物联网应用前景：信息技术基础揭示

物联网有着广泛的应用前景，目前已经应用在如下领域中。

（1）智能物流

世界银行2015年数据报告，美国2015年GDP为18万亿美元，其中物流消费占GDP的10%，且其物流表现为3.9（最高值为5，最低值为1）。目前全球零售业的订货时间从2004年的6～10个月缩减为3～8个月，在供应链上的商品库存积压值也从之前的1.2万亿美元下降到0.9万亿美元，零售商每年因错失交易遭受的损失高达930亿美元，其主要原因是没有足够的库存满足客户的需求。而智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思考、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流的未来发展将会体现出4个特点：智能化、一体化和层次化、柔性化与社会化。在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化；以物流管理为核心，实现物流过程中运输、存储、包装、装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化；智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念，根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺；智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置，实现社会化。通过智能物流系统的四个智能机理，即信息的智能获取技术、智能传递技术、智能处理技术、智能运用技术。由此可知，物联网的智能供应链技术是对现有的信息网和物流网技术的合并和补充，且可应用于整个物流链（零售系统、零售商、制造商和供应商）的各个环节，并有效提高整个供应链的效率减少浪费。该技术利用条形码、射频识别技术（RFID）、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台支撑整个物流体系，从而优化物流业运输、仓储、配送、包装、装卸等基本活动环节，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗。物联网为物流业将传统物流技术与智能化系统运作管理相结合提供了一个很好的平台，进而能够更好更快地实现智能物流的信息化、智能化、自动化、透明化、系统的运作模式。

（2）智能交通

目前常见的城市交通管理模式是自发进行的，每个驾驶员都可以依自己的判断选择行车路线，而交通信号灯和标志仅起到静态的、有限的指导作用。这就不可避免地导致城市道路在一定程度上未能得到最高效的运用，由此产生的道路资源浪费或是交通拥堵甚至交通瘫痪。目前我国交通拥堵所造成的GDP损失达到1.5%～4%。美国每年因交通堵塞所产生的损失相当于58个超大型油轮所装卸的燃料，其损失金额高达780亿美元。

智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成，运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。2012年中国城市智能交通市场规模保持了高速增长态势，包含智能公交、电子警察、交通信号控制、卡口、交通视频监控、出租车信息服务管理、城市客运枢纽信息化、GPS与警用系统、交通信息采集与发布和交通指挥类平台等10个细分行业的项目数量达到4 527项；市场规模达到159.9亿元，同比增长21.7%。

从企业规模看，目前中国从事智能交通行业的企业约有2 000多家，主要集中在道路监控、高速公路收费、3S（GPS、GIS、RS）和系统集成环节。目前国内约有500家企业在从事监控产品的生产和销售。高速公路收费系统是中国非常有特色的智能交通领域，国内约有200多家企业从事相关产品的生产，并且国内企业已取得了具有自主知识产权的高速公路不停车收费双界面CPU卡技术。在3S领域，国内虽然有200多家企业，一些龙头企业在高速公路机电系统、高速公路智能卡、地理信息系统和快速公交智能系统领域占据了重要的地位。但是，相比于国外智能化和动态化的交通系统，中国智能交通整体发展水平还比较落后。数据显示，智能交通在欧、美、日等发达国家和地区已得到广泛应用。其在美国的应用率达到80%以上，2010年市场规模达到5 000亿美元。日本1998—2015年的市场规模累计将达5 250亿美元，其中基础设施投资为750亿美元、车载设备为3 500亿美元、服务等领域为2 000亿美元。欧洲智能交通在2010年产生了1 000亿欧元左右的经济效益。

物联网技术的发展为智能交通提供了更加透彻有效的感知能力，这是基于道路基础设施中的传感器和车载传感设备能够实时监控交通流量和车辆状态，再通过各种移动通信网络将信息传送至管理中心。这些分布于道理基础设施和车辆中的无线或有线通信技术的有机整合，为用户提供了更加全面的互通互联的网络服务，这就意味着人们可以在旅途中轻松地获得实时的道路及周边环境信息。进而，可以通过提高物联网分析的智能化优化交通管理和调度机制使得道路基础设施可以更加充分有效地被利用，并且在最大化交通网络流量的同时提高安全性，从而让人们的出行体验更优。未来的交通，很有可能所有的车辆都可以实时获得交通和天气信息，避让堵塞的道路，以最快的线路到达目的地，快速找到最近最适合的停车位，从而使得二氧化碳的排量降低，甚至在一定情况下可以达到车辆自动驾驶。

（3）绿色建筑

“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。绿色建筑评价体系共有6类指标，由高到低划分为三星、二星和一星。

绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。(www.xing528.com)

