物联网的应用领域

第十一章物联网引例：认识物联网•打开电脑，鼠标轻点，给院子的花花草草浇水施肥；甚至在下班前，发条信息，让家中的电饭煲开始煮饭……这可不是“开心农场”之类的网络游戏，而是将走入现实生活中的物联网，它让网络生活不再虚幻。•长沙百果园是湖南省第一个物联网现代农业应用示范项目—温室大棚智能监控系统。通过设置的传感器采集数据，电脑对大棚花卉的温度、湿度、光照、土壤含水量进行精确控制。工作人员可通过视频传感器，点对点远程控制大棚内的风机、天窗、遮阳布、灌溉等设施。•只要将温度、湿度设定在一个范围内，智能监控系统在自动控制状态就可实现自动操作：温度高了，智能监控系统就会通过远程控制，打开顶窗或风机；温度低了，就会启动喷灌设施。通过手机无线上网，即使人在外地，也可实时监控大棚内的温度、湿度、光照等数据，直接看到花卉生产现场动态，一切都在掌控之中。只需点击手机屏幕，就可遥控现场，相当于给大棚装上了“千里眼”，科学又省时。•物联网的出现，让人们感受到了一种全新的生活方式，那么究竟什么是物联网？物联网应用于哪些领域？物联网与电子商务有什么关系？认识物联网物联网的体系架构及关键技术物联网的应用本章主要内容第一节认识物联网•一、物联网的概念•二、物联网的基本特征一、物联网的概念•物联网概念最早出现于比尔·盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网的概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称为EPC系统的“物联网”的构想。•我国有学者认为，物联网是一种“泛在网络”，这种泛在网就是利用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网。因此，可以把物联网理解为：通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合成一个全新的巨大网络，实现现有的互联网、通信网、广电网及各种接入网和专用网连接起来，实现智能化识别和管理。•从广义上说，物联网与传感网构成要素基本相同，是对同一事物的不同表述，其中物联网比传感网更贴近“物”的本质属性，强调是信息技术、设备为“物”提供更高层次的应用服务，而传感网（传感器网）是从技术和设备角度进行的客观描述，设备、技术的元素比较明显。•从狭义上说，传感网特别是传感器网可以看成是“传感模块＋组网模块”共同构成的一个网络，它仅仅强调感知信号，而不注重对物体的标识和指示。物联网则强调人感知物、强调标识物的手段，即除传感器外，还有射频识别（RFID）装备、二维码、一维码等。因此，物联网应该包括传感网，但传感网只是物联网的一部分。•根据上述比较分析，我们给出物联网的概念：通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，全自动、智能化采集、传输与处理信息的，实现随时随地和科学管理的一种网络。二、物联网的基本特征•网络化•物联化•互联化•自动化•感知化•智能化第二节物联网的体系架构及关键技术•一、物联网的体系架构•物联网具备三个特征：一是全面感知，即利用射频祝别、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时、准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。因此，物联网的体系架构大致公认为有3个层次：底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层（传输层），最上层则是应用层。•感知层•网络层（传输层）•应用层图11.1典型的物联网体系架构二、物联网的关键技术•从物联网三层结构可以看出，物联网产业链可细分为物体标识、感知、处理和信息传送4个环节，关键技术包括二维码、射频识别、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络等。•（一）物品标识技术•1．二维码•二维码也叫二位条码或二维条形码，是用某种特定的几何形体按一定规律在平面上分布（黑白相间）的图形来记录信息的应用技术。从技术原理来看，二维码在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”和“1”比特流的概念，使用若干与二进制相对应的几何形体来表示数值信息，并通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息的自动处理。•目前，二维码主要应用于信息/价值流领域，即需要对标的物（即货物）的特征属性进行描述的领域，在该领域，由于用简单的代码（一维码）无法实现信息和属性描述功能，因此，必须采用二维码及射频识别技术。•二维码广泛应用于海关/税务征管管理、文件图书流转管理（我国国务院正在推行机关的公文管理，采用二维码技术；同时，国家出版社已正式公布将用二维码替代原有的图书一维码）、车辆管理、票证管理（几乎包含所有行业）、支付应用（如电子回执）、资产管理及工业生产流程管理、电子商务等多项领域。图11.2某淘宝店铺的二维码图11.3某图书的二维码•2．射频识别技术•射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。•一套完整的射频识别系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统3个部分所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。•射频识别技术可应用到社会各个领域，如安防、物流、仓储、追溯、防伪、旅游、医疗、教育等领域，主要实现产品的识别、追踪、溯源等。案例：物联网在渔业的应用•山东省烟台市长岛县海洋与渔业局2012年9月消息，长岛海洋与渔业局扎实推进渔港渔船射频识别系统（RFID）的安装工作，截至9月2日，已对全县474艘捕捞渔船全部安装射频标签，并在南隍城渔港、北隍城渔港、砣矶吕口渔港和北长山北城渔港安装了4处读头，从而实现自动记录渔船进出港信息、问题渔船管理、流量统计、锚地统计等功能。