1.1 物联网的发展历程

1.1.1 国外物联网的发展

国外物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机（Networked Coke Machine）。这台可乐贩售机虽然并不会发微博，可是它却早在1985年5月就已经联网了。用户可以通过向它发送邮件来获取它的状态。它能够告诉用户机器里有没有可乐，还能够分析出可乐机六排储藏架上的可乐哪一排最凉爽，使你能够买到最凉爽的可乐。

1995年，比尔盖茨在其《未来之路》一书中已提及了物物互联的概念。

1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上首先提出物联网（Internet of Things），麻省理工学院自动识别（MIT Auto-ID）中心的Ashton教授提出了结合物品编码、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、产品电子代码标准，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”，这也是在2003年掀起第一轮物联网热潮的基础。

2004年日本提出u-Japan（泛在日本，其中u是Ubiquitous——泛在无处不在的缩写）构想，希望2010年能在日本建设成一个“Anytime+Anywhere+Anything+Anyone”（任何时间+任何地点+任何物体+任何人）联网的环境。u-Japan战略的主要理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接（见图1-1）。为了实现u-Japan战略，日本进一步加强官、产、学、研的有机联合，在具体政策实施上，将以民、产、学为主，政府的主要职责就是统筹和整合。

2004年，韩国政府制定了u-Korea（泛在韩国）战略。韩国信通部发布了《数字时代的人本主义：IT839战略》以具体呼应u-Korea。这个战略旨在使所有人可以在任何地点、任何时间享受现代信息技术带来的便利。u-Korea意味着信息技术与信息服务的发展不仅要满足产业和经济的增长，而且将在人们日常生活中带来革命性的进步。其发展战略思想如图1-2所示。

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，不再只是指基于射频识别技术的物联网。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。射频识别技术、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。为此，国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会（Ubiquitous Network Society）国际专家工作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。

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”，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。2011年以来，美国政府先后发布了先进制造伙伴计划、总统创新伙伴计划，将以物联网技术为基础的信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）列为扶持重点。美国成立了物联网开放产业联盟，旨在汇聚能够给消费者带来价值的最具创新性的物联网企业，为企业产品之间的互联架起桥梁。

2013年，欧盟通过了“地平线2020”科研计划，旨在利用科技创新促进增长、增加就业，以塑造欧洲在未来发展的竞争新优势。“地平线2020”计划中，物联网领域的研发重点集中在传感器、架构、标识、安全和隐私等方面。2013年4月，在汉诺威工业博览会上，德国正式发布了关于实施“工业4.0”战略的建议。工业4.0将软件、传感器和通信系统集成于CPS，通过将物联网与服务引入制造业重构全新的生产体系，改变制造业发展范式，形成新的产业革命。2013年，韩国政府发布了信息通信技术（ICT）研究与开发计划“信息通信技术浪潮计划（ICT WAVE）”，目标是未来5年投入8.5万亿韩元（约80亿美元），发展包括“物联网平台”的10大ICT关键技术和15项关键服务。2014年3月，AT&T、思科、通用电气、IBM和Intel成立了工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC），将促进物理世界和数字世界的融合，并推动大数据应用。IIC计划提出一系列物联网互操作标准，使设备、传感器和网络终端在确保安全的前提下立即可辨识、可互联、可互操作，未来工业互联网产品和系统可广泛应用于智能制造、医疗保健、交通等新领域。

物联网技术已成为信息产业的第三次革命，物联网的应用也相继部署。其中比较有代表性的是瑞典的ZigBee城市项目和瑞士阿尔卑斯山监控项目。瑞典的ZigBee城市计划主要是指瑞典于2007年启动的，在哥特堡为27万户居民实施的基于ZigBee技术的自动抄表系统。因此，哥特堡便有了世界首个ZigBee城市之称。瑞士的阿尔卑斯山监控项目主要是希望通过利用物联网中的无线传感器技术实现对瑞士阿尔卑斯山地质和环境状况的长期监控。监控现场不再需要人为的参与，而是通过无线传感器对整个阿尔卑斯山脉实现大范围深层监控，监测包括：温度的变化对山坡结构的影响及气候对土质渗水的变化。该项目将物联网中的无线传感网络技术应用于长期监测瑞士阿尔卑斯山的岩床地质情况，所收集到的数据除可作为自然环境研究的参考外，经过分析后的信息也可以用于山崩、落石等自然灾害的事前警示。通过物联网来检测自然灾害和预警如图1-3所示。

