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发布时间:2021-08-03 08:38:03

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作者:顾金星,苏喜生,等

出版社:电子工业出版社

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物联网与军事后勤

物联网与军事后勤试读:

前言

自温家宝总理于2009年在无锡考察时提出“感知中国”计划以来,我国兴起了一个物联网概念宣传、物联网关键技术和应用模式的研究高潮,国家发布了《物联网“十二五”发展规划》,物联网已经成为我国国家新一轮经济和科技发展的战略点之一,发展物联网对于社会经济的发展进步和促进我国军事强大具有重要的现实意义。物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术,可以弥补后勤领域的诸多不足。基于物联网的后勤体系,通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感技术,可以按约定协议,把任何物品与军用互联网连接起来,进行有效的信息交换和通信,实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,将后勤精确保障与数字化战场环境融为一体,将极大地增强后勤机动灵活和危机控制能力。

本书在介绍物联网基本概念基础上,重点介绍了物联网技术在军事后勤业务领域的应用现状和前景。全书共分10章。

第1章在给出物联网定义的基础上,介绍了当前物联网流行的三种分层体系,并就物联网在我国民事和军事应用的现状进行了分析。第2章从基本概念、原理、特点、应用现状和发展趋势等方面对与物联网军事后勤应用紧密相关的关键技术进行了详细介绍,以期为后续章节内容的介绍提供一个知识理论基础。第3章介绍了物联网在军事物流中的应用前景和作用。第4章介绍了物联网具有的全面感知、可靠传递、智能处理等特性在军事仓储领域的应用前景和作用。第5章介绍了物联网技术在军队医院信息系统、军队药品药材管理、战场伤员救治及军队远程医疗诊断等军事卫勤业务中的应用前景和和作用,并给出了典型应用场景。第6章介绍了物联网技术在军队公路运输车辆动态跟踪、军用车辆使用监控及军车防伪等军事交通运输业务中的应用前景和作用,并给出了典型应用场景。第7章介绍了物联网技术在军队油料供应保障中的应用前景,重点介绍物联网技术在军用输油管线、油库及加油站、油料运输及加注、油料设施安全防护等领域的应用情况,并给出了若干典型应用案例。第8章介绍了物联网技术在军人保障卡工程、重要军事要素安全管理、军队营房资产、军队物资和军队档案管理等领域中的应用情况。第9章介绍了物联网技术在机场应急起飞、核污染应急监测、营区智能监控、野战条件下设备身份认证、智能舰艇后勤监控、后勤装备维修等保障领域的应用,并在分析这些领域存在的问题的基础上,提出笔者的解决思路。第10章作为全书总结,提出了智能后勤概念,并就如何实现智能后勤提出了相应的建设思路和措施。

顾金星编著了第5章和第6章内容,石青教授编著了第1章部分内容,刘善达编著了第9章部分内容,刘大伟编著了第2章,江帆编著了第3章和第4章,涂睿编著了第7章和第8章,许子君编著了第10章,贺德富编著了第9章部分内容,肖岩平编著了第1章和第9章部分内容。在与各章编著者一起详细探讨了有关章节内容并进行了多次修改后,由顾金星、苏喜生和马石对全书进行了审稿和统稿工作。

在本书编著过程中,编著者不仅得到了来自军队科研院所和“物联网在中国”系列丛书编委会相关专家的指导,也得到了电子工业出版社的大力支持与帮助,在此一并表示衷心的感谢!

物联网正处于一个快速发展的过程中,与物联网相关的新知识、新技术和新应用模式不断涌现,加之作者知识水平有限,编写时间仓促,书中错误和不当之处在所难免,期盼有关专家和读者批评指正。顾金星2012年5月于北京  第1章 物联网概述内容提要

物联网是物体通过射频识别等信息传感设备并借助互联网技术实现物-物相连,是下一代信息技术的重要组成部分。本章首先在给出物联网定义的基础上,介绍了当前物联网流行的三种分层体系结构,并就物联网技术在我国民事和军事应用的现状进行了分析。1.1 物联网的定义1.1.1 定义的提出和发展

物联网的英文名称是Internet of Things,简称IOT。从历史角度来看,物联网经历了三个形态,分别是萌芽态、发展态和转化态。萌芽即为概念的初次提出;发展意为随着科技进步和社会的发展,概念的深度和广度不断发展变化;转化解释了在事物的生命周期内,为了适应必然经历的不同环境和条件而进行的内在和外在变化。

首先是萌芽态,一般将国内外普遍公认的麻省理工学院自动化研究中心(MIT) Auto-ID中心 Ashton教授 1999年在研究射频标签(Radio Frequency Identification,RFID)时最早提出来的定义称为萌芽态,该定义为:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。定义中包含两个重要的观点:一是物联网要以互联网为基础发展起来;二是 RFID 是实现物品与物品连接的主要手段。

其次是发展态,2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟(International Telecommunications Union,ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。人们将其归为发展态。其定义为:物联网是指物品通过各种信息传感设备如射频识别、红外感应器、全球定位系统及激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品都与互联网连接起来,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。

最后是转化态,自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,并被写入政府工作报告,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是与美国、欧盟及其他各国不可比拟的。物联网的概念已经是一个“中国化”的概念或者说是具有“中国特色”的概念,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。作为一个“中国式”概念,自然有着中国特色的定义方法,物联网的这种形态称为转化态。当然,理解的角度和深度不同,其定义自然千差万别。1.1.2 定义的不同角度

