《物联网报告》word版

1、物联网认识报告学 校： 河北联合大学 专 业： 双控专业 姓 名：张建伟、裴颖娜、王娜指导教师： 景会成、张涌涛 摘要物联网(Internet of Things)作为新兴的事物，目前尚未有全球明确公认的标准定义。国内通常认为物联网是通过无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网将各种感知技术、现代网络技术、人工智能和自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世

2、界。物联网作为新兴战略新产业的代表，虽然当前雏形就像互联网早期的局域网一样，但是其昭示着的远大前景已经不容质疑。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc308511565 1物联网的发展 PAGEREF _Toc308511565 h 4 HYPERLINK l _Toc308511566 2物联网的概念 PAGEREF _Toc308511566 h 4 HYPERLINK l _Toc308511567 2.1物联网定义 PAGEREF _Toc308511567 h 4 HYPERLINK l _Toc308511568 2.2物联网体系 PAGEREF _

3、Toc308511568 h 5 HYPERLINK l _Toc308511569 3物联网的关键技术 PAGEREF _Toc308511569 h 6 HYPERLINK l _Toc308511570 3.1传感层技术 PAGEREF _Toc308511570 h 6 HYPERLINK l _Toc308511571 3.2接入层技术 PAGEREF _Toc308511571 h 7 HYPERLINK l _Toc308511572 3.3网络传输层技术 PAGEREF _Toc308511572 h 7 HYPERLINK l _Toc308511573 3.4支撑层技术 P

4、AGEREF _Toc308511573 h 8 HYPERLINK l _Toc308511574 3.5应用层技术 PAGEREF _Toc308511574 h 8 HYPERLINK l _Toc308511575 4物联网的发展趋势 PAGEREF _Toc308511575 h 8 HYPERLINK l _Toc308511576 4.1国外发展现状 PAGEREF _Toc308511576 h 8 HYPERLINK l _Toc308511577 1、美国在物联网基础架构、关键技术领域已有领先优势 PAGEREF _Toc308511577 h 8 HYPERLINK l

5、_Toc308511578 2、欧盟出台系列政策促进物联网技术研发和应用 PAGEREF _Toc308511578 h 9 HYPERLINK l _Toc308511579 3、日本国家战略推动物联网发展 PAGEREF _Toc308511579 h 9 HYPERLINK l _Toc308511580 4、韩国通过国家战略在物联网应用方面抢占先机 PAGEREF _Toc308511580 h 9 HYPERLINK l _Toc308511581 4.2国内发展现状 PAGEREF _Toc308511581 h 9 HYPERLINK l _Toc308511582 1、支持政策

6、：国家战略性新兴产业 PAGEREF _Toc308511582 h 9 HYPERLINK l _Toc308511583 5物联网面临的问题 PAGEREF _Toc308511583 h 101物联网的发展物联网的理念最早出现于比尔盖茨1995年未来之路一书。1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2005年11月，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”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主动进行交换，

7、射频识别技术、传感器技术、纳米技术、职能嵌入技术将得到更加广泛的应用。2008年11月IBM提出“智慧地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此作为经济振兴战略。2009年8月，温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时，明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。2物联网的概念2.1物联网定义物联网，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两

8、层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。2.2物联网体系物联网的体系架构由感知层、网络层、应用层组成。感知层主要实现只能感知功能，包括信息采集、捕获和物体识别。网络层主要实现信息的传送和通信。应用层则主要包括各类应用，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。感知层：感知层是物联网的皮肤和五官，主要进行识别物体，采集信息。包括多种发展成熟度差异性很大的技术，如二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络、短距离通信以

9、及实时定位等。RFID技术正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。而传感器网络感知主要通过各种类型的传感器对物质属性、环境状态、行为态势等静、动态的信息进行大规模、分布式的信息获取与状态识别，针对具体感知任务，常采用协同处理的方式对多种类、多角度、多尺度的信息进行在线计算、并与网络中的其他单元共享资源进行交互与信息传输。如果再扩展一步，有些应用中还需要通过执行器对感知结果做出反应，对整个

