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我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及建設(shè)的思考

作者:交通運輸部公路科學(xué)研究院副總工程師 魏鳳
來源:RFID世界網(wǎng)
日期:2010-06-03 10:57:01
摘要:物聯(lián)網(wǎng)的提出源于1999年,美國麻省理工學(xué)院成立Auto-ID研究中心,進行RFID技術(shù)的研發(fā),在美國統(tǒng)一代碼委員會UCC支持下,將RFID與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,提出了產(chǎn)品電子代碼(EPC)解決方案。2005年在世界電聯(lián)報告中明確提出了“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)的概念。全世界各個國家和大公司通過開發(fā)射頻識別標(biāo)準(zhǔn),并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為共同建設(shè)全球物聯(lián)網(wǎng)而努力。
  一、物聯(lián)網(wǎng)“熱”事件

  1、2009年IBM在物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)概念的基礎(chǔ)上,提出了智慧地球(Smart Planet)的概念。 

  2、美國將智慧地球當(dāng)作經(jīng)濟振興計劃的一個核心環(huán)節(jié),奧巴馬提出這是“美國在21世紀(jì)保持和奪回競爭優(yōu)勢的方式”之一。 

  3、美國Forrester預(yù)測,到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù),跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比,將達到30:1,物聯(lián)網(wǎng)將成為下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)。

  4、物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。

  5、溫總理在2009年8月在無錫考察時針對傳感網(wǎng)提出:“要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術(shù)”。由于將傳感網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng),很快在全國掀起了“物聯(lián)網(wǎng)”熱潮。 

  6、2009年8月,中國移動總裁王建宙在臺灣演講中,談到對物聯(lián)網(wǎng)的理解,表明了電信運營商有涉入該領(lǐng)域的計劃。

  7、2009年9月,物聯(lián)網(wǎng)概念股已成為A股市場的短線漲升引擎,遠望谷、新大陸、華東科技等許多相關(guān)股票連續(xù)漲停。

  8、2009年9月發(fā)布《關(guān)于進一步做好電子信息產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造項目組織工作的通知》,RFID、物聯(lián)網(wǎng)等作為計算機產(chǎn)業(yè)及下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),被列為重點支持領(lǐng)域。

  二、物聯(lián)網(wǎng)的提出

  物聯(lián)網(wǎng)的提出源于1999年,美國麻省理工學(xué)院成立Auto-ID研究中心,進行RFID技術(shù)的研發(fā),在美國統(tǒng)一代碼委員會UCC支持下,將RFID與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,提出了產(chǎn)品電子代碼(EPC)解決方案。2005年在世界電聯(lián)報告中明確提出了“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)的概念。全世界各個國家和大公司通過開發(fā)射頻識別標(biāo)準(zhǔn),并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為共同建設(shè)全球物聯(lián)網(wǎng)而努力。

  1、物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念

  (1)概念一(目前流行的,廣泛見諸報端)

  “物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things),指的是將各種信息傳感設(shè)備,如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),其目的,是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起,方便識別和管理。

  (2)概念二

  物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)和RFID技術(shù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò),是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。其實質(zhì)就是利用RFID技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)以實現(xiàn)全球物品的自動識別,達到信息的互聯(lián)與實時共享。

  (3)概念三:物聯(lián)網(wǎng)就是傳感網(wǎng)?

  定義:隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點,通過自組織的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。

  功能:借助于節(jié)點中內(nèi)置的傳感器探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。

  應(yīng)用:廣泛涉及軍事、城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、智能家居、環(huán)境監(jiān)控等應(yīng)用領(lǐng)域

  2、物聯(lián)網(wǎng)概念分析

  從上述概念可以看出,物聯(lián)網(wǎng)主要涉及RFID和傳感器兩項技術(shù):

  RFID技術(shù)的目的是標(biāo)識物,給每個物品一個“身份證”; 

  傳感器技術(shù)的目的是感知物,包括采集實時數(shù)據(jù)(如溫度、濕度)、執(zhí)行與控制(打開空調(diào)、關(guān)上電視)。

  對上述3個概念,可以劃分如下:一個是從RFID技術(shù)出發(fā),在RFID網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng);一個是從傳感器技術(shù)出發(fā),在傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于傳感技術(shù)的智能網(wǎng);一個是,將二者融合,構(gòu)建泛在網(wǎng)。

  (1)基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)

  在RFID網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,建立基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。這種物聯(lián)網(wǎng)主要由RFID標(biāo)簽、讀寫器、信息處理系統(tǒng)、編碼解析與尋址系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)組成。通過對擁有全球唯一編碼的物品的自動識別和信息共享,實現(xiàn)開環(huán)環(huán)境下,對物品的跟蹤、溯源、防偽、定位、監(jiān)控以及自動化管理等功能。

