《物联网技术》PPT课件

物联网技术 （Internet of Things）,2010年10月,软件学院 胡伏湘,前沿技术论坛,互动一下：当今世界IT领域的三大热点技术?,物联网（Internet of Things） 移动互联网 （Mobile Internet） 云计算（Cloud Computing）,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！,讲座提纲,一、物联网概述,五、物联网应用案例,物联网(Internet of things) 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：From anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything.,1. 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; ,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,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-dimensional bar code）,条形码,二维码,一、物联网概述,五、物联网的应用,1995年比尔盖茨在未来之路书中首次提及物联网概念。 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。 2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。,2.1 国外物联网现状,日本现状：日本u-Japan战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100的国民可以利用高速或超高速网络。 韩国现状：韩国也实现了类似的发展。配合 u-Korea 推出的 u-Home 是韩国的 u-IT839 八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。,2.1 国外物联网现状,2004年初，全球产品电子代码管理中心（EPC）授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广EPC与物联网技术。4月，北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。 2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。,2.2 国内物联网现状,2009年月日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。 江苏省委省政府接到指示后认真落实总理的要求，热情拥抱“物联网”，突出抓好平台建设和应用示范工作。 无锡市则作出部署：举全市之力，抢占新一轮科技革命制高点，把无锡建成传感网信息技术的创新高地、人才高地和产业高地。,2.2 国内物联网现状,2009年8月24日，中国移动总裁王建宙访台期间解释了物联网概念 2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨感知中国高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。 2009年9月14日。国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。,1.3 国内物联网现状,中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（简称无锡传感网中心），是国内目前研究物联网的核心单位之一。 作为“感知中国”的中心，无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，包括应用技术研究、科研成果转化和产业化推广等。,2.2 国内物联网现状,对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵”RFID领域，今年国内市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过 38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约1000亿元产值,并成为下一个万亿级信息产业引擎。 美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。,2.2 物联网现状,物联网技术,一、物联网概述,五、物联网的应用,3.1 物联网体系架构,3.2 地区物联网架构分层架构图,接入终端、接入系统：包含信息源终端。RFID事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。 开放平台： 体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能： 第一，终端管理，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。 第二，数据中心，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。 第三，跟开发中间件结合，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调API就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。,3.3 功能架构图说明,因特网：系统联系的桥梁。 