在法國和瑞士之間，阿爾卑斯山高拔險峻，佇立在歐洲的北部。高海拔地帶累積的永久凍土與巖層歷經四季氣候變化與強風的侵蝕，積年累世所發(fā)生的變化常會對登山者與當地居民的生產和生活造成極大影響，要獲得對這些自然環(huán)境變化的數據，就需要長期對該地區(qū)實行監(jiān)測，但該區(qū)的環(huán)境與位置，決定了根本無法以人工方式實現監(jiān)控。在以前，這一直是一個無法解決的問題。
但不久前，一個名為Perma Sense Project的項目使這一情況得以改變。
Perma Sense Project計劃希望通過物聯網(Internetof Things,IoT)中無線感應技術的應用，實現對瑞士阿爾卑斯山地質和環(huán)境環(huán)境狀況的長期監(jiān)控。監(jiān)控現場不再需要人為的參與，而是通過無線傳感器對整個阿爾卑斯山脈實現大范圍深層次監(jiān)控，包括：溫度的變化對山坡結構的影響以及氣候對土質滲水的變化。參與該計劃的瑞士巴塞爾大學、蘇黎世大學與蘇黎世聯邦理工學院，派出了包括計算機、網絡工程、地理與信息科學等領域專家在內的研究團隊。據他們介紹，該計劃將物聯網中的無線感應網絡技術應用于長期監(jiān)測瑞士阿爾卑斯山的巖床地質情況，所搜集到的數據除可作為自然環(huán)境研究的參考外，經過分析后的信息也可以作為提前掌握山崩、落石等自然災害的事前警示。熟悉該計劃的人透露，這項計劃的制定有兩個主要目的：一是設置無線感應網絡來測量偏遠與惡劣地區(qū)的環(huán)境情況;二是收集環(huán)境數據，了解變化過程，將氣候變化數據用于自然災害監(jiān)測。
給我一個物聯網我可以感知地球
近年來，地震、海嘯等地質災害頻發(fā)，給人類生命生活帶來嚴重影響，人們開始認識到，全球變暖讓全世界處于同一個危險的邊緣，人類需要更加重視自然環(huán)境的變遷，更加關注如何通過科技因應自然環(huán)境的變化：
在澳大利亞的昆士蘭，人們正在嘗試“智慧橋”的試驗。通過在一座大橋上安裝各種各樣的傳感器，不僅可以告訴城市管理者橋上有多少車、車的重量是多少、車的污染是多少、車是新車還是舊車，也可以告訴人們這輛車對這座橋整個混凝土的結構帶來多大的壓力。由此，交通管理部門可以進行實時評估，獲得這座橋結構強度的數據，一旦壓力超出了所設定的極限值，交通管理部門就可以獲得警報，及時發(fā)現。
在新加坡，人們能像獲得天氣預報一樣，獲得交通堵塞預報。通過埋在路上的傳感器和紅綠燈上的探頭，司機不僅可以看到什么地方在堵車，還能夠提前預測，什么地方過10～20分鐘會堵車，從而選擇更為通暢的道路行駛。
在紐約，一個應用于公共安全的智能城市快速反應系統(tǒng)已經建立，也就是“犯罪信息倉庫”。通過這些信息倉庫的信息，紐約警察可以對犯罪分子的行為有更多的了解，也就是說一旦一種犯罪的行為出現一點點苗頭的話，紐約的警察就可以根據這些信息作出預測，防止類似犯罪行為發(fā)生。
瑞典斯德哥爾摩建立了智慧交通體系，按照不同的擁堵程度對交通收費。通過這樣智慧的交通體系，斯德哥爾摩整個汽車使用量降低25%，碳排放量降低14%，在環(huán)保、防止污染等方面取得了比預期更好的效果。在人均碳排量方面，成為了歐洲的佼佼者，平均每人碳排放量降到4噸/年。而歐洲平均是每人6噸/年，美國是20噸/年。
飽受食品安全危害的中國，從2008年北京奧運會開始已經在逐步實施智能的食品追溯體系，食品從農場，到市場，到市民手中都被納入到這個追溯體系之中，一旦出現食品方面的問題，可以及時地找到事故根源。
形形色色的傳感技術、通信技術、無線技術、網絡技術共同組成了以物聯網為核心的智慧網絡。亞里士多德曾說過“給我一個支點我可以撬起地球”，而今隨著技術的發(fā)展，這句豪言完全可以與時俱進地改為：“給我一個物聯網我能夠感知地球”。
商品交換是以物易物，而M2M使物物相連
