物联网应用与展望

物联网应用与展望中科院研究生院泛在与传感网研究中心张宝贤张宝贤1内容••物联网概念和背景物联网概念和背景•物联网应用与现状•物联网产业发展趋势物联关键技术•物联网关键技术2物联网概念•物联网(InternetofThings)指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、传感器传,传等种种装置与互联网、移动通信网结合起来而形成的一个巨大“物—物”互联网络。其目的其是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理•感知物理世界!3•感知物理世界!物联网现实空间的物物互联物联网—现实空间的物物互联物联网：物物互联、感知世界。技术角度——“传感网传感网”，从用户和产业角度——“物联网物联网”。技术角度传感网传感网，从用户和产业角度物联网物联网。移动网：人人互联人人互联物联网：物物互联物物互联著名权威咨询机构著名权威咨询机构ForresterForrester：：2020年，物物互联业务与现有人与人的通信务例将达到物理世界传感器网CPS网络互联的服务器和其他资源物联网通信业务比例将达到30：1下一个万亿级的通信业务将是物物互联虚拟信息世界互联网互联网：连接虚拟信息空间（信息挖掘与共享）连接虚拟信息空间（信息挖掘与共享）传感网：连接现实物理世界（信息获取与感知）连接现实物理世界（信息获取与感知）人机界面（终端设备）脑机界面美国美国《《福布斯福布斯》》杂志：杂志：未来的传感网比现在的Internet大得多人类社会脑机界面移动网4核心：“自治组网、协同感知”核心：“自治组网、协同感知”物联网支撑泛在社会物联网—支撑泛在社会综合信息综合信息服务集服务集服务：集服务：集感知、计感知、计算、传输算、传输为一体为一体应用层为一体为一体管道：管道：仅仅只是仅仅只是带宽的增带宽的增加（信息加（信息的传输）的传输）核心网络未来“未来“UU社社会”与“会”与“的传输）的传输）会”与“会”与“ee社会”的社会”的根本差别根本差别感知层5ITUITU提出：传感网是泛在网的底层支撑，提出：传感网是泛在网的底层支撑，IEEEIEEE、、ISOISO、、IEC IEC 等标准化组织认可等标准化组织认可物联网将使人类社会进入“U社会”物联网将使人类社会进入U社会中国国家顶层规划中国国家顶层规划中国国家顶层规划中国国家顶层规划•16个重大专项之三•《国家中长期科学技术发展规划（2006-2020年）》美、日、韩、欧等主要发达国家和地区美、日、韩、欧等主要发达国家和地区均将“均将“UU社会”纳入国家顶层战略性计划社会”纳入国家顶层战略性计划U 社会：无处不在的网络社会(UbiquitousNetworkSociety,UNS)《国家中长期科学技术发展规划（20062020年）》在重大专项、优先主题、前沿领域三个层面均明确列入传感网•2050年国家产业路线图（信息篇）——网络分为有线网无线网和传感网个数千亿级的终端是传均将均将UU社会纳入国家顶层战略性计划社会纳入国家顶层战略性计划(Ubiquitous Network Society, UNS)Anytime, Anywhere, Anyone,AnythingAnything智球胡锦涛和温家多次批示线网、无线网和传感网。下一个数千亿级的终端是传感网节点。•“智慧地球”，胡锦涛和温家宝多次批示美国：“智慧地球”美国：“智慧地球”重要信息基础设施之一重要特征Anything 的支撑技术本本划划美国：智慧地球美国：智慧地球2008年IBM“更透彻的感知+更全面的互联互通+更深入的智能化=智慧地球”。奥巴马政府高度重视，刺激经济复苏。将其上升为国家战略。