在法國(guó)和瑞士之間，阿爾卑斯山高拔險(xiǎn)峻，佇立在歐洲的北部。高海拔地帶累積的永久凍土與巖層歷經(jīng)四季氣候變化與強(qiáng)風(fēng)的侵蝕，積年累世所發(fā)生的變化常會(huì)對(duì)登山者與當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活造成極大影響，要獲得對(duì)這些自然環(huán)境變化的數(shù)據(jù)，就需要長(zhǎng)期對(duì)該地區(qū)實(shí)行監(jiān)測(cè)，但該區(qū)的環(huán)境與位置，決定了根本無法以人工方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。在以前，這一直是一個(gè)無法解決的問題。
但不久前，一個(gè)名為PermaSenseProject的項(xiàng)目使這一情況得以改變。
PermaSenseProject計(jì)劃希望通過物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT)中無線感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)瑞士阿爾卑斯山地質(zhì)和環(huán)境環(huán)境狀況的長(zhǎng)期監(jiān)控。監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)不再需要人為的參與，而是通過無線傳感器對(duì)整個(gè)阿爾卑斯山脈實(shí)現(xiàn)大范圍深層次監(jiān)控，包括：溫度的變化對(duì)山坡結(jié)構(gòu)的影響以及氣候?qū)ν临|(zhì)滲水的變化。參與該計(jì)劃的瑞士巴塞爾大學(xué)、蘇黎世大學(xué)與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，派出了包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)工程、地理與信息科學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜以趦?nèi)的研究團(tuán)隊(duì)。據(jù)他們介紹，該計(jì)劃將物聯(lián)網(wǎng)中的無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)瑞士阿爾卑斯山的巖床地質(zhì)情況，所搜集到的數(shù)據(jù)除可作為自然環(huán)境研究的參考外，經(jīng)過分析后的信息也可以作為提前掌握山崩、落石等自然災(zāi)害的事前警示。熟悉該計(jì)劃的人透露，這項(xiàng)計(jì)劃的制定有兩個(gè)主要目的：一是設(shè)置無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)來測(cè)量偏遠(yuǎn)與惡劣地區(qū)的環(huán)境情況;二是收集環(huán)境數(shù)據(jù)，了解變化過程，將氣候變化數(shù)據(jù)用于自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
給我一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)我可以感知地球
近年來，地震、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給人類生命生活帶來嚴(yán)重影響，人們開始認(rèn)識(shí)到，全球變暖讓全世界處于同一個(gè)危險(xiǎn)的邊緣，人類需要更加重視自然環(huán)境的變遷，更加關(guān)注如何通過科技因應(yīng)自然環(huán)境的變化：
在澳大利亞的昆士蘭，人們正在嘗試“智慧橋”的試驗(yàn)。通過在一座大橋上安裝各種各樣的傳感器，不僅可以告訴城市管理者橋上有多少車、車的重量是多少、車的污染是多少、車是新車還是舊車，也可以告訴人們這輛車對(duì)這座橋整個(gè)混凝土的結(jié)構(gòu)帶來多大的壓力。由此，交通管理部門可以進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，獲得這座橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，一旦壓力超出了所設(shè)定的極限值，交通管理部門就可以獲得警報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
在新加坡，人們能像獲得天氣預(yù)報(bào)一樣，獲得交通堵塞預(yù)報(bào)。通過埋在路上的傳感器和紅綠燈上的探頭，司機(jī)不僅可以看到什么地方在堵車，還能夠提前預(yù)測(cè)，什么地方過10～20分鐘會(huì)堵車，從而選擇更為通暢的道路行駛。
在紐約，一個(gè)應(yīng)用于公共安全的智能城市快速反應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)建立，也就是“犯罪信息倉(cāng)庫(kù)”。通過這些信息倉(cāng)庫(kù)的信息，紐約警察可以對(duì)犯罪分子的行為有更多的了解，也就是說一旦一種犯罪的行為出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)苗頭的話，紐約的警察就可以根據(jù)這些信息作出預(yù)測(cè)，防止類似犯罪行為發(fā)生。
瑞典斯德哥爾摩建立了智慧交通體系，按照不同的擁堵程度對(duì)交通收費(fèi)。通過這樣智慧的交通體系，斯德哥爾摩整個(gè)汽車使用量降低25%，碳排放量降低14%，在環(huán)保、防止污染等方面取得了比預(yù)期更好的效果。在人均碳排量方面，成為了歐洲的佼佼者，平均每人碳排放量降到4噸/年。而歐洲平均是每人6噸/年，美國(guó)是20噸/年。
飽受食品安全危害的中國(guó)，從2008年北京奧運(yùn)會(huì)開始已經(jīng)在逐步實(shí)施智能的食品追溯體系，食品從農(nóng)場(chǎng)，到市場(chǎng)，到市民手中都被納入到這個(gè)追溯體系之中，一旦出現(xiàn)食品方面的問題，可以及時(shí)地找到事故根源。
形形色色的傳感技術(shù)、通信技術(shù)、無線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共同組成了以物聯(lián)網(wǎng)為核心的智慧網(wǎng)絡(luò)。亞里士多德曾說過“給我一個(gè)支點(diǎn)我可以撬起地球”，而今隨著技術(shù)的發(fā)展，這句豪言完全可以與時(shí)俱進(jìn)地改為：“給我一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)我能夠感知地球”。
商品交換是以物易物，而M2M使物物相連
