传感网和物联网的由来进展与发展趋势市场研究应用报告.doc

传感网和物联网由来、进展和发展趋势 关 键 词：传感网 物联网 由来 进展 发展趋势 信息起源：中国物流和采购网 发表时间：08月10日 慧典市场研究汇报网讯 十二个月来，从IT界到部分国家首脑，全部高度关注传感网、物联网和智慧地球发展动态，认为这是继20世纪8O年代PC机、90年代因特I (Intemet，又称互联网)、移动通信网以后，将引发IT业突破性发展第三次IT产业化浪潮。当今世界，信息技术正处于新一轮重大技术突破前夜。 1月，奥巴马就任总统后第一次举行美国工商业领袖圆桌会上，IBM总裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”(SmartEarth)新理念，提议投资新一代智慧型基础设施。奥巴马给主动回应，表示要投资宽带网络等新兴技术，以保持美国在二十一世纪竞争优势。表明智慧型基础设施和“智慧地球” 将可能上升为美国国家发展战略动向。 8月7日，温家宝总理到中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心考察时说：“当计算机和互联网产业大规模发展时，我们因为没有掌握关键技术而走过部分弯路。在传感网发展中，要早一点计划未来，早一点攻破关键技术。”提出要加紧推进传感网发展，建立中国传感信息中心。 9月11日，传感网国家标准工作组在京成立。“感知中国”高峰论坛召开，中国移动称：物联网是“万亿”级产业。11月3日，温家宝总理在北京向首全部科技界发表了题为让科技引领中国可连续发展时强调，“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早布署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推进产业升级、迈向信息社会“发动机”。 以上表明，传感网和物联网技术已成为目前各国科技和产业竞争热点，很多发达国家全部加大对物联网技术和智慧型基础设施投入和研发力度，力图抡占科技制高点。中国也立即地将传感网和物联网列为国家关键发展战略性新兴产业之一。 1传感网由来和进展 信息技术(IT)是指实现信息获取、传输、处理和应用等功效一类技术。它由感测、通信网络、计算机和控制等四大基础部分组成。传感器技术、通信网络技术和计算机技术，分别负担对信息获取、传输和处理，它们融合构建了现代信息系统“感官”、“神经”和“头脑”。 11无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN) 20世纪90年代末，伴随现代传感器、无线通信、现代网络、嵌入式计算、微机电 (MicroElectroMechanicalSystemsMEMS)、集成电路、分布式信息处理和人工智能等新兴技术发展和融合，和新材料、新工艺出现，传感器技术向微型化、无线化、数字化、网络化、智能化方向快速发展。由此研制出了多种含有感知、通信和计算功效智能微型传感器。由大量布署在监测区域内微型传感器节点组成无线传感器网络，经过无线通信方法智能组网，形成一个自组织网络系统，含有信号采集、实时监测、信息传输、协同处理、信息服务等功效，能感知、采集和处理网络所覆盖区域中感知对象多种信息，并将处理后信息传输给用户。 WSN能够使大家在任何时间、地点和任何环境条件下，获取大量详实可靠物理世界信息，这种含有智能获取、传输和处理信息功效网络化智能传感器和无线传感器网，正在逐步形成IT领域新兴产业。它能够广泛应用于军事、科研、环境、交通、医疗、制造、反恐、抗灾、家居等领域。 无线传感器网络系统是一个学科交叉综合、知识高度集成前沿热点研究领域，正受到各方面高度关注。美国国防部在时就把传感网定为五大国防建设领域之一；美国研究机构和媒体认为它是二十一世纪世界最含有影响力、高技术领域四大支柱型产业之一，是改变世界十大新兴技术之一。日本在就把传感器网络定为四项关键战略之一。 中国国家中长久科学和技术发展计划()中把智能感知技术、自组织网络和通信技术、宽带无线移动通信等技术列为关键发展前沿技术。 12基于射频识别(RFID)传感器网络 基于射频识别RFID(RadioFrequencyIdentification)无线传感器网络，是现在最关键一个无线传感器网络类型。