物联网

定义

最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。

物联网概念

其它的定义：物联网指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络连接物联网域名实现互联互通（M2M）、应用大集成（Grand Integration）、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

“一句式”理解物联网

把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相息，以实现智能化识别和管理。

全球范围内物联网的产业实践主要集中在三大方向。

何为数据“泛在聚合”意义上的物联网？

第一个实践方向被称作“智慧尘埃”，主张实现各类传感器设备的互联互通，形成智能化功能的网络。

第二个实践方向即是广为人知的基于RFID技术的物流网，该方向主张通过物品物件的标识，强化物流及物流信息的管理，同时通过信息整合，形成智能信息挖掘。

第三个实践方向被称作数据“泛在聚合”意义上的物联网，认为互联网造就了庞大的数据海洋，应通过对其中每个数据进行属性的精确标识，全面实现数据的资源化，这既是互联网深入发展的必然要求，也是物联网的使命所在。

比较而言，“智慧尘埃”意义上的物联网属于工业总线的泛化。这样的产业实践自从机电一体化和工业信息化以来，实际上在工业生产中从未停止过，只是那时不叫物联网而是叫工业总线。这种意义上的物联网将因传感技术、各类局域网通信技术的发展，依据其内在的科学技术规律，坚实而稳步地向前行进，并不会因为人为的一场运动而加快发展速度。

RFID意义上的物联网，所依据的EPCglobal标准在推出时，即被定义为未来物联网的核心标准，但是该标准及其惟一的方法手段RFID电子标签所固有的局限性，使它难以真正指向物联网所提倡的智慧星球。原因在于，物和物之间的联系所能告知人们的信息是非常有限的，而物的状态与状态之间的联系，才能使人们真正挖掘事物之间普遍存在的各种联系，从而获取新的认知，获取新的智慧。

“泛在聚合”即是要实现互联网所造就的无所不在的浩瀚数据海洋，实现彼此相识意义上的聚合。这些数据既代表物，也代表物的状态，甚至代表人工定义的各类概念。数据的“泛在聚合”，将能使人们极为方便的任意检索所需的各类数据，在各种数学分析模型的帮助下，不断挖掘这些数据所代表的事务之间普遍存在的复杂联系，从而实现人类对周边世界认知能力的革命性飞跃。

物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。 [1]

1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想 [2] 。

1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。同年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇” [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 。 [1]

2005年11月17日，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”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用和关注。 [1]

2009年8月24日，中国移动总裁王建宙在台湾公开演讲中，也提到了物联网这个概念。

工信部总工程师朱宏任在中国工业运行2009年夏季报告会上表示，物联网是个新概念，到2009年为止还没有一个约定俗成的，大家公认的概念。他说，总的来说，“物联网”是指各类传感器和现有的“互联网”相互衔接的一种新技术。

2021年7月13日，中国互联网协会发布了《中国互联网发展报告（2021）》，物联网市场规模达1.7万亿元，人工智能市场规模达3031亿元。 [3]

2021年9月，工信部等八部门印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》，明确到2023年底，在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施，社会现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的基础更加稳固。 [4]

物联网是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万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，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。

物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。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，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。

不过，也有观点认为，物联网迅速普及的可能性有多大，尚难以轻言判定。毕竟RFID早已为市场所熟知，但新大陆等拥有RFID业务的相关上市公司定期报告显示出业绩的高成长性尚未显现出来，所以，对物联网的普及速度存在着较大的分歧。但可以肯定的是，在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中，一个比较现实的突破口。而且，RFID技术在多个领域多个行业所进行的一些闭环应用。在这些先行的成功案例中，物品的信息已经被自动采集并上网，管理效率大幅提升，有些物联网的梦想已经部分的实现了。所以，物联网的雏形就象互联网早期的形态局域网一样，虽然发挥的作用有限，但昭示着的远大前景已经不容质疑。

这几年推行的智能家居其实就是把家中的电器通过网络控制起来。可以想见，物联网发展到一定阶段，家中的电器可以和外网连接起来，通过传感器传达电器的信号。厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况，也许在你之前就知道你家电器的故障。某一天突然有维修工上门告诉你家中空调有问题，你还惊异地不相信。

物联网的发展，必然带动传感器的发展，传感器发展到一定程度，变形金刚会真的出现在人们的面前。

2024年11月3日，举行的2024世界物联网大会上，发布了全球首部《世界万物智联数字经济白皮书》，数据显示，2024年中国物联网连接数有望突破30亿。 [29]

物联网的基本特征从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。 [2]

