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在20世纪70年代，美国卡内基梅隆大学计算机系出现了一台自动可乐贩卖机。这种可乐贩卖机当时非常流行，但是程序员们却为此苦恼不已：经常是爬上了三楼，却发现一瓶可乐都没有了；更糟糕的是，刚装进机器的可乐还散发着热气，完全不是期望中的清凉冰爽。
1982年，三位程序员聚在一起决定解决这个问题。他们在可乐机里安装了微动开关，并将微动开关连接到计算机系里一台服务器上，服务器程序用来接收微动开关的状态更新。他们在服务器上还安装了一个查询接口，以便远程查看贩卖机中现有可乐的情况，这正是物联网系统的雏形。
“物联网”这个名词的产生，则受“消失的棕色唇膏”启发。20世纪90年代初，物联网的发明者凯文·艾什顿刚接手英国伦敦宝洁化妆品系列产品的供应链管理。当他走入位于伦敦的宝洁化妆品店铺时，却发现他负责的棕色唇膏一直处于售罄的状态。但当他与店铺员工核实的时候，后者却告诉他库存依旧不少。
在20世纪80—90年代，零售商们已开始使用商品扫码系统，并认为该系统能够有效地管理库存。但是，扫码系统存在无法实时传递商品库存信息的致命缺陷。为了解决这一管理痛点，凯文·艾什顿提出在口红的包装中内置应用无线射频识别技术（RFID）的芯片，通过无线网络随时接收芯片传来的数据，零售商们就可以随时知道货架上有哪些商品，以便及时补货。上述想法促使凯文·艾什顿、麻省理工学院以及宝洁公司三方深入探讨这个新点子，并在麻省理工学院成立了自动识别（Auto-ID）中心，专门研究RFID技术。物联网（The Internet of Things）概念由此提出，凯文·艾什顿被称为“物联网之父”。
2005年，国际电信联盟（ITU）在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，正式确定了物联网概念，介绍了物联网特性、相关技术、面临的挑战和未来的市场机遇。尽管国际电信联盟没有给出物联网的统一定义，但是却提出了物联网的关键理念，即所有的人和物在任何时间、任何地点、任何状况，都能方便快捷地实现信息交互。这一理念引领了物联网的发展趋势。
物联网与互联网相似，也是连接计算机的网络，不同之处在于互联网关注的是手机/电脑等电子设备的连接，而物联网是将全世界的各种实体物品通过互联网进行连接（见图2-3），包括厨房用具、恒温器、智能秤、电灯开关、自动驾驶汽车、工业设备甚至智能城市等各种器具设备。物联网通过传感器收集数据并传输到云端，系统在云端积累数据并进行分析。
图2-3 物联网
资料来源：AI生成。
为了达成万物互联的目标，物联网包含四层技术框架的相关解决方案。由于物联网面对的场景与需求千差万别，因此演化出了很多不同的技术路线与解决方案。但是所有解决方案必须涵盖以下四层技术框架。
感知层主要包括射频识别以及各类型传感设备，具体有各类信息传感器、红外感应器、摄像头、激光扫描器等。RFID标签内存储可被无线射频信号感知的标准化信息，可通过无线数据通信网络自动采集，实现对物品的识别。各类传感设备用于感知收集周围环境的各种信息，包括温度、湿度、压力、地理定位、物体行为状态等。
网络层负责传输信息，将感知层的各类传感设备收集到的信息传送到目的地。由于应用场景的需求差异，对功耗、传输距离、传输速度、安全性、连接节点数等有不同的要求。因此，网络层演化出了很多不同的技术规范，分为有线接入与无线接入两大领域。无线接入作为主要发展领域，基于接入距离的不同又区分为近距离、短距离、远距离通信三个技术场景。在此，仅对无线技术进行详细介绍（见表2-1）。
表2-1 无线技术场景描述
续表
