Интернет вещей. Исследования и область применения

Москва

ИНФРА-М

2022

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

ИССЛЕДОВАНИЯ 

И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Å.Ï. ÇÀÐÀÌÅÍÑÊÈÕ

È.Å. ÀÐÒÅÌÜÅÂ

МОНОГРАФИЯ

Зараменских Е.П.

Интернет вещей. Исследования и область применения : моно
графия / Е.П. Зараменских, И.Е. Артемьев. — Москва : ИНФРА-М, 
2022. – 188 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/13342.

ISBN 978-5-16-011476-7 (print)
ISBN 978-5-16-103731-7 (online)

Монография содержит исследование Интернета вещей как техниче
ской концепции, анализ возможных последствий ее развертывания и основных трендов, обзор существующих проектов и разработок, а также 
характеристику используемых на практике технологий из данной сферы.

УДК 004.72(075.4)

ББК 32.97

УДК 004.72(075.4)
ББК 32.97
 
З34

© Зараменских Е.П., 
     Артемьев И.Е., 2015

ISBN 978-5-16-011476-7 (print)
ISBN 978-5-16-103731-7 (online)

З34

Подписано в печать 29.11.2021.

Формат 6090/16. Печать цифровая. Бумага офсетная.

Гарнитура Newton. Усл. печ. л. 11,75.

ППТ20. Заказ  № 00000

ТК 455100-1854244-250915

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1.

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86.     Факс: (495) 280-36-29.
E-mail: books@infra-m.ru                 http://www.infra-m.ru

ФЗ 

№ 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

Оглавление 
 
 
Список принятых сокращений ..................................................................... 5 
Введение  ........................................................................................................ 6 
Глава 1. Концепция Интернета вещей ....................................................... 8 
1.1. Развитие концепции ...................................................................... 8 
1.1.1. Радиочастотная идентификация (RFID) как предпосылка 
к возникновению концепции Интернета вещей ......................... 9 
1.1.2. Возникновение понятия «Интернет вещей» ............................. 10 
1.2. Определение понятия ................................................................. 12 
1.3. Получение информации об окружающем мире ....................... 15 
1.4. Общая характеристика ............................................................... 18 
1.5. Интернет вещей как основа Индустрии 4.0 .............................. 23 
1.6. Интернет вещей как источник угроз ......................................... 26 
1.7. Техническая безопасность ......................................................... 27 
1.8. Социальные угрозы .................................................................... 29 
1.9. Исследовательские центры и проекты ...................................... 32 
1.10. Тематические конференции ....................................................... 34 
Глава 2. Технологии Интернета вещей .................................................... 37 
2.1. Средства виртуальной идентификации объектов внешней 
среды ............................................................................................ 38 
2.1.1. Штрих-кодирование ................................................................... 39 
2.1.2. Радиочастотная идентификация ................................................ 44 
2.1.3. Особенности технологий RFID и штрихового 
кодирования................................................................................. 56 
2.2. Датчики и сенсоры Интернета вещей ....................................... 58 
2.2.1. Различия между датчиками и сенсорами .................................. 58 
2.2.2. Функции и разновидности датчиков и сенсоров ...................... 60 
2.2.3. Датчики и сенсоры в концепции «умного» дома ..................... 64 
2.2.4. Сенсоры биометрических показателей человека ..................... 67 
2.2.5. Датчики и сенсоры в сфере транспорта .................................... 70 
2.2.6. Датчики параметров окружающей среды ................................. 79 
2.3. Средства сбора, передачи, обработки, хранения  
и представления информации .................................................... 84 
2.3.1. Виды взаимодействия в Интернете вещей ............................... 85 
2.3.2. Мобильные информационные терминалы для сбора  
и представления данных ............................................................. 86 
2.3.3. Коммуникационные сети передачи данных ............................. 91 
2.3.4. Обработка, хранение и представление данных ........................ 95 
Глава 3. Практическое применение технологий Интернета вещей .... 102 
3.1. Применение технологий электронного мониторинга ............ 103 
3.1.1. Применение штрих-кодирования ............................................ 104 
3.1.2. Применение радиочастотной идентификации ....................... 104 
3.1.3. Мониторинг подвижных объектов и его составляющие ....... 106 
3.2. Контроль людей и животных ................................................... 113 

