物聯網一詞最早是由英國工程師凱文·阿什頓（Kevin Ashton）于 1999 年提出的，在當時，供給計算機的大部分數據都是人為產生的；他指出，最好的方式應該是由計算機直接獲取數據，而無須人工干預。于是，他提出由諸如射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）和其他各種類型的傳感器來采集數據，然后通過網絡直接傳送至計算機。

今天的物聯網，也稱為萬物互聯網，有時稱為霧聯網，是指由可以連接到互聯網的傳感器、執行器、智能手機等廣泛的物理對象構成的物物相連的網絡。

物聯網中的“物”可以是任何東西，既可以是佩戴可穿戴設備（甚至是手機）的人、帶有 RFID 標簽的動物，也可以是日常家電設備，如冰箱、洗衣機，甚至是咖啡機；既可以是現實世界中存在的實體——存在于物理世界中的可以被感知、驅動和連接的東西，也可以是信息世界里虛擬的東西——以信息（數據）的形式存在并可以被存儲、處理和訪問的東西。物聯網設備必須能夠與互聯網直接通信，也就是說，它們需要具備感知、驅動、數據捕獲、數據存儲和數據處理等能力。

國際電信聯盟（International Telecommunication Unit，ITU）將物聯網定義為：信息社會的全球基礎設施，基于現有的和不斷發展的可互操作的信息與通信技術實現（物理的和虛擬的）物物之間的相互連接，從而實現高級服務。

廣泛的信息通信技術（Information and Communication Technology，ICT）已經為人類提供了隨時隨地的通信服務，而物聯網又在此基礎上增加了一個新的維度，即在任何物之間通信，如下圖所示

有人預言，物聯網作為一項技術，將對人類社會產生深遠的影響。為了讓大家了解它的深遠影響，請想象一個場景：你和我一樣，住在高樓大廈里，非常喜愛植物。你花了很多心思，用盆栽做了一個屬于自己的室內小花園。老板派你到外地出差一周，你擔心植物沒有水不能存活一周。物聯網的解決方案是，加裝土壤濕度傳感器，并將它們連接到互聯網，再加裝執行器，以供遠程開啟或關閉供水及日照。現在，你可以去世界的任何地方，而無須再擔心植物枯死，因為你可以通過物聯網檢查每株植物的土壤水分狀況，并根據需要適時澆水。

你在辦公室度過了非常疲憊的一天，現在你只想回家，讓人幫你沖咖啡、準備床鋪、燒水洗澡，可悲的是，家里只有你一個人，沒人幫你。如今不會了，物聯網可以幫助你。你的家居助手會用咖啡機調制出合你口味的咖啡，命令智能熱水器開啟并將水溫保持在期望值上，還能幫你開啟智能空調為房間降溫。

選擇僅僅受限于你的想象力，這兩個場景對應于消費物聯網——專注于面向消費者應用的物聯網。此外，還存在一個更大范疇的工業物聯網（Industry IoT，IIoT），其中，制造商和工業界通過積極優化生產流程并實施遠程監控來提高生產力和效率。

物聯網參考模型

就像互聯網的開放式系統互聯（Open System Interconnection，OSI）參考模型一樣，物聯網架構可定義為六層：四個水平層和兩個垂直層。其中兩個垂直層是管理層和安全層，它們分布在四個水平層中，如下圖所示。

• 設備層：它位于物聯網架構的最底層，也稱作感知層。該層包含許多感知或控制物理世界及采集數據所需要的物理硬件，如傳感器、RFID 和執行器等。
• 網絡層：該層通過有線或無線網絡提供網絡支持和數據傳輸，即負責將從設備層采集的信息安全可靠地傳輸到信息處理系統。傳輸介質和傳輸技術都是網絡層的一部分，如 3G、UMTS、ZigBee、藍牙、Wi-Fi 等。
• 服務層：負責管理服務。它接收來自網絡層的信息，將信息存儲到數據庫中，并對這些信息進行處理，然后根據結果自動做出決策。
• 應用層：根據服務層處理的信息來管理應用程序。物聯網應用的范圍很廣，有智慧城市、智慧農業、智慧家庭等。

物聯網平臺

來自網絡層的信息往往是在物聯網平臺的幫助下進行管理的。

目前，許多公司都提供物聯網平臺服務，這些平臺不僅提供數據處理服務，還可以實現與不同硬件的無縫集成。由于這些平臺充當硬件和應用層之間的媒介，因此物聯網平臺也稱為物聯網中間件，是物聯網參考模型中服務層的一部分。

物聯網平臺提供了在世界上任何地方實現萬物互聯和通信的能力。有一些流行的物聯網平臺，比如 Google 云平臺、Azure 物聯網、亞馬遜 AWS 物聯網、Predix 和 H2O 等。