物联网设备端由于资源受限，如处理能力差、存储能力小、网络传输量小、网络不稳定等都是常见场景，因此在数据传输上有很多先天不足。基于改善面向物联网的服务，目前被广泛使用的是MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）和CoAP（The Constrained Application Protocol）两种主流物联网通信协议。MQTT协议是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通信协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM于1999年发布，MQTT最大优点是可用有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。由于是基于TCP的长连接，其通信协议较复杂，设备端要进行一定的计算，对设备端的功耗、计算、网络质量等有比较高的要求。
考虑物联网在很多场景，设备资源（CPU、内存、功耗、带宽、延时等）严重受限，使用TCP协议极其困难甚至不现实。为了使相关设备被有效接入，CoAP协议应运而生了。CoAP协议传输层基于UDP协议，基于请求/响应模式，支持可靠传输及数据重传等模式，也支持不可靠（发送即忘记，不需要确认）模式。设备端在完成数据发送后即可以进入休眠状态，低功耗是CoAP协议的最大特点，其更适合长时间远距离数据采集场合，如抄送电表、水表等。由于是基于UDP协议，其通信协议相对简单，对设备端的性能和资源要求低。
物联网云平台是由物联网中间件这一概念演进而来。简单来说，物联网云平台是物联网平台与云计算的技术融合，是架设在IaaS层上的PaaS软件，通过联通感知层和应用层，向下连接、管理物联网的海量终端设备，归集并存储所感知的数据；向上提供应用开发的标准接口和共性工具模块，并提供云端API；应用层的各类应用可通过调用云端API将指令下发至设备端，实现远程控制。物联网云平台是物联网体系的中枢神经，负责协调整合海量设备、信息，构建高效、持续拓展的生态，是物联网产业的价值凝结。
应用层是物联网体系的最终价值体现，其主要目的是将设备端收集的数据进行及时的分析与处理，从而给不同商业场景与企业提供智能服务。物联网涉及的领域众多，如电力、物流、环保、农业、工业、城市管理、家居生活等，但本质上物联网服务类型主要有以下4类。
监控型：如物流监控、污染监控等。
控制型：如智能交通、智能家居等。
扫描型：如手机钱包、高速公路不停车收费等。
查询型：如远程抄表、智能检索等。
数据是物联网系统的基石，物联网系统持续产生的数据量是巨大的。2019年连接设备数量突破100亿个，预计到2025年将达到300亿个。物联网每年产生的信息量更是惊人，根据Statista的数据，2021年全球物联网产生的数据量达到13.6ZB。
物联网在供应链的各个环节都能产生很大价值，以下是物联网一些常见应用场景。
物联网连接的传感器可以收集土壤湿度、化学应用、水坝水位和牲畜健康等信息，借助这些数据可以让农作物保持最佳状态。
物联网系统生成的数据可以解决企业以下常见管理问题。
·提高运营效率。
·减少制造中的停机时间。
·提高资产利用率。
物联网系统通过生产设备上安装的各类传感器收集即时精确的数据，实时跟踪装配和生产过程中设备的状况以及运营时间，有助于企业识别生产过程中出现的问题并及时进行调整。此外，传感器可以检测并解决资源浪费问题，如识别能耗高的机器以便更换或修复。
物联网还能够实时监控机器的状况，及时发现异常并主动通知操作员进行维护。及时维护可以减少停机时间，从而提升效率并节省运营成本。
借助物联网，企业可以获得货物位置的实时数据，整合来自承运人、航空公司、海关、港口、气象卫星和普通卫星的各种实时信息并进行分析，提供更准确的货物交付时间。此外，当发生运输延迟或路线变化，物联网系统能够即时通知相关方，进行必要的干预或处理。
在运输过程中，RFID标签之类的物联网传感器可以即时访问追踪包裹所在位置等信息，确保分销商可以轻松跟踪每件商品，预防包裹丢失，从而为整个交付流程带来更高的透明度。
特别是食品、花卉或药品等易腐货物——这些货物容易受到环境条件的影响。使用物联网传感器，可以实时检测存储条件，且及时预警。
通过传感器，仓库可以实时跟踪货物库存位置、库存水平以及进出情况。
除此之外，物联网技术还可以与智能眼镜结合，以提高仓库的运营效率。物联网传感器提供货物的实时地图，而智能眼镜则实时显示订单拣选指令和货物精准位置的信息，可以优化拣选效率、提高拣选准确率并减少所需时间。