实际上,物联网的概念来自于与互联网的比较,根据物联网与互联网的关系,不同专家、学者各自从不同角度对物联网给出了略为不同的定义。总结起来可以归纳为以下四种类型。1.物联网是传感网,不接入互联网

该观点认为物联网就是传感网,只是给人们生活环境中的物体安装传感器,这些传感器可以更好地帮助人们认识环境,这个传感器网不接入互联网。例如,上海浦东机场的传感器网络,其本身并不接入互联网,却号称是中国第一个物联网。概括地说就是认为物联网与互联网的关系是相对独立的两张网。2.物联网是互联网的一部分

物联网并不是一张全新的网,实际上早就存在了,它是互联网发展的自然延伸和扩张,是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络,将会有更多的物品加入这张网中。也就是说,物联网包含于互联网之内。3.物联网是互联网的补充网络

人们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机连接成的全球性的网络,服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体则是各种各样的物品,通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的,两张网的主体不同。所以物联网是互联网的扩展和补充,物联网与互联网是相对平等的两张网。如果把互联网比做人类信息交换的动脉,那么物联网就是毛细血管,两者相互连通,物联网是互联网的有益补充。4.物联网是未来的互联网

从宏观概念上讲,未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中,在不知不觉中,人可以随时随地与周围的人或物进行信息交换,这时,物联网也就等同于泛在网络,或者说是未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网,它们的名字虽然不同,但表达的都是同一个愿景,那就是人类可以随时随地使用任何网络,联系任何人或物,以实现信息交换的自由。

事实上,物联网与互联网是相对独立的两张网,只不过两者在数据传输技术上有一定的共性而已。在电话网和互联网应用中,人们希望所有的人、计算机等是互联互通的。然而物联网则不同,一个太湖水质监测系统和中石油的物流系统是可以毫无关系的。但是笔者给出第 5 种观点,认为物联网是可以搭载互联网,基于对物可控可管理技术的一个个专用网络的统称。即在第1种观点的基础之上,结合第3种观点,认为物联网与互联网是同时存在且彼此可以互联互通、相互补充的两张网络。

如图1-1所示,上述五种角度定义的物联网及其与互联网的关系图。▶ 图1-1 物联网的五种定义及其互联网的关系图1.1.3 定义的内涵

综合众多学者从不同角度对物联网概念的剖析,笔者认为物联网定义的内涵应当从基本概念、具体目标、关键技术等角度进行定义,将物联网的功能模块化为几个相互独立且有着具体功能的子系统。1.基本概念

物联网是指利用现代信息技术,通过将信息设施和信息设备有机连接在一起,组成的一张覆盖所有人和物体并以之为节点的巨大的信息网络。2.具体目标(1)让所有的物品都与网络连接在一起,可实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,以及其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入点,实现物与物、物与人的泛在链接。(2)可以进行信息交换、传递和通信,并能自动地、实时地实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控、管理,并触发相应事件。(3)可实现安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能,实现对“泛在物品”的高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。该目标可以细化为多个子功能模块,如智能农业模块、市政工程模块、质量监控模块、公共安全模块、远程医疗模块、智能交通模块、环境监测模块、智能家居模块、灾难管理模块、节能减排模块、后勤物流模块等。每个子模块又由一个或多个子系统构成。1.2 物联网的分层框架

目前,业界对物联网还没有一个广泛认同的体系架构,但一般都可以从分层角度和技术角度这两个方面来进行了解和分析。

就分层角度而言,主要有IBM的八层架构体系、何丰如在《物联网体系结构的分析与研究》中提出的四层架构体系、工信部电信规划研究院郭靖等在《物联网产业发展和建设策略》一文中提出的三层网络架构体系。1.2.1 八层架构体系

IBM大中华区首席技术官兼IBM中国研究院院长李实恭将物联网分成了八层架构。这八层架构之间大部分情况下有一定的依赖关系。1.传感器/执行器层(域)

物联网中任何一个物体都要通过感知设备获取相关信息,以及传递感应到的信息给所有需要的设备或系统。传感器/执行器层是最直接与周围物体接触的域。传感器除了传统的传感功能外,还要具备一些基本的本地处理能力,使得所传递的信息是系统最需要的,从而使传递网络的使用更加优化。2.传感网层(域)

传感网是传感器之间形成的网络。这些网络有可能遵守公开协议(如IP地址),也有可能基于一些私有协议。而目的就是为了使传感器之间可以实现互联互通及传递感应信息。3.传感网关层(域)

由于物联网世界里的对象是人们身边的每一个物理存在的实体,因此感知到的信息量将会是巨大的。如果传感器将这些信息直接传递给所需要的系统,那么将会对网络造成巨大的压力和不必要的资源浪费。因此最好的方法是通过某种程度的网关将信息进行过滤、协议转换、信息压缩/加密等,使信息更优化和安全地在公共网络上传递。4.广域网络层(域)

广域网络层主要用于将感知层的信息传递到需要信息处理或业务应用的系统中。可以采用IPv4或IPv6协议。5.应用网关层(域)

在传输过程中,为了更好地利用网络资源,优化信息处理过程,要设置局部或者区域性的应用网关。目的有两个:第一是信息汇总与分发;第二是进行一些简单信息处理和执行业务应用,最大限度地利用IT与通信资源,提高信息的传输和处理能力,提高可靠性和持续性。6.服务平台层(域)

服务平台层是为了使不同的服务提供模式得以实施,同时把物联网世界中的信息处理方面的共性功能进行集中优化,缓解传统应用系统或者应用系统整合平台的压力。这样使应用系统无须因物联网的出现而进行大的修改,能够更充分地利用已有业务应用系统,支持物联网的应用。7.应用层(域)