按照官方資料的說法：典型的物聯(lián)網(wǎng)是將所有的物品通過短距離射頻識(shí)別(RFID)等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)局域范圍內(nèi)的物品“智能化識(shí)別和管理”。換句話說，從智慧地球到感知中國(guó)，無論物聯(lián)網(wǎng)的概念如何擴(kuò)展和延伸，其最基礎(chǔ)的物物之間感知和通信是不可替代的關(guān)鍵技術(shù)。
目前業(yè)界普遍認(rèn)為，M2M技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。M2M技術(shù)原意是機(jī)器對(duì)機(jī)器(Machine-To-Machine)通信的簡(jiǎn)稱，是指所有實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段，廣義上也指人對(duì)機(jī)器(ManToMachine)、機(jī)器對(duì)人(MachineToMan)以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器(MobileToMachine)之間的連接與通信。
M2M是無線通信和信息技術(shù)的整合，用于雙向通信，因此適用范圍廣泛，可以結(jié)合GSM/GPRS/UMTS等遠(yuǎn)距離連接技術(shù)，也可以結(jié)合Wifi、藍(lán)牙、Zigbee、RFID和UWB等近距離連接技術(shù)，此外還可以結(jié)合XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)技術(shù)等。
從狹義的物聯(lián)網(wǎng)通信角度看，M2M技術(shù)特指基于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，通過程序控制，自動(dòng)完成通信的無線終端間的交互通信。一個(gè)完整的M2M系統(tǒng)由傳感器(或監(jiān)控設(shè)備)、M2M終端、蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、終端管理平臺(tái)與終端軟件升級(jí)服務(wù)器、運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。終端管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)M2M終端的統(tǒng)一的鑒權(quán)認(rèn)證，并可以支持終端遠(yuǎn)程診斷功能和終端軟件的遠(yuǎn)程自動(dòng)升級(jí)功能，該平臺(tái)可以全網(wǎng)部署，也可以分區(qū)域采用云計(jì)算結(jié)構(gòu)。其次，在整個(gè)體系架構(gòu)中，最重要的是M2M的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，以保證所有的信息可靠、安全的從終端側(cè)傳輸?shù)綉?yīng)用平臺(tái)側(cè)。平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和終端的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，精確地表述故障原因。另外，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要與開發(fā)中間件結(jié)合，提供一個(gè)面向應(yīng)用的開放環(huán)境，提供已封裝的M2M開發(fā)環(huán)境，開發(fā)人員只需要調(diào)用API就可以進(jìn)行開發(fā)，最終降低開發(fā)的難度，提高開發(fā)的效率。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)還可以起到網(wǎng)關(guān)的作用，簡(jiǎn)化終端和應(yīng)用的接入。
無線感知是物物相連的關(guān)鍵
有一個(gè)形象的比喻：傳感器網(wǎng)絡(luò)如果是“頭”，傳感器就是“五官”，而網(wǎng)絡(luò)則是“大腦和神經(jīng)”，這可以很形象地概括出傳感網(wǎng)的工作原理和過程，即通過多個(gè)不同種類傳感器的協(xié)同和融合對(duì)物體進(jìn)行全面的感知。雖然這種通信技術(shù)名為傳感器網(wǎng)絡(luò)，但其關(guān)鍵影響力和價(jià)值既不是網(wǎng)絡(luò)本身，也不是傳感器單元，而是能夠?qū)崿F(xiàn)多種方式的綜合與判斷，是從物體到物體的感知技術(shù)。
IEEE的1451工作組(IEEE1451)建立了一個(gè)智能傳感器即插即用plug-and-play標(biāo)準(zhǔn)，使所有符合標(biāo)準(zhǔn)的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。這就為無線傳通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
在上海世博會(huì)中，傳感器網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)典型應(yīng)用，其中最不起眼的一個(gè)案例涉及到遍布世博園中的成千上萬個(gè)垃圾桶。這些垃圾桶被親切的稱作“會(huì)說話”的垃圾桶。原來這種垃圾桶能夠通過安置在桶壁上的傳感器自動(dòng)感應(yīng)筒內(nèi)垃圾的多少，當(dāng)垃圾裝滿時(shí)，傳感器可以實(shí)時(shí)地將位置信息和報(bào)警信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到控制中心，并通知附近的保潔人員前來清理。
