第1章物联网概述.ppt

1、物联网技术及应用,网络工程系 史长琼 2016年8月,1,课程简介,课程内容 授课教师 授课方式 考核方式,2,课程内容,所讨论主要内容 物联网基本概念、体系结构、应用前景（导论） 物联网感知与识别技术（以RFID、无线传感器网络为主） 物联网通信与网络技术（以IEEE 802.15.4、Zigbee等为主） 典型应用（传感器网络在智能交通、智能家居、智能医疗、农业等中的应用） 物联网实验与应用系统开发（IAR开发工具使用、RFID应用系统开发、ZigBee网络开发等）,3,课程内容,课堂学习章节 包括：PPT的17章，重点在1、2、3、5章，第6章结合现有实验设备和条件有所调整。,第1章：物

2、联网概述 第2章：物联网感知与识别技术 第3章：物联网通信与网络技术 第4章：物联网服务与管理技术 第5章：物联网典型应用系统 第6章：物联网应用系统开发 第7章：物联网发展与展望,4,授课教师,单位 计通学院，网络工程系 联系方式 E-Mail: Tel:Address:理科楼B215（云塘）,5,授课方式,课堂讲解 + 上机实验+讨论课 课堂讲解 基本原理、代表性的例子演示、范例。 物联网实验室现场教学，介绍开发工具、实验软硬件，观摩智能家居、智能交通综合性案例。 上机实验 总共安排16个课时实验，计划安排68个实验主题，上机完成； 上机情况随机抽查完成情况，并提

3、交实验报告，作为平时成绩。 讨论课,6,授课方式,课堂讲解 + 上机实验+讨论课 教材 1罗汉江，物联网应用技术导论，东软电子出版社； 2薛燕红，物联网技术及应用，清华大学出版社； 3杨刚，物联网理论与技术，科学出版社； 4崔逊学，无线传感器网络简明教程，清华大学出版社； 【5】吴功宜等，物联网工程导论，机械出版社，2015.,7,考核方式,考试 + 平时成绩 考试(50%) 90分钟考试。 时间（一般安排最后一次课随堂考试，大约为第12周周三） 平时成绩（50%） 平时成绩 = 考勤 + 大作业 + 实验,8,引言,物联网是第三次信息产业革命 物联网（The Internet of Thin

4、gs， IOT）是互联网的延伸与扩展，是继计算机技术、互联网和移动通信之后的又一次信息产业革命。目前，物联网已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。,9,引言,全球关注、举世瞩目 在人类发展史上，人们从来没有停止对自由和美好事物的追求。我们已经不满足于享受“随时、随地”两个维度的自由，而梦想着“随物”的第三维度自由能与物体自由交流、让物体也有“灵感”。从各国国家领导人到各地方官员，从科技领域的精英到产业界的领袖，都给予物联网极大的关注和重视，他们达成了共识，他们正以其智慧的目光、敏感的神经引领我们将地球变得更加智慧、自由、美好！,10,引言,将改变人们的生产、工作、生活和学习方式 物联网

5、是在互联网的基础上，利用RFID、传感器和WSN等技术，构建一个覆盖世界上所有人与物的网络信息系统，从而使人类的经济社会与社会生活、生产运行与个人活动都运行在智慧的物联网基础设施之上，地球因此而有了智慧，人类因此更加自由。,11,引言,将改变人们的生产、工作、生活和学习方式 作为新一轮IT技术革命，智慧的地球对于人类文明的影响之深远，可能将远远超过互联网。 根据美国独立市场研究机构Forrester Research公司预测，物联网是下一个百万亿级的产业，到2020年，全球物和物互联业务与现有的人和人互联业务之比将达到30:1，到2035年前后，中国的物联网终端将达到数千亿个，到2050年，物

6、联网将在生活中无处不在。,12,引言,物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点 物联网的发展和实践是科学技术发展的必然，也是人类自身发展在面临诸多挑战时智慧而积极的行动。物联网将有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业的发展，实现经济结构的升级和调整，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然界的关系，引发社会生产和经济发展方式的深度变革，具有巨大的增长潜能，是当前社会发展、经济增长和科技创新的战略制高点。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。,13,引言,物联网可以解决我们面临的诸多问题。 人类正面临经济衰退、全球竞争、气候变化、人口老龄化等诸多方

