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及時章農業物聯網概述

不要對物聯網感到陌生，事實上它已經走入了我們的生活，我們身邊的許多應用已經使用了物聯網技術。例如，我們正在使用的各種公交卡、門禁卡、停車場出入卡、飯卡等，卡片內置了射頻識別芯片，所應用的就是物聯網的射頻識別技術(RFID)。卡片的內置芯片具有感應裝置，使用時只要將卡片置于能感應的范圍內，“滴”的一聲，就能完成身份識別，非常方便快捷。

及時節物聯網的含義

物聯網對于很多人來說還是個新名詞，與“互聯網”僅一字之差，而實際上物聯網與互聯網大有不同。物聯網的英文名字為Internet of Things,簡稱IOT。

從字面上看，物聯網就是物物相連的網絡，能夠讓物體具有智慧，可以實現智能的應用。美國的沃爾瑪集團就采用了射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術進行供應鏈管理的優化，獲得了巨大的經濟效益。因此，那時國內有人呼吁要加快中國物聯網技術的發展和應用，以改善中國物流行業存在的種種問題。當然物流領域的應用只是物聯網應用初期的典型代表，物聯網的應用價值遠遠超乎我們的想象。

一、物聯網的概念

物聯網是當今網絡高頻度熱詞，對于物聯網的概念，有多種解釋。比較有代表性的有以下幾種。

1)百度定義物聯網:是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

2)維基百科定義物聯網:把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備和互聯網連接起來，實現智能化識別和管理；物聯網就是把感應器裝備嵌入各種物體中，然后將“物聯網”與現有的互聯網連接起來，實現人類社會與物理系統的整合。

3)ITU (國際電信聯盟)定義物聯網:By embedding short-range mobile transceivers into a wide array of additional gadgets and everyday items,enabling new forms of communication between people and people,between people and things,and between things themselves(在日常用品中通過嵌入一個額外的小工具和廣泛的短距離的移動收發器，使人與人之間、人與物之間以及物與物之間形成信息溝通的形式)。

From anytime,anyplace connectivity for anyone,we will now have connectivity for anything(任何時間、任何地點、任何人，我們現在都能夠實現相關連接)。

總之，物聯網能夠實現所有物品通過射頻識別等信息傳感設備實現在任何時間、任何地點，與任何物體之間的連接，達到智能化識別和管理的目的。其中，身份識別是ITU物聯網的核心。

小知識]

ITU (國際電信聯盟)是一個國際組織，主要負責確立國際無線電和電信的管理制度和標準。它的前身是在巴黎創立的國際電報聯盟，是世界上最悠久的國際組織之一。它的主要任務是制定標準，分配無線電資源，制定各個國家之間的國際長途互連方案。它也是聯合國的一個專門機構，總部設在瑞士的聯合國第二大總部日內瓦。

4)EOPSS (歐洲智能系統集成技術平臺)定義物聯網:Things having identities and virtual personalities operating in smart spaces using intelligent interfaces to connect and communicate within social,environmental,and user contexts(在智慧空間中，具有身份和虛擬人物操作的東西，使用智能接口連接和溝通社會、環境和用戶語境)。

除此之外，還有一個廣義的物聯網概念，也就是實現全社會生態系統的智能化，實現所有物品的智能化識別和管理。我們可以在任何時間、任何地點實現與任何物的連接。

從眾多的定義中，我們不難看出物聯網本質上具有以下特點。

1)物聯網是物與物相互連接的網絡，互聯是其重要特征：物聯網中物的概念包括機器、動物、植物以及人，也包括我們日常所接觸和所看到的各種物品。所以，物聯網本質上與人們常提到的互聯網有很大不同。互聯網是機器與機器的連接，構建了一個虛擬的世界。而物聯網的概念則是真實物與真實物的連接，將物與物按照特定的組網方式進行連接，并且實現信息的雙向有效傳遞。

2)物聯網能夠讓物體自動自發，智慧是其另一個重要特征：智慧感知是物聯網賦予物體的一個全新屬性，這將大大拓展人類對于這個世界的感知范圍，在不久的將來我們就能夠看懂動物、植物以及物品的內心。例如，桌上的一個橘子，雖然我們通過肉眼能夠識別出它是一個橘子，但是如果不去嘗一嘗，我們并不知道它是偏甜還是偏酸。未來的物聯網將可以幫助我們，通過感知技術的應用，對橘子進行判斷并將相關的信息反饋給我們。

