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目前关于物联网（Internet of Things，IOT）的定义还没有一个统一的标准，但就物联网本质而言，物联网既是新一代信息技术的高度集成与综合应用，也是“信息化”时代的重要发展阶段，最初是指利用感知设备、网络技术等实现物与物之间的相互连接。但随着信息技术的飞速发展，物联网的定义也随之不断地发生变化。
国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）于 2005 年发布的《ITU互联网报告 2005：物联网》指出，物联网是指通过传感手段和一些相关设备对任何物品或物体进行感知，并按照约定的协议，实现与互联网的有效连接，进行信息交换和通信，以便完成对物体智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新型网络。2009 年 9 月，欧盟也提出了物联网的定义，即基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络设施，在物联网和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化、使用智能接口等特征，并能无缝综合到信息网络中。工信部于 2011 年 5 月在《物联网白皮书》中提出，物联网是指通过依托网络进行计算、处理、传输、互联，实现人物、物物信息交互和无缝连接，来利用感知技术、拓展、网络延伸，智能装置感知识别通信网和互联网，并且依此实现对物理世界的精确管理、实时控制、科学决策，总体上包括感知层、网络层和应用层 3 个大层次。
因此，物联网是指通过识别技术、传感器技术、智能通信技术等信息技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其物理、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成一个巨大网络，以实现物物、物人、人人等所有物品与网络的连接，进行信息交换、通信和智能处理。
物联网的说法最早可追溯到 1995 年比尔·盖茨撰写的《未来之路》一书中，但受限于当时感知设备、智能设施以及网络技术的发展，使其未能得到广泛认可。美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）继 1998 年提出了当时被称作产品电子代码（Electronic Product Code，EPC）系统的“物联网”构想后，在 1999 年美国召开的移动计算机和国际网络会议上，首先提出了物联网的概念，即依托射频识别（RFID）技术、电子代码等技术，并借助于互联网，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of Things”。
2003 年美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005 年 11 月 17 日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（World Summit on the Information Society，WSIS）上，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告 2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，依托RFID、传感器等技术获取世界上任何物体信息，并利用互联网进行主动交换。
2008 年年底，国际商业机器公司在向美国政府提出的“智慧地球”战略中强调，利用物联网技术实现智慧型基础设施的建设，使得地球所有的物体“充满智慧”。欧盟分别于2009 年 6 月和 9 月发布了《欧盟物联网行动计划》《欧盟物联网战略研究路线图》，旨在构建新型物联网框架来引导世界物联网的发展。
我国于 2010 年正式将物联网列为国家五大新兴战略性产业之一，并写入《政府工作报告》。之后为更好地推进物联网产业体系的发展，《物联网“十二五”发展规划》《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》《关于物联网发展的十个专项行动计划》及《中国制造 2025》等多项政策不断出台，《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》指出“掌握物联网关键核心技术，基本形成安全可控、具有国际竞争力的物联网产业体系，成为推动经济社会智能化和可持续发展的重要力量”。
