物联网技术及应用

物联网应用介绍4物联网概念1物联网体系结构2物联网关键技术3内容提要“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网概念物联网概念1物联网的概念美国Ashton教授在Auto-ID首先提出“TheInternetofthings”（物联网）概念，它建立在统一物品编码、RFID技术和互联网的基础上（1999）。中国的物联网定义：（在1999年提出传感网）通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。（2010.3,政府工作报告）日本UID根据泛在计算（UbiquitousComputing）想法提出“泛在网络”（UbiquitousNetworks）概念，主要是建立在泛在编码uCode、RFID和嵌入式智能设备、传感器、通信网络（含互联网）基础上（2002）物联网概念1物联网的概念ITU综合Auto-ID和UID的物联网概念：物品通过RFID、传感器、智能组件、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网等通信网络连接起来，实现智能化识别和管理（2005）。物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理世界和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。故也有业内人士认为物联网与智能电网均是智慧地球的有机构成部分。物联网概念1物联网的概念温家宝总理视察物联网技术研发中心提出：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心北京邮电大学2009年在无锡建立感知技术与产业研究院，专门从事物联网技术的研究和应用，已在医疗、交通、物流、溯源管理等领域取得重大进展，中央及省市各级政府领导多次视察工作，并给予较高认可。19992004200520082009-62009-82009-9未来IBM向美国政府提出的“智慧的地球”战略“下一代I-Hub”计划U-Korea战略U-Japan战略物联网概念提出通信展中近三分之一展品与物联网概念有关通信展中首家以物联网为宣传语09年6月物联网行动计划09年8月感知中国国内外物联网发展状况2国内外物联网发展状况2009年8月7日，温总理在无锡考察时提出加快中国传感网发展，建立中国的传感信息中心（“感知中国”中心）2009年11月3日，温总理在首都科技界大会上的讲话中，物联网被列为国家五大战略性产业之一2010年3月5日，物联网被首次写入政府工作报告，物联网发展进入国家层面的视野，中国的“物联网元年”开始2010年6月举行的中国国际物联网大会上，工信部通信发展司司长张峰透露，工信部已将物联网规划已纳入“十二五”专题规划“物联网支持智能服务发展，为个性化制造和服务创新提供有利的工具和环境。”----两院院士大会上讲话（2010.6.7）物联网在中国国内外物联网发展状况2泛在网不是互联网的下一代，而是互联网应用的拓展传感网、物联网与泛在网络国内外物联网发展状况2全面感知可靠传输智能处理利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。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。利用各种智能计算技术，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。感知传输智能物联网基本特征物联网体系结构2物联网基本理论模型物联网体系结构2物联网体系结构2物联网五层结构感知层主要完成信息的收集与简单处理,部分学者将该层称为感知延伸层,该层由传统的WSN、RFID和执行器组成；接入层主要完成各类设备的网络接入,该层重点强调各类接入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或者卫星等方式；支撑层又称中间件,或者业务层对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的;本层的完成信息的表达与处理,最终达到语义互操作和信息共享的目的;对上提供统一的接口与虚拟化支撑,虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容,较为典型的技术是云计算；应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。网络层为原有的互联网、电信网或者电视网,主要完成信息的远距离传输等功能；物联网五层结构物联网体系结构2感知层智能嵌入式标识、感知协同、互动网络层融合接入信息存储应用层数据挖掘决策感知层是实现物联网全面的感知的核心能力是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发物联网应用层物联网网络层物联网感知层物联网典型服务体系物联网体系结构2无线传感网是感知客观世界有效手段和物联网基础物联网综合业务支撑平台是业务运营和管理的关键设备应用的产品化、产业化是物联网产业成功的外在体现物联网扩展系统架构物联网体系结构2物联网综合业务支撑平台丰富的传感接口，接入多种数字标签和传感器；电信级的物联网业务支撑平台，提供高可靠、高性能的服务；构件化的业务开发环境，缩短物联网业务的开发周期；完善的运营管理功能，支撑物联网业务的管理、计费和统计分析等。