物联网技术与应用

1、1一、物联网产生背景一、物联网产生背景国际电信联盟突尼斯峰会发布报告，描绘了物国际电信联盟突尼斯峰会发布报告，描绘了物联网时代的远景：联网时代的远景：机器联网人与人联网物品联网一、物联网产生背景一、物联网产生背景3二、物联网概念内涵二、物联网概念内涵1998 1998 年年MIT的的Kevin Ashton： 把把RFIDRFID技术与传感器技术与传感器技术应用于日常物品中形技术应用于日常物品中形成一个成一个“物联网物联网”2005 2005 年年ITU报告：报告： 物联网是通过物联网是通过RFIDRFID和和智能计算等技术实现全世智能计算等技术实现全世界设备互连的网络界设备互连的网络2008

2、 2008 年年IBM： 把传感器设备安装到把传感器设备安装到电网、铁路、桥梁、隧道电网、铁路、桥梁、隧道、供水系统、油气管道等、供水系统、油气管道等各种物体中，并且普遍连各种物体中，并且普遍连接形成网络，即接形成网络，即“物联网物联网”以互联为特征以互联为特征以智能服务为特征以智能服务为特征以标识为特征以标识为特征科学内涵：科学内涵：二、物联网概念内涵二、物联网概念内涵5“十五年周期定律十五年周期定律”物联网？6物联网前景预测物联网前景预测各国政府行动战略各国政府行动战略78美国：智慧的地球美国：智慧的地球智慧的地球通过超级计算机、云计算整合物联网与互联网构建智慧的地球通过超级计算机、云计算

3、整合物联网与互联网构建智慧的地球9日本：日本：“U-Japan” 战略战略10韩国：韩国：“U-Korea”计划计划Friendly Government友好的政府友好的政府Intelligent Land智能的建筑智能的建筑Regenerative Economy可再生经济可再生经济Secure&SafeSocial Enviroment安全的社会环境安全的社会环境Tailored u-life Service定制化生活服务定制化生活服务FIRST五大重点应用领域五大重点应用领域四项关键建设四项关键建设Balanced Global Leadership均衡的全球领导地位均衡的全球领导地位B

4、Ecological Industrial Infrastructure生态型产业基础设施生态型产业基础设施EStreamlining Social Infrastrcture现代化的社会基础设施现代化的社会基础设施STransparent Technolo-gical Infrastructure透明化的技术基础设施透明化的技术基础设施T先进的韩国先进的韩国11欧盟：物联网行动计划欧盟：物联网行动计划欧盟物联网行动计划欧盟物联网行动计划物物联联网网管管理理安安全全性性保保证证标标准准化化研研究究开开发发开开放放和和创创新新达达成成共共识识国国际际对对话话污污染染管管理理未未来来发发展展管管理

5、理体体制制制制定定立立法法保保证证政政策策框框架架制制定定芯芯片片沉沉默默权权利利关关键键资资源源发发展展强强制制标标准准化化制制定定研研究究资资助助研研究究项项目目整整合合创创新新项项目目试试点点定定期期汇汇报报加加强强国国际际对对话话R RF FI ID D循循环环统统计计数数据据进进行行监监督督12物联网技术发展路线物联网技术发展路线v将多种感知技术所采集的将多种感知技术所采集的分布式、异构信息进行汇聚；分布式、异构信息进行汇聚；v通过网络将感知信息汇聚通过网络将感知信息汇聚到业务应用系统，集中进行到业务应用系统，集中进行信息的处理与共享，并提供信息的处理与共享，并提供信息应用服务。信息

6、应用服务。v以事件、任务和目标为驱动，以事件、任务和目标为驱动，实现感知、网络和应用各个层实现感知、网络和应用各个层面的协同工作；面的协同工作；v具备分布式、跨层次、自学具备分布式、跨层次、自学习的协同处理能力，提供智能、习的协同处理能力，提供智能、精确的多元化信息服务。精确的多元化信息服务。v将海量信息进行聚合，产生将海量信息进行聚合，产生出新的有应用价值的信息；出新的有应用价值的信息；v实现任何人、任何物体、任实现任何人、任何物体、任何时间、任何地点互联互通；何时间、任何地点互联互通；v引发应用和服务模式创新。引发应用和服务模式创新。v传感器设计与实现传感器设计与实现v短距离无线传输技术短

