物联网发展状况及应用模式1ppt课件

1、物联网开展情况及运用方式张飞舟 博士北京大学地球与空间科学学院2021年12月24日 物联网概述 物联网运用与管理 物联网开展趋势 物联网产业开展方式目录 物联网概述 物联网运用与管理 物联网开展趋势 物联网产业开展方式目录 什么是物联网 ？ 物联网本质特征 物联网体系框架 物联网根本构成 物联网中心技术1、物联网技术每一个零件都是有生命的 物联网的概念分为广义和狭义两方面 广义来讲，物联网是一个未来开展的愿景，等同于“未来的互联网，或者是“泛在网络，可以实现人在任何时间、地点，运用任何网络与任何人与物的信息交换，以及物与物之间的信息交换； 狭义来讲，物联网是物品之间经过传感器衔接起来的局域网

2、，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。1.1 什么是物联网技术1.1 什么是物联网技术图1 物联网的普通架构物联网与互联网的不同 物联网是RFID技术与互联网结合而产生的新型网络，主要处理物品到物品Thing to Thing，T2T，人到物品Human to Thing，H2T，人到人Human to Human，H2H之间的互连。其中，H2T是指人利用通用安装与物品之间的衔接，H2H是指人之间不依赖于个人电脑而进展的互连。1.1 什么是物联网技术物联网与互联网的不同 物联网具有与互联网类同的资源寻址需求，以确保其中联网物品的相关信息可以被高效、准确和平安的寻址、定位以及查询，其用户端是

3、对互联网的延伸和扩展，即任何物品和物品之间可以经过物联网进展信息交换和通讯。 因此，物联网又在不同运用领域的公用性、高度的稳定性和可靠性、严密的平安性和可控性等方面有别于互联网。1.1 什么是物联网技术 物联网的一种定义是：经过射频识别RFID、红外感应器、全球定位系统GPS、激光扫描器等信息传感设备，按商定的协议，把任何物品与互联网衔接起来，进展信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 显然，物联网的这一概念来自于对互联网的类比。根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳起来有如下四种类型。1.1 什么是物联网技术1.1 什么是物联

4、网技术1物联网是传感网而不接入互联网 2 物联网是互联网的一部分 3物联网是互联网的补充网络4物联网是未来的互联网 目前存在对物联网认识方面的偏颇将物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成一切物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实践上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸，即使互联网也不仅仅是通常以为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。将传感网或RFID网等同于物联网，传感网或者RFID网只是物联网的一种运用，但不是物联网的全部。1.1 什么是物联网技术 什么是物联网 ？ 物联网本质特征 物联网体系框架 物联网根本构成 物联网中心技术1、物联网技术物联

5、网的内涵主要表达:互联网特征：对需求联网的物一定要可以实现互联互通的互联网络；识别与通讯特征：纳入物联网的“物一定要具备自动识别与物物通讯的功能；智能化特征：网络系统应具有自动化、自我反响与智能控制的特点。 全面感知、可靠传送、智能处置是物联网的根本特征。1.2 物联网本质特征1.2 物联网本质特征智能处置可靠传送全面感知 利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进展分析处置，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制 。 经过各种通讯网络与互联网的交融，将物体接入信息网络，随时随地进展可靠的信息交互和共享。 利用RFID、

6、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、丈量的技术手段随时随地对物体进展信息采集和获取。1.2 物联网本质特征全面感知可靠传输智能处置感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等可以随时随地采集物体的动态信息。经过网络将感知的各种信息进展实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进展信息控制，真正到达了人与物的沟通、物与物的沟通。1.2 物联网本质特征 物联网的关键不在“物，而在“网。 物联网精华不仅是对物实现联接和操控，它经过技术手段的扩张，赋于网络新的含义，实现人与物、物与物之间的相融与互动，甚至是交流与沟通。 物联网并不是互联网的翻版，也不是互联网的一个接口，而是互联网的