3)物聯網大大拓展了人類的溝通范圍：物聯網將人類的溝通范圍從單一的人與人之間的溝通擴展到了物體與物體、人與物體之間(圖1-1)。物聯網即實現了這樣的人類理想，它被賦予了人類的智慧，借助通信網絡，建立起物體與物體之間、物體與人類之間的通信，擴展了人類的溝通范圍，實現人類與物體之間的“直接對話”。

圖1-1物聯網概念示意圖

4)物聯網可以實現更多智能的應用：有了物聯網，物體具有智慧，可以被感知，并且能夠實現與人類之間的溝通，因此可以實現對于物體的智能管理。物聯網對物體的智能管理，可以衍生出更多的智能應用。

二、物聯網的主要特點

感知、傳輸與智能處理是物聯網的3個顯著特點。物聯網與互聯網、通信網相比有所不同，雖然都是能夠按照特定的協議建立連接的應用網絡，但物聯網在應用范圍、網絡傳輸以及功能實現等方面都比現有的網絡要明顯增強，其中最顯著的特點是感知范圍擴大以及應用的智能化。

一)感知

物聯網連接的是物，需要能夠感知物，賦予物智能，從而實現對物的感知。以前我們對于物的感知是表象的，現在變成了物與物、人與物之間進行廣泛的感知和連接，感知的范圍進一步擴展，這是物聯網根本性的變革。

要實現對物體的感知，就要利用RFID、傳感器、二維碼等技術以便能夠隨時隨地采集物體的靜態和動態信息。這樣我們就可以對物體進行標識，感知所連接對象的狀態，對物進行快速分級處理。

現在一些智能終端中己經內置了傳感器，例如，蘋果公司的iPhone手機。iPhone通過對旋轉時運動的感知，可以自動地改變其顯示豎屏還是橫屏，以便用戶能夠以合適的方向和垂直視角看到完整的頁面或者數字圖片。如圖1-2所示，物聯網的感知層能夠感知語音、圖像、溫度、濕度等信息并向上傳送。

圖1-2物聯網感知

二)傳輸

物聯網通過前端感知層收集各類信息，還需要通過的傳輸網絡將感知的各種信息進行實時傳輸，這種傳輸具有以下特點。

1)對感知到的信息進行傳輸，及時而不失真。

2)信息傳遞的過程應是雙向的，即處理平臺不僅能夠收到前端傳來的信息，并且能夠順暢安全地將相關返回信息傳遞到前端。

3)信息傳輸安全、防干擾，防病毒能力、防攻擊能力強，具有高的防火墻功能。如圖1-3所示，物聯網的傳輸層包含大型的傳輸設備、交換設備，為信息的傳輸提供穩定安全的鏈路。

圖1-3物聯網傳輸

三)智能處理

對于收集的信息，互聯網等網絡在這個過程中仍然扮演重要角色，利用計算機技術，結合無線移動通信技術，構成虛擬網絡，及時地對海量的數據進行信息控制，完成通信，進行相關處理。真正達到了人與物的溝通、物與物的溝通。圖1-4物聯網智能處理在物聯網系統中，通過相關指令的下達，使聯網的多種物體處于可監控、可管理的狀態，這就突破了手工管理的種種不便。應用感知技術讓物體能夠及時反饋自己所處的狀態，從而實現智能化管理。物聯網對信息的智能化處理是對信息進行“非接觸自動處理”，通過各種傳感設備可以實現信息遠程獲取，并不需要去實地采集；對物流信息實行實時監控，通過對流通中的物體內置芯片，系統就能夠隨時監控物體運行的狀態；在智能處理的全過程中，都可實現各環節信息共享。如圖1-4所示，物聯網應用層包含各行業的應用，依據系統服務要求靈活處理。

三、物聯網、互聯網、泛在網辨析

美國咨詢機構Forrester Research預測，到2020年，世界上物物互聯的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30∶1,社會將進入的物聯網時代。實際上，物聯網并不是憑空出現的事物，它的神經末梢是傳感器，它的信息通信網絡則可以依靠傳統的互聯網和通信網等，對于海量信息的運算處理則主要依靠云計算、網格計算等計算方式。

物聯網與現有的互聯網、通信網和未來的泛在網有著十分微妙的關系，下面就物聯網和互聯網、物聯網和泛在網、未來網絡的融合分別論述。

小知識]

Forrester Research公司是一家獨立的技術和市場調研公司，針對技術給業務和客戶所帶來的影響提供務實和具有前瞻性的建議。在過去的25年中，Forrester Research公司已經被公認為思想的領導者和可信賴的咨詢商，它通過所從事的研究、咨詢、市場活動和高層對等交流計劃，幫助那些全球性的企業用戶建立起市場領導地位。