物联网技术可以为绿色建筑提供人员实时管理、能耗数据实时采集、设备自动控制、室内环境舒适挑战、能源状态显示、统计、分析和预警等功能，从而实现建筑节能降耗的目标。思科（CISCO）新兴技术集团高级副总裁Marthin De Beer曾经为智能楼宇作过这样的解释：员工刷卡进入了智能互联的建筑时，通过读取员工卡，建筑可以智能地把该员工所在办公室的空调、照明打开；当该员工离开建筑时，其办公室的空调和照明又会自动关闭。更加复杂智能化的绿色建筑可以利用网络技术，在一个统一的平台上对成百上千个房间里的电器设备进行统一的管理，使得整体能耗最低。“智能互联”是绿色建筑的核心，其目的是实现整个建筑或是多个建筑房间中的电器设备统一协调的智能管理，而不是对单一房间电气设备的智能管理。并且，与智能建筑相似的智能家居、智能办公室以及智能社区等领域也是物联网应用的主要市场。

（4）智能电网

电网一般是指排除发电侧之外的，由变电装置和输配电线组成的整体。中高压变电装置一般都会配套建有专门的变电站，低压变电装置小区里也随处可见。在马路边常见的电线杆，城市外的高压电杆塔，住宅小区里的变电箱，以及隐藏在人烟稀少地的变电站都是电网常见的组成部分。从工作内容来分，可以把电网分为3个部分：变电、输电和配电。传统的电力输送网络缺少动态调度，从而使得电力输送效率低下。美国能源部在报告中指出，在传统电网中，大量的上网电力在运输途中被消耗。

而智能电网则可改善这种现象。美国能源部在《Grid 2030》中定义智能电网为一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户的电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。国家电网中国电力科学研究院为智能电网下了这样的定义：以物理电网为基础，将现代化先进的传感测量技术、通信技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它充分满足用户对电力的需求和优化资源配置，确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，同时满足环保要求、保证电能质量、适应电力市场化发展等目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。智能电网通过先进信息系统与电网的整合，把过去静态、低效的电力输送网络转变为动态可调整的智能网络，与能源系统进行实时监测，根据不同时段的用电需求，将电力按最优方案分配。

（5）环境监测

环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指引和质量保证。简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。传统的环境监测模式是以人工为主，这样的监测方式会受到测量手段、采样频率、取样数量、分析效率、数据处理等方面的限制，从而无法实时地反映环境变化或是预测变化趋势，当然也就不能依照监测结果作出及时有效的应急反应及措施。

进入21世纪以来，基于各种自主监测方式的快速发展，如传感网等，越来越多的低成本小型无线传感器被部署在各个监控区域。传感器的节点包括感知、计算、通信以及电池4大模块，这样的设计确保了传感器能够长时间精确地监测环境变化。同时，节点间可以通过无线网络形成自组网络，将各种感知数据实时地准确传送到汇聚节点。汇聚节点整合数据后再进一步将数据上传到互联网供上层应用使用。并且，命令也可反向传导，如来自互联网的命令也可以通过汇聚节点传达到分布于各个监测点的传感器上。国务院办公厅于2015年8月12日印发《生态环境监测网络建设方案》，在《方案》中明确提出，到2020年，初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络。这更进一步促进传感网应用于污染检测、海洋环境监测、森林生态监测、火山活动监测等重要领域。物联网的应用使得环境监测可以长期、连续、大规模且实时监测环境，也再一次证明了物联网对于感知物理世界有着不可代替的贡献。

物联网的发展并不是一蹴而就的，并且虽然物联网前景广阔，但是必须要考虑到物联网的信息安全、隐私保护、资源控制、数据保护、信息共享、标准制定、服务开放性和互操作性等问题。由欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）发表的《物理网2020》指出物联网发展需要经历4个阶段：第一阶段在2010年前完成，是基于RFID技术实现低功耗和低成本的单个物体间的互联，并且能够在物流、制药、零售等领域进行局部运用的阶段；第二阶段是2010—2015年，物联网可以利用传感器网络以及全面普及的RFID条码实现物品与物品之间的多种互联，以及对于特定的行业制定相应的技术标准，从而完成部分行业的网络融合；第三阶段则是在2015—2020年，EPoSS预计将会有更多的可执行指令的标签投入市场使用，从而让物体可以进入半智能化管理的时代，并且在物联网网间相互标准制定完成后，使得网络具有更高的传输信息的能力；最后一个阶段发生在2020年之后，物体具有完全智能的响应能力，并且异质系统可以协同交互信息，可以做到产业整合，以实现人、物、服务网络的深度融合。

“十五年周期定律”是由IBM的前首席执行官郭士纳提出的，他认为计算模式每隔15就会发生一次颠覆性的变革。比如，1965年左右的标志变革为大型机的出现，1980年前后的标志则为个人计算机的普及，1995年则是互联网的全面运用。而这样颠覆性的技术革命无一例外地会引起企业间、行业间，甚至是国家间竞争格局的动荡和变化。互联网革命后的至关重要的科技革命毫无疑问就是物联网技术，其被认为是各个国家振兴经济、确立竞争优势的关键战略。作为新一代经济增长的“马车”之一，各国都强调要着力突破物联网及其相关技术，推动信息网络的发展和扩张，从而推动全球的可持续发展。