1.1 物联网与生活

1.1.1 政府引导

近来，“物联网”已成为备受推崇的热点词汇，从一般性的网站、电视、广播、报刊，到机上读物、广告宣传，以及技术论坛、行业评估、物联网概念股等，无不在热议“物联网”。在这场科技革命、信息革命的演进过程中，美国前副总统阿尔·戈尔（Al Gore）提出的“数字地球”（Digital Earth）可以让人类随时随地遨游全球；2008年11月，IBM董事长兼CEO彭明盛在纽约召开的外国关系理事会上，正式提出“智慧地球”（Smart Planet），2009年1月，“智慧地球”成为美国国家战略的一部分（“智慧地球”与2007年提出的互联网虚拟大脑很相似，如图1-1所示）；美国总统奥巴马将物联网与绿色能源并列，认为这两大战略能够带来长短兼顾的良好效益；中国前总理温家宝提出了建立“感知中国”中心工作，物联网建设被悄然上升到国家战略的层面。

1.戈尔：数字地球

1998年1月31日美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心，作了题为《数字地球：展望21世纪我们这颗行星（Digital Earth: 21st century our planet）》的长篇演讲。他在演讲中，首次提到并系统阐述了“数字地球”这个新概念，其构想如图1-2所示。这个概念提出的前提是，技术创新的新浪潮使我们能够大量地获得、存储、处理和显示关于我们行星的各种环境和文化现象的信息。如果大量的信息构成了“地理坐标系”，它将涉及地球表面的每一个特定的地方。有了这个数字化的“地理坐标系”信息源，人类就可以淘汰现在的人—机对话方式，即利用Macintosh和Windows操作系统提供的桌面图形方式，跨入多种分辨率、三维的表达方式，使人类能嵌入巨大数量的地理坐标系数据。

戈尔认为高科技的发展使人类拥有了前所未有的捕捉、收集、处理和展示信息的手段，但大量的数据并没有得到充分处理，更没有得到充分的使用。例如，一颗地球卫星每两周即可发回地球的完整照片，这种卫星已经运行了20年，所收集的信息可谓浩如烟海，但只是储存在数据库里，与绝大多数人的日常生活无关。

要利用这么巨大的信息量为人类服务，必须开发新的信息展示技术。人脑处理信息的“技术”具有速率低而分辨率高的特点，一般人难以在短时间内记住7组以上的数据，但是由几十亿个信息单元组成的图像，如一处风景、一张名人相片，人们却可以过目不忘。由此，戈尔提出，“我们需要一个‘数字地球’，这是一个高分辨率三维空间的数据星球，与地球有关的庞大数据可以存储在里面”，人们借助头戴显示器、特制的数据手套等高分辨率展示工具，就可以在全球自由遨游，不受时间和空间的限制，可以谈笑间“飞”到万里之外或千年之前，寻访南极的一座冰峰或会晤埃及的某位法老。

2.奥巴马：智慧地球

20世纪末，克林顿政府提出“信息高速公路”的国家振兴战略，大力发展互联网，推动了全球信息产业的革命，美国经济受惠于这一战略的远见卓识，在20世纪90年代中后期享受了历史上罕见的长期繁荣，使美国的霸主地位继续稳固。

21世纪初，奥巴马总统面对财政困难、失业率居高不下、房价继续下探、支持率连创新低的危局，正在苦苦求索。奥巴马的振兴战略方向在哪里？种种迹象表明：“智慧地球”发展战略将成为主导。

2008年，IBM公司提出的“智慧地球”发展战略（见图1-3），受到美国政府的高度重视。“智慧地球”的核心是：无处不在的智能对象，被无处不达的网络与人连接在一起，再被无所不能的超级计算机调度和控制。与这一战略相关的前所未有的“智慧”的基础设施，为创新提供了无穷无尽的空间，其应用领域如图1-4所示。作为新一波信息技术革命，其对于人类文明的影响之深远，将远远超过互联网。预期其中投资于新一代智慧型基础设施建设项目，能够有力地刺激经济复苏，而且能为美国奠定长期繁荣的基础。

这一前景，毫无疑问引起了奥巴马团队的兴趣。既然1993年的克林顿能够利用互联网革命把美国带出当时的经济低谷，并实现空前的经济繁荣，那么2009年的奥巴马或许也可以利用“智慧地球”重现这一幕。“智慧地球”可能上升为美国的国家战略。

3.温家宝：感知中国

2009年8月7日，时任国务院总理温家宝在无锡考察时提出了“感知中国”（Sensing China）战略。

2009年11月3日，温家宝在《让科技引领中国可持续发展》讲话中有这样的描述：信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。全球互联网正在向下一代升级，传感网和物联网方兴未艾。“智慧地球”简单来说就是物联网与互联网的结合，就是传感网在基础设施和服务领域的广泛应用。我在无锡考察时参观了中国科学院微系统所无锡传感网工程中心，很高兴看到一批年轻人正在从事传感网的研究。我相信他们一定能够创造出“感知中国”，在传感世界中拥有中国人自己的一席之地。我们要着力突破传感网、物联网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。

