物联网工程导论课程建设

物联网工程导论物联网工程导论 课程建设课程建设 2010年（第二届）高等院校物联网专业建设论坛年（第二届）高等院校物联网专业建设论坛 华中科技大学计算机学院华中科技大学计算机学院上海交通大学上海交通大学软件学院软件学院20102010年年8 8月月2121日日 内容大纲内容大纲o 物联网技术、产业、应用和人才培养物联网技术、产业、应用和人才培养o 物联网工程导论物联网工程导论 课程建设课程建设物联网是战略性新兴产业新的增长点，也将推动我物联网是战略性新兴产业新的增长点，也将推动我国信息化建设在更高层面、更广领域向纵深发展国信息化建设在更高层面、更广领域向纵深发展o 胡锦涛、温家宝等党和国家领导在不同场合多次明确提出胡锦涛、温家宝等党和国家领导在不同场合多次明确提出了了“感知中国感知中国”的理念，的理念，“物联网物联网”提到国家议事日程。提到国家议事日程。o 胡总书记胡总书记今年今年6月在两院院士大会上提出：加快发展物联网月在两院院士大会上提出：加快发展物联网技术，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产技术，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产业成为重要新兴支柱产业，推进国民经济和社会信息化的业成为重要新兴支柱产业，推进国民经济和社会信息化的重要指示。重要指示。o 温总理温总理在首都科技大会上指出：要着力突破传感网、物联在首都科技大会上指出：要着力突破传感网、物联网的关键技术，及早部署后网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机发动机”。o 今年的今年的两会政府工作报告两会政府工作报告中强调：中强调：“大力培育战略性新兴大力培育战略性新兴产业，积极推进产业，积极推进三网三网融合取得实质性进展，加快物联融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用网的研发应用”。物联网技术、产业和应用的特征物联网技术、产业和应用的特征o 物联网涉及面广，从感知层、网络层、到应用层均涉及标物联网涉及面广，从感知层、网络层、到应用层均涉及标准、核心技术及产品，以及众多技术、产品、系统、网络准、核心技术及产品，以及众多技术、产品、系统、网络及应用间的融合和协同工作；物联网产业链长，应用面极及应用间的融合和协同工作；物联网产业链长，应用面极广，无所不在。广，无所不在。战略特征战略特征o 集成力（更高层次、更大体量的集成）集成力（更高层次、更大体量的集成）o 创新力（技术、产业和商业模式的创新）创新力（技术、产业和商业模式的创新）o 渗透力（与各产业融合，促进产业结构调整和两化融合）渗透力（与各产业融合，促进产业结构调整和两化融合）o 带动力（中枢作用）带动力（中枢作用）欧洲物联网研究项目组（欧洲物联网研究项目组（CERP-IoT）制定了战略研究路线图制定了战略研究路线图 物联网关键技术物联网关键技术识别技术识别技术硬件硬件物联网架构技术物联网架构技术数据和信号处理技术数据和信号处理技术通信技术通信技术发现和搜索引擎技术发现和搜索引擎技术网络技术网络技术关系网络管理技术关系网络管理技术网络发现网络发现电力及能源存储技术电力及能源存储技术软件和算法软件和算法安全和隐私技术安全和隐私技术标准化技术标准化技术6认识物联网技术有不同视角，这不同视角认识物联网技术有不同视角，这不同视角就汇集成物联网专业核心知识和能力体系就汇集成物联网专业核心知识和能力体系o RFID技术技术o 传感器技术传感器技术o WSN技术技术o 定位技术定位技术o 嵌入式系统技术嵌入式系统技术 o 无线通信技术无线通信技术o 体系结构技术体系结构技术o 数据处理技术数据处理技术o 信息安全技术信息安全技术o 控制与执行技术控制与执行技术o 应用系统设计技术应用系统设计技术第一届高等院校物联网专业建设论坛第一届高等院校物联网专业建设论坛2010年年7月月2324日上海交通大学日上海交通大学物联网产业链物联网产业链包括芯片商、通信模块商、外部硬件提供商、应用设备和软件包括芯片商、通信模块商、外部硬件提供商、应用设备和软件提供商、系统集成商、提供商、系统集成商、M2M 服务提供商、传统电信运营商、原服务提供商、传统电信运营商、原始设备制造商、消费者、管理咨询提供商和测试认证提供商等。始设备制造商、消费者、管理咨询提供商和测试认证提供商等。