物联网技术与应用

新疆师范大学计算机科学技术学院年梅物联网和云计算技术（InternetofThings）2013年7月计算机科学技术学院年梅前沿技术论坛物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅互动一下：当今世界IT领域的三大热点技术?物联网（InternetofThings）移动互联网（MobileInternet）云计算（CloudComputing）物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅开场白连上互联网，我就是世界的中心，给我一个IP地址，我能漫游世界！接入物联网，我就是世界的眼睛，给我一个RFID，我能掌握世界！物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅讲座提纲二、物联网概述三、国内外发展现状四、物联网体系架构五、云计算六、物联网应用案例一、普适计算物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅计算模式的发展计算模式（ComputingParadigm）在20世纪80年代经历了从主机计算(MainframeComputing)到桌面计算(DesktopComputing)的革新90年代以来计算技术的飞速发展，是否蕴育了新的计算模式？物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅当前计算机技术发展的特点计算、通信和数字媒体技术的互相渗透和结合，其集中的体现就是互联网的发展；计算机在计算能力和存储容量提高的同时体积也越来越小，其发展趋势是把计算能力嵌入到各种设备中去，而且这些设备可联网使用。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅传统的计算模式以计算机为中心的计算：1.计算机的使用方法不符合人类的习惯；2.为了完成一项任务，需要与计算机进行的对话过于烦琐；基于桌面的使用模式：1.用户要使用计算机，就需要坐在计算机面前；2.本质上说是一种私有模式，难以适应一个用户可能在不同地点和环境，甚至在移动过程中使用多台计算设备进行工作的情况。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅全新的计算模式提出计算机技术进一步发展迫切地需要全新的计算模式，这就是普适计算(Pervasive/UbiquitousComputing)。普适计算的思想最早是1991年MarkWeiser在《ScientificAmerican》的“TheComputerforthe21stCentury”中提出的。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅MarkWeiser物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅计算模式的发展趋势物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅普适计算思想的发展强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计算机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回归到要完成的任务本身Weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到广泛关注和接受，目前已经成为一个极具活力和影响力的研究领域。重要标志：1.1999年开始的Ubicomp国际会议、2.2000年开始的PervasiveComputing国际会议、3.2002年IEEEPervasiveComputing期刊的创刊。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅普适计算的定义目前尚未有明确定义，但目标都是“要建立一个充满计算和通信能力的环境，同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起”。清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算是信息空间与物理空间的融合，在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅“随时随地”和“透明”“随时随地”指人们可以在工作、生活的现场就可以获得服务,而不需离开这个现场而去端坐在一个专门的计算机面前，即像空气一样无所不在；“透明”指获得这种服务时不需要花费很多注意力，即这种服务的访问方式是十分自然的甚至是用户本身注意不到的，即所谓蕴涵式的交互（ImplicitInteraction）。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅普适计算的本质要求相对“随时随地”的特性,“透明”是普适计算更本质的要求，是其与桌面计算模式最本质的区别。Themostprofoundtechnologiesarethosethatdisappear.Theyweavethemselvesintothefabricofeverydaylifeuntiltheyareindistinguishablefromit.“最具有深远意义的是那些从人们注意力中消失的技术，这些技术已经渗透到人们的日常生活中以致与生活难以区分”。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅信息空间和物理空间的融合信息空间：存在于计算机和网络中的数字化的信息、服务、计算和通信物理空间：真实存在的物理世界普适计算融合2、自发的交互1、绑定物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅绑定和自发的交互绑定：信息空间中的对象与物理空间中的物体建立相互的对应，使这个物体成为访问信息空间中服务的直接入口。自发的交互：物理空间和信息空间之间无需人的干预的交互，即其中任一个空间状态的改变可以引起另一个空间的状态的相应改变。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅两种途径实现绑定直接在物体上（内）嵌入一定的感知、计算、通信能力，使其同时具有物理空间和信息空间中的用途。例如：MERL实验室研究的InteractiveTable；清华大学研究的SmartClassroom；MITMediaLab的ThingsThatThink项目。