整体感知—可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。

可靠传输—通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。

智能处理—使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。根据物联网的以上特征，结合信息科学的观点，围绕信息的流动过程，可以归纳出物联网处理信息的功能：

获取信息的功能。主要是信息的感知、识别，信息的感知是指对事物属性状态及其变化方式的知觉和敏感；信息的识别指能把所感受到的事物状态用一定方式表示出来。

传送信息的功能。主要是信息发送、传输、接收等环节，最后把获取的事物状态信息及其变化的方式从时间(或空间)上的一点传送到另一点的任务，这就是常说的通信过程。

处理信息的功能。是指信息的加工过程，利用已有的信息或感知的信息产生新的信息，实际是制定决策的过程。

=施效信息的功能。指信息最终发挥效用的过程，有很多的表现形式，比较重要的是通过调节对象事物的状态及其变换方式，始终使对象处于预先设计的状态。 [2]

射频识别技术

谈到物联网，就不得不提到物联网发展中备受关注的射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称RFID）。RFID是一种简单的无线系统，由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有扩展词条唯一的电子编码，附着在物体上标志目标对象，它通过天线将射频信息传递给阅读器，阅读器就是读取信息的设备。RFID技术让物品能够“开口说话”。这就赋予了物联网一个特性即可跟踪性。就是说人们可以随时掌握物品的准确位置及其周边环境。据Sanford C. Bernstein公司的零售业分析师估计，关于物联网RFID带来的这一特性，可使沃尔玛每年节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID帮助零售业解决了商品断货和损耗（因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品）两大难题，仅盗窃一项，沃尔玛一年的损失就达近20亿美元。 [5]

传感网

MEMS是微机电系统（ Micro - Electro - Mechanical Systems）的英文缩写。它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是比较通用的传感器。因为MEMS，赋予了普通物体新的生命，它们有了属于自己的数据传输通路、有了存储功能、操作系统和专门的应用程序，从而形成一个庞大的传感网。这让物联网能够通过物品来实现对人的监控与保护。 遇到酒后驾车的情况，如果在汽车和汽车点火钥匙上都植入微型感应器，那么当喝了酒的司机掏出汽车钥匙时，钥匙能透过气味感应器察觉到一股酒气，就通过无线信号立即通知汽车 “暂停发动”，汽车便会处于休息状态。同时“命令”司机的手 机给他的亲朋好友发短信，告知司机所在位置，提醒亲友尽快来处理。不仅如此，未来衣服可以“告诉”洗衣机放多少水和洗衣粉最经济；文件夹会“检查”忘带了什么重要文件；食品蔬菜的标签会向顾客的手机介绍“自己”是否真正“绿色安全”。这就是物联网世界中被“物”化的结果 [5]。

M2M系统框架

M2M是Machine-to-Machine/Man的简称，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制。M2M技术涉及5个重要的技术部分：机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。拿智能停车场来说，当该车辆驶入或离开天线通信区时，天线以微波通讯的方式与电子识别卡进行双向数据交换，从电子车卡上读取车辆的相关信息，在司机卡上读取司机的相关信息，自动识别电子车卡和司机卡，并判断车卡是否有效和司机卡的合法性，核对车道控制电脑显示与该电子车卡和司机卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息；车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中，车道控制电脑根据读到的数据判断是正常卡、未授权卡、无卡还是非法卡，据此作出相应的回应和提示。另外，家中老人戴上嵌入智能传感器的手表，在外地的子女可以随时通过手机查询父母的血压、心跳是否稳定；智能化的住宅在主人上班时，传感器自动关闭水电气和门窗，定时向主人的手机发送消息，汇报安全情况。 [5]

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。 [6]

氦氪wifi模块Zigbee蓝牙 智能家居

智能家居是利用先进的计算机技术，运用智能硬件（氦氪wifi、Zigbee、蓝牙、NB-iot等），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，让家居生活更舒适，方便，有效，与安全。

智慧交通，是将物联网、互联网、云计算为代表的智能传感技术、信息网络技术、通信传输技术和数据处理技术等有效地集成，并应用到整个交通系统中，在更大的时空范围内发挥作用的综合交通体系。智慧交通是以智慧路网、智慧出行、智慧装备、智慧物流、智慧管理为重要内容，以信息技术高度集成、信息资源综合运用为主要特征的大交通发展新模式。

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。

7、智能电力

智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。

随着人类社会的不断发展，未来城市将承载越来越多的人口。目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区“城市病”问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。

