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物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
物联网技术的发展及其工业应用的方向
DevelopmentoftheInternetofThingsandItsOrientationinIndustrialApplications
彭瑜
(上海工业自动化仪表研究院，上海200233)
摘要：在概述多方对物联网的学术概念和理解之后，着重阐述了物联网中“物”的含义和支撑物联网的技术，给出了2010～2020年
后欧盟的物联网研发路线图，讨论了物联网的三个应用方向，并强调了其在工业应用方面的重要性。物联网是我国从制造大国走向
制造强国的重要支持手段，大力推进物联网具有重要的现实意义。
关键词：物理信息系统射频识别物联网互联网计算机网络
中图分类号：TH-3文献标志码：A
Abstract：HavingbeendescribingtheacademicconceptandunderstandingforIntemetofthings(10T)-themeaningof“things”inIoTandthe
technologiesthatsupportingloT。andthedevelopingroadmapofloTin2010to2020inEuropeanUnionareexpoundedemphatically．Inaddi-
tion，threeoftheapplicableorientationsofloTarediscussedanditsimportanceisemphasized．IoTissignificantsupportingmeasureforour
countrytobecomeapowerfulmanufacturingnationfromgreatmanufacturingnation。thusitshouldbeenergeticallypushedon．
Keywords：Cyber-physicalsystemICPS)RFIDIntemetofthings(10T)IntemetComputerizednetwork
0引言
随着物联网IoT被列入战略性新兴产业的范畴，
举国掀起了发展和开发物联网产业的热潮。人们对物
联网的解读众说纷纭，不同领域的专业人员都从自己
的视角去阐述和放大物联网的概念和内涵。许多公司
都从自己的产品基础和积累来描述他们所理解和发挥
的物联网，构筑他们的物联网架构和应用。如移动通
信公司更多地依赖GPRS和CDMA来构筑他们设想的
物联网应用；计算机硬件产品公司、基于计算机的工控
设备产品公司则更多地把它们原有的产品加上Wi．Fi
和／或ZigBee来构筑他们的物联网。
1物联网的概念
在2010年《政府丁作报告》的注释中指出：“物联网
是指通过信息传感设备，按照约定的协议，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。它是在互
联网基础上延伸和扩展的网络”。那么，从学术和技术
的角度，物联网又如何有别于官方的通俗解释呢?
1997年国际电信联盟Ⅱ''U(theInternationalTele—
communicationUnion)在“对网络的挑战”报告中发布
修改稿收到日期：2010—12—27。
作者彭瑜，男，1938年生，1960年毕业于清华大学，国务院特殊津贴
获得者，教授级高级工程师；长期从事工业生产过程自控系统的设计、现
场总线与工业通信在控制系统中的应用工作。
<自动化仪表》第32卷第l期2011年1月
了物联网的概念，之后发布的(2005年互联网报告执
行概述》为信息和通信技术开创了新的高度。即除了
人与人之间可以进行信息交换外，任何人可以在任意
时间和任意地点，与任意可以连接的事和物进行信息
交换…。由此引申出全新的互联网，促使物联网加速
发展；人与人、人与物、物与物的互联，实体世界与虚拟
世界的互联都将倍增，并创造出一种全新的动态网
络——物联网。
欧盟物联网研究项目集合体CERP—IoT在2009年
发表的《物联网策略研究路线图》报告指出幢1：建立在
标准通信协议基础上的未来互联网将构成一个全球的
公共IT平台，融入计算机网络、媒体互联网IoM(Inter-
netofmedia)、服务互联网IoS(Internetofservices)和物
联网，无缝地将各类网络以及“物”联成网络。据此，
