引言 

      一年來，從IT界到一些國家首腦，都高度關注傳感網、物聯網與智慧地球的發展動態，認為這是繼20世紀8O年代PC機、90年代因特I~(Intemet，又稱互聯網)、移動通信網之后，將引發IT業突破性發展的第三次IT產業化浪潮。當今世界，信息技術正處于新一輪重大技術突破的前夜。
 
　　2009年1月，奧巴馬就任總統后第一次舉行的美國工商業領袖圓桌會上，IBM 總裁兼CEO彭明盛提出“智慧地球”(smart eal'th)的新理念，建議投資新一代智慧型基礎設施。奧巴馬給予積極的回應，表示要投資寬帶網絡等新興技術，以保持美國在21世紀的競爭優勢。表明智慧型基礎設施和“智慧地球”將可能上升為美國國家發展戰略的動向。

　　2009年8月7日，溫家寶總理到中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心考察時說：“當計算機和互聯網產業大規模發展時，我們因為沒有掌握核心技術而走過一些彎路。在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術。 ”提出要加快推進傳感網發展，建立中國傳感信息中心。 

　　2009年9月11日，傳感網國家標準工作組在京成立。“感知中國”高峰論壇召開，中國移動稱：物聯網是“萬億”級產業。2009年11月3日，溫家寶總理在北京向首都科技界發表了題為《讓科技引領中國可持續發展》時強調，“要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早部署后I P時代相關技術研發，使信息網絡產業成為推動產業升級、邁向信息社會的“發動機”。 

　　以上表明，傳感網和物聯網技術已成為當前各國科技和產業競爭的熱點，許多發達國家都加大對物聯網技術和智慧型基礎設施的投入與研發力度，力圖掄占科技制高點。我國也及時地將傳感網和物聯網列為國家重點發展的戰略性的新興產業之一。 

　　1 傳感網的由來與進展 

　　信息技術(IT)是指實現信息的獲取、傳輸、處理和應用等功能的一類技術。它由感測、通信網絡、計算機和控制等四大基本部分組成。傳感器技術、通信網絡技術和計算機技術，分別承擔對信息的獲取、傳輸和處理，它們的融合構建了現代信息系統的“感官”、“神經”和“頭腦”。 

　　1．1 無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSN) 

　　20世紀90年代末，隨著現代傳感器、無線通信、現代網絡、嵌入式計算、微機電(Micro．Electro．Mechanical Systems MEMS)、集成電路、分布式信息處理與人工智能等新興技術的發展與融合，以及新材料、新工藝的出現，傳感器技術向微型化、無線化、數字化、網絡化、智能化方向迅速發展。由此研制出了各種具有感知、通信與計算功能的智能微型傳感器。由大量的部署在監測區域內的微型傳感器節點構成的無線傳感器網絡，通過無線通信方式智能組網，形成一個自組織網絡系統，具有信號采集、實時監測、信息傳輸、協同處理、信息服務等功能，能感知、采集和處理網絡所覆蓋區域中感知對象的各種信息，并將處理后的信息傳遞給用戶。 

　　WSN 可以使人們在任何時間、地點和任何環境條件下，獲取大量詳實可靠的物理世界的信息，這種具有智能獲取、傳輸和處理信息功能的網絡化智能傳感器和無線傳感器網，正在逐步形成IT領域的新興產業。它可以廣泛應用于軍事、科研、環境、交通、醫療、制造、反恐、抗災、家居等領域。

　　無線傳感器網絡系統是一個學科交叉綜合的、知識高度集成的前沿熱點研究領域，正受到各方面的高度關注。美國國防部在2000年時就把傳感網定為五大國防建設領域之一；美國研究機構和媒體認為它是21世紀世界最具有影響力的、高技術領域的四大支柱型產業之一，是改變世界的十大新興技術之一。日本在2004年就把傳感器網絡定為四項重點戰略之一。

　　我國《國家中長期科學與技術發展規劃(2006．2020年)》中把智能感知技術、自組織網絡與通信技術、寬帶無線移動通信等技術列為重點發展的前沿技術。 

　　1．2 基于射頻識別(RFID)的傳感器網絡 

　　基于射頻識別RFID (Radio Frequency Identification)的無線傳感器網絡，是目前最主要的一種無線傳感器網絡類型。射頻識別是一種利用無線射頻方式在讀寫器和電子標簽之問進行非接觸的雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換目的的技術。它能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，將客觀世界的物理信號轉換成電信號，從而實現物理世界、計算機世界以及人類社會的交流。 

　　通常，RFID系統由電子標簽、讀寫器、微型天線和信息處理系統組成I 。 

　　1）電子標簽：即應答器，它由耦合元件和微電子芯片組成，粘附在物體上，內部存儲待識別物體的信息。通常電子標簽沒有自備的供電電源，其工作所需要的能量，由讀寫器通過耦合元件傳遞給電子標簽。 