物联网将是下一个万亿美元级的产业物联网将是下一个万亿美元级的产业 o 作为战略性新兴产业，作为战略性新兴产业，物联网产业具有资源能耗低、物联网产业具有资源能耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好的特征带动系数大、就业机会多、综合效益好的特征，拥有，拥有巨大的市场需求前景。巨大的市场需求前景。o 美国美国Alexander Resources调查公司预测，调查公司预测，2010年物联年物联网将带来网将带来2700亿美元的庞大市场，未来亿美元的庞大市场，未来3年物联网行年物联网行业应用复合增长率将保持业应用复合增长率将保持50%以上。以上。o 美国咨询机构美国咨询机构Forrester预测，预测，到到2020年，全球物物互年，全球物物互联的业务（即物联网业务）与现有的人人互联业务（联的业务（即物联网业务）与现有的人人互联业务（即互联网业务）之比将达到即互联网业务）之比将达到30:1。o RFID业业。支持。支持RFID产业化关键技术、应用关键技术以及与产业化关键技术、应用关键技术以及与其它信息技术的融合，加快推进其它信息技术的融合，加快推进RFID产业基地和研发基地产业基地和研发基地的建设。的建设。o 传感网业传感网业。发展光电类、机械类、热学类、化学类、生物。发展光电类、机械类、热学类、化学类、生物学类等微纳传感器产品，体系构架、组网、协同处理、传学类等微纳传感器产品，体系构架、组网、协同处理、传输、多种传感器及阵列等技术标准和产品。输、多种传感器及阵列等技术标准和产品。o 数字家庭业数字家庭业。整合智能网络化电子产品、移动消费电子产。整合智能网络化电子产品、移动消费电子产品、数字音视频内容传输关联设备等数字家庭产业链。品、数字音视频内容传输关联设备等数字家庭产业链。o 移动电子商务业移动电子商务业。发展安全芯片、支付手机和。发展安全芯片、支付手机和SIM卡、业卡、业务受理终端（务受理终端（POS机具）等相关领域的研发和制造，建设机具）等相关领域的研发和制造，建设全国领先的移动电子商务产业基地。全国领先的移动电子商务产业基地。物联网产业内涵和外延物联网产业内涵和外延o 物联网软件业物联网软件业。突破多传感网应用、。突破多传感网应用、RFIDRFID网络化应用中间网络化应用中间件平台、物联网应用服务平台等关键支撑性软件技术，打件平台、物联网应用服务平台等关键支撑性软件技术，打造物联网核心基础软件研发基地；提升传感网、数字家庭造物联网核心基础软件研发基地；提升传感网、数字家庭、RFIDRFID等应用软件产业比重；促进物联网服务外包企业发等应用软件产业比重；促进物联网服务外包企业发展，加强物联网系统集成服务产业发展。展，加强物联网系统集成服务产业发展。o 智能装备业智能装备业。推进自动识别、无线通信技术等在生产制造。推进自动识别、无线通信技术等在生产制造过程、物流与供应链管理领域应用，攻克一批具有数字化过程、物流与供应链管理领域应用，攻克一批具有数字化、智能化、集成化、网络化特征的智能装备系统，形成智、智能化、集成化、网络化特征的智能装备系统，形成智能装备产业集群。能装备产业集群。o 第三代移动通信业（以下简称第三代移动通信业（以下简称3G3G）。推进新一代高速宽带。推进新一代高速宽带网络设备和产品产业化，结合建设网络设备和产品产业化，结合建设“无线城市无线城市”的要求，的要求，发展发展3G3G系统设备、通信设备、芯片及移动终端等。系统设备、通信设备、芯片及移动终端等。物联网产业内涵和外延物联网产业内涵和外延物联网主要应用领域物联网主要应用领域12航天航空航天航空制造，产品生命周期管理制造，产品生命周期管理汽车汽车加工产业加工产业-石油和天然气石油和天然气通信通信安全，安全和隐私安全，安全和隐私智能建筑智能建筑医疗技术和医疗保障领域医疗技术和医疗保障领域环境监测环境监测客运和货运客运和货运老年人生活老年人生活食品可追溯性食品可追溯性制药制药农业和育种农业和育种回收回收媒体，娱乐和票务媒体，娱乐和票务保险保险零售，物流，供应链管理零售，物流，供应链管理物联网工程人才培养物联网工程人才培养o 是以计算机、通信、控制（是以计算机、通信、控制（3C）融合为主要特征的综合性）融合为主要特征的综合性专业，涉及计算机、通信、控制、电子、信息安全、数学专业，涉及计算机、通信、控制、电子、信息安全、数学、物理、工程等多个专业的知识，、物理、工程等多个专业的知识，本专业的学生应按复合本专业的学生应按复合型工程类人才进行培养型工程类人才进行培养。o 具有系统、扎实的理论基础，在物联网信息的获取、传递具有系统、扎实的理论基础，在物联网信息的获取、传递、处理及应用等方面具有较宽广的专业知识。