7、距离无线传输技术v低功耗技术低功耗技术v电磁兼容技术等电磁兼容技术等v上下文感知技术上下文感知技术v海量信息处理技术海量信息处理技术v任务驱动的大规模自治组网任务驱动的大规模自治组网技术技术v多种通信网络融合技术等多种通信网络融合技术等v信息聚合理论信息聚合理论v模糊控制技术模糊控制技术v泛在异构网络泛在异构网络v人工智能人工智能v仿生学传感器仿生学传感器v纳米材料、生物芯片等纳米材料、生物芯片等发展趋势：智能化、协同化、泛在化、服务个性化 计算与处理、关键技术分布图计算与处理、关键技术分布图13标示和地址等基础资源管理与服务平台标示和地址等基础资源管理与服务平台物理实体的实时定位跟踪服务平台

8、物理实体的实时定位跟踪服务平台基于物理位置的服务发现和推介平台基于物理位置的服务发现和推介平台可运营可管理的物联网云计算服务平台可运营可管理的物联网云计算服务平台超级计算物理平台超级计算物理平台海量感知数据存储物理平台海量感知数据存储物理平台超大规模网络分布式管理平台超大规模网络分布式管理平台基于形式化语义的信息分类、关联与识别共性平台基于形式化语义的信息分类、关联与识别共性平台后台海量数据并行计算与并行挖掘技术后台海量数据并行计算与并行挖掘技术基于基于Web的海量数据的检索和知识挖掘共性平台的海量数据的检索和知识挖掘共性平台上下文感知的普适环境上下文感知的普适环境具有传感信息实时交互能力的分

9、布式数据仓库具有传感信息实时交互能力的分布式数据仓库并行化处理的操作系统平台并行化处理的操作系统平台面向物联网的共性服务中间件平台面向物联网的共性服务中间件平台面向物联网的一体化开发平台面向物联网的一体化开发平台计算与处理、关键技术分布图计算与处理、关键技术分布图服务服务物流仓储交通运输智能家居安全监控军事国防智能农业防灾减灾医疗健康协作感知接入传输计算处理综合决策智能控制RFID并发服务质量保障跨层拥塞控制技术高能效MAC与路由技术精确同步与定位传感器网络传感器网络行业与技术标准化、规范制定认知无线电通信技术机会通信技术精细化频谱监测管控多体制无线接入技术专业微型传感器集成射频的片上系统基于

10、MIMS的一体化设备事件驱动专用处理器1. 组网体系组网体系2. 短距离通信短距离通信3. 软件工具软件工具4. 专用器件专用器件基于特性语义的匿名标示、隐私安全微型低功耗、可泛在接入与传感物理环境物理环境Cyber空间空间嵌入式软件设计技术多模态智能人机交互技术共性服务中间件技术专用一体化开发测试工具物理世界智能感知物理世界智能感知CyberCyber空间重建空间重建物联网组网体系物联网组网体系五自特征五自特征1.自组织（自组织（self-organizing)2.自管理（自管理（self-Administering）3.自维护（自维护（self-Maintaining）4.自配置（自配置（

11、self-Configurating）5.自适应自适应(Adaptation)短距通信短距通信海量用频设备需要精细化频谱监测管控海量用频设备需要精细化频谱监测管控物联网终端需要支持多体制无线接入，实现无缝泛在接入网络物联网终端需要支持多体制无线接入，实现无缝泛在接入网络认知无线电技术和机会通信技术认知无线电技术和机会通信技术物联网软件系统物联网软件系统嵌入式软件协同系统优化设计技术嵌入式软件协同系统优化设计技术上下文感知的系统自适应设计技术上下文感知的系统自适应设计技术软硬协软硬协同技术同技术多模态智能人机交互技术多模态智能人机交互技术人、机、物协调的互操作环境人、机、物协调的互操作环境人机交