按照官方資料的說法：典型的物聯網是將所有的物品通過短距離射頻識別(RFID)等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現局域范圍內的物品“智能化識別和管理”。換句話說，從智慧地球到感知中國，無論物聯網的概念如何擴展和延伸，其最基礎的物物之間感知和通信是不可替代的關鍵技術。
目前業(yè)界普遍認為，M2M技術是物聯網實現的關鍵。M2M技術原意是機器對機器(Machine-To-Machine)通信的簡稱，是指所有實現人、機器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術和手段，廣義上也指人對機器(ManToMachine)、機器對人(Machine To Man)以及移動網絡對機器(Mobile To Machine)之間的連接與通信。
M2M是無線通信和信息技術的整合，用于雙向通信，因此適用范圍廣泛，可以結合GSM/GPRS/UMTS等遠距離連接技術，也可以結合Wifi、藍牙、Zigbee、RFID和UWB等近距離連接技術，此外還可以結合XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網絡的位置服務技術等。
從狹義的物聯網通信角度看，M2M技術特指基于蜂窩移動通信網絡，通過程序控制，自動完成通信的無線終端間的交互通信。一個完整的M2M系統(tǒng)由傳感器(或監(jiān)控設備)、M2M終端、蜂窩移動通信網絡、終端管理平臺與終端軟件升級服務器、運營支撐系統(tǒng)、行業(yè)應用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)構成。終端管理平臺實現對全網M2M終端的統(tǒng)一的鑒權認證，并可以支持終端遠程診斷功能和終端軟件的遠程自動升級功能，該平臺可以全網部署，也可以分區(qū)域采用云計算結構。其次，在整個體系架構中，最重要的是M2M的運營平臺，以保證所有的信息可靠、安全的從終端側傳輸到應用平臺側。平臺能夠實時監(jiān)控網絡和終端的運營狀態(tài)，精確地表述故障原因。另外，運營平臺需要與開發(fā)中間件結合，提供一個面向應用的開放環(huán)境，提供已封裝的M2M開發(fā)環(huán)境，開發(fā)人員只需要調用API就可以進行開發(fā)，最終降低開發(fā)的難度，提高開發(fā)的效率。同時，運營平臺還可以起到網關的作用，簡化終端和應用的接入。
無線感知是物物相連的關鍵
有一個形象的比喻：傳感器網絡如果是“頭”，傳感器就是“五官”，而網絡則是“大腦和神經”，這可以很形象地概括出傳感網的工作原理和過程，即通過多個不同種類傳感器的協(xié)同和融合對物體進行全面的感知。雖然這種通信技術名為傳感器網絡，但其關鍵影響力和價值既不是網絡本身，也不是傳感器單元，而是能夠實現多種方式的綜合與判斷，是從物體到物體的感知技術。
IEEE的1451工作組(IEEE1451)建立了一個智能傳感器即插即用plug-and-play標準，使所有符合標準的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。這就為無線傳通信技術的實現提供了技術基礎。
在上海世博會中，傳感器網絡有多個典型應用，其中最不起眼的一個案例涉及到遍布世博園中的成千上萬個垃圾桶。這些垃圾桶被親切的稱作“會說話”的垃圾桶。原來這種垃圾桶能夠通過安置在桶壁上的傳感器自動感應筒內垃圾的多少，當垃圾裝滿時，傳感器可以實時地將位置信息和報警信號通過無線網絡傳遞到控制中心，并通知附近的保潔人員前來清理。
完整的無線傳感器網絡可以劃分為傳感器網絡和無線接收與傳輸網絡兩部分。傳感器網絡一般由在空間分布的獨立網絡節(jié)點組成。節(jié)點包含有傳感器，以監(jiān)控相關的物理或環(huán)境條件，如溫度、聲音、震動、壓力、運動或污染物等。每個節(jié)點通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線通信設備，它們發(fā)出的信號被無線接收器采集，并通過無線網絡把傳感數據傳輸給數據庫和其他用戶。這樣，無線傳感器網絡就具備了數據感知和收集(Data Collection)、目標跟蹤(Object tracking)以及報警監(jiān)控(Alarm monitoring)等功能。