传感网络(Sensing Network)物物互联日本日本UU--Japan Japan 计划计划•传感网是四项重点战略之一韩国韩国UU--Korea Korea 战略战略物物联•IT839战略：泛在传感网USN是三大基础建设之一•U-Life计划：2014年建成松岛泛在城市—250亿美元新加坡新加坡“下一代“下一代II--Hub”Hub”计划计划6Anytime,Anywhere,Anyone欧洲：欧洲：eEuropeeEurope计划，计划，i2010i2010计划计划台湾的台湾的UU--Taiwan Taiwan 推动推动主要倡导者和战略研究机构主要倡导者和战略研究机构•2005年国际电信联盟（ITU）发布年度技术报告指出“物联网”通信时代即将来临，并在此后陆续推出《泛在传感网》《未来的互联网》等系列报告《泛在传感网》《未来的互联网》等系列报告–较全面地介绍了物联网当前主要技术问题、活跃的研究组织、具体应用等•2008年11月，美国IBM公司总裁彭明盛发表了题为《智慧地球：下一代领导人议程》的讲话；IBM同时把中国作为“智慧地球”的重点目标，制定了《智慧地球赢在中国》计划书–提出了行业解决方案和前景，侧重信息处理，但忽略了传感、接入、组网等物联网前端技术•2009年，欧洲物联网研究项目工作组(CERP-IoT)，在2009年，欧洲物联网研究项目工作组(CERPIoT)，在欧盟委员会资助下制订了《物联网战略研究路线图》、《RFID与物联网兼容模型》等意见书–较全面介绍了传感网/RFID等前端技术的现状、未7较全面介绍了传感网/RFID等前端技术的现状、未来20年的发展趋势IBM提出的“智慧地球”的理念和创新点智慧城市智慧电力智慧医疗智慧电信智慧零售目前的智慧化层面来看，最欠缺的就是感知SmartPlanet智慧城市智慧电力智慧医疗智慧电信智慧零售目前的智慧化层面来看，最欠缺的就是感知“智慧地球”的创新理念将推动传感网更加系统化的大规模应用智慧地球智慧水源智慧交通智慧石油智慧银行智慧食品“智慧地球”的核心和内涵“智慧地球”的核心和内涵泛在网（泛在网（USNUSN）：）：物物互联是其核心智慧地球（智慧地球（SmarterPlanetSmarterPlanet）：）：更深入的感知传输协同处理计算8更深入的感知、传输、协同处理计算三者结合起来就是传感网（物联网）温总理提出：“感知中国”传感网智能交通老人护理小孩监护环境保护政府工作公共安全泛在的互联网：虚拟空间，经济的支柱，信息的安全泛在的互联网：虚拟空间，经济的支柱，信息的安全泛在的物联网：物理空间，经济命脉，国家和公共安全食品安全“感知中国”SensingChina智慧边疆食品安全……9智慧消防国家安全个人健康平安家居智能电网工业监测汇报内容•物联网概念和背景••物联网应用及现状物联网应用及现状•物联网产业发展趋势物联关键技术•物联网关键技术10应用现状•行业应用规模初显–公共安全–环保、生态环保、生态–智能交通节能减排–节能减排•公众应用正在探索–平安家居家庭健康11–家庭健康物联网产业应用服务器TD服务器网关停车场管理中心中继器手机发布和预订车位停车场发布城市区域停车诱导管理中心埋在路中的传感器端机停车诱导交通流量应急指挥VMS区域发布管理中心埋在路中的传感器端机将数据传输给本地基站射频无线传输本地基站将数据传输给数据中心（以太网、GPRS、CDMA等）中心数据接收站数据中心监控软件监测环境监测新医疗指挥物联网产业应用测市政管网节能减排疗管网公交引导安防智能家居减排引导/防入侵家居12ITS智能交通传感网的未来发展方向生理监测：•心跳、血压•体温•疲劳、醉酒道路监测：•车速、车型•车流量•道路状况车辆状态监测：•刹车•胎压•车间距局部气象监测：•温度、湿度、风、雨、雪、冰人体传感网车辆传感网道路传感网气象传感网人、车、路（网）合一人、车、路（网）合一（研究）人车路合一：交通安全预警，动态限速前方桥下有人过马路!!