完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以劃分為傳感器網(wǎng)絡(luò)和無線接收與傳輸網(wǎng)絡(luò)兩部分。傳感器網(wǎng)絡(luò)一般由在空間分布的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。節(jié)點(diǎn)包含有傳感器，以監(jiān)控相關(guān)的物理或環(huán)境條件，如溫度、聲音、震動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物等。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線通信設(shè)備，它們發(fā)出的信號(hào)被無線接收器采集，并通過無線網(wǎng)絡(luò)把傳感數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)和其他用戶。這樣，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就具備了數(shù)據(jù)感知和收集(DataCollection)、目標(biāo)跟蹤(Objecttracking)以及報(bào)警監(jiān)控(Alarmmonitoring)等功能。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含一系列標(biāo)準(zhǔn)，IEEE1451的智能傳感器(包括傳感器和驅(qū)動(dòng)器)接口標(biāo)準(zhǔn)，界定不同接口的不同標(biāo)準(zhǔn)用來連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網(wǎng)絡(luò)。IEEE1451.5部分是目前很多研發(fā)活動(dòng)的集中點(diǎn)。它規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設(shè)備進(jìn)行無線通信的技術(shù)。
在傳統(tǒng)的傳感器應(yīng)用之外，被應(yīng)用于前端感知感網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)被廣泛看好的技術(shù)是RFID。RFID技術(shù)并不是什么新的技術(shù)，它是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。
雖然早在20年前，RFID技術(shù)就已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)，但其真正的發(fā)展機(jī)會(huì)還是與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合。因此，近來RFID的發(fā)展已經(jīng)成為多項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用，包括芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線技術(shù)、電磁傳播技術(shù)、數(shù)據(jù)交換與編碼技術(shù)等。一套R(shí)FID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)組成。電子標(biāo)簽與讀寫器配合完成對(duì)被識(shí)別對(duì)象的信息采集功能;信息處理系統(tǒng)則根據(jù)需求承擔(dān)相應(yīng)的信息控制和處理工作。根據(jù)工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)大體分為中低頻和高頻兩類，典型的工作頻率為135kHz以下、13.56MHz、433MHz、860MHz～960MHz、2.45GHz和5.8GHz等。不同頻率RFID系統(tǒng)的工作距離不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也有差異。低頻段的RFID技術(shù)主要應(yīng)用于移動(dòng)物體識(shí)別、工廠數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)等領(lǐng)域;13.56MHz的RFID技術(shù)已相對(duì)成熟，并且大部分以IC卡的形式廣泛應(yīng)用于智能交通、門禁、防偽等多個(gè)領(lǐng)域，但其工作距離小于1m。較高頻段的433MHzRFID技術(shù)被美國(guó)國(guó)防部用于物流托盤追蹤管理;而在RFID技術(shù)中，當(dāng)前研究和推廣的重點(diǎn)是高頻段的860MHz～960MHz的遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽，有效工作距離達(dá)到3～6m，適用于對(duì)物流、供應(yīng)鏈的環(huán)節(jié)進(jìn)行管理;2.45GHz和5.8GHzRFID技術(shù)以有源電子標(biāo)簽的形式應(yīng)用在集裝箱管理、公路收費(fèi)等領(lǐng)域。
在前端的傳感網(wǎng)絡(luò)，完成了對(duì)物體信息的感知和采集之后，相關(guān)信息被集中傳輸?shù)胶蠖说臒o線傳輸網(wǎng)絡(luò)。而在這一部分，各種新舊無線技術(shù)應(yīng)用的豐富程度并不比傳感技術(shù)遜色。據(jù)悉，IEEE目前正在制定無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)路(即WPAN)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11和IEEE802.15。
其中，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)正逐漸被接受成為低速率無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(LR-WPANs)物理層和媒體訪問控制的標(biāo)準(zhǔn)。另外，無線傳感器網(wǎng)領(lǐng)域還有兩個(gè)基于IEEE802.15.4的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個(gè)開放的全球標(biāo)準(zhǔn)而制定的無線技術(shù)，是為解決低成本、低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊需求開發(fā)的。該標(biāo)準(zhǔn)充分利用IEEE802.15.4的無線收發(fā)器物理層規(guī)范，并采用在全球均可經(jīng)營(yíng)而無需特殊許可的頻率范圍：2.400—2.484千兆赫，902—928兆赫和868.0—868.6兆赫;WirelessHART是另一個(gè)由HART通信基金會(huì)開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該協(xié)議采用了時(shí)間同步、自我組織和自我修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該協(xié)議目前支持通過使用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線電媒體并在2.4GHzISM波段操作。