無線傳感器網絡包含一系列標準，IEEE1451的智能傳感器(包括傳感器和驅動器)接口標準，界定不同接口的不同標準用來連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網絡。IEEE1451.5部分是目前很多研發(fā)活動的集中點。它規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設備進行無線通信的技術。
在傳統(tǒng)的傳感器應用之外，被應用于前端感知感網絡的一個被廣泛看好的技術是RFID。RFID技術并不是什么新的技術，它是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性實現對被識別物體的自動識別。
雖然早在20年前，RFID技術就已經被人們認識，但其真正的發(fā)展機會還是與物聯網的深度融合。因此，近來RFID的發(fā)展已經成為多項技術的綜合應用，包括芯片技術、天線技術、無線技術、電磁傳播技術、數據交換與編碼技術等。一套RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)組成。電子標簽與讀寫器配合完成對被識別對象的信息采集功能;信息處理系統(tǒng)則根據需求承擔相應的信息控制和處理工作。根據工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)大體分為中低頻和高頻兩類，典型的工作頻率為135kHz以下、13.56MHz、433MHz、860MHz～960MHz、2.45GHz和5.8GHz等。不同頻率RFID系統(tǒng)的工作距離不同，應用的領域也有差異。低頻段的RFID技術主要應用于移動物體識別、工廠數據自動采集系統(tǒng)等領域;13.56MHz的RFID技術已相對成熟，并且大部分以IC卡的形式廣泛應用于智能交通、門禁、防偽等多個領域，但其工作距離小于1m。較高頻段的433MHzRFID技術被美國國防部用于物流托盤追蹤管理;而在RFID技術中，當前研究和推廣的重點是高頻段的860MHz～960MHz的遠距離電子標簽，有效工作距離達到3～6m，適用于對物流、供應鏈的環(huán)節(jié)進行管理;2.45GHz和5.8GHzRFID技術以有源電子標簽的形式應用在集裝箱管理、公路收費等領域。
在前端的傳感網絡，完成了對物體信息的感知和采集之后，相關信息被集中傳輸到后端的無線傳輸網絡。而在這一部分，各種新舊無線技術應用的豐富程度并不比傳感技術遜色。據悉，IEEE目前正在制定無線個人區(qū)域網路(即WPAN)的兩個標準IEEE802.11和IEEE 802.15。其中，IEEE802.15.4標準正逐漸被接受成為低速率無線個人區(qū)域網絡(LR-WPANs)物理層和媒體訪問控制的標準。另外，無線傳感器網領域還有兩個基于 IEEE802.15.4的工業(yè)標準：ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個開放的全球標準而制定的無線技術，是為解決低成本、低功耗無線傳感器網絡的特殊需求開發(fā)的。該標準充分利用IEEE
802.15.4的無線收發(fā)器物理層規(guī)范，并采用在全球均可經營而無需特殊許可的頻率范圍：2.400—2.484千兆赫，902—928兆赫和868.0—868.6兆赫;WirelessHART是另一個由HART通信基金會開發(fā)的開放標準無線網絡技術。該協(xié)議采用了時間同步、自我組織和自我修復的網狀網絡結構。該協(xié)議目前支持通過使用IEEE802.15.4標準的無線電媒體并在2.4GHz ISM波段操作。