为每个物体添加可以被计算机自动识别的标签，标签可以是基于条码、红外和RFID的。例如：HP的CoolTown计划，通过在所有物理世界中的物体上附着一个编码有URL信息的条形码来建立物体与其Web上的表示之间的对应，从而建立一个数字化的城市。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅从两个相对方向看自发的交互信息空间的状态改变映射到物理空间中，其最主要形式是数字化信息可以无缝地叠加在物理空间中/上。已经广泛采用的各种电器上的显示屏；E-Ink公司正在研究的电子纸；IBM研究院的EverywhereDisplay；信息空间也可以自动地觉察物理空间中状态的改变，从而改变相应对象的状态或触发某些事件。这种特性称为觉察上下文的计算，是普适计算的重要特征；当你抵达一个场所……当你拿起一个公用设备……信息空间对人的行为甚至表情的自动理解——主动的计算或者蕴涵式的人机交互物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅蕴涵式人机交互的实现途径实现途径有两类通过传感器：欧盟的TEA计划，在日常器具如咖啡杯、家具、手机等中嵌入传感器；通过多模态感知接口：清华大学的SmartClassroom，用视觉跟踪、姿态识别等方法来判断目前教室中的上下文。物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅桌面计算模式Vs普适计算模式桌面计算模式下，信息空间和物理空间是隔离的：1.绑定是稀疏的，唯一的绑定点是计算机；2.它们之间的交互是由人驱动的，人先察觉物理空间的改变然后用一定的方式输入到信息空间隔离正是桌面计算模式各种不足的根源！物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅普适计算的特性无所不在的(Pervasive)嵌入的(Embedded)游牧的(Nomadic)自适应的(Adaptable)永恒的(Eternal)普适计算的本质就是力图真正全面实现计算技术的“以人为本”物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅讲座提纲二、物联网概述三、国内外发展现状四、物联网体系架构五、云计算六、物联网应用案例一、普适计算物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅物联网(Internetofthings)定义：把所有物品通过无线射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。ITU定义：Fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything.2.物联网概述国际电信联盟（ITU）曾描绘“物联网”时代的情形：司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求;……物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅全面感知：利用RFID、传感器、二维码、卫星、微波，及其它各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面感知世界。可靠的传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时传送。智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通。物联网基本特点物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅25物联网体系架构:感知层/网络层/应用层全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的三大特征。2G网络公共安全绿色农业工业监控城市管理远程医疗智能家居智能交通环境监测物联网感知层物联网应用层物联网网络层3G网络RFID读写器RFID标签M2M终端传感器摄像头传感器网络传感器网络物联网管理中心（编码、认证、鉴权、计费）4G网络传感器网关传感器网关物联网信息中心（算法库、样本库、信息库）物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅二维码：用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理；二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，能在很小的面积内表达大量的信息。二维码（2-dimensionalbarcode）条形码二维码物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅27上游：芯片商、通信模块商、外部硬件提供商、应用设备与软件提供商、管理咨询提供商、测试认证提供商中游：M2M服务提供商、传统电信运营商等下游：系统集成商各类应用服务提供商物联网产业体系物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅28物联网的本质：是带有各类感知/识别设备的智能信息网络系统，这些设备包括RFID、GPS、各类传感器、智能终端等。是信息技术在各个行业的“智慧”应用；ICT的作用：通过感知网络检测和收集各类物体的信息，通过信息技术分析数据，并实现实时监控和智能管理。感知设备电力交通物流医疗……环境监控传感网络通讯网络信息应用•智能电网•智能交通•智能家庭•航运物流•环境监控•灾难监控•电子医疗•食品安全……物联网的本质—信息技术在各行业的“智慧”应用物联网技术InternetofThings计算机科学技术学院年梅29预测到2010年，此类市场可超过7000亿美元–InformaGroup从全球市场来看，无线机器互联通信市场将从2004年的199亿美元增长到2010年的2700亿美元。-AlexanderResources.尽管手机市场以每年10%的速率增长，但无线机器互联应用是一个高速发展的市场，到2010年底将以每年40%的速率增长。-ABIResearch:May26,2004数据来源:ABIResearch$55B增值应用软件和服务实时监控网络、集成和服务硬件到2010年，全球将有超过4000亿台机器装设行动传输功能，让机器与机器进行数据传输，取代人力控制、操作的成本，整体市场规模，将远远超过以个人移动市场。-NTTDoCoMo.物联网产业链价值分析—服务主导型产业物