一)物聯網的傳輸通信保障——互聯網

物聯網在“智慧地球”提出之后，引起了強烈的反響。其實，在這個概念提出之初，很多人就將它與互聯網相提并論，甚至有很多人預言，物聯網不僅將重現互聯網的輝煌，它的成就甚至會超過互聯網。不少專家預測，物聯網產業將是下一個萬億元級規模的產業，甚至超過互聯網30倍。然而，對于兩者之間的關系和側重點，有很多說法，下面分別從不同的層面解析兩者的關系。

說法一:物聯網是應用。中國工程院副院長鄔賀銓院士在廣州舉行的有關科技講壇上提出，物聯網是未來信息產業的發展方向，也是中國經濟新的增長點。相較于互聯網的全球性，物聯網是行業性的。物聯網不是把任何東西都聯網，而是把聯網有好處而且能聯網的東西連起來；物聯網不是互聯網，而是應用。物聯網具備三大特征:聯網的每一個物件均可尋址，聯網的每一個物件均可通信，聯網的每一個物件均可控制。

說法二:中國經濟周刊指出物聯網是互聯網的下一站，周刊提到物聯網的定義是把所有物品通過RFID等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。從這個意義上講，物聯網更像是互聯網的延伸和拓展，甚至有“物聯網是互聯網的一個新的增長點”之說。

鄔賀銓指出，從某種意義上講，互聯網是虛擬的，而物聯網是虛擬與現實的結合，是網絡在現實世界里真正大規模的應用。計算機、互聯網發源于美國，美國對于互聯網有著的話語權；而物聯網才起步不久，因此，中國在物聯網方面也享有一定的國際話語權。表1-1所示物聯網與互聯網的比較進一步說明了兩者的區別和聯系。表1-1物聯網與互聯網的比較

比較互聯網物聯網起源計算機技術的出現和信息的快速傳播傳感技術的出現與發展面向對象人人和物核心技術及所有者網絡協議技術核心技術主要掌握在主流操作系統及語言開發商手中數據自動采集、傳輸技術、后臺存儲計算、軟件開發核心技術掌握在芯片技術開發商及標準制定者手中創新主要體現在內容的創新及形式的創新，例如騰訊、網易等面向客戶的個性化需求，體現技術與生活的緊密聯系，給予開發者充分想象的空間，讓所有物品智能化

從表1-1可以看到，人類是從對信息積累搜索的互聯網方式逐步向對信息智能判斷的物聯網前進，而且這樣的信息智能是結合不同的信息載體進行的，如一杯牛奶的信息、一頭奶牛的信息和一個人的信息的結合而產生判斷的智能。

如果說互聯網是把一個物質給你，提供了多個信息源頭，那么，物聯網則是把多個物質和多個信息源頭給你，提供了一個判斷的活信息。互聯網教你怎么看信息，物聯網教你怎么用信息，更智慧是其特點，把信息的載體擴充到“物”(包括機器、材料等)。所以，物聯網的含義更為廣泛，它連接的是物與物，而物是非智能的。因此，這就要求物聯網必須是智能的、自治的、感知的網絡，必須具備協同處理能力。

因此，物聯網的發展與互聯網的發展是并行的，且相互影響。在重視物聯網發展的同時，同樣不能輕視互聯網的發展。加速互聯網應用，培育新興產業，積極研究發展下一代互聯網(Next Generation Internet,NGI),重視移動互聯網，推進互聯網和傳統產業進行有機結合，發揮互聯網在促進國民經濟增長中的重要作用。

二)物聯網發展的方向——泛在網

物聯網與傳感網關系密切，兩者可以說互相影響，同等重要。而對于泛在網這個概念，大家倒是有點陌生。在國家科技重大專項中，泛在網和物聯網并列排在項目五，有著特殊的含義。物聯網的重大作用主要體現在傳感網的發展和完備上，而泛在網的重要性主要體現在它的無所不在、無所不包、無所不能，并以實現在任何時間、任何地點、任何人、任何物都能順暢的通信為目標。

三)未來趨勢——網絡融合

從中國經濟角度看，物聯網已經成為中國經濟結構調整的重要落腳點，成為產業升級轉型的重要抓手。隨著中國物聯網戰略的實施，物聯網和互聯網、移動互聯網的融合應用為中國后金融時代經濟快速復蘇提供了前所未有的機會,未來業務的發展和新布局將會在物聯網和互聯網的融合應用上。隨著融合的不斷深入，創新的商業模式將出現更多的新機遇、新挑戰。在國家大力推動工業化與信息化兩化融合的大背景下，物聯網將是工業乃至更多行業信息化過程中一個比較現實的突破口。一旦物聯網大規模普及，無數的物品需要加裝更加小巧智能的傳感器，用于動物、植物、機器等物品的傳感器與電子標簽及配套的接口，裝置數量將大大超過目前的手機數量，市場巨大。