、处理及应用等方面具有较宽广的专业知识。o 毕业生可在交通、物流、家电、环保、政务、安保、消防毕业生可在交通、物流、家电、环保、政务、安保、消防、电网、国防等多个领域从事物联网相关的科研、教学、电网、国防等多个领域从事物联网相关的科研、教学、管理、开发等工作。管理、开发等工作。内容大纲内容大纲o 物联网技术、产业和应用领域物联网技术、产业和应用领域o 物联网工程导论物联网工程导论 课程建设课程建设课程内容简介课程内容简介o 本课程是物联网专业的核心课程。本课程是物联网专业的核心课程。o 目的是使学生通过课程的学习，目的是使学生通过课程的学习，能够全面了解物联网的基能够全面了解物联网的基本理论知识，初步掌握物联网关键技术及其应用方法，为本理论知识，初步掌握物联网关键技术及其应用方法，为运用这些技术和方法构建物联网应用系统打下基础运用这些技术和方法构建物联网应用系统打下基础。o 授课内容主要以物联网应用技术为主线：授课内容主要以物联网应用技术为主线：n 物联网基本理论物联网基本理论，包括系统架构技术、数据处理技术，包括系统架构技术、数据处理技术、信息安全技术、控制与执行技术等；、信息安全技术、控制与执行技术等；n 物联网关键技术及系统物联网关键技术及系统，包括射频识别（，包括射频识别（RFID）技术）技术、传感器与无线传感网（、传感器与无线传感网（WSN）技术、定位技术、嵌）技术、定位技术、嵌入式技术、无线网络通信技术等；入式技术、无线网络通信技术等；n 物联网应用物联网应用，包括物联网多领域应用，包括物联网多领域应用o 建议学时：建议学时：34学时，其中实验学时，其中实验6学时学时第第1章章 绪论绪论1.1 信息技术、信息产业和信息化发展信息技术、信息产业和信息化发展1.1.1 创新是创新是21世纪信息技术发展的必由之路世纪信息技术发展的必由之路o信息技术的发展水平影响国家的核心竞争力信息技术的发展水平影响国家的核心竞争力o以信息技术为基础的交叉学科快速发展以信息技术为基础的交叉学科快速发展o信息技术发展的困惑信息技术发展的困惑o21世界信息技术的发展趋势世界信息技术的发展趋势1.1.2 信息产业与信息化发展信息产业与信息化发展o从产业结构、与信息社会关系和发展战略角度认识信息产业从产业结构、与信息社会关系和发展战略角度认识信息产业o信息化内涵信息化内涵o信息化与工业化融合信息化与工业化融合1.1.3 战略性新兴产业与物联网战略性新兴产业与物联网o我国工业化发展道路面临战略选择我国工业化发展道路面临战略选择o发展物联网等战略性新兴产业的重大决策发展物联网等战略性新兴产业的重大决策o物联网发展的社会背景和技术背景物联网发展的社会背景和技术背景第第1章章 绪论绪论1.2 物联网的基本概念物联网的基本概念1.2.1 物联网的定义物联网的定义o更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智能化更透彻的感知、更全面的互联互通、更深入的智能化1.2.2 物联网体系结构物联网体系结构o感知技术：感知技术：RFID、传感器与、传感器与WSN、定位技术、视频识别技术等、定位技术、视频识别技术等o传输技术：互联网技术、无线通信技术等传输技术：互联网技术、无线通信技术等o支撑技术：云计算与高性能计算技术、数据库与数据挖掘技术、信息支撑技术：云计算与高性能计算技术、数据库与数据挖掘技术、信息安全技术等安全技术等o应用技术：直接支持应用系统运行的技术，包括信息共享与交互平台应用技术：直接支持应用系统运行的技术，包括信息共享与交互平台技术、数据存储技术、各行业物联网应用系统等技术、数据存储技术、各行业物联网应用系统等1.2.3 物联网概念解析物联网概念解析o物联网与互联网、传感网、泛在计算、信息物理系统（物联网与互联网、传感网、泛在计算、信息物理系统（CPS）第第1章章 绪论绪论1.3 物联网技术物联网技术o识别技术、通信技术、数据和信号处理技术、嵌入式系统及技术、发识别技术、通信技术、数据和信号处理技术、嵌入式系统及技术、发现和搜索引擎技术、数据挖掘技术、安全和隐私技术、标准化技术。现和搜索引擎技术、数据挖掘技术、安全和隐私技术、标准化技术。