应用层包括了各种不同业务和服务所需要的应用处理系统。这些系统对传感器采集的信息进行处理、分析并执行不同的业务,然后把处理的信息再反馈给传感器进行更新,为用户及终端使用者提供服务,使得整个物联网的每个环节都更加连续和智能。这些业务应用系统一般都是在企业内部、外部被托管或者共享的IT应用系统。8.分析与优化层(域)

在物联网世界中,从信息的业务价值和IT信息处理的角度看,它与互联网最大的不同就是信息和信息量。物联网的信息来源广阔,信息是海量的,在这种情况下利用信息更好地为人们服务,是建立在信息分析和优化的基础之上的。传统的商业智能也是对信息进行分析,以及进行业务决策。但是在物联网中,基于传统的商业智能和数据分析又是远远不够的,因此需要更智能化的分析能力,基于数学和统计学的模型进行优化分析、模拟和预测,才能够带来业务价值。1.2.2 四层架构体系

2010年,何丰如在《物联网体系结构的分析与研究》一文中提出了四层体系结构模型。文章中指出,IOT是一种十分复杂的、形式多样的系统技术应用。在这个模型中,IOT的体系结构模型主要体现在感知层、传输层、支撑层和应用层这四个层次上。下面简要介绍这四个层次的功能和作用。1.感知层

感知层包括各种信息传感设备和智能感知系统,包括各种传统的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN),无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Network,WMSN)、射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)等。感知层的这些设备采用了各种发展成熟度差异性很大的技术,如在物流管理方面大量应用的射频识别技术和新兴的无线多媒体传感器网络技术。

传感器网络的感知主要通过各种类型的传感器对物体的物质属性、环境状态、行为态势等静/动态的信息进行大规模分布式的信息获取与状态辨识。针对具体感知任务,通常采用协同处理的方式对多种类、多角度、多尺度的信息进行在线或实时计算,并与网络中的其他单元共享资源进行交互与信息传输。甚至可以通过执行器对感知结果做出反应,对整个过程进行智能控制。由于在传输层采用了第二代互联网(Internet Protocol Version 6,IPv6)技术,具有2128位的地址空间,因此,完全有能力为任何一个物体赋予一个IP地址,以方便对物品进行跟踪、查询、监控和处理。

在感知层,主要采用的设备是装备了各种类型传感器(或执行器)的传感网节点和其他短距离组网设备(如路由节点设备、会聚节点设备等)。一般这类设备的计算能力都有限,主要的功能和作用是完成信息采集和信号处理工作。这类设备中多装载与之相匹配的嵌入式系统软件。由于需要感知的地理范围和空间范围比较大,包含的信息也比较多,该层中的设备还需要通过自组织网络技术,以协同工作的方式,组成一个自组织的多节点网络进行数据传递。感知层的数据量(如自组网协议)约为 MB 量级,而数据处理能力在10 MIPS(单字长定点指令平均执行速度,Million Instructions Per Second)级。2.传输层

传输层的主要功能是直接通过现有互联网(IPv4/Pv6网络)、移动通信网[例如,全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication,GSM)、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA),宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)、无线接入网、无线局域网等]、卫星通信网等基础网络设施,对来自感知层的信息进行接收和发送。传输层主要利用了现有的各种网络通信技术,以实现对信息的传输。

传输层主要采用能够接入各种异构网的设备,如接入互联网的网关、接入移动通信网的网关等。由于这些设备具有较强的硬件支撑能力,因此可以采用相对复杂的软件协议进行设计。其功能主要包括网络接入、网络管理和网络安全管理等。目前的接入设备多为传感网与公共通信网(如有线互联网、无线互联网、GSM 网、TD-SCDMA 网、卫星网等)。3.支撑层

支撑层主要是在高性能网络计算环境下,将网络内海量信息资源通过计算,整合成一个可互联互通的大型智能网络,为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠和可信的网络计算超级平台。例如,通过能力超强的超级计算中心、存储器集群系统(如云计算平台、高性能并行计算平台等)和各种智能信息处理技术,对网络内的海量信息进行实时高速处理,对数据进行智能化挖掘、管理、控制与存储。支撑层采用了各种智能处理技术、高性能分布式并行计算技术、海量存储与数据挖掘技术、数据管理与控制等多种现代计算机技术。

在支撑层主要的系统设备包括大型计算机群、海量网络存储设备、云计算设备等。在这一层次上需要采用高性能计算技术及大规模的高速并行计算机群,对获取的海量信息进行实时控制和管理,以便实现智能化信息处理、信息融合、数据挖掘、态势分析、预测计算、地理信息系统计算及海量数据存储等,同时为上层应用提供一个良好的用户接口。4.应用层

应用层包括各类用户界面显示设备及其他管理设备等,这也是IOT体系结构的最高层。应用层根据用户的需求可以面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台,并根据各种应用的特点集成相关的内容服务,如智能交通系统、环境监测系统、远程医疗系统等。

为了更好地提供准确的信息服务,在应用层必须结合不同行业的专业知识和业务模型,同时需要集成和整合各种各样的用户应用需求,并结合行业应用模型(如水灾预测、环境污染预测等),构建面向行业实际应用的综合管理平台,以便实现更加精细和准确的智能化信息管理。例如,当对自然灾害、环境污染等进行检测和预警时,需要生态、环保等相关学科领域的专业知识和行业专家的经验。