12、人机交互技术互技术嵌入式网络的中间件技术嵌入式网络的中间件技术可运营可管理的云计算服务中间件技术可运营可管理的云计算服务中间件技术中间件中间件技术技术并行化处理的操作系统平台并行化处理的操作系统平台开发、编译、调试、测试一体化开发工具开发、编译、调试、测试一体化开发工具开发测开发测试工具试工具 具有多种射频接入能力的物联网网关SOC芯片 传感事件驱动的低功耗安全芯片 具有频谱环境感知功能的低功耗射频前端处理芯片物联网核心芯片 三维空间感知位置传感器 低成本微型专业传感器面向行业的微型高精度传感器设计与研制技术 多模式互联网无缝接入能力 基于SOC和MIMS的微功耗、微型一体化终端 适应环境的自

13、治安全的协作控制技术物联网专用微型智能终端宽带移动通信宽带移动通信G网/C网共存技术LTE技术WiFi/WiMax技术IMT-Advanced技术NGN与与IPv6产业化、业务拓展和技术革新多体制接入共存技术多媒体高速接入技术v4到v6的平滑过渡技术6LowPAN技术V6下P2P重叠网络技术移动IPv6网络规模无限扩展技术超高速骨干交换高速桌面接入1. 无线宽带无线宽带2. 宽带接入宽带接入3. IPv6技术技术4. NGN技术技术疆域覆盖、宽带接入无限扩展、高速交换、质量可控采集信息采集信息融合信息融合信息泛在接入与传输泛在接入与传输信息处理技术信息处理技术基础软件技术基础软件技术超算平台技

14、术超算平台技术海量感知数据分布式存储、检索技术海量感知数据分布式存储、检索技术物理实体的匿名标识与映射技术物理实体的匿名标识与映射技术人性化服务发现与信息发布技术人性化服务发现与信息发布技术具有传感信息实时交互能力的分布式数据仓库设计技术具有传感信息实时交互能力的分布式数据仓库设计技术并行化处理的操作系统设计技术并行化处理的操作系统设计技术面向物联网的共性服务中间件系统设计技术面向物联网的共性服务中间件系统设计技术面向物联网的一体化开发和评测工具面向物联网的一体化开发和评测工具并行处理计算结构新体系研究并行处理计算结构新体系研究多核阵列超级计算系统研发多核阵列超级计算系统研发智能控制技术智能控

15、制技术分布式协作控制分布式协作控制分布式安全控制算法与协议分布式安全控制算法与协议移动计算与移动控制模型移动计算与移动控制模型计算、处理与控制计算、处理与控制2010年前年前2010-20152015-20202020以后以后标识与感知技标识与感知技术术多种标识机制共存区域性ID、局部方案物联网统一标识框架开放式架构和URIID管理、语义支持、隐私保护类DNA的ID物联网体系结物联网体系结构构架构标准制订、内容敏感中间件和智能平台与未来的互联网结合自适应的、基于上下文的架构具认知能力和经验积累的架构通信技术通信技术RFID, UWB, Wi-Fi, WiMax, Bluetooth, ZigB

16、ee, RuBee, ISA100, WirelessHart, 6LoWPAN超低功套片、片上天线、毫米波单片、超低功单片天线和超低功片上系统宽频段和频段感知的通讯协议统一的宽频段通讯协议组网技术组网技术固定式传感网有自组-定位功能、抗延迟、有存储-电源网、有-无线混合的网络上下文感知网络有网络认知、自我学习、自我修复功能的网络软件和算法软件和算法关系数据库、事件驱动平台、传感器中间件、传感网中间件、代理（服务）机制和定位算法大容量、开放式语义的软件模型，组合算法，新的企业级应用软件面向目标的软件、分布式智能和解决方案、物-物交互面向用户的软件、不可见的物联网、物-人交互物联网技术发展路线（

17、物联网技术发展路线（I I）物联网技术发展路线（物联网技术发展路线（IIII）2010年前年前2010-20152015-20202020以后以后数据和信号处数据和信号处理理串-并行数据处理、QoS能量-频谱感知的数据处理、上下文自适应的数据处理上下文感知的数据处理与响应可认知处理与决策优化发现和搜索引发现和搜索引擎擎传感器发现、专有的域名服务分布式注册-搜索机制、传感器及传感器数据的语义发现自动化路由标签、标识管理中心可认知的自动化搜索引擎功率和能量存功率和能量存储技术储技术薄-平板电池、锂电池、能量优化系统、能量自取、近-中距无线供能能量自取于转换、印制电池、大功率长距无线供能恶劣环境下的