7、面的挑战，物联网不会是万能灵药，但我们坚信，物联网将会是解决这些问题方案的一部分甚至是主要部分。当今世界许多重大的问题如金融危机、能源危机和环境恶化等，实际上都能够以更加“智慧”的方式解决。物联网一方面可以提高经济效益、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。,14,第1章 物联网概述,15,第1章 物联网概述,1.1 物联网起源与发展 1.1.1 物联网的发展历程 1.1.2 物联网的基本概念 1.1.3 互联网、物联网与泛在网 1.2 物联网体系构架 1.3 物联网的关键技术 1.3.1 感知与识别技术 1.3.2 通信与网络技术 1.4 物联网应用及前景 1.5 本章小结

8、,16,1.1 物联网起源与发展,1、物联网的发展历程,（1）敌我识别-物联网的早期萌芽 现代敌我识别系统大体上与雷达具有同样悠久的历史。在第二次世界大战的欧洲战场，英国军方发现德军战斗机时而不明原因地同时做出翻转动作，当截获了在德军战斗机翻转之前来自德军地面雷达的无线电信号之后，英国军方才发现了其中的原因。 原来，德军战斗机在接收到地面雷达发射的无线电询问信号后，为使地面部队识别敌我，就会做出翻转动作，用以改变其雷达反射波对地面做出回应。地面雷达操作员则根据雷达显示屏上显示的特殊点位来判断其为友军。这种简单的电子识别系统被称作是第一个电子IFF（IFF，Identification Frie

9、nd or Foe ，协同式敌我识别系统）系统，实际上，这就是射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）最早的应用。,17,（2）RFID技术-物联网的雏形 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别技术的理论基础。 RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC（Auto Identification

10、and Data Collection，自动识别与数据采集）新技术RFID技术。RFID即射频识别，又称电子标签、无线射频识别、电子条码等。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，工作于各种恶劣环境，操作快捷方便。,18,（3）“ 特洛伊 ” 咖啡壶 1991年，英国剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们遇到了这样一个烦恼：在工作时，要下两层楼梯到楼下看咖啡煮好了没有，但常常空手而归。于是，他们在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，又编写了一道程序，将咖啡壶的实况图像以

11、3帧/s的速率传递到实验室的电脑上。这样，他们就可以随时了解楼下的情况，咖啡满了之后再下去拿，省去了频繁上下楼的麻烦。 1993年，这个本地的“咖啡实时观测”系统经过改进，连接到了正值蓬勃发展的互联网上，速率是1帧/s。谁也没有料到，这个生活中不经意的小发明，在全世界引起了巨大的影响。网络爱好者把这个咖啡壶亲切地称为“特洛伊咖啡壶”，在他们看来，这个咖啡壶如同达凯尔发明的摄影术和爱迪生发明的电灯泡。在最高峰时，“咖啡壶”直播网站有近240万世界各地用户点击进入，观看它的工作过程。,19,（4）比尔盖茨的预言 1995年，微软创始人比尔盖茨在他的未来之路一书中，畅想了微软以及整个科技产业未来的发

12、展趋势，这不仅仅是预测，更是人类的梦想。盖茨在书中写道：“这些预测虽然现在看来不太可能实现，甚至有些荒谬，但是我保证这是一本严肃的书，而决不是戏言。十年后我的观点将会得到证实。” 在该书中，比尔盖茨提到了“物联网”的构想，意即互联网仅仅实现了计算机的联网，而未实现与万事万物的联网，但迫于当时网络终端技术的局限使得这一构想无法真正实现。,20,（5）Ashton与MIT自动识别中心 物联网这个词，国内外普遍公认的是，MIT Auto-ID中心主任KevinAshton教授于1998年春在宝洁公司（Procter & Gamble ，P&G）的一次演讲中首次提出。当时，根据美国零售连锁业联盟的估计