在应用层建立的诸如各种面向生态环境、自然灾害监测、智能交通、文物保护、文化传播、远程医疗、健康监护、智能社区等应用平台,一般以综合管理中心的形式出现,并可按照业务分解为多个子业务中心。1.2.3 三层架构体系

2010年,工信部电信规划研究院郭靖等在《物联网产业发展和建设策略》一文中提出了物联网的三层架构体系。文中指出,物联网可分为三层,包括感知层、网络层和应用层。感知层相当于人体的皮肤和五官,网络层相当于人体的神经中枢和大脑,应用层相当于人的社会分工。1.感知层

感知层是物联网的皮肤和五官——识别物体,采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等,主要用于识别物体,采集信息,与人体结构中皮肤和五官的作用相似。2.网络层

网络层是物联网的神经中枢和大脑——信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理,类似于人体结构中的神经中枢和大脑。3.应用层

应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合,实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合,以实现行业智能化,这类似于人的社会分工。1.3 我国物联网应用现状与前景

自从物联网的概念被提出,一些国家已着手将有关物联网建设方面的计划升级为国家战略。由此我们不难看出物联网背后蕴藏的巨大市场。目前,包括美国、欧盟、日本、韩国等在内的许多国家,都已经通过各种方式开始了向未来物物相连的智能社会的进军。中国的有关部门现在也都非常重视物联网建设,中国工程院已把物联网作为最重要的项目之一,并成立了物联网的专项。有关专家都认为物联网非常关键,是一项可以提高生产力和生产效率的技术,就像瓦特发明蒸汽机一样,可以推动整个社会生产力的发展,推动人类文明的进步。

关于发展规模,有专家已经预测,物联网将成为继计算机、通信网络之后信息产业的第二次浪潮,有望在 10 年内大规模普及,发展成为一条上万亿元规模的完整产业链。

全球物联网的建设现在刚刚开始,我国的物联网产业发展并不落后,可以说是与世界同步的,某些技术还处于世界领先水平。

中国的“物联网”发展起步较早,《国家中长期科学与技术发展规划(2006—2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。传感器网络标准工作组组长、上海微系统所副所长刘海涛表示,我国的技术研发水平已处于世界前列。中国科学院早在多年前就启动了传感网研究,先后投入数亿元。目前,中国已成为该领域国际标准制定的主要国家之一。目前,我国传感网标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案也已被采纳。

2009年8月7日,温家宝总理在无锡视察中国科学院物联网技术研发中心时指出,要尽快突破核心技术,把传感技术和TD的发展结合起来。

温家宝总理在 2010 年政府工作报告中提出“加快物联网的研发应用”,物联网首次被写进政府工作报告,这也意味着物联网的发展上升到了国家战略考虑的层面。根据国家部署,传感网建设在“十一五”到“十三五”的15年规划中分为三个阶段进行:第一阶段是利用信息聚合手段获取信息,第二阶段是建立信息协同处理的网络,第三阶段是让传感网全面覆盖。目前我国的传感网发展正处于第一阶段,依靠网络获取有效信息,传感网络将从互联网和无线通信网延伸出来。1.3.1 物联网民用应用现状与前景

2008年11月,我国最早从事“物联网”技术开发的科研机构之一——中国科学院上海微系统与信息技术研究所,与无锡市政府签订了合作协议,共同在无锡高新区成立一个高新微纳传感网工程中心,定位于在物联网产业链的技术研发、产业孵化、产业应用等领域进行攻关创新。目前双方在江苏省委省政府的支持下,正制订“感知中国”中心建设的总体方案和产业规划,力争建成引领中国传感网技术发展和标准制定的中国物联网产业研究院。截至2010年2月,江苏省已在物联网产业领域累计安排省级资助经费1.8 亿元,带动项目总投入 15.6 亿元。在省级资助经费的带动下,江苏成功实施了 21项物联网相关成果转化项目。这些项目覆盖物联网射频识别、传感器、芯片、网络、智能嵌入等技术的相关产业。截至2010年年底,已累计申请专利165项,形成目标产品127个,制定标准8项,实现销售收入33.78亿元。江苏移动无锡分公司助力打造的“智能公交”平台可“感知”车辆位置、运行状况,并实现智能调度。它使车辆调度员足不出户就可以知道车辆行驶到什么位置,车内是否出现过度拥挤,哪条线路需要增派车辆。同时车辆行驶的信息也将实时显示在候车厅上,让等候的乘客不再焦急,甚至可通过手机查看车辆位置信息,减少候车时间,将公交车变成带司机的私家车,真正体现了市民优先。

由中关村物联网产业链上下游具有优势的40余家机构共同发起组建的中关村物联网产业联盟于2009年11月1日在北京成立。北京朝阳区开始兴建全国首个物联网产业园,预计未来3年内建成。

据上海嘉定区有关领导和中科院上海微系统所相关负责人介绍,借助中科院上海分院与嘉定区已经建立的战略合作机制,推进上海物联网中心的建设,将建成中科院物联网研究重点试验室、中国物联网应用研究中心和中科院微能源研究中心,确保国家重大科技专项落户嘉定,并完成物联网关键核心技术的研发及物联网国家技术标准的制定。目前一期工程已进入实质性启动阶段,完成了初步的方案设计,总建筑面积达17万平方米,预计总投资达10亿元。

