無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)以固網(wǎng)形式的互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用某種特殊方式的傳輸/檢索標準(例如EPC)，構(gòu)成了目的十分明確的網(wǎng)絡(luò)，它實現(xiàn)〃物物相連〃，這就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)解決物體〃是誰〃(Who)的問題。盡管上述節(jié)點有時不直接與固網(wǎng)相連，還要借助于其它無線通信協(xié)議，但終歸是要與固網(wǎng)聯(lián)接的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(WirelessSensorNetwork)的構(gòu)想最初是由美國軍方提出的，美國國防部高級研究所計劃署(DARPA)于1978年開始資助卡耐基一梅隆大學進行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究，這被看成是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雛形。WSN是由大量傳感器節(jié)點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸。綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進技術(shù)，能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。具體的來講，WSN兼具感測、運算與網(wǎng)絡(luò)能力，透過傳感器偵測周遭環(huán)境，如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動幅度等，并由無線網(wǎng)絡(luò)將搜集到的信息傳送給監(jiān)控者；監(jiān)控者解讀報表信息后，便可掌握現(xiàn)場狀況，進而維護、調(diào)整相關(guān)系統(tǒng)。由于監(jiān)控物理環(huán)境的重要性從來沒有像今天這么突出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已被視為環(huán)境監(jiān)測、建筑監(jiān)測、公用事業(yè)、工業(yè)控制、家庭、船舶和運輸系統(tǒng)自動化中的下一個發(fā)展方向。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用一般不需要很大的帶寬，但是對功耗要求卻很嚴格，大部分時間必須保持低功耗。由于無線傳感節(jié)點通常使用存儲容量不大的嵌入式處理器，因此對協(xié)議棧的大小也有嚴格限制。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)，是指通過各種傳感和傳輸手段，將現(xiàn)實世界的信息進行自動化、實時性、大范圍、全天候的標記、采集、傳輸和分析，并以此為基礎(chǔ)搭建信息運營平臺、構(gòu)建應(yīng)用體系，從而增強社會生產(chǎn)生活中信息互通性和決策智能化的綜合性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)由節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫組成的物物相連。對任何表示物品的識別和檢索早已有健全的標準。RFID在各種不同頻率上有不同種類，用于物品識別、檢索和管理的首推超高頻頻段種類(UHF)，其標準雖有幾種，但最重要的是EPC標準。EPC至少包含對物品標識的編碼、讀寫器與標識物品的電子標簽的空中接口以及在網(wǎng)絡(luò)上利用檢測到的編碼實現(xiàn)對物品的檢索三部分內(nèi)容。這些標準構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的最核心的內(nèi)容。盡管物聯(lián)網(wǎng)還需要建立一些標準來規(guī)范在運用中的各種技術(shù)細節(jié)，但是物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)與核心的東西已經(jīng)存在，不需要〃重新打鼓另開張〃?；谶@種核心的東西，世界各地的GS1組織已經(jīng)作了很多研究、嘗試和應(yīng)用，建設(shè)著雛形階段的物聯(lián)網(wǎng)。之所以稱為雛形只是因為它不夠完備。例如美國、中國香港、日本的GS1都在努力進行物流中的應(yīng)用。中國科技部的863計劃中有一個RFID公共信息服務(wù)平臺的項目，由北京大學張世琨領(lǐng)導的研究小組與中科院等單位聯(lián)合開發(fā)，現(xiàn)在上海張江RFID產(chǎn)業(yè)基地正在試運行這一公共信息服務(wù)平臺。我們今天講發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)就是要在前人已做過大量工作的基礎(chǔ)上將甘#蓋口。兩者的區(qū)別無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)最根本的不同在于它立足一個地地道道的無線通信協(xié)議，而且利用傳感器作為節(jié)點，要解決的是物體〃怎樣〃（How）的問題。盡管從WSN得到數(shù)據(jù)有的要通過固網(wǎng)，但那僅僅是傳遞數(shù)據(jù)的一種手段，與WSN本身沒有任何關(guān)系。兩者在網(wǎng)絡(luò)上的不同在于（1）物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是固網(wǎng)，無網(wǎng)僅僅是補充；傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)是無網(wǎng)，與固網(wǎng)無關(guān)。（2）物聯(lián)網(wǎng)解決〃是誰〃；傳感網(wǎng)解決〃怎樣〃。兩者的區(qū)別甚為明顯。應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行〃智能塵?！▊鞲衅骷夹g(shù)的研發(fā)。環(huán)境的監(jiān)測和保護。隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。比如，英特爾研究實驗室研究人員曾經(jīng)將32個小型傳感器連進互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州〃大鴨島〃上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。醫(yī)療護理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。未來展望物聯(lián)網(wǎng)，作為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的RFID經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)在性能的提高與成本的降低方面有了長足的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在物品編碼、識別、接口、檢索等方面的標準也在日趨完善。中國科技部、國家發(fā)展與改革委員會等政府機關(guān)先后組織了很多RFID發(fā)展計劃。在食品安全、藥品監(jiān)管等許多重要方面都做過重大部署。各地方政府和企業(yè)也做過很多研究、實驗運行，取得了不同程度的進展。發(fā)展和擴大RFID應(yīng)用的關(guān)鍵是怎樣打破〃閉環(huán)〃瓶頸，實現(xiàn)〃開環(huán)應(yīng)用〃。這需要中央和地方政府怎樣逐個行業(yè)地去融合貫通。如果各個行業(yè)領(lǐng)域都整合了，那么物聯(lián)網(wǎng)就容易形成。這里有個〃由零向整〃的發(fā)展過程，這個〃零〃就是各個領(lǐng)域，〃整〃就是物聯(lián)網(wǎng)全體。無線傳感網(wǎng)在世界上已經(jīng)有很多成功的事例。在我國的應(yīng)用有對電網(wǎng)的智能控制、湖水的污染監(jiān)測等案例。與發(fā)達國家相比，水平相差甚遠。以湖水監(jiān)測為例，用于監(jiān)測的一個節(jié)點的成本甚至高達十幾萬元人民幣，根據(jù)面積和設(shè)點的規(guī)模來看，要達到要求，一個監(jiān)測項目就可能耗資高達數(shù)百萬甚至數(shù)千萬元不等。距離實際部署和應(yīng)用還相差甚遠。為了推廣無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用，首先要解決高性能、低成本的通用型無線傳感模塊的研發(fā)。國外早有這樣的產(chǎn)品。由于早幾年中國著力發(fā)展RFID，但對無線傳感網(wǎng)絡(luò)并沒有足夠重視。與RFID元器件的高性能、低成本相比，無線傳感元器件的水平還很低下。在這種狀況下，千萬不能妄自尊大，自稱在世界上有〃話語權(quán)〃在無線傳感元器件性能提