物联网与物联网管理课件

1、 第一章 物联网与物联网管理物联网（IoT）概念的提出2009年2008年2005年1998年 MIT的 Kevin Ashton第一次提出：把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网” ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络 IBM提出：把传感器设备安装到各种物体中，并且普遍连接形成网络，即“物联网”，进而在此基础上形成“智慧地球 欧洲物联网研究项目工作组制订物联网战略研究路线图，介绍传感网/RFID等前端技术和20年发展趋势物联网形式早已存在，统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上 温家宝总理考察中科院无锡高新微纳传感网

2、工程技术研发中心后，指示“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫感知中国中心”。无锡市政府多次赴京向国家三部委申报“中国传感网产业园”。背景物联网(The Internet of things)的概念最早是在1999年提出的，其后又多次被重复。其定义是：把任何物品通过射频识别（RFID），红外感应器，全球定位系统，激光扫描器 等信息传感设备，按约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和共享，以实现智能化识别和管理的一种网络。 物联网概念物联网的定义范畴：网络；方式：传感设备、协议、信息交换和通讯；目的：识别、定位、跟踪、监控和管理。含义：物联网是物物相连的互联网。 一层：基础和核心仍是互联网，是在

3、互联网基础上延伸和扩展的网络； 二层：用户端从个人电脑延伸和扩展到任何物品间的信息交换和通讯。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是网络通信，网状网络是关键，它是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。 物联网的定义客观事物会说话应用与决策、服务与运营统一的数据平台体系 (云计算）传感器/智能卡/智能设备物联网物联网的英文叫Internet of Things，物联网就是物物相连，把真实数据实时传到网络中，形成各种应用和服务物联网就是物体真实信息的网络体系国际物联网发展中国：200

4、9年8月 感知中国以中科院和中国移动为先导，强调自主创新的传感技术和TD结合美国： 2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”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欧盟：2009年6月 物联网行动计划 具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全日本： 2009年8月 u-Japan战略在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用关注点1：全面感知关注点2：可靠传送关注点3：智能处理 传感器和RFID 智能嵌入技术 (如智能家庭) 短距无线和传感网技术 IP化多业务承载的公网 信息IT技术深入各行业 物物&人物交互的智能中枢美国-智慧地球IBM是智慧地球的推动

5、者提出应用物联网技术实现智慧地球计划说服奥巴马将物联网提升为美国国家战略设立“更加智能的星球”的网站发布“智慧地球赢在中国”白皮书IBM技术优势服务器等系列产品解决方案及云计算技术IBM核心问题现有应用规模小欠缺行业性和专业性欧盟FP7物联网-国家战略仪表读写集团车辆私人车辆安全收费资产管理智能城市智能家居医疗电子设备物品溯源电力车辆管理车辆盗窃写安防销售网点机器设备城市照明智能电网远程监护可连PNDRFID供应链煤气电子收费远程诊断商业调查售票储存罐交通管理智能电器设备朔源电子书库存水驾驶辅助城市调查ATM 机储存箱公共信息园艺泳池病人监理电子相框车联网个人调查零售机能源设备垃圾废物电子游戏

6、保险停车交费环境农场传感雷达探测电子通话药品管理远程诊断成熟市场新兴市场未来市场 FP7市场日本-泛在网为立国之本物联网在台湾的应用发展中国-物联网为战略性新兴产业物联网被正式提升为战略性新兴产业，国家物联网标准联合工作组成立中国-无锡物联网园区主要优势园区及品牌政府支持传感器电源部分自主开发RFID、传感器标准制定核心问题传感器敏感元件进口空间规划面积20平方公里，一期10.8平方公里，2012产业规模达1000亿，2015年达2500亿目前各研究院所进驻很多中国与欧美日特点比较西方特点欧美日在信息化设施、技术体系、应用经验等 占据优势欧美日在基础元件、网络架构方面具备绝对优势欧美日在标准制

7、定方面具备优势。中国特点中国信息化基础，是一种优势中国在标准制定方面已经介入中国在起步方面属于同时起步中国在政府的主导和引导作用占据优势中国是全世界最大的制造业中国是全世界最大的市场传感器RFID自动化仪表多媒体信息数据采集短距无线传输技术自组织组网技术协同信息处理传感器中间件技术传感器网络组网和协同信息处理感知层下一代承载网M2M 无线接入移动通信网互联网互联网、移动通信网及其他专网通信层异构网融合资源和存储管理专用网络远程控制应用通信中间件信息开放平台云计算平台服务支撑平台物联网应用支撑子层环境监测工业控制智能物流物联网应用应用层传感网与通信网的互通数字城市智能交通智能水利智能楼宇公共技术