物联网通过传感器、电子代码、摄像头等设备对现实世界进行感知，并通过以互联网为核心的各种通信技术，对感知信息及控制信息等实现可靠传输，最后以大数据、云计算、人工智能等各种数据处理技术实现智能应用。因此，物联网的网络技术架构主要分为 3 个层次，即感知层、网络层和应用层，详见图 2.1。
图 2.1 物联网的网络技术架构
（1）感知层
物联网要实现任何物体间的通信，离不开对“物”的感知。感知层作为物联网的感觉器官，用来识别物体、采集信息，主要由各种传感器以及传感器网关构成，包括传感器（如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等传感器）、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等感知终端。感知层是物联网发展和应用的基础，关键技术包括自动识别技术、传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术等。其中，自动识别技术就是通过被识别物品和识别装置间的活动，自动获取识别物品的信息，并由后台计算机处理系统进行相应的转化；而传感器作为信息源，将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信号。通过嵌入式系统对信息进行处理，同时借助随机自组织无线通信网络，以多跳中继的方式将所感知的信息传递到接入的基站节点和网关。
（2）网络层
物联网的网络层是建立在现有的网络和互联网基础上，相当于人体的神经中枢，主要承担着对感知层获取的相关信息进行传递和处理功能。网络层根据感知层的业务特征，优化网络特性，实现感知层与应用层之间的互联互通，促进物与物、物与人、人与人之间的信息交流。网络层综合了各种通信技术（包括短距离无线通信技术、低功耗广域网技术、卫星通信技术、光纤通信技术等），以实现感知数据上传。无线通信是实现万物互联的基础，而多种通信技术并存与互补的趋势将更好地提升信息交互的效率。短距离无线通信技术是指利用各种无线传输技术（如蓝牙、ZigBee、Wi-Fi、LiFi等）在较小的范围内实现无线通信；为了满足远距离物联网设备的需求，低功耗广域网技术应运而生，主要由LoRa、Siafox、RPMA等非授权频谱的专利技术和NB-IoT、EC-GSM、eMTC等授权频谱的蜂窝技术构成，具有低宽带、低功耗、远距离及大容量等特点；卫星通信技术是以卫星作为中继站转发微波信号，实现多个地面站之间的通信，具有覆盖面广、通信容量大、传输质量好等特点；光纤通信技术就是运用光导纤维作为传输信号，以实现信息传递的通信方式，不仅有较大的信息容量，其在抗干扰能力、安全性能以及传输距离等方面均有较大的优势。
（3）应用层
应用是物联网发展的驱动力和目的。物联网的应用层是利用大数据、云计算、人工智能等技术对感知数据进行处理和分析，做出正确的决策和控制，以实现智能化服务。物联网的应用可分为监控型（例如物流监控、人脸识别和环境感知等）、查询型（例如智能监控、远程查表等）、控制型（例如智能交通、路灯控制和智能家居等）、扫描型（例如门禁系统、高速公路不停车收费等）等。为了更好地实现物联网的应用，智能化信息技术发挥着重要作用。如随着社交网络、物联网等的飞速发展，大量非结构化数据呈指数级增长，大数据技术可以用来表达批量处理或分析网络搜索索引产生的大量数据集；云计算作为下一代计算模式，以公开的标准和服务为基础，把互联网作为传输途径，提供安全、便捷、快速的数据储存和网络计算，在科学和商业等计算领域发挥着重要的作用；人工智能技术是在通信技术研究基础上的重要的新兴技术类型，能较大程度地实现物联网工作中内在驱动力的优化，切实改进当前物联网运用在网络应用、计算以及信息储存等方面的缺陷，提高其灵活性和运维性。
工业物联网（Industrial Internet of Things，IIOT）概念最早是由美国通用电气公司（General Electric Company，GE）于 2013 年 6 月在北京举办的主题为“当智慧遇上机器”的领袖论坛上提出的，是指将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，提高产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。2013 年以来，随着传感技术、云计算技术、异构网融合技术等关键技术的不断成熟，物联网从以往的孤立、碎片化阶段步入了跨行业整合、大规模发展创新的实质阶段，从而促使物联网技术被应用于各行各业中。
（1）工业物联网在交通领域的应用