2010年3月,上海嘉定区建立了上海物联网中心,宣称将以此打造国内最具竞争力且具有国际影响的物联网技术研发基地。同年 5 月,上海的浦东新区也被确定为上海的物联网产业基地,计划通过建立应用示范园区和产业园区,鼓励物联网相关企业向产业园区集中,在用地、用房、研发补助、立项审批等方面有相应的优惠措施。不久前,上海市还公布了《上海推进物联网产业发展行动方案(2010—2012年)》,计划在2012年内,在上海培育一定规模的物联网产业,引领核心技术研发,并深度参与产业标准制定。

工信部科技司有关领导2010年4月1日在“首届物联网应用高峰论坛”上表示,目前我国物联网总体还处于起步阶段,为推进物联网产业发展,我国将采取以下四大措施支持电信运营企业开展物联网技术的创新与应用。(1)突破物联网关键核心技术,实现科技创新结合物联网的特点,在突破关键共性技术的同时,研发和推广应用技术,加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设。(2)制定我国物联网发展规划,全面布局,重点发展物联网相关终端和设备,以及软件和信息服务,推动物联网产业发展。(3)推动典型物联网的应用示范,带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展,带动物联网产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程,确立以应用带动产业的发展模式,消除制约传感网规模发展的“瓶颈”。(4)加强物联网国际国内标准的制定及其统一,保障发展。2010年6月8日,中国物联网标准联合工作组在北京正式成立。联合工作组由工业和信息化部电子标签标准工作组、全国信标委传感器网络标准工作组、全国智标委等19家相关标准化组织自愿联合组成。联合工作组将围绕物联网产业与应用发展需求,协调一致、整合资源,共同开展物联网技术的研究,加快制定符合我国发展需求的物联网国家标准,推进我国物联网国家标准体系的建设,同时积极参与相关国际标准的制定,以抢占制高点、掌握发展的主动权。

2010年11月22日,中国电子科技集团公司与重庆市人民政府签署了重庆市社会公共视频信息管理系统总承包框架协议。中国电子科技集团将作为项目总承包商,助力重庆打造统一、高效的可视化城市管理和社会治安防控体系。重庆市社会公共视频信息管理系统规模预计将达到50亿元,是重庆市已经实施的最大信息化项目,也是目前我国在建的最大的视频管理系统和物联网工程。系统建成后,将为重庆社会公共安全管理、城市管理等领域提供有力支撑,同时兼顾灾难事故预警、安全生产监控等方面的需求,预计5年内带动社会投入将达到150亿元。到2015年,重庆将打造成为国家物联网产业基地,力争物联网产业年产值突破1000亿元人民币。

根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(以下简称《决定》),新一代移动通信、下一代互联网智能终端、物联网等新一代信息技术产业被列为战略性新兴产业,将获得扶持发展。《决定》明确指出,战略性新兴产业是以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业。《决定》中列出了七大国家战略性新兴产业体系,其中包括“新一代信息技术产业”。关于发展“新一代信息技术产业”的主要内容是:“加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施,推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化,加快推进三网融合,促进物联网、云计算的研发和示范应用。着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力,加快重要基础设施智能化改造。大力发展数字虚拟等技术,促进文化创意产业发展”。

国际标准化组织(International Standard Organization,ISO)正式发布的ISO/PAS18186《集装箱RFID货运标签系统》规范,是在物流和物联网领域首个由我国提出和推动制定,并由国际标准化组织正式发布的可公开提供的规范。

2012年9月3日,黑龙江大学和恩智浦半导体(NXP)正式启动位于哈尔滨的物联网联合研发中心,以进一步强化两者在物联网领域的创新应用研发能力。研发中心将全面基于恩智浦的智能识别技术产品,包括基于SmartMX架构的CPU卡芯片、非接触式读卡器芯片以及RFID芯片,开发系列创新型物联网终端及系统解决方案。此研发中心的落成,在实现恩智浦产品本土化应用的同时,利用学校资源优势,进一步拓展了物联网的创新应用。全新的校企合作模式,将为物联网行业培养大量人才,从而推动整个物联网行业的发展。

仅从时间上就可以看出,我国物联网建设的大潮正在以不可阻挡之势席卷社会的每个角落。相信在可预计的将来,我国在物联网领域将会百花齐放,取得累累硕果。1.3.2 物联网军事应用现状与前景

物联网在军事领域同样可以发挥极大的作用,物联网代表了下一代信息网络的建设方向,基于物联网技术的军事信息化网络必将对军事指挥、军事网络、军事后勤、军事装备等产生深远影响,对推动军队信息化建设、提高部队战斗力发挥巨大的作用。

具体来说,物联网技术将在以下几个军事应用方面产生较为积极的影响和作用。1.军事指挥更加高效

物联网扩大了指挥员信息获取的广度与深度。在陆、海、空各个领域,指挥员可通过传感器自动获取战场上各部(分)队的人员数量、携带武器装备数量和战斗力等信息,提高信息获取的实时性与快捷性,从而使指挥更加快速、灵活。通过大量互联的传感器,可有效延伸指挥员的指挥触角,使指挥活动由对人的指挥发展成为指挥员对武器装备的直接远程指挥。2.军事网络更加集成

物联网在军事领域的广泛应用,使传感网络的触角延伸到战场的每个单兵和每件兵器,可将彼此独立的侦察网、通信网、指控系统、火力网等系统与网络进行一体化集成,也可将通信、感知、信息对抗等信息武器和武器平台建设成一体化的综合信息系统,而且该系统还可进一步渗透到战场的基础设施中,从而极大地扩展了网络集成的内涵。3.军事装备更加智能