8、系统及网络管理安全技术QoS 管理标识管理数据采集数据传输数据处理物联网体系框架物联网体系构架：感知层 指通过条码、二维码、射频识别、传感器、工业仪表等在内的采集设备获取信息。智能卡（条码、二维码、射频卡等）传感器（温度、压力、湿度、化学等）工业仪表（温度、压力、液位、分析仪等）智能设备（开关、控制器、执行机构等）音视频设备传感器RFID自动化仪表多媒体信息数据采集短距无线传输技术自组织组网技术协同信息处理传感器中间件技术传感器网络组网和协同信息处理感知层下一代承载网M2M 无线接入移动通信网互联网互联网、移动通信网及其他专网通信层异构网融合资源和存储管理专用网络远程控制应用通信中间件信息开放

9、平台云计算平台服务支撑平台物联网应用支撑子层环境监测工业控制智能物流物联网应用应用层传感网与通信网的互通数字城市智能交通智能水利智能楼宇公共技术系统及网络管理安全技术QoS 管理标识管理数据采集数据传输数据处理物联网体系框架26基础通信网络企业网络电信网络（3G/2.5/)InternetRK 智能网关平台iSAN网络存储服务及磁盘整列数据库服务器集群RK-ACC数据中心RK-ACC应用软件平台物联网体系构架-通信层通信层 即传输层，通过无线或有线模式，将信息传输到中央数据库中，建立海量的数据储备 传感器RFID自动化仪表多媒体信息数据采集短距无线传输技术自组织组网技术协同信息处理传感器中间件

10、技术传感器网络组网和协同信息处理感知层下一代承载网M2M 无线接入移动通信网互联网互联网、移动通信网及其他专网通信层异构网融合资源和存储管理专用网络远程控制应用通信中间件信息开放平台云计算平台服务支撑平台物联网应用支撑子层环境监测工业控制智能物流物联网应用应用层传感网与通信网的互通数字城市智能交通智能水利智能楼宇公共技术系统及网络管理安全技术QoS 管理标识管理数据采集数据传输数据处理物联网体系框架物联网体系构架-应用层专业软件及服务 将海量数据进行分类、整理、挖掘分析，建立各种算法，优化调度，应用在各种专业领域：工业自动化、交通、物流、农业、旅游、环保、军事等。服务器、计算机、存储设备、云计

11、算等数据挖掘软件及服务专家分析软件及服务专业应用软件及服务传感器RFID自动化仪表多媒体信息数据采集短距无线传输技术自组织组网技术协同信息处理传感器中间件技术传感器网络组网和协同信息处理感知层下一代承载网M2M 无线接入移动通信网互联网互联网、移动通信网及其他专网通信层异构网融合资源和存储管理专用网络远程控制应用通信中间件信息开放平台云计算平台服务支撑平台物联网应用支撑子层环境监测工业控制智能物流物联网应用应用层传感网与通信网的互通数字城市智能交通智能水利智能楼宇公共技术系统及网络管理安全技术QoS 管理标识管理数据采集数据传输数据处理物联网体系框架18世纪中期，以蒸汽机为代表的第一次工业革命

12、开创了人类的大机器工业时代从科学发展史看物联网19世纪后期到20世纪中叶，以电机为代表的第二次工业革命使人类进入了电气化时代20世纪下半叶，以互联网计算机为代表的第三次工业革命迅速席卷全球，世界进入信息化时代21世纪初提出的物联网，能够引发第四次工业革命吗？高科技产业发展规律计算机行业 （5年一个大进步）1965年, 美国推出第一台小型机PDP-81970年， 第一块RAM芯片由INTEL推出，容量1K。 UNIX操作系统、 Forth编程语言完成1970年 互联网的雏形形成。向非军用开放， 一些大学开始接入1974年， 第一台商用个人计算机1975年， Bill Gates和Paul All

13、en开发BASIC程序 创办微软公司，苹果计算机同年成立1979年, 第一台笔记本电脑。 1985年， 微软推出MS-DOS 3.21990年: 微软推出Windows 3.0高科技产业发展规律互联网行业（5年一个大发展）1995年，第一家网络公司Netscape股票上市 全球热捧互联网2000年，互联网电子商务改变我们的生活2005年，移动互联网改变上网方式2009年，物联网开始兴起从互联网到物联网随着网络覆盖的普及，人们提出了一个问题，既然无处不在的网络能够成为人际间沟通的无所不能的工具，为什么我们不能将网络作为物体与物体沟通的工具，人与物体沟通的工具，乃至人与自然沟通的工具？中国移动通信

