物联网:连接万物的智慧网络
物联网,这个看似复杂的名字实际上揭示了它的本质:“物物相连的互联网”。从名称中我们可以解读出两层含义:物联网的核心和基础仍然是互联网,它是互联网的一种延伸和扩展;它扩展到了任何用户端和任何物品之间,实现信息交换和通信。
想象一下,通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备,任何物品都能与互联网相连接,进行信息交换和通信。这种连接使得物品能够达成智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网的整个结构可以分为射频识别系统和络系统两部分,两者相互协作,使得信息的获取、传输和处理变得更加高效。
现在,让我们聚焦物联网的一个重要组成部分——EPC系统。这是一个先进、综合、复杂的系统,它的最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。EPC编码是EPC系统的核心,通过对实体及其相关信息进行代码化,建立全球通用的信息交换语言。而EPC标签则装载了产品电子代码,通常安装在被识别对象上,存储相关信息。
物联网在家庭中的应用是一个充满潜力的领域。随着中国社会逐步进入老龄化,家庭需要照顾的老人数量增加,同时年轻的夫妻还需要照顾自己的孩子。这种情况下,科技手段成为了解决问题的关键。物联网的概念正符合这一需求,通过提升家庭生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,为家庭物联网的达成奠定了社会基础。
家庭区域因其相对狭小、需求明确,最有可能率先实现物联网的应用。我们可以期待,随着技术的不断发展和完善,物联网将在家庭领域展现出更多的可能性,为人们的生活带来更多的便利和乐趣。
物联网是一个充满机遇和挑战的新兴领域。它的发展将带动一系列产业的发展,推动社会的科技进步,改善人们的生活质量。我们期待着物联网在未来的更多突破和应用。在现代社会,家庭的需求早已超越了单纯的生存需求,而是向着智能化、舒适化的方向发展。寒冷的冬季,供暖系统为北方城市家庭带来温暖,而当家中无人时,智能供暖控制系统能够确保房间依旧温暖如春。这种智能化的转变,正是物联网在家庭领域应用的生动体现。
物联网的应用已经渗透到生产安全、食品卫生、工程控制、城市管理以及人们的日常娱乐活动中。电子标签、传感器、二维码等技术的结合,通过与无线网络相连,使得物体具备了智能,实现了人与物体、物体与物体之间的沟通与对话。
回顾物联网的发展历程,从大型机主机的联网到嵌入式互联网的兴起,其进步是显著的。而这一切都要归功于那些具有远见的人们,如互联网之父鲍勃·卡恩。他为分布式传感网项目奠定了基石,并在传感器技术的发展中起到了关键作用。
随着技术的进步,庞大的传感器逐渐变得微小,如加州大学伯克利分校的“智能微尘”概念,将计算和通讯集成在超微型传感器中,对周围环境进行探测并将信息传输回来。这一时期的科研团队,如加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校以及施乐帕克研究中心,都在传感器领域取得了重要的研究成果。
如今,物联网的概念已经深入人心,许多学校和大公司的研发机构都在进行类似的研究,新兴公司也借此机遇崭露头角。物联网的应用已经从初期的微传感网发展到了与日常生活紧密相连的阶段。射频识别技术等物联网的一部分,已经成为现实生活中的常见技术。
物联网的历史就是一部从大到小、以点到面的发展史。从庞大的传感器到微型的智能微尘,从分布式传感网到嵌入式互联网的兴起,每一步都是技术进步和人类智慧的结晶。随着物联网技术的不断发展,我们有理由相信,未来会有更多创新的应用出现,为人们的生活带来更多的便利和乐趣。面对日益发展的技术浪潮,物联网成为行业热议的话题。将传感器带入寻常百姓家并非易事,需要对其进行一系列的优化和革新。传感器体积要缩小,造价和能耗也要随之降低,才能真正融入物理世界的每一个角落。而微处理技术的提升与ip技术的运用,是物联网发展的两大基石。国内智能家居市场却面临多重挑战。