物联网的今天

1、 n 物联网物联网(Internet of things) (Internet of things) 定义：把所有物品通过定义：把所有物品通过无线射频识别（无线射频识别（RFIDRFID）等）等信息传感设备信息传感设备与与互联网互联网连接起连接起来，实现智能化识别和管理。来，实现智能化识别和管理。n ITU ITU 定义：定义：From From anytimeanytime, , any placeany place connectivity connectivity for for anyoneanyone, we will now have connectivity for , we w

2、ill now have connectivity for anythinganything. .国际电信联盟（ITU）曾描绘“物联网”时代的情形：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; 物联网基本概念物联网基本概念物联网时代示意图。例如：汽车可以根据实时路况物联网时代示意图。例如：汽车可以根据实时路况自动选择最佳路线；当你出家门时忘关灯钥匙会自自动选择最佳路线；当你出家门时忘关灯钥匙会自动报警等等动报警等等 。中国通信标准化协会对于物联网中国通信标准化协会对于物联网（The Internet of Things)的定义：的定

3、义：通过部署具有一定感知、计算、通过部署具有一定感知、计算、执行和通信等能力的各种设备，执行和通信等能力的各种设备，获得物理世界的信息，通过网络获得物理世界的信息，通过网络实现信息的传输、协同和处理，实现信息的传输、协同和处理，从而实现广域的人与物、物与物从而实现广域的人与物、物与物之间信息交换的互联的网络。之间信息交换的互联的网络。物联网是互联网发展到新阶段、以物联网是互联网发展到新阶段、以“物体物体”为核心的网络延伸拓展，为核心的网络延伸拓展，是迈向泛在网络的必然过程是迈向泛在网络的必然过程,是信息技术的深度应用。是信息技术的深度应用。 广义的物联网涵盖了RFID、传感网和数字物理系统（C

4、PS）、M2M等。19991999年美国麻省理工学院（年美国麻省理工学院（MITMIT）首次提出物联网的概念）首次提出物联网的概念Internet of ThingsITU2005年的年度报告：信息通信技术发展到连接任何物体的阶段，形成了物联网年的年度报告：信息通信技术发展到连接任何物体的阶段，形成了物联网 全面感知全面感知：利用利用RFIDRFID、传感器、二维码、卫星、微波，、传感器、二维码、卫星、微波，及其它各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面及其它各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面感知世界。感知世界。 可靠的传送可靠的传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信利用以太网、

5、无线网、移动网将感知的信息进行实时传送。息进行实时传送。 智能控制智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到对物体实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通。人与物的沟通。 n 二维码：用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息；n 在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理；n 二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，能在很小的面积内表达大量的信息。 （2-dimensional bar

6、 code） 条形码二维码 一、物联网概述一、物联网概述二、二、国内外发展现状国内外发展现状三、三、物联网体系架构物联网体系架构四四、物联网的产业链物联网的产业链五、物联网的应用五、物联网的应用 19951995年年比尔比尔 盖茨盖茨在在未来之路未来之路书中首次提及物联网概念。书中首次提及物联网概念。20052005年年1111月月1717日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSISWSIS）上，上，国际电信联盟国际电信联盟（ITUITU）发布了）发布了ITUITU互联网报告互联网报告20052005：物联：物联网网，报告指出，无所不在的，报告指出，无所不在

7、的“物联网物联网”通信时代即将来临，世通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（主动进行交换。射频识别技术（RFIDRFID）、传感器技术、纳米技）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。20092009年年1 1月，月，IBMIBM首席执行官首席执行官彭明盛彭明盛提出提出“智慧地球智慧地球”构想，其构想，其中物联网为中物联网为“智慧地球智慧地球”不可或缺的一部分，而不可或缺的一部分，而奥巴马奥巴马在就职演在就职演讲后已对讲后

8、已对“智慧地球智慧地球”构想提出积极回应，并提升到构想提出积极回应，并提升到国家级发展国家级发展战略战略。 2.12.1 8共同点:政府重视信息技术深入应用，将物联网作为振兴经济的战略性产业；打造广泛覆盖的网络基础设施，重视信息技术的深入应用与服务，渗透到经济和社会生活的方方面面；增值应用是物联网未来发展的重点方向，软件开发、智能控制将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。日本：日本： 2009年年8月月 i-Japan战略战略中国：中国：2009年年8月月 提出建立提出建立“感知中国感知中国”传感网中心传感网中心欧盟：欧盟：2009年年6月月 物联网行动方案物联网行动方案 美国：美国： 2008

