物联网简介

物联网导论1提纲•物联网的提出•常见应用场景•物联网定义与特征•物联网体系结构2物联网发展319982004200520082009-62009-82011物联网的提出U-Korea战略IBM提出“智慧地球”感知中国2009-9物联网行动计划近三分之一应用与物联网概念有关首家以物联网为宣传语的通信企业《ITU互联网报告2005：物联网》U-Japan战略物联网的提出1.比尔·盖茨与电子别针•1995年出版的《未来之路》•“物—物互联”的设想•“电子别针”与家庭电子服务设施接通•通过“电子别针”去感知来访者的位置，控制室内的照明和温度，控制电话和音响、电视等家电设备4物联网的提出2.Auto-ID实验室、RFID与物联网的概念•1998年，美国麻省理工学院Auto-ID实验室•产品电子代码（EPC）研究•提出了利用RFID、无线网络与互联网，构建物—物互联的物联网的概念与解决方案5物联网的提出3.“物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各国政府与产业界的重视是在2005年国际电信联盟（ITU）发布的互联网研究报告《物联网（InternetofThings，IOT）》之后•报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。6物联网的发展2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。7智慧地球•智慧地球将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并通过超级计算机和云计算组成物联网，实现人与物的融合。•通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运行过程中的各种信息，然后通过无线网络接入到互联网，通过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制器，远程执行指令。•通过智慧地球技术的实施，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产与生活，提高资源利用率和生产能力，改善人与自然的关系。81.第一阶段（2010年前）：基于RFID技术实现低功耗、低成本的单个物体间的互联，并在物流、零售、制药等领域开展局部的应用•第二阶段（2010～2015年）：利用传感网与无处不在的RFID标签实现物与物之间的广泛互联，针对特定的产业制定技术标准，并完成部分网络的融合•第三阶段（2015～2020年）：具有可执行指令的RFID标签广泛应用，物体进入半智能化，物联网中异构网络互联的标准制定完成，网络具有高速数据传输能力•第四阶段（2020年之后）：物体具有完全的智能响应能力，异构系统能够实现协同工作，人、物、服务与网络达到深度地融合9欧盟发展物联网产业的规划韩国政府关于物联网的发展规划•韩国政府提出了泛在感知网络的概念•通过在各种物品中嵌入传感器，传感器之间自主地传输和采集环境信息，通过网络实现对外部环境的监控•物联网重点发展的四大领域与计划：—u-City计划，推动智能城市建设—Telematics示范应用计划，发展车用信息通信服务—u-IT产业集群计划，加速新兴科技服务业的发展—u-Home计划，推动智能家庭应用的发展10日本政府关于物联网的发展规划•2009年7月，日本政府IT战略本部制定了新一代的信息化战略—i-Japan战略2015•战略规划提出到2015年，让信息技术如同水和空气一样融入每一个角落•针对电子政务、医疗保健、教育与人才等三大核心公共事业领域•提出了智能电网、灾难应急处置、智能家居、智能交通与智能医疗保健等项目11物联网与我国战略性新兴产业•2004年初，全球产品电子代码管理中心授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广EPC与物联网技术。4月，北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。•2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。12物联网与我国战略性新兴产业•2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察时发表了重要的讲话，提出“感知中国”的战略构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技术与产业。•2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告中指出：“国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓，大力培育战略性新兴产业”。131415提纲•物联网的提出•常见应用场景•物联网定义与特征•物联网体系结构16物联网生产线决策运输指导库存便捷配送高效生产物联网络服务用户17物流•自动化仓库o自动检测物品的出入，向供货商自动发送订单•自动化运输o物品上的电子标签根据后台系统信息，自动选择合适路径•供应链商业模式变化o用户直接通过物联网向商品本身发订单。