此外，其他行業(yè)標準和專有系統(tǒng)也可能作為用于實施無線傳感器網絡技術的選擇。例如，EnOcean是在樓宇自動化領域廣泛使用的無線通信系統(tǒng)，也被認為是可能用在無線傳感器網絡的一種技術，但它目前還沒有通過任何公認的標準化機構進行標準化。
Z-Wave是為家庭自動化設計的無線通信專有標準，特別針對在家用和小型商用環(huán)境中的遙控應用。該技術采用低功耗無線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設備和系統(tǒng)中，例如照明系統(tǒng)、家庭訪問控制系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和家用電器。這項技術已被Z-Wave聯盟標準化。Z-Wave聯盟是一個國際生產廠商之間的聯盟，負責協(xié)調Z-Wave產品和設備的兼容性。
同時，一些現有的標準也正在被修改以適應無線傳感器網絡技術。例如，基于IEEE802.11標準的無線局域網(WLAN)標準、稱作WiFi標準、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi，以用于實現無線傳感器網絡技術。
在未來，無論是“智慧地球”還是“感知中國”，智能化物聯網來都將給人類生活帶來顛覆性的變革和巨大的商機。應用將無處不在，而物物之間的通信也將在現有額度基礎上實現跨越，傳感網、RFID、無線、有線、3G/4G、GPS、移動電信網絡、廣電網甚至電力網絡，跨網絡通信的協(xié)同和融合將像物與物之間的相連一樣，成為一種普遍的承載和更為廣義的生態(tài)系統(tǒng)。
編看編想：最好的醫(yī)療物聯網——“軀感網”
物聯網在醫(yī)療領域的應用被稱之為“軀感網”，據介紹，軀感網是指通過移動設備和傳感器捕捉人們的生理狀態(tài)，如體力活動水平、血壓、心跳、葡萄糖水平以及其他重要的生命指數，并將這些數據上傳到個人電子健康檔案中，供醫(yī)生或個人隨時隨地進行調閱，從而讓醫(yī)生幫助人們建立健康的生活方式，并提早對疾病進行監(jiān)控和預防。
傳感器是軀感網的前端，它能收集到很多有特征的數據。用于軀感網的傳感器一般可分為兩種，一種是可以移植到人體之內的;一種是佩戴在體表的，譬如對脈搏、血壓、心跳運動的監(jiān)測。從外觀上看，傳感器的形態(tài)也非常簡單，有的傳感器類似于手表戴在手腕上，有的則像耳機一樣戴在耳朵上，有的放在鞋里，還有的像創(chuàng)可貼一樣貼在身體的某個部位上。
另外，傳統(tǒng)的健康監(jiān)控模式，包括日常監(jiān)測、體檢和看病這幾大部分。日常監(jiān)測通常是在家里完成的，家庭中經常備有的醫(yī)療監(jiān)測設備包括:
血壓計、血糖儀、體重秤、體溫計等，它們能幫助人們實現日常的健康監(jiān)測。但這些設備很少能隨身攜帶，因此只能實現固定位置的健康監(jiān)控，無法做到隨時隨地的監(jiān)測。
隨著3G無線技術的成熟與應用，手機和傳感器可以通過藍牙進行連接，手機能夠接收到傳感器發(fā)出的信號。傳感器收集到的數據可以傳遞到手機上，這樣人們就可以“拿著手機走到哪兒測到哪兒”。
大量的健康監(jiān)測數據被收集之后，對其進行分析和使用則依靠軀感網的后端——云計算平臺，云計算能夠在后端實現一系列數據分析、數據挖掘、數據搜索等工作，在強大的云計算平臺支撐下，大量的健康監(jiān)測數據不需要人工去計算和分析就可以快速轉換成實用方便的健康指導信息，并可以隨時發(fā)送到手機上，提醒人們應該注意哪些問題，從而做到防患于未然。
傳感器、3G無線和云計算這三大技術的完美組合，將造就未來軀感網“被廣泛應用于人們的生活和保健，徹底顛覆傳統(tǒng)的健康模式，實現無所不在的健康監(jiān)控”的事實，讓我們拭目以待。