摘要：在解析物联网两层基本涵义的基础上，提出了包括底层网络分布、汇聚网关接入、互联网络融合、终端用户应用四部分的物联网系统架构；设计了由网络通信协议、网络控平台、应用终端平台组成的面向物联网的网络协议体系，并从硬件和软件两个层面讨论了实现物联网的关键技术；在分析当前物联网标准、技术、安全以及应用方面存在问题的基础上提出了未来物联网发展的六个重要理念。
关键词：物联网；系统架构；协议体系；发展理念
引言：“物联网”（Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联 网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、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，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
1、物联网及其体系结构
1．1 概念
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。目前多个国家都在花巨资进行深入研究，物联网是由多项信息技术融合而成的新型技术体系。
“物联网”的概念于1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出，将书籍、鞋、汽车部件等物体装上微小的识别装置，就可以时刻知道物体的位置、状态等信息，实现智能管理。Auto -ID的概念以无线传感器网络和射频识别技术为支撑。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议Mobi—Com1999 上提出了传感网（智能尘埃）是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。同年，麻省理工学院的 Gershenfeld Neil教授撰写了“When Things Start to Think”一书，以这些为标志开始了物联网的发展。
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）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出：无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术（RFID）、无线传感器网络技术（WSN）、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。2006年3月，欧盟召开会议“From RFID to the Internet of Things”，对物联网做了进一步的描述，并于2009年制定了物联网研究策略的路线图。2008年起，已经发展为世界范围内多个研究机构组成的Auto-ID联合实验室组织了“Internet of Things”国际年会。2009年，IBM首席执行官Samuel J.Palmisano 提出了“智慧地球”（Smart—Planet）的概念，把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种应用中，并且通过智能处理，达到智慧状态。
可以认为，“物联网”（Internet of Things）是指将各种信息传感设备及系统，如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、全球定位系统和其它基于物～物通信模 式（M2M）的短距无线自组织网络，通过各种接入网与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络。如果说互联网实现了人与人之间的交流，那么物联网可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相问的连接和交互。物联网的概念模型如图 1 所示。
2010年3月召开的全国两会上，政府工作报告中明确指出利用物联网技术推动经济发展方式的转变，物联网成为国家经济技术发展的战略支柱之一。
1．2 基本属性及特征
从以上我们对物联网的理解可以看出，物联网是互联网向物理世界的延伸和拓展，互联网可以作为传输物联网信息的重要途径之一，而传感器网络基于自组织网络方式，属于物联网中一类重要的感知技术。物联网具有其基本属性，实现了任何物体、任何人在任何时间、任何地点，使用任何路径／网络以及任何设备的连接。因此，物联网的相关属性包括集中、内容、收集、计算、通信以及场景的连通性。这些属性表现的是人们与物体之间或者物体与物体之间的无缝连接，上述属性之间的关系如图2所示。
物联网中的物体根据其具有的能力发挥作用，这些能力包括计算处理、网络连接、可用的电能等，还包括场景情况（如时间和空间）等影响因素。根据物联网组成部分的特性、作用以及包含关系，其特征包含下面5个部分：
1）基本功能特征
物体可以是真实世界的实体或虚拟物体；物体具有标识，可以通过标识自动识别它们；物体是环境安全、可靠的；物体以及其虚拟表示对与其交互其它的物体或人们是私密的、安全的；物体使用协议与其它物体或物联网基础设施进行通信；物体在真实的物理世界与数字虚拟世界间交换信息。
2）物体通用特征（高于基本功能特征），物体使用“服务”作为与其它物体联系的接口；物体在资源、服务、可选择的感知对象方面与其它物体竞争；物体附加有传感器，能够与环境交互。
3）社会特征物体与其它物体、计算设备以及人们进行通信；物体能够相互协作创建组或网络；物体能够初始化交互。
4）自治特征物体的很多任务能够自动完成；物体能够协商、理解和适应其所在的环境；物体能够解析所在环境的模式，或者从其它物体处学习；物体能够基于其推理能力做出判断；物体能够选择性地演进和传播信息。
5）自我复制和控制特征，物体能够创建、管理和毁灭其它物体。
综上所述，物联网以互联网为平台，将传感器节点、射频标签等具有感知功能的信息网络整合起来，实现人类社会与物理系统的互联互通。将这种新一代的信息技术充分运用在各行各业之中，可以实现以更加精细和动态的方式管理生产和生活，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
2、物联网技术的发展现状
物联网技术是继计算机技术、互联网技术发展之后兴起的第三信息技术，物联网技术最早是由美国麻省理工学院 Ashton教授于 1999 年提出的，经过几十年的发展，物联网技术已经在社会行业中得到广泛的应用，当前我国物流网技术发展呈现出以下特点：一是政府部门高度重视物联网技术。基于物联网技术巨大的商业价值，我国将物联网技术纳入新兴产业发展规划中，并且加大了对物联网技术的研发力度，实现了物联网技术在社会领域的应用；二是高校开设了物联网专业课程，例如我院就针对物联网应用技术专业建立了物联网实训室，其目的就是培养学生掌握物联网技术的实践能力，使其具备物联网组建、管理、维护、应用等能力；三是物联网技术不断创新。NB-IoT技术重大突破，技术标准快速确立，该技术有效解决了物联网技术此前无法进行长距离、大规模广泛部署的技术空白，提高了我国通信技术的发展与应用水平。
3、物联网技术应用前景展望
通过实践观察，在大力发展大数据技术的时代背景下，物联网技术已经融入社会的各个领域，家居行业、交通行业、工业生产以及通信行业等等。结合物联网技术的发展趋势，物联网技术应用将朝以下几个领域发展：
3.1 通信行业
目前基于物联网技术的通信技术在全球范围内得以开发与发展，尤其是低功耗广域网通信技术成为最有发展前景的通信网络技术。LoRa WAN的技术是物联网领域最受关注的技术，实现了长期间的运作，并且具有低功耗、远距离传输的特点，大大提高了物联网技术数据传输的速度，进而满足了公共资源数据传递的需要。
3.2 智慧城市建设
当物联网这一新兴的信息技术日益成熟时，智慧城市建设中的技术问题便得到了有效解决。基于物联网蓬勃兴起的业务与应用逐渐成为智慧城市的主流应用，并且物联网能实现产业优化升级，使城市环境完备智能、城市服务高效灵活、城市治理精准高效，使城市更加智慧，使人们的生活更美好，是提升城市竞争力的关键因素。当然物联网技术还应用到智能家居建设中，将实现家居的智能控制。
3.3 智能工业制造
石油天然气与工厂环境工业领域是目前物联网项目最多的应用领域。物联网技术的远程监控和优化重资产的能力，使得很多石油天然气项目的实施和运行得到了技术与效益方面的支持。
尤其近年来，国内传感器市场持续增长，年均增长速度超过20%。在智能化电子产品不断涌现、物联网智能终端与整机产品制造市场稳定发展的带动下，传感器产品国产化需求不断加大，为国内企业带来了巨大的发展空间。
4、结束语：
物联网是由各种技术融合而成的新型技术体系。物联网在多种应用 中具有潜在、显著的技术价值和应用需求，物联网的发展必将推动物物相联、人物互动的信息化社会建设。影响物联网大规模应用的关键问题是技术繁多，而且需要互联互通，因此物联网具有巨大的深入发展和提升的空间。
参考文献：
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[4]物联网产业化发展现状与框架体系初探[J].董爱军，何施，易明. 科技进步与对策.2011（14）
[5]关于物联网技术在企业中的应用[J].韩卫国，雷英敏. 信息与电脑（理论版）.2011（06）
论文作者:杨尚波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
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