物联网技术使军事装备更加智能,主要体现在以下两个方面。(1)武器装备的战场生存更加智能。武器装备通过大量传感器,可实时获取诸如己方坐标、战场态势、敌方威胁等各种战场信息,并对战场情况自动作出更加精确的反应,从而提高了武器装备的战场生存能力。(2)武器装备的战场维修更加精确。通过各种内嵌的诊断传感芯片,操作员能及时了解武器装备各部件的完好情况,并通过网络向最近的装备维修点订购所需的具体零部件,装备保障点能够提前准备、随到随修。

如今,信息化武器装备呈现出一体化、智能化和隐身化的走势,武器装备的智能化成为各国军队梦寐以求的目标。智能化的精确制导武器是一种“会思考”的武器系统,可以“有意识”地寻找、辨别需要打击的目标。智能化的空中、陆上和水中无人作战系统将成为未来武器装备发展的主流;全自主式作战机器人将登上战场,但要制造出完全“智能”的机器人还有很多技术问题亟待突破。随着信息化武器装备的发展,必将建立起高度可控的新型智能系统,极大地提高武器装备的作战效能。

物联网可以将包括人在内的所有广义的“物品”相互连接,并实现相互通信。新一代互联网协议因其海量地址,可以让每个“物品”都在互联网上占有“一席之地”。微机电技术和纳米技术可以使物品越来越小,嵌入式智能芯片还可以让它们拥有自己用来运算和分析的“大脑”。在不远的将来,不仅人可以与身边一切物品“对话”,而且物品之间也可以“交流”。在这种技术基础上,武器装备才谈得上高度智能化。

各种以物联网为“中枢神经”的自动作战武器将成为战场的主角。例如,具有一定信息获取和信息处理能力的全自主智能作战机器人将从科幻电影中步入现实。在巷战中,这些机器人可代替作战人员钻洞穴、爬高墙、潜入作战区,快速捕捉战场上的目标、测定火力点的位置,探测隐藏在建筑物内、坑道中及街区的敌人,迅速测算出射击参数,保证精确打击的实施。机器人具有智能决策、自我学习和机动侦察的能力,以比人类士兵更快的速度观察、思考、反应和行动,可以在非常危险的环境中协同作战。操作人员只需下达命令而不需要任何同步控制,机器人就可以自动完成任务并自行返回。4.精确化的战场感知

在信息化战争中,战场感知能力的强弱直接影响到军队的战斗力,增强战场感知能力是建设信息化战场的核心内容之一。战场情况瞬息万变、战机稍纵即逝,战场的主动权在很大程度上取决于谁能“先敌发现”,而“先机”的夺得依赖于“感知”的获得。目前,美军已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网,这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究计划局已研制出一些低成本的自动地面传感器,它们与装在卫星、飞机、舰艇上的传感器有机融合,形成多维全方位、全频谱、全时域的情报侦察监视(ISR)体系。在伊拉克战争中,美军多数打击兵器都是依靠战场感知的目标信息而实施对敌攻击的,有人甚至将信息化条件下作战称为“传感器战争”。

与美军目前的传感网相比,物联网的最大优势是可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。物联网可以把处理、传送和利用战场目标信息的时间,从以往的几小时乃至更长压缩到几分钟、几秒钟甚至同步,各汇聚节点将数据送至指挥部,最后融合来自各战场的数据形成完备的战场态势图。物联网能够通过大规模部署节点有效地减少侦察盲区,为火控和制导系统提供精确的目标定位信息,同时实时实现战场监控、目标定位、战场评估、核生化攻击监测,并且不会由于某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃。通过互联网协议第 6 版(IPv6)技术,完全可以为物联网每个传感器节点(甚至世间万物)分配一个单独的IP地址,真正实现对世界上每一个角落的感知。也可以通过飞机向战场撒布肉眼看不见的传感器“尘埃”,利用物联网实时采集、分析和研究其监测数据。因此,物联网将给予指挥员新的电子眼和电子耳,堪称信息化战场的宠儿。

战场感知不仅为作战取胜创造了先机,同时也催生了战场军事力量的一体化。要发挥战场感知效能、快速传递信息,就必须把实时化的战场感知系统、智能化的武器系统、自动化的指挥控制系统联为一体,构成一体化的作战体系,从而使“以平台为中心”的联合作战转向“以网络为中心”的一体化作战。

在信息化战争中,信息的产生、处理、存储、传输和利用,决定着部队的行动、武器控制和战场态势。信息资源将成为信息化战争的重要物质基础,战争的胜负将主要取决于谁能实时控制和利用更多的信息资源。物联网比现在战场上开始使用的无线传感网络更加高级和完备。它可以在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求,协助实现有效的战场态势感知,满足作战力量“知己知彼”的要求。一种典型的设想,是用飞行器将大量微传感器节点撒布到战场上的广阔地域,这些节点自组成网,收集、传输并融合战场信息,为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。近期几场局部战争的实践表明,必须对现有指挥控制系统在内的相关系统进行升级改造,使战场感知和态势控制能力进一步适应未来作战的需要。物联网似乎可以担当此重任。5.军工特种产品生产安全实时远程监测

军工行业有一些易燃、易爆、毒性大、对环境污染大的产品生产线。这些具有高度危险性的生产线,可在传统的现场总线,生产过程自动化技术的基础上,运用物联网技术建立一套更加有效的,能够实时监测生产流程工艺运行参数、生产环境参数的传感器网络系统,对生产进行控制和管理,尽可能排除人为因素的影响,确保其运行安全,有效控制对环境的污染,实现高效与“绿色”的理想目标。6.军事后勤更加智慧