智慧城市的建设在国内外许多地区已经展开，并取得了一系列成果，国内的如智慧上海、智慧双流；国外如新加坡的“智慧国计划”、韩国的“U-City计划”等 [1]。

12、智能水务

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，只是并没有形成大规模运用。常见的运用案例有：

传感器

一：物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前，上海世博会也与无锡传感网中心签下订单，购买防入侵微纳传感网1500万元产品。

二：ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

三：智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

感知层

传感器

（1）概念/定义

国家标准GB7665-87（中国机械联合工会）的定义：传感器能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。 [7]

信通院的定义：传感器能将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信号。 [8]

中国传动网的定义：传感器是一种设备，可以识别电气或物理或其他数量的进度，并以确认产量进度的方式交付收益，工业自动化传感器是输入设备，可提供有关特定物理量(输入)的输出(信号)。 [9]

TEConnectivity的定义：传感器是一种用于测量压力、位置、温度或加速度等属性，并通过反馈作出反应的设备。 [10]

TE智库的定义：传感器是一种能够接收并识别被测信息的检测装置，其输出内容通常为可供处理的数字信号。传感器的输出可以用于实现多种功能，包括信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等，是现代科技中不可或缺的重要元件之一。

（2）分类

国家标准GB7665-87的分类： [7]

物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器、数字式传感器、模拟式传感器等47种类别，其中物理量、化学量和生物量传感器可进一步被细分。

1.2 执行器

（1）概念/定义

Modbus物联网平台的定义 [11]：执行器可以在其直接环境中起作用，以实现对其所嵌入的机器或设备的正确操作。

Firgelliauto的定义 [12]：致动器是一种设备，需要能量输入通常为电能，以某种形式输入外部信号以告知致动器要做什么，然后该设备才能致动。

艾斯湃纳的定义 [13]：执行器是将动力源和机械零件组合起来，进行机械操作的装置，比如电机（电动机）就是其中的一种。使用执行器可以自由控制在操作时施加的力和速度、角度等，因此可以说，执行器在机电一体化中发挥着核心的作用。

TE智库的定义：执行器是一种将能源转换成机械动能的装置，由控制阀和执行机构组成，接收传感器收集的数据作为输入以控制和执行物理操作。执行器可以是电机、阀门、继电器等设备，通过远程控制或自动化逻辑实现控制目标。

（2）分类

按照能源形式分类（意大利欧玛尔（OMAL.S.P.A）自控阀门公司） [14]：

液动执行器、气动执行器和电动执行器。

根据其构造模式和其在特定物联网环境中的作用分类（Modbus物联网平台) [11]：

线性致动器—用于使物体或元件沿直线运动。

马达—它们使设备组件或整个物体进行精确地旋转运动。

继电器–此类别包括基于电磁的执行器，用于操作灯，加热器甚至智能汽车中的电源开关。

电磁阀—作为锁定或触发机制的一部分，在家用电器中使用最广泛，它们还充当基于IoT的煤气和水泄漏监测系统的控制器。

1.3 标签

1.3.1 二维码

（1）概念/定义

国际二维码对象标识体系（IDcode）白皮书的定义：二维码是用某种特定的几何形体按一定规律在平面（二维方向上）分布的图形来记录数据的信息技术，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理 [15]。

TE智库的定义：二维码是一种记录数据符号信息的图形码，在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形中记录数据。它是在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。

（2）分类

国际主要二维码码制 [15]：

QR码、PDF417码、DM码和MC码，见图1。

图 1 国际主要二维码码制

中国研发的二维码码制（中关村二维码技术研究院） [16]：

汉信码—是目前汉字编码效率最高的二维条码，且支持全部GB18030字符集汉字以及未来的扩展。具有信息容量大、密度高、抗畸变、抗污损能力强等特点。

龙贝码—一种矩阵式二维码，不仅支持双字节汉字编码，还能根据需要调整外形大小，并具有无限信息容量和自动纠错能力。

GM（GridMatrix，网格矩阵）码—一种适用于物流环境应用的矩阵式二维条码码制。GM网格码是一种正方形的二维码码制，该码制的码图由正方形宏模块组成，每个宏模块由6乘6个正方形单元模块组成。网格码可以编码存储一定量的数据并提供5个用户可选的纠错等级。

CM（CompactMatrix，紧密矩阵）条码—由矩形模块组成的矩形阵列构成,它由编码区域和功能区域组成,功能区域包括开始图形、结束图形、数据段分隔图形以及定位孔图形。

