中国正在酝酿物联网技术开发和应用的高潮。从制造大国向制造强国的跨越式发展,必须以广阔的视野和精力去关注物联网的工业应用。 彭瑜,特约编辑,上海工业自动化仪表研究院
早在1997年国际电信联盟(ITU)在“对网络的挑战”报告中发布了物联网的概念。之后ITU又发布了《2005年互联网报告执行概述》,为信息和通信技术开创了新的高度:除了人与人之间可以进行信息交换外,任何人可以在任意时间和任意地点,与任意可以连接的事和物进行信息交换(见图1)。由此人与人、人与物、物与物的互联,实体世界与虚拟世界的互联都将倍增,并创造出一种全新的动态网络——物联网。
欧盟物联网研究项目集合体CERP-IoT在2009年发表的《物联网策略研究路线图》报告指出:建立在标准通信协议基础上的未来互联网将构成一个全球的公共IT平台,融入计算机网络、媒体互联网(Internet of Media,IoM)、服务互联网(Internet of Services,IoS)和物联网(IoT),无缝的将各类网络以及“物”联成网络。据此,可将物联网定义为:“物联网是未来互联网的一个组成部分,它是一种基于标准和可互操作协议的、具有自配置能力的动态全局网络,在其中,具有标识、物理属性和虚拟个性,以及运用智能界面物理的‘物’和虚拟的‘物’都被无缝地联入该信息网络。”
物联网基础结构允许运用不同、但可互操作的通信协议,将智能目标(如无线传感器、移动机器人等)、传感器网络技术以及人的存在组合起来,实现一种动态的多模态/异构网络,在那些难以企及或远程空间(如采油平台、采矿、森林、隧道、输油输气管线等)或危险地场合或情况(如地震、火灾、水灾、辐射区等)予以利用。在这一基础结构中,这些不同的实体或‘物’彼此发现和利用,通过组合资源、彼此间取得和采用数据,从而极大地提升了所形成的服务范围和服务的可靠性。
物联网中‘物’的概念
在IoT中‘物’都成了业务过程、信息过程和社会过程的主动参与者,它们之间能够通信和交互,还能与环境交换数据和交换所感知的环境信息,与此同时还可以对于“真实/物理世界”的事件自主地做出反应,并通过有人或无人的直接干预运行,采取动作和创建服务的过程。在IoT中的‘物’彼此间的影响取决于它们的功能能力(如计算处理能力、网络的联通性能、可供的电源等)以及时间的前后关系和空间的方位关系,从而将在不同过程中主动介入和参与。‘物’的属性、动作和参与性可以划分为5类(见表1)。
理想的物联网中的‘物’不仅仅可以是具体的、实体的物,也可以是虚拟的物,或者是用数字形式表达的实体的物或虚拟的物。通过物联网可以在真实/物理世界与数字世界之间实现物的集成,在数字世界和虚拟世界之间实现数据集成,在真实/物理世界与虚拟世界之间实现语义集成,还能够为整个社会的各种应用实现知识集成。 物联网的应用领域实际上,在现有的人类社会和各类应用的集成的基础上,通过‘物’在新维度的通信和集成,进一步在时空和应用领域加以扩展,这就是我们今天称之为物联网的另一种表达。所谓的新维度,那就是提高IoT的附加值,扩展传统的本地化的自动识别和数据获取的能力,以及扩大其它在软硬件接口方面的尖端技术的应用,等等。 如前所述,对‘物’可以有各种不同的理解,这往往与它所在的应用领域有关。在工业领域,‘物’通常是产品本身、设备装置、搬运工具等等,也就是参与产品生命周期的各式各样的东西。在环境领域,‘物’可以是树、建筑物、环境状况的测量设备等。在社会领域,‘物’可能与公共空间的设备或者生命支持的环境设备有关。因此为了思考物联网各种可能的应用,我们需要将其划分为几个主要的领域,以便于清晰而广泛地被认同。有一种建议是把IoT的应用领域划分为三大块:社会领域、环境领域和工业领域(见图2 )。表2列出这三大应用领域的特征和若干象征性的例子。
物联网、无线传感器网和泛在网的关系
泛在网是新一代电信网络与无线传感器网、各类定位技术的结合,它是互联网应用的拓展。 “智慧地球”是IBM对运用信息技术构建新的世界运行模型的愿景。“感知中国”是对物联网在中国泛在应用效果的概括。无线传感器网络和RFID是泛在感知的信息采集的基础。