引 言

20世紀90年代中期IT進入互聯(lián)網(wǎng)計算模式時代。10余年來隨著信息化的深入發(fā)展信息化覆蓋了各行各業(yè)如鐵路、公路、建筑、電力、水利、石化、航運、商業(yè)、物流、公用事業(yè)、國防等領域。不僅辦公自動化、管理信息系統(tǒng)、電子政務、電子商務等信息化應用早已存在而且各種物理設備、基礎設施的數(shù)據(jù)也需要進入網(wǎng)絡在本行業(yè)內(nèi)或跨行業(yè)間相互通信連接、交換、互動，這就構成了物理基礎設施（如光電、機電、電氣等設備）和IT 基礎設施（如電腦、服務器、交換機等）融合為一體的一種信息系統(tǒng)即物聯(lián)網(wǎng)。

1 物聯(lián)網(wǎng)計算模式的形成

物聯(lián)網(wǎng)是信息化和工業(yè)化發(fā)展、融合的必然結果是信息技術和傳感、控制技術融合的產(chǎn)物。在互聯(lián)網(wǎng)計算模式時代計算機的信息交換、傳輸、存儲、處理和應用從此擺脫 孤島環(huán)境進入全面開放的時代促進了各行各業(yè)的發(fā)展極大地滿足了人類發(fā)展的需求。

工業(yè)化的需求促進了傳感、控制技術的飛速發(fā)展物件（設備） 通過傳感器和（或） 執(zhí)行器按一定的協(xié)議（規(guī)程）連接起來構成傳感、控制網(wǎng)絡進入到工業(yè)自動化 時代。隨著傳感、控制技術的發(fā)展以及工業(yè)化、數(shù)字城市、國防軍事等對信息需求的不斷提升和發(fā)展傳感/控制領域的信息交換、傳輸、存儲、處理和應用也需要開放從孤島邁向城市和區(qū)域乃至全球。因此，一種既包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議又具有傳感、控制網(wǎng)絡協(xié)議的結構在互聯(lián)網(wǎng)計算模式中脫穎而出這就是新的計算模式 ？？物聯(lián)網(wǎng)計算模式。

20世記50~ 60年代稱為早期計算機時代;60年代中期開始的 終端- 主機稱為第一代計算模式; 80 年代初發(fā)展的微機- 服務器稱為第二代計算模式; 90年代中期以后發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)稱為第三代計算模式; 物聯(lián)網(wǎng)計算模式是繼互聯(lián)網(wǎng)后的第四代計算模式它是互聯(lián)網(wǎng)計算模式的進一步發(fā)展。

因此可以認為物聯(lián)網(wǎng)計算模式的內(nèi)涵就是通過物件（設備）的傳感和控制按約定的協(xié)議將物件的信息或（和）物件間互動的信息利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議連接起來進行信息交換和通信并實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種應用架構。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術國內(nèi)外發(fā)展歷程

2. 1 國外發(fā)展概況

物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展始于20世紀90年代后期。1995年比爾 蓋茨在未來之路中提及物聯(lián)網(wǎng)但當時這個新概念沒有引起太多的關注。直至1999 年在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡國際會議上提出傳感網(wǎng)是21世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇這才引起信息界的注意。2005年國際電信聯(lián)盟（ ITU ）發(fā)布 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告2005： 物聯(lián)網(wǎng)并預測物聯(lián)網(wǎng)的建立將會帶來10億量級的信息設備、30億量級的智能電子設備、5 000億量級的微處理器、萬億以上傳感器的需求是下一個萬億級信息產(chǎn)業(yè)引擎成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。繼后美國權威咨詢機構Forrester測到2020 年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務與人與人通信的業(yè)務相比將達到301。因此 物聯(lián)網(wǎng)被稱為下一個萬億級通信業(yè)務的網(wǎng)絡。此后物聯(lián)網(wǎng)理念正式在IT界確立。

2009年1月28日美國總統(tǒng)奧巴馬與工商業(yè)領袖舉行了一次圓桌會議IBM 首席執(zhí)行官彭明盛首次提出智慧地球的概念。該概念一經(jīng)提出即得到美國各界的高度關注。甚至有分析認為IBM 公司的這一構想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略具體地說就是把傳感器嵌入或裝備到電網(wǎng)、鐵路、公路、建筑、交通運輸工具、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種基礎設施中并且相互通信連接形成所謂的 物聯(lián)網(wǎng)。

IBM 前任首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點認為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。物聯(lián)網(wǎng)的確是繼互聯(lián)網(wǎng)后的第四代計算模式。

2. 2 國內(nèi)發(fā)展概況

我國國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2006 2020年） 中已把物聯(lián)網(wǎng)列入重點研究領域。若干年來相關的高等院校、研究所和企業(yè)已承擔了物聯(lián)網(wǎng)的相關課題（著重于傳感器和傳感器聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品）并獲得了一定的成果但未形成自主產(chǎn)業(yè)鏈。