鼎九矩阵图码—一种结合了国密技术的二维码码制。

量子云码—一种基于点阵的所谓“微观微距”二维码，实际上是一种参数化后的点读笔用简易码的扩展，信息承载量少于100个字符。

各类“三维码”—一种美化后的二维码（QR）码，或者是一种二维码材质或基材相关的技术。

1.3.2 RIFD标签（Radio Frequency Identification）

（1）概念/定义

中国射频识别(RFID)技术政策白皮书的定义：射频识别技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。 [17]

RFID世界网的定义：RFID电子标签通俗叫作射频识别，由标签、解读器及数据传输、处理系统组成。 [18]

TE智库的定义：RFID电子标签是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号传输和识别实现对物体的跟踪和管理。可以用于物流管理、库存管理、资产管理、智能交通、医疗保健、安全监控等领域。

（2）分类

中国射频识别_RFID_技术政策的分类： [17]

按照能量供给方式的不同：有源、无源和半有源RFID标签。

按照工作频率的不同：低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段（MW）RFID标签。

1.3.3 NFC标签（NearFieldCommunication）

（1）概念/定义

NFC标签是被动式装置，可用来与主动式NFC装置（主动式NFC读写器）通信。

NFC电子标签是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。 [19]

TE智库的定义：NFC标签是采用近场通讯技术实现非接触式点对点数据传输的一种被动式装置，可以存储任何形式的数据。用来与主动式NFC读写器通信，并应用于门禁、支付、物流、会议签到、广告宣传、智能家居等多个领域。

（2）分类：

按工作模式分类：主动模式、被动模式和双向模式。

按应用场景分类：点对点模式、读写模式和卡模拟模式。

按基本标签类型分类：

第1类标签（Tag1Type）：此类型基于ISO14443A标准。此类标签具有可读、重新写入的能力，用户可将其配置为只读。存储能力为96字节，用来存网址URL或其他小量数据富富有余。然而，内存可被扩充到2k字节。此类NFC标签的通信速度为106kbit/s。此类标签简洁，故成本效益较好，适用于许多NFC应用。

第2类标签（Tag2Type）：此类标签也是基于ISO14443A，具有可读、重新写入的能力，用户可将其配置为只读。其基本内存大小为48字节，但可被扩充到2k字节。通信速度也是106kbit/s。

第3类标签（Tag3Type）：此类标签基于SonyFeliCa体系。目前具有2k字节内存容量，数据通讯速度为212kbit/s。故此类标签较为适合较复杂的应用，尽管成本较高。

第4类标签（Tag4Type）：此类标签被定义为与ISO14443A、B标准兼容。制造时被预先设定为可读/可重写、或者只读。内存容量可达32k字节，通信速度介于106kbit/s和424kbit/s之间。

第5类标签（Tag5Type）：此类标签被定义为与iso15693标准兼容。

1.4 生物特征识别

（1）概念/定义

生物特征识别白皮书（中国电子技术标准化研究院）的定义：指为了进行身份识别而采用自动技术对个体生理特征或个人行为特点进行提取，并将这些特征或特点同数据库中已有的模板数据进行比对，从而完成身份认证识别的过程。 [20]

GB/T41786-2022的定义：利用不同人生物特征的差异进行人的身份识别的过程。 [21]

TE智库的定义：生物特征识别是一种利用计算机技术对人体固有的生理特征或行为特征进行分析和识别的技术。通过采集和处理个体的生物特征数据，如指纹、虹膜、面部特征、声音、步态等来实现个体的身份鉴定和验证，以提高安全性和便利性。

（2）分类

指纹识别、掌纹识别、人脸识别、虹膜识别、指静脉识别、掌静脉识别、声纹识别、声纹识别、笔迹识别、步态识别、姿态识别和多模态识别等。多模态识别指多生物特征融合的识别。

2 网络传输层

2.1 通信设备

（1）概念/定义

通信设备指用于传送和接收信息的设备。它们允许人们通过语音、数据、图像等方式进行沟通和交流。

也被理解为在一定地域上用以传送电波信息的通讯器材的统称。如电台发射塔、电视发射塔、收发报机、电话交换机、通讯线路、卫星通讯设备等。 [22]

TE智库的定义：通信设备是指在现代通信领域中，基于通信技术、电子技术等相关技术应用而生产的设备，用于物联网设备之间的通信和数据传输，在智能家居、工业物联网、智慧城市、农业物联网等领域都有广泛的应用。

（2）分类

中国电子技术标准化研究院的分类： [23]