13、，美国几大零售业者，一年因为货品管理不良而蒙受的损失高达700亿美元。宝洁公司前任营销副总裁Kevin.Ashton对此感受颇深：1997年宝洁公司的欧蕾保湿乳液上市，商品极为畅销，以至于许多商店货架常常空掉，由于商品太多、查补的速度又太慢，“我们眼睁睁的看着钱一分一秒从货架上流失”，Ashton表示。 为了实现供应链管理的透明化和自动化，在宝洁公司和吉列公司（Gillette）的赞助下，Ashton于1999年10月1日在美国MIT（Massachusetts Institute of Technology，麻省理工学院）创立了一个RFID研究机构自动识别中心。 Auto-ID中心研究人员提

14、出将RFID与互联网结合，实现在任何地点、任何时间、对任何物品进行标识和管理。,21,（6）ITU互联网报告2005：物联网 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，正式提出了物联网的概念。全面透彻地分析了物联网的可用技术、市场机会、潜在挑战和美好前景等内容。 根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间、任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物、物与物之间的沟通连接。该报告描绘了“物联网”时代的图景：当

15、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等等。,22,（7）奥巴马与智慧的地球 2008年11月初，在纽约召开的外国关系理事会上，IBM董事长兼CEO彭明盛发表了智慧的地球：下一代领导人议程，提出了“智慧地球”的概念。IBM希望“智能的地球”策略能掀起互联网浪潮之后的又一次科技革命。 2009年1月28日，就任美国总统仅仅八天的奥巴马就急切地与美国工商界领袖举行了一次“圆桌会议”。作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛向奥巴马提出了“智慧的地球”这一概念。 “智慧地球”就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路

16、、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”。,23,（8）温总理与感知中国 2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，提出“感知中国”的概念。2010年9月国务院审议通过国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，物联网作为战略性新兴产业的重要内容，被提高到国家战略层面高度予以重点关注和推进。 2012年2月，物联网产业十二五发展规划发布，重点确定了物联网在“智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居”等9个重点示范应用领域。 2012年8月，国务院发布我国首个国家级物联网规划无锡国家传感网

17、创新示范区发展规划纲要（2012-2020年），提出打造具有全球影响力的传感网创新示范区。,24,（1）物联网的定义 物联网的英文名称为 “ The Internet of Things ，IOT ”，也称为Web of Things。 由该名称可知，物联网就是“物物相连的互联网”。这里包含了两层含义： 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，物联网就是互联网的延伸和扩展。 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间、人和物、物和物进行信息交换和通信。,1.1 物联网起源与发展,2、物联网的基本概念,25,（1）物联网的定义 常用：物联网是通过各种信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互

18、联网连接起来，进行信息交换、信息通信和信息处理，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。 参考教材：通过条码与二维码、射频标签（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外感应器、激光扫描器、传感器网络等自动标识与信息传感设备及系统，按照约定的通信协议，通过各种局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。,2、物联网的基本概念,26,（1）物联网的定义,2、物联网的基本概念,图：物联网概念模型,27,（2）物联网的特征 物联网的与传统的互联网相比，物联网有其鲜明的

19、特征：全面感知、可靠传输、智能处理。 全面感知：它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了数量巨大、类型繁多的传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。,2、物联网的基本概念,28,（2）物联网的特征（续1） 物联网的与传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 可靠传输：它是一种建立在互联网上的泛在网络。传感器采集的信息通过各种有线和无线网络与互联网融合，并通过互联网将信息实时而准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，

20、在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。,2、物联网的基本概念,29,（2）物联网的特征（续2） 物联网的与传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 智能处理：物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。,2、物联网的基本概念,30,互联网：又称因特网（Internet）,将计算机以一组通用的协议相连，形成逻辑上单一巨大的国际网络。

