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物联网离我们有多远?
2009年8月7日,国务院总理温家宝在中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心视察时指出,“在传感网发展中,要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术”,“在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展”。
2009年11月3日,温家宝总理在《让科技引领中国可持续发展》的讲话中要求“着力突破传感网、物联网关键技术,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’”。
总理的两次讲话,唤起了人们对物联网的极大关注,掀起又一轮物联网的讨论热潮,那么,到底什么是物联网?它是怎么发展起来的?各国的情况如何?我国具备什么样的基础?怎样建设物联网?物联网离我们有多远?本文就上述问题进行初步探讨。
一、物联网概念的产生和发展
最初的物联网,指的是利用产品电子代码(EPC)、射频识别(RFID)等技术,通过网络实现物品互联互通,可在任何时间、任何地点,对任何物品识别与管理的网络,包括编码系统、数据自动采集系统和网络信息系统三个组成部分。
物联网概念最早的提出,要追溯到二十世纪末,随着 RFID技术进入民用领域和信息互联网络(Internet)的形成,信息的采集、流通变得准确、快捷,并且可以在全球范围内互联互通。1998年,在美国统一代码委员会UCC(Uniform Code Council)支持下,美国麻省理工学院(MIT)的研究人员创造性地提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合,利用产品电子代码(EPC,Electronic Product Code)作为物品标识,实现“物品”与Internet的联接,即可在任何时间、任何地点,实现对任何物品的识别与管理,即所谓“物联网(The Internet of Things)”的概念。
1999年,由美国统一代码委员会(UCC)、吉列和宝洁等组织和企业共同出资,在美国麻省理工大学成立“自动识别中心(Auto-ID Center)”,在随后的几年中,英国、澳大利亚、日本、瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继加入Auto-ID Center,对“物联网”相关研究实行分工合作,系统地开展研究,提出最初的由射频标签、识读器、Savant软件、对象名称解析服务(ONS)、实体标记语言服务器(PML-Server)五部分组成的EPC系统雏形。2003年10月,六个Auto-ID中心正式更名为Auto-ID实验室。
2003年11月,美国统一代码委员会UCC(Uniform Code Council)和国际物品编码协会EAN(European Article Numbering System)收购了Auto-ID实验室的EPC技术,将EPC纳入全球统一标识系统,并成立了EPCglobal(非赢利组织),通过国际物品编码协会在全球的100多个编码组织来推广EPC技术,组织系统服务商、商品制造商、销售商等在物流领域展开EPC系统的技术研究、标准研制、应用试点等。
经过10年的研究发展,逐步形成了目前较为成熟的EPC系统,包括EPC编码、EPC标签、读写器、中间件、对象名称解析服务(ONS)、EPC信息服务(EPCIS)等六部分组成。该系统是在适应商品流通、物流供应链等领域应用需求基础上提出的,并在物流流通领域得到有效应用。2008年,“物联网”概念的创始人Sanjay Sarma认为,EPC系统即为商品的“物联网”。
随着无线网络迅猛发展、无线网络终端(3G等)走向应用、多网融合以及泛在网初见端倪,物联网概念的内涵已经发生了巨大变化:“物”不再限于一般物理实体,而是包括了所有事物甚至是应用系统;“网”也不仅仅是Internet,而是能够互联的各类信息网络;“物”与“网”的“联”更是包括条码、射频、传感器等多种技术手段。
物联网的现代涵义可以理解为利用产品电子代码(EPC)、射频识别(RFID)技术、微纳传感技术、全球定位技术等,通过泛在网络实现人与物品之间、物品与物品之间的互联互通,可在任何时间、任何地点,对任何物品识别、监测、管理与控制。
今天的物联网概念,是指一个将世界任何地方的任何事物能在任何时间进行网络信息交流的、所有信息网络互联构成的庞大网络体系。
二、国际上物联网的研究与进展情况
鉴于物联网对未来经济和社会可能产生的重大影响,世界各国对其高度重视,尤其是欧美等发达国家投入了大量的人力、物力开展物联网及相关技术的研究。
1.美国