3.2.1. Мониторинг персонала ............................................................. 113 
3.2.2. Мониторинг подконтрольных лиц .......................................... 118 
3.2.3. Контроль сотрудников спецподразделений ........................... 119 
3.2.4. Мониторинг крупного рогатого скота .................................... 120 
3.3. «Умный» дом ............................................................................. 120 
3.4. «Умный» город ......................................................................... 123 
3.4.1. Интернет вещей в сфере транспорта ....................................... 127 
3.4.2. «Умная» транспортная инфраструктура ................................. 134 
3.4.3. Системы экстренного реагирования ....................................... 137 
3.4.4. Электронный мониторинг пассажирского транспорта .......... 138 
3.4.5. «Умные» автомобили ............................................................... 139 
3.5. Интернет вещей в сфере грузоперевозок, логистики  
и торговли .................................................................................. 143 
3.5.1. Контроль грузов ........................................................................ 143 
3.5.2. Мониторинг почтовых отправлений ....................................... 144 
3.5.3. Логистика и розничная торговля ............................................. 147 
3.6. Контроль вооружения и военной техники .............................. 150 
3.6.1. Системы мониторинга огнестрельного оружия  
и снаряжения ............................................................................. 151 
3.6.2. Системы контроля баллистики в режиме реального 
времени ...................................................................................... 156 
3.7. Интернет вещей в обеспечении здоровья человека ............... 157 
3.7.1. Мониторинг здоровья, диагностика и обеспечение ухода 
за пациентами ............................................................................ 158 
3.7.2. Поддержание здорового образа жизни ................................... 160 
3.7.3. Возможности мобильных технологий в медицине ................ 161 
3.8. Мониторинг окружающей среды ............................................ 162 
3.8.1. Виды мониторинга окружающей среды ................................. 163 
3.8.2. Контроль погоды ....................................................................... 164 
3.8.3. Сейсмический мониторинг ...................................................... 169 
3.9. Системы безопасности и охранные комплексы ..................... 171 
3.9.1. Безопасность и охрана жилища ............................................... 171 
3.9.2. Охрана территорий ................................................................... 173 
3.9.3. Системы «интеллектуального» видеонаблюдения ................ 173 
3.10. Перспективы развития Интернета вещей ............................... 177 
3.10.1. Развитие рынка Интернета вещей ........................................... 177 
3.10.2. Внедрение единых стандартов................................................. 180 

Заключение ................................................................................................. 182 

Используемая литература ......................................................................... 183 
 

Список принятых сокращений 
 
EDGE (EGPRS – Enhanced Data rates for GSM Evolution) – цифровая технология 
беспроводной передачи данных для мобильной связи, которая функционирует 
как надстройка над 2G- и 2.5G- (GPRS) сетями. 
GPRS (General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования) – 
надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную 
передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить 
обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том 
числе Интернет. 
GPS (Global Positioning System) – спутниковая система навигации США. 
GSM (Global System for Mobile Communications) – глобальный цифровой стандарт мобильной сотовой связи. 
IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол. 
RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) – 
метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых 
транспондерах, или RFID-метках. 
UPU (Universal Postal Union) – Всемирный почтовый союз. 
VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) – обобщенное название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет). 
Wi-Fi – (Wireless Fidelity – беспроводная точность (передачи данных)) – торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. 
WMS (Warehouse Management System – система управления складом) – система 
управления, обеспечивающая автоматизацию и оптимизацию всех процессов 
складской работы профильного предприятия. 
ГИС – географическая информационная система. 
ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система) – российская 
спутниковая система навигации. 
ИС – интегральная схема. 
ИТ – информационные технологии. 
ЛВС – локальная вычислительная сеть. 
МККР – Международный консультативный комитет по радио. 
ПАК – программно-аппаратный комплекс. 
ПО – программное обеспечение. 
ПЗС – прибор с зарядовой связью (от английского CCD – Charge-Coupled 
Device). 
СКУД – системы контроля и управления доступом. 
СЭМПЛ – система электронного мониторинга подконтрольных лиц. 
ТСД – терминал сбора данных. 
ЭП – электронная пломба. 