21、这种将计算机网络互相连接在一起的方法可称作“网络互联”，在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称“互联网”，即是“互相连接一起的网络”。 物联网（IOT）： 最早的IOT网络，实际上是RFID网络，该概念最早来自于美国麻省理工学院的Auto-ID中心研究人员。他们最早提出将RFID与互联网相结合，实现在任何地点、任何时间，对任何物品进行标识和管理。,1.1 物联网起源与发展,3、互联网、物联网与泛在网,31,传感网：传感器网络（Sensor Networks or Wireless Sensor Networks, WSN）的简称，将传感器组成网络，形成网络的方式可以通过有线连接，更多是通

22、过无线的方式组成网络。而传感器则是一种能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置的器件。,1.1 物联网起源与发展,3、互联网、物联网与泛在网,32,M2M：最早来自于诺基亚，其含义有Machine-to-Machine、Man-to-Machine，或者Machine-to-Man等，其侧重点在于无线数据通信和信息技术的无缝连接，从而实现在其基础上的无线业务流程的自动化、集成化，并最终为用户创造增值服务。 CPS：美国基金委员会近几年提出CPS(Cyber Physical Systems)研究计划， 该计划通过3C技术即计算(Co

23、mputation)、通信(Communication)和控制(Control)的有机融合与深度协作，实现各种应用系统的实时感知、动态控制和信息服务。,1.1 物联网起源与发展,3、互联网、物联网与泛在网,33,泛在传感网（USN）：2005年国际电信联盟远程通信标准化组(ITU-T)在ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things中正式提出IOT的概念。2008年该组织在Ubiquitous Sensor Networks中进一步提出泛在传感器网络概念（广义传感网），并阐述为通过传感器、执行器、RFID等对物理世界进行感知和标识，然后依靠网

24、络将信息进行传输和互联，再进行信息处理和信息存储，最后实现具体应用。 泛在网（Ubiquitous Networking）：又称为U网络，指实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。,3、互联网、物联网与泛在网,34,传感网、物联网与泛在网的关系： 传感网可以看作是物联网的一部分，属于一种末端网络，具有低速率、短距离、低功耗、自组网的特性。而物联网与泛在网概念最为接近，可以看作是泛在网在目前的一种实现形式,1.1 物联网起源与发展,3、互联网、物联网与泛在网,3

25、5,1.2 物联网体系架构,36,分为三层：即感知层、网络层和应用层。 分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。 感知层：实现对外界的感知，识别或定位物体，采集外界信息等。主要包括二维码标签、RFID标签、读写器、摄像头、各种终端、GPS等定位装置、各种传感器或局部传感器网络等。 传输层：负责感知信息或控制信息的传输，物联网通过信息在物体间的传输可以虚拟成为一个更大的“物体”，或者通过网络，将感知信息传输到更远的地方。传输层包括各种有线和无线组网技术、接入互联网的网关等。,1.2 物联网体系架构,37,分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（

26、也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。 服务管理层：对感知层通过传输层传输的信息进行动态汇集、存储、分解、合并、数据分析、数据挖掘等智能处理，并为应用层提供物理世界所对应的动态呈现等。其中主要包括数据库技术、云计算技术、智能信息处理技术、智能软件技术、语义网技术等。 应用层：应用层实现物联网的各种具体的应用并提供服务，物联网具有广泛的行业结合的特点，根据某一种具体的行业应用，应用层实际上依赖感知层、传输层和服务管理层共同完成应用层所需要的具体服务。,1.2 物联网体系架构,38,物联网实现目标：全面感知、可靠传输、智能处理、自动控制。 主要技术：有二维码技术、传感器技术、RFID

27、技术、红外感知技术、定位技术、无线通信与组网技术、互联网接入技术、物联网中间件技术、云计算技术、语义网技术、数据挖掘、智能决策、信息安全与隐私保护、应用系统开发技术等（如嵌入式开发技术、系统开发集成技术等）。,1.3 物联网的关键技术,39,感知与识别都属于自动识别技术，即应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。 识别技术主要实现识别物体本身的存在，定位物体位置、移动情况等等。常采用的技术包括RFID技术、GPS定位技术、红外感应技术、声音及视觉识别技术、生物特征识别技术等。 感知技术

