1 傳感網(wǎng)的概念 傳感網(wǎng)亦可稱為“物聯(lián)網(wǎng)”。 “物聯(lián)網(wǎng)”的概念最早于1999年提出，即把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。 2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行信息交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。 電腦和電腦連接成互聯(lián)網(wǎng)，可以幫助人與人之間交流。而所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，就是在物體上安裝傳感器、植入微型感應(yīng)芯片，然后借助無線網(wǎng)絡(luò)，人們就可以和物體“對(duì)話”，物體和物體之間也能“交流”?？梢哉f，互聯(lián)網(wǎng)完成了人與人的遠(yuǎn)程交流，而物聯(lián)網(wǎng)則完成人與物、物與物的即時(shí)交流。 傳感網(wǎng)是由大量傳感器組成的一個(gè)“社會(huì)”。在這個(gè)“社會(huì)”里，大量多種類傳感器組成了一個(gè)自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)分布式動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行協(xié)同感知與處理，形成自治綜合信息系統(tǒng)。直觀地說，就是通過能感知、判斷的傳感網(wǎng)讓物“說話”，提供一個(gè)讓人與自然界、人與物、物與物進(jìn)行交流的平臺(tái)。 傳感網(wǎng)是提升到國(guó)家概念和廣域范圍的一種提法。傳感網(wǎng)技術(shù)是由傳感器件、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和信息處理系統(tǒng)構(gòu)成的有機(jī)整體。它源于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由隨機(jī)分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過自組織的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。它的功能在于借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的傳感器測(cè)量周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲吶、雷達(dá)和地震波等信號(hào),從而探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。 很明顯，在傳感網(wǎng)建立、發(fā)展和不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域過程中，傳感器技術(shù)仍然不失其基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的地位。特別是基于MEMS和 NEMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等。 2 傳感網(wǎng)受到各國(guó)的重視 2009年8月7日，國(guó)務(wù)院總理溫家寶來到中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察。在得知國(guó)內(nèi)傳感網(wǎng)核心技術(shù)不是處于全球最領(lǐng)先水平后，溫家寶說：“當(dāng)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時(shí),我們因?yàn)闆]有掌握核心技術(shù)而走過一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)?！? 溫家寶總理指出，至少三件事情可以盡快去做：一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來；二是在國(guó)家重大科技專項(xiàng)中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展；三是盡快建立中國(guó)的傳感信息中心或者叫“感知中國(guó)”中心。 我國(guó)的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》和“新一代寬帶移動(dòng)無線通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)中均將傳感網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。 2009年1月28日， IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施，闡明其短期和長(zhǎng)期效益。奧巴馬對(duì)此給予了積極的回應(yīng)：“經(jīng)濟(jì)刺激資金將會(huì)投入到寬帶網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)中去，顯然，這是美國(guó)在21世紀(jì)保持和奪回競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的方式?！? 有分析認(rèn)為IBM公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略認(rèn)為IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”。 美國(guó)著名的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（OAK）斷言：IT時(shí)代正從“計(jì)算機(jī)即網(wǎng)絡(luò)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皞鞲衅骷淳W(wǎng)絡(luò)”。為此，無線傳感網(wǎng)技術(shù)作為國(guó)際最前沿的新技術(shù)，正在領(lǐng)跑未來IT產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向，也有望開啟一個(gè)全新的高科技產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)。 美國(guó)商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評(píng)論在預(yù)測(cè)未來技術(shù)發(fā)展的報(bào)告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一。 無線傳感網(wǎng)在國(guó)際上被視為互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大“泛在網(wǎng)”，是信息技術(shù)的前沿和交叉領(lǐng)域，集計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、傳感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個(gè)領(lǐng)域于一身。 3傳感網(wǎng)將成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn) 傳感器網(wǎng)絡(luò)、塑料電子學(xué)和仿生人體器官又被稱為全球未來的三大高科技產(chǎn)業(yè)。無線傳感網(wǎng)被稱為IT產(chǎn)業(yè)又一次革命的關(guān)鍵技術(shù)。專家認(rèn)為，無線傳感技術(shù)能支撐起一個(gè)萬億規(guī)模的高新市場(chǎng)。 