第1章物联网概述  
1999年，美国Auto-ID实验室首先提出“物联网”这个概念。
2009年1月，IBM公司提出“智慧地球”构想，IoT(Internet  of  Things)为其中不可或缺的一部分，美国总统奥巴马对此进行积极回应，并将其提升为国家的发展战略，从而引起全球广泛关注。接着欧盟、日本、韩国等纷纷出台促进物联网技术和产业发展的计划，针对物联网的国家战略及应用发展及其迅速，致使物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。
2009年8月，国务院总理温家宝在视察无锡物联网产业时发表重要讲话，提出了“感知中国”的理念，标志着政府对物联网产业的关注和支持力度已提升到国家战略层面，开启了中国物联网发展的新纪元。
从“智慧地球”构想到“感知中国”理念的提出，伴随着全球一体化、工业自动化和信息产业化进程的不断深入，物联网技术受到了人们的广泛关注，使得物联网掀起了新一代IT技术革命，成为继计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮。物联网的出现体现了虚拟世界和现实世界的融合趋势，寄托着人们利用信息技术进一步改造现实世界的愿望。
本章将从物联网的概念和结构入手，回溯物联网的产生与发展，审度物联网的发展现状，展望物联网的发展趋势，让读者对物联网有一个全局性的认识和把握。
1.1 物联网概念
经过十几年的发展，物联网的概念在不断地发展与扩充。最早的物联网概念主要建立在物品编码、射频识别(radio frequency identification, RFID)技术和互联网的基础上，随着研究领域的扩大，信息产业技术的不断发展，物联网的概念已经突破了传统的狭窄的定义，覆盖了包括传感网、互联网在内的传统领域。物联网所蕴含的内容在不断地丰富，人们对物联网的认识和研究也在不断加深，但是关于物联网究竟是什么，到目前为止学界都还没有一个精确且公认的定义，而且随着发展不断地涌现出新的解释。
1.1.1 什么是物联网
由于物理世界的联网需求及信息世界的扩展需求催生出了一类新型网络，即物联网。物联网最初被描述为物品通过射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别、管理和处理。这些特点已经超越了传统互联网应用范畴，呈现出了设备多样化、多网融合、感控结合、统一管理等特征，具备了物联网的初步形态。物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现互联和整合。
物联网概述第1章 物联网概述 目前，对于“物联网”这一概念的准确定义尚未形成比较权威的表述。这主要归因于： 
(1) 物联网的理论体系没有完全建立，对其认识还不够深入，还不能透过现象看本质；
(2) 由于物联网与互联网、移动通信网、传感网都有密切关系，不同领域的研究者对于物联网思考所基于的出发点各异，短期内还没有达成共识。通过与传感网、互联网、泛在网等相关网络的比较分析，我们认为： 物联网是一个基于互联网、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、自制终端互联化和普适服务智能化等3个重要特征。该定义的核心是： 在物联网世界，每一个物件均可寻址，每一个物件均可控以及每一个物件均可通信，如图1-1-1所示。
图1-1-1 物联网的概念模型
为了更加全面地了解物联网，我们将从领域、层次、区域3个维度来探讨物联网的概念和定义。
从领域维度来看，物联网覆盖了信息技术和通信技术的众多领域，包括RFID、传感器、互联网、嵌入式、移动通信等，每个领域都可以从自己的角度给出物联网的定义。例如，对互联网领域来说，物联网可以认为是互联网的延伸，就是物物相联的互联网，与传统互联网的区别就是物件也能够接入互联网。对于RFID领域，每一个物件上都贴上电子标签(如条码等)，通过后台信息系统构成一个借助于互联网，所有物件都能够互相联系起来、互相交换信息的网络就是物联网。当然这些理解都仅仅是物联网的一个侧面没有顾及到全局，如果从更广泛的角度来说，物联网就是以“物”的信息的感知、传输、处理为目的，利用包括传感网、接入网、核心网、互联网等技术使“物”具有通信能力，利用包括嵌入式、中间件编程等在内的信息技术使“物”具有信息处理的能力，形成一个物与物、人与人、物与人都能通信的系统。这个“物”既包括电器设备和基础设施，例如家电、传感器、移动终端等，也包括生产和生活环境中诸如温度、光线等可感知的因素。
从层次的维度来看，物联网是一个层次化的网络。第一层是感知层，负责利用二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、传感器(如温度感应器、声音感应器、震动感应器、压力感应器等)、GPS(global position system)等识别控制物体，采集数据信息；第二层是网络层，负责利用移动通信系统、互联网、传统电信网等将感知层采集的信息进行处理和传递；第三层是应用层，负责把前两层获得的信息进行处理和传递，做出正确的控制和决策，实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策，从而实现智能化的管理、应用和服务。该层次决定了面向对象可以与生产生活息息相关，包括工业、农业、电力、医疗、家居、个人服务等应用。从层次上看，物联网是包含了这三种层次的网络，并以此实现感知、互联、智能三重功能的智能信息系统。
从区域维度来看，2009年9月，在北京举办的“物联网与企业环境中欧研讨会”上，欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义： 物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。虽然各个国家给出的物联网的定义不尽相同，但是都涵盖了目前发展阶段物联网技术所能包含的所有内容。