Введение 
Информационное общество, существующее сегодня, активно использует информационные технологии если не во всех, то в большинстве сфер частной и общественной жизни. Основой возникновения информационного общества стали различные сети передачи данных, при 
помощи которых их пользователи могли обмениваться с минимальными 
издержками в максимально короткий срок. Сегодня самой масштабной 
из подобных сетей стал Интернет, который во многом определяет уклад 
жизни для 25% населения Земли, имеющих к нему доступ. 
За несколько десятков лет с момента своего возникновения Интернет смог сформировать глобальную информационную среду. Возникло 
коммуникационное пространство, при помощи которого миллионы людей получили возможность создавать и обрабатывать информацию, а 
также обмениваться ей. 
Тем не менее информационные технологии в целом и Интернет в 
частности всегда были оторваны от физической реальности. Можно сказать, что человек был и остается посредником, который связывает их с 
физическим миром. Действительно, современные сети и различные 
электронные устройства позволяют хранить и обрабатывать информацию. Но всю имеющуюся информацию они получают посредством человека, который самостоятельно создает ее. Такая информация зачастую несет в себе долю субъективности, поскольку ее получение напрямую связано с когнитивными особенностями каждого конкретного человека. 
Но на рубеже ХХ и ХХI веков ситуация стала меняться. Развитие 
технологий привело к возникновению сенсоров, способных воспринимать физический мир без непосредственного участия человека. А развитие технологий передачи данных позволило объединять различные датчики и сети, которые способны самостоятельно фиксировать информацию о реальности. 
Совокупность устройств, способных фиксировать информацию о 
реальном мире и обрабатывать ее без непосредственного участия человека, получила название Интернета вещей. Говоря формальным языком, 
Интернет вещей (от англ. Internet of Things) – это концепция вычислительной сети физических объектов, оснащенных встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой. Такая 
вычислительная сеть обладает специальными сенсорами для захвата 
данных об окружающем мире, средствами идентификации и передачи 
данных, а также различными средствами обработки полученной информации. 
Сенсоры, датчики, а также узлы обработки и передачи информации, входящие в состав вычислительной сети, принято называть подключенными вещами (Connected Things). Подключенным устройством 
может быть как смартфон с доступом к Интернету, так и пожарный датчик, который способен оповестить диспетчера о задымлении. Подключенные вещи объединяет одно: они способны фиксировать объекты и 

события реального мира, а затем передавать информацию внутри какойлибо сети или самостоятельно обрабатывать ее. 
Интернет вещей – относительно новая технологическая концепция, 
которая активно изучается современной наукой и практиками из сферы 
бизнеса. Если посмотреть на количественную сторону вопроса, то «Интернет людей» уже превратился в «Интернет вещей». Сегодня Интернетом пользуется порядка 1,7 млрд жителей Земли, на которых приходится 35 млрд устройств. Однако количественная разница не может считаться определяющей. Важнейшей чертой Интернета вещей является не 
число подключенных устройств, а их способность самостоятельно или 
при минимальном участии человека идентифицировать реальный мир и 
собирать информацию о нем. 
К технологиям Интернета вещей сегодня относится множество 
«умных» технологий самого разного направления. Однако многие приборы и устройства, без которых невозможно возникновение полноценного автономного Интернета вещей, по-прежнему не изобретены. Интернет вещей во многом остается технологической концепцией будущего. Вероятнее всего, недалекого, но оценить полномасштабное развертывание данных технологий в настоящее время все еще невозможно. 
Тем не менее присутствие Интернета вещей в нашей жизни можно 
ощутить уже сейчас. Отдельные технологии Интернета вещей, начиная 
RFID-метками и заканчивая пилотными проектами «умной» инфраструктуры, существуют и активно развиваются. 
Данное исследование нацелено на всесторонний анализ концепции 
Интернета вещей. Структура содержит в себе следующие главы: 
первая глава посвящена детальному рассмотрению Интернета вещей как концепции, явления и совокупности технологий; 
вторая глава рассматривает отдельные информационные технологии, относящиеся к сфере Интернета вещей; 
в третьей главе приводится практическое применение технологий 
Интернета вещей. 

Глава 1. 
Концепция Интернета вещей 

1.1. 
Развитие концепции 

Прежде чем говорить о техническом и концептуальном развитии 
Интернета вещей, необходимо обратить внимание на используемую терминологию. С технической точки зрения Интернет вещей – это объединяющий термин для совокупности технологий, которые обеспечивают 
захват разного рода данных из внешней среды и их дальнейшую обработку при минимальном участии человека. Использование непосредственно 
Интернета при этом не играет принципиальной роли. В широком понимании слово «Интернет» в контексте исследуемой концепции означает не 
только Интернет как таковой, но и любые другие средства передачи собранных данных об окружающем мире. 
Сегодня все объекты, относящиеся к Интернету вещей, принято 
называть общим термином «подключенные вещи» (Connected Things). 
Однако на практике имеет смысл ввести дополнительное разделение объектов на «подключенные устройства» и «подключенные вещи». Под подключенным устройством будет пониматься узел в составе технологий 
Интернета вещей, способный самостоятельно воспринимать окружающую действительность. А термином «подключенная вещь» будет обозначаться объект, имеющий уникальную идентификацию в информационном 
пространстве, но не обладающий способностью захватывать данные из 
внешней среды. В случае, когда речь идет сразу об обеих группах, допустимо использование общей категории «подключенный объект». 
Отдельно стоит добавить, что не все технологии, которые сегодня 
могут быть отнесены к сфере Интернета вещей, изначально задумывались как ее компоненты. Так, различные датчики разрабатывались не 
как подключенные устройства в составе Интернета вещей, а как самостоятельные технологические решения. Однако дальнейшее развитие 
технологий связи и идентификации позволило отнести некоторые из 
них к технологиям Интернета вещей. Иными словами, все технологии, о 
которых пойдет речь далее, можно условно разделить на две группы: 
созданные непосредственно для сферы Интернета вещей (например, 
«умная» дверь) и созданные для иных областей применения. Их объединяет тот факт, что и те, и другие сегодня имеют непосредственное 
отношение к исследуемой концепции. 
Таким образом, в рамках обозначенной терминологии исторически 
первой технологией Интернета вещей является радиочастотная идентификация (RFID). Технологические решения, использующие радиочастотную идентификацию, зачастую могут функционировать и без использования Интернета. Тем не менее RFID вписывается в общее определение Интернета вещей, поскольку позволяет получить объективные 
данные об окружающем мире без непосредственного участия человека в 
случае, если сама идентификация дополняется различными информационными технологиями. 

