物联网及应用分析

物联网是现代信息技术所引起的一场关于物的利用和管理的革命，它打破了现实世界和虚拟世界的壁垒，被普遍认为是继计算机和互联网之后信息技术革命的第三次浪潮，正在改变着每一个人的生活。

1 物联网概述

1999 年美国麻省理工学院建立了 自动识别中心(Auto-ID)，首次阐明了物联网的基本含义。2005 年国际电信联盟(ITU)发布的报告中正式引用了物联网的概念。2008 年起各国政府开始重视下一代的技术规划，IBM 提出智慧地球受到美国各界的高度重视，欧盟提出《欧盟物联网行动计划》以实现其重振欧洲的梦想，中国时任总理温加宝在视察无锡产业园区时也明确提出了感知中国的概念，物联网作为国家五大新兴战略性产业之一，被写入政府工作报告，我国开始把物联网作为未来重要的发展战略。物联网英文名称是The Internet of Things，顾名思义，就是物物相连的互联网。目前被普遍接受的概念是：物联网是通过射频识别(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，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。简而言之，物联网让物体能看见、可交流、会思考、听指挥，好像使物体也拥有了智慧。

2 关键技术

物联网的体系架构可分为：感知层、网络层和应用层。感知层位于最底层，是物联网识别物体、采集信息的来源，相当于人体的皮肤和五官。中间网络层负责传递和处理感知层获取的信息，相当于人的神经中枢和大脑。顶层应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它与行业需求相结合来实现物联网的智能应用，相当于人的社会分工。简单来说，物联网需要射频识别、传感器等感知技术即时获取物品信息;通过各种有线、无线网络，将这些信息传递到信息存储与处理中心，还要依托云计算强大的计算能力处理这些海量信息;最后需要各种应用程序满足终端用户的不同需求，例如智能交通、安防、物流以及军事应用等。物联网虽然是一个新概念，但是组成物联网的各部分都是早已存在的技术或概念。因此，物联网不是凭空出现的，而是在原有技术基础上的提升、汇总和融合。

2.1 传感器

传感器是指感知指定的被测量信息，并能按照一定的规律转换成可用输出信号的设备或装置。现代生活已被各种传感器所包围，例如常见的各种自动开关门、家用电器遥控器、声控灯、手机触摸屏、光电鼠标甚至汽车等都采用了大量的传感设备。

2.2 射频识别

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的通过射频信号来自动识别目标对象并获取相关数据的技术，识别工作一般无需人工干预，可工作于各种恶劣环境中，有的还可识别高速运动物体。它属于一种简单的无线系统，主要由电子标签(Tag)、天线(Antenna)和读写器(Reader)三部分组成。其中，电子标签一般会嵌入各种终端设备中，而天线则在电子标签和读写器中都有配备，供二者通信时使用。常见的二代身份证、公交卡、非接触门卡、不停车收费系统(ETC)等采用的都是射频识别技术。

2.3 无线网络技术

无线网络技术有很多种，以人们最熟悉的移动通信技术为例。相比2G 通信技术，3G 通信技术可以高速、安全地无线传输信息，打破了传统意义上通信网络与互联网之间的物理限制，极大提升了无线接入能力，多种应用服务得以最终实现。4G 通信技术的数据传输速率更高, 并且可以集成不同模式的无线通信协议，移动用户可以自由地在不同标准间漫游，有望打破长期制约应用的标准壁垒。5G 给用户带来的感受将是网速更大幅度的提升，峰值速率将达到每秒10G，我国和欧盟、日、韩等国已成立5G 推进组织，预计到2020 年将会投入商用。可以想象，在物联网时代，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。

2.4 云计算

云计算旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助先进的商业模式让终端用户可以得到这些强大计算能力的服务。如果将计算能力比作发电能力，那么从古老的单机发电模式转向现代电厂集中供电的模式，就好比现在大家习惯的单机计算模式转向云计算模式，而云就好比发电厂，具有单机所不能比拟的强大计算能力。这意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水、电一样，取用方便、费用低廉，以至于用户无需自己配备。与电力是通过电网传输不同，计算能力是通过各种有线、无线网络传输的。因此，云计算的一个核心理念就是通过不断提高云的处理能力，不断减少用户终端的处理负担，最终使其简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受云强大的计算处理能力。