环境传感器有助于监控存储条件并维护易腐货物的安全。环境传感器实时监控湿度、压力、温度等存储条件。一旦某些指标超出要求，物联网系统会主动通知管理人员，甚至可以进行自动调整。
自主移动机器人（AMR）也是物联网的一种重要应用场景。通过传感器和摄像头，AMR可以实时检测障碍物并绕过障碍物。此外，机器人能够实时分析所处环境并确保准确无误地执行动作。
物联网传感器能够优化货物的装卸过程，因为RFID标签能够实时提供包裹的必要信息，避免人工扫描条码等动作。此外，对于无人超市，消费者购物时只需要挑选购买的商品，不需要进行耗时且烦琐的结账动作，系统可自动从消费者的账户中扣除货款。
物联网可以多种方式优化供应链。
最大限度地提高效率。通过利用物联网，制造商可以提高运营效率、减少停机时间并减少资源浪费。此外，制造商还可以从主动维护机器中获益，减少因意外故障造成的损失。
整合绿色战略。使用物联网、机器学习和大数据方法，企业可以控制用水量、环境污染。
提供产品位置的实时数据。经销商可以实时跟踪产品位置并准确计算货物交付时间。如果发生装运延迟或路线变化，相关方可以立即收到警报。
简化冷链管理。借助物联网传感器，物联网系统可立即检测出易腐货物储存条件的偏差，并及时通知分销商。
库存跟踪更加准确。借助物联网传感器，仓库可以实时跟踪和分析货物库存位置、库存水平及进出仓库的情况。
优化拣选。物联网技术与智能眼镜的结合提供了无缝衔接的工作流程。
仓储自动化。自主移动机器人、人工智能和物联网使构建全自动系统成为可能，无须人工参与即可完成库内货物运输。
加快货物装卸过程。借助RFID标签，相关人员可以即时访问包裹内容，从而提高拣货速度，加快货物装卸流程。
物联网的应用前景听起来令人印象深刻且充满希望，但仍然有很多挑战需要克服，具体如下。
针对物联网的各种信息攻击正在快速上升，而连接物联网系统的设备安全性能通常比较差，一旦出现安全漏洞难以及时修补。
物联网设备可能会收集和传输与供应链相关的敏感信息，但这些信息的安全难以得到有效的管理，且很多物联网系统在传输数据过程中缺乏加密防护。
物联网设备通常需要长时间的连续工作，如果物联网设备的电池寿命不够长，那么维护物联网系统可能是一项耗时且耗资的任务。保持低能量通信和延长电池寿命是一个重要课题，特别是对拥有数万个小型设备的工业物联网系统尤为重要。
目前，社会缺乏物联网系统构建、维护及物联网设备数据分析方面的专业人才，缺乏精通物联网技术的人才。
物联网系统会产生大量需要传输、存储和处理的数据，面对数百万TB数据的传输和存储，需要找寻更优的方法进行数据管理。
G7易流是国内领先的公路货运物联网SaaS企业，其通过物联网技术整合了超过290万个车载物联网设备，日均跟踪超过1.7亿公里，服务超过7万家货主和物流公司。该企业以车辆大数据为基础，智能连接油品、路桥、保险、信贷、融资、租赁等优质合作伙伴，构建覆盖物流车队的一站式服务平台，并开拓发展了车队管理平台、主动安全服务、数字能源结算、智能挂车租赁、金融保险、卡车后市场等一系列业务。
DHL及其合作伙伴开发了一种定制的超薄传感器，用于整个厂房设施的跟踪，该传感器的功耗低，电池电量足以使用15年。此外，DHL还采用智能供暖、通风和空调系统，根据天气状况、业务活动实时调整温度设定，降低了40%的能源成本。
马士基是全球最大的航运公司，占有全球18%的集装箱运输市场。该公司建立了远程集装箱管理（RCM）系统，可监控30万个集装箱的存储情况。基于精确的温度湿度控制，RCM提供了上佳的运输条件，降低了货物变质的概率。此外，对集装箱状况的全面了解使马士基很好地控制了集装箱抵达时检查的成本和时间。
Amazon Go商店是借助物联网技术开通的下一代无人商店，顾客不用排队付款，通过其智能手机上的特殊应用程序进入商店，可直接取走他们想要的商品。传感器和摄像头网络跟踪消费者的所有动作及购买的商品，计算好商品金额后及时从消费者手机上的应用程序关联的银行账户扣除资金。基于物联网技术，可产生以下效果：更少的排队等待时间、更少的店员、更少的偷窃案件，以及更满意和快乐的客户。