物联网基础与应用绪论

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,F&A of the Internet of Things,*,物联网基础与应用,物联网基础与应用,Fundamentals and Applications of the Internet of Things,李蔚田 博士,1,课程简介,物联网是一门新兴学科，成熟且完善的教本很少。本课程本着科学性、理论性和实用性相结合、现实性和前瞻性相结合的原则，共设计了,12,章，介绍了物联网技术的关键技术，对物联网的应用以案例和典型范示例做了详细的解读，尽可能将国外的先进理论、方法和实践经验与实际需要紧密联系起来；针对信息和经管类人才的培养目标，系统介绍了物联网的理论构架，包括它的涵义、性质、特点、职能、基本内容、形成发展、环境因素、基本原理、基础理论、应用和实践等问题。,内容以专业的实践性、应用性和普及性为主，集实践与理论于一体，使其理论叙述少，应用示例多，力避空洞枯燥；同时做到形象资料多、生动案例多，使学生能系统地学习物联网技术与方法，掌握基本理论和实践，培养学生作为未来实践者所具备的技能，学会用理论分析和解决实际问题的方法。,2,主 要 参 考 书 目,3,教 学 内 容,CH1.,绪 论,CH2.,射频识别技术,CH3.,云计算与云服务平台,CH4.,无线传感器网络与无线通信技术,CH5.,物联网的规划与设计,CH6.,组网技术与应用,CH7.,智能卡技术与应用,CH8.,物联网在农业领域的应用,CH9.,物联网在工业生产中的应用,CH10.,物联网在公共服务管理中的应用,CH11.,物联网在商业领域的应用,CH12.,物联网经济,4,第一章,绪 论,复习思考题,1.1,物联网及其体系结构,1.2,物联网的支撑技术与演进,1.3,物联网与,CPS,和,WSN,1.4,物联网发展综述,1.5,物联网的体系框架,1.6,物联网应用与发展优势,物联网基础与应用,5,第一章绪论,物联网应用案例：无人驾公交,北京朝阳区将修建一座占地,4,平方公里的物联网应用服务产业园。无人驾驶节能公交车、手机刷卡付费等生活方式将在园区内实现。朝阳区信息办相关负责人表示，作为国内首个物联网示范园区，一期工程将在未来,3,年内建成。,据市场调查资料显示，朝阳区一座占地,4,平方公里的物联网产业示范园已经进入规划阶段。这座物联网产业园区位于东五环外，朝阳区已初步为其选定建设用地，将采取“政企共建”的模式，将能够嵌入物联网的所有高科技产品在园内投入使用，初步划分为商业区域、企业区域、生活区域以及公共区域。,朝阳区的物联网应用案例使我们对物联网的含义有了一个基本的认识，“所谓物联网，通俗地说是将生活中的每个物件安装芯片，再通过无线系统综合联系起来，通过一个终端就能控制包括家中和户外所有设备。”该负责人表示，目前物联网技术中包括芯片嵌入、远程指令等很多内容已能够应用，关键是将这些内容在一个有限的空间内进行整合，实现综合应用，朝阳区物联网示范园的兴建，正是为这种综合应用提供实验场所。,据介绍，朝阳区物联网示范园最大的看点应该是无人驾驶的公交系统，市民在园区乘坐无人驾驶的节能环保公交车，经过十字路口的时候，红绿灯也能够自动感应到公交车驶近，从而迅速变灯。,6,第一章绪论,教学要求,知识要点,能力要求,相关知识,物联网的概念,射频识别技术,传感器网络,物联网构成体系,(1),理解物联网基本概念、特点和创新性,(2),掌握物联网与互联网区别与联系,(3),了解射频识别技术的特点、工作流程,(1),传感器网及泛在网相关概念,(2),功能数据,支撑技术,泛在网,CPS/WSN,(1),了解相关技术的主要内容,(2),掌握基本知识点,(1),物联网的建立模式,(2),物联网运行系统结构,体系框架,物联网应用,(1),掌握物联网服务类型,(2),熟悉物联网发展优势,通用设计基本内容和原则,7,第一章绪论,【,章前导读,】,物质、能量、信息是物质世界的三大支柱，是当今人类社会赖以生存和发展的重要条件。