7、一种延伸。 1.2 物联网本质特征 假设以为物联网是传感网的概念，那么会使得物联网的外延减少。 如1999年时所提出的物联网的概念，是把一切物品经过RFID等信息传感设备与互联网衔接起来，实现智能化识别和管理。其中没有人、物之间的相联、沟通与互动。 假设仅仅作为传感网，物在联网之后，只需服从控制中心的指令，而各系统的控制中心那么是相互分别的。 假设是作为互联网的延伸，那么可以将一切在网络内的系统与点有机地联成一个整体，起到互帮互助的作用。 换句话说，传感网完全可以将其包容在作为互联网的扩展方式的物联网的概念之内。 1.2 物联网本质特征 什么是物联网 ？ 物联网本质特征 物联网体系框架 物联网

8、根本构成 物联网中心技术1、物联网技术物联网可划分为一个由感知层、网络层和运用层组成的三层体系，如图1.3所示。1.3 物联网体系框架1.3 物联网体系框架图3 物联网三层参考体系架构1.3 物联网体系框架感知层：包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、CPSCyber Physical Systems，网络化物理系统、各种传感器、传感器网络指由大量各类传感器节点组成的自治网络，具有自组织、自愈合的特点、T2T&H2T&H2H终端和传感器网关等，感知层的主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。1.3 物联网体系框架网络层：包括各种通讯网络与互联网构成的交融网络，这被普遍以为是最

9、成熟的部分，除此之外还包括物联网管理中心、信息中心等利用网络的才干对海量信息进展智能处置的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营的才干，还要提升信息运营的才干。网络层是物联网成为普遍效力的根底设备。1.3 物联网体系框架运用层：是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化运用的处理方案集。物联网经过运用层最终实现信息技术与行业的深度交融，对国民经济和社会开展具有广泛影响。运用层的关键问题在于信息的社会化共享以及信息平安的保证。1.3 物联网体系框架1.3 物联网体系框架1.3 物联网体系框架物联网功能架构图1.3 物联网体系框架物联网分层架构图1.3 物联网体系框架物联网功能模块图 什么

10、是物联网 ？ 物联网本质特征 物联网体系框架 物联网根本构成 物联网中心技术1、物联网技术 不论是哪一种运用领域的物联网，也不论是哪一种分类方式的物联网系统，其根本组成均包括三部分：电子产品编码EPC、射频识别系统FRID，包括标签和读写器和信息网络系统包括中间件、对象称号解析效力ONS、实体标志言语PML和信息效力EPCIS，如表1所示，信息网络系统主要作为物联网的软件支持系统存在。1.4 物联网根本构成1.4 物联网根本构成 表1 物联网的根本构成系统构成主要内容注释全球电子产品编码EPC编码标准识别目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中读写器识读EPC标签信息网络系

11、统EPC中间件物联网的软件支持系统对象名称解析服务（ONS）实体标识语言（PML）EPC信息服务（EPCIS）1.4 物联网根本构成物联网IOT构造表示图1.4 物联网根本构成智能卡条形码二维码 GNSS传感器技术网关设备近间隔通讯因特网跟踪定位高速数据网络IOT根本实际模型 在射频识别系统中，射频标签中内含有根据EPC设置的代码，读写器那么用于根据需求读取标签中的信息，信息网络系统利用本地网络和远程网络如全球网络实现对物品的追踪和管理。1.4 物联网根本构成本地网络主要由本地数据库和数据处置终端构成，而远程网络由对象称号解析效力和信息效力构成，网络之间利用类似于XML的实体标示言语PML进展

12、衔接，共同完成物联网对于物品链接及衍生的其它功能。物联网各部分的衔接关系如图4所示。1.4 物联网根本构成1.4 物联网根本构成图4 物联网的根本构成1.4 物联网根本构成 目前国际上对物联网的研讨逐渐明朗起来，最典型的处理方案有欧美的EPC系统和日本的UID Universal Identification，泛在识别系统。这里着重引见EPC物联网。EPC系统是由EPC编码体系、RFID系统及信息网络系统三个部分组成，主要包括六个方面：EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象称号解析效力ONS和EPC信息效力EPCIS。1.4 物联网根本构成 编码：目前国际上还没有一致的RFID编码