  在生產(chǎn)和流通(供應(yīng)鏈)領(lǐng)域,為了實現(xiàn)對物品的跟蹤、防偽等功能,需要給每一個物品一個全球唯一的標(biāo)識。在這種情形下,RFID技術(shù)是主角,基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)能夠滿足這種需求。冷鏈物流、危險品物流等特殊物流,需要對倉庫、運輸工具/容器的溫度等有特殊要求。可將傳感器技術(shù)融入進來,將傳感器采集的信息與倉庫、車輛、集裝箱的RFID信息融合,構(gòu)建帶傳感器的基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)。

  (2)基于傳感技術(shù)的智能網(wǎng)

  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸成熟,并開始進行應(yīng)用領(lǐng)域,于是提出了基于無線傳感器網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)概念。由傳感器、通訊網(wǎng)絡(luò)和信息處理系統(tǒng)為主構(gòu)成,具有實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制和信息共享與存儲管理等功能。它使通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各種環(huán)境、設(shè)施及內(nèi)部運行機理等成為可能。原來與網(wǎng)絡(luò)相距甚遠的家電、交通管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑物安全、旱澇預(yù)警等,都能夠得到有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測,有的甚至能夠通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制。

  在遠程防盜、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控與管理、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,傳感器技術(shù)是主角,不需要RFID技術(shù)就可以構(gòu)建基于傳感技術(shù)的智能網(wǎng)。如遠程防盜系統(tǒng),在門窗上安裝紅外傳感器,如果有賊進入,紅外傳感器監(jiān)測到,將信息傳遞給屋里的計算機服務(wù)器。服務(wù)器根據(jù)預(yù)設(shè)的目的IP地址,通過互聯(lián)網(wǎng),向目的IP地址的機器(計算機、手機)發(fā)送有賊闖入的信息。

  3、我們的理解

  物聯(lián)網(wǎng)=基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng);

  傳感網(wǎng)=基于傳感技術(shù)的智能網(wǎng);

  泛在網(wǎng)=RFID技術(shù)、傳感技術(shù)以及其它通信技術(shù)間融合形成的“無處不在、無所不包、無時不能”的網(wǎng)絡(luò)。

  

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  (1)泛在網(wǎng)

  無線網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)終端(3G等)逐頻得到應(yīng)用,多網(wǎng)融合及泛在網(wǎng)形成初見端倪。

  (2)泛在網(wǎng)遠景圖

  4、物聯(lián)網(wǎng)的工作過程 
 




  5、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示例


 
  三、國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

  1、國外現(xiàn)狀

  技術(shù)以RFID為主導(dǎo),各國RFID市場規(guī)模巨大,但應(yīng)用重點不同:如:韓國RFID結(jié)合手機的自動識別應(yīng)用;日本開展以2.45G為核心技術(shù)在醫(yī)療、物流、商品流通、農(nóng)業(yè)等廣泛應(yīng)用;歐洲前期開展與EPCglobal相關(guān)的一系列物流、藥品行業(yè)試驗測試,零售商積極參與和推動,RFID開始和無線通信WiFi技術(shù)融合;美國推動RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,并得到沃爾瑪、寶潔、IBM等跨國公司的強大支持。

  標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)發(fā)展同步推進,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)未大規(guī)模建立,小規(guī)模RFID應(yīng)用運營較多,真正意義的全球EPC網(wǎng)絡(luò)沒有建立。標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)發(fā)展同步研究。政府關(guān)注度高,給予積極的財政支持,歐、日、韓政府出臺相關(guān)政策和規(guī)劃。

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  2、國內(nèi)現(xiàn)狀

  國家技術(shù)政策支持
  2006年,科技部等十五個部委聯(lián)合發(fā)布了《中國射頻識別(RFID)技術(shù)政策白皮書 》;2009年將物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)列入《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》。 

  2008年國家發(fā)布了RFID頻段規(guī)定,《800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術(shù)應(yīng)用規(guī)定(試行)》 

  目前,工信部成立了電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化工作組,開始組織制定RFID相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。試點應(yīng)用生產(chǎn)制造、物流(車輛、集裝箱)、防偽、軍事后勤、大型會議等領(lǐng)域開展試點。相關(guān)單位與組只積及參與國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用合作項目

  國家金卡工程領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室,在各行業(yè)的支持下發(fā)揮了引領(lǐng)我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的作用。正在籌建物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合研究中心。