未來，網絡融合將成為趨勢，這不僅對業務的整合、降低成本、提高行業的整體競爭力等方面有很大的益處，而且為未來信息產業的發展做了準備。

2010年年初，時任國務院總理主持召開了主題為“加強網絡融合，打造立體通信”的國務院常務會議，會議決定加快推進電信網、廣播電視網和互聯網的網絡融合，推進三網融合發展(圖1-5)，實現三網互聯互通、資源共享，為用戶提供數據和廣播電視等多種服務，形成新的經濟增長點。網絡融合為物聯網未來發展提供了便利，一方面，可以借助融合后的網絡平臺促進自身的發展，另一方面，也會進一步推動自身與互聯網、移動互聯網的融合發展，創造新的經濟增長點，促進物聯網產業的發展成熟。

圖1-5三網融合

簡而言之，三網融合是指電信網、廣播電視網、互聯網三網的融合。它是網絡實體的互聯互通，深度融合還會涉及技術融合、業務融合、行業融合、終端融合等，最終提供給客戶一個個性化、自動化、寬帶化的網絡。在網絡實體融合過程中，無線傳輸發揮重要作用，無線傳輸網絡互聯是實現網絡融合的重要手段，因此，無線寬帶、無線互聯正在成為近期業界發展的新熱點。而無線傳輸網絡建設也恰恰成為未來物聯網發展的基礎之一。

網絡融合的概念遠不止“三網融合”中提到的三個網絡的融合，“三網融合”僅僅是網絡融合概念的冰山一角。縱觀通信行業近兩年的發展，我們看到一些網絡運營商已著手與其他網絡的融合。例如，中國移動加快物聯網與TD的融合發展，并在無錫市建立物聯網研究院和物聯網數據中心，前者重點開展TD-SCDMA與物聯網融合的技術研究、應用開發，后者則用以支撐物聯網的相關業務。中國移動將物聯網與TD技術相結合，形成兩大應用:一是物聯網和TD終端的結合，實現物聯網和3G的融合發展；二是物聯網和TD無線城市的結合，打造“TD物聯城市”的新理念，實現泛在網絡的最終設想。

事實上，網絡融合還包括衛星通信與各大網絡的融合。尤其在我國，衛星寬帶網對我國解決農村偏遠地區的節目收視、網絡互聯等業務的展開有著重要意義，而這個問題是不能在短期內解決的。未來物聯網發展將會在這些偏遠地區實現智能化，促進這些地區資源的合理利用和發展，網絡的通暢則更顯得重要。圖1-6示出了網絡融合發展過程。

網絡融合的動力不是行政命令，而是降低成本，增加利潤，同時，也是用戶的需求和未來業務發展的需求。現在的業務正朝著綜合化的方向發展，用戶的需求正驅動網絡融合。網絡融合涉及承載網、業務控制、終端應用等多個方面，它并不是一蹴而就的，而是一個長期的目標和過程。隨著技術的不斷進步，它的融合水平也會提升，這也意味著為我們的生活帶來更多的便利和技術支持。網絡融合不僅為現有的網絡帶來挑戰，也為物聯網產業的發展提出了要求。即使是未來的LTE網絡，其他后3G、4G網絡，它們連接的兩端可能是其他如互聯網、廣播網、物聯網，網絡融合對于這些未來的網絡能否自適應地為其他網絡提供服務提出新的要求。

圖1-6網絡融合發展過程

1互聯網進化

在網絡融合的道路上，各型網絡不斷發展演化，從而適應網絡大融合的發展趨勢。自互聯網誕生以來，其發展就以迅雷不及掩耳之勢蔓延著，對于它的研究有很多不同的說法，其中一種就是互聯網進化論，由中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心客座研究員劉峰提出。此說法將現在熱門的物聯網考慮進去，認為是互聯網進化的一部分。

互聯網進化論認為，互聯網的發展并不是無序和混亂的，而是有很強的方向性，其最終目標是為了實現人類大腦的充分聯網，這一目標不斷引導互聯網向前發展。互聯網進化的最終結果是:及時，實現人類大腦的充分聯網；第二，形成一個與人類大腦高度相似的互聯網虛擬大腦，如圖1-7所示。

