前言物联网整体介绍

1、LOGO物联网物联网The Internet of thingsLOGOLOGOIOT应用场景：物体说话物联网物联网v物联网的来源及概念物联网的来源及概念v物联网的三个层次物联网的三个层次 v物联网的四个支撑技术物联网的四个支撑技术物联网来源物联网来源Mark Weiser（1952-1999）前施乐公司首席科学家前施乐公司首席科学家 1991年在权威杂志年在权威杂志美国科学美国科学发表文章发表文章预测：预测： 计算机将最终计算机将最终“消失消失”，演变为在，演变为在我们没有意识到其存在时，就已融入人们我们没有意识到其存在时，就已融入人们的生活中的境地。的生活中的境地。计算模式的发展计算模式的

2、发展v“十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。 19651965年前后的年前后的“大型机大型机”； 19801980年前后的年前后的“个人计算机个人计算机”； 19951995年前后的年前后的“互联网互联网”； 20102010年前后年前后“物联网物联网”。v在当下的“15年”，一场新的变革正悄然兴起，那就是“”。有人将2010年称为“”。v从物联网本质分析，它是信息技术发展到一定阶从物联网本质分析，它是信息技术发展到一定阶段后出现的一种段后出现的一种聚合性应用聚合性应用与

3、与技术提升技术提升，是将各，是将各种种感知感知技术、技术、现代网络现代网络技术和技术和人工智能与自动化人工智能与自动化技术聚合与集成应用实现人与物对话，创造智慧技术聚合与集成应用实现人与物对话，创造智慧的世界。被称为的世界。被称为信息产业第三次浪潮。信息产业第三次浪潮。v第一次：第一次：PC机机时代时代v第二次：第二次：互联网互联网时代时代v第三次：第三次：物联网物联网时代时代物联网定义物联网定义v2010 2010 年年温总理温总理在十一届人大三次会议上所在十一届人大三次会议上所 作政府工作报告中对物联网做了这样的作政府工作报告中对物联网做了这样的定定义义： 物联网物联网是指通过是指通过信息

4、传感设备信息传感设备，按照约定，按照约定的的协议协议，把，把任何物品任何物品与互联网连接起来，与互联网连接起来，进行进行信息交换信息交换和和通讯通讯，以实现，以实现智能化识别智能化识别、定位定位、跟踪跟踪、监控监控和和管理管理的一种网络。它的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 物联网基本定义物联网基本定义v物联网（物联网（The Internet of things，IOT）的基本定义：的基本定义： 通过射频识别（通过射频识别（RFIDRFID）、红外感应器、全）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等球定位系统、激光扫描器等信息传感设备信息传感设

5、备，按约定的，按约定的协议协议，将，将任何物品任何物品通过通过有线与有线与无线方式无线方式与互联网连接与互联网连接，进行，进行通信和信息通信和信息交换交换，以实现，以实现智能化识别、定位、跟踪、智能化识别、定位、跟踪、监控和管理监控和管理的一种网络。的一种网络。 物联网物联网理解理解v物联网是通过各种传感技术（物联网是通过各种传感技术（RFID、传感器、传感器、GPS、摄像机、激光扫描器、摄像机、激光扫描器）、各种通讯手）、各种通讯手段（有线、无线、长距、短距段（有线、无线、长距、短距），将任何物），将任何物体与互联网相连接，采集其声、光、热、电、力体与互联网相连接，采集其声、光、热、电、力学

6、、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，进而与物、物与人，所有的物品与网络的连接，进而实现实现“管理、控制、营运管理、控制、营运”一体化的一种网络。一体化的一种网络。“物物”的涵义的涵义v这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：v1、要有数据传输通路；v2、要有一定的存储功能；v3、要有CPU；v4、要有操作系统；v5、要有专门的应用程序；v6、遵循物联网的通信协议；v7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。与任何物体

7、相连与任何物体相连物联网的三个层次物联网的三个层次感知层感知层网络层网络层应用层应用层物联网的三个层次物联网的三个层次v感知层感知层：据据采集与感知采集与感知主要用于采集物理主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及的数据采集涉及传感器、传感器、RFID、多媒体信、多媒体信息采集、二维码和实时定位息采集、二维码和实时定位等技术。等技术。 感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用

8、计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。物联网的三个层次物联网的三个层次v网络层网络层：实现实现更加广泛的更加广泛的互联功能互联功能，能够，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，年的快速发展，移动通信、互联网移动通信、互联网等技术等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。输的需要。 物联网的三个层次物联网的三个层次

