文│廣西壯族自治區工業設計院 ? 劉振洲

導言 ?互聯網造就了今天的信息型社會，而物聯網將造就未來的智慧型社會。從互聯網走向物聯網，就是從信息型社會走向智慧型社會的歷程。何謂“物聯”？如何深刻地認識和理解 “物聯”？如何應用？本文通過剖析物聯的定義、總結出物聯網的“3233” ——即“三個特征、兩種屬性、 三個環節、三種處理方式”，并就當前的物聯初級階段提出一些系統設計的應對措施，以加深對物聯應用的認識。

1、物聯網的定義 ?

顧名思義，物聯就是“物物相聯”，就是通過某種形式的鏈接把物體進行有目的的、具有實質性意義的相連。物聯的目的是讓人們了解、管理、監控和控制物體，讓物體“說話、聽話并按需行（自）動”，從而實現物體的智能化、智慧化。

物聯網（The Internet of Things） ，簡稱IOT，其標準定義尚未統一。目前最常見的定義是：物聯網就是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

上述定義略嫌繁雜、對信息采集技術的范圍描述偏窄（如生物識別、視頻識別等均屬于信息采集技術，均可應用于物聯網）、對信息的雙向性描述不足且對控制信息未作明確的敘述、“監控”一詞表述含糊（如“視頻監控”，此時的“監控”與實際的物體控制含義不同）。

或許這樣定義更為準確和簡潔：物聯網就是通過采用某些信息采集技術進行物體信息及相關控制信息的采集，按約定的協議實現物體與互聯網的相連，從而達到對物體進行監測、監管和監控的一種網絡。

無論如何定義，物聯網均顯示出其雖源于互聯網、但其內涵高于廣于互聯網，具體表現在“延伸和擴展”及“感知及控制”兩方面：

延伸和擴展 ?在互聯網基礎上，采用非IT技術延伸和擴展了網絡，用戶端從原來的PC延伸和擴展到了任何物體與物體之間；

感知及控制 ?從原來的人-人鏈接擴展為物與物、物與人的泛在鏈接，進而可實現了對物甚至是人的感知及控制。

2、物聯網的 “三特征”、“兩屬性”

物聯網是一種綜合技術，它聚合了網絡、自動化、人工智能和傳感等多種技術，因而具有如下的特征：

特征1 ?互聯網特征：以互聯網為核心和基礎，需要聯網的“物”須能與互聯網互聯互通；

特征2 ?識別及通信特征：接入物聯網的“物”須具備自動識別與物物通信（M2M）的功能；

特征3 ?智能化特征：整個網絡系統應具有自動化與智能控制的功能。

廣義上說，入網的物可以是任何物體、包括人和動物。入網的物具有兩大屬性：

屬性1 ?物體可流動性：入網的物體除靜態物體外，更多的是動態或者是動靜可變的。流動性物體的入網使物聯網的建立有了更實際的意義，也更富有挑戰性。

屬性2 ?物識的唯一性：入網的物體必須進行可被識別的標識，標識編號是唯一的；

3、物聯網的“三環節”——“感知、傳輸、處理”

3.1、感知 ?包括兩層意思：

一是對物體信息的探測或是物體信息的采集，即讓物體“說話”，說明“我是誰？”、“我在那里？”等等，這就首先需要對物體進行統一的唯一的標識（如條碼、電子標簽等），然后再通過識別設備對物體信息進行接觸或非接觸式的讀取，并將信息轉換為適合網絡傳輸的數據格式，完成對物體的感知。這是一種基本層面的感知。

二是要讓物體能感知外部的信息，即讓物體“聽話”，從而使物體懂得“我應該做什么？”、“如何做？”等等。外部的信息包括人的指令、環境的變化等。這是一種深層次的感知。

3.2、傳輸 ?主要以互聯網為基礎進行傳輸，融合其它有線、無線傳輸模式。

這里應該注意，雖然物聯網是互聯網的延伸，但物聯網并不是物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯網平臺，現實中沒必要也不可能使全部物品聯網、也沒必要使專業網、局域網都連接到互聯網。類似物流、交通、電網等專業網及智能小區等局域網才是物聯最佳的應用空間。所以傳輸網絡應按需配置和組建，形成自身的局域物聯網、專業物聯網。

3.3、處理 ?換言之就是應用，處理環節就是物聯網的應用層。感知了物體的信息和狀態，系統采取的應對措施就是處理。對物體而言，處理模式有監測、監管、監控等三種。

4、物聯網對物的“三種處理方式”