10、过程进行智能控制。接入层：主要完成各类设备的网络接入,主要强调接入网络的方式; ：该层的主要功能是通过现有的移动通信网(如GSM网、T胁SCDMA网)、无线接入网(如WiMAX)、无线局域网(WiFi)、卫星网等基础设施，将来自感知层的信息传送到互联网中。 网络层：其主要功能是直接通过现有的互联网或移动通信网（如全球移动通讯系统 GSM、时分同步的码分多址技术 TDSCDMA）、无线接入网（微波存取全球互通 WiMAX）、无线局域网（无线保真 Wi-Fi）、互联网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。支撑层：在高性能计算技术的支撑下，将网络内大量或海量的信息资源通过计算整合成一个可

11、以互联互通的大型智能网络，为上层服务管理和大规模行业应用建立起一个高效、可靠和可信的支撑技术平台。该层的主要技术包括智能处理、分布式并行计算、云计算技术、海量存储与数据挖掘、管理系统及数据库以及综合设计验证等等。例如，通过能力超级强大的中心计算及存储机群（如云计算平台、高性能并行计算平台等）和智能信息处理技术，对网络内的海量信息进行实时的高速处理，对数据进行智能化的挖掘、管理、控制与存储。应用层：根据用户的需求可以构建面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，并根据各种应用的特点集成相关的内容服务。显然，为了更好地提供准确的信息服务，这里必须结合不同行业的专业知识和业务模型，以完成更加精细和准

12、确的智能化信息管理。例如，当对自然灾害、环境污染等进行预测预警时，就需要相关生态、环保等等多学科领域的专门知识和行业专家的经验。物联网各层次间既相对独立又紧密联系。为了实现整体系统的优化功能服务于某一具体应用，各层间资源需要协同分配与共享。以应用需求为导向的系统设计可以是千差万别的，也不一定所有层次的技术都需要采用。即使在同一个层次上，可以选择的技术都需要采用。即使在同一个层次上，可以选择的技术方案也可以进行按需配置。但是，优化的协同控制与资源共享首先需要一个合理、优化的顶层系统设计来为应用系统提供必要的整体性能保障。3物联网的关键技术3.1传感层技术(1)RFID识别技术RFID(radio

13、frequencyidentification,射频识别)射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别过程无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID作为一种射频自动识别技术，通过物品标签与阅读器之间的配合，可以基于计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。在“物联网”中，RFID正是让物品由“死”变“活”、“开口说话”，从而能够基于互联网自动进行信息交换的一种技术，其主要为物联网中物品的身份标识提供技术支持。RFID标签中存储着数据格式规范的信息，通过RFID阅读器将物品的属性信息自动采集到系统中，实现对物品的自动识别；并按照一定的要求完成

14、数据格式的转换，通过无线数据通信网络把它们传递到数据处理中心，便于后续“透明”管理。(2)传感网络技术传感器网络是物联网的核心,主要解决物联网中的信息感知问题。物品总是在流动中体现它的价值或使用价值的,如果要对物品的运动状态进行实时感知,就需要用到传感器网络技术传感器网络通过散布在特定区域的成千上万的传感器节点,构建了一个具有信息收集、传输和处理功能的复杂网络,通过动态自组织方式协同感知并采集网络覆盖区域内被查询对象或事件的信息,用于跟踪、监控和决策支持等,“自组织”、“微型化”和“对外部世界具有感知能力”是传感器网络的突出特点。这里需要注意的是,传感网只是物联网感知、获取信息的一种重要的技术