用户不在是向一个生产商定购大宗的商品，而是按照用户的订单顺序从不同的生产商购买商品18智能家居•海尔“智慧之家”超出了单个产品的局限，从客厅到厨房，从黑电到白电，从生活电器到电脑和手机等移动终端，都不再是一个个孤单的产品，而是一个互联互通、人性化、智能化的整体•一种未来的生活愿景——身在外，家就在身边；回到家，世界就在眼前•智能家居，维持室内合适的温度和热水器水温，减少能源浪费，智能机器人自动完成清洁和维护等日常工作，房间的智能系统能学习主人的生活习惯，将室内环境调节为主人最适合的19智能交通•实时获取路况信息，监视和控制交通流量•可以实现车辆与网络相连，优化行车路线•可以无缝地检测、标识车辆并收取行驶费用20环境监测•“蓝藻湖泛智能监测预警及蓝藻打捞处理智能管理调度物联网系统”•蓝藻集聚的地点、集聚情况会自动发到打捞人员手机上，打捞船、车以及运藻船第一时间就会赶去处理•指挥控制室的大屏幕上，能看到采用太阳能板、安置传感芯片和摄像头的球状浮标，获悉该点的温度、pH值、氨氮等指标21医疗物联网•体内智能诊断设备，有助于疾病的早期诊断，增强康复效果•生物降解材料的智能设备，能够检测体内温度湿度，防止皮肤问题•新型个人医疗设备，使得病人在家即可接受医疗，远程医疗可避免昂贵路费，减少病人的压力•家庭中的智能设备，在老人出现意外时发出求助信号22机场防入侵系统•浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵23路灯控制系统•济南园博园园区所有功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制，节能环保24世博会门票•纸质门票o基于RFID技术，以无线方式与遍布园区的传感器交换信息o安全防伪，快速验票；跟踪查询，人员分流•手机门票o用户使用的RFID-SIM卡，是基于RFID技术，以手机SIM卡为载体实现的一种全新电子票o可直接购买附带门票信息的SIM卡，或通过网上下载写入SIM卡o“刷”手机即可入园25世博园便利店•每一盒在售的盒饭都被贴上一个薄薄的RFID电子标签，记录食品来源信息，增加食品安全，保障了消费者权益•收银员可以一次扫描数十盒盒饭，这大大缩短了顾客排队的时间，提高了供应链管理的效率，减少结账和查询设施开销，同时也有利于智能货架管理26提纲•物联网的提出•常见应用场景•物联网定义与特征•物联网体系结构27物联网定义物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。28人与自然和谐相处需要更多地感知物理世界物联网=物理世界与信息网络的无缝连接智能交通远程医疗智能家居环境监测公共安全绿色农业工业监控物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。物流管理物联网的特征1．全面感知•“感知”是物联网的核心。物联网是具有全面感知能力的物品和人所组成的，为了使物品具有感知能力，需要在物品上安装不同类型的识别装置，例如：电子标签（Tag）、条形码与二维码等，或者通过传感器、红外感应器等感知其物理属性和个性化特征。利用这些装置或设备，可随时随地获取物品信息，实现全面感知。31物联网的特征2．可靠传递•数据传递的稳定性和可靠性是保证物-物相连的关键。为了实现物与物之间信息交互，就必须约定统一的通信协议。由于物联网是一个异构网络，不同的实体间协议规范可能存在差异，需要通过相应的软、硬件进行转换，保证物品之间信息的实时、准确传递。32物联网的特征3．智能处理•物联网的目的是实现对各种物品（包括人）进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。这就需要智能信息处理平台的支撑，通过云计算、人工智能等智能计算技术，对海量数据进行存储、分析和处理，针对不同的应用需求，对物品实施智能化的控制。练习•查找物联网信息获取的方式并举例。•查找物联网信息传递的方式并举例。•查找车联网的相关信息（目前的发展、所采用的技术等、你自己关于车联网的想法）33提纲•物联网的提出•常见应用场景•物联网定义与特征•物联网体系结构34物联网的架构•应用层：互联网络o物联网的信息存储o物联网的计算决策•网络层：泛在接入o无线网络（蜂窝、WiFi等）o有线网络•感知层：物物网络o智能嵌入式设备o感知、标识和通信35接入网互联网络物物网络云计算服务决策移动、3G网络WIFI、WIMAX局域网络感知网络家居网络个域网络家居网络概述物联网技术体系框架物联网典型体系结构381感知层【解决的问题】就是人类世界和物理世界的数据获取【功能和作用】是完成信息采集和信号处理【特点】由于需要感知的地理范围和空间范围比较大，包含的信息也比较多，该层中的设备还需要通过自组织网络技术，以协同工作的方式组成一个自组织的多节点网络进行数据传递（瞎子摸象）。（1）感知层主要功能•RFID技术无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，又称电子标签，是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术。(2)感知层关键技术RFID是一种简单的无线系统，包括两个核心部分：读写器（Reader）和电子标签(也称射频卡、应答器,Tag)。另外还包括天线、主机等。RFID系统的组成RFID电子标签（Tag）RFID电子标签又称电子标签或数据载体，是系统主要核心部件，有耦合元件和芯片组成，用于存储数据信息；43RFID阅读器（Reader）用于读取、写入标签信息的设备，分为手持和固定式。各种读写器45RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID应用系统结构47•传感器技术传感器是指能感受规定的被测量件，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。1.不同用途的力传感器4950515.磁传感器52•嵌入式系统—以应用为中心—以计算机技术为基础—软硬件可裁剪—适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统•嵌入式系统嵌入式系统有如下特点：(1)嵌入式系统是与特定应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理利用。(2)嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行选择，以满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。无线传感器网络嵌入式OS•代表性的是UCBerkelsy的TinyOS，是一种面向无线传感器网络的新型嵌入式操作系统。55可穿戴计算机在提高人的感知能力方面研究的发展56智能机器人的应用57585960616263美国GPS欧盟GALILEO俄罗斯G