18、能量获取（生化、感应）与回收，无线供能可生物降解电池、纳米能量处理器件安全和隐私安全和隐私用于传感网设备和RFID的安全保护机制用户为核心的隐私保护、匿名机制自动的安全-隐私评估、以上下文为中心的安全自适应的安全机制与协议材料技术材料技术硅晶、铜、铝SiC、GaN、硅和适应高温工作的材料钻石标准化标准化现有RFID标准与传感网标准物联网、M2M标准、交互标准等异构网间的互操作标准自动通讯标准25物联网的应用领域物联网的应用领域电电 力力负载监控、远程抄表农农 业业大棚监控、动物溯源安安 全全平安城市、危险品跟踪环环 保保环境监测、污染物处理交交 通通物流调度、定位导航市市 政政路灯控制、电梯监

19、控企企 业业生产监控、设备管理医医 疗疗远程诊断、老人看护26从工业本身看工业化从工业本身看工业化v 工业产品、工业体系和工业能力之间的关系如同浮游工业产品、工业体系和工业能力之间的关系如同浮游在海面上的冰山，人们所能看到的耀眼夺目的工业产品在海面上的冰山，人们所能看到的耀眼夺目的工业产品如同深埋在海面之下的巨大冰基，而冰基所蕴含的巨大如同深埋在海面之下的巨大冰基，而冰基所蕴含的巨大浮力就是工业能力。若需要冰山越突出显赫，必然需要浮力就是工业能力。若需要冰山越突出显赫，必然需要冰基越博大雄厚。冰基越博大雄厚。v 工业体系和工业能力决定了工业产品的技术水平和质工业体系和工业能力决定了工业产品的技

20、术水平和质量，具有强大的工业能力和整体素质，生产什么产品都量，具有强大的工业能力和整体素质，生产什么产品都可以。像福特、宝马、三菱等公司在二战时期生产飞机、可以。像福特、宝马、三菱等公司在二战时期生产飞机、坦克、舰船等武器。坦克、舰船等武器。一、物联网与工业领域一、物联网与工业领域/ /工业化的关系工业化的关系三、物联网与工业的关系三、物联网与工业的关系27从工业本身看工业化从工业本身看工业化28工业装备是工业体系的基石工业装备是工业体系的基石v工业装备的技术水平决定了工业体系所具有的工业工业装备的技术水平决定了工业体系所具有的工业能力和整体素质，体现了工业化的进程和高度，使能力和整体素质，体

21、现了工业化的进程和高度，使得机械化、规模化、自动化、智能化等工业化的特得机械化、规模化、自动化、智能化等工业化的特征能够实现。征能够实现。v新装备是核心：既包括工作母机、重大设备、成套新装备是核心：既包括工作母机、重大设备、成套装备等硬装备，也包括支撑设计、制造、管理环节装备等硬装备，也包括支撑设计、制造、管理环节的一体化软件系统等看不见的软装备。的一体化软件系统等看不见的软装备。三、物联网与工业的关系三、物联网与工业的关系29新型工业化特征新型工业化特征v 新技术是基础：以传统的工业技术为基础，充分融合以信新技术是基础：以传统的工业技术为基础，充分融合以信息技术为代表，涵盖各种学科领域最新成

22、果的高新技术，息技术为代表，涵盖各种学科领域最新成果的高新技术，形成系统性、工程性、综合性的先进工业技术。形成系统性、工程性、综合性的先进工业技术。v 新装备是核心：既包括工作母机、重大设备、成套装备等新装备是核心：既包括工作母机、重大设备、成套装备等硬装备，也包括支撑设计、制造、管理环节的一体化软件硬装备，也包括支撑设计、制造、管理环节的一体化软件系统等看不见的软装备。系统等看不见的软装备。v 新能力是关键：既包括装备、技术、质量等构成的硬能力，新能力是关键：既包括装备、技术、质量等构成的硬能力，也含有产品创新、资源获取、组织管理等软能力。也含有产品创新、资源获取、组织管理等软能力。v 新产

