物联网应用技术专业介绍PPT学习教案

1、会计学1物联网应用技术专业介绍物联网应用技术专业介绍2第1页/共66页3第2页/共66页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、物联网产生背景第3页/共66页5二、物联网概念内涵二、物联网概念内涵第4页/共66页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

2、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 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、物联网概念内涵第5页/共66页7物联网？第6页/共66页8物联网前景预测物联网前景预测第7页/共66页9第8页/共66页10智慧的地球通过超级计算机、云计算整

3、合物联网与互联网构建智慧的地通过超级计算机、云计算整合物联网与互联网构建智慧的地球球第9页/共66页11第10页/共66页12Friendly 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

4、衡的全球领导地位BEcological 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第11页/共66页13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

5、污染染管管理理未未来来发发展展管管理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第12页/共66页14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

6、共享，并提供信息的处理与共享，并提供信息应用服务。信息应用服务。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

7、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 第13页/共66页15第14页/共66页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

8、服务平台物理实体的实时定位跟踪服务平台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

9、的普适环境具有传感信息实时交互能力的分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、关键技术分布图第15页/共66页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第16页/共66页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

10、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空间重建空间重建第17页/共66页五自特征五自特征1.自组织（自组织（self-organizing)2.自管理（自管理（self-Administering）3.自维护

11、（自维护（self-Maintaining）4.自配置（自配置（self-Configurating）5.自适应自适应(Adaptation)第18页/共66页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第19页/共66页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

12、、机、物协调的互操作环境人、机、物协调的互操作环境人机交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第20页/共66页 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

13、网无缝接入能力 基于SOC和MIMS的微功耗、微型一体化终端 适应环境的自治安全的协作控制技术物联网专用微型智能终端第21页/共66页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

14、合信息泛在接入与传输泛在接入与传输第22页/共66页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

15、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、处理与控制第23页/共66页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

16、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, ZigBee, 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，

17、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-人交互硬件硬件RFID 、传感器、内置于移动设备的传感器、近场通讯手、MEMs技术支持多协议标准的RFID读写器、低（零）功耗射频标签、大规模传感网智能传感器（生化）、更大规模的传感网纳米技术和新材料第24页/共66页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-

18、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

19、准等异构网间的互操作标准自动通讯标准第25页/共66页27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、老人看护第26页/共66页28一、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第27页/共66页29第28页/共66页30三、物联网与工业的关系三、物联网与工业的关系第29页/共66页31第30页/共66页32第31页/共6

20、6页第32页/共66页经销数据中心 (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第33页/共66页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达成的商务灵活性达成的商务灵活性消息为导向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第34页/共66页362003200720092005应用迷宫应用迷宫广泛采用面向

21、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，体系结构和流程下一代应用，体系结构和流程流程执行和价值流程执行和价值商务灵活性商务灵活性第35页/共66页37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

22、第36页/共66页38自动化技术（u- manufacturing）。第37页/共66页第38页/共66页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 等等第39页/共66页WSN Applications: Process monitoring, machine health, asset monitoring, safety and environmental monitoringTarget Mar

23、kets: 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, Endres

24、s+Hauser, Honeywell, GE, Yokogawa, Pepperl+Fuchs, Siemens第40页/共66页第41页/共66页WSN Applications: Assembly control, Proximity sensing, automated bin selection, portable monitoring and opportunities for mobile assets, asset monitoringMarket segments: Aerospace, automotive, other transportation vehicles; m

25、achinery; 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第42页/共66页第43页/共66页第44页/共66页问题问题：（：（1）

26、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

27、 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、缓冲第45页/共66页通过无线传感网，实现分布式环境监通过无线传感网，实现分布式环境监测测 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，管控困难第46页/共66页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通过对轴承温度的在

28、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实现对炉区实现对炉区406个炉辊的在线温度监测，已运行半年并成功避免两次故障。个炉辊的在线温度监测，已运行半年并成功避免两次故障。大规模轧辊轴承健康状态在线监测大规模轧辊轴承健康状态在线监测五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析第47页/共66页五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析第48页/共66页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、典型工业行业应用分析第49页/共66页五、典型工业行业应用分析五、典型工业行业应用分析第50页/共66页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第51页/共66页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系统解决航空维护中心的工具识别和跟踪定位，将