1.1　初步了解：物联网的基础概要

【场景1】早晨从床上醒来，你刚睁开眼睛，轻轻一动。一刹那，房间的窗帘便自动拉开了，清晨的阳光洒了进来，天气预报自动告诉你今天会是个好天气。你起床之后，走到了咖啡机前，这时咖啡机刚刚煮好一杯香浓的咖啡。吃过早餐之后，你便开着车出门了。

【场景2】早晨的上班高峰期路上车辆很多，你是否经常眼看着前面拥堵的、长长的车队，却丝毫没有任何办法？

现在只要拿出手机，就可以实时实地查询路况信息，甚至只要输入起始点，你的手机就会告诉你走哪条线路最节省时间，并且不用担心到了公司找不到停车位。因为早在你到达公司之前，手机就已经告诉你哪个地方有空着的车位了！

【场景3】已经是中午了，突然，手机向你发出警报，告诉你你的家正遭受入侵。你立即点开实时监控系统，发现其实只是一只流浪猫在你家门前徘徊。然后你发现自己出门时没有把门窗关好，于是你轻轻一点手机，家里的窗帘便自动拉上了，门窗也自动关上了。随后，你放心地继续上班。

【场景4】下午的时候，你的朋友突然打电话来，说想起有一件东西落在你家里了，有急用，但是你现在不在家，怎么办呢？

你告诉朋友，没关系，让他直接去你家，你会帮他开门。于是，当你通过视频看到朋友到家门口时，你轻触手机，门便开了。然后告诉朋友东西在哪里，让他自己去找。朋友在对你“可以思考的”家居表示惊讶之余，拿了东西心满意足地走了。

【场景5】结束了一天的忙碌，这时你准备下班回家了。你想回家就能洗个热水澡，洗掉一身的疲惫，然后再闲适地吃顿晚餐。你想起来自己早上已经把米放进电饭煲里了，于是通过一键设置，当你回到家时，你想的这一切智能家居都已经帮你做到了。

看到这里，你有没有觉得很神奇呢？你是否在想：如果这是真的该有多好啊！其实这些场景早已不是天马行空的想象，也不是痴人说梦。通过物联网，这些都会变成现实。那么，什么是物联网呢？

通俗地说，物联网（Internet of Things，IOT）就是一个“物物相连”的网络。在物联网上，每个人都可以将真实的物体用电子标签上网联结，并在物联网上查找出它们详细的信息和确切的位置。物联网可对机器、设备、人员进行集中管理和控制，也可以对家庭设备、汽车等进行遥控，还可以用于搜寻位置、防止物品被盗等各种领域。

1.1.1　互联网相比物联网

相信对于人们来说，互联网已经不再是一个陌生的概念，将两台或两台以上计算机的终端、客户端、服务端通过计算机信息技术互相联结起来，这就是互联网。互联网发展至今已有四十多年，在现实生活中的应用非常广泛。

众所周知，通过互联网，我们可以聊天、玩游戏、查阅资料等。随着它的不断发展，如今我们更是可以运用互联网进行广告宣传、网上购物等。互联网给我们的现实生活带来了极大的便利。

那么，与互联网只有一字之差的物联网呢？对这个炙手可热的新名词，你了解多少呢？其实，物联网的核心还是互联网，它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。不同的是，物联网的用户端能延伸和扩展到任何物品与物品之间，并能在任意物品之间进行信息交换和通信。

因此，物联网是当下所有技术与计算机互联网技术的结合，它能将信息更快、更准地收集、传递、处理并执行。

物联网是各种传感技术的综合应用，通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信。物联网能实现所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制，能为人们的生活带来更多的便利，人类社会将渐渐进入物联网时代，如图1-1所示。

物联网代表了下一代信息发展技术，就它的某些应用领域和应用方式来说，公众应该不算生疏。如商品上的条形码、车用的GPS卫星定位系统、快递查询系统等，只要通过射频技术，或者在传递物体上植入特殊的芯片，取得物品的具体信息，即可实现对该物体的远程操控。

世界上的万事万物，大到整个城市、楼房、汽车，小到一部手机、一块手表，甚至一把钥匙，只要在里面嵌入一个微型感应器，这个物品就可以“成活”，就可以和你“对话”，就可以和其他物品“交流”。你会发现，自从人类应用了物联网技术之后，我们的生活就被拟人化了，万物都有了成为人的同类的可能，不再是不会说话、不会动的东西，而且每个物体都能实现可寻、可控、可连。

1.1.2　物联网的发展起源

早在1991年美国麻省理工学院的凯文•阿什顿（Kevin Ashton）教授就首次提出物联网的概念。

1995年，比尔•盖茨在他的著作《未来之路》中也曾提到物联网，随后相继有人提出物联网的概念。

1999年，美国麻省理工学院“自动识别中心”提出“万物皆可通过网络互联”的观点。

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，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》也引用了“物联网”的概念。

虽然物联网的概念早已被多次提及，但一直未能引起人们的足够重视，直到2008年以后，为了促进科技发展并寻找新的经济增长点，各国政府才开始将目光放在物联网上，并将物联网作为下一代的技术规划。

仿佛一夜之间，物联网便成为炙手可热的新名词。2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。

随后，IBM首席执行官彭明盛在“圆桌会议”上首次提出“智慧地球”这一概念。2009年2月24日，IBM大中华区首席执行官钱大群在IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。