物联网定义为：“物联网是未来互联网的一个组成部
分，它是一种基于标准和可互操作协议的、具有自配置
能力的动态全局网络。其中具有标识、物理属性和虚
拟个性，以及运用智能界面物理的‘物’和虚拟的‘物’
都被无缝地联人该信息网络。”
物联网基础结构允许运用不同但可互操作的通信
协议，将智能目标(如无线传感器和移动机器人等)、
传感器网络技术和人的存在组合起来，实现一种动态
的多模态／异构网络，在难以企及或远程空间(如采油
平台、采矿、森林、隧道、输油输气管线等)或危险的场
合或情况(如地震、火灾、水灾、辐射区等)予以利用。
在这一基础结构中，这些不同的实体或“物”彼此发现
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
和利用，通过组合资源、彼此间取得和采用数据，从而
极大地提升了所形成的服务范围和服务的可靠性。
2005年10月，美国科学院应美国国会评估美国
技术竞争力的要求，提出维持和提高这种竞争力的建
议《站在风暴之上》，在此基础上于2006年2月发布的
《美国竞争力计划》则将信息物理系统CPS(eyber-
physicalsystem)列为重要的研究项目。CPs的核心是
3c(computation，communication，contr01)融合¨11o不
少人认为这是物联网的另一种叫法，但实际上它们是
有明显区别的。从广义上说，CPS是一种在环境感知
的基础上深度融合了计算、通信和控制能力，具有可
控、可信、可扩展功能的网络化物理设备系统。它通过
计算进程和物理进程相互影响的反馈循环，实现深度
融合和交互，增加或扩展新的功能，以安全、高效和实
时的方式监测或控制一个物理实体。CPS系统的组成
如图l所示。
图lCPS系统的组成
Fig．1CompositionofCPS
CPS的总体目标是为了实现物理世界和信息世界
的完全融合。其功能目标是使物理设备系统具有计
算、网络通信、精确控制、远程协作和自治五大功能。
CPS的本质是3C融合，是基于计算进程与物理进
程深度融合的新计算模式，是计算、物理和控制等多学
科交叉和融合的系统。与上述欧盟和日本等国的物联
网基本概念相比，CPS不但强调物理感知功能，同时突
出地强调控制功能。因此，从本质上说，CPS是一个具
有控制属性的网络，但它又有别于现有的控制系统。
它不仅仅是为了感知，更强调感控。从目前无线技术
可能提供的支撑来讲，CPS只能是感知和开环控制。
为了进一步理解CPS的特点，可以分析一下CPS
的典型应用范例——网络化车载系统(即车联网)。
在网络化车载系统中，有感知车外的温度、气压、路况、
车距、人流等信息和感知车内的座椅压力、烟雾、空调
等信息的环境感知；还有多级通信系统，如车内基于
CAN总线的局域网(车况实时监控、运行状态控制和
汽车黑盒子等)、车与车之间的点对点或点对多点的
特性(如紧急刹车时通知50m车距的车紧急避让、高
速公路上的车距警示灯)以及车外的客户／服务器模
式的前端对后台系统的通信(如CPS的信息服务、故
障在线诊断、远程维护与控制)。网络化车载系统具
有时空特性，为了支持实时操作(如刹车信号同步，即
刹车信号同步到达四个车轮)，其程序运行存在时间
和并发的概念，同时，程序运行还具有空间概念(如
CPS导航、空间位置、军用无人驾驶，或智能巡航时的
方向控制)。网络化车载系统的行为是可预测、可靠
和可验证的，其明显的特征是网络化的开环控制，如发
动机喷油嘴和气门按环境动态变化进行实时控制。
2物联网中“物”的概念
按照理想的物联网IoT概念，其中的“物”成了业
务、信息和社会过程的主动参与者，它们之间能够通信
和交互，还能与环境交换数据和交换所感知的环境信
息，与此同时还可以对“真实／物理世界”的事件自主地
作出反应，并通过有人或无人的直接十预运行，采取动
作和创建服务的过程。IoT中的“物”彼此间的影响取决
于它们的功能能力(如计算处理能力、网络的联通性能
和可供的电源等)以及时间的前后关系和空间的方位关
系，从而在不同过程中主动介入和参与。“物”的属性、
动作和参与性可以划分为5类旧J，如表1所示。
表1“物”的功能域
Tab．1Functionaldomainof“things’’
功能域说明
域1基本特性
域2所有物的公共特性，甚而是最基本的特性
(也用于所有更高级别)
域3社会性物的特性
(也用于所有更高级别)
域4考虑周全有自主能力的物的特性
(也用于所有更高级别)
域5具有自复制或控制能力的物的特性