9、年底年底 IBM向美国政府提出向美国政府提出”智智慧的地球慧的地球”战略战略强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施具体务实，强调具体务实，强调RFID广泛应用，注重广泛应用，注重协调管理和协调管理和信息安全信息安全在在u-Japan的基础上，的基础上，强调强调电子化政府治理、医疗健康信电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育等三大目标息服务、教育与人才培育等三大目标物联网成为后金融危机时代世界各国振兴物联网成为后金融危机时代世界各国振兴经济的共同选择经济的共同选择92008年11月，美国IBM公司总裁彭明盛在纽约对外关系理事会上

10、发表题为智慧地球：下一代领导人议程的讲话，正式提出“智慧地球”（Smarter Planet）设想。1月28日，奥巴马就任美国总统后与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，彭明盛推销“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。奥巴马对此给予了积极的回应。认为“智慧地球”有助于美国的“巧实力”(Smart Power)战略，是继互联网之后国家发展的核心领域。美国：政府积极回应美国：政府积极回应IBM的的“智慧地球智慧地球”10日本：从日本：从e-Japan到到i-Japan战略战略11中国：物联网成为国家战略新兴产业中国：物联网成为国家战略新兴产业国家中长

11、期科学技术发展规划（2006-2020年）2009年8月7日，温家宝温家宝总理总理视察无锡提出：1.传感网的核心技术、关键设备应早一点谋划2.建立中国的“感知中国”传感网中心。20102010年年1010月月1818日，日，国务院发布国务院发布国务院关于国务院关于加快培育和发展战略性新兴加快培育和发展战略性新兴产业的决定产业的决定决定决定明确了信息为七大明确了信息为七大战略性新兴产业之一，战略性新兴产业之一，突突破方向为：新一代信息网破方向为：新一代信息网络、络、“三网三网”融合、物联融合、物联网、云计算网、云计算。2010年6月7日，在中国科学院第十五次院士大会、中国工程院第十次院士大会上，

12、胡锦涛总书记胡锦涛总书记发表重要讲话，指出“加快发展物联网研发和建设新一代互联网” 。12 江苏、上海、北京、广东等2828个省个省将物联网作为重点发展领域 感知中国，赢在未来感知中国，赢在未来 抢占信息产业第三次浪潮的制高点。我国各地政府强力我国各地政府强力“抢滩抢滩”物联网物联网 转变经济发展方式、实现经济结构调整的重要手段; 无锡、重庆、杭州、广州、深圳、武汉等8080以上大城市以上大城市将物联网列为主导产业 n20092009年年8 8月月2424日，日，中国移动中国移动总裁王建宙访台期间解释了物总裁王建宙访台期间解释了物联网概念联网概念n20092009年年9 9月月1111日，日，

13、“传感器网络标准工作组成立传感器网络标准工作组成立大会暨大会暨感知中国感知中国高峰论坛高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。发展相关政策。n20092009年年9 9月月1414日。日。国家中长期科学与技术发展规划国家中长期科学与技术发展规划（2006-20202006-2020年）年）和和“新一代宽带移动无线通信网新一代宽带移动无线通信网”重大专项重大专项中均将传感网列入重点研究领域。中均将传感网列入重点研究领域。 n对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业产业排头兵排头兵”RFIDRFID领域，今年国内

14、市场规模就将达领域，今年国内市场规模就将达5050亿亿元，元，年复合增长率为年复合增长率为33%33%，其中电子标签超过，其中电子标签超过 3838亿元、读写亿元、读写器接近器接近7 7亿元、软件和服务达到亿元、软件和服务达到5 5亿元的市场格局。而业亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约10001000亿亿元元产值产值, ,并成为并成为下一个万亿级信息产业引擎下一个万亿级信息产业引擎。n美国权威咨询机构美国权威咨询机构FORRESTERFORRESTER预测，到预测，到20202020年，世界上年，世界上物物互联的业务，跟人与