何謂監測、監管、監控？可以結合智能交通管理來說明：

4.1 監測 ?實時感知物體及其狀態，不作任何針對物體的控制措施，這時的處理僅是作相關的記錄，作為事后處理的依據。

智能交通應用之車輛超速的監測：在車輛中鑲嵌電子標識并安裝GPS定位測速儀，即可實時監測車輛速度并可記錄其超速的數據，作為事后處罰的依據。

4.2 監管 ?實時感知物體及其狀態，不是直接地而是通過其他方法間接地實現對物體的管控。

智能交通應用之十字路口車輛通行的監管：在所有車輛中均鑲嵌電子標簽，同時在路口附近各方向路段安裝相應的車輛探測器，即可一方面感知各方向路段車輛的多寡，根據車輛的多寡合理調節各方向紅綠燈開閉時間，從而提高路口的通行率；另一方面可感知某些特殊車輛，實現特殊車輛的優先通行。

4.3 監控 ?實時感知物體及其狀態，并對物體進行直接控制。

智能交通應用之被盜車輛的監控：在車輛中鑲嵌電子標識、GPS定位儀及某種行駛鎖定裝置（如關閉油路、電路等），當感知車輛被盜時即可遙控鎖定其行駛。

5、物聯網函待解決的問題

物聯網既然要“感知萬物”，帶來“萬難”也就不足為奇了。目前物聯網尚處在比較低端的初級階段，某些應用甚至只是一種概念，但諸多問題就已經凸顯出來了。例如下面的幾個層面——

安全層面：系統安全、物體安全……互聯網溝通的是信息、安全問題損失的是信息，信息可備份以避免損失、備份成本低廉；而物聯網聯的物，大多數的物是很難備份的，一旦出現問題就會涉及到生命財產的損失，特別是對需控制的物體，危險將會更大。當物聯網把互聯網與現實連在一起時，也把虛擬世界存在的危險帶到了現實世界。在所有存在的問題中，安全問題最為突出，在應用中應予于高度重視。

標準層面：關于物聯網的標準現是一片空白，連定義都尚未統一，更談不上接口的標準化和數據模型標準化等等……

法律層面：知識產權、個人隱私……

6、物聯網時代下的智能化系統設計應對措施

諸多方面的問題讓物聯網蒙上一層陰影，但誘人的應用前景和巨大的潛在市場令其方興未艾——配套的專業產品不斷涌現；小區域、專業應用的小范圍物聯網正在不斷展開……那么，在一方面熱潮涌動、層層推進，而另一方面又是標準缺失、產品不全，在如此狀況下該如何應對呢？首先，我們不敢奢談如何去設計建立一個物聯網系統，但至少應該：

?分析物聯網應用的需求、可能性、當前與今后的應用范圍；

?充分考慮當前局部應用的安全可靠性；

?為未來物聯網的應用預先鋪設物聯基礎。

以下就智能建筑、安防系統的建設為例，分析探討與物聯網相關的幾個問題。

6.1、關于智能家居——從家居的需求分析智能家居，才知道該聯什么不該聯什么。

智能家居至少應包括內外通信、家居安防、綜合娛樂、家電控制四大基本功能（具體描述和分析參見2010.8《智能建筑與城市信息》之《讓智能家居象家電一樣普及和簡單》一文）。

6.1.1內外通信，最基本的物聯平臺 ? 家居通信應包括外部和內部的通信，實現一種“外引（設置網關與外部通信、實現遠程互訪）內聯（設置管理平臺，實現內部各信息終端設備的聯絡和管理）”的雙網型通信結構；

6.1.2 家居安防，最需物聯的項 ?家居安防是目前需求最為迫切的一項功能，其最基本的內容應包括可視對講、探測報警（非法入侵和火災燃氣探測／緊急手動和自動報警）、視頻監控三項功能；

6.1.3 綜合娛樂，宜于物聯的項 ?綜合娛樂在每一個家庭里都是使用最為頻繁的功能，常見的家庭娛樂項目包括視頻、音頻、教育、游戲等，節目來源渠道有廣播、有線電視、互聯網、數碼存儲（碟機、硬盤和各種卡）。這些節目源都可集中整合在智能家居設備中，各使用點通過內部物聯網共享、按需調用；