综上所述，物联网的本质概括起来主要体现在3个方面： 一是互联网特征，即对需要联网的“物”一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。我们能够相信，随着物联网应用的开展及扩大，物联网的发展将不仅仅局限于技术领域，也可以像互联网那样广泛地参与到经济生活、社会生活和文化生活等各个领域中来，从而成为新世纪的又一场信息革命，全面改善人们的生活。
1.1.2 与互联网等概念的区别与联系
在初步了解了物联网的概念后，下面将通过物联网与传感网、互联网、泛在网(ubiquitous network)等相似概念的辨析来深入了解物联网。
1. 物联网与传感网
传感网又称为传感器网，是指随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。传感网的突出特征是采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。现在谈及的传感网，一般都是指无线传感网(wireless sensor network,WSN)由大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。通过无线传感网，可以在任何时间、地点和任何环境条件下，获取大量翔实可靠的物理世界的信息。这种具有智能获取、传输和处理信息功能的网络化智能传感器网和无线传感网，正在逐步形成IT领域的新产业。它可以广泛应用于军事、科研、环境、交通、医疗、制造、抗灾、家居等领域。
目前有不少观点认为物联网就是传感网。其实这样的假定使得物联网的外延缩小了。传感网面临的通信对象毫无疑问一般是物与物之间的，与物联网相比较而言，传感网的概念缺少了人、物之间的关联、沟通与互动，而且传感网主要采用“各种各样的传感器结合近距离无线通信技术”方式，缺少了基础网络即互联网。物联网如果仅作为传感网，物在联网之后，只需服从其所属的控制中心的指令，而各个控制中心则是相互分离的；如果作为传感网的延伸，就可以将所有联网的系统与节点有机地连成一个整体，起到互相协同的作用。物联网采用的末端技术除了RFID、二维码、超宽带、蓝牙等技术，还有传感网和一些移动通信模块内置的各种各样物体的终端。由此，可以明显地看出，传感网技术是物联网实现感知功能的关键技术，传感网的概念范围比较狭小，完全可以将其包含在物联网的概念之内。
2. 物联网与互联网
互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通信协议组成的国际计算机网络。互联网的广泛使用和飞速发展使得其成为20世纪最重要的技术革命，它的出现深刻地改变着人们的生产生活方式，改变了现实世界并且形成了一个庞大的虚拟世界。物联网并不是互联网的翻版，也不是互联网的一个部分，而是互联网的一种延伸，使得虚拟世界与现实世界趋于融合的一种延伸。由互联网的定义及特性很容易知道，物联网是互联网的扩展，具备了互联网的特性的同时对互联网的功能进行了更深层次的扩充。虚拟世界以数据形式存在，互联世界产生的信息量已经相当庞杂，物联网世界将互联世界的人人通信扩展到人与人、人与物、物与物通信，那么可想而知虚拟世界的信息量会在物联网时代急速增加，信息化的触角将在现实中扎得更深。这是主要的不同。
互联网的本质是聚合、交流与分享，正是基于这一本质，网络经济自起步以来就不乏强劲的活力与创新力。在市场作用力的推动下，网络经济新商业模式层出不穷，引发了互联网经济的蓬勃发展。对于物联网而言，可以通过对环境的感知和自动识别增加人与人之间的接触，从中获得更多的价值和商业机会；在人物交汇处可以建立起新的节点平台，使得长尾(长尾理论(the long tail)是网络时代兴起的一种新理论，由美国人克里斯·安德森提出)在节点处显示出最高的效用，正如互联网时代，各式各样的大型网站由于汇聚了大量的人气，形成了一个个的中心节点，使得长尾理论的效用得到大幅度的提高。物联网的普及，不仅能够产生出新的需求，而且能够产生新的供给，更可以让整个网络获得更进一步的扩展和提高，从而创造出更多更丰富的业务应用。正是这些特性，将使物联网带来的实际效应比互联网会有更大的增强，并且不仅仅是角色的增加和功能的扩展。
3. 物联网与泛在网
泛在网，即广泛存在的网络，是指基于个人和社会的需求，利用现有的和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用的服务。泛在网具备超强的环境感知、内容感知及智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。泛在网打破了地域限制，人们可以在不意识到网络存在的情况下，随时随地通过适合的终端设备上网并享受服务，它要求尽量不改变或少改变现有设备及技术，通过异构网络之间的融合协同作用来实现，可以看出泛在网是面向泛在应用的各种异构网络的集合。
泛在网作为未来网络的技术社会形态，它与物联网有着天然的联系。从两者的定义来看，物联网和泛在网有很多相同之处，都强调人与人、人与物、物与物之间的通信，物联网的应用也有泛在化的需求和特征。物联网实质是泛在网融合协同的一种网络工作模式，物联网就是泛在网及信息化在行业应用中的一个重要体现。但是从广义来说，物联网与泛在网概念的出发点和侧重点不完全一致。泛在网的概念反映了信息社会发展的远景和蓝图，内涵比物联网更广泛，其内涵关注的是人与周边和谐交互，各种感知设备与无线网络不过是手图1-1-2 物联网与其他网络之间的关系
段，最终的泛在网形态属于“互联网+物联网+智能系统”。我们可以得出，如果说泛在网是蓝图，那么物联网是迈向这个蓝图的第一步。
综上所述，传感网是物联网的组成部分，物联网是互联网的延伸，泛在网是互联网的发展远景。物联网与现有的其他网络之间的关系如图1-1-2所示。
1.2 物联网概念的产生和发展
1.2.1 物联网概念的产生  
物联网的概念告诉人们什么是物联网，然而“物联网”一词最早出现在什么地方，它是如何产生，又是如何发展的呢？纵观物联网的产生与发展，最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机--networked coke machine. 