物联网感知层获取大量数据信息，在经过网络层传输以后，放到一个标准平台上，再利用高性能的云计算对其进行处理，赋予这些数据智能，才能最终转换成对终端用户有用的信息。除此之外，与物联网相关还有全球定位技术、IPv6、M2M、UWB(超宽带)、大数据、遥感技术、虚拟现实技术等。由此可见，物联网是现代信息技术发展到一定阶段以后出现的一种聚合性应用与技术提升，这就使得物联网顺应了信息技术和人类社会的发展趋势，成为许多国家的优先发展战略，更成为世界各军事强国角逐的新舞台。许多军事专家称物联网为一个未探明储量的金矿，认为它能够有力拓展未来作战的时域、空域和频域，并推动战争形态、作战理论及作战样式的一系列革命。

3 物联网应用探讨

3.1 现场感知精确化

运用物联网的各种感知技术将使快速、精确地感知现场成为可能。主要表现在两个方面。一是无缝隙感知任务现场，有效避免盲区。通过在目标任务现场布设大量无线自组网传感器，可以对现场区域内所有人员、车辆甚至物资装备的流动情况实现远程感知。二是切实提高即时打击能力。在军事物联网中，大到卫星、导弹、舰船、火炮等武器装备，小到单兵作战装备，每一个作战要素都可以连入其中，感知、理解环境并实现与指挥控制系统的实时交互，从而极大压缩指挥层级，缩短指挥链路，形成即时打击能力。

3.2 安防系统自动化

现代安防已从传统的人工执勤、巡逻提升为自动化联网监控，其实质就是利用各种传感设备和网络、多媒体技术，融合视频监控、人员及车辆管理、门禁通道管理、巡更管理、远程查勤、传感设备报警等子系统，实现防护区域内人员、车辆、资产及重点敏感区的统一管理，以及报警设备的联动反应。在新技术发展的推动下，传统安防系统中以视频监控为主的局限也必将被打破，逐步发展为以图像、声音、震动、定位等多维协同感知为基础，以无线自组网、智能协议和云计算等技术的组合应用为亮点，最终实现自动化的信息检索、报警联动和指挥控制。

例如，通过采用网络视频监控、红外线、传感器和激光等技术，在实现对目标区域全天候、全方位监控的前提下，发生非正常事件或者非法人员强行闯入等情况时，安防系统可以自动锁定监控目标，及时将报警信息传至管理人员的移动终端中，同时根据预案自动启动应对程序，提高对突发事件的处置效率。

3.3 物资管控可视化

现代社会物资装备保障强度显著提高，其重要性也越来越突出。物联网可以弥补传统保障方式的诸多不足，通过对物资装备的联合识别和移动跟踪实现全程可视化的动态监控，从而有效避免保障的盲目性，提高现代物资装备保障水平。例如，在启动保障方案后，通过物联网物资管控系统可以快速查询物资装备所在的库存位置并迅速组织出库，出库装备信息自动同步传输至运输车辆的车载黑匣子终端;其次，运输途中指挥部可远程实时查看运输车辆的位置信息、车队运行情况，以及各车装载的具体物资名称、数量、装卸地点等配送信息，实现远程监控车辆驾驶并监管货箱的目的;最后，车队到达目标地域后，驾驶员可以快速卸载扫描，以便确认运抵物资。总之，基于物联网的物流系统确保了装备物流过程中的全程可视，从而实现了对物资装备的动态、精确和智能管控。

3.4 后勤保障人性化

一是军队卫勤保障人性化。利用RFID、无线通信等技术手段，可以研发单兵电子生命监测系统，有效实现生命体征动态监测和卫勤伴随保障，以便精确调度卫勤力量与资源，有针对性地做好应急救援准备，全面提升卫勤保障能力。例如，在执行任务时如果有官兵受重伤，单兵电子生命监测系统就可以把伤情及时发送给后方医疗机构，在运送伤员到医疗机构的同时，急救所需的药品、物资也会同时送到，最大化地争取了救治时间，切实提高了救治能力。二是车辆管控人性化。在物联网时代，为保证数据传输安全可靠，可以以北斗卫星导航车载终端与移动SIM 卡无线专网为依托建设车联网。在保留现有车载终端定位监控、位置追踪、超速报警、跨区报警等功能的基础上，结合GIS 地理信息数据及车辆语音导航等技术，强化监控中心对车辆的远程监控和指导能力。例如，驾驶员能够随时得到指挥机构的指令，提前获知行车路线沿途情况，或者在发生非常规情况时及时获得监控中心的帮助，实现对车辆的安全、远程可控和精确指挥。

4 结 语

物联网与现有互联网的整合可以实现人类社会与物理系统的整合，并通过超级强大的计算能力对整合网络中的人员、物资、设施等几乎所有要素实施实时、动态的管理和控制，达到近乎理想的智慧状态，最大化地提高资源利用率和生产力水平。当然，物联网实现过程中会不可避免地带来用户隐私泄露、信息安全等问题，相信随着信息技术的不断创新和发展，这些问题会逐步得到改善和解决。