據(jù)ON World公司報(bào)道，美國(guó)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的研發(fā)資金不斷增長(zhǎng)，投資將從2007年的5.2億美元增加到2012年的13億美元。預(yù)計(jì)到2012年，世界市場(chǎng)WSN系統(tǒng)與服務(wù)市場(chǎng)總值將迅速升至約46億美元，比現(xiàn)在增長(zhǎng)5億美元。 美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)，到2020年，世界上物聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個(gè)萬億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。在近年內(nèi)就需要按億計(jì)的傳感器和電子標(biāo)簽產(chǎn)品，這將大大推進(jìn)信息技術(shù)元件的生產(chǎn)。 傳感網(wǎng)滲透到各個(gè)行業(yè)及生活各方面，其準(zhǔn)確市場(chǎng)價(jià)值難以估量。如國(guó)家03重大專項(xiàng)對(duì)傳感網(wǎng)的市場(chǎng)需求調(diào)研中顯示，電力對(duì)傳感網(wǎng)的需求達(dá)到1300億，健康工程達(dá)1800億，要地防入侵、環(huán)保、交通均為100億。 近期我國(guó)股市傳感網(wǎng)概念股連續(xù)飆升，這表明，傳感網(wǎng)引起政府、廠商、消費(fèi)者、民眾廣泛關(guān)注。 在“物聯(lián)網(wǎng)”普及以后，用于動(dòng)物、植物、機(jī)器、物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機(jī)的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會(huì)成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個(gè)潛力無窮的發(fā)展機(jī)會(huì)。 智能交通只是傳感網(wǎng)應(yīng)用的冰山一角。中國(guó)移動(dòng)（上海）公司目前已將超過10萬個(gè)芯片裝載在出租車、公交車上，在上海世博會(huì)期間，“車務(wù)通”將全面運(yùn)用于上海公共交通系統(tǒng)，以最先進(jìn)的技術(shù)保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢。 無錫傳感網(wǎng)中心的傳感器產(chǎn)品在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)和上海世博會(huì)被成功應(yīng)用，首批價(jià)值1500萬元的傳感安全防護(hù)設(shè)備銷售成功。這套設(shè)備由10萬個(gè)微小的傳感器組成，散布在墻頭墻角墻面和周圍道路上。傳感器能根據(jù)聲音、圖像、震動(dòng)頻率等信息分析判斷，爬上墻的究竟是人還是貓狗等動(dòng)物。目前，僅浦東機(jī)場(chǎng)直接采購(gòu)傳感網(wǎng)產(chǎn)品金額為4000多萬元，加上配件共5000萬元。 國(guó)家民航總局正式發(fā)文要求，全國(guó)民用機(jī)場(chǎng)都要采用國(guó)產(chǎn)傳感網(wǎng)防入侵系統(tǒng)。若全國(guó)近200家民用機(jī)場(chǎng)都加裝防入侵系統(tǒng)，將產(chǎn)生上百億的市場(chǎng)規(guī)模。 4我國(guó)傳感網(wǎng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2007-2009年設(shè)立了百余項(xiàng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)課題。參與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研發(fā)單位主要集中在大學(xué)、中國(guó)三大通訊運(yùn)營(yíng)商、中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)電科集團(tuán)所屬研究單位。 江蘇省和浙江省在傳感網(wǎng)的規(guī)劃和實(shí)施方面位于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。無錫市在三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上均具備國(guó)內(nèi)領(lǐng)先實(shí)力，并有企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)能力。在器件設(shè)計(jì)和制造方面，擁有美新半導(dǎo)體、中星微電子、中電科集團(tuán)58所等一流傳感器公司和60多家設(shè)計(jì)企業(yè)。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，由中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所與無錫高新區(qū)合作共建的中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心，在傳感網(wǎng)系統(tǒng)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面代表了國(guó)內(nèi)最高水平。在軟件信息處理系統(tǒng)配套方面，無錫（國(guó)家）軟件園已建設(shè)了國(guó)內(nèi)最高水平的中國(guó)電信數(shù)據(jù)中心，集聚了IBM、微軟、NEC、海輝、大展等世界500強(qiáng)或全球服務(wù)外包100強(qiáng)企業(yè)在內(nèi)的創(chuàng)新企業(yè)近600家。 中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模超過一百人。中心主要負(fù)責(zé)人是國(guó)家03重大專項(xiàng)總體組專家、國(guó)家傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作組秘書長(zhǎng)、我國(guó)特種傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）總設(shè)計(jì)師、中科院傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）領(lǐng)域總設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)制訂我國(guó)傳感網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)與戰(zhàn)略規(guī)劃。 研發(fā)單位成功轉(zhuǎn)化應(yīng)用了一批無線傳感技術(shù)研發(fā)成果。如美新半導(dǎo)體（無錫）有限公司研發(fā)的熱對(duì)流加速度傳感器、地磁傳感器等30多個(gè)系列，用于手機(jī)等消費(fèi)電子、汽車等，主要出口美國(guó)、日本、韓國(guó)等； 南京郵電大學(xué)已研發(fā)出監(jiān)測(cè)人體體溫、血壓和脈搏等生物信息的醫(yī)療傳感器，其工業(yè)控制與監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)等，已在南通現(xiàn)代軟件研究所等單位應(yīng)用； 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開發(fā)的稻麥生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)，已在全省主要產(chǎn)區(qū)開展示范，將在全省及其周邊省份進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用； 中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心的傳感網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)防入侵、邊海防、城市公共安全、智能電網(wǎng)中。