目前，人们普遍关注的物联网技术中比较重要的RFID的应用实际上并非一项新技术，其中最典型的应用可以追溯到1991年第一次美伊战争。当时，美国军方发现，战争结束后在一些港口、机场堆积着大量的军需物资集装箱，但是对这些物品应该运到何处，到底属于谁全然不知。如果想搞清楚这些信息，则要花费大量的人力和财力，基于此，美国五角大楼启动了一个“军需物资可视化管理”的重要项目，成功地将RFID技术用于其中。此后，UPS、FEDEX等大型速递公司也应用这些技术打造了一个可以跟踪查询快件位置的服务体系。在这类物联网早期应用模式中，由于物是没有计算力的，所以应用模式表现为人主动与物通信，了解物的时空以及其他属性信息，而物并不会主动服务于人类。在1995年《未来之路》一书中，比尔·盖茨提出Internet of Things的概念，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。到了1999年，美国召开了移动计算和网络国际会议，该会议首先提出物联网(Internet of Things)的这个概念，它是基于互联网、RFID技术、EPC(engineering, procurement and construction)标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things" (简称物联网)。同时，会议也提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”. 
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《ITU互联网报告2005:  物联网》，引用了物联网的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。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。在物联网的带动下，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。
2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。
2009年2月24日，在2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群公布了名为“智慧地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。自此，物联网就看作是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“智慧地球”，实现真正意义上的物联网。
1.2.2 物联网的发展历程
欧盟是世界范围内第一个系统提出物联网发展和管理计划的机构。为了推动物联网的发展，欧盟电信标准化协会下的欧洲RFID研究项目组的名称也变更为欧洲物联网研究项目组，致力于物联网标准化相关的研究。
2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》(Internet of Things-An Action Plan for Europe)，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用。2009年10月，欧盟委员会以政策文件的形式对外发布了物联网战略，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过ICT研发计划投资4亿欧元，启动90多个研发项目提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于2011-2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度，同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公司合作短期项目。
在亚洲国家中，日本成为最先发展物联网的国家，它的物联网发展有与欧美国家一争高下的决心，在T-Engine开发平台下建立UID体系已经在其国内得到较好的应用，并大力向其他国家，尤其是亚洲国家推广。由于日本有较好的嵌入式智能设备和无线传感器网络技术基础，所以在日本开发的实时操作系统内核(the real-time operating system nucleus, TRON)广泛应用的基础上建立了泛在识别(UID)的物联网标准体系。日本政府于2000年又提出了“IT基本法”，其后又提出了“e-Japan战略”, 2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省(MIC)提出U-Japan战略。2009年7月日本IT战略本部提出I-Japan战略2015等发展物联网的一系列计划。
在日本发展物联网的同时，韩国的物联网技术也在紧锣密鼓的进行中。2004年韩国提出了为期10年的U-Korea战略，之后在U-IT839计划中，确定了8项需要重点推进的业务，物联网是U-Home(泛在家庭网络)、Telematics/Location based(汽车通信平台\\基于位置的服务)等业务的实施重点。2009年10月，韩通信委员会通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研究物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域和12项详细课题。
纵观了世界各国物联网的产生与发展后来看物联网在中国的发展。如前边提到，2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。他提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，抢占传感网技术和产业制高点”，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。自此物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入政府工作报告，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟以及其他各国不可比拟的。
在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。并且现在我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。
而今，物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。
物联网概念的产生与发展虽然是近20年才提出的，但其一经提出就得到人们的广泛关注和极大兴趣。今天，物联网在世界已成为十分热门的实用技术被深入研究。而我国对国际上物联网的发展也引起高度重视，并积极争取有所作为。下一代网络的研究开发步伐正在加快，新一代互联网关键技术IPv6的开发进展与世界同步，居于自主知识产权标准的第三代移动通信正在全国范围内推广，无线台北在世界率先建设，香港特区政府也在大力推进公共场所的无线接入服务，国内许多城市加紧城市带宽化和无线城市正在加紧进行；全国许多地方，如北京、上海、浙江、江苏、大连、广东等，以及许多行业，如交通运输、零售、生产和食品安全、企业供应链管理等，都在积极推进RFID应用，RFID产业以迅猛的速度在增长。电子标签国家标准工作重新成立，标志着我国要在全球物联网发展中发出自己的声音，可见中国并不沉默。随着中国社会的不断发展，科学技术的飞速前进，对物联网技术的探索和应用也将愈来愈广泛和深入，相信在不久的将来，物联网将在人们的生产生活中扮演举足轻重的角色。
1.3 物联网的体系结构