15、人通信的业务相比，将达到物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到3030比，因此，比，因此，“物联网物联网”被称为是下一个万亿级的通信被称为是下一个万亿级的通信业务。业务。 2.2 2.2 一、物联网概述一、物联网概述二、二、国内外发展现状国内外发展现状三、三、物联网体系架构物联网体系架构四四、物联网的产业链物联网的产业链五、物联网的应用五、物联网的应用 18物联网体系架构物联网体系架构:感知层感知层/网络层网络层/应用层应用层全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的三大特征。19 22运营管理工具端到端服务质量传感器/执行器层传感网层传感网关层广域网络层应用网关层服务平台层分析与优化咨询

16、和集成工具IBM 提出了八层物联网开放提出了八层物联网开放架构架构,应对挑战应对挑战,促进创新促进创新应用层分析与优化层八层物联网参考架构IBM中国研究院根据与政府、企业、科研单位的合作而提出多年物联网项目实践经验的积累和提炼开放架构，符合中国特色 一、感知层一、感知层 传感器技术：感知物资信息 RFID技术：智能识别 微机电系统（MEMS）：采集信息 GPS/GIS技术：全球定位/地理信息系统二、网络层二、网络层 无线传感器网络（WSN）技术 Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线保真技术） 通信网、互联网、3G网络、IPV6（让世界的第一粒都拥有一个IP地址） GPRS网络（

17、基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接 ） 广电网络、NGB（下一代广播电视网 ） RFID 工作原理电子标签RFID的基本组成部分的基本组成部分标签（标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象 阅读器（阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式； 天线（天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。RFID标签分为被动，（无源）半被动（有源），主动RFID标签工作频率分为低频，125KHz到135KHz高频，13.56MHz超高频。860MHz到960MHz32l物联

18、网的本质：物联网的本质：是带有各类感知/识别设备的智能信息网络系统，这些设备包括RFID、GPS、各类传感器、智能终端等。是信息技术在各个行业的“智慧”应用；lICT的作用：的作用：通过感知网络检测和收集各类物体的信息，通过信息技术分析数据，并实现实时监控和智能管理。感知感知设备设备 电力 交通物流 医疗环境监控传感传感网络网络 通讯通讯网络网络 信息信息应用应用 智能电网 智能交通 智能家庭 航运物流 环境监控 灾难监控 电子医疗 食品安全物联网的本质物联网的本质 信息技术在各行业的信息技术在各行业的“智慧智慧”应用应用 n物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的

19、关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和运营商的无线传输网络。nEPoSS在Internet of Things in 2020报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段：2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；2010-2015年物体互联(M2M)；2015-2020年物体进入半智能化；2020年之后物体进入全智能化。 nM2M的产业包括：一是与感知物理设备相关的芯片、终端、软件开发、系统集成制造等相关产业; 二是新的智能服务产业,包括商务、政务、公务和个人服务等等.n物联网的信息传感设备物联网的信息传感设备: :包括射频识别装置、红包括射频识别装置、红外感应器、全球定

20、位系统、激光扫描器等装外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置。与互联网相结合，可以实现所有物品的远置。与互联网相结合，可以实现所有物品的远程感知和控制，由此生成一个更加智慧的生产程感知和控制，由此生成一个更加智慧的生产生活体系。广泛用于生活体系。广泛用于智能交通、环境保护、政智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智能家居、智能消防、工府工作、公共安全、智能家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康业监测、老人护理、个人健康等多个领域。等多个领域。 n MEMSMEMS传感器的主要优势在于体积小、大规模量产后成本传感器的主要优势在于体积小、大规模量产后成本下降快，目前主要应用在汽车和消费电

21、子两大领域。根下降快，目前主要应用在汽车和消费电子两大领域。根据据ICInsightICInsight最新报告，预计在最新报告，预计在20072007年至年至20122012年间，全年间，全球基于球基于MEMSMEMS的半导体传感器和制动器的销售额将达到的半导体传感器和制动器的销售额将达到19%19%的年均复合增长率的年均复合增长率(CAGR)(CAGR)，与，与20072007年的年的4141亿美元相比，亿美元相比，五年后将实现五年后将实现9797亿美元的年销售额。亿美元的年销售额。 n 物联网将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世物联网将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产