通信传输设备、通信交换设备、通信终端设备、移动通信设备、移动通信终端设备和通信设备修理其他通信设备。

2.2 无线通信模组

（1）概念/定义

无线模块是一种集成了无线通信功能的电子模块，通过无线技术实现数据的传输和通信。它通常由射频（RF）模块、基带处理器、天线和其他相关电路组成。

TE智库的定义：无线通信模块是由芯片和外围电路组成的集合，用于赋予各类物联网终端联网传输的能力。通过无线信号实现数据传输、远程控制、监控、定位和节能控制等功能，以保证设备之间的数据交互和管理。

（2）分类

常见的无线通信模组：WIFI模组、蓝牙模组、Zigbee模组、LoRa模组和NB-IoT模组。

按照不同网络类型分类： [24]

蜂窝模块、LPWAN模块和WIFI局域模块。LPWAN主要包括NB-IoT、eMTC、LoRa（LongRange，超长距低功耗数据传输）三种制式。

2.3 网络服务

（1）概念/定义

网络服务是指在物联网中提供各种基于网络的服务和功能，包括数据传输、远程控制、数据存储、分析处理、安全保障等。网络服务通过物联网平台或云平台来实现设备和应用之间的连接和交互，为用户提供丰富的功能和服务。

（2）物联网网络服务的基本组成部分

物联网设备：包括传感器、执行器、控制器等，用于采集数据、执行操作和控制设备。

网络连接：物联网设备通过无线或有线网络连接到云平台或其他目标系统，实现数据传输和远程控制。

云平台：物联网网络服务的核心组成部分，用于管理和处理物联网设备的数据和应用程序。云平台提供设备注册、身份验证、数据存储、数据分析和应用程序部署等功能。

应用程序：物联网网络服务的最终目的是为用户提供有用的应用程序，例如远程监控、智能决策、自动化控制等。应用程序可以在云平台上部署，也可以在本地设备上运行。

安全和隐私：物联网网络服务需要提供安全和隐私保护，包括数据加密、身份验证、访问控制和隐私保护等功能。

数据分析和机器学习：物联网网络服务需要提供数据分析和机器学习功能，以从海量数据中提取有用的信息和洞察，并支持智能决策和自动化控制。

3 数据处理层

3.1 云计算服务

（1）云计算与物联网结合应用

物联网与云计算都是根据互联网的发展而衍生出来的时代产物，互联网是二者的连接纽带。物联网是把数据信息的载体扩展在实物上，物联网的目标是将实物进行智能化的管理，为了实现对海量数据的管理和计算，就要需要一个大规模的计算平台为支撑。云计算的技术能实现对海量数据管理。所以，作为这种特定的计算模式，能够实现对数据库的数据信息进行实时的动态管理和分析。将云计算应用到物联网的数据传输和数据应用中，很大程度上提高物联网的运行速度。

（2）云计算对物联网的意义

a.云计算为物联网提供了强大的计算和存储能力。物联网设备可以通过云计算平台进行数据的存储和处理，从而实现大规模的数据分析和智能决策

b.云计算可以提供可扩展的计算资源，使物联网能够应对不断增长的设备数量和数据量

c.通过云计算，物联网设备可以将数据上传到云端进行集中管理和分析。这样可以实现对设备状态的实时监控、故障诊断和预测性维护。

d云计算还可以为物联网提供安全性和隐私保护。通过云计算平台，可以对物联网设备进行身份验证、数据加密和访问控制，确保数据的安全性和隐私性

e.物联网中的云计算还可以支持远程控制和管理。通过云计算平台，用户可以远程监控和控制物联网设备，实现远程操作和管理。

总的来说，云计算在物联网中的应用可以提供强大的计算和存储能力，支持大规模数据分析和智能决策，实现设备的集中管理和远程控制，以及保障数据的安全性和隐私性。这些应用可以帮助物联网实现更高效、智能和可靠的运行。云计算技术的高可靠性和高扩展性为物联网提供了更为可靠性的服务。