15、手段,不是物联网所涉及技术的全部,不能因为传感网在物联网中的核心地位,或者从局部利益或个人目的角度出发将物联网等同于传感器网络。(3)嵌入式技术嵌入式技术是将计算机技术、自动控制技术、通讯技术等多项技术综合起来与传统制造业相结合的技术,是针对某一个行业或应用开发出的智能化机电产品,所实现的产品具有故障诊断、自动报警、本地监控或远程监控等功能,能够实现管理的网络化、数字化和信息化。“物联网”使物品具有了“信息生命”,将物理基础设施和信息基础设施有机地融为一个整体,使囊括其中的每一件物品都“活”了起来,具有“智慧”,能够主动或被动地与所属的网络进行信息交换,从而更好地服务于人们的生产与生活,这其中

16、离不开嵌人式技术的广泛应用。正是与嵌人式技术的结合,才使得对物品的标识以及传感器网络等的正常和低成本工作成为可能,即把感应器或传感器嵌人和装备到如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、油气管道、供水系统等各种物体中,形成物与物之间能够进行信息交换的“物联网”,并与现有的互联网整合起来,从而实现人类社会与物理系统的整合,让所有的物品都能够远程感知和控制,形成一个更加智慧的生产生活体系。3.2接入层技术其主要功能是直接通过现有的互联网或移动通信网（如全球移动通讯系统 GSM、时分同步的码分多址技术 TDSCDMA）、无线接入网（微波存取全球互通 WiMAX）、无线局域网（无线保真 Wi-Fi）

17、、互联网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。3.3网络传输层技术(1)网络组网技术传感器网络组网方式，Internet与通信网络组成更广泛意义上的网络。(2)网络接入技术感知层的传感网络接入网络层所涉及的接入技术，技术如何实现和所遵循的标准。(3)网络融合技术指Internet与移动通信网络，卫星网络等网络间的融合，信息交换和所遵循的标准。（4）通信技术3.4支撑层技术由于物联网技术有成千上万的传感网络组成，必然会产生海量的数据，这些数据在网络层中传输过来后，我们首先面临的问题是这些数据放在什么地方，也就是存储问题，然后这些数据我们进行怎样的预处理来为我们的应用层提供支撑。所以将

18、涉及以下几个技术：（1）多源数据融合技术（2）数据存储技术（4）云计算技术3.5应用层技术物联网的应用需要智能化信息处理技术的支撑，主要需要针对大量的数据通过深层次的数据挖掘，并结合特定行业的知识和前期科学成果，建立针对各种应用的专家系统、预测模型、内容和人机交互服务。专家系统利用业已成熟的某领域专家知识库，从终端获得数据，比对专家知识，从而解决某类特定的专业问题。预测模型和内容服务等基于物联网提供的对物理世界精确、全面的信息，可以对物理世界的规律(如洪水、地震、蓝藻)进行更加深入的认识和掌握，以做出准确的预测预警，以及应急联动管理。人机交互与服务也体现了物联网“为人类服务”的宗旨。人机交互提

19、供了人与物理世界的互动接口。物联网能够为人类提供的各种便利也体现在服务之中。4物联网的发展趋势目前，物联网开发和应用仍处于起步阶段，发达国家和地区抓住机遇，出台政策进行战略布局，希望在新一轮信息产业重新洗牌中占领先机。日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”及美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相继实施；澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网发展战略，加快推进下一代网络基础设施的建设步伐。物联网成为“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段。4.1国外发展现状1、美国在物联网基础架构、关键技术领域已有领先优势美国在物联网产业上的优势正在加强与扩大。国防部的“智能微尘”（SMART

20、 DUST）、国家科学基金会的“全球网络研究环境”（GENI）等项目提升了美国的创新能力；由美国主导的EPCglobal标准在RFID领域中呼声最高；德州仪器（TI）、英特尔、高通、IBM、微软在通信芯片及通信模块设计制造上全球领先；物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2、欧盟出台系列政策促进物联网技术研发和应用欧盟将信息通信技术（ICT）作为促进欧盟从工业社会向知识型社会转型的主要工具，致力于推动ICT在欧盟经济、社会、生活各领域的应用，提升欧盟在全球的数字竞争力。欧盟在RFID和物联网方面进行了大量研究应用，通过FP6、FP7框架下的RFI