美国作为物联网概念的发起者,又是信息互联网中获益最多的国家,抓住物联网发展的契机,凭借其雄厚的资金技术实力,在物联网的标准、技术、应用、服务、法规等方面开展了大量工作,引领着全球物联网的发展。
美国政府积极推动RFID 应用,并在政府相关部门首先启用RFID项目,带动RFID应用、技术研发、产业发展和标准的完善。
美国防部要求,2005年1月1日以后,所有军需物资都要使用RFID标签;美国食品及药物管理局(FDA)要求制药商从2007年起的3年内,通过在处方药上采用RFID技术对付假药问题,并通过立法形式实施;美国社会福利局(SSA)正式使用RFID技术追踪SSA各种表格和手册。
美国宝洁的EPC试验项目完成,并将继续开展后续研究,沃尔玛已经在山姆会员店中应用EPC标签,IBM推出的结合RFID和传感器解决方案,用于植物、家禽和肉类产品供应链,以及集装箱运输。
2.欧洲
欧盟在推进RFID 等物联网发展的最大特点就是政府出资开展基础技术研究、政策法规研究规划、应用技术研究与试点,制定了物联网研究路线图。
欧洲RFID研究主要集中在物流供应链和药品管理两大领域,2006年RFID在零售和供应链中的应用占据全西欧RFID产业的55%,RFID已成为零售商最主要的IT项目投资,麦德龙、家乐福等欧洲多数零售巨头早已开始使用该技术。到2010年德国独占欧洲零售贸易25%的RFID标签使用量。
欧洲RFID开始和无线通信Wifi技术融合,用于铁路和公交通信。
近年来设立了与物联网有关的欧盟研究项目40多项,其中,影响较大的有BRIDGE项目和CASAGRAS项目。BRIDGE重点资助包括RFID 系统有效应用的基础性研究、技术研发、培训和示范。CASAGRAS项目主要内容是对RFID以及物联网相关问题进行基础性、框架性、概念性的研究,提出了欧盟的物联网架构及实施路线。
3.日本
日本政府主导了物联网相关技术——RFID标签标准的制定与应用。
日本东京大学、庆应大学、东京工业大学和早稻田大学以及20余家日本大型企业正联合制定电子标签技术标准,由大学和企业共同进行电子标签的应用实验,创造出企业和个人都可自由和便利地应用信息的环境。
日本经济产业省出资完成了EPCglobal物流行业试验项目,验证了中美日欧间陆、海、空物流中应用EPC系统。
日本RFID市场规模预计在2010年会应用10亿标签,达到千亿日元。
4.韩国
韩国发布了《RFID和USN产业发展目标及战略》(简称《战略》)。《战略》以2017年成为世界RFID和USN产业第三大强国为目标,主要内容包括创造需求,提高国际竞争力,奠定产业发展基础。
韩国因近年来手机领域技术有了巨大的进步,在世界上已形成竞争优势,为扩大这一优势,韩国在物联网方面的研究主要集中在手机移动网络的研究方面。
韩国手机自动识别技术较为发达,麦当劳全球首家结合RFID和手机的点餐系统在韩国投入使用;韩国几家主流媒体和公交运输,都普遍采用了手机二维码。
三、我国的物联网及相关领域开展的工作
我国对物联网的跟踪和研究始于2001年,中国物品编码中心最早开始关注跟踪EPC物联网的发展。2003年12月,国家标准化管理委员会会同科技部就在北京召开了“物流信息新技术——物联网及产品电子代码(EPC)研讨会暨第一次物流信息新技术联席会议”,之后有关物联网研究、试点工作陆续开展。
中国物品编码中心先后出版了《EPC与物联网》《EPC基础教程》《EPC实用操作大全》《物联网与产品电子代码》等专业书籍,举办了多次RFID/EPC论坛及教育培训活动。
我国政府对RFID技术也十分重视,2005年科技部制定了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》;国家863项目设立了RFID专项支持技术研究。2006、2008年国家发改委先后启动了国家高技术产业化项目(RFID读写器、标签项目)及信息化试点专项(RFID试点项目)。2007年,无线电频率主管部门颁布了我国RFID应用频段,以满足RFID的实际应用。
科技部设立“863”项目“RFID技术标准研究与制定”,开始制定RFID相关技术标准。由国家质检总局批准筹建的“国家射频识别产品质量监督检验中心”2009年9月通过国家验收,2009年11月科技部组织编写的《中国射频识别技术蓝皮书》发布。
近年来,众多高校、研究机构、行业、企业卓有成效地开展了物联网信息采集和网络交换等基础、支撑技术研究。中国物品编码中心参加了欧盟的BRIDGE(利用RFID为全球环境提供解决方案)项目,EPCglobal TLS运输物流第二阶段试点项目(中国到美国货物运输的RFID试验项目)。
RFID已经在车辆、铁路、资产、集装箱等行业开始应用:上海港集装箱货车采用RFID技术管理。广东东莞虎门港正在实施RFID。浙江省建立信息互联和共享的物流信息化平台。湖南省交通厅交管局对所辖车辆用RFID电子标签技术进行监管。全国海关的400多个智能卡口系统及20多个国家级出口加工区的监管车辆已完成识别管理和自动化作业。