28、主要通过在物体上或物体周围嵌入各类传感器，感知物体或环境的各种物理或化学变化等。,1.3 物联网的关键技术,1、感知与识别技术,包括：感知与识别技术、通信与网络技术、信息处理与服务技术三大类。,40,RFID技术：射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是一种非接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合传输特性，实现对静态或移动物体的自动识别。 RFID技术可实现无接触的自动识别，具有全天候、识别穿透能力强、无接触磨损、可同时实现对多个物品的自动识别等特点。 RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品

29、的甄别和属性的存储。 目前在国内RFID已经在身份验证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。,1.3 物联网的关键技术,1、感知与识别技术,41,传感器技术：是一门涉及物理学、化学、生物学、材料科学、电子学以及通信与网络技术等多学科交叉的高新技术。 其中的传感器是一种物理装置，能够探测、感受外界的各种物理量（如光、热、湿度）、化学量（如烟雾、气体等）、生物量，以及未定义的自然参量等。 传感器技术与无线网络技术相结合，综合传感器技术、纳米技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术等，使嵌入到任何物体的微型传感器相互协作，实现对监测区域的实时监测和信息采集，形成一种集感知、传输、处理于一体的终端

30、末梢网络。,1.3 物联网的关键技术,1、感知与识别技术,42,一种典型终端末梢网络： 主要由多个带有传感器或RFID射频的节点、读写器、控制器等组成，在该网络内部，不仅仅实现数据的采集和处理，还可以实现数据的融合和路由等。 这些局部的节点经过汇聚节点（比如网关）将信息汇聚后，再利用核心承载网络如3G、4G移动网络、Wi-Fi、WiMAX、企业专网、互联网等连接到信息服务系统，从而形成一个更大的虚拟网络，或者将数据处理后用于应用服务。,1、感知与识别技术,43,物联网涉及的网络种类：有线网络、无线网络；短距离网络和长距离网络；企业专用网络、公用网络；局域网、互联网等等。,1.3 物联网的关键技

31、术,2、通信与网络技术,44,物联网涉及的物联网可以通过有线网络连接，比如飞机上的传感器网络； 无线联网，比如手机就是一种无线的联网方式；无线传感器网络也使用无线组网方式。 物联网的网络可以是专用网络，比如企业内部网络，也可以是公用网络。对于实际的物联网应用也可以由上述网络组成一个混合网络。,2、通信与网络技术,45,对于物联网，无线网络具有特别的吸引力，比如不用部署线路并且特别适合于移动物体。 无线网络技术丰富多样，根据距离不同，可以组成个域网、局域网和城域网。近距离的无线技术组成个域网是物联网最为活跃的部分，其通信距离可能是几厘米到几百米之间，常用的主要有WI-FI、蓝牙、ZigBee、R

32、FID、NFC和UWB等技术。 对于各种无线网络技术，结合实际应用需要可以有所取舍。在物流领域，RFID以其低成本占据着核心地位。而在智能家居的应用中，ZigBee逐步占据重要地位。但对于安防使用高清摄像的应用，Wi-Fi或者直接连接到互联网可能是唯一的选择。,2、通信与网络技术,46,物联网的许多应用，比如比较分散的野外监测点、市政各种传输管道的分散监测点、农业大棚的监测信息汇聚点、无线网关，移动的监测物体（如汽车等）等，一般需要远距离的无线通信技术。 常用的远距离通信技术主要有WIMAX、2G3G4G移动通信，甚至卫星通信等。 从能耗上看，长距离无线通信比短距离无线通信往往具有更高的能耗，

33、但其移动性和长距离通信使物联网具有更大的监测空间和更多有吸引力的应用。,2、通信与网络技术,47,功能：对数据信息进行智能处理并为应用层提供服务。 主要解决的问题：感知数据如何存储（如物联网数据库技术、海量数据存储技术）、如何检索（搜索引擎等）、如何使用（云计算、数据挖掘、机器学习等）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护等）的问题。 对于物联网而言，信息的智能处理是最为核心的部分。物联网不仅仅要收集物体的信息，更重要的在于利用这些信息对物体实现管理，因此信息处理技术是提供服务与应用的重要组成部分。 物联网的信息处理与服务技术主要包括：数据的存储、数据融合与数据挖掘、智能决策、云计算、安全及隐私保