2010年3月5日，温家宝在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出：转变经济发展方式刻不容缓。要大力推动经济进入创新驱动、内生增长的发展轨道。温家宝指出，大力培育战略性新兴产业。国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重点，有所作为。要大力发展新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络和高端制造产业。积极推进新能源汽车、“三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。加大对战略性新兴产业的投入和政策支持。

此后各级政府出台政策、各高校院所研发技术、标准化进展、设立重大专项等。这一年，中国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一；这一年，5亿元首批物联网专项基金启动以后，国内共有600多家企业陆续进行了该基金项目的申报工作，A股多家上市公司均获得该资金的支持。

2012年2月14日，工信部发布《“十二五”物联网发展规划》，多层面的政策投入成为推动现阶段中国物联网产业发展的最强动力。图1-5所示为各省市的物联网发展规划。

4.工业和信息化部四措施推动物联网产业发展

我国物联网总体还处于起步阶段，为推进物联网产业发展，我国将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用。这些措施包括：

一是突破物联网关键核心技术，实现科技创新。同时结合物联网特点，在突破关键共性技术时，研发和推广应用技术，加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设，以应用技术为支撑突破应用创新。

二是制定我国物联网发展规划，全面布局。重点发展高端传感器、微电子机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）、智能传感器和传感器网节点、传感器网关；超高频射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、有源RFID和RFID中间产业等，重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。

三是推动典型物联网应用示范，带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式的发展，带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程，确立以应用带动产业的发展模式，消除制约传感网规模发展的瓶颈。深度开发物联网采集来的信息资源，提升物联网的应用过程中产业链的整体价值。

四是加强物联网国际国内标准，保障发展。做好顶层设计，满足产业需要，形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用，加强关键技术的研究，建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台，加快关键标准的制定、实施和应用。积极参与国际标准制定，整合国内研究力量形成合力，推动国内自主创新研究成果推向国际。

1.1.2 现实应用

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监控、老人护理、个人健康等多个领域。在生活中的应用举不胜举。

● 健康监控。人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数，如体温、血压、心电图和血氧监测等进行监控，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体，如图1-6所示。

● 智能耕作。2002年，Intel公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长，如图1-7所示。研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，能精确地掌握葡萄酒的质地与葡萄生成过程中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕作的实例。

● 畜牧溯源。给放养牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可以通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，包括羊的种类、产地、出栏时间等，如图1-8所示，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。

● 文物保护。对珍贵的古老建筑进行保护，是文物保护单位长期以来的一个工作重点。将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中，无须接线钻孔，便可有效地对建筑物进行长期的监测，如图1-9所示，此外，对于珍贵文物而言，在保存地点的墙角、天花板等位置，监测环境的温度、湿度是否超过安全值，可以更妥善地保护展览品的品质。

● 智能保姆。当您在办公楼里忙碌时，是否担心在学校上学的孩子的安全？你可以给孩子佩戴一块“智能定位”手表，然后在办公电脑中的电子地图上画一个“电子围栏”，一旦孩子的活动范围超越你设定的区域，你将收到一个报警短信。当辛苦工作了一整天的您准备下班回家的时候，是否想过用手机简单地发出一条指令，提前指挥冬天里停在室外的汽车化雪解冻，让家中的空调启动、电饭煲开始煮饭、解除不在家时的防盗设置呢？这些都是物联网技术已经可以实现的应用。

● 如果在汽车和汽车钥匙上都植入微型感应器，酒后驾车现象就可能被杜绝。当喝了酒的司机掏出汽车钥匙时，钥匙能通过气味感觉器察觉到酒气，并通过无线信号通知汽车“不要发动”，汽车会自动罢工，并能够“命令”司机的手机给其亲友发短信，通知他们司机所在的位置，请亲友来处理。

● Nike和Adidas通过物联网健身产品为跑步者提供帮助：Nike+跑步鞋上有一个传感器，可以跟踪你的跑步，然后把跑步数据发送到iPod上。该产品甚至还有自己的社交网络：它可以自动发布状态消息到Twitter和Facebook。Adidas miCoach PACER是一套售价$140的跑步装备，其中包括一个心律检测器和一个跑步传感器（跟鞋配套），该装置可以用语音提示跑步者在跑步过程中保持目标心率。此外还有一个提供健身计划、设定目标、跟踪进度的支持网站。

● 斯德哥尔摩通过收取拥堵费减少了车流。瑞典斯德哥尔摩交通拥挤非常严重，因此道路交通管理部门决定采取措施将交通拥挤降低10%～15%。城市必须构建一套系统，自动向在周一至周五（节假日除外）6:30到18:30之间进出市中心的注册车辆收税。通过使用RFID技术以及利用激光、照相机和系统技术的先进自由车流路边系统，他们设计并实施了一个随机应变的解决方案，可以检测、标识车辆，并收取费用。效果显著：交通拥堵降低了25%（远远高于预期目标），交通排队所需的时间下降50%，出租车收入增幅超过了10%，城市污染级别下降10%～15%。并且，每天新增四万名公共交通工具乘客。