物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。物联网作为新兴的信息网络技术，将会对IT产业发展产生巨大的推动作用。然而，由于物联网处于刚刚起步的状态，还没有一个广泛的体系结构。研究物联网的体系结构，首先需要明确架构物联网体系结构的基本准则，以便在已有的物联网体系结构基础上形成参考标准。
按照我们对物联网的理解，物联网是将射频识别设备、传感设备、全球定位系统或其他信息获取方式等各种创新的传感科技嵌入到世界的各种物体，设施和环境中；把信息处理能力和智能技术通过互联网注入到世界的每一个物体里面，使物质世界被极大程度数据化；它把所有物体通过射频识别等信息传感设备与现有的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网连接起来，实现智能化识别和管理；将世界万物嵌入到互联网中，从而将物质世界与物联网连为一体，“物联网”给物体赋予智能和生命。简言之，物联网依托现有互联网，通过感知技术，实现对物理世界的信息采集，从而实现物与人，物与物之间的互联，因此，物联网由3部分组成： 感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。
目前在业界物联网体系架构也大致被公认为有这3个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是应用层，如图1-3-1所示。
图1-3-1 物联网的结构
本节将分别从这3个层次，对物联网的相关概念和关键技术进行介绍。在物联网体系结构中，3层的关系可以这样理解： 感知层相当于人体的皮肤和五官；网络层相当于人体的神经中枢和大脑；应用层相当于人的社会分工。具体描述如下： 感知层是物联网的皮肤和五官--识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等，主要作用是识别物体，采集信息。网络层是物联网的神经中枢和大脑--信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层是物联网的“社会分工”--与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网能够与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中的关键是物品的信息，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物体的静态与动态信息。
下面对这3层的功能和关键技术进行分别介绍。
1.3.1 感知层
感知层顾名思义就是感知系统的一个层面，这里的感知主要就是指系统信息的采集。感知层就是把所有物品通过一维/二维条码、射频识别(RFID)、传感器、红外感应器、全球定位系统等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息，并传送到上位端，完成传输到互联网的准备工作。
在现实社会中，各种社会活动或事件都会产生一定的数据，包括个人的、物质的、财务的、生产的、销售的等。这些数据的采集与分析支撑着生产与生活的决策过程，影响着人类社会的运转及发展。因此，对各种数据进行采集并建立一个可供方便查询各种信息的平台是必要且必需的，物联网正是具备这一功能的智慧网络。
物联网的宗旨是实现万事万物的互联与信息的方便传递。要实现人与人互联、物与物互联以及人与物的互联，首先需要入网的，一是自动识别系统及设备，即识别器;二是信息传感系统及设备，即传感器。
物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。感知层处于3层架构的最底层，是物联网发展和应用的基础，具有物联网全面感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知层具有十分重要的作用。
感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分，即首先通过传感器、摄像头等设备采集外部物理世界的数据，通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等短距离有线或无线传输技术进行协同工作或者传递数据到网关设备。也可以只有数据的短距离传输这一部分，特别是在仅传递物品的识别码的情况下。在实际上，感知层这两个部分有时很难以明确区分开。
感知层所需要的关键技术包括检测技术、中低速无线或有线短距离传输技术等。具体而言，感知层综合了传感器技术、嵌入式计算技术、智能组网技术、无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器的协作实时检测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到接入层的基站节点和接入网管，最终到达用户终端，从而真正实现“无处不在”的物联网理念。
感知层涉及的主要技术，包括传感器技术、物品标识技术(RFID和二维码)以及短距离无线传输技术(ZigBee和蓝牙)等。
1.3.2 网络层
物联网是什么？我们经常会说RFID，这只是感知，其实感知的技术已经有，虽然未必成熟，但是开发起来并不困难。但是物联网的价值在什么地方？主要在于网，而不是在于物。感知只是第一步，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那这个网络就没有意义。
物联网的网络层可以理解为塔尖物联网的网络平台，建立在现有的移动通信网、互联网和其他专网的基础上，通过各种接入设备与上述网络相联。物联网的网络层在物联网架构体系中处于承上启下的作用。网络层是核心承载网络，承担物联网接入层和应用层之间的数据通信。网络层包括接入网和核心网，接入网为终端提供基本的网络接入功能、移动性管理、对现有接入技术的优化等，它包括各种有线接入、无线接入、卫星等技术。核心网是基于IP的统一、高性能、可扩展的分组网络，支持异构接入以及移动性。
在物联网中要求网络层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，尤其是远距离的传输问题。同时，物联网网络层将承担比现有网络更大的数据量和面临更高的服务质量要求，所以现有网络尚不能满足物联网的需求，这就意味着物联网需要对现有网络进行融合和扩展，利用新技术以实现更加广泛和高效的互联功能。
由于物联网网络层是建立在Internet和移动通信网等现有网络基础上，除具有目前已经比较成熟的如远距离有线、无线通信技术和网络技术外，为实现“物物相连”的需求，物联网网络层将综合使用Ipv6、2G/3G、WiFi等通信技术，实现有线与无线的结合、宽带与窄带的结合、感知网与通信网的结合。同时，网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括物联网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的技术。
网络层的作用就是当感知层中的感应设备将物品信息传输到网络节点后，再通过网络层中的移动通信网、互联网和其他专用网络连接各个服务器，因此客户可以根据自己的需要获取物品信息。网络层要根据感知层的业务特征，优化网络特性，更好地实现物与物之间的通信、物与人之间的通信以及人与人间的通信。通信网络将成为物联网的基础承载网络，移动通信终端也可以实现与物联网终端的融合，从而为电信业务的发展带来新的机遇。
随着数据业务的发展和用户数量的增加，用户对移动通信网络容量的要求不断提高，传统的蜂窝网络结构日益显示出局限性，需要研究新型无线网络组网技术，以改善用户体验，提高小区边缘的数据服务速率，提高全网的业务容量，并达到降低网络建设、网络运行和维护成本的目的。新的网络架构以分布式和集中式相结合的混合式为主要控制方式，能够灵活支持多种不同的业务类型，并具有提供用户期望的服务质量的能力。在新型体系结构下，各个终端以用户业务为向导，根据用户对资源的需求、所付出的代价、用户服务等级，选择合适的控制方式、接入方式等。
