物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是物物相连的互联网。这里有两层意思:第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品，在物品和物品之间进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与云计算、大数据、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。从另一个层面讲，物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，还不如说物联网是业务和应用。产业、行业的应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

1.物联网的定义

物联网的英文名称为“The Internet of Things”，简称:IOT。从字面上解释，物联网就是“物物相连的互联网”，这可以理解为，互联网的用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。目前，一个较为普遍认同的物联网定义是:通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统GPS、激光扫描器等各种信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

从上个世纪末物联网概念的提出到现在，已经经过了十几年的发展，不过到现在还没有统一的、权威的定义。目前比较被认可的物联网定义为:通过条码及二维码、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、各类传感器（如红外传感器、温湿度传感器等）、无线传感器网络（WSN）等物品识别和信息传感设备，按约定的协议，以有线或无线的方式，通过各种局域网、接入网、互联网将任何物品（包括人）连接起来，进行信息交换和通信处理，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间，环境以及状态信息的实时共享和智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。而在该联盟著名的科技融合体模型中，提出了物联网是当下最接近该模型顶端的科技概念和应用。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，其具有智能、先进、互联的三个重要特征。

国际电信联盟（ITU）的定义:物联网主要解决物品与物品（Thing to Thing，T2T），人与物品（Human to Thing，H2T），人与人（Human to Human，H2H）之间的互联。该定义的重点在于，H2T是指人利用通用装置与物品之间连接，从而使人与物的连接更加简化，而H2H是指人之间不依赖于PC（包括智能手机）而进行的互连。因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题，所以使用物联网来解决这个传统意义上的问题。在讨论物联网的T2T、H2T和H2H时，经常会引入一个更为广泛使用的英文缩写M2M，可以理解为:人与人（Man to Man）、人与机器（Man to Machine）、机器与机器（Machine to Machine）的互联。

在理解物联网基本概念的同时，我们还要重点关注以下两个方面:

（1）物联网将物理世界和信息世界无缝连接起来

物联网是在互联网的基础上，利用RFID电子标签、无线传感器网络等技术，构建一个覆盖所有物品（包括人）的网络信息系统。物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口，并与互联网无缝连接。物联网是将识别设备、传感器嵌入到建筑、公路、铁路、桥梁、隧道、涵洞、电网、供水系统、油气管道等各种物理世界的物体中，获取物理世界的物体信息后，通过无线传感器网络、接入网、互联网等手段将信息无缝连接到信息系统中，经过信息系统的处理（采用云计算、大数据等技术），将处理结果通过网络直接作用于物理世界的物体。所以，我们可以认为物联网实现物理世界和信息世界无缝连接。在物联网环境下，这种无缝连接主要体现在:任何人（Anybody）可以在任何时候（Anytime）、任何地点（Anywhere），通过任何网络（Any network）访问任何事（Anything）和任何服务（Any service）。

（2）物联网上的物体应具有的三大特征

一个物体能称得上是物联网上的物体，那么它应该具备如下三个方面的基本特征:

①标识能力:物体应该有自己特定的编号，才能让物联网上的应用系统识别出自身。在物联网应用系统中，装有传感器的节点有自己的节点编号，用于标识物体的RFID电子标签也有自己的编号，网络中的激光扫描仪、监控摄像头等设备还有自己的网络IP地址编号，这些编号的规则可能各不相同，但起到的作用都是让物联网能找到该物体。

②感知能力:物体能感知周围的情况，例如地理位置，温湿度、光照等信息。车联网系统中的车辆，通过GPS系统能够准确地获取车辆所在的地理位置，结合电子地图系统为车辆提供导航服务。车内的温度传感器能监控车厢温度，根据温度设定自动开启、关闭、调大、调小车载空调。这里的车辆就具备了获取地理位置信息、获取温度信息的感知能力。

③通信能力:物体能将自身的信息传递出去，同时也能接收相关信息。如果物体只能感知周围的情况，获取到信息，但不能把信息发送出去，这样的信息也是没有用处的。物联网中的物体，可以通过电信接入网（3G接入、4G接入、5G接入）、局域网、无线传感器网络将信息传递给上层的信息系统进行处理，并能接收信息系统的要求调整物体自身的状态。

2.物联网的体系结构(www.daowen.com)

当前，在全球信息技术产业，一场新的变革正悄然兴起，那就是“物联网”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”，是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网作为世界各国重点发展的新兴产业之一，被称之为“下一个万亿级的通信业务”，其应用需求及应用领域极为广泛，已成为一个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导力。

（1）物联网的体系结构

物联网的定义让物体拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。目前物联网的体系结构大致分为三层:感知层、网络层（也成为传输层）和应用层，如图1.3所示。也有将物联网的体系结构分为四层:感知层、传输层、服务管理层和应用层，其主要区别是将三层体系结构中的云计算、大数据、智能信息处理等服务独立出来，在网络层和应用层之间抽象出服务管理层。

图1.3　物联网的体系结构

（2）物联网的技术体系结构

图1.4　物联网的技术体系结构

1）感知层

感知层是让物体说话的先决条件，物联网感知层由数据采集子层、传感器网络组网和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息，例如标识信息、物理量信息、多媒体信息（音频、视频等）。具体涉及各种传感器（包括温湿度传感器、可燃气体传感器等），二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。数据采集子层除了对物体进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。这相当于给物体赋予了嘴巴、耳朵和手，既能向网络表达自己的各种信息，又能接收网络的控制命令，完成相应动作。

传感器网络组网和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精度，降低信息的冗余度，并通过具有自组织能力的短距离传感网（例如无线传感器网络）接入广域网。这里需要强调的是，以无线传感器网络为代表的短距离传感网通常是划分在物联网感知层，而不是物联网网络层的技术。感知层中间件技术是为了解决感知层数据与多种应用平台间的兼容性问题，包括服务管理、状态管理、设备管理、时间管理等。

2）网络层

网络层将来自感知层的各类信息通过网络传输到应用层。网络层是由互联网、移动通信网、广电网、卫星网、行业专网等形成的融合网络，是整个物联网的中枢。网络层完成大范围的信息沟通，主要借助于已有的广域网通信系统（3G/4G移动网络、互联网等），把感知层感知到的信息快速、可靠、安全地传送到地球的各个地方，使物品能够进行远距离、大范围的通信，以实现地球范围内的沟通。当然，现有的公众网络是针对人的应用而设计的，当物联网大规模发展之后，能否完全满足物联网数据通信的要求还有待验证。不过经过了二十年的快速发展，尤其是移动通信4G、宽带光纤入户的迅速普及，在物联网的早期阶段基本能够满足物联网中数据传输的需要。

3）应用层

应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。应用层完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、决策等功能，相当于物联网的控制层、决策层。物联网的根本还是为人服务，应用层完成物品与人的最终交互，前面两层将物品的信息大范围地收集起来，汇总在应用层进行统一分析、决策，用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通，提高信息的综合利用度，最大限度地为人类服务。其具体的应用服务又回归到前面提到的各个行业应用，如智能工业、智能农业、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电网、智能安防和智能环保等。