23、品是体现：生产出以信息技术为代表的高技术含量高、新产品是体现：生产出以信息技术为代表的高技术含量高、产品附加值高、资源消耗低的新产品。产品附加值高、资源消耗低的新产品。30物联网应用加快新型工业化进程物联网应用加快新型工业化进程 信息技术是新型工业化的核心要素之一。作为倍信息技术是新型工业化的核心要素之一。作为倍增器的物联网不是简单的应用，需要融合渗透到工增器的物联网不是简单的应用，需要融合渗透到工业化要素之中。业化要素之中。 我们认为：物联网技术就是在新型工业化进程我们认为：物联网技术就是在新型工业化进程中，逐步使用信息、信息技术与传感技术，使之渗中，逐步使用信息、信息技术与传感技术，使之渗

24、透到工业领域相关环节（工业环节、工业装备、工透到工业领域相关环节（工业环节、工业装备、工业活动、工业产品）之中，大幅提升工业素质和工业活动、工业产品）之中，大幅提升工业素质和工业能力的过程。业能力的过程。 案例：智能感知装备案例：智能感知装备物联网：实时企业的基础设施物联网：实时企业的基础设施经销数据中心 (后台) 分枝客户供应商制造运送呼叫中心Web 销售商金融预测物联网物联网数据中心（后台）分支经销客户供应商制造运送呼叫中心Web 销售商金融预测理想的灵活系统现实性1998200820132003实时企业实时企业不连贯的企业不连贯的企业通过通过IT达成达成的商务灵活的商务灵活性性消息为导向

25、的中间件商务活动监视商务流程管理门户和应用平台套件基于部件的应用服务器集成（Integration Broker）商务流程融合Web服务和Web服务网络转变转变复杂事件管理物联网：改变了企业的物联网：改变了企业的IT基础设施基础设施34物联网物联网:制造模式的转变制造模式的转变2003200720092005应用迷宫应用迷宫广泛采用面向服务体系结构的应用软件大量流程创新 早期面向服务体系结构，标准和应用开发工具 面向服务体系结构标准，模式的广泛集成 早期融合应用 (内部和厂商) 将面向服务体系结构完整集成到体系结构当中类型 A类型 B类型 C广泛采用融合应用软件采用高峰： 下一代应用，体系结构

26、和流程下一代应用，体系结构和流程流程执行流程执行和价值和价值商务灵活性商务灵活性35传感技术传感技术MEMS技术：技术：制造装备技术能力的提升制造装备技术能力的提升制造制造装备装备制造制造系统系统企业企业管理管理智能智能装备装备感知感知制造制造系统系统实时实时企业企业管理管理物联网是企业的神经系统物联网是企业的神经系统36物联网在工业领域的作用物联网在工业领域的作用物联网技术将推动工业信息化进入新阶段物联网技术将推动工业信息化进入新阶段 泛在网络+传感器+智能计算泛在感知信息化（感知、智能特征）； 以泛在网络为基础、以泛在感知为核心、以泛在服务为目的、以泛在智能拓展和提升为目标； 基于物联网的

27、新一代信息化制造和自动化技术（u- manufacturing）。四、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析 全球物联网在工业领域的应用还处于初级阶全球物联网在工业领域的应用还处于初级阶段，但已具备较好的基础，目前还主要以关键技段，但已具备较好的基础，目前还主要以关键技术攻关、实验室验证、小规模应用为主术攻关、实验室验证、小规模应用为主 。过程制造业过程制造业：基于基于MeshMesh网络结构开发的无线网络已经成熟，可以满足过程网络结构开发的无线网络已经成熟，可以满足过程工业慢时变的过程控制应用需求工业慢时变的过程控制应用需求H Hart通信基金会通信基金会Emerson 等等四

28、、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析v 生产过程监控生产过程监控 温度、压力、流量、液位温度、压力、流量、液位 增加生产率、改善产品质量增加生产率、改善产品质量v 设备监控设备监控 机器健康和能量消耗的监测机器健康和能量消耗的监测 优化设备及相关的资产优化设备及相关的资产v 安全和环境安全和环境 与安全、法规、环境相关的监与安全、法规、环境相关的监测与控制测与控制WSN Applications: Process monitoring, machine health, asset monitoring, safety and environmental monitoringT

29、arget Markets: Electric power; Water & wastewater; Oil & gas; Chemicals (excluding pharma), Refining, Plastics/rubber; Primary Metals, Minerals, and Mining; PaperCharacteristics: Hazardous and remote environments, heavy equipment, capital intensiveVendors: ABB, Accutech (CMI), Banner, Emerson, Endre