　　2）讀寫器：又稱掃描器，它能發出射頻信號，掃描電子標簽而獲取數據。讀寫器包含高頻模塊(發送器和接受器)、控制單元、與電子標簽連接的耦合元件以及與PC機或其它控制裝置進行數據傳輸的接口。 

　　3）微型天線：它在電子標簽和閱讀器問傳遞射頻信號。 

　　4）信息處理系統：即計算機系統。 

　　在實際應用中，RFID系統內存儲有約定格式數據的電子標簽，粘附在待識別物體的表面。讀寫器通過天線發出一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入感應磁場范圍時被激活產生感應電流從而獲得能量，發送出自身的編碼等信息，被讀寫器無接觸地讀取、解碼與識別，從而達到自動識別物體的目的。然后將識別的信息送至主計算機系統進行有關的數據信息處理。 

　　1．3 傳感網技術優先攻關的瓶頸 

　　據有關方面研究表明：現在傳感器問的信息量已超過計算機或其它應用，成為信息交互的主流。其在感知層、網絡層與應用層都有各自攻關的關鍵技術。傳感網與因特網的高效融合，能實現人與物、物與物的互聯，從而形成“物聯網”。因此，傳感器核心芯片和傳感器網接入因特網的技術將成為今后幾年IT前沿技術進展中優先攻關的瓶頸。

　　2．1物聯網的由來 

　　今年以來，“物聯網”(IntemetofThings)成為國內外IT業界和社會關注的焦點之一，實際上它已經走過了l0年的發展歷程。1999年正式提出物聯網概念后，世界各國都在加緊物聯網的研發。我國物聯網研發始于1999年，當時中科院啟動了傳感網研究，在無線傳感網絡、智能微型傳感器、現代通信技術等方面取得了重要進展。2004年國家金卡工程把RFID應用試點列為重點工作之一；2005年1O月原信息產業部批準成立了“電子標簽標準工作組”，開展電子標簽標準的研究；2006年23個部門f行業)共同成立了國家金卡辦RFID應用工作組，啟動了相關RFID應用試點工作。 

　　據了解，國內RFID企業數量不斷增加，在市場中已占據主導地位。目前我國RFID產業鏈逐步擴大，集電子信息產業、軟件業、通信運營業、信息服務業和面向各相關行業的應用等產業鏈正在逐步形成。2008年上半年無錫市與中科院上海微系統研究所合作成立中科院無錫微納傳感網工程技術研發中心，大力推進傳感網、物聯網產業化進程。目前，我國物聯網從材料、器件、技術、系統到無線通信網絡等方面也正在形成產業鏈。

　　截至2009年6月，我國擁有固定電話3；30億戶、移動電話用戶6．95億戶、因特網用戶3．38億戶，均居世界第一。因特網和無線通信網絡已經成為人們獲取信息和人際溝通的基礎設施，這為實現物聯網奠定了物質基礎。我國與德國、美國、英國、韓國等已成為物聯網國際標準制定的主導國。我國物聯網的典型應用雛形已經逐漸呈現，如上海浦東國際機場的“圍界防入侵系統”，它通過埋設在地下的傳感器，在機場圍欄外面設置了一道傳感網，一旦有人或動物靠近，系統就會自動發出識別信號，并且精確地進行定位。它實際上是一個電子圍界防入侵系統。歷史經驗表明，全球經濟危機往往孕育著新的技術與產業革命。任何國家都需要在經濟危機后尋找一個能夠有效拉動經濟復蘇的“引擎”，物聯網就在這種背景下應運而生。“兩化融合”一直是我國倡導工業信息化的發展方向，從國家政府到企業個人都在尋找有效的解決途徑，物聯網的出現有望成為“兩化融合”的突破口。 

　　2．2 物聯網的內涵 

　　目前，對物聯網概念，說法不一，有的說，它與傳感網是同一概念，也有的說，兩者有區別。關于物聯網的準確定義，目前國家傳感網標準化工作組正在從標準化的角度進行研究，有望在不久后發布。本文僅從應用角度闡述物聯網技術的內涵。 

　　眾所周知，因特網實現了世界上計算機與計算機、人與計算機、人與人之間的對話與交互；而物聯網則正在實現世界上物與物、人與物、人與自然之間的對話與交互。通過裝置在各類物體上的射頻識別電子標簽fI ID)、二維碼、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等組成的智能傳感器，經過接口與無線通信網絡、因特網互連，以實現人與物、物與物相互間智能化地獲取、傳輸與處理信息的網絡稱為“物聯網”，其核心是智能傳感網技術。

