管理,极力避免武器装备、重要零部件等物资的遗失。但伊拉克战争期间,美军一中转中心在战争期间竟丢失了1500个防弹衣插件;由于不知道物资具体位置,17个速食集装箱被遗忘在补给基地达1星期之久。而无线射频识别(RFID)标签作为物联网的重要组成部分,能储存96位码,无线射频识别(RFID)芯片大约可以储存 3.5×1051种组合信息,可识别2.68亿个以上的独立制造厂商及每个厂商的100万种以上的产品。美国防部通过这种灵巧标签得到的大量组合信息可在全军范围内追踪每件装备。随着射频识别标签技术的成熟、成本的降低,物联网完全可应用于单件武器上,这将更加严格地控制武器库,而且有助于寻找在战场上丢失的威胁性极大的武器。
D、物联网引发未来网络战新模式——超越赛博空间
据美国《空军时报》5月30日报道,5月7日至5月27日,美空军太空司令部在内华达州的内里斯空军基地进行了第6次“施里弗”太空演习,从中可以看出美国对未来网络战模式的判断与应对。关于此次演习,美军对外仅阐述了三项重要目的:一是研究太空空间和赛博空间的“替代概念、能力和力量”,以应对未来需求;二是探索太空空间和赛博空间对未来威慑战略的贡献;三是研究使用综合手段在太空空间和赛博空间执行作战的一体化程序。此次演习将太空与赛博空间视为所有防御作战和国土安全作战方面的核心,并高度重视整合太空与赛博空间攻防作战,以及发挥盟国和商业伙伴在赛博空间方面的作用,凸显了美军对二者的倚重。
赛博空间是哲学和计算机领域中的一个抽象概念,指计算机以及计算机网络里的虚拟现实。赛博空间强调人的活动和思想无界限。从此次演习的主要内容以及赛博空间概念中可以发现,美军不仅要实现对网络及虚拟现实的控制,更包括对现实世界的控制,这已经超越了网络战本身。
总体而言,未来的网络战取决于三个方面的快速发展。
一是互联网军事化。现代互联网最早就是从美国军方内部网络发展而进入民用的,全世界绝大多数的根服务器在美国,为美国攻击和瘫痪他国网络提供了方便。随着网络技术的发展,以及它在各领域越来越广泛地应用,互联网有可能成为新的作战领域,即成为对立双方攻防的目标。二是物联网军事化。物联网是通过射频识别、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,如美军“全球鹰”无人侦察机就是典型应用。物联网一旦军事化后,与其联接的武器装备和设备设施将完全暴露在网络攻击中。
三是无线联接技术。无线联接技术智能化和无线植入技术,是实现网络无限延伸的基础,是网络战拓展到陆、海、空、天、电以及各类武器装备的主要途径。
由此不难看出,赛博空间与包括太空空间在内的各种实体空间正越来越紧密地联系在一起,这意味着网络战将不仅仅存在于虚拟现实之中,不仅要实现对网络及虚拟现实的控制,更包括对现实世界的控制,这已经超越了网络战本身。
美智库华盛顿战略与预算评估中心5月公布的一份报告则直接强调,未来在与中国可能发生的冲突中,美国必须认真考虑包含卫星在内的天基系统被攻击而失能时,如何快速部署临时性替代手段,以继续发挥指挥和控制等作用。
目前,美军的替代方案就是,在“临近空间”部署无人机等航空器。所谓“临近空间”,是指距地表20~100公里处的空域,其下面的空域(20公里以下)是传统航空器的活动空间,其上面的空域(100公里以上)则是航天器的范围。由于这一高度在绝大部分地面防空火力之外,战斗机也不能飞行作战。如果有飞行器能在此高度飞行,即便速度很慢,也很安全。因此,美国空军最近正在发展新一代具备侦察监视和通信用途的无人机、飞艇和气球,以便部署在这一高度范围,发挥替代天基系统的应急作用。
以美军“全球鹰”无人侦察机为例,该机可在两万米高空(属于临近空间范畴)飞行,自主飞行时间长达41小时,一天内可侦察13.7万平方公里的区域。“全球鹰”的机动性使它能不间断地对目标实施高清晰侦察,且不容易受战术伪装的欺骗。当前美军正在加大无人机“自动空中加油”的研究,一旦“全球鹰”具备了自动空中加油能力,其滞空时间和航程将大增。尽管美国间谍卫星的侦察精确度已小于1米,但因卫星定轨运行,其侦察范围及时间都受限,无人侦察机则能对某一地域进行全天候定点侦察。而且由于天基武器的发展,间谍卫星一旦被摧毁,就很难在短期内重新部署。但高空无人侦察机的机动性很强,具备了自动空中加油能力,就能长时间滞留在战区上空,完成间谍卫星在被摧毁或受到干扰时“无法完成的任务”。
2、提升我国物联网基础技术研发和应用,保障国家安全