总的来说我国关注的焦点是物联网关键技术的研究、开发和应用上, 尚未出台物联网的国家规划,由于RFID等物联网技术、产业相对落后,核心技术和专利方面远远少于国外,再加上各界对RFID国家标准制定方面没有形成一致意见,RFID标准体系尚不完善,影响了RFID技术的推广应用,这些都会在一定程度上制约我国物联网的应用和发展。
四、我国应怎样建设物联网
1.制定物联网发展规划
物联网涉及面广,将对我国未来经济与社会发展产生深远影响。我国要未雨绸缪、高瞻远瞩,尽早建立我国物联网发展规划,统筹实施,争取先发优势,并在全球物联网逐步形成的过程中扩大我国的影响,建议国家发改委牵头,会同相关部门共同研究制定。
2. 制定并完善相关法律法规
物联网的建设需要完善的法律法规体系来规范。目前已经存在的有关条例有:无线通信的频率规划、互联网管理条例等;急需制定的条例有:物联网管理条例、物品编码管理条例、物联网信息安全管理条例等。
3. 制定物联网标准
在分析物联网体系架构基础上,研究制定物联网标准体系框架,同时分步骤制定关键标准:(1)编码标准;(2)接口标准;(3)性能测试标准;(4)安全标准;(5)应用标准等。
4. 统一规划物品编码工作
(1)物品编码是物联网的基础:物品编码是物品在信息网络中的身份标识(物品编码利用载体如:条码、电子标签进行标识)。在物联网的各个环节,如利用自动识别技术(采集数据)实现“物”与“网”联结的过程、在信息网络中“物”的信息获取过程、“物”的信息处理、“物”的跟踪与控制……,物品编码是贯穿始终的关键字,没有物品编码,网络中就没有“物”。
(2)编码解析是实现信息互通的核心:物品编码解析是物品编码信息获取的关键。物品编码解析是指将物品代码通过一定的转换机制对应到一个或多个网络地址,用户端通过访问该网络地址可以进一步找到此物品编码对应对象的详细信息。
“物联网”由许多标准不一、形式不同、结构各异的物品编码应用系统组成,各系统借助自动识别技术、互联网技术等,实现了形式上的互联,但无法实现信息互通,是一个个“信息孤岛”。因此,建立国家物品编码标准体系是物联网的重要支撑。
5. 关键技术研究与产业化
(1)相关设备关键技术研究开发与产业化,包括芯片、传感器、识读器等关键核心技术与产业化研究。
(2)相关网络关键技术研究开发与产业化:满足物联网需求的网络基础技术研究(架构、协议)、代码解析、ID 终端管理、ID 业务互通、隐私管理、位置服务支持等网络关键技术研究
(3)相关服务关键技术研究开发与产业化:基于物联网的B2B、B2C、C2C的商务模式、服务技术研究与产业化。
6. 应用推广
由点到面,逐步推进,选择物流、国际贸易、贵重物品、危险品、医疗保险等民生服务领域进行试点。广泛宣传,对企业开展培训,推广成功案例,加强媒体报道。
五、物联网建设中应注意的问题
物联网是未来国家信息化竞争的重要力量,需要引起高度重视,在建设中要注意以下几个问题:
一是把握发展主动权,包括(1)信息的掌控权:自主掌控相关信息的采集、传输、处理与利用。(2)标准的话语权:参与国际标准制定,维护国家利益。3)技术的主动权:自主研发核心技术,改变“知识产权”纠纷的被动局面。
二是维护国家经济信息安全:包括(1)自主掌控我国物联网的网络体系,防止信息外泄;(2)在国家范围内建立信息传输的防护体系;(3)推动信息安全研究,提高网络安全技术水平。
三是带动相关产业发展:物联网建设涉及芯片、标签、传感器、识读设备、软件和服务等,有着巨大的市场规模;
——美国权威咨询机构forrester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。
——全球:2008年全球仅射频识别产业的市场约400亿,到2015年将超过1500亿。
——中国:2008年中国市场规模达到65亿,按照目前的增长速度,我们相信2015年我国的规模将达200亿左右,保守估计每年将新增就业15万左右。
四是提升企业核心竞争力:包括(1)提高企业效率:利用自动识别技术提高企业信息化、自动化水平。(2)增强盈利能力:信息共享降低管理和人力成本,加强对市场的反应能力。(3)加强企业科学决策:透明供应链让企业实时了解发展态势。
总的来说,尽管物联网概念的提出已经有十年的时间,目前全球范围内还仍以RFID技术研究为主,物联网网络系统未大规模建立:主要还是小规模、闭环的RFID应用,真正意义的全球EPC网络(商品的物联网)也没有大规模应用;试点应用仍局限于物流领域;就连物联网的定义也没有统一。我们离真正意义上的物联网时代还有相当长的路要走。但是,物联网概念的提出至少为我们指出了未来技术发展的方向,尤其是将为我们走出金融危机发挥十分重要的推动作用。我们需要积极面对,冷静思考,做好规划,以科研为重点,以标准为基础,以产业为支撑,从物联网的基础做起,争取主动权,扎扎实实推进我国物联网健康发展。