高昂的入门成本限制了大部分消费者的选择,功能过于华而不实,缺少个性化需求的应用场景使得消费者体验并不理想。许多智能家居公司缺乏核心技术,使得产品同质化严重,成本增加,竞争力下降。随着物联网的不断发展,其潜力无限,但实现物联网的过程涉及众多领域的问题和挑战。物联网的技术标准问题至关重要。各国之间的合作必须加强,寻求一个被广泛接受的标准体系。随着物联网物品间的联系越来越紧密,信息安全问题愈发凸显。保护数据不被泄露是一大挑战。协议、终端产品、地址等问题也亟待解决。目前物联网所需费用较高,如何实现大规模推广面临挑战。商业模式尚未明朗化,也需要更多的探讨和实践。在产业链的共同努力下,物联网上下游产业联动发展才能取得更大的突破。物联网的发展面临两大难点:规模性和流动性问题。只有解决这两个问题,物联网的智能作用才能真正发挥出来。物联网普及还需要解决众多技术问题,如rfid、传感器、嵌入式软件及数据传输等。其中,“云计算”技术的运用尤为关键,它可以使数以亿计的种类物品的实时动态管理成为可能。目前我国传感器产业发展水平较低,高端产品市场被国外厂商垄断,这也成为制约物联网发展的一个重要因素。面对这样的挑战和机遇并存的市场环境,我们不仅需要持续的技术创新,更需要制定完善的相关政策和标准体系来推动物联网产业的健康发展。期待在不久的将来,物联网能够真正融入我们的生活,为我们带来更加便捷、智能的未来世界。物联网,英文名称为“Internet of Things”,从名称上解析,我们可以理解为“物物相连的互联网”。其核心依然是互联网,但在此基础上进一步延伸和扩展,将连接扩展到了任何用户端和任何物品之间,实现信息交换和通信。物联网通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统等传感设备,按照既定协议,将任何物品与互联网相连,进行信息交换和通信,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
整个物联网结构可以分为射频识别系统和络系统两部分。射频识别系统由标签和读写器组成,二者通过空中接口进行通信。获取产品标识后,信息将通过互联网或其他通讯方式上传至络系统的中间件。然后,通过ONS解析获取产品的对象名称,再通过EPC信息服务的各种接口获取产品信息的相关服务。整个信息系统的运行都依赖于互联网的网络系统,利用互联网上的通信协议和描述语言。
从应用角度看,物联网由三部分组成:首先是传感网络,以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别;其次是传输网络,依赖现有的互联网、广电网络、通信网络等进行数据的传输与计算;最后是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统作为物联网的重要组成部分,具有开放的体系结构,采用Internet网络系统,降低了系统的复杂性,降低了成本,并有利于系统的增值。EPC编码是EPC系统的核心,对实体及其相关信息进行统一编码,建立全球通用的信息交换语言。EPC标签是装载产品电子代码的RFID标签,通常安装在被识别对象上,存储相关信息。
在中国,随着逐步进入老龄化社会,家庭物联网的应用逐渐受到关注。家庭区域相对狭小、需求明确,因此最有可能优先实现物联网的应用。物联网的概念正在逐渐深入人心,使人们看到未来的发展趋势。虽然目前大部分物联网应用还停留在概念阶段,但家庭物联网的应用前景广阔,有望为家庭带来更方便、更智能的生活体验。
物联网通过连接物与物,为人们带来了更智能、更高效的生活方式。随着技术的不断发展和应用的不断深化,物联网将在各个领域发挥更大的作用,为人们的生活带来更多便利。随着现代家庭需求的不断升级,照看老人、孩童不再只是日常生活的琐碎事务,而是家庭温馨与和谐的重要体现。人们对家庭安全的关注度也在不断攀升。在这样的背景下,家庭物联网的应用逐渐走进人们的视野。