射频识别是一个利用无线射频方法在读写器和电子标签之问进行非接触双向数据传输，以达成目标识别和数据交换目标技术。它能够经过各类集成化微型传感器协作地实时监测、感知和采集多种环境或监测对象信息，将客观世界物理信号转换成电信号，从而实现物理世界、计算机世界和人类社会交流。 通常，RFID系统由电子标签、读写器、微型天线和信息处理系统组成。 1）电子标签：即应答器，它由耦合元件和微电子芯片组成，粘附在物体上，内部存放待识别物体信息。通常电子标签没有自备供电电源，其工作所需要能量，由读写器经过耦合元件传输给电子标签。 2）读写器：又称扫描器，它能发出射频信号，扫描电子标签而获取数据。读写器包含高频模块(发送器和接收器)、控制单元、和电子标签连接耦合元件和和PC机或其它控制装置进行数据传输接口。 3）微型天线：它在电子标签和阅读器问传输射频信号。 4）信息处理系统：即计算机系统。 在实际应用中，RFID系统内存放有约定格式数据电子标签，粘附在待识别物体表面。读写器经过天线发出一定频率射频信号，当电子标签进入感应磁场范围时被激活产生感应电流从而取得能量，发送出本身编码等信息，被读写器无接触地读取、解码和识别，从而达成自动识别物体目标。然后将识别信息送至主计算机系统进行相关数据信息处理。 13传感网技术优先攻关瓶颈 据相关方面研究表明：现在传感器问信息量已超出计算机或其它应用，成为信息交互主流。其在感知层、网络层和应用层全部有各自攻关关键技术。传感网和因特网高效融合，能实现人和物、物和物互联，从而形成“物联网”。所以，传感器关键芯片和传感器网接入因特网技术将成为以后几年IT前沿技术进展中优先攻关瓶颈。 2物联网由来和进展 21物联网由来 今年以来，“物联网”(IntemetofThings)成为中国外IT业界和社会关注焦点之一，实际上它已经走过了l0年发展历程。1999年正式提出物联网概念后，世界各国全部在加紧物联网研发。中国物联网研发始于1999年，当初中科院开启了传感网研究，在无线传感网络、智能微型传感器、现代通信技术等方面取得了关键进展。国家金卡工程把RFID应用试点列为关键工作之一；10月原信息产业部同意成立了“电子标签标准工作组”，开展电子标签标准研究；23个部门行业)共同成立了国家金卡办RFID应用工作组，开启了相关RFID应用试点工作。 据了解，中国RFID企业数量不停增加，在市场中已占据主导地位。现在中国RFID产业链逐步扩大，集电子信息产业、软件业、通信运行业、信息服务业和面向各相关行业应用等产业链正在逐步形成。上六个月无锡市和中科院上海微系统研究所合作成立中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，大力推进传感网、物联网产业化进程。现在，中国物联网从材料、器件、技术、系统到无线通信网络等方面也正在形成产业链。 截至6月，中国拥有固定电话330亿户、移动电话用户695亿户、因特网用户338亿户，均居世界第一。因特网和无线通信网络已经成为大家获取信息和人际沟通基础设施，这为实现物联网奠定了物质基础。中国和德国、美国、英国、韩国等已成为物联网国际标准制订主导国。中国物联网经典应用雏形已经逐步展现，如上海浦东国际机场“围界防入侵系统”，它经过埋设在地下传感器，在机场围栏外面设置了一道传感网，一旦有些人或动物靠近，系统就会自动发出识别信号，而且正确地进行定位。它实际上是一个电子围界防入侵系统。历史经验表明，全球经济危机往往孕育着新技术和产业革命。任何国家全部需要在经济危机后寻求一个能够有效拉动经济复苏“引擎”，物联网就在这种背景下应运而生。“两化融合”一直是中国提倡工业信息化发展方向，从国家政府到企业个人全部在寻求有效处理路径，物联网出现有望成为“两化融合”突破口。 22物联网内涵 现在，对物联网概念，说法不一，有说，它和传感网是同一概念，也有说，二者有区分。相关物联网正确定义，现在国家传感网标准化工作组正在从标准化角度进行研究，有望在很快后公布。本文仅从应用角度叙述物联网技术内涵。 众所周知，因特网实现了世界上计算机和计算机、人和计算机、人和人之间对话和交互；而物联网则正在实现世界上物和物、人和物、人和自然之间对话和交互。