智能、自学习中心：控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。 上层应用：服务政府、社会、行业和公众，把整个社会以物联网的形式组织起来。,3.3 功能架构图说明,3.4 地区物联网架构功能模块图,一、感知层 传感器技术：感知物资信息 RFID技术：智能识别 微机电系统（MEMS）：采集信息 GPS/GIS技术：全球定位/地理信息系统 二、网络层 无线传感器网络（WSN）技术 Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线保真技术） 通信网、互联网、3G网络、IPV6（让世界的第一粒都拥有一个IP地址） GPRS网络（基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接 ） 广电网络、NGB（下一代广播电视网 ）,3.5 关键技术,三、应用层 企业资源计划（ERP：Enterprise Resource Planning） 专家系统（Expert System) 云计算（Cloud Computing） 系统集成（System Integrate） 行业应用（Industry Application） 资源打包（Resource Package）,3.4 关键技术,物联网技术,一、物联网概述,五、物联网的应用,物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和运营商的无线传输网络。 EPoSS在Internet of Things in 2020报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段： 2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域； 2010-2015年物体互联(M2M)； 2015-2020年物体进入半智能化； 2020年之后物体进入全智能化。,4.1 物联网产业链,M2M的产业包括：一是与感知物理设备相关的芯片、终端、软件开发、系统集成制造等相关产业; 二是新的智能服务产业,包括商务、政务、公务和个人服务等等. 物联网的信息传感设备:包括射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置。与互联网相结合，可以实现所有物品的远程感知和控制，由此生成一个更加智慧的生产生活体系。广泛用于智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智能家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。,4.1 物联网产业链,MEMS传感器的主要优势在于体积小、大规模量产后成本下降快，目前主要应用在汽车和消费电子两大领域。根据ICInsight最新报告，预计在2007年至2012年间，全球基于MEMS的半导体传感器和制动器的销售额将达到19%的年均复合增长率(CAGR)，与2007年的41亿美元相比，五年后将实现97亿美元的年销售额。,4.3 基于MEMS传感器的物联网产业,物联网将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，但目前国内对究竟什么是物联网？谁来主导产业链的发展？ 没有统一的答案 目前运营商涉足物联网主要可分为：智能传输通道和行业集成解决方案两种模式。 智能通道是指运营商在终端M2M以及应用平台上提供可靠的协议或者是模组和二次开发的环境，通过对移动网络专业性的理解和规模化运营的经验，来跟产业链各方合作，以达到共赢的局面。 智能通道模式下的共赢，实际上仍是以运营商为产业链主导。但在技术发展、商业模式、利益博弈等诸多问题的限制下，当物联网涉及到远远超出通信行业的利益时，运营商能否一呼百应，还有待市场的检验。,4.4 物联网产业主导,4.4 物联网产业主导,4.5 物联网产业甁颈,目前我国“物联网”的应用主要是RFID、GPS等，广东在这方面的应用已经占到了5成，粤港合作和物流信息化是广东在“物联网”产业中的独特优势”。 国内物联网产业面临的三大瓶颈： 一是国内RFID产业仍然以低频为主，在RFID高端芯片等核心领域无法产业化； 二是国内传感器产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断； 三是实现物物互联的数据计算量庞大，需要更大的计算平台支撑。 在物联网中：传感是前提，计算是核心，安全是保障，网络是基础，应用服务是牵引。另外，标准是支持物联网产业链的重要基础：如何统一终端和接入标准都是困扰运营商M2M业务发展的首要问题。,4.5 物联网产业政策,2009年11月20日，工业和信息化部部长李毅中在全国装备工业“两化”融合典型经验座谈会上首次明确了物联网应用示范方向。他表示，传感网、物联网的发展将优先选择重点工业领域、基础设施、环保监测、公共安全、工业控制、医疗卫生等领域，开展应用示范。同时，要加强TD-SCDMA与传感网的密切结合，推进传感网与通信网融合发展。联想到当年“三金工程”对我国信息化发展的推动，示范工程的启动意味着尚处于产业初创阶段的物联网将进入发展快车道。 在工业和信息化部牵头组织的国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”中，传感网就已作为主要支持内容之一，加大了资金投入，启动了从总体战略到关键技术与设备等多项课题研究,物联网技术,一、物联网概述,五、物联网的应用,“物联网是指通过各种传感和传输手段，将现实世界的信息进行自动化、实时性、大范围、全天候的标记、采集、传输和分析，并以此为基础搭建信息运营平台、构建应用体系，从而增强社会生产生活中信息互通性和决策智能化的综合性网络系统。”