1.3.3 应用层
“物联网”概念的问世，打破了之前传统思维。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；而另一方面是数据中心，个人计算机、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工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。应用层是物联网发展的目的。应用层由各种应用服务器组成(包括数据库服务器)，它是物联网的信息处理和应用，相当于人所从事的不同职业。最终面向各类应用，实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等。从应用场景看，物联网应用包含工业、农业、电力、医疗、家居、个人服务等人们可以预见的各种场景。应用层涉及海量信息的智能处理、分布式计算、中间件、信息发现等多种技术。具体而言，应用层将通信网络上层的应用信息进行翻译和传输、数据收集和集成，将所有的数据存储、智能分析等的结果，根据需要呈现给用户。其中，在智能分析这一层，云计算是控制的核心要素。
从应用层来看，整个社会将提供无所不在的网络，网络可了解使用者的使用环境与状况，了解不同使用者的个性与使用习惯，以实现定制化、多元化的服务提供。所有的使用过程必须人性化、拟人化，让人不需学习。从技术层来看，各种通信网络技术与互联网协议技术的发展以及云计算等革新带来的巨变，使得孤立的、小颗粒的传感网进一步发展成为广泛覆盖、网络互通、高速传输、无线连接、智能的物联网成为可能。
物联网应用层能够为用户提供丰富多彩的业务体验，然而，如何合理高效的处理从网络层传来的海量数据，并从中提取有效信息，是物联网应用层要解决的关键问题。在以后的章节将对应用层的M2M技术、用于处理海量数据的云计算技术等关键技术进行介绍。
本节对物联网架构体系从感知层、网络层、应用层分别进行了介绍。通过介绍各层的关键技术和在物联网中的功能，帮助读者更好地理解和研究物联网。
1.4 物联网的发展现状1.4.1 国外物联网的发展现状1. 欧盟  2008年10月，欧洲物联网大会在法国召开，会议就EPC global网络架构在经济、安全、隐私和管理等方面问题进行广泛交流，为建立一套公平的、分布式管理的唯一标识符达成了共识。
2009年11月，全球物联网会议上，欧盟执委会介绍了《欧盟物联网行动计划》，意在引领世界物联网发展。该计划提出以下政策建议： 
(1) 加强物联网管理，包括制定一系列物联网的管理规则；建立一个有效的分布式管理架构，使全球管理机构可以公开、公平、尽责的履行管理职能。
(2) 完善隐私和个人数据保护，包括持续监测隐私和个人数据保护问题，修订相关立法，加强相关方对话等；执委会将针对个人可以随时断开联网环境开展技术、法律层面的辩论。
(3) 提高物联网的可信度、接受度、安全性。
(4) 推广标准化，执委会将评估现有物联网相关标准并推动制定新的标准，持续监测欧洲标准组织(ETSI、CEN、CENELEC)、国际标准组织(ISO、ITU)以及其他标准组织(IETF、EPC global等)物联网标准的制定进度，确保物联网标准的制定是在各相关方的积极参与下，以一种开放、透明协商一致的方式达成。并且加强相关研发，包括通过欧盟第7期可言框架计划项目支持物联网相关技术研发，如微机电、非硅基组件、能量收集技术、无所不在的定位、无线通信智能系统网、语义学、基于设计层面的隐私和安全保护、软件仿真人工推理以及其他创新应用，通过公司伙伴模式(PPP)支持包括未来互联网等在内的项目建设，并将其作为刺激欧洲经济复苏措施的一部分。同时加快建立开放式的创新环境，通过欧盟竞争竞争力和创新框架计划(CIP)利用一些有助于提升社会福利的先导项目推动物联网部署，这些先导项目主要包括e-health、e-accessibility、应对气候变迁、消除社会数字鸿沟等。
2. 日本
2003年3月泛在识别中心(ubiquitous ID center, UID Center)在东京成立，具体负责研究和推广自动识别的核心技术，即在所有的物品上植入微型芯片，组建网络进行通信。确立和普及自动识别物品和所需的基础技术，进而最终实现泛在网络环境下UID Center建立的最终目的，即建立物联网。UID Center的建立，得到了日本政府经济产业省和总务省以及大企业的支持，其中包括微软、索尼、三菱、日立、东芝、夏普、富士通等重量级企业，而且技术的应用也相当广泛。
2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省超前提出了2006-2010年的IT发展任务“u-Japan战略”。目标是到2010年把日本建成一个充满朝气的国家，使所有的日本人，特别是儿童和残疾人，都能积极地参与日本社会的活动。通过无所不在的物联网，创建一个新的信息社会。
2009年7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代的信息化战略-- "I-Japan”战略，为了让数字信息技术融入每一个角落，首先将政策目标聚焦在三大公共事业： 电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育，提出到2015年，通过数字技术达到“新的行政改革”，使行政流程简化、效率化、标准化、透明化，同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。
3. 美国
2009年1月7日，IBM与美国智能库机构信息技术与创新基金会(ITIF)共同向奥巴马政府提交了《数字化道路能够提高生产率、创造就业机会，使美国更强大》报告，提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会，美国政府只要新增300亿美元的ICT投资(包括智能电网、智能医疗、宽带网络3个领域)，便可以为民众创造出94.9万个就业机会。
2009年1月28日，在奥巴马就任总统后的首次美国工商业领袖圆桌会议上，IBM CEO彭明盛首次向刚刚上任的美国总统奥巴马提出“智慧地球”概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施时，奥巴马就给予了积极的回应： “经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。”奥巴马把“宽带网络等新兴技术”定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的关键战略，并在随后出台的总额7870亿美元《经济复苏和再投资法》中对上述战略建议具体加以落实。《经济复苏和再投资法》希望能从能源、科技、医疗、教育等方面着手，透过政府投资、减税等措施来改善经济、增加就业机会，并且同时带动美国长期发展，其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。
从选举到履新，新能源以及物联网不仅是奥巴马认为的全球经济新引擎，也是他许诺给美国人民的“美利坚未来”。有分析预测称，物联网建设很有可能被奥巴马政府上升为国家战略。
据称，美军目前已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网，这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究项目管理局已研制出一些低成本的自动地面传感器，这些传感器可以迅速散布在战场上并与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合，通过情报、监视和侦察信息的分布式获取，形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预警体系。据报道，在伊拉克战争中，美军多数打击兵器是靠战场感知行动临时传递的目标信息而实施对敌攻击的，甚至有人将信息化条件下作战称为“传感器战争”. 