圖1-7互聯網虛擬大腦示意圖

實際上，“智慧地球”(圖1-8)互聯網與虛擬大腦的理論十分相似。互聯網進化論認為互聯網不僅僅是機器的圖1-8智慧地球聯網，更是人類大腦的聯網，其核心觀點是:互聯網正在向與人腦結構高度相似的方向進化，將具有神經元、視覺系統、感覺系統、聽覺系統、運動系統、記憶系統、大腦皮層、中樞神經、自主神經系統等。而“智慧地球”提出互聯地球的人、機器和數據的觀點，其核心觀點是:物聯網和互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。

不論是否存在抄襲現象，物聯網與互聯網之間的密切聯系都是毋庸置疑的。物聯網需要傳感器端點采集信息并經由互聯網或其他通信網絡進行傳輸、處理(云計算)，最終實現用戶終端的遠程控制。物聯網與互聯網密不可分，物聯網的孕育和發展離不開現有互聯網的技術支持，通常作為物聯網中樞的云計算就是依托互聯網發展起來的，可以說是互聯網的中樞神經系統的雛形。

2泛在網、物聯網和網絡融合

由之前的介紹可知，泛在網就是無處不在的互聯，把“無處不在”的特征擴展到ICT (Information and Communication Technology)產業中，滲透到工作生活的各個方面，這將會帶來許多變化，包括終端產品種類的增多、運營產業組織模式的多樣化等。

構建無所不在的信息社會已成為全球趨勢，而物聯網正是進一步發展的橋梁。從E社會(Electronic Society)到U社會(Ubiquitous Society,泛在社會)(圖1-9)是一條從硬件到軟件和服務演進的路線，也是物聯網所要實現的目標。U社會里，要實現“4A通信”(Anyone，Anytime,Anywhere,Anything),即能夠實現任何人和任何人、任何人和任何事物在任何時候和任何地點的通信與聯系，與E社會相比，多了任何事物，這正是物聯網所帶來的變化。部分國家的U社會計劃，無論是中國的感知中國、美國的智慧地球、日本的U-Japan和I-Japan,還是韓國的U-Korea和I-Korea，都或多或少體現了這個無處不在互聯、感知的思想，這正是物聯網所需要實現的。

圖1-9E社會人人互聯U社會——人物大互聯

U社會需要一個泛在網，泛在網意味著無處不在的互聯，信息的無處不在，這正是物聯網所要做的事情。物聯網把信息貫穿到生產及生活各個方面，大規模的應用將會有效地促進工業化和信息化的兩化融合，成為產業升級、技術進步和經濟發展的重要推動力。

以物聯網為代表的信息技術發展趨勢為從信息化向智能化的過渡，這也是網絡從虛擬走向現實、從局域走向泛在的過程。物聯網實際上就是信息應用的進一步深化和智能化。從虛擬走向現實指的是從傳統的互聯網所構建的虛擬世界走向由物聯網所構建的物與物、人與人及人與物連接的現實世界。從局域走向泛在指的是打破各行業信息化應用的特定局域網壁壘，實現跨行業、跨平臺、跨地域的互聯互通。

3融合的前景

網絡融合將會帶來廣闊的天空，無論是終端、網絡，還是平臺，都將會發生深刻的變革，而融合后的市場規模將是單一領域的數倍，同時，網絡融合也無可避免地帶來了更為激烈的競爭，各自領域的佼佼者在這一融合的領域將面臨更為激烈的市場競爭。對物聯網來說，大的網絡的融合背景也為物聯網的發展提供了便利。

隨著中國物聯網戰略的形成，物聯網與互聯網、移動互聯網的融合應用都已經為后金融危機時代的中國經濟快速復蘇帶來前所未有的發展機會。無論是廠商還是運營商，都將未來業務發展的核心布局在物聯網與互聯網的融合應用上。

物聯網具有巨大的經濟和社會效益，不僅能服務于全球各行各業的信息共享需求，同時，一些新技術產業作為物聯網建設的基礎產業，其本身也將創造未來重要的經濟增長點。然而，中國的物聯網發展存在技術研發不夠、區域分布不平衡、整體投資不足、產業化和商業化程度較低等現實問題。

未來幾年或幾十年，中國物聯網將不可避免地加入到網絡融合的浪潮中，芯片技術和電子標簽應用與研發將提速，產業將由技術驅動轉變為應用驅動。未來產業投資出現新的機遇，跨產業鏈互聯將催生新的投資項目，業內經驗豐富的企業將成為投資者追捧的主要目標。物聯網將不僅僅與現有的通信傳輸網絡融合，而且與嵌入式系統融合的現象也很突出。云計算、傳感器技術等將會給嵌入式系統帶來更多機遇，各種嵌入式設備如何無縫、無線地接入現有網絡將成為首要解決的問題。產品的互聯、系統可堆疊和開放的架構、符合開放標準的接口等都是對嵌入式系統發展的要求。