2009年8月開始 物聯(lián)網(wǎng)真正引起中國公眾關注。2009年8月7日***總理到中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術研發(fā)中心考察時表示： 在傳感網(wǎng)發(fā)展中需早一點謀劃未來早一點攻破核心技術。***總理于同年11 月3日發(fā)表了題為讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展的重要講話把物聯(lián)網(wǎng)列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。2010年3月5日***總理在政府工作報告中指出要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應用。物聯(lián)網(wǎng)首次被寫進政府工作報告物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了國家最高層領導的關注。據(jù)悉中國已經(jīng)規(guī)劃2020年之前投入近4 萬億元資金用于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)。工業(yè)和信息化部已把物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展作為2010年我國信息產(chǎn)業(yè)確定的三大發(fā)展目標之一。

2010年以來為了加速形成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動物聯(lián)網(wǎng)應用國內(nèi)開展的有關物聯(lián)網(wǎng)的工作主要如下：

（ 1） 由工業(yè)和信息化部和國標委領導6月8日正式成立物聯(lián)網(wǎng)標準聯(lián)合工作組并開展標準制定工作。

（ 2） 北京、上海、廣州、深圳等各大城市相繼舉辦了物聯(lián)網(wǎng)應用高峰論壇并成立了物聯(lián)網(wǎng)中心或相應的機構。以建設感知城市或智慧城市命名的項目陸續(xù)展開。

（ 3） 國家相關部、委相繼舉行了物聯(lián)網(wǎng)應用高峰論壇并成立相應機構結合本部門實際開展物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和應用實現(xiàn)信息化推動工業(yè)化發(fā)展的目標。

（ 4） 三大電信運行商、國家廣電總局等均制定了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃并相繼在各大城市中成立相關機構。

（ 5） 有關高等院校設立物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)。

（ 6） 國家十二五規(guī)劃中關于物聯(lián)網(wǎng)的應用鎖定如下十大重點領域： 智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細農(nóng)牧業(yè)、金融與服務業(yè)和國防軍事。

3 物聯(lián)網(wǎng)的應用體系架構

物聯(lián)網(wǎng)不是一種特定的物理網(wǎng)絡而是在互聯(lián)網(wǎng)技術基礎上進一步發(fā)展的信息應用架構該架構既適用于基層更適合城市、區(qū)域或全行業(yè)（部門）的信息化應用。

物聯(lián)網(wǎng)的應用體系架構由感知層、網(wǎng)絡層（又稱連接層）、應用層和公共技術4部分組成，如圖1所示。

（ 1） 感知層包括物件傳感與執(zhí)行、短距離通信技術和協(xié)同處理兩部分內(nèi)容。前者確定了對物件進行數(shù)據(jù)采集的傳感器以及對物件進行控制的執(zhí)行器。后者規(guī)定了傳感器和執(zhí)行器聯(lián)網(wǎng)及其協(xié)同處理的內(nèi)容其中包括短距離傳輸、自組織組網(wǎng)、協(xié)同信息處理、傳感器網(wǎng)絡中間件等技術。

（ 2） 網(wǎng)絡層說明了網(wǎng)絡支撐技術包括M 2M、異構網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、專用網(wǎng)絡等。

（ 3） 應用層包括應用領域和服務支持兩部分內(nèi)容。前者確定了與物聯(lián)網(wǎng)相關的應用領域，如智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、安保監(jiān)測、工業(yè)監(jiān)控、智能物流

等。后者為各類應用提供服務支撐平臺包括SOA、分布式數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)挖掘、海量存儲等內(nèi)容。

（ 4） 公共技術包括標志解析、信息安全、系統(tǒng)管理等。

4 物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑

4. 1 智能建筑技術現(xiàn)狀

智能建筑技術發(fā)展歷經(jīng)20 余年在我國的發(fā)展起步于20 世紀90 年代中期技術現(xiàn)狀如下：

（ 1） 智能建筑技術遍及各個行業(yè)從傳統(tǒng)弱電發(fā)展成融合信息和控制等技術的綜合應用系統(tǒng)。

（ 2） 智能建筑包括20 ~ 30 個子系統(tǒng)子系統(tǒng)分成兩大類： 常規(guī)與專業(yè)應用。

（ 3） TCP / IP網(wǎng)絡化架構支撐絕大部分子系統(tǒng)的管理和監(jiān)控。

（ 4） 建筑設備監(jiān)控、安防、一卡通等已構建成TCP / IP網(wǎng)絡架構上的虛擬化集成融合子系統(tǒng)。

（ 5） 智能建筑遍及整個城市是構建數(shù)字城市的重要基層單元。

（ 6） 智能建筑技術是支持構建綠色建筑（環(huán)保、節(jié)能）的重要技術。

（ 7） 標準與規(guī)范日趨完善。

物聯(lián)網(wǎng)的應用體系架構說明了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的兩種情況： 人類通過信息網(wǎng)絡對物件傳感器數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理從而對物件進行管理和監(jiān)控; 物件間產(chǎn)生互動人類通過信息網(wǎng)絡對物件間互動進行管理和監(jiān)控。