经过装置在各类物体上射频识别电子标签fIID)、二维码、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等组成智能传感器，经过接口和无线通信网络、因特网互连，以实现人和物、物和物相互间智能化地获取、传输和处理信息网络称为“物联网”，其关键是智能传感网技术。 “物联网”精髓是感知，感知包含传感器信号采集、协同处理、智能组网、信息服务，以达成控制指挥目标。其中，传感网是感知网络，是物和物互联；移动通信网是信息传输网络，是人和人互联；因特网是联接虚拟信息共享网络，而物联网是联接现实物理世界网络。实质上，物联网是传感网和因特网、移动通信网，“三网”高效融合产物，是信息系统和物理系统高效融合产物(又称为信息物理融合系统)。 微型计算机出现，使数字化信息处理技术普及化，形成了第一次IT产业化浪潮；因特网和移动网出现，使全球性信息传输技术普及化，形成了第二次盯产业化浪潮；传感网、物联网出现，破解了智能化信息获取技术，使虚拟因特网和现实传感网高效融合，为信息传输和信息处理，提供强大需求驱动力，将掀起第三次 IT产业化浪潮。 23物联网面临关键问题 物联网发展潜力和市场巨大。不过实现物联网需要处理一系列问题，关键是关键技术、标准规范、产品研发、安全保护等技术方面问题，和产业计划、体制机制、协调合作、推广应用等管理方面问题。 第一，关键技术有待突破。现在，中国处于物联网关键技术研发和规模化应用初始阶段，关键在于立即突破关键技术，抢占制高点。其中，传感器关键芯片和传感器网接入因特网技术，将是以后几年优先攻关瓶颈。 第二，标准规范有待制订。制订一个能被世界各国认可统一物联网国际标准，难度很大。据悉现在中国正处于研究制订物联网标准框架阶段，需要集中力量制订标准化体系、产业链体系、研发和应用项目规范等。 第三，信息安全有待处理。物联网中物和物、物和人之间互联，使用大量信息采集和交换设备，信息安全和保护隐私成为亟待处理问题。 第四，统一协议有待制订。在物联网关键层面是基于TCPIP协议，不过在接入层面，协议种类很多，如GPRS、短信、传感器、TDSCDMA等，物联网需要一个统一协议基础。 第五，IP地址有待扩充。物联网中每个物件全部需要一个唯一IP地址，这只能依靠IPv6来支撑。由IPv4向IPv6转型和妥善处理和IPv4兼容性问题，将是一个很长过程。 24物联网发展趋势 现在全球物联网情况尚处于概念、论证和试验阶段，处于攻克关键技术、制订标准规范和研发应用初级阶段，中国物联网处于和国际同时地位。不过，在关键技术和生产规模方面全部还有差距。国务院将传感网和物联网上升为国家五大战略性新兴产业。 目前物联网进展中，从技术发展趋势展现出融合化、嵌入化、可信化、智能化特征，从管理应用发展趋势展现标准化、服务化、开放化、工程化特征。物联网发展关键在于应用，只有以应用需求为导向，才能带动物联网技术和产业蓬勃发展。底IBM首席实施官彭明盛首次提出“智慧地球 (Smartearth)”新理念，据了解，“智慧地球”战略关键是把IT前沿技术应用到各行各业之中，把传感器嵌入和装置到全球电网、铁路、公路、桥梁、建筑、供水系统等多种物体中，井经过互连形成“物联网”；以后经过超级计算机和云计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，将“物联网”整合起来，实施智能化控制和管理，从而达成全球“智慧”状态，最终实现“互联网+物联网=智慧地球”。 IBM还深入推出其多种“智慧”处理方案，包含智慧能源系统、智慧交通系统、智慧金融和保险系统、智慧零售系统、智慧医疗保健系统和智慧城市系统等。 “智慧地球”关键是“更透彻感知、更全方面互联互通和更深入智能化”：其基础是传感网、物联网和因特网在各行各业高效融合和综合应用。这种能够实现人和人、人和物乃至物和物之间随时随地沟通全新网络环境称为泛在网(UbiquitousNetwork)。 物联网、因特网和空间信息系统基于（RSGISGPSSIS：Spatialinformationsystem)高效融合，将使数字地球、智慧地球从理念逐步转为实际应用。 总而言之，中国物联网经过十年磨一剑积累，已经和国际同时发展，前景宽广。不过，中国要形成规模化物联网产业，全方面进入物联网时代，还需要经历相当长时间技术和应用再积累和创业过程。我们既需要热情追求，更需要理智思索和扎实工作，去迎接中国物联网春天来临。