物联网体系架构及应用

王明月

摘 要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、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。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

关键词：物联网

物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。

1.物联网的组成

物联网宏观上包含三个层次，分别是：底层—用来感知世界的感知层，中间层—用来传输数据的网络层，上层—用来处理数据的应用层。

（1）感知层：感知层的作用是感知和采集信息。从仿生学来看，感知层为“感觉器官”，可以感知自然界的各种信息。感知层包含传感器、全球定位系统、气体感应器、激光扫描器、红外感应器和射频识别技术等各种设备和技术传感器及其相关装置是物联网的底层，它们是整个产业链中最基础和需求最多的组件。在中国，大量的企业和高校研究机构在从事相关芯片、通信协议、材料、智能节点供电等领域的研究和开发工作。

（2）网络层：网络层的任务是将感知层的数据进行传输。网络层是根据现在已经建设好的通信网和互联网建立的。网络层将感知层获得的数据通过移动通信网、企业内部网、各类专网、小型局域网、各种无线网络进行传输，尤其是互联网、有线电视网和电信网三网融合之后，有线电视网也提供廉价的宽带数据传输功能，这极大地推进了物联网的发展。网络层的实现涉及了现有的通信技术，如移动通信技术、下一代网络技术、有线宽带技术等。

（3）应用层：应用层的任务是对网络层传输过来的数据进行处理，并通过终端设备与人进行交互。应用层可划分为两个子层：一个是云应用层，进行数据挖掘、存储、计算和处理；另一个是终端人机界面，主要负责信息的显示。物联网的应用层涵盖自然界的方方面面，比如工业、农业、物流、环保交通、银行、医疗等国民经济和社会领域。物联网虽然是物物相连的网，但最终是要以人为本，需要人的操作与控制。物联网的终端与系统的交互已不仅是以前的人与计算机的交互，而是应用程序中的所有设备与人的交互。应用层的实现涉及软件的各种数据处理技术、云计算技术、智能控制技术等。

2.物联网的分类

（1）非经营属性的物联网

非经营属性的物联网包括两类：一类是指政府投资建设公益性领域和社会经济领域的物联网项目，称为政务物联网。例如，在感知城市所征集的物联网项目中，感知交通、感知安保、感知环保、感知水利、感知工农业经济、感知卫生教育、感知商品安全等都是由政府投资进行信息化建设的物联网应用平台。另一类是指企业与公司面向市场，为提高自身市场的竞争力与服务保障能力，要求在生产、管理、运输、物流、销售等方面进行自主投资的物联网项目，称为工业物联网与商务物联网。例如，电信、移动通信面向广大的网络终端用户提供服务，是可经营的商业模式物联网运营的服务平台。而工业物联网主体是企业内部自我应用、封闭的工业集约化生产和数字化管理的网络平台，是不可市场化经营的网络平台。

非经营属性物联网项目，由于其本质的公益性和社会属性，决定了这些非经营属性的物联网项目不具备商业投资的价值，无法引入我国商业资本进行投资，只能由政府公益性投资或企业融资自主投资。

（2）市场经營属性的物联网

市场经营属性的物联网可以满足物联网应用市场本质的需求，通过构筑我国商业模式物联网体系的架构及运营平台，可以集聚多元公共信息服务市场，以及获取忠实的网络服务终端客户，支撑我国的物联网运营形成可市场化、持续独立运营的现代服务业，以及构建相适应的物联网应用信息终端产品制造业。

我国物联网体系架构顶层设计是指在现有电信、移动、有线电视三大运营商之外，构筑我国科学发展的物联网体系架构运营平台及组建物联网运营商，这也是支撑“智慧城市”建设的核心应用平台。

构筑商业模式物联网体系架构运营平台，可以带动国内商业资本进人我国物联网应用市场及制造产业，促进我国战略性新兴产业的发展，加快我国经济发展方式转变的步伐。所以，我国商业模式物联网体系架构顶层设计具有调整我国经济结构的巨大作用。而具有市场经营属性的物联网项目，可简单称为商业模式物联网。

3.物联网的应用领域

（1）智慧医疗

近年来我国的医疗条件得到很大的改善，医疗水平也取得了很大的进步，但是随着人们对医疗卫生的要求逐步提高，现有医疗设施将无法满足人们的需求。医疗卫生的发展水平关系到人民群众的身心健康和社会的和谐发展，是社会关注的热点。物联网技术的出现使人们更加关注自身的健康与智能设备的结合，进一步促进了医疗智能化产业的发展。智慧医疗禾用物联网技术实时、快捷地感知各种与医疗相关的信息，实现全面互联互通的智能化医疗系统。通过智慧医疗系统，可以使医生对病人和药品进行智能化管理，实现医院内部的医疗、设备、药品和人员的信息化，设备管理的可视化，医疗信息、过程和流程的科学与数字化，医生服务人性化，能够满足医疗各个方面的智能化管理与安全监控的需求，从而弥补医疗设备水平低、服务不够人性化和存在医疗安全隐患等不足。

（2）智慧安防

随着21世纪我国社会主义市场经济的快速发展，人们对于安全的要求越来越高。但是我国的安防产业起步比较晚，技术相对来说比较落后，安防的信息化、自动化水平较低，主要依靠人力资源来实现安全防范，从而使我国的安防产业长期处于防护范围有限、防范成本较高等困境中。我国现有的安防体系普遍存在安防设备智能化不足、安防服务范围狭窄、安防系统功能单一、可靠性较差等一系列的问题。物联网技术的快速发展，给传统的安防产业带来了技术的创新。通过将物联网的快速感应、高效传输等特点应用到安防领域，使安防系统实现智能化，提高安防系统本身的自学习、自适应能力，最终使系统实现在无外界介入的情况下自动针对各种应急情况采取相应的措施。

（3）智慧物流

在物流领域，物联网技术已得到了广泛应用，智慧物流使用传感器技术和GPS技术等，能够对物品的配送、运输，以及仓库的储存情况等重要环节进行跟踪，从而对配送的物品进行高效、智能的管理，减少了人力资源的浪费。智慧物流实现了集电子商务、物流配载等众多功能于一体。当今物流业已经渐渐发展成为物联网技术应用较为成熟的产业。在未来，随着物联网的不断发展和完善，物流产业会越来越智能化，且将成为智慧农业等行业的基石。比如，通过超市免费赠送的物联网冰箱，可以准确地感知最终用户的需求，因此超市可以通过智慧物流系统直接把用户需要的农产品送到最终用户的家中。当然，智慧农业系统最始端的农民会在农作物种植前预知超市这个行为，对相应的农作物进行精心耕种。智慧物流在这个场景中使超市省掉了现场销售环节，可以实现最终用户、农民及超市的方共赢。

总结：近年来，物联网飞速发展，带动了全球科技发展的同时也带动了全球经济的发展。建设具有中国自主知识产权、遵从中国自主物联网标准的相关产业，不仅可以带动经济的发展，解决就业问题，从长远的角度看，还可以为中国的低碳经济、智慧交通、环保、医疗做出巨大贡献。所以，我们要致力于物联网的发展，为其走向时代巅峰贡献我们的一份力量。

参考文献：

[1]张学记. 物联网体系架构及应用. 电子工业出版社. 2014