“物”可以是“现实世界实体”或“虚拟实体”；“物”具有标识，有自动识别标识的方法：
“物”具有环境的安全性；“物”(及其虚拟表达)关心其他“物”或与之交互的人们的私
密性、信息安全和安全性；“物”使用协议进行彼此间的通信，以及进行“物”与其基础
架构通信；“物”参与现实／物理世界和数字虚拟世界之间的信息交换
“物”可使用服务作为与“物”的接口；“物”可能与其他“物”在资源、服务上竞争，并接
受选择压力；“物”可以附带传感器，实现与其所在环境的互动
“物”能与其他“物”、有计算能力的设备和人通信；“物”能协调建立网络或构成小组；
“物”能对通信进行初始化
“物”能自主地十很多任务；“物”能与其所在环境进行交谈、了解．并适应所在环境；
“物”能从所在环境中提取其特性或从其他“物”中学习了解；“物”能通过其推理能力
作出决策；“物”能有选择地对信息进行推论并传播
“物”能创建、管理和毁坏其他“物”
2PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL32No．1January2011
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
在IoT的架构中，智能中间件将以一种非永恒的
且高空间分辨率的方式在数字／虚拟空间创建真实／物
理世界的动态映射，智能中间件还能将泛在传感器网
络和其他具有可识别能力的“物”加以组合。在物理
世界中，物以一种始终如一的方式对来自环境的刺激
作出响应。举例来说，当白光照射在红色物体上，它把
除红光以外的所有波长的光线全部吸收，仅反射红光。
从抽象的水平上看，对于物体而言，有色的表面就是一
个界面，光射到物体时，向物发送了一个消息，因而其
反射也就是物的反应。对每一个消息从其界面接收到
的一致性的响应，使物与其所在的环境发生了交互。
由此可见，为了使虚拟世界能够理解，需要消息与对其
的响应具有一致性。通过标准的界面能实现这一要
求，实际上这也方便实现可互操作的要求。
在物联网中，我们可以在真实／物理世界与数字世
界、虚拟世界以及社会之间通过语义集成方法，即采用
的结构、前后上下的关系或数值等判据从分散来源的
异构信息中找出相关联的有用信息，完成语义的相互
作用，从而达到信息集成，如图2所示。
图2物联网实现真实、数字和虚拟世界的语义集成
Fig．2SemanticIntegrationimplementedamongreality，
digitalandvirtualworldsbyIoT
由上述分析我们可以清晰地了解到，理想的物联
网中的“物”不仅可以是具体的、实体的物，也可以是
虚拟的物，或者是用数字形式表达的实体的物或虚拟
的物。通过物联网可以在真实／物理世界与数字世界
之间实现“物”的集成，在数字世界和虚拟世界之间实
现数据集成，在真实／物理世界与虚拟世界之间实现语
义集成，还能够为整个社会的各种应用实现知识集成。
3支持物联网的技术
由于物联网涉及到感知、识别和定位、网络、各类
通信识别技术、系统架构、数据和信号处理以及行业应
用等，所以支持物联网的技术包括：物联网架构技术、
通信技术、网络技术、网络发现；软件和算法、硬件、数
《自动化仪表》第32卷第1期2011年1月
据和信号处理技术、发现和搜索引擎技术、关系网络管
理技术、电能贮存和环境取能技术、信息安全和私密技
术以及标准化等。广义来讲，物联网还对分散的计算
功能有许多依赖，因此也有人说云计算是物联网的基
石。下面对主要的技术做简要阐述。
3．1识别技术
物联网中的物都会有一个全球惟一的识别码，或
在某一特定应用范围内的惟一识别码。一个物件可能
有多个识别码，如某件产品由制造厂规定了一个永久
性的识别码，但有时它还具有一个网络代码(IPV6地
址)，还有可能有一个临时的局域识别码。许多设备
常常是由多个物体或产品(甚至是一种在其生命周期
内或可用阶段可以替换的产品)组合而成的，那么这
类设备的ID号又如何确定?当其内部的一个产品被
更换后，ID号又怎么能反映出这一变化呢?这些都需
要建立合理的机制(如“家族树”识别机制)，才有可能
在IoT中迅速地加以识别。特别是计算机、运载丁具
和建筑物等复杂的复合设备或装置，它们是由许多唯
一的ID号和生命历史记录的组件产品构成的。为了
跟踪这些组件，确定它们在设备或装置中的作用和关
系，有必要建立表达共享数据规则的架构。
尽管目前已经有许多惟一的识别解决方案，但它
们都会受到当前技术选择的局限(如存贮和通信能力
的限制)。因此，开发新的数据载体的技术应该以在
未来互联网的环境下的识别为前提。显然，IoT网络