新经济时代的,21,世纪是人类进入信息化的世纪，信息已是今天一种不可或缺的开发资源，社会信息化、信息时代化成为新经济时代的基本标志。目前在通信、互联网、射频识别等新技术的推动下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物乃至物与物之间直接沟通的全新网络构架,“,物联网”（,Internet of Things,）正日渐清晰。互联网时代，人与人之间的距离变小了；而继互联网之后的物联网时代，则是物与物之间的距离变小了。互联网改变了人们的世界观，而“物联网”的出现将再次强烈改变人们对世界的认识。,8,第一章绪论,1.1,物联网及其体系结构,物联网（,IOT,，,Internet of Things,）被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。国际电联曾预测，未来世界是无所不在的物联网世界，到,2017,年将有,7,万亿传感器为地球上的,70,亿人口提供服务。一方面物联网可以用于提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。有专家预测，未来,10,年内物联网在全球有可能大规模普及。目前，美国、欧盟等都在投入巨资，深入研究探索物联网。,9,第一章绪论,任何,时刻,任意,物品,任何人,任何,网络,任何,服务,任何,地点,物联网,图,1.1 ITU,物联网示意图,10,第一章,绪,绪论,认识物联,网,网,1.,物联网概,念,念最早出,现,现于比尔,盖茨,1995,年出版的,未来之路,一书中。,2.1998,年，美国,麻,麻省理工,学,学院创造,性,性地提出,了,了当时被,称,称为,EPC,（,Electronic Product Code,产品电子,代,代码）系,统,统的“物,联,联网”构,想,想。,3.1999,年，美国,Auto-ID,首先提出,“,“物联网,”,”的概念,，,，主要是,建,建立在物,品,品编码、,射,射频识别,（,（,RFID,，,Radio FrequencyIdentification,）技术和,互,互联网的,基,基础上。,4.2005,年，国际,电,电信联盟,（,（,ITU,）在,ITU,互联网报,告,告,2005,：物联网,中，正式,提,提出了“,物,物联网”,的,的概念。,按照,ITU,给出的这,个,个定义，,物,物联网主,要,要解决物,品,品到物品,（,（,T2T,，,Thing toThing,）、人到,物,物品（,H2T,，,Human toThing,）、人到,人,人（,H2H,，,Human toHuman,）之间的,互,互联。,11,第一章,绪,绪论,物联网含,义,义,虽然物联,网,网技术已,经,经引起国,内,内外学术,界,界、工业,界,界和媒体,的,的高度重,视,视，但当,前,前对物联,网,网的定义,、,、内在原,理,理、体系,结,结构、关,键,键技术、,应,应用前景,等,等都还在,进,进行着热,烈,烈讨论。,虽,虽然大家,都,都在谈论,物,物联网，,但,但是谈的,内,内容却似,乎,乎并不一,样,样。,（,1,）物联网,定,定义：,目前，物,联,联网的精,确,确定义并,未,未统一。,关,关于物联,网,网的比较,准,准确的,定义,应该是,：,物联网是,通,通过各种,信,信息传感,设,设备及系,统,统（传感,网,网、射频,识,识别系统,、,、红外感,应,应器、激,光,光扫描器,等,等）、条,码,码与二维,码,码、全球,定,定位系统,，,，按约定,的,的通信协,议,议，将物,与,与物、人,与,与物、人,与,与人连接,起,起来，通,过,过各种接,入,入网、互,联,联网进行,信,信息交换,，,，以实现,智,智能化识,别,别、定位,、,、跟踪、,监,监控和管,理,理的一种,信,信息网络,。,。这个定,义,义的核心,是,是，物联,网,网的主要,特,特征是每,一,一个物件,都,都可以寻,址,址，每一,个,个物件都,可,可以控制,，,，每一个,物,物件都可,以,以通信。