（3）云计算在物联网中的应用

a.在电网方面的应用

近些年来，中国电力部门开展了电网的智能化模式，其主要目的是支持物联网时代所带来的能源转换和节省资源。智能化的电网是把新型材料、先进电力设备、新型能源和国内当下先进的科学技术一家网络管理技术有效的相结合，用以实现国内电力的相关工作工作的顺利便捷地进行，保证电力行业更好地服务于社会各个领域，促进电力行业的稳定发展。云计算与物联网的有效结合，促进了国内电力行业的协调发展，有效地辅助电力企业的数据转换业务，为电力企业提高工作和服务效率

b.在交通方面的应用

随着物联网的不断发展，物联网的理念已经转变到产业中来，物联网在交通系统中得到了广泛应用，物联网的有效应用为人们的生活出行带来了极大的便捷，尤其体现在较为繁华的城市中。智能化交通是将传感器和诸多电子信息系统综合地运用起来，并在地面上建立安全、实时、准确的交通运输系统，并通过先进的技术对交通运输系统进行全新地改造，从而形成一种自动化、智能化的交通系统

c.在家居方面的应用

智能家居本质上就是一个家用的小型物联网，通过各类传感器采集信息，并通过对采集的数据信息进行分析、反馈，进而实现相应的功能。面对即是大量数据存储、针对性地查询分析以及数据计算的问题，采用云计算服务缩减并明确了家庭网关的任务，便于家庭网关的标准化和通用性，能够接受家庭系统的实时数据，在更大范围内进行统筹安排，存储大量的数据，便于未来进行数据挖掘，从而为整个系统的优化和相关领域的发展提供支持。

3.2 数据库服务

（1）概念/定义

物联网数据库是为物联网应用而设计的数据库系统，用于存储和管理大规模物联网设备生成的数据。它具有高吞吐量、高并发性、可扩展性和实时性等特点，能够支持物联网应用对海量数据的存储、查询和分析。

（2）数据库应用对物联网的意义

a.数据库可以帮助实现物联网数据的存储、管理和分析，支持实时数据流的处理，以及实现远程控制和管理。

b.数据库可以提供可扩展的计算资源，使物联网能够应对不断增长的设备数量和数据量。

c.数据库可以提供安全性和隐私保护，对物联网设备进行身份验证、数据加密和访问控制，确保数据的安全性和隐私性。

d.数据库可以支持大量复杂的查询和事务，确保这些事务将是进程的可靠性。

（3）常见的物联网数据库

Apache IoTDB：是一体化收集、存储、管理与分析物联网时序数据的软件系统，可以满足工业物联网领域的海量数据存储、高速数据读取和复杂数据分析需求。

InfluxDB：是一个时间序列数据库，用于优化和处理时间序列数据。允许对序列进行索引，具有类似sql的查询语言、对缺失数据提供内置的线性插值、支持数据自动降采样、支持连续查询计算聚合的优点

CrateDB：是一个分布式SQL数据库管理系统，为使物联网数据工作而设计。

MongoDB-MongoDB是一个免费的、开源的、跨平台的、面向文档的数据库程序，归类为一个NoSQL数据库程序。具有无初始结构化的定义，有利于物联网数据的松散化管理，支持读写分离，以及自动主备切换以及支持数据切片，支持自动横向伸缩等优点

Cassandra：Apache Cassandra是一个免费的开源分布式NoSQL数据库管理系统，它的去中心化分布式特性非常适合物联网需求，具有持续可用性、高性能和线性扩展的特点。它可以帮助物联网应用实现高效、可靠和可扩展的数据存储和管理。

3.3 大数据处理与分析

（1）物联网数据

不同于一般通过采集的大数据，指数据采集过程中涉及多种多样的传感器和物体，具有异质性、噪声、多样性和快速增长性特点的数据。

（2）大数据分析在物联网应用的意义

由传感器、设备、社交、媒体、医疗保健应用程序、温度传感器以及各种其他软件应用程序和数字设备不断生成的结构化、非结构化或半结构化数据的数据量正在持续增长。此大规模的数据产生了“物联网大数据”。物联网中的大数据分析实时处理大量数据，并将数据存储在各种存储技术中，以允许企业和组织快速观察、快速决策，并与人和其他设备进行交互。

（3）大数据与物联网之间的关系

物联网和大数据之间的关系如图2所示，可以分为三个步骤来实现物联网数据的管理。第一步为管理物联网数据源，其中连接的传感器设备通过应用程序来实现交互。例如，诸如CCTV摄像机、智能交通灯和智能家居设备之类的设备的交互，产生了大量不同格式的数据源，这些数据可以存储在云上。在第二步中，生成的数据称为“大数据”，之所以叫做“大数据”，这是因为它们的速度、容量和多类型。海量的数据共享在分布式可容错的数据库中。最后一步是应用分析工具，如MapReduce，Spark，Splunk和Skytree，上述工具可以分析存储的物联网数据集。4个层级的分析从训练数据开始，然后转向至分析工具，查询和报告。