用戶可以根據以下標準選擇最適合自己的物聯網平臺：

• 可擴展性：允許在現有物聯網網絡中添加和刪除新設備。
• 易用性：系統應能完美運行，并在最少干預情況下提供所有規格的產品。
• 第三方集成：支持異構設備和協議之間的互聯通信。
• 部署選項：應當可以在各種硬件設備和軟件平臺上運行。
• 數據安全：確保數據和設備的安全。

物聯網垂直領域

垂直行業市場是指供應商針對某一行業、貿易、職業或有其他特殊需求的客戶群體提供特定商品和相關服務的市場。物聯網成就了許多這樣的垂直市場。

下面列舉一些頂級的物聯網垂直領域：

1) 智能樓宇

采用物聯網技術的建筑不僅可以減少資源的消耗，還可以提高人們的居住體驗或工作滿意度。

智能樓宇配備的智能傳感器不僅可以監控資源的消耗，還可以主動探測居民需求。通過這些智能設備和傳感器采集的數據對建筑、能源、安防、園林綠化、暖通空調、照明等進行遠程監控。然后，再利用這些數據預測分析來實現自動化操作管理，從而優化效率，節省時間、資源和成本。

2) 智慧農業

物聯網可以使地方農業和商業性農業更環保、更經濟、生產效率更高。

通過在農場各處布置傳感器實現農田灌溉過程的自動化。據預測，智慧農業的實踐將使生產率成倍增加，從而使糧食資源得到極大提高。

3) 智慧城市

智慧城市是一個包含智慧停車系統、智慧公交系統等智能系統的城市。它可以為政府和市民解決公共交通、公共安全、能源管理等方面的問題。

通過使用先進的物聯網技術，可以優化城市基礎設施的使用率，提高市民的生活質量。

4) 智慧互聯醫療

基于物聯網技術的遠程醫療，可以實現針對患者的遠程實時監測和決策。

個人可通過佩戴醫療傳感器來監測身體健康參數，如心跳、體溫、血糖水平等。可穿戴式傳感器，如加速度計、陀螺儀等，可用于監測個人的日常活動。

物聯網和大數據

物聯網將以前從未聯網過的設備（比如汽車發動機）連接到互聯網上，從而產生了大量連續的數據流。

下圖展示了市場調研機構 IHS（全球商業資訊關鍵信息服務供應商）預測的未來幾年聯網設備數量的增長趨勢。其中，到 2025 年，全球物聯網設備數量將達到 754.4 億

不斷降低的傳感器成本、高效的功耗技術、廣泛的網絡覆蓋（紅外、NFC、藍牙、Wi-Fi 等），以及支持物聯網部署和發展的云平臺的出現，是推動物聯網在家庭、個人生活和工業領域普及的主要原因。這也進一步促使各個企業開始思考提供新的服務，開發新的商業模式。例如：

• 愛彼迎（Airbnb）：它是一家將旅游人士和家有空房出租的房主聯系起來的服務型網站，靠提供租賃服務賺取傭金。
• 優步（Uber）：它把出租車司機和旅行者的位置信息關聯起來，通過定位旅客的位置為他們分配距離最近的司機。

服務過程中產生的數據既龐大又復雜，對大數據處理技術提出了迫切需求。可以說，大數據與物聯網相互促進，相輔相成。

物聯網設備不斷產生的大量數據流提供了諸如溫度、污染程度、地理位置和距離等狀態信息。它們按照時間序列產生并且自相關。由于數據本質上是動態變化的，因此任務變得非常具有挑戰性。這就需要在邊緣設備（傳感器或網關）上或云端進行數據分析。

在將數據發送至云端之前，需要進行某種形式的物聯網數據格式轉換。這可能涉及以下幾個方面：

• 時間或空間分析；
• 邊緣節點處的數據匯聚；
• 數據匯總；
• 多個物聯網數據流的關聯分析；
• 數據清理；
• 丟失數據的填充；
• 數據歸一化；
• 轉化為云端可接受的數據格式。

在邊緣設備節點上，復雜事件處理（Complex Event Processing，CEP）系統能組合來自不同數據源的數據，從而推斷事件或模式。

利用數據流分析法分析數據，例如將分析工具應用到數據流中，但以離線模式開發出可供外部使用的洞察力和規則，然后再將離線構建的模型應用于所生成的數據流，實現不同方式的數據處理：

• 原子型：每次處理一條數據，是真正意義上的流處理。
• 微分批：把一小段時間內的一組數據當作一個微批次，對這個微批次內的數據進行處理。
• 窗口化：每批次處理一個時間幀內的數據。

數據流分析可以與 CEP 相結合，將一個時間幀內的事件與關聯模式相結合，以檢測特殊模式（例如，異常或故障）