4. 2 智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展現(xiàn)狀

智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用無處不在表現(xiàn)如下：

（ 1） 物件（設備）經(jīng)傳感器聯(lián)網(wǎng)明顯地反映在智能家居、建筑設備監(jiān)控、安防、一卡通、遠傳表、電子配線管理、智能照明、公共廣播、會議系統(tǒng)、機房以及某些專業(yè)應用等系統(tǒng)中。

（ 2） 以局域網(wǎng)作為內(nèi)網(wǎng)是智能建筑的網(wǎng)絡層主要結構。

（ 3） TCP / IP網(wǎng)絡平臺支撐設備的管理和監(jiān)控。

（ 4） 實現(xiàn)管理和監(jiān)控瀏覽器和服務器（ B row ser/ServerB /S）訪問模式逐漸取代了傳統(tǒng)的B /S與客戶機/服務器（ C lient /ServerC /S）混合訪問模式。

（ 5） 智能建筑設備傳感/控制聯(lián)網(wǎng)方式涉及開關量或模擬量、單向或雙向、單路或多路、TCP/IP支持的網(wǎng)或TCP / IP不直接支持的網(wǎng)、設備間無互動或設備間互動5個因素。不同的子系統(tǒng)設備傳感/控制聯(lián)網(wǎng)方式可能不同其中模擬量、雙向、多路、非TCP / IP 網(wǎng)、設備間互動的聯(lián)網(wǎng)方式比較復雜建筑設備監(jiān)控、智能家居、機房內(nèi)環(huán)境與設備監(jiān)控等系統(tǒng)涉及的傳感/控制聯(lián)網(wǎng)就歸于此類情況。

（ 6） 十二五物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃所支持的重點應用領域與智能建筑關系密切。

4. 3 智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用體系架構

按照圖1的體系架構智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用體系架構可細分成6 層和公共技術共7部分，如圖2所示。

（ 1） 智能建筑傳感與執(zhí)行層。有關子系統(tǒng)物件傳感和執(zhí)行情況說明如表1所示。

（ 2） 短距離通信技術和協(xié)同處理層。涉及傳感器與執(zhí)行器所連接的現(xiàn)場總線和通信技術，以及設備在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡上的互動和協(xié)同處理。

（ 3） 網(wǎng)絡平臺層。對于智能建筑物聯(lián)網(wǎng)有關的子系統(tǒng)該層的內(nèi)容幾乎全部是TCP / IP以太網(wǎng)平臺某些子系統(tǒng)需要建立移動通信網(wǎng)平臺。

（ 4） 網(wǎng)絡應用協(xié)議層。該層內(nèi)容是TCP / IP網(wǎng)絡平臺所支持的應用協(xié)議如HTTP、FTP、M IME、SNMP、XML等。

（ 5） 服務支持層。該層內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源和中間件等。

（ 6） 智能建筑應用層。對于智能建筑物聯(lián)網(wǎng)有關的子系統(tǒng)必須具備基于瀏覽器的B /S訪問模式的管理和監(jiān)控功能。

（ 7） 公共技術。公共技術主要包括建立系統(tǒng)所需要的公共文件和服務如標志解析、信息安全、系統(tǒng)管理等。

4. 4 智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構

智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構實例如圖3所示。

（ 1） 家居智能控制器是系統(tǒng)的核心設備連接家居網(wǎng)、住區(qū)以太網(wǎng)和移動通信網(wǎng)。

（ 2） 家居網(wǎng)可選擇無線、低壓載波電力線、MBus、RS485、LonW orks等通信協(xié)議或網(wǎng)絡實現(xiàn)家居內(nèi)的家電、安防、環(huán)保、遠傳表具等設備的傳感和控制。

（ 3） 系統(tǒng)網(wǎng)絡為以太網(wǎng)和移動通信網(wǎng)。物業(yè)、住戶通過電腦或（和）移動終端的瀏覽器以B /S訪問模式連接具有W eb Server功能的家居智能控制器對家居實現(xiàn)物業(yè)管理和遠程監(jiān)控。