,12,第一章,绪,绪论,物联网含,义,义,（,2,）物联网,三,三个重要,含,含义,物联网是,指,指对具有,全,全面感知,能,能力的物,体,体及人的,互,互联集合,。,。,物联必须,遵,遵循约定,的,的通信协,议,议，并通,过,过相应的,软,软、硬件,实,实现。,物联网可,以,以实现对,各,各种物品,（,（包括人,）,）进行智,能,能化识别,、,、定位、,跟,跟踪、监,控,控和管理,等,等功能。,这,这也是组,建,建物联网,的,的目的。,（,3,）从应用,的,的角度理,解,解,从应用的,角,角度来看,，,，物联网,主,主要是在,提,提升数据,传,传送效率,、,、提高生,产,产率、降,低,低企业管,理,理成本、,改,改善民生,等,等方面发,挥,挥重要作,用,用。例如,，,，就电信,运,运营的产,业,业链而言,，,，物联网,的,的内涵主,要,要是基于,特,特定的终,端,端，以有,线,线或无线,（,（,IP/CDMA,）等为接,入,入手段，,为,为集团和,家,家庭客户,提,提供机器,到,到机器、,机,机器到人,的,的解决方,案,案，满足,客,客户对生,产,产过程,/,家居生活,监,监控、指,挥,挥调度、,远,远程数据,采,采集和测,量,量、远程,诊,诊断等方,面,面的信息,化,化需求。,13,第一章,绪,绪论,物联网的,基,基本属性,物联网的,属,属性分为,广,广义和狭,义,义两方面,：,：,广义来讲,，,，物联网,是,是一个未,来,来发展的,愿,愿景，等,同,同于“未,来,来的互联,网,网”或者,“,“泛在网,络,络”，能,够,够实现人,在,在任何时,间,间、地点,，,，使用任,何,何网络与,任,任何人与,物,物的信息,交,交换以及,物,物与物之,间,间的信息,交,交换；,狭义来讲,，,，物联网,是,是物品之,间,间通过传,感,感器连接,起,起来的局,域,域网，不,论,论接入互,联,联网与否,，,，都属于,物,物联网的,范,范畴。,14,第一章,绪,绪论,物联网的,基,基本属性,计算,任何时间,任何内容,物联网,内容,任何事物,任何人,收集,任何服务,任何商务,连接,任何地方,任何地点,集中,任何物体,任何设备,通信,任何路径,任何网络,图,1.2,物联网基,本,本属性,15,第一章,绪,绪论,物联网的,基,基本属性,物联网的,一,一种定义,是,是通过射,频,频识别（,RFID,）、红外,感,感应器、,全,全球定位,系,系统（,GPS,）、激光,扫,扫描器等,信,信息传感,设,设备，按,约,约定的协,议,议，把任,何,何物品与,互,互联网连,接,接起来，,进,进行信息,交,交换和通,信,信，以实,现,现智能化,识,识别、定,位,位、跟踪,、,、监控和,管,管理的一,种,种网络。,显,显然，物,联,联网的这,一,一概念来,自,自于同互,联,联网的类,比,比。根据,物,物联网与,互,互联网的,关,关系分类,，,，不同的,专,专家学者,对,对物联网,给,给出了各,自,自的定义,，,，归纳起,来,来有如下,4,种类型。,1,物联网,是,是传感网,而,而不接入,互,互联网,2,物联网,是,是互联网,的,的一部分,3,物联网,是,是互联网,的,的补充网,络,络,4,物联网,是,是未来的,互,互联网,16,第一章,绪,绪论,物联网、,传,传感器网,及,及泛在网,相,相关概念,和,和联系,泛在,网络,物联网,/,泛在传感,网络,网络,传感网络,最初定义,图,1.3,物联网、,传,传感网、,泛,泛在网之,间,间的关系,从,RFID,技术出发,，,，在,RFID,网络的基,础,础上，构,建,建基于,RFID,的物联网,；,；,从传感器,技,技术出发,，,，在传感,网,网络的基,础,础上，构,建,建基于传,感,感器的物,联,联网；,将,RFID,技术和传,感,感器技术,融,融合，构,建,建更广义,的,的物联网,，,，即泛在,网,网。,17,第一章,绪,绪论,物联网、,传,传感器网,及,及泛在网,相,相关概念,和,和联系,泛在网,