图 2 大数据与物联网之间的关系

4 应用与服务层

4.1 物联网解决方案

（1）概念/定义

物联网解决方案是指基于物联网技术和平台构建的综合性解决方案，通过整合传感器、通信网络、数据存储与处理、应用系统等关键技术要素，实现设备之间的互联互通，数据的采集、传输、存储和分析，以及应用系统的开发和应用，从而实现智能感知、智能控制、智能决策等功能，为各行业和领域提供全面的数据采集、信息传递、智能决策和服务支持。

（2）常见的物联网解决方案

智能家居解决方案：智能家居解决方案旨在实现家庭设备的互联互通，例如智能灯光、智能门锁、智能家电等。常见的智能家居解决方案及供应商包括米家智能家居、Google Home、Apple HomeKit等。

工业自动化解决方案：工业自动化解决方案旨在提高生产效率和质量，减少人力成本和故障率。常见的工业自动化解决方案及供应商包括ABB Ability、Siemens MindSphere、GE Predix等。

智能交通解决方案：智能交通解决方案旨在提高交通效率和安全性，减少交通拥堵和事故率。常见的智能交通解决方案及供应商包括华为智慧交通、阿里云智能交通、百度智能交通等。

智能医疗解决方案：智能医疗解决方案旨在提高医疗效率和质量，减少医疗成本和误诊率。常见的智能医疗解决方案及供应商包括华为医疗物联网解决方案、GE Healthcare、Philips Healthcare、Siemens Healthineers等。

智能农业解决方案：智能农业解决方案旨在提高农业生产效率和质量，减少资源浪费和环境污染。常见的智能农业解决方案及供应商包括IBM Watson Agriculture、SenseTime农业、阿里云智慧农业等。

4.2 垂直行业应用

（1）概念/定义

垂直行业应用是指针对特定行业需求而设计和开发的物联网解决方案。

（2）不同行业应用物联网的一些实例

智能家居：包括智能照明、智能插座和智能音箱等物联网应用。

工业物联网：包括智能机器人、智能包装管理、工业自动化和预测性维护等物联网应用。 [25]

智能交通物联网：包括智能公交、共享自行车、车联网、充电桩、智能红绿灯和智慧停车等物联网应用。 [26]

智慧物流：主要包括仓储管理、运输管理和配送管理三个方面的典型应用。 [26]

医疗健康行业：物联网可用于远程监控病人、跟踪医疗设备和管理库存，如公共卫生服务、智慧医院服务和居家健康服务等医疗健康物联网应用。 [28]

4.3 设备和服务集成

（1）概念/定义

设备和服务集成是将各种物联网设备、传感器、云平台、软件应用等组合在一起，通过数据交互、协调和控制，实现设备之间的互联互通，以及与用户的交互和服务提供。

（2）物联网设备和服务集成的产品应用

智能家居：包括智能照明、智能插座和智能音箱等物联网应用。

工业物联网：包括智能机器人、智能包装管理、工业自动化和预测性维护等物联网应用。 [25]

智能交通物联网：包括智能公交、共享自行车、车联网、充电桩、智能红绿灯和智慧停车等物联网应用。 [26]

智慧物流：主要包括仓储管理、运输管理和配送管理三个方面的典型应用。 [27]

医疗健康行业：物联网可用于远程监控病人、跟踪医疗设备和管理库存，如公共卫生服务、智慧医院服务和居家健康服务等医疗健康物联网应用。 [28]

任何事物和该事物在人们头脑中形成的概念的关系都是相互依存的关系。该事物的概念是该事物在人们头脑中的本质属性的反映。物联网也是一种事物。因此，物联网和互联网概念的关系也是相互依存的关系。离开了互联网，物联网概念就是无本之木，无源之水；有互联网必然在人们头脑中形成与之相对应的物联网概念，不会有：只有物联网，而没有互联网概念的情况出现。这就是物联网和互联网概念的辨证关系。当然，在科学实践活动中，在人们头脑中形成的科学概念，与前科学思维时期，人们认识周围事物最初所形成的日常生活概念有所不同，科学概念也可以作为表现某一认识阶段上科学知识和科学研究的结果、总结而存在。物联网概念也是一种科学概念。正如前面定义所述，物联网概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与任何物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。它也是互联网知识和研究的结果和总结。

国内物联网概念被炒得沸沸扬扬，一时间“物联网概念”满天飞，似乎物联网时代即将来临! 在A股市场上，凡是具有“物联网概念”的股票，称之为“物联网概念股”，均大幅飙升。“物联网概念”成了一时间A股市场上的一个热门话题。那么，什么叫“物联网概念股”呢？所谓“物联网概念股”就是具有物联网概念的股票。