的惟一ID号的流量管理，其排队序列要比现在互联网
的DSN排队序列高许多倍。
未来的物联网节点可能达到千亿个的数量级
(10抡一10”)。因此，需要开发新的方法和技术来解决
全局ID号的寻址、识别管理、识别的编码和封装、用识
别和寻址进行授权和海量存贮管理、建立全局的索引
查找服务以及发现服务，以利于采用各种不同的识别
码解决方案来支持物联网的各种各样的大规模应用。
3．2物联网的架构技术
面向服务的架构soA(serviceofarchitecture)是一
种不受限于具体技术的体系结构。在SoA中，迫切要
求服务提供者与服务需求者之间进行有效的通信，而
无需考虑信息结构、与业务相关的人为因素以及其他
文件的异构(即非同一性)。这种要求称为语义的可
互操作性(semanticinteroperability)。通常认为技术方
法是服务的要求者与提供者之间进行有效协调和集成
的最大障碍，实际上语义的互操作性才是根源性的问
题，利用SoA是解决语义可互操作性的前提。SoA的
信息系统架构图如图3所示。
3
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
图3SoA信息系统架构
Fig．3FrameworksofSoAinformationsystem
由图3可知，在异构信息系统中，服务的提供者和
需求者间达到语义的可互操作性有许多方法。如可开
发一种广泛共享的信息模型，以便于在参与的应用和
业务间实现语义可互操作性。但这一方法过于刚性，
当它用于提升SoA的业务过程时显得缺少灵活性。再
如，在每一个参与者一端提供一种语义中介体(翻译
程序)，以方便转换为其他参与者所能理解的信息格
式。大多数系统是利用一种与语境无关的共享信息模
型和与特定语境信息规范相组合的方法来实现语义的
可互操作性。为确保服务提供者和开发者之间有一个
开放的运作空间，对物联网来讲关键的设计要求是在
异构的“物”及其环境之间必须具有可伸缩性、模块
化、可扩展性和可互操作性等特性。由于这是一种提
供解决方案的竞争市场，服务的使用者自然也能从中
按应用要求来组合各种可能提供的服务，从而得到利
益。在SoA环境下，提出了许多实际的实现语义可互
操作性的方法，并在运用中取得了不同程度的成功。
值得关注的是以下4种方法：①在行业内使用的纵向
范畴的业务词汇表；②横向范式纵向交叉框架，如
ebXML、UBL等；③基于语义Web的本体框架；④语义
中介体。
3．3数据和信号处理技术
在统管整个生产和销售全部过程的领域，或者虽
属不同专业但从其结构来说这些专业都是为某些复杂
装备的设计、制造服务的领域(以上可简称为垂直领
域)，其中不同的工业主体(或专业)之间可利用XML
作为这些人为设计的业务过程相互交换信息的标准化
基础性语言。每个特定的领域都可以依据本领域中的
标准主体来开发专用的XML标准。基本思想是首先
用XML的节点及其属性来表达合同、委托、流程、工作
流、消息和其他数据语义；然后发布这些XML的名词
术语作为该特定领域通用的文档形式定义DTD(docu-
menttypedefinition)，或者叫做该特定领域的XML纲
要(schema)。如果每个特定领域的每个成员都遵从同
样的DTD或XML纲要，就能够达到语义的可互操作。
在结构化信息标准推进组织OASIS(theOrganization
fortheAdvancementofStructuredInformationStandards)
的网站或XML网站上可以找到各种各样的XML名词
术语表，如用于保险业的ACORD、用于旅游业的OTA、
用于政府的GovML、用于健康关怀的HL7以及财务直
通处理的，11PML等。
在数据和信号处理技术方面着重要解决的问题
是：①语义的可互操作性、服务发现、服务合成、语义传
感器互联网站；②数据共享和协同；③人机交互；④边
际处理、过滤和集结；⑤服务质量、流水线处理。
3．4涉及物联网发展的硬件技术
围绕IoT需要发展的硬件技术包括硅技术、传感
器技术、应用环境要求和标准化4个方面。IoT发展的
硬件技术如图4所示。
-。▲揣flea路密f妻煮：苎鎏皇＼存贮置。4
璧鉴苎杂程度＼嚣复主杂程度发射率、==…一一蕊
天线增益I环境I成本数据率I疆l门电路密度
V巍＼’7＼
功耗)／
图4IoT需要发展的硬件技术
Fig．4HardwaretechnologiesforloTtobedeveloped
研究纳米电子器件将为实现低价、微小型而功能