4. 韩国
2009年10月13日韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力。《物联网基础设施构建基本规划》提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础设置，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务，研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。韩国SK电讯将物联网确定为其未来事业战略“产业生产力提升(IPE)战略”的中心。在2009年11月18日韩国通信委员会主办的“物联网论坛成立纪念研讨会”上，SK电讯的金禹荣部长表示，SK电讯可通过基于CDMA、WCDMA的传感器网络，提供包括远程抄表和车辆管制等在内的各类M2M应用，并表示将重点扶植M2M，以开拓IPE市场。
总之，国际上各个国家都把物联网列入到可视化发展的重要决策之中，并且大力投入资金不断地进行研发和应用，使得物联网正式全面地进入到全世界的每一个角落。EPOSS在Internet of Things in 2020报告中分析预测，未来物联网的发展将经历4个阶段，2010年前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010-2015年物体互联，2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。作为物联网发展的排头兵，RFID成为市场最为关注的技术。数据显示，2008年全球RFID市场规模已从2007年的49.3亿美元上升到52.9亿美元，这个数字覆盖了RFID市场的方方面面，包括标签、阅读器、其他基础设施、软件和服务等。RFID卡和卡相关基础设施将占市场的57.3%，达30.3亿美元。来自金融、安防行业的应用将推动RFID卡类市场的增长。RFID市场规模将达到50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5 亿元的市场格局。
1.4.2 国内物联网的发展现状
对我国而言，物联网发展还具有特别的战略意义。互联网诞生于美国，多年来，美国一直引领着互联网的发展。面对新兴的物联网，我国与其他国家都处于同一起跑线上，这无疑为我国摆脱发达国家在网络技术上的垄断提供了一次良机。事实上，我国的科研机构早在1999年就提出了“感应网络”的概念，现在我国在某些感应技术方面也处于世界领先水平。因此，在未来的物联网浪潮之中，我国完全有可能、也有潜力站在世界之巅。
早在2003年12月，国家标准化管理委员会同科技部就在北京召开了“物流信息新技术--物联网及产品电子代码(EPC)研讨会暨第一次物流信息新技术联席会议”. 
2004年4月22日，EPC global China--全球产品电子代码(EPC)中国宣布正式成立，并在北京国际会议中心举行了隆重的揭牌仪式。由国家标准化管理委员会主办，中国标准化研究院与中国物品编码中心承办的2004首届中国国际EPC与物联网高层论坛及EPC与物联网第二届联席会也同期举行。2004年10月11日第二届国际EPC与物联网高层论坛在上海展览中心友谊会堂召开。
2009年8月7日，国务院总理温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察并发表重要讲话。“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术。”温家宝指出，至少3件事情可以尽快去做： 一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。至此物联网正式进入大众眼球，此时中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。随后总理又在多个场合提及要将物联网纳入中国未来发展规划中。
2009年8月下旬召开的中国工业经济运行2009年夏季报告会上，工信部总工程师朱宏任表示，中国有关部分正在联合开展包括物联网在内的新一代信息技术的研究，以明确其新的发展方向，并形成支持这些技术的新政策，进而推动整个经济的发展。
2009年9月11日，工信部传感器网络标准化工作小组的成立，标志着我国将加快制定符合我国发展需求的传感网技术标准，力争主导制定传感网国际标准。
2009年10月11日，工业和信息化部部长李毅中在科技日报上发表题为《我国工业和信息化发展的现状与展望》的署名文章。在文章中，李毅中表示，信息技术的广泛渗透和深度应用将催生出一批新增长点，应深入推进信息化与工业化融合，启动“传感网络”的研发应用。
2009年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，再次强调科学选择新兴战略性产业非常重要，并指示要着力突破传感网、物联网关键技术。
2009年11月12日中国移动与无锡市人民政府签署“共同推进TD-SCDMA与物联网融合”战略合作协议，中国移动将在无锡成立中国移动物联网研究院，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究与应用开发。
2009年12月11日，工信部开始统筹部署宽带普及、三网融合、物联网及下一代互联网发展。
在“两会”期间，从各委员代表们的提议中同样可以看出，物联网的发展是一种趋势，是不可避免的。2010年3月3日，两会拉开序幕。全国政协委员、中国移动总裁王建宙的提案是： “发展物联网，推动信息化。”这是产业当前面临的热点问题。王建宙表示，“今后要把TD无线城市与物联网紧密结合起来，推动各项应用发展。" 
2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出，大力培育战略性新兴产业。积极推进“三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。
2010年3月8日，全国人大代表、浙江省电信有限公司总经理张新建表示，中国应将物联网建设上升为国家战略，并要掌握国际话语权。对于中国的物联网建设，张新建认为，国家在“十二五”规划中要体现物联网发展的目标和思路。在建设上，国家应加大政策扶持力度，“政府可建立‘物联网基金’提供专项资金以及税收等方面的优惠政策。" 
浙江联通总经理沈明才在全国“两会”上表示，物联网是一个庞大的发展机会，建议国家尽快制定物联网相关标准体系，统一技术和接口标准，进一步确立并扩大我国在物联网领域国际标准制定上的发言权。
1.5 物联网应用
物联网的概念是在 1999 年提出的。1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。所谓 “物联网”指的是将各种信息传感设备，如射频识别 (RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。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。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)国际电信联盟上，ITU发布的报告系统地介绍了意大利、日本、韩国与新加坡等国家的案例，并提出了“物联网时代”的构想。世界上的万事万物，小到钥匙、手表、手机，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型的射频芯片或传感器芯片，通过互联网就能够实现物与物之间的信息交互，从而形成一个无所不在的“物联网”。根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