30、ss+Hauser, Honeywell, GE, Yokogawa, Pepperl+Fuchs, Siemens四、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析离散制造业：离散制造业：v 技术和标准的研制工作正在开展之中技术和标准的研制工作正在开展之中 关键是实时性响应的问题关键是实时性响应的问题 高密度网络覆盖的问题高密度网络覆盖的问题 节点数更多、网络共存更重要节点数更多、网络共存更重要 低成本的问题低成本的问题 开关类设备成本开关类设备成本v RFIDRFID技术已成熟可用技术已成熟可用四、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析离散制造业：离散制造业：v装配过程

31、的控制装配过程的控制 电缆厂和绕线机电缆厂和绕线机 汽车装配的机器人控制汽车装配的机器人控制v接近感知接近感知 电机装配电机装配v移动的设备感知移动的设备感知 旋转机械设备旋转机械设备v安全监控安全监控WSN Applications: Assembly control, Proximity sensing, automated bin selection, portable monitoring and opportunities for mobile assets, asset monitoringMarket segments: Aerospace, automotive, other

32、transportation vehicles; machinery; and electrical, appliance and component manufacturing; fabricated metal products, textiles, wood, etc.Characteristics: Automated assembly, labor intensive, many suppliers/components, dependent on economic fluctuationsVendors: ABB, Banner, FESTO, ProSoft四、物联网在工业领域应

33、用分析四、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析四、物联网在工业领域应用分析五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析1 1、钢铁行业、钢铁行业v问题：问题： 设备、物质流、能源流和排放流信息不全 多段生产、多段运输、多段存储，点多面广v重点突破：重点突破： 动态有序的物质流管控 面向预测维护的设备故障诊断 基于能量流网络的能源管控 面向绿色制造的环境监控技术基于能量流网络的能源管控基于能量流网络的能源管控问题问题：（：（1）点多面广，信息不足，扩展困难）点多面广，信息不足，扩展困难 （2）缺乏网络化的控制、调度方案）缺乏网络化的控制、调度方案 （3）缺乏整体优化方案）缺乏

34、整体优化方案能源三级计量：能源三级计量：（1）企业进出口（千点）企业进出口（千点）（2）车间进出口（万点）车间进出口（万点）（3）设备进出口（数万点）设备进出口（数万点） 借助无线传感网和借助无线传感网和GIS，实现，实现能源信息准确计量能源信息准确计量 通过设备互联，实现能源管网通过设备互联，实现能源管网网络控制，实现能源智能调度网络控制，实现能源智能调度焦炉电厂高炉转炉电炉连铸热轧冷轧煤炭14085万吨焦炭外销烧结高炉煤气干熄焦焦炉煤气动力煤 重油铁水钢坯TRT外购电电力外送电网转炉煤气炼焦煤喷吹煤锅炉蒸汽管网锅炉蒸汽管网锅炉蒸汽管网低压锅炉蒸汽管网低压锅炉蒸汽管网生产设备：消耗、回收生产

35、设备：消耗、回收能源设备：存储、供应能源设备：存储、供应能源管网：输送、缓冲能源管网：输送、缓冲环境监控技术环境监控技术通过无线传感网，实现分布式环境监测通过无线传感网，实现分布式环境监测 粉尘、废气、废水、固体废弃物通过设备互联，实现排放有效管控通过设备互联，实现排放有效管控问题：（1）点多面广，信息不足（2）缺乏与设备（排放源）互联，管控困难 通过对轴承温度的在线检测，实现对轧钢通过对轴承温度的在线检测，实现对轧钢连续退火生产线炉棍健康状态的连续监测连续退火生产线炉棍健康状态的连续监测 实现对炉区实现对炉区406个炉辊的在线温度监测，个炉辊的在线温度监测，已运行半年并成功避免两次故障。已运

36、行半年并成功避免两次故障。大规模轧辊轴承健康状态大规模轧辊轴承健康状态在线监测在线监测五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析2 2、石油化工行业、石油化工行业v产业链各环节：产业链各环节： 油田生产、炼油化工、存储和分布、 市场和零售，点多面广v重点突破：重点突破： 数字油田、智能化工厂 套管和钻杆控制和跟踪 大型输气、输油管道防盗 作业动态、现场数据、实时监控 地理围栏（井架平台、制造厂和炼油厂） 井架平台、管道连接、阀门跟踪、油罐跟踪五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析油田采油生产系统油田采油生产系统 远程计量与优化控制远程计量与优化控制五、典型工业行业应用分析五、典