13、规那么。日本支持的UID规范和欧美支持的EPC规范是当今影响力最大的两大规范，我国的RFID规范还未构成。 EPC编码有通用标识GID，也有基于现有全球独一的编码体系EAN/UCC的标识SGTIN、SSCC、SGLN、GRAI、GIAI。这类标识又分为96位和64位两种。1.4 物联网根本构成 ONS：ONS任务过程：ONS查询过程1.4 物联网根本构成 EPCIS： EPCIS以PML为系统的描画言语，主要包括客户端模块、数据存储模块和数据查询模块三个部分在EPC1.0中称为PML效力器；在EPC2.0中，完善了功能并称为EPCIS效力器。客户端模块主要实现物联网EPC标签信息向指定EPCI

14、S效力器传输；数据存储模块将通用数据存储于数据库中，在产品信息初始化的过程中调用通用数据生成针对每一个产品的属性信息，并将其存储于PML文档中；数据查询模块根据客户端的查询要求和权限，访问相应的PML文档，生成HTML文档，前往给客户端。 什么是物联网 ？ 物联网本质特征 物联网体系框架 物联网根本构成 物联网中心技术1、物联网技术 物联网编码EPC编码体系原那么、构造与类型 EPC规范EPC Global、 EPC Global Gen2 GSI全球一致识别系统 EPC编码战略与实现 识别和防碰撞问题多标签防碰撞多读写器防碰撞 1.5 物联网中心技术 信息采集技术 近程通讯技术 信息远程传输

15、技术 海量信息智能分析与控制技术云计算1.5 物联网中心技术1.5 物联网中心技术WSN1.5 物联网中心技术WSN 体系构造WSN体系构造：平面拓扑构造WSN体系构造：逻辑分层构造1.5 物联网中心技术WSN 体系构造传感器节点体系构造传感器网络协议栈1.5 物联网中心技术WSN 通讯WSN在无线通讯框架中的位置1.5 物联网中心技术1.5 物联网中心技术 物联网技术 物联网运用与管理 物联网开展趋势 物联网产业开展方式目录 物联网运用 物联网管理2、物联网运用与管理 在国家大力推开工业化与信息化两化交融的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。 一旦物联网大规

16、模普及，无数的物品需求加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口安装数量将大大超越目前的手机数量。2.1 物联网运用 按照目前对物联网的需求，在近年内就需求按亿计的传感器和电子标签。根据估计，2021年，内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件将超越万亿个，物联网将会开展成为一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件的消费，给市场带来宏大商机。 物联网目前曾经在行业信息化、家庭保健、城市安防等实践运用。图5展现了未来物联网的运用场景。2.1 物联网运用2.1 物联网运用物联网管理平台挪动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共平安环境

17、维护气候数字化医疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售、自动效力设备、平安、节能消费、平安、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、平安大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾祸、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评价降水、防洪、远程设备买卖、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息2.1 物联网运用 中国挪动2.1 物联网运用2.1 物联网运用2.1 物联网运用2.1 物联网运用物联网运用表示图 运用案例

18、1：家畜溯源 给放养的家畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会不断坚持到超市出卖的肉品上，消费者可经过手机阅读二维码，知道家畜的生长历史，确保食品平安。 我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。2.1 物联网运用2.1 物联网运用2.1 物联网运用商品溯源2.1 物联网运用 运用案例2：精准农业2.1 物联网运用 运用案例2：精准农业2.1 物联网运用 运用案例2：精准农业-无线葡萄园 2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以安康生长。研讨人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。 经过年年的数据记录以及相关分析，便能准确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度确实切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。 运用案例3：机场防入侵 上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐惧袭击等攻击性入侵。上海挪动的车务通在2021年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保证世博园区周边大流量交通的顺畅。2.1 物联网运用 运用案例4：智能