9、v应用层应用层：应用层主要包含：应用层主要包含应用支撑平台子应用支撑平台子层和应用服务子层层和应用服务子层。其中应用支撑平台子。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的的信息协同、共享、互通信息协同、共享、互通的功能。应用服的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等居、智能物流、智能电力等行业应用行业应用。 物联网的三个层次物联网的三个层次v 物联网三个重要特征：v 1、全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信息，比如 装载在高层建筑、桥梁上的监测设备；

10、人体携带的心跳、血压、脉搏等监测医疗设备； 商场货架上的电子标签；v 2、可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；v 3、智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。物联网核心技术物联网核心技术 v物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统、Internet 与移动网络，网络服务，行业应用软件。在这些技术当中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展。 RFIDRFID技术技术v 无线射频识别技术（无线射频识别技术（Radio Freque

11、ncy Identification,RFID），或称），或称射频识别技术，是从二十世纪射频识别技术，是从二十世纪90年代兴起的一项非接触式自年代兴起的一项非接触式自动识别技术。它是利用射频方动识别技术。它是利用射频方式进行非接触双向通信，以达式进行非接触双向通信，以达到自动识别目标对象并获取相到自动识别目标对象并获取相关数据，具有精度高、适应环关数据，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。捷等许多优点。p沃尔玛使用的沃尔玛使用的RFID读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内

12、芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。RFID工作原理工作原理系统工作原理RFID的优点的优点非接触操作非接触操作，长距离识别，长距离识别(几厘米至几十米几厘米至几十米)，完成，完成识别工作时无须人工干预，应用便利识别工作时无须人工干预，应用

13、便利无机械磨损无机械磨损，寿命长，寿命长，可工作于可工作于各种油渍、灰尘各种油渍、灰尘污染等污染等恶劣的环境恶劣的环境可可识别高速运动识别高速运动物体并同时物体并同时识别多个电子标签识别多个电子标签读写器具有读写器具有不直接对最终用户开放不直接对最终用户开放的物理接口，的物理接口，保证其自身的安全性保证其自身的安全性读写器与标签读写器与标签之间存在之间存在相互认证相互认证的过程，实现安的过程，实现安全通信和存储全通信和存储v 数据安全数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分方面除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理可用一些算法实现安全管理与目前广泛使用的自动识别技术例如与

14、目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、摄像、条码、磁卡、IC卡卡等相比，射频识别技术具有很多突出的优点：等相比，射频识别技术具有很多突出的优点： IPv6v物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址v现有标准现有标准IPv4只支持大概只支持大概40亿（亿（232次方）个网络次方）个网络地址，平均每个人不到地址，平均每个人不到1个，人都不够分的。个，人都不够分的。vIPv6IPv6是互联网协议第四版（是互联网协议第四版（IPv4IPv4）的更新版）的更新版pPv6支持支持2128（约（约3.4 1038）个地址，这等价于）个地址，这等价于在地球

15、上每平方英寸有在地球上每平方英寸有4.31020地址（地址（6.71017地址地址mm2）p丰富的地址资源使得物联网成为可能。丰富的地址资源使得物联网成为可能。 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成 。传感器 无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。无线传感器网络（WSN）WSNWSN/ZigBee技术技术 v 无线传感网络内的各个要素通过一个统一的协议进行信息无线传感网络内的各个要素通

16、过一个统一的协议进行信息的传输，这个协议就是的传输，这个协议就是ZigBeeZigBee。v ZigBeeZigBee是是IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。v 无线传感器网络无线传感器网络 Wireless Sensor NetworksWireless Sensor Networks 包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等；节点等； 传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感

17、应器和传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具有联网功能的电子元件；具有联网功能的电子元件； 节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：ZigBeeZigBee）。）。ZigBee自身的技术优势自身的技术优势低成本低成本高安全高安全短时延短时延低速率低速率低功耗低功耗近距离近距离高容量高容量免执照免执照频段频段物联网应用示意图物联网应用示意图物联网应用物联网应用领域领域城市市政管理城市市政管理城市市政管理城市市政管理精细农业精细农业精细农业精细农业v 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

18、等物理量，精准地获取土壤水分、压实程度、电导率、pH值、氮素等土壤信息。v 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。v 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倍以上智慧医疗智慧医疗医疗保健医疗保健根据调查数据，2014年中国移动医疗市场规模为28.4亿元，预计到2015年这一市场将达到42.3亿元，2017年将达到125.3亿元，年复合增长率达70%以上。 智能楼宇智能楼宇基于无线感知的大型公共建筑监控基于无线感知的大型公共建筑监控应急应急v 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。本项目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。智能交通智能交通基于物联网的智能交通基于物联网的智能交通智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)是未来交通系统的发展方向。它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制