22、业界信息产业第三次浪潮第三次浪潮，但目前国内对究竟什么是物联，但目前国内对究竟什么是物联网？谁来主导产业链的发展？网？谁来主导产业链的发展？ 没有统一的答案没有统一的答案n 目前运营商涉足物联网主要可分为：目前运营商涉足物联网主要可分为：智能传输通道智能传输通道和和行行业集成解决方案业集成解决方案两种模式。两种模式。n 智能通道是指运营商在终端智能通道是指运营商在终端M2MM2M以及应用平台上提供可靠以及应用平台上提供可靠的协议或者是模组和二次开发的环境，通过对移动网络的协议或者是模组和二次开发的环境，通过对移动网络专业性的理解和规模化运营的经验，来跟产业链各方合专业性的理解和规模化运营的经验

23、，来跟产业链各方合作，以达到共赢的局面。作，以达到共赢的局面。n 智能通道模式下的共赢，实际上仍是智能通道模式下的共赢，实际上仍是以运营商为产业链以运营商为产业链主导主导。但在技术发展、商业模式、利益博弈等诸多问题。但在技术发展、商业模式、利益博弈等诸多问题的限制下，当物联网涉及到远远超出通信行业的利益时，的限制下，当物联网涉及到远远超出通信行业的利益时，运营商能否一呼百应，还有待市场的检验。运营商能否一呼百应，还有待市场的检验。 目前我国“物联网”的应用主要是RFIDRFID、GPSGPS等，广东在这方面的应用已经占到了5成，粤港合作和物流信息化是广东在“物联网”产业中的独特优势”。 国内物

24、联网产业面临的三大瓶颈：一是国内RFID产业仍然以低端为主，在RFID高端芯片等核心领域无法产业化；二是国内传感器产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断；三是实现物物互联的数据计算量庞大，需要更大的计算平台支撑。 在物联网中：传感是前提，计算是核心，安全是保障，网络是基础，应用服务是牵引。另外，标准是支持物联网产业链的重要基础：如何统一终端和接入标准都是困扰运营商M2M业务发展的首要问题。 目前我国“物联网”的应用主要是RFIDRFID、GPSGPS等，广东在这方面的应用已经占到了5成，粤港合作和物流信息化是广东在“物联网”产业中的独特优势”。 国内物联网产业面临的三大瓶颈：一是国内RFID产

25、业仍然以低端为主，在RFID高端芯片等核心领域无法产业化；二是国内传感器产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断；三是实现物物互联的数据计算量庞大，需要更大的计算平台支撑。 在物联网中：传感是前提，计算是核心，安全是保障，网络是基础，应用服务是牵引。另外，标准是支持物联网产业链的重要基础：如何统一终端和接入标准都是困扰运营商M2M业务发展的首要问题。 农业园林农业园林2医疗保健医疗保健3智能楼宇智能楼宇4交通运输交通运输5城市市政管理城市市政管理1 n 特点特点: :（1 1）开放式的、共享的物联网架构体系）开放式的、共享的物联网架构体系（2 2）物联网物品编码、数据共享交换机制、共享数据管）物

26、联网物品编码、数据共享交换机制、共享数据管理标准理标准（3 3）物联网海量数据挖掘）物联网海量数据挖掘（4 4）物联网数据安全与认证）物联网数据安全与认证 实现城市公共设施供应链的实现城市公共设施供应链的全程追踪溯源全程追踪溯源及对及对已建设已建设部署设施的追踪监控部署设施的追踪监控，保证城市公共安全，最终实现，保证城市公共安全，最终实现政府的数字化的政务管理与城市运行职能。政府的数字化的政务管理与城市运行职能。 城市公共设施城市公共设施重要物资的准确标识重要物资的准确标识，实现管理透明化，实现管理透明化，为公共安全、公共设施建设质量监管提供法律依据，为公共安全、公共设施建设质量监管提供法律依

27、据 实现公共设施、及相关供应链的追踪，提高实现公共设施、及相关供应链的追踪，提高突发事件突发事件防控能力和水平，促进城市规划、建设持续健康发展防控能力和水平，促进城市规划、建设持续健康发展 农业园林农业园林2医疗保健医疗保健3智能楼宇智能楼宇4交通运输交通运输5城市市政管理城市市政管理1 将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区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域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气温度、湿度、光照、气体浓度体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、电导率、电导率、pHpH值、氮素等