37、型工业行业应用分析v西班牙雷普索尔公司：西班牙雷普索尔公司：在一条横跨阿根廷科罗拉多河在一条横跨阿根廷科罗拉多河的燃气管道上，采用了包括大量无线压力变送器等，实现的燃气管道上，采用了包括大量无线压力变送器等，实现了对油气管道的精确监测和安全监控。了对油气管道的精确监测和安全监控。节约了37%的初装费用，包括开发，安装，施工和试 运行费用；其高可靠、稳定性和 自诊断功能为系统减 少了50%的维护费用。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析数字化油田逐渐成为勘探与生产业务发展趋势数字化油田逐渐成为勘探与生产业务发展趋势五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析3 3、飞机制造业、飞

38、机制造业 目前国内外航空制造行业关于物联网的技术发目前国内外航空制造行业关于物联网的技术发展尚处于探索阶段，在展尚处于探索阶段，在制造过程中的物料跟踪溯制造过程中的物料跟踪溯源、源、故障诊断、远程维护以及智能材料技术方面，故障诊断、远程维护以及智能材料技术方面，初步开展了传感网技术的部分技术应用研究。初步开展了传感网技术的部分技术应用研究。v 空客：空客：20002000年用年用RFIDRFID系统解决航空维护中心的工具识别和跟系统解决航空维护中心的工具识别和跟踪定位，将工具检测时间缩短踪定位，将工具检测时间缩短25%25%，并进行远程遥控校准。，并进行远程遥控校准。v 波音维修件管理：全球大

39、多数航空维修记录都是手写的日志。波音维修件管理：全球大多数航空维修记录都是手写的日志。每天向其全球客户运送每天向其全球客户运送46504650种备用部件，价值种备用部件，价值450450亿美元。亿美元。飞机机械师仅寻找配件就要花费他们大约飞机机械师仅寻找配件就要花费他们大约7070的时间。的时间。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析52 4、汽车行业、汽车行业 ： 基于AGV的物料搬运系统 汽车仪表盘装配 设备故障诊断与预警 在制品状态监测与追溯 ATO模式下的智能供应链管理 基于物联网产品全生命周期管理 五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析l上汽、一汽均在其涂装、总装

40、、发动机等主要生产车间应用了RFID射频识别系统，实现装配线的动态调度。 依据客户个性化需求，自动安排车辆的生产计划。依据客户个性化需求，自动安排车辆的生产计划。l上海汽车制动系统有限公司：在制动器生产流水线上已经采用了RFID技术。满足了汽车召回制度对关键零部件进行满足了汽车召回制度对关键零部件进行标识和追溯的要求标识和追溯的要求。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析54燃气轮机远程状态监测与故障诊断电机在线监测系统五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析5 5、纺织行业、纺织行业v问题：问题： 高污染、高能耗 缺乏综合信息监测和检测仪器设备v重点突破：重点突破： 多种衣

41、料生产线材料配置 智能排污监控系统 水质数据监控装置、水质参数 纺织电子、纺织品的售后跟踪l 案例：案例：欧美发达国家欧美发达国家- -英国玛莎百货（英国玛莎百货（Marks & Spencer Marks & Spencer ）、日本高）、日本高级成衣制造商级成衣制造商FlandreFlandre公司、美国公司、美国GapGap有限公司、德国著名服装制造商有限公司、德国著名服装制造商Gardeur AGGardeur AG、波司登等。、波司登等。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析 南通蕾丝公司南通蕾丝公司 通过通过RFIDRFID部署和集成，实现纺织企业部署和集成，实现纺织企业