“融合业务支撑环境技术”荣获2010年中国通信学会科学技术奖一等奖物联网体系结构2传感器技术RFID技术纳米技术信息处理和服务提供技术嵌入式智能技术移动远程通信技术物品标识物品感知物品思考物品微缩可靠传输智能处理物联网关键技术物联网六大关键技术3RFID基本工作原理TagReader阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，并将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去低频：125kHz、134.2kHz高频：13.56MHz超高频：860MHz~930MHz、433MHz微波：2.45GHz、5.8GHzRFID基本工作原理无源RFID（被动式）有源RFID（主动式）半有源RFID（半被动式）RFID(RadioFrequencyIdentification)，即射频识别，俗称电子标签物联网六大关键技术3参数低频(LF)高频(HF)超高频(UHF)微波(uW)频率125～134KHz13.56MHz433MHz，860～960MHz2.45GHz，5.8GHz技术特点穿透及绕射能力强(能穿透水及绕射金属物质)；但速度慢、距离近性价比适中，适用于绝大多数环境；但抗冲突能力差速度快、作用距离远；但穿透能力弱(不能穿透水，被金属物质全反射)，且全球标准不统一一般为有源系统，作用距离远；但抗干扰力差作用距离10cm1～20cm3～8m10m主要应用门禁、防盗系统畜牧、宠物管理智能卡电子票务图书管理商品防伪仓储管理物流跟踪航空包裹自动控制道路收费RFID工作频率物联网六大关键技术3类别信息载体信息量读写性读取方式保密性智能化抗干扰寿命成本条码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或光束扫描差无差较短最低二维码纸、塑料薄膜、金属表面大只读CCD或光束扫描一般无差较短低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般无较差短低IC卡EEPROM大读/写电擦除、写入好有好长较高RFID卡EEPROM大读/写无线通信好有很好最长较低RFID与其它系统的对比物联网六大关键技术3RFID标签及读写器图示物联网六大关键技术3RFID技术特点物联网六大关键技术3物联网应用领域物联网“十二五”规划十大应用领域：•智能电网•智能交通•智能物流•智能家居•环境与安全检测•工业与自动化控制•医疗健康•精细农业•金融与服务业•国防军事物联网应用介绍4县市级医院数据中心政府机构（卫生、医保、新农合等）城乡社区卫生服务机构城市中心医院相关医疗卫生机构（疾控、卫生监督、血液、急救等）以物联网技术为特征的感知医疗提供医疗过程安全控制，降低事故发生率，降低劳动强度。提供无所不在的医疗服务，形成高效和资源共享的医疗卫生服务体系。医疗过程安全控制及溯源系统城乡居民专利1：基于数字标签的药品摆药、配发及溯源的系统和方法专利2：基于事件驱动的导医信息服务系统及其工作方法卫生部“医疗过程管理控制物联网应用项目”智慧医疗环境物联网应用介绍4实现“平时少得病”个人健康档案管理保健客服中心个人心电、血压、体重等监测简单易用私人健康保姆1医院过程安全控制2远程医疗服务3个人保健服务“看病有保障、看病更方便”医疗过程安全控制随访安排、查询病源筛查、统计医生移动工作站短信广播站中心医院与社区医院结对帮扶实现“看病更方便”实现“看病少花钱”专业的动态血压/心电实时检测WEB自助服务医生工作站远程医疗服务子系统DB业务中心短信中心随访管理短信广播站病源管理移动通信网彩信中心中心医院动态实时监控医生工作站WEB功能展示社区医院血压计蓝牙心电监测仪WEB自助医疗心电监测仪医疗血压计移动办公健康教育医疗过程安全控制子系统个人保健服务子系统医疗过程安全控制1个人WEB自服务私人保健医生智慧医疗系统数据库2医生工作站终端号码注册呼叫中心3个人医院体重计血糖仪智慧医疗综合服务系统物联网应用介绍4导医信息服务系统采用计算机、移动通信与智能分析技术，根据患者就诊流程的内在逻辑顺序，为患者提供导医信息服务，引导患者在合适时间、通过合适路径、到合适窗口缴费、化验，为患者及家属提供方便。导医信息服务导医信息服务系统最优流程科室信息位置服务物联网应用介绍4存储手术1.清洗2.检查3.包装4.消毒手术器械溯源管理手术器械包信息登记手术器械回收、清洗、包装、消毒、发放过程进行全程可控手术器械包回收交接记录查询手术器械回溯管理物联网应用介绍4新生儿安全防护电子标签电子标签辨别身份视频采集视频探视医院管理婴儿房门禁防盗婴儿识别系统：辨别身份婴儿视频探视系统：亲属探视婴儿住院管理系统：住院管理婴儿探视管理系统：探视管理只能安全门系统：婴儿防盗物联网应用介绍4病理标本追溯管理医院病理标本医院在手术过程中采集到病理标本，通过“病理标本追溯管理系统”被一步步放入库中保存，在病人需要时及时提取相关信息。根据医院规章制度，将采集到的病理标本加上RFID标签，每个步骤都必须经过数据填充，标签信息必须完整。当病人需要提取标本时，可是快速定位到标本位置及历史操作信息。手术医师与护士将病理标本的相关信息填入数据系统之中病理科检验病理标本并将其结果填入数据系统中，同时提供给病人RFID标签贴在病理标本上将病理标本存入库中或根据病人要求从库中取出病理标本纪录每一个病理标本使用纪录，确保安全。病理标本追溯管理系统病人物联网应用介绍4病理标本追溯管理标本博物馆医生诊断有医院和一些社会人士会为病理博物馆捐赠珍贵的病理标本，博物馆要将这些标准展示给人民群众以普及健康知识，或者提供给医学专家进行研究。博物馆利用“病理标本追溯管理系统”将收集到的病理标本统一存储。当需要展示标本信息时，通过“追溯系统”定位至相应标本，以及它的所有信息，让大家对此标本的历史一目了然。当然，对标本的每次操作记录也要进入系统。标本展览标本研究信息查询病理标本追溯管理系统病理标本追溯管理系统存储室读取确认标本刷出标本刷入存储室物联网应用介绍4对矿井SCADA系统（瓦斯、通风、排水、提升、综采、电力、人员定位、视频监控等）实施全面的数据采集和信息整理；通过多协议转换、视频处