28、土壤信息。值、氮素等土壤信息。 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字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。化、网络化。 将从三个方面有效促进农业的发展：将从三个方面有效促进农业的发展：增产增收增产增收、节约节约能源能源，相当于露地栽培产量，相当于露地栽培产量1010倍以上倍以上 由于边远山区网络难以覆盖，现有的监控手段成本过由于边远山区网络难以覆盖，现有的监控手段成本过高，严重影响了园林绿化的动态监测活动。高，严重影响了园林绿化的动态监测活动。 采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营造林营林、林木采伐、林地征占、城市

29、绿地林、林木采伐、林地征占、城市绿地等多方面园林资等多方面园林资源变化，建立园林绿化的评价模型和园林绿化信息管源变化，建立园林绿化的评价模型和园林绿化信息管理服务平台理服务平台, ,促进园林绿化的信息化和现代化促进园林绿化的信息化和现代化, ,提高园提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。 n 特点：特点： （1 1）面向）面向园林绿化园林绿化的物联网的组网与的物联网的组网与最优覆盖最优覆盖； （2 2）面向）面向园林监控园林监控的无线传感器网络；的无线传感器网络； （3 3）面向）面向园林监控园林监控的无线传感器网络数据融合；的无线传感器网络数据融合

30、； （4 4）基于）基于GISGIS的园林的园林灾害预测灾害预测预报模型；预报模型； （5 5）面向园林绿化的统一监测）面向园林绿化的统一监测技术标准技术标准和规范。和规范。 农业园林农业园林2医疗保健医疗保健3智能楼宇智能楼宇4交通运输交通运输56城市市政管理应用城市市政管理应用1 医医院病房电电子巡检检 n 通过建立医疗保健信息交换平台，实现医疗保健信息通过建立医疗保健信息交换平台，实现医疗保健信息资源共享，降低药品库存和成本并提高效率；资源共享，降低药品库存和成本并提高效率；n 增加医生对患者以往病史和治疗记录的了解，提高诊增加医生对患者以往病史和治疗记录的了解，提高诊断质量和服务质量；

31、断质量和服务质量；n 推动各医院之间的服务共享和灵活转账，形成一种新推动各医院之间的服务共享和灵活转账，形成一种新的管理系统，使开支和流程更加透明化。的管理系统，使开支和流程更加透明化。 n 特点：特点： （1 1）基于射频识别的）基于射频识别的药品溯源药品溯源； （2 2）基于传感器网络的）基于传感器网络的药品库存监控药品库存监控； （3 3）海量）海量数据索引数据索引与存储；与存储； （4 4）物联网）物联网数据安全与隐私保密数据安全与隐私保密； （5 5）面向医疗保障的物联网）面向医疗保障的物联网数据共享数据共享机制机制 农业园林农业园林2医疗保健医疗保健3智能楼宇智能楼宇4交通运输交通

32、运输56城市市政管理应用城市市政管理应用1 1 智能家居 n 目前，国内剧院场馆、体育场馆、会展中心、地铁站目前，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。以及疏散依靠传统的人工管理难以应对。n 面向大型公共建筑监控与应急管理的重大需求，研究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大型公共建筑复杂环境监控与应急管理环境监控与应急管理系统关键技术系统关键技术，

33、建立产业化应用示范，为大型建筑监控与应急管理，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。的产业化提供技术支撑与应用示范。 农业园林农业园林2医疗保健医疗保健3智能楼宇智能楼宇4交通运输交通运输5城市市政管理应用城市市政管理应用1 实现实现公共交通工具全程追踪和溯源公共交通工具全程追踪和溯源，保证运输的安全，保证运输的安全，最终实现政府的数字化的调度管理与城市交通资源，最终实现政府的数字化的调度管理与城市交通资源优化配置运行职能。优化配置运行职能。 实现城市公共交通、轨道交通等重要设备的实现城市公共交通、轨道交通等重要设备的准确标识准确标识，实现管理的透明化，为运输安全、保障交通设施设，实现管理的透明化，为运输安全、保障交通设施设备安全提供法律依据。备安全提供法律依据。 实现车辆、列车等运营全程的追踪，提高事故防控能实现车辆、列车等运营全程的追踪，提高事故防控能力和水平，增强实时力和水平，增强实时调度监控和应急事件处理调度监控和应急事件处理能力，能力，促进交通运输持续健康发展。促进交通运输持续健康发展。76物联网在航运物流领域的应用实例物联网在航运物流领域的应用实例1 中海物流解决方案中海物流