其與中科院南京地理與湖泊研究所共同開展了太湖富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)和藍(lán)藻水華預(yù)警項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)4000多萬元（注：湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和藍(lán)藻水華暴發(fā)是當(dāng)前我國(guó)湖泊面臨的最重要的環(huán)境問題之一。）； 東南大學(xué)的無線通信技術(shù)在去年冰雪災(zāi)害和四川地震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用； 中科院微系統(tǒng)所與江寧開發(fā)區(qū)共建的南京寬帶無線移動(dòng)通信研發(fā)中心承擔(dān)了南京無線城市系統(tǒng)，總經(jīng)費(fèi)預(yù)計(jì)超過億元； 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所推出一項(xiàng)無線傾角傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案。這項(xiàng)解決方案是由MEMS傾角傳感器和微無線傳感網(wǎng)絡(luò)組成的。微無線傳感網(wǎng)絡(luò)適用于多種行業(yè)、多級(jí)距離、無線傳輸，它以數(shù)據(jù)處理為主，目前已經(jīng)發(fā)展形成多個(gè)系列。每個(gè)系列由若干微網(wǎng)端機(jī)組成，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和性能可以根據(jù)應(yīng)用要求靈活定制。適合于大壩、橋梁、建筑物、高壓電力線鐵塔、盤山公路等大型工程的狀態(tài)檢測(cè)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能定義和規(guī)模的不同，微無線傾角傳感網(wǎng)也將很容易地應(yīng)用到大型平臺(tái)的水平保持、車載衛(wèi)星天線與衛(wèi)星的跟瞄、巨型艦船的船體平穩(wěn)控制、移動(dòng)通信天線的方位監(jiān)測(cè)、機(jī)械臂角度控制等多種應(yīng)用場(chǎng)合。 杭州市政府正致力于打造中國(guó)無線傳感網(wǎng)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)基地。作為中國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)先行區(qū)，杭州一些企業(yè)已成為國(guó)內(nèi)無線傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先行者，一些產(chǎn)品已經(jīng)為大型國(guó)企所青睞。國(guó)家電網(wǎng)就在結(jié)合杭州家和智能控制有限公司所研發(fā)的無線傳感網(wǎng)技術(shù)打造“智能電網(wǎng)”，這個(gè)議程的本質(zhì)就是有效地重組人類的能源體系，將電力體系效益發(fā)揮到最大化。 杭州卷煙廠借鑒物聯(lián)網(wǎng)理念，把電子標(biāo)簽識(shí)別、讀寫技術(shù)成功應(yīng)用到卷煙生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策管理系統(tǒng)和物流周轉(zhuǎn)運(yùn)輸上，成功地解決了成垛卷煙的物流和信息流的交互與統(tǒng)一問題。目前浙江煙草行業(yè)已計(jì)劃推廣該經(jīng)驗(yàn)。 杭州市建立了擁有全球最大RFID管理模式的杭州圖書館。借助RFID技術(shù)，在一月之內(nèi)辦理了3萬張讀者證，而采用傳統(tǒng)方式，過去50年才辦理50萬張讀者證。 5 挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存 根據(jù)我們目前所掌握的各層面信息分析，傳感網(wǎng)是我國(guó)一項(xiàng)重要的科技及產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃。目前，傳感網(wǎng)理念正在影響政府及企業(yè)高層對(duì)又一新興技術(shù)領(lǐng)域及產(chǎn)業(yè)的思考。有關(guān)部門也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究、應(yīng)用和繼集成電路產(chǎn)業(yè)及IT產(chǎn)業(yè)之后，形成新的智慧產(chǎn)業(yè)布局。工業(yè)和信息化部會(huì)同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面正在開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)發(fā)展的政策措施。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有三個(gè)層次，一個(gè)是傳感網(wǎng)絡(luò)，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別；二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)或者下一代互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算；三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端，包括手機(jī)等終端。傳感網(wǎng)應(yīng)用大量物理量、化學(xué)量和生物量不同種類的傳感器。傳感網(wǎng)的建立和發(fā)展將帶動(dòng)新型電子信息元器件、儀器裝備如傳感器、通訊器件網(wǎng)關(guān)、RFID、路由器等無線機(jī)電產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 從目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平而言，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍存在一定瓶頸，RFID高端芯片等核心領(lǐng)域無法產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)RFID以低頻為主；此外，傳感器產(chǎn)業(yè)化水平較低，量產(chǎn)產(chǎn)品種類不全，高端產(chǎn)品為國(guó)外廠商壟斷。因此，開發(fā)和生產(chǎn)適用于傳感網(wǎng)應(yīng)用的各類傳感器，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該未雨綢繆，吸取汽車等工業(yè)至今仍然依靠進(jìn)口零配件的教訓(xùn)，及時(shí)為傳感網(wǎng)的建立和發(fā)展提供具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化傳感器等產(chǎn)品。在即將出現(xiàn)的傳感網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的形勢(shì)面前，國(guó)內(nèi)與該技術(shù)領(lǐng)域關(guān)系密切的單位和企業(yè)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。