1.1.2 国内物联网的发展

我国对物联网发展也非常重视，早在1999年中国科学院就开始研究传感网。2006年，我国制定了信息化发展战略，《国家中长期科学与技术发展规划（2006—2020）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。“射频识别（RFID）技术与应用”也被作为先进制造技术领域的重大项目列入国家高技术研究发展计划（863计划）。2007年党的十七大提出工业化和信息化融合发展的构想。2009年，“感知中国”又迅速地进入了国家政策的议事日程。2013年9月，国家发展和改革委员会、工业和信息化部等部委联合下发《物联网发展专项行动计划（2013—2015年）》，从物联网顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支持、商业模式、安全保障、政府扶持、法律法规、人才培养等方面进行了整体规划布局。2015年政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划，再次将物联网提高到一个更高的关注层面。

短短几年之内，物联网已由一个单纯的科学术语变成了活生生的产业现实。其中比较有代表性的是“浦东机场防入侵系统”和“感知太湖”物联网系统。下面对这两个系统进行简单的介绍。

2010年，国家启动了重大专项项目《面向太湖蓝藻爆发监测的传感器网络研发与应用验证》，利用物联网技术对蓝藻湖泛发生进行感知和智能车船调度，并实现相关业务数据的集中管理，建设一个具有智能感知、智能调度和智能管理能力的一体化综合管理及服务系统。

（1）智能感知：构建基于物联网的先进感知系统，对太湖内饮用水的水质、水量等水文指标实时监测；重点实时感知近岸打捞点的蓝藻规模和程度；进行全程定位、跟踪和监控。

（2）智能调度：构建双向可控的车船资源与人力的网络化信息交互与调度系统，包括蓝藻打捞船的智能调度、蓝藻运输车的智能调度以及水利管理人员与智慧水利信息中心之间的实时双向信息交互。

（3）智能管理：将物联网技术与现有信息中心资源进行整合，扩充其智能化管理功能。对蓝藻打捞、运输、处理、再利用过程的数据集中管理；结合地理信息系统动态定位蓝藻发生位置；通过智能化的应急方案处理蓝藻湖泛；藻水分离站传感系统数据的整合和集中管理，提高生产效率。

采用四层模式进行管理，智能感知调度在最底层，负责信息的采集，包括水质、蓝藻等信息；收集到的信息通过GPRS等手段传输至水利局中的信息中心设备进行处理，而最底层，智能管理服务层则利用处理过的数据监控水质和打捞船情况，以达到智能的目的。图1-4为“感知太湖”系统中重要的组成部分——“水上哨兵”，即为水质自动监测站。

2010年起，上海浦东机场成功应用物联网技术搭建机场防入侵系统，能够全天候、全天时地对周界安防进行主动防御。这个利用物联网技术进行协同感知的新一代防入侵系统，由三大部分组成：前端入侵探测模块、数据传输模块、中央控制模块。当入侵行为发生时，前端入侵模块对所采集的信号进行特征提取和目标特性分析，将分析结果通过数据传输模块传输至中央控制系统；中央控制模块通过信息融合进行目标行为识别，并启动相应报警策略。系统安装实景图如图1-5所示。

系统能够有效地针对攀爬翻越围栏、掘地挖掘、高空抛物等行为进行全天候防控。系统主要通过振动传感器进行目标分类探测，并结合多种传感器组成协同感知的网络，实现全新的多点融合和协同感知，可对入侵目标和入侵行为进行有效分类和高精度区域定位。系统的主要特征如下。

（1）多种传感手段协同感知，目标识别、多点融合和协同感知，实现无漏警、低虚警。

（2）拥有自适应机制，抑制环境干扰，可适用于各种恶劣天气。

（3）设备状态实时监控，实现设备维护与故障自动检测。

（4）可为用户定制化开发，实现系统与用户业务的高度耦合。

（5）可灵活适应不同地形地貌的防范要求。

（6）具有声光联动、视频联动的功能，可对现场实习喊话、照明，可进行视频回放等操作。

（7）快速响应，报警响应时间≤1秒。

（8）软件系统平台操作简单直观，集成布防、撤防、报警、设备故障自检、GIS地图精确报警定位等功能。

该系统的正常稳定运行，极大地提升了机场安检部门在该区域的安全防范能力，改善了以前单独依赖人防、完全依靠现场巡逻的防范方式，为机场安防构建了一个新的现代化模式，也必将为机场周界安防工作带来质的突破。

图1-6给出了物联网发展历程的示意图。