在寒冷的冬季,北方的城市家庭得益于供暖系统,即便在白天家人外出工作时,房间依然温暖如春。而智能化的供暖控制系统,正是家庭物联网的一大亮点。除此之外,在生产安全、食品卫生、工程控制、城市管理等领域,乃至人们的日常娱乐活动中,都急需建立能与物体随时沟通的智能系统。
通过安装在各类物体上的电子标签、传感器、二维码等,这些设备通过接口与无线网络相连,赋予物体智能,让人与物体、物体与物体之间实现沟通和对话。例如,在电度表上装上传感器,供电部门可以实时了解用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理等一系列高效一体化管理,降低电损。在电梯装上传感器后,一旦发生故障,电梯管理部门会第一时间得到信息,迅速处理故障,确保乘客安全。
回顾物联网的发展历程,可谓历经三个阶段。首先是大型机、主机的联网时代;接着是台式机、笔记本与互联网的相连;随后是手机等移动设备的互联。而如今,我们已迈入嵌入式互联网的兴起阶段,与人们日常生活紧密相关的应用设备,如洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都在逐步加入互联互通的行列。这一历程的推进,最终将形成全球统一的“物联网”。
回溯到1999年,物联网的概念刚刚崭露头角,而在此之前,分布式传感网的项目已经开始启动。那个时代的传感器体积庞大,需要用卡车来运输。研究者们意识到这样的传感器在功用上的需求远超过体积上的限制,于是开始探索如何将其做得更小。在这一背景下,“智能微尘”的概念应运而生。这一概念的提出者krispister教授设想将计算和通讯集成在超微型传感器中,用以探测周围环境的参数。这一时期的加州大学的伯克利分校在传感器领域处于领军地位,他们提出的“智能微尘”理论引领了当时的研究潮流。与此施乐帕克研究中心的团队也在进行传感信息处理和“智能物质”的研究,希望将计算与微电机系统融入物理世界。
要让传感器真正融入寻常生活中,并非易事。必须在体积、造价和能耗等方面实现显著改进,缩小其尺寸和成本,降低能耗,才能真正走进物理世界的每一个角落。这仅仅是第一步。传感器的缩小只是传感进入生活的先决条件,真正的关键在于互联网技术的配合,实现全面的网络互联。对于物联网来说,ip地址的重要性不言而喻。只有采用ipv6技术,为每一粒沙子分配一个独特的ip地址,物联网才能真正意义上实现。
物联网的发展离不开两大支柱:一是微处理技术的进步,提升集成度;二是ip技术的应用,确保每个物体都有唯一的身份标识。
在国内的智能家居市场,我们面临着众多挑战。进入门槛较高,一般家庭难以承受动辄数万元的一次性投入,这无疑限制了中等收入以下人群的需求。很多功能看似华丽却不实用,无法满足消费者的实际需求。许多智能家居公司缺乏核心技术,产品同质化严重,导致成本上升和竞争力下降。rfid超高频技术在我国的应用尚处于初级阶段,尚未在供应链中得到广泛应用。目前的应用仅限于仓库或生产线等闭环状态的环境,尚未出现供应链上的串联应用案例。
物联网虽然潜力无限,但其实现过程涉及众多问题。除了技术挑战外,还需要面对规划、管理、协调、合作等方面的挑战。这其中,标准的制定和安全保护问题尤为关键。我们需要一系列相应的配套政策和规范的制定和完善。物联网还需要解决一系列具体问题:一是技术标准问题,需要各国加强合作寻求共同标准;二是安全问题,如何保护大量数据和用户隐私成为亟待解决的问题;三是协议问题,需要统一物联网的接入协议;四是终端问题,需要满足各种行业对终端产品的多样化需求;五是地址问题,需要ipv6来支撑物联网的庞大需求;六是费用问题,需要解决识别芯片的昂贵费用;七是规模化问题,需要解决用户规模的问题;八是商业模式问题,需要探讨物联网的商业应用模式;九是产业链问题,需要上下游产业联动推动物联网的发展。
要建立有效的物联网体系,两大难点必须得到解决:一是规模性,只有具备规模才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常处于运动状态,必须保持对物品的监控和追踪。物联网的实现需要在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这需要大量的资金投入。在成本尚未降至普及水平之前,物联网的发展将受到限制。目前物联网的技术效率尚未转化为规模的经济效率,需要在关键领域如rfid、传感器、嵌入式软件及数据传输计算等领域取得突破。只有借助云计算等先进技术,我们才能对数以亿计的物品进行实时动态管理。