（ 4） B /S 訪問模式既能使住戶對自己家里的情況隨時隨地地進行遠程監(jiān)控也保證了智能家居作為數(shù)字城市的一種基礎單元。

5 智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用進程若干問題

（ 1） 物聯(lián)網(wǎng)應用的主要目標可認為是 數(shù)字城市 （目前稱感知城市） 和 行業(yè)智能化。國家 十二五規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)鎖定的十大重點領域雖然遍及數(shù)字城市但與處于基層的智能建筑關系密切： 智能家居領域本來是智能建筑的一部分; 工業(yè)與自動化領域包括智能建筑中的建筑設備監(jiān)控子系統(tǒng); 環(huán)境與安全檢測領域落實到智能建筑中就是綠色建筑環(huán)保監(jiān)測以及重要的安防系統(tǒng); 智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、醫(yī)療健康、金融與服務業(yè)等領域的物聯(lián)網(wǎng)應用與這些領域中的智能建筑相關專業(yè)子系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應用有關。

（ 2） 物聯(lián)網(wǎng)的原文是Internet of Th ings但對于基于建筑物、基本由TCP / IP 以太網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)支撐的智能建筑來說其物聯(lián)網(wǎng)架構不可能發(fā)展成由Internet來支撐即智能建筑領域的物件資源不太可能在互聯(lián)網(wǎng)上被共享。但是互聯(lián)網(wǎng)技術特別是互聯(lián)網(wǎng)應用協(xié)議（ 如瀏覽器、HTTP、WebServer、M IME、XML等）對智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應用的支持極為重要?？梢哉J為智能建筑物聯(lián)網(wǎng)物件資源的共享發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議支持的內(nèi)網(wǎng)以太網(wǎng)平臺上。

（ 3） 智能建筑各個物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的應用層采用B /S訪問模式的重要性在于如下幾點： 物聯(lián)網(wǎng)計算模式源于上一代互聯(lián)網(wǎng)計算模式顯然應用層的B /S訪問模式是主導隨著瀏覽器越來越強大的功能當前國內(nèi)外智能建筑產(chǎn)品的應用層均走上全B /S之路替代了B /S與C /S混合模式。

便于構建物聯(lián)網(wǎng)架構的智能建筑集成系統(tǒng)。如果有關的子系統(tǒng)均為B /S訪問模式則形成智能建筑集成系統(tǒng)（ BMS）新穎的物聯(lián)網(wǎng)架構是迎刃而解的事。 便于向上融合。B/S訪問模式是智能建筑作為基層子系統(tǒng)融合到感知城市或（和）行業(yè)整體的物聯(lián)網(wǎng)架構中的重要技術支撐。 云計算是當前信息化發(fā)展的重要目標為了構建即將到來的智能建筑物聯(lián)網(wǎng)云計算平臺B /S訪問模式是必要的技術條件。如當前國內(nèi)已有企業(yè)推出基于智能建筑云計算的能源管理系統(tǒng)以能源管理的云計算服務改變當前每個建筑孤島式的能源管理。 智能建筑公共運維服務是智能建筑行業(yè)發(fā)展的重要目標之一。要實現(xiàn)該目標必須摒棄傳統(tǒng)智能建筑孤島式的運維模式。物聯(lián)網(wǎng)B /S訪問模式為智能建筑發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)公共運維服務提供了必要的技術支撐。 智能建筑領域應用層的B /S 訪問模式是發(fā)展智能建筑物聯(lián)網(wǎng)搜索引擎的決定性的技術條件。

（ 4） 射頻識別（ RFID） 技術是物聯(lián)網(wǎng)基本的傳感器技術廣泛應用于一些領域是物聯(lián)網(wǎng)感知層的始祖。但對于智能建筑的感知層RFID傳感器在一些子系統(tǒng)中很少使用（見表1） 而在一卡通和出入口控制等子系統(tǒng)中使用了 類RFID傳感器技術。可以認為智能建筑的感知層是較復雜的不僅傳感器的種類繁多而且還包括相當多的執(zhí)行器。某些子系統(tǒng)（如建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居等）在感知層實現(xiàn)設備間互動是智能建筑物聯(lián)網(wǎng)結構的一個特點; 而在網(wǎng)絡層實現(xiàn)有關子系統(tǒng)（如火災自動報警與視頻監(jiān)控）間的聯(lián)動則又是一個特點。

6 結 語

新一代信息技術（包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算等）已列入國家 十二五規(guī)劃七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的首位物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。十二五物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃鎖定的十大應用領域與建筑智能化關系緊密。物聯(lián)網(wǎng)時代的到來給予建筑智能化發(fā)展和創(chuàng)新前所未有的機遇今后的目標是要在未來幾年形成智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈（包括技術、標準、產(chǎn)品、系統(tǒng)和應用等一系列內(nèi)容）。目前物聯(lián)網(wǎng)的體系架構基本確定對于智能建筑體系架構中的感知層和應用層產(chǎn)業(yè)鏈的自主創(chuàng)新應作為重點。

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