•渔船射频识别系统采取了RFID技术，通过安装读取设备和船载标签，自动读取渔船电子信息，达到便捷、高效管理和保障渔业安全生产的目的，可有效保护合法渔船权益，有力打击渔船“套牌”等不法行为。该系统的配备对提高我县渔业行政管理和执法水平、规范渔船管理、推进渔业现代化建设起到积极的作用。（二）传感器技术•传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将监测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、现实、记录和控制等要求。它是实现自动监测和自动控制的首要环节。在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器，传感器可以独立存在，也可以与其他设备呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。•目前，传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域，在工农业生产、科学研究及改善人民生活等方面，起着越来越重要的作用。（三）网络通信技术1．移动通信技术2．Zigbee技术网络通信技术是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。它主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。（四）定位技术•目前，定位技术有四大系统：•①美国全球定位系统•②俄罗斯“格洛纳斯”系统•③欧洲“伽利略”系统•④中国“北斗”系统，定位系统的主要用途•（1）陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等。•（2）海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量及海洋平台定位、海平面升降监测等。•（3）航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。第三节物联网的应用•一、物联网的应用领域•二、物联网对社会的影响•三、物联网在电子商务领域的应用前景一、物联网的应用领域•2011年，物联网与工业、物流、交通、电力、医疗几大行业的联系比较紧密，应用层面更加广泛和深入。2011年中国物联网应用市场结构（单位：亿元）物联网未来发展的重点领域2012年2月14日，工业和信息化部正式发布《物联网“十二五”发展规划》。该规划指出智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居是我国物联网未来发展的重点领域。领域应用范围智能工业生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，促进安全生产和节能减排智能农业农业资源利用、农业生产精细化管理、生产养殖环境监控、农产品质量安全管理与产品溯源智能物流建设库存监控、配送管理、安全追溯等现代流通应用系统，建设跨区域、行业、部门的物流公共服务平台，实现电子商务与物流配送一体化管理智能交通交通状态感知与交换、交通诱导与智能化管控、车辆定位与调度、车辆远程检测与服务、车路协同控制，建设开放的综合智能交通平台智能电网电力设施检测、智能变电站、配网自动化、智能用电、智能调度、远程抄表，建设安全、稳定、可靠的智能电力网络智能环保污染源监控、水质监测、空气监测、生态监测，建立智能环保信息采集网络和信息平台智能安防社会治安监控、危化品运输监控、食品安全监控，重要桥梁、建筑、轨道交通、水利设施、市政管网等基础设施安全检测、预警和应急联动智能医疗药品流通和医院管理，以人体生理和医学参数采集及分析为切入点面向家庭和社区开展远程医疗服务智能家居家庭网络、家庭安防、家电智能控制、能源智能计算、节能低碳、远程教育等物联网在各领域应用范围二、物联网对社会的影响•1．物联网的出现将促进生产力的发展，改变社会生活方式•2．物联网可以大大推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会•3．物联网被称为世界信息产业的第三次浪潮三、物联网在电子商务领域的应用前景•1．物联网将使用户消费更方便、快捷•2．物联网将使支付方式多样化•3．物联网可以实现自动库存管理•4．物联网将实现安全物流•5．物联网将提供商品追溯系统案例：农业物联网关键技术在网购型物流商城中的应用•京东商城结合不同农产品特点和条码、等不同识别技术的特性，应用农产品储存过程环境信息感知设备、无线网络设备、农产品库房管理平台等成果，京东实现商城物流过程信息采集与监测；以蔬菜生成过程数据、物流过程数据为来源，构建溯源中心数据库，开发具有产地定位、生产过程查询、物流过程监测等功能的溯源系统。•2012年京东商城已实现了水果、蔬菜、海鲜水产等11大类1200余种优质商品在线销售，促成了十余家企业与京东商城顺利对接，并实现了商品的交易与展示，促进了京东商城快速扩大经营规模、提高了企业赢利能力。•在食品安全问题频出的今天，在网上买农产品如何能够放心？物联网技术解决了这个问题，通过数据库的追溯，消费者可直观的了解产品的产地位置、生产责任人、生产过程、检测等信息，实现流向可追踪、责任可追溯。信息化途径促进农产品网上销售，实现了生产可视化、物流可监控、产品可追溯，满足了消费者对食品市场安全、便捷的消费需求。实训案例：二维码购物•根据例内容，回答下列问题。•（1）通过本例分析二维码在电子商务方面的具体应用。•（2）比较二维码与RFID技术，分析为什么二维码得到广泛推广与普及。•（3）分析物联网技术在电子商务方面的发展前景。•1．物联网（InternetofThings）这个概念最先是由（）最早提出的。•A．Auto-IDB．IBMC．比尔盖茨D．奥巴马•2．RFID属于物联网的（）。•A．感知层B．网络层C．业务层D．应用层•3．被称为世界信息产业第三次浪潮的是（）。•A．计算机B．互联网C．传感网D．物联网•4．物联网中常提到的“M2M”概念不包括（）。•A．人到人（MantoMan）B．人到机器（MantoMachine）•C．机器到人（MachinetoMan）D．机器到机器（Ma