1.1.1. Радиочастотная идентификация (RFID)  
как предпосылка к возникновению концепции  
Интернета вещей 

Самая отдаленная отсылка к возникновению радиочастотной идентификации относится к 1926 году. Тогда Никола Тесла в интервью для 
журнала Collier’s сказал, что в будущем радио превратится в «большой 
мозг», вещи станут частью единого целого, а инструменты, благодаря 
которым это станет возможно, будут легко помещаться в кармане1. 
Впрочем, сегодня данное высказывание имеет только культурноисторическую ценность, как пример футурологии прошлого. 
В 1945 году Лев Сергеевич 
Термен (рис. 1) изобрел для Советского Союза устройство, которое 
позволило 
накладывать 
аудиоинформацию на случайные 
радиоволны. 
Звук 
вызывал 
колебание 
диффузора, 
которое 
незначительно изменяло форму резонатора, 
модулируя 
отраженную 
радиочастотную волну. И хотя 
устройство представляло лишь 
пассивный передатчик, это изобретение причисляют к первым 
предшественникам RFID-техно- 
логии. 
Технология, наиболее близкая к данной, – система распознавания 
«свой-чужой» 
IFF 
(Identification 
Friend 
or 
Foe), 
изобретенная Исследовательской лабораторией ВМС США в 1937 году. 
Она активно применялась союзниками во время Второй мировой войны, 
чтобы определить, своим или чужим является объект в небе. Подобные 
системы до сих пор используются как в военной, так и в гражданской 
авиации. 
Еще одной вехой в использовании RFID-технологии является работа Гарри Стокмана (Harry Stockman) под названием «Коммуникации 
посредством отраженного сигнала» (англ. “Communication by Means of 
Reflected Power”). Стокман отмечает, что «…значительные работы по 
исследованию и разработке были сделаны до того, как были решены 
основные проблемы в связи посредством отраженного сигнала, а также 
до того, как были найдены области применения данной технологии». 

                                                           
1 Интернет вещей – а что это? // HABRAHABR.RU : Информационный портал. 2012. URL: 
http://habrahabr.ru/post/149593/ (дата обращения 25.02.2014). 

Рис. 1. Лев Сергеевич Термен 

Первая демонстрация совре
менных RFID-чипов, как пассивных, так и активных, была проведена в Исследовательской лаборатории 
Лос-Аламоса 
(англ. 
Los 

Alamos 
Scientific 
Laboratory) 
в 

1973 году. Портативная система 
работала на частоте 915 МГц и использовала 12-битные метки. 

Первый 
патент, 
связанный 

собственно с названием RFID, был 
выдан Чарльзу Уолтону (Charles 
Walton) (рис. 2) в 1983 году. 
 
 
 
 
 

 

1.1.2. Возникновение понятия «Интернет вещей» 

 
Термин «Интернет вещей» был введен в употребление Кевином 

Эштоном в 1999 году на презентации RFID-меток для Procter&Gamble. 
Основатель исследовательского центра Auto-ID Кевин Эштон справедливо предполагал, что внедрение радиочастотной идентификации поможет облегчить работу логистических подразделений этой компании. 
Каждая метка хранит достаточно большой уникальный код, содержащий информацию о физическом объекте. Таким образом, RFID-чипы 
позволяют интегрировать данные об объектах внешней среды в информационное пространство. 

 

 

Рис. 3. Современные RFID-метки 

Рис. 2. Чарльз Уолтон