34、护等。,1.3 物联网的关键技术,3、信息处理与服务技术,48,物联网的信息处理与服务技术主要包括：数据的存储、数据融合与数据挖掘、智能决策、云计算、安全及隐私保护等。 （1）云计算(Cloud Computing)： 云技术通过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交给多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和超级计算机同样强大效能的网络服务。,3、信息处理与服务技术,49,（1）云计算(Cloud Computing)： 物联网与云计算二者并不等同。 云计算是一种分布式

35、的数据处理技术，而物联网可以说是利用云技术实现其自身的应用。 但物联网与云计算关系紧密。 首先，物联网采集到的数据量很大，使用云计算来承载数据处理任务具有非常显著的性价比优势，使“云”有用武之地。 其次，物联网依赖云计算设施对物联网的数据进行处理、分析、挖掘，可以更加迅速、准确、智能地对物理世界进行管理和控制，使人类可以更加及时、精细地管理物质世界，大幅提高资源利用率和社会生产力水平，实现“智慧化”的状态 。,3、信息处理与服务技术,50,（2）数据融合与智能技术： 所谓数据融合是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效、符合用户要求的信息的过程。 因为网络中存有大量冗余数据，不仅会浪费通信带宽

36、和能量资源，而且会降低数据的采集效率和及时性。 数据融合技术需要人工智能理论的支撑，包括智能信息获取的形式化方法、海量数据处理理论和方法、网络环境下数据系统开发与利用方法，以及机器学习等基础理论。同时，还包括智能信号处理技术，如信息特征识别和数据融合、物理信号处理与识别等。,3、信息处理与服务技术,51,（3）物联网安全及隐私保护： 因为网络中存有物联网是一种虚拟网络与现实世界实时交互的系统，其特点是无处不在的数据感知、以无线为主的信息传输、智能化的信息处理。正如互联网上的安全问题一样，随着物联网的发展，安全问题摆在了重要位置。 与互联网不同，从物联网的信息处理过程来看，感知信息经过采集、汇聚

37、、融合、传输、决策与控制等过程，整个信息处理的过程体现了物联网的安全特征与传统的网络安全存在着巨大的差异。 在发展物联网的同时，必须对物联网的安全问题更加重视，保证物联网的健康发展。对于物联网的安全，可以参照互联网所设计的安全防范体系，在传感层、网络传输层和应用层分别设计相应的安全防范体系。,3、信息处理与服务技术,52,（4）中间件： 位于位于数据感知设施和后台应用软件之间的应用系统软件。 中间件为物联网应用提供一系列计算和数据处理功能，对感知系统采集的数据进行捕获、过滤、汇聚、计算，数据校对、解调、数据传送、数据存储和任务管理，减少从感知系统向应用系统中心传送的数据量 。中间件还可提供与其

38、它支撑软件系统进行互操作等功能。 受限于底层不同的网络技术和硬件平台，物联网中间件目前主要集中在底层的感知和互联互通方面，现实的目标包括屏蔽底层硬件及网络平台差异，支持物联网应用开发、运行时共享和开放互联互通，保障物联网相关系统的可靠部署与可靠管理等。,3、信息处理与服务技术,53,物联网具有行业应用的特征，具有很强的应用渗透性，可以运用到各行各业。 具体细分，主要有城市居住环境、智能交通、消防、智能建筑、家居、生态环境保护、智能环保、灾害监测避免、智慧医疗、智慧老人护理、智能物流、食品安全追溯、智能工业控制、智能电力、智能水利、精准农业、公共管理、智慧校园、公共安全、智能安防、军事安全等应用

39、。 2012年2月出台的物联网产业十二五发展规划，重点确定了“智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居”等9个重点示范应用领域。,1.4 物联网应用及前景,54,2012年2月出台的物联网产业十二五发展规划，重点确定了“智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居”等9个重点示范应用领域。,1.4 物联网应用及前景,55,1.4 物联网应用及前景,智能工业,物联网在工业领域的应用： （1）制造业供应链管理：物联网可以应用于企业原材料采购、库存、销售等领域，通过完善和优化供应链管理体系，提高供应链效率，降