并将物联网划分为信息采集、信息传输、信息运营和整合应用四个层级。,5.1 物联网应用推进框架,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理,1,城市市政管理,城市物联网公共服务平台,特点: （1）开放式的、共享的物联网架构体系 （2）物联网物品编码、数据共享交换机制、共享数据管理标准 （3）物联网海量数据挖掘 （4）物联网数据安全与认证,城市物联网公共服务平台,实现城市公共设施供应链的全程追踪溯源及对已建设部署设施的追踪监控，保证城市公共安全，最终实现政府的数字化的政务管理与城市运行职能。 城市公共设施重要物资的准确标识，实现管理透明化，为公共安全、公共设施建设质量监管提供法律依据 实现公共设施、及相关供应链的追踪，提高突发事件防控能力和水平，促进城市规划、建设持续健康发展,基于物联网的公共设施监管,无线传感网应用实例展示,物联网应用案例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理,1,精细农业,将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、电导率、pH值、氮素等土壤信息。 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。 将从三个方面有效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于露地栽培产量10倍以上,精细农业,由于边远山区网络难以覆盖，现有的监控手段成本过高，严重影响了园林绿化的动态监测活动。 采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营林、林木采伐、林地征占、城市绿地等多方面园林资源变化，建立园林绿化的评价模型和园林绿化信息管理服务平台,促进园林绿化的信息化和现代化,提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。,基于物联网的园林绿化信息管理服务,特点： （1）面向园林绿化的物联网的组网与最优覆盖； （2）面向园林监控的无线传感器网络； （3）面向园林监控的无线传感器网络数据融合； （4）基于GIS的园林灾害预测预报模型； （5）面向园林绿化的统一监测技术标准和规范。,基于物联网的园林绿化信息管理服务,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,6,城市市政管理应用,1,医院病房电子巡检,通过建立医疗保健信息交换平台，实现医疗保健信息资源共享，降低药品库存和成本并提高效率； 增加医生对患者以往病史和治疗记录的了解，提高诊断质量和服务质量； 推动各医院之间的服务共享和灵活转账，形成一种新的管理系统，使开支和流程更加透明化。,基于物联网的医疗保健信息交换平台,特点： （1）基于射频识别的药品溯源； （2）基于传感器网络的药品库存监控； （3）海量数据索引与存储； （4）物联网数据安全与隐私保密； （5）面向医疗保障的物联网数据共享机制,基于物联网的医疗保健信息交换平台,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例展示,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,6,城市市政管理应用,1,1,智能家居,目前，国内剧院场馆、体育场馆、会展中心、地铁站等大型公共建筑越来越多，这些公共建筑规模大、结构复杂、人员密集、内部设备庞杂，紧急情况的预警以及疏散依靠传统的人工管理难以应对。 面向大型公共建筑监控与应急管理的重大需求，研究大型公共建筑复杂环境监控与应急管理系统关键技术，建立产业化应用示范，为大型建筑监控与应急管理的产业化提供技术支撑与应用示范。,基于无线感知的大型公共建筑监控应急,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理应用,1,实现公共交通工具全程追踪和溯源，保证运输的安全，最终实现政府的数字化的调度管理与城市交通资源优化配置运行职能。 实现城市公共交通、轨道交通等重要设备的准确标识，实现管理的透明化，为运输安全、保障交通设施设备安全提供法律依据。 实现车辆、列车等运营全程的追踪，提高事故防控能力和水平，增强实时调度监控和应急事件处理能力，促进交通运输持续健康发展。,基于物联网的公共交通监管,建筑物室内定位系统,采用无线传感器网络和无线局域网技术，实现对灯、空调设备的远程监控，同时为工作人员配备手持终端，方便工作人员现场处理设备故障。,银行门禁金库管理系统,金库与安防门禁的结合，利用门禁的互锁、防尾随、指纹认证、指纹双指认证等功能，加强银行系统的安全性，有效减少抢盗金库现象，并通过实时记录的显示，包括与监控系统的联动抓拍，最后能有证可依，即使发生了被盗事件，也能在最短的时间知道现场情况。,联网的水电煤表,通过内置的RFID芯片，这些表中的数字信息可以集中在数据采集器中，然后通过3G网络传送至电信后台系统。 在现场展示的后台系统中，显示不同编号的表对应着的不同用电量（煤气量）。“只要记住每家表的编号，水电煤公司以后就不用上门抄表，在电脑上看得很清楚。”,以RFID为基础的物联网应用,中国物联网悄然开掘千亿产值,基于物联网技术的研究热点,标准化制定（设备、接入、通信、管理、输出） 传感器应用（制造、感应、编码写入、数据传输） 供应链管理（接收、统计、调度、报警、出警） GIS/GPS（定位、编码、输出、识别） 安全技术（设备自身安全、网络安全、传输安全，隐私保护） 数据存贮（海量数据保存、快速查询、保密） ,讲座完毕，谢谢！,更多技术请访问物联网时代：,