性提升的无线可识别系统创造条件。发展研究聚合物
电子技术是开发廉价、无毒且可随意处置和使用的电
子器件所必须的基础，这样才有可能开发出在RFID
识别标签和传感器器件中还包括用薄膜晶体管构成的
逻辑和模拟电路、电源转换器件、电池、存贮器件和主
动标签等。
硅IC技术将为用于检测和监控环境参数的系统
增加功能性和满足其更多的非易失性存贮空间的要
求。研究应该致力于亚微米频段射频CMOS技术的超
低功率、低功率和低泄露的设计，高效的DC—DC功率
管理解决方案，超低功率、低功率可控的非易失存贮器
件，以及集成RFMEMS和MEMS的器件。而研究的
重点应该是以下高度小型化的器件：多射频、自适应且
可配置的前端器件，HF／uHF／sHF／EHF，存贮器器件
EEPROM／FRAM／聚合物，数字处理器件，ID128／256
位和其他类型的ID以及多通信协议的器件。无线可
识别器件(如RFID)已出现增加嵌入式智能的应用和
联网的嵌入式智能两个趋向。
4PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoi．32No．1January2011
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
3．S发现和搜索引擎技术
有关物的信息和服务常常分割在许多实体中，可
能是在类的层级(即对物的所有实例的公共信息和服
务，具有相同的类)和串行层级(即对每个个别的物都
是唯一的)，以及由物的创建者或由其他诸如在其生
命周期的某个阶段的个别物之间进行交互的实体所贡
献的信息和服务(使用这些信息和服务是要授权的)。
物联网要求开发查找／分派服务，以将这些信息和服务
与物链接，同时，支持以一种既保证个别物的私密性、
又确保业务信息的可信度的方式来安全存取这些信息
和服务，即在确实的关系上发现信息的请求者与信息
的提供者之间的匹配。由于物会在真实世界中移动，
它会遇到新的环境，在这种情况下，具有智能的物和其
他代理会监控这个新移动过来的物。为发现该物在局
部环境中所能提供的能力，也要求查找机制。这些
能力包括传感器和执行器的可用性、网络通信界面、
计算和将数据处理为信息手段以及前向输运、处理、
发生问题时的物理处理或向人机界面警示的手段。
物也有要求发现现存的另外的物，并在其环境中识
别同等或同类的物，以与它们就共享的目标(如对输
运和目标的共同要求、特殊的存贮和处理要求等)进
行通信。
在发现和搜索引擎技术方面着重要解决的问题
是：①设备发现、分布式海量存贮；②定位和局域定位；
③真实实体、数字实体和虚拟“实体”之间的映射；
④空间数据的地面(terrestrial)映射。
在2009年发表的《物联网策略研究路线图》报告
中给出了欧盟物联网研发路线图旧’，如表2所示。
表2欧盟物联网研发路线图(2010一加加年)
Tab．2R&DroadmappathsofloTinEuropeanUnion(2010—2020)
《自动化仪表》第32卷第1期2011年1月5
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
4物联网的应用领域5物联网工业应用的方向
实际上，在现有的人类社会和各类应用集成的基
础上，通过“物”在新维度的通信和集成，进一步在时
空和应用领域加以扩展，这就是我们今天称之为物联
网的另一种表达。新维度就是提高IoT的附加值，扩
展传统的本地化的自动识别和数据获取的能力，以及
扩大其他在软硬件接口方面的尖端技术的应用等。
如前所述，对“物”可以有各种不同的理解，这往
往与它所在的应用领域有关。在工业领域，“物”通常
是产品本身、设备装置和搬运工具等，也就是参与产品
生命周期的各式各样的东西；在环境领域，“物”可以
是树、建筑物、环境状况的测量设备等；在社会领域，
“物”可能与公共空间的设备或者生命支持的环境设
备有关。因此，为了思考物联网各种可能的应用，我们
需要将其划分为几个主要的领域，以便于清晰而广泛
地被认同。有一种建议是把loT的应用领域划分为社
会、环境和工业三大领域，三大领域的特征描述及示例
如表3所示。
6
衷3三大应用领域的特征描述和举例
Tab．3Featuredescriptionsandexamplesofthree
majorapplicable8reas
综合上述内容，可以清晰地了解到物联网技术是
一种系统性很强、涉及面很宽的技术，其工业应用不仅
仅是解决有线网和无线网的问题，且是需要全面解决
应用系统的问题。相关技术的进步、需求和挑战更大，