物联网的普及之路充满挑战与机遇。我们期待通过技术突破和政策引导,推动物联网的发展,为人们的生活带来更多便利和智慧。从当前国内产业发展水平来看,传感器产业仍处于较低水平,高端产品市场主要被国外厂商所垄断。尽管如此,我国正在努力追赶这一领域的国际前沿。
(一)关于EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它实现了实体及其相关信息的代码化,为全球通用的信息交换语言提供了统一、规范的编码。这一标准的应用为物品赋予了“数字身份”,使得全球范围内的物品追踪和溯源成为可能。
(二)EPC标签与EPC系统特点
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常安装在被识别对象上,存储有关对象的信息。该标签的信息可以通过读写器进行非接触式的读取和写入。而EPC系统则以其开放的体系结构、独立的平台、高度的互动性以及灵活的可持续发展的体系等特点著称。其网络建立在Internet网络系统上,可以与Internet网络的所有组成部分协同工作。该系统具有极高的网络价值,体现在其用户交互性和网络效应上。
(三)关于EPC编码与现行条码标准的关系
EPC编码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准。在EPC系统中,EPC编码与现行的GTIN相结合,这并不意味着EPC要取代现行的条码标准,而是作为一个补充和过渡。在我国,GTIN编码由中国物品编码中心负责分配和管理。为了满足国内公司使用EPC的需求,ANCC也即将启动EPC服务。
(四)物联网在家庭中的应用
随着时代的发展,中国逐渐进入了老龄化社会,家庭物联网的应用显得尤为重要。它不仅仅是为了满足照看老人和小孩的需求,更是为了提升家庭生活品质、方便家庭与外界的信息交互。在家庭物联网的应用中,通过传感节点感知家里的情况,为家庭带来了极大的便利。而家庭区域作为相对狭小的区域,需求明确,最有可能优先实现物联网的应用。除此之外,物联网在供暖控制系统、生产安全、食品卫生、工程控制、城市管理等领域都有广泛的应用。
在推动互联网发展的卓越贡献之外,他还具备非凡的远见,为另一个起源于上世纪80年代的分布式传感网(dsn)奠定了基石。当时,传感器的大小宛如一辆卡车,庞大的体积限制了其在实际应用中的灵活性和便捷性。为了克服这一难题,研究者们开始寻求缩小传感器的方法。
随着上世纪90年代的到来,“智能微尘”(smart dust)概念应运而生,这一概念的提出者是一位才华横溢的科学家——krispister教授,他来自加州大学伯克利分校。这一创新理念将计算和通讯集成在微小的传感器中,仅约1至2平方毫米。传感器可以深入环境之中,探测各种参数信息。其核心在于微电机系统(mems),这一系统的出现引起了巨大的轰动,因为它集成了众多机械传感器。想象一下,如果我们在蒲公英上挂载一个传感芯片,那么蒲公英飞到哪里,我们的探测信号就能覆盖到哪里。尽管这只是一个美好的设想,但已经有科学家投入其中,并进行了详细的数据计算。
到了2001年,加州大学伯克利分校的实验室成功研发出了这种理想中的芯片雏形,其尺寸甚至比米粒还要小,细腻如发丝,轻盈如蝉翼。遗憾的是,我虽曾拥有其中一个精心包装的样本,但最近却已遗失,令人惋惜。假若芯片内部仍有电量留存,或许我能够通过网络定位其所在。在这一阶段,有三所高校和研究机构在传感器领域独领风骚,它们分别是加州大学伯克利分校(以krispister教授为核心的团队)、加州大学洛杉矶分校(提出了微无线技术)以及施乐帕克研究中心。作为施乐帕克研究中心的团队一员,我致力于传感信息处理和“智能物质”的研究,我们的目标是把计算和微电机系统融入物理世界中,与“智能微尘”紧密相关。