交通领域被认为是物联网所有应用场景中较有前景的应用之一。随着城市化的发展，交通拥堵、交通事故和环境污染等问题越发严重。而物联网技术的出现，为有效解决交通问题提供了思路。例如，驾驶人利用物联网技术可以实时获取周围路况和停车场车位信息，从而引导车辆实时优化行程，有效缓解了交通压力。高速路口设置道路电子不停车收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）就是以摄像头识别车辆信息，根据行驶里程计费，实现无感收费，从而提升车辆的通行效率。智能公交通过RFID、传感等技术，实时发布公交车的位置及到站时间，乘客可以根据搭乘路线确定出行，免去不必要的时间浪费。交通管理部门可以通过物联网技术实时获取车辆行程和违法信息，进一步提高交通违法行为判定的精度和准确度。此外，社会车辆逐渐增多，在增加交通压力的同时，停车难也日益成为一个突出问题。不少城市基于云计算平台，并结合物联网技术与移动支付技术，推出了智慧路边停车管理系统，以实现共享车位资源，提高车位利用率和用户的方便程度。另外，该系统可以兼容手机模式和射频识别模式，用户通过手机端App软件就能实时了解车位信息、车位位置等信息，提前做好预定并实现交费等操作，有效解决了“停车难、难停车”的问题。
（2）工业物联网在物流领域的应用
在供给侧结构性改革背景下，传统物流业发展方式难以为继，随着物联网技术的出现，促使传统物流业向智慧物流转型升级。智慧物流是指利用物联网技术实现货物在供需双方面之间的智能转移，包括实现运输、仓储、配送、包装、装卸、信息服务等全过程的系统感知、全面分析、及时处理等功能，在满足供方利益最大化的同时，为需求方提供最佳服务。2010 年，我国首个物联网物流应用平台在江苏启动，该平台创新运用“三网融合”技术形成互联互通、高速安全的信息网络，应用RFID系统、GPS、GIS、无线视频及多种物流技术，帮助企业构架数字化、网络化、可视化和智能管理系统，从而形成各级“物流公共信息平台”为信息结点的物联网络，包含了车货仓三方对接、危化品全方位监督等九大物联网示范工程，每个示范工程可为应用方提供融合通讯、加油、保险等综合一体化服务，将使整体物流行业“感知”范围进一步拉大，实现多方共赢。2011 年 1 月，Omnitrol Networks公司与全球领先的英国电信全球服务部合作，共同部署基于RFID的资产追踪与追溯解决方案，以用于追踪库存实际移动情况以及发出实时补货提醒，实现实时库存管理与追溯，从而提高供应链智能化水平。
（3）工业物联网在农业领域的应用
农业作为我国第一产业，在新农村建设中占据着重要的地位。随着节能减排理念的提出，当前农业生产中也要求能够实现精耕细作，实现机械化生产，由此提高农业生产的产量和质量。而物联网技术在农业生产中的应用，促使其正朝着自动化、规模化和机械化的方向发展。农业物联网作为物联网技术在农业生产中的应用形式，是指通过对农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制，实现农业实时检测、远程控制、灾害预警和安全追溯等功能。物联网技术在农业生产中具有较为广泛的应用，并且能够对农作物的质量和产量带来积极意义。农业物联网运用到温室农业生产中，使其变得简单化、规范化，做到对农业生产全过程的可视化、可控化，通过各类传感器（如温度、湿度、pH值、二氧化碳浓度等无线传感器）、RFID以及视频监控等方式，采集农业生产的各种现场信息，并利用智能化操作终端实现农业生产的智能化管理、最优化控制等。除此之外，农业物联网也可以实现农产品的安全追溯，利用条码技术、RFID技术等对农产品的生产、加工、运输、贮存、销售等整个供应链的全过程进行跟踪、监测及识别，形成“生产有记录、流向可追踪、信息可查询、质量可追溯”的农产品质量监督管理新模式。2004 年日本基于RFID技术构建了农产品追溯实验系统，其借助RFID标签，实现农产品的流通管理和个体识别。
（4）工业物联网在工业生产领域的应用
工业生产是我国现代化城市建设的重要物质保障，但工业生产中存在的生产力不高等问题也成为制约城市发展的核心问题。将工业物联网技术应用于生产线过程监测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等方面，通过对数据的分析处理可以实现智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护等功能，有利于提高工业生产数字化和智能化水平。微电子企业FMCS项目通过能源管理系统，监控所有管路中流量计的流量，各类电表电能的采集，设监控站对各类能源进行监控分析统计，建立全厂能源计量网络图，实现对主要生产过程参数、水、电、煤、蒸汽等相关数据的监测和分析，以实现数据采集、处理分析、实时监控、指标管理、班组考核、自定义报表服务和能效管理等。日本电气股份有限公司（NEC）在日本甲府营业点所在的服务器制造工厂采用了数据平台技术，利用客户提供的数据进行定制生产。