如同世间任何先进技术一样,一旦被成功开发必定首先运用于军事领域。物联网的理念和先进信息技术迅速被世界各国运用于军队装备保障领域,对各种参战物资实行感知和控制,以满足现代战争对装备保障“快”、“准”、“精”的要求。例如,美军已在多数装备物资中嵌入信息芯片,使用各类传感设备随时获取装备物资的相关信息,战时既能对装备物资的运用快速做出决策,快速实施分配,准确掌握各类物资的动/静态,准确对物流过程进行实时监控;又能及时根据变化的情况和需求,在三军中实现物资保障一体化,发挥整体保障效益。美军这种“精确保障”、“精确物流”模式,就是成功运用物联网理念与技术的结果。其在军事领域的成功运用,给其他各国军队装备保障以很大启发和影响,同时也带动了世界各国军队装备物资保障的革新与建设,发展潜力日益凸显。

信息化条件下作战对后勤保障的依赖性大大增加。即使是世界头号军事强国美国,也认识到其后勤体系仍然存在诸多弊端。伊拉克战争初期,美军后勤计算和判断上的失误致使战前准备不足,特别是没有预先考虑到伊拉克战场保障环境之恶劣,因此迟滞了美英联军的作战行动。战区后勤基地内的物资堆积如山,而运往战场的物资则在“最后 1 英里”失去了可视性,前线物资补给捉襟见肘、频频告急。对于战争中暴露出的后勤保障问题,美军审计局在一份评估报告中称:“可视性水平远没有达到部队的现实需要,更不用说保障未来作战了。”因此,要真正实现物资从“工厂到散兵坑”的全程可视,还必须以新的后勤保障技术推动后勤领域的全面变革,实现动态自适应的后勤保障。

物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术,可以弥补后勤领域的诸多不足。首先,物联网的应用可以有效避免后勤工作的盲目性。随着射频识别、二维条码和智能传感等技术的突破,物联网无疑能够为自动获取在储、在运、在用物资信息提供方便灵活的解决方案。在各种军事行动过程中,物联网有助于在准确的时间、准确的地点向作战部队提供合适的补给,避免多余的物资涌向作战地域,造成不必要的混乱和浪费。同时还能够及时掌握物品更换和补充的精确时间,实时获知特殊物资的运输要求,恰当安排操作人员、工具和设施,并根据战场环境变化,有预见性地做出决策,自主协调、控制、组织和实施后勤行动,实现自适应后勤保障。其次,物联网的应用能最大限度地提高补给线的安全性。基于物联网的后勤体系具有网络化、非线性的结构特征,具备很强的抗干扰和抗攻击能力,不仅可以确切掌握物资从工厂运送到前方散兵坑的全过程,而且可以优化运输路线,提供危险警报,在途中改变车辆任务。特别是可以把后勤保障行动与整个数字化战场环境融为一体,实现后勤保障与作战行动的一体化,使后勤指挥官随时甚至提前做出决策,极大地增强后勤行动的灵活性和危机控制能力,全面保障后勤运输安全。最后,物联网的应用能有效避免重要物资的遗失。各国军队都非常重视战场物资的管理,极力避免武器装备、重要零部件等物资的遗失。例如,在伊拉克战争期间,美军一个物资中转站由于未能准确掌握物资的具体位置,竟然丢失了1500个防弹衣插件,17个速食集装箱被遗忘在补给基地达一星期之久。而作为物联网的重要组成部分,射频识别标签能储存96位码,识别2.68亿个以上的独立制造厂商,以及每个厂商100万种以上的产品。美国国防部可以通过这种灵巧标签,在世界范围内追踪每件装备,甚至在理论上可追踪到每一发弹药。随着射频识别标签技术的成熟、成本的降低,物联网完全可以应用到单件武器的管理上,更加严格地控制武器库,而且有助于寻找丢失的威胁性极大的武器。1)装备维修备件及保障物资管理

用RFID或条码取代传统的备件卡片、装箱清单,使带有标签的维修备件包装箱成为一种信息载体。当备件入库时,扫描备件的编码符号,计算机便自动记录备件的名称、数量、技术状态和所存货位等信息,自动生成入库单,库存相应自动增加;当维修备件出库时,通过扫描条码或RFID,计算机自动清除此备件的记录,库存相应自动减少,自动生成出库单。同时校验检查在出库时有无错误,验证它是否为所需备件,从而在技术上杜绝人为误发情况;当进行库存盘点时,利用便携式阅读器,扫描库存物品的条码或RFID标签,可以快速准确地收集库存物品的各种情况。通过和主计算机连接,自动核对账务,制订采购计划并对库存上下限进行报警,来合理控制库存量,同时严格控制不同型号的维护保养期限,使库房备件的品质得到有效保证。2)实现装备保障的可视化和远程调拨

各级业务管理部门通过各自业务管理信息系统与仓储、运输等系统的联网,可以以近乎实时的速度确定在运军用物资及保障维修备件的准确地点和数量。适时制订采购计划和下发调拨补给计划。确保一线作战部队及其所属装备的定额补给,更大范围内实现维修备件的调余补缺,最大限度减少备件量,确保及时供给。在战时,部队机动频繁,很可能出现所运物资未到部队,部队已经机动转移到其他地区;另外随着部队信息化水平的进一步提高,部队的作战区域较以往大大提高。物资在部队配置区域很可能会频繁改变运输方向,这些都给战时的装备保障带来困难。而通过将结合卫星遥感技术的RFTD读取设备安装于特定机动通信车上,并将这些通信车部署在特定关键区域,当载有RFID标签的备件或内嵌RFID标签的备件箱的运输车辆通过该区域时,装有RFID读取设备的通信车会将运输车辆所承载的备件清单、配属设备、生产厂家等重要信息传送至指挥机构和需求部队。从而可以实现军事装备、器材和物资的可视化运输,各级指挥部门可以在数字地图上实时标定在运物资的品种数量和车辆位置,并可根据道路反馈信息,随时调整运输保障车辆的行驶路线及方位,有效控制保障物资的准确性和可持续性,大大提高装备保障力水平。3)物联网在军需物资保障中的应用