物联网概念股的龙头股主要有：

1、远望谷（002161）：该公司是超高频射频识别(RFID)龙头股。公司是国内唯一一家以RFID业务为主业务的上市公司，专门从事超高频RFID研究和发展的公司。其业务除了涵盖整个铁路射频识别产业链外，还在烟草物流、军事应用等其它超高频RFID领域取得初步成果，现拥有5大系列60多种产品。在物联网产业链中，公司属于RFID技术研究与开发的公司之一。

2、新大陆（000997）：该公司是世界上少数几家拥有二维码核心技术的企业之一，设计、开发了全球首台掌上二维码识读产品，并率先在国内研发成功具有自主知识产权的二维码生成解译技术。该技术已成功应用于中国移动“电子回执”项目、农业部“动物标识溯源系统”和种公牛冻精生产管理系统等项目产品远销北美、欧洲、韩国等海外市场。

3、厦门信达（000701）：该公司是自动识别芯片生产商。主营生产、销售无线射频自动识别系统、电子标签等。08年公司生产的图书馆专用电子标签，中标厦门市图书馆RFID管理系统项目。

4、东信和平（002017）：该公司是智能卡生产商，是国内智能卡企业龙头。公司主要从事移动通信、银行、身份识别、社保、公交等各个应用领域的智能卡产品及系统解决方案的研发、生产、销售业务。拥有5条智能卡封装生产线，是国内最大移动通信智能卡产品的生产企业。

智慧城市是宏观概念，它反映了社会对未来城市的知识化、信息化、高效益的一种愿望，着眼于城市发展整体的总效果。信息化是智慧城市的重要内容，社会对智慧城市的期望并不局限于信息化，社会要求城市具有整体发展的智慧。

易于宣传，缺点是无法准确定义，因为“智慧”是人们早已熟悉的词汇，自会以自己的理解想象智慧城市，“智慧城市”只能是公众视角，不是信息工程学的精确定义。

虽然物联网近年来的发展已经渐成规模，各国都投入了巨大的人力、物力、财力来进行研究和开发。但是在技术、管理、成本、政策、安全等方面仍然存在许多需要攻克的难题, 具体分析如下：

（1）技术标准的统一与协调

传统互联网的标准并不适合物联网。物联网感知层的数据多源异构，不同的设备有不同的接口，不同的技术标准；网络层、应用层也由于使用的网络类型不同、行业的应用方向不同而存在不同的网络协议和体系结构。建立的统一的物联网体系架构，统一的技术标准是物联网正在面对的难题。 [1]

（2）管理平台问题

物联网自身就是一个复杂的网络体系，加之应用领域遍及各行各业，不可避免的存在很大的交叉性。如果这个网络体系没有一个专门的综合平台对信息进行分类管理，就会出现大量信息冗余、重复工作、重复建设造成资源浪费的状况。每个行业的应用各自独立，成本高、效率低，体现不出物联网的优势，势必会影响物联网的推广。 物联网现急需要一个能整合各行业资源的统一管理平台，使其能形成一个完整的产业链模式。 [1]

（3）成本问题

各国对物联网都积极支持，在看似百花齐放的背后，能够真正投入并大规模使用的物联网项目少之又少。譬如，实现RFID技术最基本的电子标签及读卡器，其成本价格一直无法达到企业的预期，性价比不高；传感网络是一种多跳自组织网络，极易遭到环境因素或人为因素的破坏，若要保证网络通畅，并能实时安全传送可靠信息，网络的维护成本高。在成本没有达到普遍可以接受的范围内，物联网的发展只能是空谈。 [1]

（4）安全性问题

传统的互联网发展成熟、应用广泛，尚存在安全漏洞。物联网作为新兴产物，体系结构更复杂、没有统一标准，各方面的安全问题更加突出。其关键实现技术是传感网络，传感器暴露的自然环境下，特别是一些放置在恶劣环境中的传感器，如何长期维持网络的完整性对传感技术提出了新的要求，传感网络必须有自愈的功能。 这不仅仅受环境因素影响，人为因素的影响更严峻。RFID是其另一关键实现技术，就是事先将电子标签置入物品中以达到实时监控的状态，这对于部分标签物的所有者势必会造成一些个人隐私的暴露，个人信息的安全性存在问题。不仅仅是个人信息安全，如今企业之间、国家之间合作都相当普遍,一旦网络遭到攻击,后果将更不敢想象。 如何在使用物联网的过程做到信息化和安全化的平衡至关重要。 [1]

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网址: 物联网 https://www.trfsz.com/newsview557214.html