材料、电源、存贮与数据管理、数据处理、安全与私密性
等相关的技术，对这个体系的影响极大。
在我国酝酿物联网技术开发和应用的高潮中，许
多省市和单位往往把注意力集中在民生、健康关怀、环
境监测和地质监测等方面，除了物流、智能电网之外，
比较少涉及物联网的工业应用方向。其实，作为一个
业已形成世界工厂的制造大国，迫切需要以一种跨越
式步伐迈向制造强国，怎能不以广阔的视野和精力去
关注物联网的工业应用呢?我们不妨去搜索和考察一
下制造强国德国是在以什么态度对待物联网的工业应
用，就很容易发现已在工厂中广泛使用的RFID技术
和产品，在促进和推动物联网的工业应用，进而提升工
业化和信息化的融合的深度和广度方面，这里不但有
许多工作可做，而且还有大量的潜力可挖”“J。更何
况相对于一些其他领域来讲，工业领域原本就具备较
好的自动化水平和信息化水平。因此，引进物联网的
概念和方法投资相对较少，效果却相当显著。
举例来说，机械制造业和电子制造业等T业都属
于离散流程。在这些丁业的整个生产链中，制件的跟
踪和质量控制及监测是制造执行系统MES一个不可
或缺的基础环节。目前，我国和国际上的RFID系统
主要是借助于射频识别跟踪物品。如果被跟踪物品还
有其他相关参数需要获取，一般都通过传感器经由有
线或无线网络送往上位计算机，让来自不同网络的信
PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL32No．1January2011
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向彭瑜
息在此综合。由于信息综合是在通过两个不同的网络
传递后再进行的，所以实时性难以确定保证，且有可能
形成来源不同的信息难以同步，或不能匹配，出现差错
的可能性大增，而且成本较高。运用无线传感器网络
WSN的终端节点采集在制件的相关加工属性参数，运
用RF[D技术跟踪在制件，接着将这两个信息组合打
包，再利用布置在加工现场的无线网络将此包含在制
件位置和加工属性的信息送至上位计算机系统处理，
可实现：可视化、质量跟踪和追溯、位置跟踪以及生产
调度和生产进度在线管理等MES的功能。显而易见，
这是运用物联网技术实现工业化和信息化两化融合的
相当典型的应用案例。
在工业中应用物联网，其信息的获取主要依赖于
以RFID为主的定位技术和具有感知能力的无线短程
网技术。应用于工业的物联网的利用率基本取决于物
件识别数据是否从RFID阅读器采入、相关联的数据
及其描述是否通过无线传感器及其网络采人，以及从
闭环处理链的意义上看RFID硬件是否通过某种方式
直接接入公司或工厂的rIT基础架构，并且贯穿整个公
司或工厂的全部边界。基于RFID的基础架构的操作
运行效率取决于信息实际到达其接收者的可靠度、信
息传输的完整性、系统规模的可伸缩性和涵盖整个物
流链的集成深度。这就是目前德国工业界对于物联网
在工业中的应用所关注的一个焦点。
德国联邦教育和研究部近年来启动了一项科研计
划SemProM(semanticproductmemory)合作计划，其目
标是开发下一代的无线移动式嵌入元件——数字式产
品存贮器DPM(digitMproductmemory)…。从物联网
的意义上讲，它将可能是获取所有运行和物流产品数
据，并与用户及其他产品进行数据交换，以及建立直接
即时的通信环境。目前，工业合作伙伴瞄准了诸如贸
易、物流、健康关怀和汽车领域。现在RFID标签进行
无线读取和存贮数据无需任何直接的视线，而未来的
数字式产品存贮器将远远超出这一能力。与飞机的黑
盒子比较，除了产品的性能数据和运行数据外，DPM
还可记录来自各种嵌入式传感器(如温度、曝光度、湿
度、加速度和位置等)的数据；可以实时获取和认证所
有相关的产品数据，以及深入更基础的细节。数字式
产品存贮器是语义技术(semantictechnologies)、人机
通信(M2M)、智能传感器网络、用仪表和传感器感知
的环境(instrumentedenvironments)的技术、R兀D技术
以及多模式交互技术等综合运用的产物。它可将小型
化、微型化的嵌入式系统集成到任意日常物体中，以人
《自动化仪表》第32卷第1期2011年1月
们从外观来说不可见的方式提供采集各种信息的手
段。除了微处理器、微传感器、GPS和无线元件外，这
些系统还应包括适当的供电电源(电池，从环境中取
得电能，如光、机械振动)。这样才有可能使得产品存
贮器之间，或与它们周边的自组织Adhoc网络的就地