　　“物聯網”的精髓是感知，感知包括傳感器的信號采集、協同處理、智能組網、信息服務，以達到控制指揮的目的。其中，傳感網是感知的網絡，是物和物的互聯；移動通信網是信息傳輸的網絡，是人和人的互聯；因特網是聯接虛擬信息共享的網絡，而物聯網是聯接現實物理世界的網絡。實質上，物聯網是傳感網與因特網、移動通信網，“三網”高效融合的產物，是信息系統與物理系統高效融合的產物(又稱為信息物理融合系統)。 

　　微型計算機的出現，使數字化信息處理技術普及化，形成了第一次IT產業化浪潮；因特網和移動網的出現，使全球性信息傳輸技術普及化，形成了第二次盯產業化浪潮；傳感網、物聯網的出現，破解了智能化信息獲取技術，使虛擬因特網與現實傳感網高效融合，為信息傳輸和信息處理，提供強大的需求驅動力，將掀起第三次IT產業化浪潮。 

　　2．3 物聯網面臨的主要問題 

　　物聯網的發展潛力和市場巨大。但是實現物聯網需要解決一系列問題，主要是核心技術、標準規范、產品研發、安全保護等技術方面問題，和產業規劃、體制機制、協調合作、推廣應用等管理方面的問題。

　　第一，核心技術有待突破。目前，我國處于物聯網關鍵技術研發和規模化應用的初始階段，關鍵在于盡快突破核心技術，搶占制高點。其中，傳感器核心芯片和傳感器網接入因特網的技術，將是今后幾年優先攻關的瓶頸l2J。 

　　第二，標準規范有待制定。制定一種能被世界各國認可的統一的物聯網國際標準，難度很大。據悉目前我國正處于研究制定物聯網標準框架階段，需要集中力量制定標準化體系、產業鏈體系、研發與應用項目規范等。 

　　第三，信息安全有待解決。物聯網中的物與物、物與人之間互聯，使用大量的信息采集和交換設備，信息安全和保護隱私成為亟待解決的問題Il?。 

　　第四，統一協議有待制定。在物聯網核心層面是基于TCP／IP協議，但是在接入層面，協議種類很多，如GPRS、短信、傳感器、TD．SCDMA等，物聯網需要一個統一的協議基礎。 

　　第五，IP地址有待擴充。物聯網中的每個物件都需要一個唯一的IP地址，這只能依靠IPv6來支撐。由IPv4向IPv6轉型以及妥善處理與IPv4的兼容性問題，將是一個很長的過程。 

　　2．4 物聯網的發展趨勢 

　　目前全球物聯網狀況尚處于概念、論證與試驗階段，處于攻克關鍵技術、制定標準規范與研發應用的初級階段，我國物聯網處于與國際同步地位。但是，在核心技術和生產規模方面都還有差距。2009年國務院將傳感網和物聯網上升為國家五大戰略性的新興產業。 

　　當前物聯網進展中，從技術發展趨勢呈現出融合化、嵌入化、可信化、智能化的特征，從管理應用發展趨勢呈現標準化、服務化、開放化、工程化的特征。物聯網發展的關鍵在于應用，只有以應用需求為導向，才能帶動物聯網技術與產業的蓬勃發展。2008年底IBM首席執行官彭明盛首次提 出“智慧的地球(Smart earth)”新理念，據了解，“智慧地球” 戰略主要是把IT前沿技術應用到各行各業之中，把傳感器嵌入和裝置到全球的電網、鐵路、公路、橋梁、建筑、供水系統等各種物體中，井通過互連形成“物聯網”；而后通過超級計算機和云計算技術，對海量的數據和信息進行分析與處理，將“物聯網”整合起來，實施智能化的控制與管理，從而達到全球的“智慧”狀態，最終實現“互聯網+物聯網=智慧地球”。

　　IBM 還進一步推出其各種“智慧”解決方案，包括智慧能源系統、智慧交通系統、智慧金融和保險系統、智慧零售系統、智慧醫療保健系統與智慧城市系統等。“智慧地球” 的核心是“更透徹的感知、更全面的互聯互通和更深入的智能化”：其基礎是傳感網、物聯網和因特網在各行各業的高效融合與綜合應用。這種能夠實現人與人、人與物乃至物與物之間隨時隨地溝通的全新網絡環境稱為泛在網(Ubiquitous Network) 。

　　物聯網、因特網與空間信息系統f基于RS／GIS／GPS的SIS：Spatial information system)的高效融合，將使數字地球、智慧地球從理念逐步轉為實際應用。 

　　總之，我國物聯網經過十年磨一劍的積累，已經與國際同步發展，前景廣闊。但是，我國要形成規模化的物聯網產業，全面進入物聯網時代，還需要經歷相當長時間的技術與應用的再積累和創業過程。我們既需要熱情的追求，更需要理智的思考和扎實的工作，去迎接中國物聯網春天的來臨。