  3、當(dāng)前影響我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要問題有:尚未制定我國物流聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的總體戰(zhàn)略,沒有形成物聯(lián)網(wǎng)的國家規(guī)劃;標(biāo)準(zhǔn)體系及關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)尚不完善;技術(shù)、產(chǎn)業(yè)相對落后;應(yīng)用僅限于小規(guī)模閉環(huán)應(yīng)用,開放性不足;企業(yè)信息化水平不高,對物聯(lián)網(wǎng)認識不足;信息安全意識有待提高。

  四、中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方案

  1、建設(shè)目標(biāo)

  建立我國國家物聯(lián)網(wǎng)管理中心,構(gòu)建國家CRS解析系統(tǒng);
  建立行業(yè)或區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)管理中心;
  建立行業(yè)或區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)平臺。

  2、建設(shè)原則

  自主創(chuàng)新原則
  服務(wù)于產(chǎn)業(yè)原則
  開放、協(xié)作、共享原則
  國家信息安全原則

  3、中國物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)

 

  4、中國物聯(lián)網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)


  5、中國物聯(lián)網(wǎng)解析系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

  

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  6、全球物聯(lián)網(wǎng)解析系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)(設(shè)想)

  7、需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

  中國物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究與標(biāo)準(zhǔn)制定
  物聯(lián)網(wǎng)管理體系研究及規(guī)則制定
  物聯(lián)網(wǎng)性能測試與評價技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  RFID、傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)制定
  物聯(lián)網(wǎng)物品電子編碼技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  物聯(lián)網(wǎng)編碼解析關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)制定
  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)模型和表示方法。
  物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  物聯(lián)網(wǎng)資源搜索與服務(wù)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  企業(yè)信息服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  公共服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)
  物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)研究與關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)制定

  8、物聯(lián)網(wǎng)解析系統(tǒng)建設(shè)策略

  全國CRS系統(tǒng)的建設(shè)可以有兩種方式分別是統(tǒng)一建設(shè)和分級建設(shè):

  統(tǒng)一建設(shè)
  由國家統(tǒng)一建設(shè)和維護全國CRS系統(tǒng)。行業(yè)、區(qū)域需要建設(shè)CRS節(jié)點時,向國家提出申請,由國家統(tǒng)一建立和維護相關(guān)節(jié)點。

  分級建設(shè)
  國家只負責(zé)建設(shè)和維護CRS國家級根節(jié)點,各行業(yè)和區(qū)域建設(shè)和維護各自的行業(yè)/區(qū)域CRS根節(jié)點以及行業(yè)/區(qū)域內(nèi)部的CRS節(jié)點網(wǎng)絡(luò)。各行業(yè)和區(qū)域CRS節(jié)點須向國家申請和注冊。

  (1)國家統(tǒng)一建設(shè)方式

  國家制訂統(tǒng)一的CRS標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的CRS軟件,建設(shè)和維護全國CRS網(wǎng)絡(luò),并提供統(tǒng)一的各行業(yè)/區(qū)域應(yīng)用系統(tǒng)(管理中心、公共服務(wù)平臺、企業(yè)IS系統(tǒng)等)的接入接口。

  優(yōu)點:由國家統(tǒng)一建設(shè)和維護CRS這一物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,行業(yè)、企業(yè)只需要接入即可,數(shù)據(jù)交換不會存在障礙。

  缺點:建設(shè)資金龐大;不利于調(diào)動行業(yè)積極性;需要針對各行業(yè)/區(qū)域的特殊需求,提供個性化解決方案。

  (2)分級逐步建設(shè)方式

  國家制訂國家CRS標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)可制訂各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
  國家負責(zé)國家CRS根節(jié)點的建設(shè)和維護,并負責(zé)與國際物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)。
  各行業(yè)向國家物管中心注冊,建設(shè)和維護各自的CRS根節(jié)點。
  行業(yè)根節(jié)點以下的子節(jié)點在行業(yè)物管中心注冊,由行業(yè)負責(zé)建設(shè),并報國家物管中心備份。

  9、中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展途徑:統(tǒng)一規(guī)劃,分級實施;由點到面,逐步推進;需求引導(dǎo),自主創(chuàng)新;廣泛宣傳,發(fā)動社會;

  五、交通運輸部公路科學(xué)研究院在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作

  開展RFID應(yīng)用測試、標(biāo)準(zhǔn)研究等;完成交通行業(yè)RFID物品編碼;研究中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方案;開發(fā)和建立開環(huán)集裝箱物聯(lián)網(wǎng)演示系統(tǒng);

  我國應(yīng)在未來全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中搶占先機、把握主動、維護經(jīng)濟信息安全,滿足經(jīng)濟與社會發(fā)展需求!