鉴于物联网和无线传感器网络在军事应用的巨大作用,引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划,投资34,000,000美元支持相关基础理论的研究。美国国防部和各军事部门都对物联网和传感器网络给予了高度重视,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,把物联网和传感器网络作为一个重要研究领域,设立了一系列的军事传感器网络研究项目。美国英特尔公司、美国微软公司等信息工业界巨头也开始了物联网和传感器网络方面的工作,纷纷设立或启动相应的行动计划。日本、英国、意大利、巴西等国家也对物联网和传感器网络表现出了极大的兴趣,纷纷展开了该领域的研究工作。
物联网是推动军事信息化变革的技术力量之一,最早由美国提出和发展的,总体来说,目前美国在物联网技术基础方面占有绝对的优势。
其中,无线、传感器和嵌入式技术作为物联网和传感网络的核心技术,美国很早就在开展智能尘埃(Smart Dezert)、智能物体(Smart Matter)、微机电系统(MEMS)、无线传感器网络(WSN)、微传感器网络(MSN),GPS、RFID、红外等技术的研发,这些都是物联网要用的重要技术。
在基础芯片和通信模块方面,德州仪器是美国著名的模拟器件解决方案和数字嵌入及应用处理半导体解决方案供应商,在物联网领域能够提供ZigBee芯片和移动通信芯片产品。英特尔是全球最大的计算机、网络和通信产品制造商,在物联网方面能够提供Wi-Fi芯片、蓝牙芯片、WiMAX芯片和RFID芯片产品。意法半导体、高通、飞思卡尔等芯片企业也可以提供物联网所需的基础通信芯片。此外,Telit、Cinterion、Sierra Wireless等通信模块企业将通信芯片整合成能够独立完成通信功能的模块,可以直接嵌入到设备中使其拥有通信能力。
在传感网和RFID方面,美国是传感网技术的发源地,目前也在全球市场处于领先地位,拥有Crossbow Technology、Dust Networks、Eka Systems、Honeywell、Ember等全球领先的传感网公司。目前全球主要的RFID企业也集中在美国,包括Aero Scout、Savi Technology、RFCode、摩托罗拉、ODIN等。
所以现在的物联网无论从技术还是大规模应用来说,都还是以美国为主,全世界绝大多数的物联网核心网络层设备(服务根服务器、数据中心等)都在美国,并且物联网为物品建立全球的、开放的标识代码并通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享,为美国攻击和瘫痪他国物联网的网络和应用提供了方便。随着物联网技术的发展以及它在各领域越来越广泛地应用,物联网的安全将关系着国家安全。
虽然物联网的概念已经引起全球关注,但有许多核心技术还需攻克,其发展之路仍然十分漫长。并且物联网在军事上的推广和应用还不是一个单纯的技术问题,涉及世界范围内的军事政策、法律、道德、文化等方方面面,所以广义的物联网似乎非常遥远。但物联网的雏形就像互联网早期的形态局域网一样,虽然有这样那样的缺陷和不足,但其战略意义和深远影响是不容质疑的,所以我国必须尽早进行基础技术的研究。事实上,物联网在军事上的应用目前尚处于起步阶段,标准、技术、运行模式以及配套机制等还远没有成熟。这就为我国现阶段进行物联网的基础技术研发和应用提供了良好的机遇,主要体现在如下几个方面:
首先是标准化问题。物联网是一个国家工程甚至是世界工程,需要标准化的数据库、标准化的软硬件和数据接口、互联互通的网络平台、统一的物体身份标识和编码系统,才能让遍布世界每个角落的物体接入网络,被世界识别、掌握和控制。各类协议标准如何统一则是一个十分漫长的过程,这正是限制物联网发展的关键因素之一。
其次是信息安全问题。在未来的物联网中,每件装备都将随时随地连接在这个网络上,随时随地被感知,在这种环境中如何确保信息安全,防止军事信息被他人利用,将是物联网在军事领域推进过程中需要突破的重大障碍之一。由于物联网在很多场合都需要无线传输,美军认为“攻破任何无线系统是非常轻而易举的事情”,而目前类似“安全壳”(Secure shell)和“安全槽层”(secure socket layer)的基础安全技术还在试验当中。恐怖分子很可能会利用射频识别技术来查询美军的装备并获取数据,甚至了解到装备的具体位置。同时,物联网规模庞大,作为世界范围内军事要素智能互联的重要平台,一旦遭到破坏,对于视保密为生命的军队来讲将是致命的打击,不但会影响到物联网本身的运行,而且会危及国家安全,甚至引发连锁反应,出现世界范围内的系统瘫痪,使军队陷入一片混乱。
最后还有资金和成本问题。实现物联网在军事领域的广泛应用,首先必须在所有装备哪怕是一枚子弹中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量军费的投入。在成本尚未大幅降低和各方利益机制及运作模式尚未成型的背景下,物联网的发展将受到限制。