物联网在军需物资保障中的应用,简单来说就是利用广泛部署的自动识别系统,以计算机网络为平台,结合数据库技术、中间件技术、电子商务等,实现军需保障实体网络和信息网络的“无缝连接”。同时,帮助指挥员和决策机关全面、准确、及时地“感知”军需物资,掌握军需保障的主动权。具体而言,涉及以下三个方面。(1)物联网技术应用于精确主动配送式保障。精确主动配送式保障是指在精确预测部队需求的前提下,改变过去逐级前送、被动等待的后勤保障方式,将所需物资主动配送到战斗单位乃至士兵,使补给速度发生质的变化,它是现代化军需保障模式的研究方向。通过在军需物资中装入电子标签,使物资可以实现从起点直达战斗部队的“一站式”供给,提高物资请领、运输、接收、储存和发放的速度与准确度。自动化的网络平台,可使保障对象位置变化和物资需求变化等动态信息,与后勤物资的数、质、时空等静态参数及物资流通变化等动态参数的互动更加实时,从而提高了修订保障计划与协调保障行动的及时性与准确性。同时,卫星定位系统可以实时快速有效地解决物流配送过程中运输工具调度和行进路线选择、精确定位部队用户等诸多问题,有利于提高物资的补给速度,从而实现精确主动配送式保障。(2)物联网技术应用于建立网络化军需保障体系。军需保障网络化是信息化条件下一体化联合作战的要求,是指通过多种信息技术将各个军需保障网点(如指挥中心、后方基地、仓库等)集成为军需保障网,实现军需物流配送实体网络和信息网络的一体化。物联网扩大了指挥员信息获取的广度与深度,通过传感器自动获取战场上各保障部(分)队的人员数量、物资装备数量等信息,提高信息获取的实时性与快捷性,从而使指挥更加快速、灵活。通过大量相互连接的传感器,可有效延伸指挥员的指挥触角,使指挥活动由对人的指挥发展成为指挥员对军需装备的直接远程指挥。同时,有利于军需网络与后勤、军事网络的集成。物联网可将彼此独立的后勤保障、通信网、指控系统、火力网等系统与网络进行一体化集成,也可将通信、感知、后勤保障等信息和武器平台建设成一体化的综合信息系统,扩展了网络集成的内涵,从而极大地提高军需保障的效能和水平。(3)物联网技术应用于智能化军需保障服务。物联网可为智能化军需保障与服务搭建一个巨大的网络平台。一是给养保障智能化。通过各种各样的物联网节点连接官兵、军需机关、服务中心、食堂、供应商等,实时地、自动地采集与传输数据(官兵营养状况、训练任务需求、市场供给情况等),对给养物资储运、食谱制订和就餐等全过程进行自动化管理与控制,实现给养透明化、个性化保障。在物联网的给养保障大平台上,改变了给养保障模式,实现了从以食堂为中心到以人为中心的转变,大大提高保障的便捷性和效益。如可溯源的供应链,使基层部队可直接追溯产品生产者及产品的来源,以选择安全的食品。二是被装保障智能化。通过物联网对被装保障全过程的物资和实力信息实施实时的管理和控制,以更加精细和动态的方式管理供应链,提高物资资源利用率和保障效能,实现“智能保障”,如以网络技术为核心,通过计算机、自动控制、通信与传感技术对被装供应链进行指挥控制,实现被装供应智能化(人体尺寸自动测量、数据自动传输、服装的自动剪裁等)供应与管理,真正使被装发放适体率达到100%。三是军需装备操作、维修智能化。通过给军需装备安装的各种传感器、自动检测系统等信息化设备,可实现军需保障装备故障自动显示、自动报警、自动诊断、远程维修等。这将使军需装备操作更加便捷,降低装备故障率,同时为军需装备的维修保障提供了方便。4)物联网技术军交运输的应用现状分析

军队军交运输应用物联网的一些具体技术其实早已有之,如在铁路、水路与航空军事运输领域已建成的信息化调度控制系统,在车辆保障上的信息化车场等,但这些并没有反映出物联网真正强大的能力,只是从一些方面体现了物联网的技术能力,且大多为静态形式。而物联网最大的特色就是实现智能化、动态化的实时监控。所以说,物联网技术在军队军交运输领域有着极大的发展潜力。5)物联网技术在军用油料调拨中的运用

军用油料调拨的实质就是通过军事物流网络科学合理地实现油料资源的调配。EPC (全球产品电子代码编码体系)物流全球供应链的建立促进了军事物流的发展。它建立在全球统一标志系统条形码的基础之上,并对条形编码系统做了扩充,以对物品进行标记。产品电子代码是下一代产品标志代码,它可对供应链中的对象进行全球唯一的标志。EPC储存在 HEID 标签上,读取标签时,它可与一些动态数据连接。EPC 电子代码为每一个单个物品建立了全球的、开放性的

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