40、低成本。 （2）生产过程工艺优化：物联网通过对生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、监测材料消耗，从而使生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。 （3）产品设备监控管理：通过各种传感技术与制造技术的融合，可以实现对产品设备的远程操作、设备故障诊断的远程监控。 （4）环保监测及能源管理： 物联网与环保设备进行融合可以实现对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标实现实时监控管理。 （5）工业安全生产管理：把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中，可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息，将现有分散、独立、单一

41、的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。,56,1.4 物联网应用及前景,智能农业,智能农业运用遥感遥测、全球定位系统、地理信息系统、计算机网络和农业专家信息系统等技术，与土壤快速分析、自动灌溉、自动施肥给药、自动耕作、自动收获、自动采后处理和自动储藏等智能化农机技术相结合，在微观尺度上直接与农业生产活动、生产管理相结合，创造新型的农业生产方式。 物联网在农业领域的应用： （1）实现农产品的智能化培育控制。 （2）实现农产品生产过程的智能化监控。 标签对农产品进行有效、可识别的实时数据存储和管理。 （3）增强农业的生态功能。 （4）食

42、品安全追溯。 （5）农业设施智能管理系统主要包括农业设施工况监测、远程诊断和服务调度以及智能远程操控实现无人作业等。 （6）通过物联网对农用土地资源、水资源、生产资料等信息的收集和处理等，以便为政府、企业及农民进行有效的农业生产规划提供客观合理的信息资料。,57,1.4 物联网应用及前景,智能物流,智能物流是指货物从供应者向需求者的智能移动过程，包括智能运输、智能仓储、智能配送、智能包装、智能装卸以及智能信息的获取、加工和处理等多项基本活动，一方面提供最佳的服务，另外一方面消耗最少的资源，形成完备的智能社会物流管理体系。 在物流过程的可视化智能管理网络系统方面，采用基于GPS卫星导航定位技术、

43、RFID技术、传感技术等多种技术，对物流过程实现了实时的车辆定位、运输物品监控、在线调度、配送可视化等管理任务。 利用传感技术、RFID技术、声、光、机、电、移动计算等各项先进技术，建立全自动化的物流配送中心，建立物流作业智能控制和自动化操作的网络，可实现物流与生产联动，实现商流、物流、信息流、资金流的全面协同，实现整个物流作业与生产制造的自动化、智能化。 物联网在物流业的应用实质是与物流信息化进行整合，将信息技术的单点应用逐步整合成一个体系，整体推进物流系统的自动化、可视化、可控化、智能化、系统化、网络化的发展，最终形成智慧物流系统。,58,1.4 物联网应用及前景,智能交通,智能交通系统（

44、ITS ：Intelligent Transport Systems）将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等进行有效地集成，运用于整个地面交通管理系统而建立在大范围内、全方位发挥作用的，高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，同时也是一种提高交通系统的运行效率、减少交通事故、降低环境污染，信息化、智能化、社会化、人性化的新型交通运输系统。 “车联网”就是物联网结合智能交通发展的新范例，突出表现智能交通的发展将向以热点区域为主、以车为管理对象的管理模式转变，车联网一般由车载终端、控制平台、服务平台和计算分析等四个部分组成。 以车载移动计算平

45、台和全路网动态信息服务为双向通讯的移动传感车载终端，加上强大的数据存储、数据处理、决策支持的软件和数据库技术以及传感网、互联网、泛在网的网络环境下，对路况环境和车辆实施实时智能监控和智能管理，对交通流量进行控制调节和调度，达到畅通安全的目的。,59,1.4 物联网应用及前景,智能电网(Smart Grid),智能电网是电网的智能化，它建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，为新能源接入、电网防灾减灾、提高输电能力、激励用户参与电网调峰、提高资产管

