物聯網標準體系與應用舉例

郁鳴鋼

2010年，所有關心政治經濟的人都開始熟悉一個名詞——物聯網。隨著溫家寶總理在2010年的政府工作報告中提出“加快物聯網的研發應用”，我國信息產業已經瞄準了一個全新的戰略目標。而要實現這一目標，不僅需要攻破核心技術，還需要統一核心技術。

1 物聯網及其標準體系

傳感網在國際上又稱為“物聯網”,“物聯網”（Internet of Things）指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。

物聯網被視為繼計算機、互聯網之后信息化的第3次浪潮，但與前兩次浪潮國外創造技術、我國引進應用不同，物聯網目前在全球還沒有一個成熟的標準體系，這給了中國一個與世界同步建立話語權的機會。

“我國物聯網發展處于初始階段。無論是國標的自主制定，還是核心技術產品的研發、產業化以及規?；瘧檬痉抖继幱谄鸩诫A段。標準的缺失與核心技術產品的產業化配套能力相對薄弱制約了我國物聯網的大規模應用?！蔽锫摼W標準聯合工作組（圖1）組長、工業和信息化部電子標簽標準工作組組長張琪表示，“為加快物聯網在中國的發展，我們必須加快制定標準。首先，必須有自主制定的國標，不受控于任何一個國家；其次，要堅持開放與兼容，實現互通與共享，兩者不可偏廢?！?/p>

標準的制定具有很強的行業特征，因此常常由行業內的標準組織完成。物聯網應用的一大特點是跨行業。此次物聯網標準聯合工作組僅發起成員就有19個不同行業的標準組織，未來還會有更多的標準組織加入，加之，聯合工作組內未設主要負責人，各成員之間相互平等，標準化工作面臨著前所未有的挑戰。

物聯網的標準體系框架（圖2）包括感知層技術、網絡層技術、應用層技術和公共技術。

（1）感知層。數據采集與感知主要用于采集物理世界中發生的物理事件和數據，包括各類物理量、標識、音頻、視頻數據。物聯網的數據采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術。

傳感器網絡組網和協同信息處理技術實現傳感器、RFID等數據采集技術所獲取數據的短距離傳輸、自組織組網以及多個傳感器對數據的協同信息處理過程。

（2）網絡層。實現更加廣泛的互聯功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，需要傳感器網絡與移動通信技術、互聯網技術相融合。經過十余年的快速發展，移動通信、互聯網等技術已比較成熟，基本能夠滿足物聯網數據傳輸的需要。

（3）應用層。應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。其中，應用支撐平臺子層用于支撐跨行業、跨應用、跨系統之間的信息協同、共享、互通的功能；應用服務子層包括智能交通、智能醫療、智能家居、智能物流、智能電力等行業應用。

（4）公共技術。公共技術不屬于物聯網技術的某個特定層面，而是與物聯網技術架構的三層都有關系，它包括標識與解析、安全技術、網絡管理和服務質量（QoS）管理。

根據物聯網技術與應用密切相關的特點，按照技術基礎標準和應用子集兩個層次，我們提出引用現有標準、裁剪現有標準或制定新規范等策略，形成了包括體系架構、組網通信協議、接口、協同處理組件、網絡安全、編碼標識、骨干網接入與服務等技術基礎規范和產品、應用子集類規范的標準體系，以求通過標準體系指導成體系、系統的物聯網標準制定工作，同時為今后的物聯網產品研發和應用開發中對標準的采用提供重要的支持。

目前，我國物聯網技術的研發水平已位于世界前列，在一些關鍵技術上處于國際領先（如表1、表2），與德國、美國、日本等國一起，成為國際標準制定的主要國家，逐步成為全球物聯網產業鏈中重要的一環。

2 物聯網的應用

當網絡進一步作為物體與物體溝通的工具、人與物體溝通的工具，整個網絡的規模和應用將面臨進一步爆發。物聯網應用實際上很多，可以很復雜也可以很簡單。

表1 已立項的國家和國際標準

表2 已立項的國家和行業標準

將帶有“錢包”功能的電子標簽（RFID）與手機的SIM卡合為一體，手機就有錢包的功能，消費者可用手機作為小額支付的工具，用手機乘坐地鐵和公交車、超市購物，去影劇院看影劇。重慶市已有20萬人刷手機乘坐城市輕軌。

在電度表上裝上傳感器，供電部門隨時都可以知道用戶使用電力的情況，使電網也具備智能化功能。我國江西省電網對分布在全省范圍內的2萬臺配電變壓器的運行狀態進行實時監測，實現用電檢查、電能質量監測、負荷管理等，一年來降低電損1.2億千瓦時。

舉個智能電網的例子，包括美國奧巴馬也用1000萬美元更新電網的發展。傳統的電網用水電、煤電、核電，電網就是輸送的紅線，紅線是伴隨輸送電路的通信，保證輸送的通暢，傳統的比較簡單。到了現在需要智能電網的時候，首先能源的種類改變了，能源多了風能、太陽能，而風能和太陽能是分散的，不是集中在一起的，而且它是有風就發電，有太陽就發電，沒風沒太陽不發電，這時候一個單位處于這樣一種狀態：在白天有太陽的時候，用太陽能發電，且太陽好的時候電用不了，還能夠輸送出去，到了陰天和晚上不發電了又需要外部送電進來，所以這個時候電網就變成雙向的：不僅僅是消耗電能有時候還能輸送電能。另外，每天的不同時段負荷不同狀態下電的價錢是不一樣的，動態的電的價格伴隨著通信系統就可以指導消費者在什么時候消耗電，白天不要開，晚上開就便宜，洗衣機可以晚上使用。實際上將來是一個動態電價，根據負荷式動態電價。所以，智能電網的推進，未來節約的就是幾千億。

現在為什么強調綠色，因為節能減排關乎人類的未來，如何達到節能減排？一個很重要的手段是使用物聯網來監測這個過程調整，使得能源消耗降到最低，按照現在的預測，全世界到2020年的時候，如果能夠把物聯網和應用都劃分起來，可以節約1萬億美元，因此對于物聯網來講，大家都寄予高度期望。這也是為什么美國IBM提出智慧地球之后，得到奧巴馬的接受，要大力推廣，也就是為什么中國溫家寶總理在2009年連續推動物聯網的研發，這是政治上看到的對未來的重大意義。

互聯網之父瑟夫在近期也對CBN記者表示，在他看來，全球互聯網又來到了一個轉折的階段，完成人的上網后，要為電腦外的每一個物體都分配一個IP地址，因此整個互聯網的設計、管理、運營和創新能力都會來到一個新的階段?！爱斚匆聶C可以通過網絡管理控制時，即使一塊肥皂也成為了網絡服務的一部分?！鄙虮硎?，之后的網絡上會連接更多的傳感器，成為一個傳感器的互聯網。