交通安全2007年全国道路交通事故死道路利用率据交通部预计，到2010年仅交通安全2007年全国道路交通事故死道路利用率据交通部预计，到2010年仅2007年全国道路交通事故死亡人数81649人，提前1秒刹车，可避免大部分事故，挽据交通部预计，到2010年仅高速公路投资总额2.6万亿元，若道路利用率提高10%，可2007年全国道路交通事故死亡人数81649人，提前1秒刹车，可避免大部分事故，挽据交通部预计，到2010年仅高速公路投资总额2.6万亿元，若道路利用率提高10%，可13智能交通传感网应用实例：提前预警救上万生命！，若道路利用率提高10%，可产生巨大经济效益。救上万生命！，若道路利用率提高10%，可产生巨大经济效益。NOKIA—传感手机NokiaNokia战略：手机制造战略：手机制造移动互联网服务移动互联网服务移动传感服务移动传感服务NokiaNokia战略：手机制造战略：手机制造移动互联网服务移动互联网服务移动传感服务移动传感服务推动手机从通信终端发展到具通信、感知和处理的综合信息终端；传感网配件：手机成为终端感知节点，扩展物物通信，开拓公众服务。传感网配件手机成为终端感知节点，扩展物物通信，开拓公众服务集成式传感网配件个人健康监测SD手机SD卡传感网网关个人健康监测分体式14平安家居分体式传感网配件车辆防盗15物流16美国国家地震系统（ANNSAdd美国国家地震系统（ANNS—AdvancedNationalSeismicSystem）目标•在全国范围内建设并维护先进的地震监测基础设施，采集重要数据提供有效的信息产品和服务；采集重要数据，提供有效的信息产品和服务；•在全国范围内持续监测地震和其它地质异常活动，包括可能引起海啸和火山爆发的地震，对中等至高危害等级的予以特别关注等级的予以特别关注；•通过在地面站点、建筑物内等全面测量地震振动情况，应关注城市和活性断层附近情况，为减少地震对建，应关注城市和活性断层附近情况，为减少地震对建筑物的影响收集最需要的数据和信息；•重大地震发生时自动发布信息，及时评估地震影响；远离震中的站点可以在破坏性震动达到前发布预警信远离震中的站点可以在破坏性震动达到前发布预警信息；为海啸和火山提供类似的自动预警能力。17美国国家地震系统（ANNSAdd美国国家地震系统（ANNS—AdvancedNationalSeismicSystem）分布及未来•布设由7000个地震传感器系统组成的国家范围网络，布设个震传统成家范围为全国提供地震灾害服务，密集覆盖26个危险城市地区18“传感网与移动网”融合三步走方案融合阶段一融合阶段一融合阶段二融合阶段二融合阶段三融合阶段三承载网：承载网：针对行业用户已有自建的专用无线传感器网承载网：承载网：两网的部分基础设施逐渐融合传感器网络由专承载网：承载网：移动通信系统与无线传感器网络的融合更为有自建的专用无线传感器网络，接入到目前现有的移动蜂窝网中，传感器网络建设以系统集成商为主体。施逐渐融合，传感器网络由专用网络逐渐向公众网络过渡，层次化的组网结构日益清晰，运营商开始逐步建设传感网。无线传感器网络的融合更为深入，成为无线泛在网络，综合基站、超算中心等新设备逐渐成为公共的网络基础设施业务网：业务网：提供单一客户的单一应用，运营商以运营传感器网络接入，提供远程通业务网：业务网：基于两网融合的业务网设计、部署、建设、维护、运营、支撑逐渐标准化，运设施。业务网：业务网：运营商自建或共建传感器网络，提供面向泛19感器网络接入，提供远程通信能力的业务为重点。、运营、支撑逐渐标准化，运营商开始提供跨行业、多用户的公众应用。建传感器网络，提供面向泛在网络的增值业务。汇报内容•物联网概念和背景•物联网应用与现状••物联网产业发展趋势物联网产业发展趋势物联关键技术•物联网关键技术20物联网产业发展框架21物联网产业发展微纳电子制造业产业微纳电子制造业OS操作系统软件产业通信产业传感器产业微纳技术产业信息服务业文化传播业……业带动效应千亿级千亿级产集群带动亿级亿级产发共性平台产业共性平台产业（千亿级）（千亿级）行业应用产业行业应用产业（千亿级）（千亿级）运营商产业运营商产业（千亿（千亿--万亿级）万亿级）公众应用产业公众应用产业（千亿（千亿--万亿级