自本世纪初以来,传感器研究得到了越来越多的关注。许多学校和大型公司的研发机构纷纷涉足这一领域,新兴公司也如雨后春笋般涌现。传感器被连接成网或系统,形成了传感网。与此“cyberphysicalsystem”和“物联网”(iot)等概念也相继问世。物联网的初期概念与我们的日常生活紧密相连,比如射频识别(rfid)技术就是其重要组成部分。如果从大的传感器开始算起,传感网已经走过了30年的历程;而从微传感网的角度看,它的历史仅有15至20年。微传感网起源于上世纪90年代,当时人们刚刚提出了微电机系统的概念,试图将传感器、计算机处理和通讯集成在一个芯片上,即所谓的“智慧微尘”。
简而言之,传感器的发展可以概括为八个字——从大到小,以点到面。虽然这八个字看似简单,但实现起来却充满挑战。为了让传感器真正融入我们的日常生活,必须在体积、造价、能耗等方面进行改进。还需要互联网技术的配合,实现点对面的网际联系。在物联网的时代,每一个物体都需要一个独特的ip地址。只有当我们给世界上的每个物体都分配一个ip地址时,物联网才能真正实现。物联网的实现需要两方面的相辅相成:一是利用微处理技术提升集成度,二是运用ip技术提供丰富的网址。
国内智能家居市场面临着诸多问题。进入门槛较高,一次性投入较大,限制了中等收入以下人群的购买需求。功能过于华而不实,很多只是简单的遥控灯光、音响,与投入不成比例。很多智能家居公司直接照搬工业上的产品到家庭,缺乏人性化设计,不能完全满足家居生活需求。很多智能家居公司缺乏核心技术,拼凑出的系统推广导致成本增高、公司竞争力下降。
在我国,rfid超高频技术的应用尚处于起步阶段,许多项目的应用还只是试点,尚未得到广泛应用,也没有在供应链上得到应用。这些试点项目大多处于闭环状态,尚未有企业在供应链上实现应用的案例。物联网的发展潜力无可估量,但要实现物联网的宏伟蓝图,绝非仅仅技术层面的挑战。这是一项涉及众多领域的综合性工程,包括规划、管理、协调、合作等方面。它像一张无形的大网,将各种物品连接起来,涉及到无数的技术标准和配套政策。
在技术的海洋里,首先需要解决的是标准的问题。标准是不同物品间沟通的桥梁,犹如一种通用语言。由于各国存在不同的技术标准,因此必须寻求一个普遍接受的标准,以促进物联网的全球发展。这需要我们跨越国界,携手合作,共同绘制这张物联网的蓝图。
紧接着是安全问题。物联网让物品间的联系更加紧密,但同时也带来了数据泄露的风险。如何保护海量的数据及用户隐私,是摆在我们面前的一大难题。这需要我们研发更先进的技术,建立更严格的安全防护体系。
然后是协议的问题。物联网虽然基于互联网,但在接入层面却存在着多种协议。这如同说不同的语言,阻碍了信息的顺畅交流。我们需要一个统一的协议基础,来确保物联网内部的各种元素能够无缝对接。
终端问题、地址问题、费用问题、规模化问题以及商业模式问题等也是物联网发展中亟待解决的问题。比如终端产品需要满足各种行业的需求多样性,而费用问题则关系到物联网的普及程度。规模化是物联网发展的一个重要指标,只有达到一定规模,才能实现真正的智能化。而商业模式的问题则关系到物联网的商业应用前景。
产业链上下游的联动也是关键所在。物联网的发展需要自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业的支持,同时也需要下游的应用场景来推动其发展。
建立有效的物联网体系,有两大核心难点必须攻克:一是规模性,只有具备足够的规模,才能让每个物品的智能发挥作用;二是流动性,物品在运动中甚至高速运动状态下都能被监控和追踪。这需要我们投入大量的资金、技术和人力资源。
目前,物联网的发展还面临着成本高昂的问题。例如,智能抄表系统虽然技术先进,但由于成本较高,尚未在电力系统中大规模应用。我们需要通过技术创新和产业升级来降低成本,让更多的人和企业能够接触和使用物联网。“云计算”、无线网络等技术也是物联网普及的关键所在。只有运用这些先进技术,才能实现数以亿计物品的动态管理。
物联网的发展前景广阔,但道路曲折。我们需要全社会共同努力,攻克各种难题,推动物联网的发展,让其真正走进我们的生活,为我们的生活带来便利和智能。