● 国际快递巨人联邦快递在2009年12月份为包裹推出了一种新型跟踪装置和网络服务，名字叫做SenseAware，它可以显示包裹的温度、地点和其他重要信息，比如是否被打开过或被玩耍过。目前联邦快递已经和50家保健公司和生命科学公司展开了试点合作，用于跟踪手术工具包，医疗设备和器官等。

● 惠普实验室打算建立一个“地球中枢神经系统”（CeNSE）。该科研项目的目标是，通过数十亿个“微型、廉价、结实和异常敏感的探测器”建立一个全球感应网络。该计划幕后的技术支持是由惠普实验室的纳米感应研究提供的。这些传感器和RFID芯片类似，但是这些微型加速器可以发现移动和振动。惠普实验室称第一个CeNSE传感器的敏感度大约为Wii、iPhone或汽车气囊系统的敏感度的1000倍。以后他们还将推出感应光、温度、气压、气流和湿度的传感器。

● 盖茨之家。比尔·盖茨（Bill Gates）的智能之家（Smart Home）位于美国华盛顿州Medina湖畔（见图1-10），建于20世纪90年代，耗资1.13亿美元，整座建筑物埋设了52英里长的电缆和光纤，几乎所有设施都通过网络连接在一起：大门外装有天气感知器，可以根据各项气象指标通知空调系统控制室内温度和通风情况；主人在回家途中只要打个电话发布指令，家里的浴缸便开始放水调温，做好为主人洗去一路风尘的准备。尤其特别的是，每个来这里的客人会领到一个含有电子标签的胸针，其中存有每个人对温度、湿度、灯光等的喜好。当您走进一个房间，电子标签都会通过传感系统与周围设备交流，房间内的温度会调整到您感觉舒适的程度。厨房内，装有一套全自动烹调设备。而厕所里安装了一套检查身体的电脑系统，如发现异常，电脑会立即发出警报。地板能在6英寸的范围内跟踪到人的足迹，在有人时自动打开照明，离去的同时自动关闭……

国家电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）在2005年发布的“物联网”报告中，描绘了与前面所述类似的2020年日常生活的一天。一个来自西班牙的23岁名叫Rosa的学生，刚刚同男朋友吵架，想要独处一段时间。她决定私自架驶自己的智能丰田车去法国阿尔卑斯（Alps）山的一个滑雪胜地度周末。但是她必须先去汽车修理厂，因为汽车的RFID传感系统（法定要求安装）提醒她轮胎可能坏了。当她进入修车厂入门通道的时候，基于传感器和无线电技术的诊断工具为她的车进行了全面的检查，并根据检查结果引导她的车开进了一个匹配的配备有自动机器人手的专门修理站点。Rosa放下车后去喝杯咖啡，饮料自动售卖机知道Rosa喜欢冰咖啡，所以在Rosa挥舞网络手表付过账之后她得到了一杯她想要的冰咖啡。当Rosa回来时，一对新的后备轮胎（装有集成RFID标签，可以检测压力、温度和变形情况）已经安装好。机器人然后提示Rosa新轮胎上与隐私相关的选项，存储在汽车控制系统中的信息是为维护维修用的，但在汽车行驶中如果周围有RFID读卡器，这些信息将被读取到。Rosa不想任何人知道（特别是她的男友）她要去哪里，所以她选择把这些信息设置为被保护的，防止被无权限的人看到。

终于，Rosa可以开车去最近的商业街购物了。她想买个有内嵌媒体播放器和温度调节功能的单板滑雪服。由于她要去的滑雪场用无线传感网络监测雪崩的可能性，所以她感到去那里很安全。在通过法国和西班牙边境时，她不需要停留，因为她的车里就存了她的驾驶执照和护照等信息，在超过边境的时候，这些信息被自动传输到简化的边境控制装置中，自动检查放行。这个过程如图1-11所示。

突然，Rosa从她的太阳镜上收到一个视频寻呼，她赶紧把车停到路边，她看到男友正请求原谅并问她是否想一起度过周末。这时她心情正好不错，于是她脱口而出，对导航系统发出了撤掉隐私保护的语音命令，这样她的男友就可以看到她现在的位置并赶过来。即使在所有的事物都被连接到了一起的智能物联网的世界里，人的感觉仍然是起主导作用的。

其实，这一天的到来可能已经不用等到2020年了，图1-12和图1-13展示了我们中国目前已可以做到的物联网生活场景：家中保险柜被保姆不小心碰到，内置设备会“开口说话”，及时向主人手机发出提示信息；机密文件锁在保险柜，若钥匙丢失，管理者用手机发条指令，待命的保险柜便会立即开启；安防部门调用枪支，管理人员并不需枪支编号登记，而只需登录内部网管理模块，便能实现远程开锁授权，实时了解枪柜使用情况……这不是科幻电影中的镜头，而是正在大步向我们走来的保险柜“物联网时代”的美好生活。