1.5.1 物联网应用现状
目前，国外对物联网的研究、应用主要集中在美、欧、日、韩、德少数国家，其最初的研究方向主要是条形码、RFID等技术在商业零售、物流领域应用。而随着RFID、传感器技术、近程通信以及计算机技术等的发展，近年来其研发、应用开始拓展到环境监测、生物医疗、智能基础设施等领域。就目前而言，物联网的相关技术仍然在开发测试阶段，距离不同系统之间的融合、物与物之间的普遍链接的远期目标还存在一定差距。中国的物联网产业是全球物联网产业的重要组成部分，正面临大发展的历史机遇。以安防、家居、电力、交通、医疗、物流等为代表的一些国民经济重点行业开始逐渐接受物联网概念，采用物联网相关技术和产品，应用于行业的生产、服务各个环节。数据整理显示： 2010年国内物联网主要行业应用中，安防(安全防护、防入侵、智能家居)、电力、交通3大行业位居前列。安防行业的应用遥遥领先，占据了接近一半的市场份额(43%)，规模接近900亿元。其中，智能家居占26%，规模超过500亿元；网络视频监控市场也是其中一个重要应用领域，占到15%的市场份额。电力行业和交通行业是掌握国民经济命脉的重要行业，其物联网应用也获得了较快的发展，市场份额分别达到15%和9%左右，市场规模分别为大约300亿元和190亿元。重要的应用行业还包括物流、医疗、手机支付等，并正在逐渐渗透到其他各行业和经济领域。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应用，只是并没有形成大规模应用。
常见的应用案例有：  
(1) 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。
(2) 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。
(3) 智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心，利用先进的通信、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。
近年来，国家发改委、科技部、工信部等相关部门分别支持了一批RFID、传感器网络和智能传感器项目，金卡工程还启动了一批RFID行业(地方)应用试点工程，但目前大多应用项目是以闭环应用为主，规模化的应用还处于起步阶段。   
据悉，物联网“十二五”规划对物联网企业的政策扶持仍将集中于重大应用项目。“十二五”物联网十大应用的重点领域分别是智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事。拥有自主知识产权的物联网骨干企业或将获得更多的财政支持。目前我国的芯片研发、制造、封装与国外尚存在一定的差距，考虑到物联网产业的信息安全以及抢夺物联网产业发展制高点的目标要求，芯片厂商被寄予厚望。
1.5.2 物联网的主要应用领域
目前，物联网在全球尚处于起步阶段，各国基本处在同一起跑线上。因此，抓住难得的战略机遇，加快推进物联网发展，是增强我国国际竞争力的必然选择。先于中央政府，各地方政府已经纷纷出台了物联网发展的相关规划，明确了未来3～5年物联网发展目标和重点应用领域。在已经出台的地方规划中，上海、江苏、广东、陕西、辽宁等省市都将物联网列为智能电网3～5年发展规划中的重点发展领域。不仅纷纷出台物联网的规划，物联网的试点项目也在各地风风火火地开展起来，在国家政策的推动下，各省市物联网产业蓬勃发展起来，我国物联网开始了产业化的序幕。物联网作为一个新兴产业，又成为地方经济大施拳脚、相互角逐的舞台。目前中国电信物联网应用和推广中心、中国电信物联网技术重点实验室开发了11项物联网应用产品，具体如下： 
(1) 智能家居
智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通信技术于一体，将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化，通过中国电信的宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比，智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统，还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能。
(2) 智能医疗
智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成的生理指标数据通过中国电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。根据客户需求，中国电信还提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗系统真正解决了现代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈，可以随时表达孝子情怀。
(3) 智能城市
智能城市产品包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。前者利用“数字城市”理论，基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS)等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设服务于城市规划、城市建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。后者基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储、管理的业务，利用中国电信无处不达的宽带和3G网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现对城市安全的统一监控、统一存储和统一管理，为城市管理和建设者提供一种全新、直观、视听觉范围延伸的管理工具。
(4) 智能环保
智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故，解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况。太湖环境监控项目，通过安装在环太湖地区的各个监控的环保和监控传感器，将太湖的水文、水质等环境状态提供给环保部门，实时监控太湖流域水质等情况，并通过互联网将监测点的数据报送至相关管理部门。
(5) 智能交通
智能交通系统包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通5种业务。
公交行业无线视频监控平台利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能，对公交运行状态进行实时监控。
智能公交站台通过媒体发布中心与电子站牌的数据交互，实现公交调度信息数据的发布和多媒体数据的发布功能，还可以利用电子站牌实现广告发布等功能。
电子门票是二维码应用于手机凭证业务的典型应用，从技术实现的角度，手机凭证业务就是以手机为平台，以手机身后的移动网络为媒介，通过特定的技术实现完成凭证功能。
车管专家利用全球卫星定位技术(GPS)、无线通信技术(CDMA)、地理信息系统技术(GIS)、中国电信3G等高新技术，将车辆的位置与速度，车内外的图像、视频等各类媒体信息及其他车辆参数等进行实时管理，有效满足用户对车辆管理的各类需求。