1.4 物联网产业物联网产业o物联网产业链、物联网产业内涵和外延物联网产业链、物联网产业内涵和外延1.5 物联网应用物联网应用o环境保护、安全防范、卫生安全、商务金融、智能交通、物流与供应环境保护、安全防范、卫生安全、商务金融、智能交通、物流与供应链、智能电网、智能社区、教育娱乐、生产制造、国防军事等链、智能电网、智能社区、教育娱乐、生产制造、国防军事等1.6 物联网国内外发展状况物联网国内外发展状况1.6.1 国外发展状况国外发展状况o美国、欧盟、日本、韩国等国家，国际电联、美国、欧盟、日本、韩国等国家，国际电联、EPC Global等组织等组织1.6.2 国内发展状况国内发展状况o产业角度（战略性新兴产业）、技术角度、教育角度产业角度（战略性新兴产业）、技术角度、教育角度第第2章章 物联网感知技术物联网感知技术（标识标识、状态、位置、过程）、状态、位置、过程）2.1 射频识别（射频识别（RFID）技术及系统）技术及系统（是谁）（是谁）2.1.1 自动识别技术和物品编码体系自动识别技术和物品编码体系2.1.2 RFID系统工作原理系统工作原理2.1.3 RFID系统组成和分类系统组成和分类2.1.4 RFID标签标签2.1.5 RFID读写器读写器2.1.6 RFID中间件中间件2.1.7 RFID公共服务技术与网络公共服务技术与网络2.1.8 RFID应用工程技术应用工程技术o RFID标签编码方法、标签编码方法、RFID标签选型技术与系统、标签选型技术与系统、RFID标签标签空间部署技术与系统、空间部署技术与系统、RFID读写器配置技术、读写器配置技术、RFID读写器读写器空间部署技术与系统、可重构空间部署技术与系统、可重构RFID中间件技术与系统、中间件技术与系统、RFID业务流程仿真技术与系统等。业务流程仿真技术与系统等。第第2章章 物联网感知技术物联网感知技术（标识、（标识、状态状态、位置、过程）、位置、过程）2.2 传感器与无线传感网络传感器与无线传感网络WSN（处于什么状态）（处于什么状态）2.2.1 传感器技术与系统传感器技术与系统o 传感器概念：将非电量转化为电量的装置传感器概念：将非电量转化为电量的装置o 传感器分类：按有源与无源分类，按用途分类等传感器分类：按有源与无源分类，按用途分类等2.2.2 无线传感网络无线传感网络WSNo WSN概述概述 o WSN通信组网技术通信组网技术o WSN的典型开发环境与仿真平台的典型开发环境与仿真平台o WSN的应用的应用第第2章章 物联网感知技术物联网感知技术（标识、状态、（标识、状态、位置位置、过程过程）2.3 定位技术及系统定位技术及系统（处在什么位置）（处在什么位置）2.3.1 卫星定位技术卫星定位技术2.3.2 基于基于WiFi的定位技术的定位技术2.3.3 基于基于RFID的定位技术的定位技术2.3.4 基于基于UWB的定位技术的定位技术2.3.5 定位系统及其应用定位系统及其应用第第2章章 物联网感知技术物联网感知技术（标识、状态、位置、（标识、状态、位置、过程过程）2.4 视频识别技术与系统视频识别技术与系统（操作过程）（操作过程）第第3章章 物联网物联网传输技术传输技术3.1 无线通信技术基础无线通信技术基础3.1.1 无线电频谱与无线通信无线电频谱与无线通信3.1.2 调制解调技术调制解调技术3.1.3 无线通信接入技术无线通信接入技术3.1.4 多址接入多址接入3.1.5 无线通信网络的分类无线通信网络的分类3.2 无线个域网无线个域网3.2.1 蓝牙技术蓝牙技术3.1.2 Zigbee技术技术3.3 无线局域网（无线局域网（WLAN）3.3.1无线局域网特点及应用无线局域网特点及应用3.1.2无线局域网网络拓扑与接口无线局域网网络拓扑与接口3.1.3无线局域网协议无线局域网协议第第3章章 物联网物联网传输技术传输技术3.4 无线城域网无线城域网3.1.1 宽带无线接入技术宽带无线接入技术3.1.1 WiMax3.1.2 无线无线Mesh网网3.5 无线广域网无线广域网3.5.1 蜂窝通信技术蜂窝通信技术3.5.2 第三代移动通信（第三代移动通信（3G）技术）技术3.6 卫星通信技术卫星通信技术第第4章章 物联网物联网支撑技术支撑技术4.1 云计算与高性能计算技术云计算与高性能计算技术4.2 数据库与数据挖掘技术数据库与数据挖掘技术4.3 物联网软件与中间件技术物联网软件与中间件技术4.4 物联网信息安全技术物联网信息安全技术4.5 物联网数据交换标准技术物联网数据交换标准技术第第5章章 物联网物联网应用技术应用技术5.1 现代物流领域应用现代物流领域应用5.2 生产制造领域应用生产制造领域应用5.3 医疗健康领域应用医疗健康领域应用5.4 环境保护领域应用环境保护领域应用5.5 智能交通领域应用智能交通领域应用5.6 安全防伪领域应用安全防伪领域应用5.7 智慧城市领域应用智慧城市领域应用5.8 智能电网领域应用智能电网领域应用5.9 智能家居领域应用智能家居领域应用5.10 M2M应用领域应用应用领域应用演讲完毕，谢谢观看！