46、理效益等方面产生重要影响。 物联网技术可以应用在智能电网的发电环节、输电环节、变电环节、配电环节和用电环节等方面。,60,1.4 物联网应用及前景,智能环保,智能环保通过应用传感器、全球定位系统、视频监控、卫星遥感、红外探测、射频识别等装置与技术，实时采集污染源、环境质量、生态等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，推动环境信息资源高效、精准地传递，通过构建海量数据资源中心和统一的服务支撑平台，从而达到促进污染减排与环境风险防范、培育环保战略性新型产业、促进生态文明建设和环保事业科学发展的目的。 将物联网应用到环保领域，可以增加中观和微观的监控密度，将监控对象从废水、废气排放扩展

47、到危废、重金属、辐射源、环境风险监控等，从城市监控、工业监控向城镇、农村污染监控扩展。在监控深度上，既可以监控污染源末端，如污染物的排放浓度、排放量，还可以监控企业污染排放和治理设施的工况运行情况。 利用物联网技术密切监控产生废气、废水等废弃物的生产过程，减少污染物、废弃物到最低限度； 经过深入分析，实现废弃物的资源化和无害化处理，使部分污染物或废弃物可以进行循环再利用，如对排污进行余热回收、物质提取等。,61,1.4 物联网应用及前景,智能安防,智能安防将物联网技术应用到安防领域，包括社会治安监控、危化品运输监控、食品安全监控等，另外还包括重要桥梁、建筑、轨道交通、水利设施、市政管网等基础设

48、施安全监测、预警和应急联动等。 利用物联网技术可以提升社会治安监控水平，其本身包括视频监控、防盗报警、门禁管理、消防预警、安保服务、指挥控制等几大类，社会治安监控本身具有与物联网结合的特征。 对重要桥梁、建筑、轨道交通、水利设施、市政管网等基础设施的安全监测，可以实时监测这些设施的使用状态，及时对可能发生的危险做出预警，提高设施的使用安全性，减少坍塌、倒塌、降低险情，将灾害造成的损失降到最低，保障市政设施的健康运行。,62,1.4 物联网应用及前景,智能医疗,智能医疗可以实现医疗过程的信息化和智能化。智能医疗主要围绕医院运转管理、医疗过程管理和健康保健管理等展开，可以在社区医疗、健康管理、慢性

49、病管理、医疗救助、移动医护服务、医用资源管理、远程手术、电子健康档案、区域健康检查等方面发挥作用。 在医院可以实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步实现医疗信息化和移动化，对医院管理、医生诊断、护士护理、病人就诊等工作提供了极大的便利。 实时监测以及各种医学数据的交换和无缝连接，对医疗卫生保健服务状况进行实时动态监控、连续跟踪管理，使医护人员进行精准的医疗健康决策，对患者或者是亚健康病人的实时诊断与健康提醒，从治病为主逐步变为健康保健、预防发病为主的健康管理方式。,63,1.4 物联网应用及前景,智能家居（Smart House）,智能家居依照人体工程学原理，融合个性需求，将与

50、家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。 实用的智能家居主要涉及家庭安防保护、环境调节、智能照明管理、健康监测、家电智能控制、能源智能计量、应急服务、家庭网络等多个方面。 智能家居正逐步打破单一物联网智能产品为中心的趋势，智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化、一体化的方向发展。以ZigBee、手机和平板电脑为代表的终端产品逐渐增多 。,64,1.4 物联网应用及前景,物联网的产业链,65,（一）民事应用,66,大鸭岛海燕监测,2002年，由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分校以及巴港大西洋大学的科学家把无线传感器网络技术应用于监视大鸭岛海燕的生活环境情况。 位于缅因州海岸大鸭岛上的海燕由于环境恶劣，海燕又十分机警，研究人员无法采用通常方法进行跟踪观察。为此他们使用了包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像头在内的近10种传感器类型数百个节点，系统通过自组织无线网络，将数据传输到300英尺外的基站计算机内，再由此经卫星传输至加州的服务器。 在那之后，全球的研究人员都可以通过互联网察看该地区各个节点的数据，掌握第一手的环境资料，为生态环境研究者提供了一个极为有效便利的平台。,67,大鸭岛海燕监测,无人干扰监测,鸟