随着智能化时代的到来，智慧建筑、智慧社区、智慧城市、智慧地球不断推进，物联网正在建筑业兴起，从而使得工程物联网（Engineering Internet of Things，EIoT）应运而生。工程物联网作为物联网技术在工程建筑领域的物联化体现，遵照智慧城市、智慧建筑的顶层构筑方案，以人类的美好生活愿景为目标，通过感知设备（如可穿戴设备、RFID电子标签阅读器、传感器、全球定位系统等）、通信技术（如短距离无线通信技术、卫星通信技术、光纤通信技术等）的精准感知和实时传递，实现建筑物内外的设备、构件、环境、空间以及人员之间的信息交互，并构建物联网能力平台，支撑项目管理者对项目信息进行实时分析与处理，促进项目智慧化识别、定位、跟踪、监控与管理。
物联网技术在建设项目中的应用具有以下特征：一是感知层，利用摄像头、RFID、传感器和二维码等实时获取建筑物相关信息；二是传输层，互联网与通信网络有利于信息实时传递与共享；第三是应用层，云计算与模糊识别等智能技术能够实现大量信息的准确分析与处理，进而做出决策与控制。
（1）基于工程物联网的人员管理
施工人员的安全和健康在建筑业中至关重要，在建筑施工现场中，施工人员安全管理的核心就是实时有效地保证施工作业人员的安全，而现行传统的施工人员安全管理系统存在诸多问题。因此，将物联网应用于建筑领域，以达到实时、高效地监测施工现场每一位施工人员，排除潜在安全隐患，减少施工人员安全事故的发生，进一步提高施工现场的安全性。
通过可穿戴设备的佩戴，既可帮助管理人员获取施工人员的位置和人数，提示危险区域，及时发现施工人员跌倒现象；还可以帮助掌握施工人员的疲劳程度，测试施工现场的扬尘等级，从而确定合理的施工人员工作时长，保证施工人员的健康。另外，借助物联网设备和网络，进行人员定位跟踪，可以在移动设备上访问人员的信息，自动化跟踪大量的人员数据，帮助管理人员实时了解人员工作状态。此外，还可以借助面部识别、射频识别标签监测任何未许可人员或入侵者进入禁区，确保建筑工地和资产的安全。
（2）基于工程物联网的物料管理
在建筑工程施工成本中，建筑材料成本所占比重最大，故建筑施工项目物料管理的成效和效率在施工项目资源管理中占有重要地位，是降低工程造价、减少工程浪费、节能减排实现的重要途径。因此，将物联网技术应用于物料管理中，从而实现对物料管理的实时化、可视化、透明化、智能化监管，使材料使用者适时、适量、适质、适地地使用合同范围所有质量合格的材料。首先对重要的建筑材料在生产过程中植入RFID芯片或贴身电子标签，然后在材料运输、进场、出入库、盘点、领料等施工过程中，采用RFID电子标签阅读器进行信息的快速读取，通过物料网进行跟踪和监控，方便物流、仓库管理。
（3）基于工程物联网的设备管理
对机械设备的有效管理和使用，不仅可以达到事半功倍的效果，提高工作效率，而且能为现场施工人员创造安全的工作环境。因此，利用物联网技术对其运行状态进行实时监测，实现人和物之间的信息连接，建立两者的交流，提高管理的智能化水平。
物联网技术通过识别安装在设备中的RFID标签和读取传感器信息，获取设备相关信息，然后借助无线传输方式传送到信息处理中心，基于此，利用先进的数据融合技术，对采集到的数据信息进行分析和处理，以实现对工程机械设备的高效管理和监测。由于工程机械设备的工作环境一般比较恶劣，设备经过一定时间的使用后要进行维修和保养，严重时需要对其进行更换或者报废处理。因此，通过使用物联网技术对设备的运行情况和使用寿命进行统计，可以及时提醒工作人员设备剩余的使用年限，方便对工程机械设备进行相应的维修、保养或更换。物联网技术的应用极大地提高了工程机械设备使用时限报警的智能化程度，确保了工程项目建设的安全性，同时也避免了因设备管理不善导致的工程进度缓慢的问题。工程机械设备主要由多个零部件组成，受其工作环境的影响，零部件的使用寿命较短。然而，零部件一旦发生损坏，将给整个工程机械设备的运行带来巨大的损失，并影响工程项目建设的速度和效率。因此，通过在工程机械设备中安装多种类型的传感器，监测设备中关键零部件的参数，并对运行参数进行判断，确保其能够安全稳定运行。利用传感器技术和数据分析技术，能够在机械设备发生故障之前检测出其可能存在的隐患，便于及时排除故障，将损失降到最低。
（4）基于工程物联网的环境管理
工程建设在环境保护中扮演着十分重要的角色，无论是新建、扩建或改建的工程项目，都会对当地乃至全球环境带来一定的影响，如噪声污染、灰尘污染以及全球化的气候和生态系统的改变等。因此，利用物联网技术对建筑工程项目进行环境监测，能有效地降低对环境的污染。通过分布在建筑中的光照、温度、湿度、噪声等各类环境监测传感器，可以对代表环境污染和环境质量的各种环境要素（环境污染物）进行监视、监控和测定，使管理人员可以实时掌握建筑施工过程中的环境质量状况，从而采取相应措施，改善环境质量。