国内对物联网的发展也给予了高度的重视。2009年8月，温家宝总理提出“感知中国”的概念，把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮。率先建立了“感知中国”研究中心的城市是无锡。中国科学院、相关运营商以及多所大学相继在无锡建立了物联网研究机构。

随着技术和应用的发展，物联网的定义和范围早已发生了巨大的变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是最初提出的只基于射频识别技术的物联网。如今的物联网是多种技术在生活各方面的综合运用。

1.1.3　物联网的技术原理

物联网是在计算机互联网基础之上的扩展。它利用全球定位、传感器、射频识别、无线数据通信等技术来创造一个覆盖世界上万事万物的巨型网络，就像一个蜘蛛网，可以连接到任意角落，如图1-2所示。

在物联网中，物体之间无须人工干预就可以随意进行“交流”。其实质就是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物体的自动识别及信息的互联与共享。

射频识别技术能够让物品“开口说话”。它通过无线数据通信网络，把存储在物体标签中的有互用性的信息，自动采集到中央信息系统，实现物体的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

物联网的问世打破了过去一直是将物理基础设施和IT基础设施分开的传统思维。在物联网时代，任意物品都可与芯片、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。

1.1.4　物联网的四大分类

物联网类型有四种，分别是私有物联网（Private IOT）、公有物联网（Public IOT）、社区物联网（Community IOT）、混合物联网（Hybrid IOT）。

（1）私有物联网：一般表示单一机构内部提供的服务，多数用于机构内部的内网中，少数用于机构外部。

（2）公有物联网：是基于互联网向公众或大型用户群体提供服务的一种物联网。

（3）社区物联网：可向一个关联的“社区”或机构群体提供服务，如公安局、交通局、环保局、城管局等。

（4）混合物联网：是上述两种以上物联网的组合，但后台有统一的运营维护实体。

1.1.5　物联网的应用模式

随着技术和应用的发展，特别是移动互联网的普及，物联网的覆盖范围发生了很大的变化，它基于特定的应用模式向着宽广度、纵深向发展，物联网开始呈现出移动化趋势。

在这里，“特定的应用模式”指的是它同其他的服务一样，存在着其应用方面的固有的特征和形式。这类应用模式归结到其用途上来说，具体可分为三类，如图1-3所示。

1．智能标签

标签与标识是一个物体特定的重要象征，在移动物联网时代，物体更是拥有二维码、RFID、条码等智能标签，如图1-4所示。

通过以上智能标签，可以进行对象识别和获取相关信息。正是因为如此，移动物联网领域的智能标签应用已经形成了一定规模，并得到了广泛应用。

2．智能监控

在互联网和移动互联网发展迅速的今天，社会中的各种对象及其行为都受到了来自通信技术的监控和跟踪。

其实，关于智能监控的生活场景已屡见不鲜，在移动传感器网络中更是时刻关注着社会环境中的各种对象。例如，噪音探头可以检测噪声污染；二氧化碳传感器可以检测大气中二氧化碳浓度；GPS技术可以监控车辆位置等。

3．智能控制

上文已对移动物联网的对象识别和信息获取、对象的行为监控等作了介绍，在此基础上的移动物联网的下一步，就是根据传感器网络获取的数据信息，通过云计算平台或者智能网络，对这些应用作进一步的控制与反馈。

例如，通过光线强度的数据来调整路灯的亮度；通过车辆的流量数据来调整红绿灯的时间间隔等。

1.1.6　从“E社会”进入“U社会”

“E社会”（Electronic Society）是互联网出现以后，特别是电子商务和电子金融出现以后，人类社会的各个组成部分，比如，个人、家庭、银行、行政机关、教育机构等，以遍布全球的网络为基础，超越时间与空间的限制，打破不同国家、地区以及文化障碍，实现彼此互联互通，以及平等、安全、准确地进行信息交流的社会模式。

网络传播的全球性、交互性、时效性等特性让人们越来越依赖于网络来安排生活。“E社会”即在网络中构建了一个虚拟的社会，在“E社会”中，能够实现人与人随时随地的通信与联系，如图1-5所示。

大部分发达国家已完成由传统社会向“E社会”的转型，这些国家的电话普及率、互联网用户普及率以及计算机普及率均已超过50%。世界上大多数发展中国家正在向“E社会”过渡，少数发展中国家也完成了这个过渡。

那么什么是“U社会”呢？

近年来，射频识别技术和无线传感网络在各个国家得到了飞快的发展和广泛的应用。为了能识别、观察、跟踪任何东西，需要在全社会建设和部署识别网络，而射频识别技术和无线传感网络则成为“U社会”里一种新的社会基础设施。“U社会”，即“泛在社会”，如图1-6所示。

马克•魏瑟（Mark Weiser）博士首先提出“泛在运算”（Ubiquitous Computing）的概念。泛在运算并非将基础技术全盘翻新，只是运用无线电网络的科技，通过整合式无缝科学技术，让人们在不受时空限制的环境下享用资讯，使用起来更便利、省时。

与“E社会”相比，在“U社会”中，只是多了一个把社会中所有的物体变为通信对象的东西。

“U社会”的技术支撑着信息技术的当前和未来的发展，将支撑社会“泛在”化。发达国家目前正在规划和有步骤地建设这种社会基础设施，以避免国家、地区、部门和单位间的重复通信。

如果把“E社会”叫作信息社会的初级阶段，那么“U社会”可叫作信息社会的高级阶段。

完成工业化的发达国家，大约用25年的时间可以建成初级的信息社会，预计再用25年的时间，便可建成高级的信息社会。