14、集团公司总经理 王建宙从互联网到“物联网”计算机:自动计算以独立计算机进行信息处理互联网：人与人交互基于计算机网络进行信息交互物联网：物物&人物交互万物的信息感知、交互、处理的网络原因一、互联网走到瓶颈互联网是虚拟世界互联网垃圾信息越来越多，互联网逐步成为娱乐平台，公信力和严肃性缺失互联网的飞速发展，使政府无法控制；但巨大的社会效应却又无法放弃，需要一个新产业来取代计算机行业的发展决定人要把计算机装到物体上，而不是人自己来控制物联网把物质世界和数字世界连接起来，实现现实世界和虚拟世界的融合。 把一切事物交给计算机把计算（机）装入一切事物物联网兴起的原因分析互联网到物联网是必然趋势原因二：国际、

15、国家高层领导的重视和亲自推动信息化产业对物联网强力推动（IBM、中移动、无锡中科院、研祥、罗克佳华等）传统产业的积极呼应（沃尔玛、海尔等）物联网覆盖性，可以作为传统产业新经济增长点，得到各个方面的支持资本市场的热情高涨，在股市低迷情况下，物联网概念股都是逆势上扬我国各相关部委都在积极研究、不断推出各类政策、措施来支持物联网产业的快速发展物联网兴起的原因分析深层次原因：国际金融危机历史的经验，每一次重大的经济危机都要伴随着一场技术的革命每次经济危机之后，都会极大地激发人们对新技术的追求和探索每一次危机会使人们冷静下来反省：以往的发展出了什么问题？未来当如何应对？这次国际金融危机促使人们反思：对如

16、此严重的危机，现有的信息技术为什么没能及时监测、提前预警？也就是说，人类对物理世界的认知、把握还远远不够，要想真正应对各种危机，必须把信息技术的触角延伸到物理世界，以实现及时的感知，并迅速采取相应的措施。 深层次原因是人类自信缺失的反应，此轮经济危机后，需要更多的真实的实时的信息来判断，来控制已知的世界。找到经济增长的新引擎、进而实现整体经济的再一次腾飞！这就是物联网！新一轮的产业革命物联网 物联网兴起的原因分析39物联网应用领域物联网既是网络，更是应用，重点体现在十大行业智能电网网络汽车智能交通智能物流智能家居智能建筑环境保护城市管理医疗健康精细农牧业金融服务保险业公共安全当前物联网应用的十

17、大热点行业电力发电,输电,配电,变电,用电,调度六大环节的物联网应用主要应用:无线抄表,智能用电,电力巡检等应用提供汽车信息服务,支持交通管理，车辆控制和安全系统，公共交通管理，商用车运营管理，交通应急管理以及出行和交通需求管理等领域提高物流效率，实现物流的全供应链流程管理支持提供基于网络的通讯，进行家居和建筑的自动化控制，和外部共享信息应用包含家庭安防类，信息服务类和家电设备管理等应用环境监测，河流区域监控，森林防火，动物监测等应用应用物联网支撑城市综合管理，实现智慧城市基于RFID技术的医疗健康服务管理涉及医疗健康服务管理，药品和医疗器械管理及生物制品管理等应用整合新型传感器技术，全流程的

18、牧业管理和支持精细农业应用涉及食品安全溯源，环境检测等应用依靠物联网支撑金融和保险行业体系，实现便捷和健壮的服务应用涉及安全监控，手机钱包等应用主要应用于机场防入侵，安全防范，城市轨道防控，城市公共安全管理方面物流货物跟踪电力无线抄表农业生产控制环境监测车辆监控调度城市路灯控制气象监测企业安防监控城市管道监控银行设备布放管理物联网应用在零售业案例： Walmart 与物流网问题: 应竞争及市场扩张要求需进一步降低物流成本核心技术：RFID技术方式: 在所有重点产品和物流车辆上装RFID,在供应链(供应商,仓库,商店)装读写器功能: 物流自动化以提高效率，缩短了商品市场流通周期，降低商品运送的出