公交手机一卡通将手机终端作为城市公交“一卡通”的介质，除完成公交刷卡功能外，还可以实现小额支付、空中充值等功能。
测速通过将车辆测速系统、高清电子警察系统的车辆信息实时接入车辆管控平台，同时结合交警业务需求，基于GIS地理信息系统，通过3G无线通信模块实现报警信息的智能、无线发布，从而快速处置违法、违规车辆。
(6) 智能司法
智能司法是集监控、管理、定位、矫正于一身的管理系统。能够帮助各地各级司法机构降低刑罚成本、提高刑罚效率。目前，中国电信已实现通过CDMA独具优势的GPSONE手机定位技术对矫正对象进行位置监管，同时具备完善的矫正对象电子档案、查询统计功能，并包含对矫正对象的管理考核，给矫正工作人员的日常工作带来信息化、智能化的高效管理平台。
(7) 智能农业
智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测，对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业产品还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库内的温湿度平衡。
(8) 智能物流    
智能物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保、海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台。信息服务平台以功能集成、效能综合为主要开发理念，以电子商务、网上交易为主要交易形式，建设高标准、高品位的综合信息服务平台，并为金融质押、园区安保、海关保税等功能预留了接口，可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务。
(9) 智能校园
中国电信的校园手机一卡通和金色校园业务，促进了校园的信息化和智能化。
校园手机一卡通主要实现功能包括电子钱包、身份识别和银行圈存。电子钱包即通过手机刷卡实现主要校内消费；身份识别包括门禁、考勤、图书借阅、会议签到等；银行圈存即实现银行卡到手机的转账充值、余额查询。目前校园手机一卡通的建设，除了满足普通一卡通功能外，还实现了借助手机终端实现空中圈存、短信互动等应用。
中国电信实施的“金色校园”方案，帮助中小学行业用户实现学生管理电子化，老师排课办公无纸化和学校管理的系统化，使学生、家长、学校三方可以时刻保持沟通，方便家长及时了解学生学习和生活情况，通过一张薄薄的“学籍卡”，真正达到了对未成年人日常行为的精细管理，最终达到学生开心、家长放心、学校省心的效果。
(10) 智能文博
智能文博系统是基于RFID和中国电信的无线网络，运行在移动终端的导览系统。该系统在服务器端建立相关导览场景的文字、图片、语音以及视频介绍数据库，以网站形式提供专门面向移动设备的访问服务。移动设备终端通过其附带的RFID读写器，得到相关展品的EPC编码后，可以根据用户需要，访问服务器网站并得到该展品的文字、图片语音或者视频介绍等相关数据。该产品主要应用于文博行业，实现智能导览及呼叫中心等应用拓展。
(11) M2M平台 
中国电信M2M平台是物联网应用的基础支撑设施平台。秉承发展壮大民族产业的理念与责任，凭借对通信、传感、网络技术发展的深刻理解与长期的运营经验，中国电信M2M协议规范引领着M2M终端、中间件和应用接口的标准统一，为跨越传感网络和承载网络的物联信息交互提供表达和交流规范。在电信级M2M平台上驱动着遍布各行各业的物联网应用逻辑，倡导基于物联网络的泛在网络时空，让广大消费者尽情享受物联网带来的个性化、智慧化、创新化的信息新生活。
1.6 本 章 小 结
本章系统地介绍了物联网的基本概念，物联网与互联网的区别和联系，物联网的产生和发展状况，以及物联网的体系结构，在了解物联网的基本概念的基础上，分析了物联网的应用领域和应用现状，以及对未来物联网的发展前景的预测和展望。主要内容如下： 
(1) 物联网是实现人与物、物与物的互联，使人类对客观世界具有更透彻的感知能力，更全面的认识能力，更为智慧的处理能力。
(2) 详细地说明了物联网与互联网、传感网、泛在网的区别和联系，互联网和传感网是实现物联网的基础，泛在网是物联网的最终实现形式。
(3) 根据我们对物联网概念的理解，提出了物联网的基本体系结构，大致分为3层，即感知层、网络层和应用层。感知层负责采集信息，网络层负责传输信息，应用层负责实现智能化。
(4) 物联网的应用领域十分广泛，目前中国电信物联网应用和推广中心、中国电信物联网技术重点实验室开发了智能家居、智能医疗、智能城市、智能交通、智能物流、智能校园等11项物联网应用产品。
习  题
1. 简述物联网的定义，分析物联网的“物”的条件。
2. 物联网与互联网的区别？
3. 简述物联网的3层体系结构。
4. 物联网应具备的3个特征是什么？
5. 举例说明物联网的应用领域及前景。

第2章射频识别技术  
物联网的感知包括3个过程： 感知、传输与计算，从物联网技术体系结构角度解读物联网，可以将物联网分为4个层次： 感知技术、传输技术、支撑技术与应用技术。感知技术是指能够用于物联网底层感知信息的技术，它包括RFID与RFID读写技术、传感器与传感技术、机器人智能感知技术、遥测遥感技术及IC卡与条码技术等。传输技术是指能够汇聚感知数据，并实现物联网数据传输的技术，它包括互联网技术、地面无线传输技术以及卫星通信技术等。支撑技术是指用于物联网数据处理和利用的技术，它包括云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GIS/GPS技术、通信技术及微电子技术等。应用技术是指用于物联网应用系统运行的技术，它包括物联网信息共享交互平台技术、物联网数据存储技术以及各种行业物联网应用系统。本章主要从感知技术层面来介绍和理解物联网，传输技术、支撑技术和应用技术将在后续的章节中逐步进行介绍。
2.1 RFID简介
2.1.1 RFID概述  
RFID是radio frequency identification的缩写，即射频识别技术，实际上是自动识别技术(automatic equipment identification,AEI)在无线电技术方面的具体应用与发展。它通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据，可以实现快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID主要由读卡器、天线和电子标签组成，利用相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具。
由于RFID技术无须人工干预，不受恶劣环境的影响，且读取速度快，读取信息安全可靠，因此这项技术被广泛的应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。在国外RFID技术发展非常迅速，产品种类繁多，高速公路自动收费及交通管理、门禁保安、RFID卡收费、生产线自动化、仓储管理、汽车防盗、电子物品监视系统、畜牧管理与动物识别、火车和汽车运输集装箱的识别、运动计时、军事物流、智能图书馆管理、图书仓储配送和档案管理等都在大量使用该技术；在国内，由于RFID技术起步较晚，应用的领域不是很广，目前，电子标签主要用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面，如射频公交卡、第二代公民身份证等。
  作为一个崭新的技术应用领域，RFID技术不仅涵盖了微波技术与电磁学理论、自动识