电台和无线网络交换数据，并在有限的时间内独立地
建网和组态。
6结束语
物联网的技术发展方兴未艾。如表2所述，目前的
物联网就其实质来说还是物联内网的范畴，节点只不过
为103～106的数量级；再经过5年的发展，可以进入物
联外网的范畴，节点可能达到109的数量级；到2020年，
有可能发展到真正意义上的物联网，即全球的物物相连
的互联网，节点可能达到1012一1013的数量级。环绕这
个目标需要进行许多方面的技术研究和开发。
物联网的应用包括环保、社会和工业等多个方向。
发展物联网的T业应用是实现工业化和信息化两化融
合的契合，也是为智能制造服务的信息集成创造一种
基础和前提。从制造大国向制造强国提升，物联网将
为制造业提供难以估量的直接作用。
物联网的产业发展正在起步。尽管目前已经有了
初步规模的RFID的产业，但与今后大规模和超大规
模的应用来讲，其成本和价格将远不能适应。试想如
果一个工业级的RFID的标签动辄二三十元，甚至上
百、上千元，那还有可能让每一个物都能纳入物联网
吗?由此可见，物联网的产业发展必须紧紧依赖于技
术开发，寻找价廉物美有可靠的基础产品。
中国科学院院士王曦直言指出：“物联网热得有
点发烫。……物联网的技术创新和产业发展尚不成
熟，有些地方盲目追捧物联网，是借新技术快车行‘跑
马圈地’招商引资之实”H1。我们需要的是切切实实
为发展物联网技术耕耘，才有可能结出物联网产业丰
盛的果实。
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7
万方数据
基于PCA与KPCA的TE过程故障检测应用研究赵小强，等
表1TE过程故障
Tab．1FaultsoftheTEprocess
3．2基于PCA与KPCA的TE过程故障检测
将PCA方法和KPCA方法同时应用于TE过程，
比较它们的故障检测性能，并分别对TE过程的21种
故障进行检测分析。在仿真实验中，核函数采用高斯
核函数：后(x，Y)=exp(一II茗一Y旷／(r)，核参数∥取
400，并采用SPE统计量进行监控。图2是对故障l、
5、8进行故障检测的SPE统计图。
采样数
‘·''PCA方法故障I
采样数
(c)PCA方法故障5
采样数
(b)KPCA方法故障l
采样数
(d)KPCA方法故障5
采样教采样数
‘e)I''CA方法故障8(OKPCA方法故障8
图2故障检测结果
Fig．2Detectionresultsoffault
从图2可以看出，利用KPCA方法对化工过程进
行故障检测可以达到较好的效果。
4结束语
本文针对化T过程复杂非线性的特点，提出利用
KPCA方法进行故障检测的思想，从而解决了PCA方
法对非线性系统性能差的缺点。通过在TE化工模型
上进行故障检测的仿真研究，结果表明KPCA方法明
显优越于PCA方法。
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PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONV01．32No．1January2011
万方数据
物联网技术的发展及其工业应用的方向
作者：彭瑜，PengYu
作者单位：上海工业自动化仪表研究院,上海,200233
刊名：自动化仪表
英文刊名：PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION
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被引用次数：4次
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16.王曦盲目追捧物联网是用新技术"跑马圈地"2010
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3.郑瑞强.李霞物联网发展视角下的农产品物流发展思路探讨[期刊论文]-古今农业2011(3)
4.潘颖.卢章平基于专利视角的中、美物联网产业比较研究[期刊论文]-情报杂志2012(9)
5.刘军信息物理融合系统在仓储监控管理中的应用研究[期刊论文]-中国流通经济2011(7)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zdhyb201101001.aspx
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