6.1.4 家電控制，可選物聯的項 ?家電控制在智能家居和家居物聯中最富含表現力，同時也因為家電品類及生產廠家繁多、物聯協議不一而使其物聯最為困難。做一些有針對性的家電物聯容易，但要形成社會化商品化的廣泛應用則還有待將來，因此它是物聯的可選項。

6.2、關于智能小區——從小區的管理組織模式分析智能小區，才清楚小區物聯的內容、范圍和深度。

隨便詢問任一個業內人士，他都能例舉一堆關于智能小區的相關內容和系統，如物業管理系統、停車場管理系統、門禁及樓宇對講系統、小區安防監控系統、ITV系統(向用戶提供直播、點播、回看以及資訊、理財、游戲等綜合服務)、信息發布系統、電子支付系統、數據交換系統……林林總總，讓住戶、物管、建設方（開發商）很難弄懂該如何設置。

其實，只要從小區的管理組織模式去分析，這個“頭緒”很快就能理清。這就跟要作出一個項目自動控制系統的設計、事先必須了解該項目的工藝流程是同樣的道理。

小區的管理組織模式參見下圖。它分為四層，由于小區管理的綜旨是服務，住戶位于最高層，服務帶來了權利和義務，智能小區的建設內容首先應緊緊圍繞“權利和義務”來配置；明了智能小區的配置，也就基本知悉了物聯的內容、范圍和深度。

小區的管理組織圖：

6.3、關于物聯系統結構的安全——從安防系統方案談起。

下圖的兩個安防系統方案，均為基于網絡應用的系統，但其系統結構有著本質的不同：

基于網絡的應用系統均可根據前端系統的狀況劃分為“有前端系統的系統”和“無前端系統的系統”兩類，這種概念及劃分是在2009年 “第九屆中國安防論壇”*《視頻安防監控系統的系統設計分析》一文中提出來的。

有前端系統的系統（簡稱“有前端系統”）其主要特點是系統中僅有一個與外部連接的接口，并由控制管理中心對該接口進行控制，這就象給前端系統設置了一道防護閘門，使前端系統不易受到外部攻擊、保證內部信息的安全，因而系統安全性、可靠性較高；無前端系統的系統（簡稱“無前端系統”）前端設備直接入網構成的系統，系統安全性、可靠性低。

物聯網應盡量按“有前端系統”的模式來構架。而要這樣做的關鍵在于：控制管理中心除須具備專業應用的相關功能外，同時須具有內網管理、外網接入的網絡功能——如前述“智能家居”中內外通信采用“外引內聯”的雙網型通信結構，就是這類結構的典型案例。

6.4、關于設備的選用

在設備選用上，應堅持“以我為主”、擇適選用、方便物聯。系統設計方案以某些技術和設備作為參考前提來進行，但不是消極被動地依賴設備、生搬硬套，而是根據系統功能對設備提出相應的要求，設備服從于系統。這就是所謂的“以我為主”而非“以設備為主”。

典型案例——雙工對講呼叫及報警系統：要求相關產品廠商把模擬系統設備改造為可直接入網的數字／模擬兼融的系統設備，這樣可省去大量的總平布線，同時形成物聯、方便管理，這種設備所構成的系統已經應用在監獄的監舍對講呼叫報警系統中；此外，在住宅小區的樓宇對講系統也可進行類似的改進，同時要求按網絡的應用特點，擴展和完善某些應用功能如定向、定范圍、全范圍廣播或視頻傳送等。這里的定向、定范圍、全范圍廣播功能在住宅密度越大的場合愈顯重要，因為它可以在緊急情況下直接對相關住戶進行廣播通知，如火災發生時可通知人員緊急撤離，從而彌補了原有消防系統的不足（住宅消防系統一般僅在公共場所設置消防廣播和警鈴，住戶內人員不一定都聽得到）。本文初稿成文于2010年11月上旬，中旬發生的眾皆知曉的上海膠州路火災慘劇即印證了本文的一些觀點。發生火災不奇怪，但死傷那么多就太不應該。事后分析，假如配置了類似上述的直達住戶家中的廣播系統，及時通知緊急撤離減少延誤，不就能避免或減少傷亡嗎？血的事實證明，選用合適的可實施物聯的設備來構架樓宇對講系統，除可方便管理、節約布線、優化樓道環境外，最關鍵的是使居住環境更加安全。（全文完）

?2011.01.01于南寧