21、D和物联网专项研究进行技术研发，通过竞争和创新框架项目下的ICT政策支持项目推动并开展应用试点。2009年9月15日，欧盟发布欧盟物联网战略研究路线图，提出欧盟到2010、2015、2020三阶段物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药、能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术。目前，除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域进行应用。3、日本国家战略推动物联网发展日本是世界上第一个提出“泛在”（源于拉丁语的Ubiquitous，简称U网络，指无所不在的网络）战略的国家，2004年日本政府

22、在两期E-Japan战略目标均提前完成的基础上，提出了“U-Japan”战略，其战略目标是实现无论何时、何地、何物、何人都可受益于ICT的社会。物联网包含在泛在网的概念之中，并服务于U-Japan及后续的信息化战略。通过这些战略，日本开始推广物联网在电网、远程监测、智能家居、汽车联网和灾难应对等方面的应用。4、韩国通过国家战略在物联网应用方面抢占先机2004年，韩国提出为期十年的U-Korea战略，目标是“在全球最优的泛在基础设施上，将韩国建设成全球第一个泛在社会”。2009年10月13日，韩国通信委员会（KCC）通过了基于IP的泛在传感器网基础设施构建基本规划，将传感器网确定为新增长动力，据

23、估算至2013年产业规模将达50万亿韩元。KCC确立了到2012年“通过构建世界最先进的传感器网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的目标。为实现这一目标，确定了构建基础设施、应用、技术研发、营造可扩散环境等四大领域、12项课题。4.2国内发展现状1、支持政策：国家战略性新兴产业在无线传感领域的研究，中国早在上世纪90年代就已经开始，2004年开始在军民两个领域展开标准化研究工作，2009年以来开始积极推进产业化。2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心，指示要迅速在无锡建立中国的“感知中国”中心。3个月之后，在“让科技引领中国持续发展”讲话

24、中，温家宝再次明确，物联网为五大重点扶持的新型科技领域之一。5物联网面临的问题1.物联网的政策和法规。物联网不是一个小产品，也不是只是一个小企业可以做出来，做起来，它不仅需要技术，它更是牵涉到各个行业，各个产业，需要多种力量的整合。这就需要国家的产业政策和立法上要走在前面，要制定出适合这个行业发展的政策和法规，保证行业的正常发展。因此对于复杂的物联网，必须要有政府的政策支持，政府必须要有专门人和专门的机构来研究和协调，物联网才能有真正意义的发展，否则，它只能小有成就，而不会大有作为。2.技术标准的统一与协调。我们都知道互联网发展到今天，有一件事是解决的非常好，就是标准化问题解决的非常好，全球进

25、行传输的协议TCP/IP协议，路由器协议，终端的构架与操作系统，这些都解决的非常好，因此，我们可以在全世界任何一个角落，使用每一台电脑连接到互联网中去，可以很方便的上网。物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，那结果是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法连通，不能进行联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题，开始时，这个问题解决得好，以后就很容易，开始解决不好，积重难返，那么以后问题就很难解决。这个问题和第一问题又是相关联，如果政府没有

26、专门的部门来管理和协调，没有相应的政策和法规，何来标准的统一与协调？3.管理平台的形成。物联网是什么？我们经常会说RFID，这只是感知，其实感知的技术已经有，虽然未必说成熟，但是开发起来并不难。但是物联网的价值在什么地方？在于网，而不在于物。传感是容易的，但是感知的信息，如果没有一个庞大的网络体系，不能进行管理和整合，那这个网络就没有意义。因此，建立一个全国性的，庞大的，综合的业务管理平台，把各种传感信息进行收集，进行分门别类的管理，进行有指向性的传输，这就是一个大问题。一个小企业甚至都可以开发出传感技术，开发出传感应用。但是一个小企业没有办法建立起一个全国性高效率的网络。没有这个平台，各自为政的结果一定是效率低，成本高，很难发展