19、错率效果:库存周转率比传统物流仓储提高了60%，资金占用率下降40%总体物流成本降低5%,继续保持美国零售业第一的地位2010年中国物流行业的总产值将达到1.2万亿元我国全社会物流费用支出约占GDP的20%，发达国家仅占10%物流成本占GDP的比重每降低1个百分点，可在货物运输、仓储方面节能降耗1000亿元以上，可以增加1300亿元的社会效益物联网应用在物流业案例：美国联邦快递核心技术：射频识别技术,云计算端组成新型跟踪装网络服务SenseAware推出时间: 2009年12月份应用:和保健公司、生命科学公司展开合作，用于跟踪手术工具包、医疗设备等效果: 保证邮件的安全 最佳路线选择物联网应用

20、在农业案例：美国加州Napa 谷土壤及环境监测问题: 高品质的葡萄酒对土壤的温度，湿度等有极严格的要求核心技术：传感器解决方案：每隔100-400米埋个传感节点功能: 监测土壤温度，湿度，光照，有效控制滴灌效果:提高葡萄酒的品质，提高产能20%，节约用水25%物联网应用在旅游业案例：美国Utah州高尔夫球场草皮维护问题: Utah州干旱的气候造成很高的高尔夫球场草皮维护费用核心技术：传感器解决方案：每隔100-400米埋个传感节点功能: 监测草皮土壤的温度，湿度和盐度，自动控制水分，通风情况及养料供给效果:降低草皮维护费用达40%以上据住建部预测，到2020年，建筑能耗将占我国总能耗的40%物

21、联网核心的智能建筑是建筑节能的关键基础采用智能集成控制技术，建筑节能空间在15%-50%物联网应用在节能物联网应用在安全监测案例：香港山体安全监测问题: 避免人口密集区的山体滑坡地质灾害发生核心技术： 传感器获取水位和倾角信息技术方式: 传感器及GPRS通讯 预警模型的建立效果: 高精确度的地质灾害预警物联网应用在社会治安案例：台湾车辆追踪系统问题: 大量警力投入处理突发重大案件后的影像处理核心技术：智慧影像技术和自动化监测软件功能: 自动化监测和快速查询效果: 提升车辆追踪效率超过60%,有力打击车辆盗窃犯罪物联网应用在安防案例：上海浦东国际机场防入侵系统 上海世博会防入侵系统 问题： 防止

22、人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵 技术核心：以物联网传感器产品 方式：铺设了数万个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测 造价：五千万。 评价：事实上人工安防系统现阶段会更廉价更有效，这显然不是市场行为，而是政府的远见，需要扶持和培养一个大产业物联网应用在城市管理案例：世博会问题: 世博期间对城市垃圾处理的严格要求核心技术： RFID及GPS功能: 全面监控世博垃圾处理,合规垃圾运载才能付费效果: 维护上海世博期间的城市形象案例：扬州居民灾害事故技防体系问题: CO,火灾灾害发生时救助不及时造成巨大人员伤亡核心技术： 传感器网络技术方式: 传感器及GPRS通讯功能: 实时监控,多极预警机制

23、效果: 确保人民群众的安全物联网应用在居民社区管理物联网应用在医药管理 虽然这些国家没有将排水设备的自动化单独进行研究，但他们将这一方面的内容列入了矿山整体自动化的规划之中，将所有的控制信息包括水泵的运行都集中给中心控制室，进行统一控制。无论是发展传感器技术，还是建立统一的通信网络，都关系到自动排水系统的发展。物联网应用在食品管理 食品安全溯源系统给猪戴上“耳环”、给牛戴条“项链”、水稻田装个监视器猪肉、牛肉、大米等食品就有了自己的“生存日记”，将来消费者购买或吃到这些有“身份”的米和肉时，如有任何疑问，都可进行质量追溯，保证真正吃上放心食品。54通过二维码及射频技术将动物从饲养开始进行登记记

24、录，完善记录饲养过程，运输分装过程等各个方面的信息，并全面集成起来，通过信息系统筑起一张监督网络，实现全程自动化监控管理，切实保障食品安全。给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码并一直保持到超市出售的肉品上，通过手机阅读二维码，知道其成长历史，确保食品安全。食品安全溯源系统55Smart Home家庭自动化共用电话交换网四大功能：信息、通信、娱乐和生活 提供多种方便、安全、节能、环保的家居服务，包括智能家电、家庭节能、智能照明和通风与家庭安防等几个方面。Smart Home在智能家居的应用场景中，用户在下班回家的路上即可用手机启动“下班”业务流程，将热水器和空调调节到预订的温度，并检测冰箱内的食物容量，如不足则通过网络下订单要求超市按照当天的菜谱送货。Smart Homee-Medical & e-Healthye-Healthy老人物联网终端 Traffic ControlSensor attached to every vehicle.Capable of detecting their location