42、MTOMTO管管理模式下（配线加工、洗涤烘干、包装出厂等过程）的订单匹理模式下（配线加工、洗涤烘干、包装出厂等过程）的订单匹配、在制品跟踪与追溯、进度监控，已上线运行，并计划在新配、在制品跟踪与追溯、进度监控，已上线运行，并计划在新厂投产后推广实施。厂投产后推广实施。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析6 6、船舶、船舶： 物联网可能应用于高精度造船，节能、减排物联网可能应用于高精度造船，节能、减排武船武船应用了应用了RFIDRFID技术结合移动终端技术结合移动终端五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析7 7、仪器仪表行业、仪器仪表行业v感知是传感网的基础感知是传感网的基

43、础宝钢生产过程中的传感需宝钢生产过程中的传感需求示意图求示意图五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析v从从20052005到到20092009年，中国传感器年平均增长达年，中国传感器年平均增长达3939。v20092009年中国传感器应用四大领域：年中国传感器应用四大领域： 工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品及专用设备。其中：子产品及专用设备。其中：工业过程控制和汽车电子产品占市场总额：工业过程控制和汽车电子产品占市场总额：42.542.5。压力传感器、温度传感器、流量传感器又占工业过程控压力传感器、温度传感器、流量

44、传感器又占工业过程控制市场的制市场的2121、1919、1414。v预计预计2010201520102015年无线传感器、年无线传感器、MEMSMEMS传感器、生传感器、生物传感器增长率会超物传感器增长率会超2525以上。以上。 五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析60v 国内从事传感器研发、生产单位超过国内从事传感器研发、生产单位超过15001500家，其中家，其中9090芯片从国外进口。芯片从国外进口。v 工业自动化用高档变送器用传感器，几乎工业自动化用高档变送器用传感器，几乎100100从国外进从国外进口口, ,如如EJAEJA仪表中核心部件传感器，年销售仪表中核心部件传感器

45、，年销售3535万台左右，万台左右，全从国外进口。全从国外进口。v 对对NTCNTC热敏电阻，国内企业实力严重不足，热敏电阻，国内企业实力严重不足，9090市场份额市场份额被外资占领。被外资占领。v 对环境监测项目空白多，细颗粒物没有能力检测，有机对环境监测项目空白多，细颗粒物没有能力检测，有机污染物污染物O O3 3、COCO、重金属、重金属HgHg、PbPb、AsAs。五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析61六、面临的问题与挑战六、面临的问题与挑战（1）新型传感器与传感装置）新型传感器与传感装置 ： 无线传感技术与系统的微型化技术 智能无线传感技术 能量获取技术（2 2）工业无

46、线网络技术：）工业无线网络技术： 通信与组网技术通信与组网技术 基础服务与网络管理技术基础服务与网络管理技术 网络规划与部署技术网络规划与部署技术624.感知能力p 大规模、分布式、多属性p 动态管理、协同控制3.计算能力p 嵌入式处理器性能、存储器容量、能耗限制p 能源优化、系统复杂性优化5.处理能力p 海量、实时流数据p 分布式存储、分级处理、动态分析与挖掘六、面临的问题与挑战六、面临的问题与挑战移动设备移动设备RDCRFID/条码条码读写器读写器仓库仓库CallerCaller打印机打印机港口港口物流物流复杂事件探测复杂事件探测任务提交任务提交云计算云计算平台平台复杂模式库复杂模式库事件

47、存储库事件存储库规则数据库规则数据库EPC 信息服信息服务器务器对象命名服对象命名服务器务器PML服务器服务器数据中心数据中心面向制造业供应链的物联网信息服务平台面向制造业供应链的物联网信息服务平台 七、结七、结 论论v关键技术关键技术 工业传感器与检测技术工业传感器与检测技术 高可靠、实时工业无线网络技术高可靠、实时工业无线网络技术 工业感知信息处理与挖掘技术工业感知信息处理与挖掘技术v物联网：海量数据处理与服务物联网：海量数据处理与服务v物联网将在工业控制与管理中有广泛的应用前景物联网将在工业控制与管理中有广泛的应用前景 基于泛在信息的智能制造是制造业的发展方向基于泛在信息的智能制造是制造业的发展方向 行业对需求的认识行业对需求的认识v部分企业已开始应用部分企业已开始应用各国政府行动战略各国政府行动战略65物联网软件系统物联网软件系统嵌入式软件协同系统优化设计技术嵌入式软件协同系统优化设计技术上下文感知的系统自适应设计技术上下文感知的系统自适应设计技术软硬协软硬协同技术同技术多模态智能人机交互技术多模