此外，其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專有系統(tǒng)也可能作為用于實(shí)施無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選擇。例如，EnOcean是在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域廣泛使用的無線通信系統(tǒng)，也被認(rèn)為是可能用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)，但它目前還沒有通過任何公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
Z-Wave是為家庭自動(dòng)化設(shè)計(jì)的無線通信專有標(biāo)準(zhǔn)，特別針對(duì)在家用和小型商用環(huán)境中的遙控應(yīng)用。該技術(shù)采用低功耗無線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設(shè)備和系統(tǒng)中，例如照明系統(tǒng)、家庭訪問控制系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和家用電器。這項(xiàng)技術(shù)已被Z-Wave聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化。Z-Wave聯(lián)盟是一個(gè)國(guó)際生產(chǎn)廠商之間的聯(lián)盟，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)Z-Wave產(chǎn)品和設(shè)備的兼容性。
同時(shí)，一些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也正在被修改以適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。例如，基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)、稱作WiFi標(biāo)準(zhǔn)、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi，以用于實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
在未來，無論是“智慧地球”還是“感知中國(guó)”，智能化物聯(lián)網(wǎng)來都將給人類生活帶來顛覆性的變革和巨大的商機(jī)。應(yīng)用將無處不在，而物物之間的通信也將在現(xiàn)有額度基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)跨越，傳感網(wǎng)、RFID、無線、有線、3G/4G、GPS、移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)甚至電力網(wǎng)絡(luò)，跨網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)同和融合將像物與物之間的相連一樣，成為一種普遍的承載和更為廣義的生態(tài)系統(tǒng)。
編看編想：最好的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)——“軀感網(wǎng)”
物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用被稱之為“軀感網(wǎng)”，據(jù)介紹，軀感網(wǎng)是指通過移動(dòng)設(shè)備和傳感器捕捉人們的生理狀態(tài)，如體力活動(dòng)水平、血壓、心跳、葡萄糖水平以及其他重要的生命指數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)上傳到個(gè)人電子健康檔案中，供醫(yī)生或個(gè)人隨時(shí)隨地進(jìn)行調(diào)閱，從而讓醫(yī)生幫助人們建立健康的生活方式，并提早對(duì)疾病進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)防。
傳感器是軀感網(wǎng)的前端，它能收集到很多有特征的數(shù)據(jù)。用于軀感網(wǎng)的傳感器一般可分為兩種，一種是可以移植到人體之內(nèi)的;一種是佩戴在體表的，譬如對(duì)脈搏、血壓、心跳運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)。從外觀上看，傳感器的形態(tài)也非常簡(jiǎn)單，有的傳感器類似于手表戴在手腕上，有的則像耳機(jī)一樣戴在耳朵上，有的放在鞋里，還有的像創(chuàng)可貼一樣貼在身體的某個(gè)部位上。
另外，傳統(tǒng)的健康監(jiān)控模式，包括日常監(jiān)測(cè)、體檢和看病這幾大部分。日常監(jiān)測(cè)通常是在家里完成的，家庭中經(jīng)常備有的醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:血壓計(jì)、血糖儀、體重秤、體溫計(jì)等，它們能幫助人們實(shí)現(xiàn)日常的健康監(jiān)測(cè)。但這些設(shè)備很少能隨身攜帶，因此只能實(shí)現(xiàn)固定位置的健康監(jiān)控，無法做到隨時(shí)隨地的監(jiān)測(cè)。
隨著3G無線技術(shù)的成熟與應(yīng)用，手機(jī)和傳感器可以通過藍(lán)牙進(jìn)行連接，手機(jī)能夠接收到傳感器發(fā)出的信號(hào)。傳感器收集到的數(shù)據(jù)可以傳遞到手機(jī)上，這樣人們就可以“拿著手機(jī)走到哪兒測(cè)到哪兒”。
大量的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被收集之后，對(duì)其進(jìn)行分析和使用則依靠軀感網(wǎng)的后端——云計(jì)算平臺(tái)，云計(jì)算能夠在后端實(shí)現(xiàn)一系列數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)搜索等工作，在強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)支撐下，大量的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不需要人工去計(jì)算和分析就可以快速轉(zhuǎn)換成實(shí)用方便的健康指導(dǎo)信息，并可以隨時(shí)發(fā)送到手機(jī)上，提醒人們應(yīng)該注意哪些問題，從而做到防患于未然。
傳感器、3G無線和云計(jì)算這三大技術(shù)的完美組合，將造就未來軀感網(wǎng)“被廣泛應(yīng)用于人們的生活和保健，徹底顛覆傳統(tǒng)的健康模式，實(shí)現(xiàn)無所不在的健康監(jiān)控”的事實(shí)，讓我們拭目以待。