物联网技术的发展与应用教材课件

清华大学深圳研究生院物流与交通学部缪立新教授201611物联网技术的发展与应用清华大学深圳研究生院物联网技术的发展与应用互联网演变物联网概述物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心2主要内容清华大学现代物流研究中心2互联网演变互联网的影响互联网定义物联网概述物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心3主要内容清华大学现代物流研究中心3新闻互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心4新闻互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心4图书出版互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心5亚马逊在2007年底推出了划时代的Kindle阅读器，开创了Kindle＋模式。Kindle阅读器具有6寸或9.7寸的E-Ink屏幕，可以通过Wifi或3G连接或其他网站。亚马逊有63万种Kindle电子书。新发行电子书订价为9.99美元，比较老的书仅为2-3美元，而纸本精装版新书的平均定价达25美元，平装版也要13美元。2010年第一个季度Kindle电子书与精装硬皮书的销量比已达到143:100。新版Kindle支持30种报纸无线订阅，每天早上通过无线网络发至阅读器上，价格为每月10美元至14美元。支持22本杂志，价格约为每月1.5美元至3美元。还有100多个博客订阅，费用为每月2美元。“Kindle＋”将带来全新的图书、报纸、杂志订阅方式图书出版互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心5亚马交流和沟通互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心6博客交流和沟通互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心6博互联网的定义互联网（Internet，又叫做因特网），是互联的计算机组成的全球网络，计算机之间通过标准的协议相互通讯。互联网是全球性的。互联网上的每一台主机都需要有“地址”（IP地址），互联网上不允许有两个相同IP地址的主机。这些计算机按照共同的规则(TCP/IP协议）连接在一起。7清华大学现代物流研究中心IP地址：6互联网的定义互联网（Internet，又叫做因特网），是互联互联网演变物联网概述物联网定义——EPC（Auto-ID,1999）物联网定义——ITU,2005年物联网体系结构物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心8主要内容清华大学现代物流研究中心8物联网这个词，国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，旨在提高现代物流、供应链管理水平，降低成本，被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术。EPC网络的全球化标准目前由非盈利组织EPCGlobal维护。EPCglobal是国际物品编码协会EAN和美国统一代码委员会（UCC）的一个合资公司。EPCglobal的目的是促进EPC网络在全球范围内更加广泛地应用。物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心9本质：基于EPC标签（被动式RFID标签）的全球范围内物品识别和跟踪物联网这个词，国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心ARFID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。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，系统由一个读写器和标签组成。RFID清华大学现代物流研究中心10读写器标签（芯片+天线）RFID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EPC系统的构成物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心11主要内容注释全球产品电子代码的编码体系EPC编码标准识别目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品上或者内嵌到物品读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ObjectNamingService，ONS）类似域名解析服务（DNS）实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage,PML)类似XMLEPC系统的构成物联网定义——1999年Auto-ID的EPEPC系统工作流程物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心12EPC系统工作流程物联网定义——1999年Auto-ID的E2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，物联网概念的兴起，很大程度上得益于这一报告。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。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网定义——2005年ITU清华大学现代物流研究中心132005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WS清华大学现代物流研究中心物联网（TheInternetofThings），是通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物品或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。14物联网定义——2005年ITUInternet与EPC比较从物品识别到全方位传感（光、声、位置、震动等）从物品跟踪扩展到任何物品（轮胎、洗衣机等）传感器节点通常包括传感、数据处理、无线传送模块，更复杂、更智能

清华大学现代物流研究中心物联网（TheInterneto物联网体系结构清华大学现代物流研究中心15来源：中兴物联网业务支撑平台及应用物联网体系结构清华大学现代物流研究中心15来源：中兴物联网业互联网演变物联网概述物联网应用案例智能交通NEC基于RFID的冷链物流温度监控精细农业天然气设施管理日本农产品溯源军事领域机场传感网围界防入侵系统地震预报智能电网SmartHome主要内容清华大学现代物流研究中心16互联网演变主要内容清华大学现代物流研究中心16车联网(IntelligentVehicularad-hocNetwork)——汽车与汽车、汽车与道路、汽车和行人、汽车和非机动车之间的信息共享和互动，可实现自动驾驶、零交通事故、道路拥挤预测等功能。由于汽车价格昂贵、具有供电系统，车联网的设备受价格、体积、供电等限制较少。物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心17Twitter:天越来越暗了，该把车灯打开了Twitter:路上交通拥堵，往后50英里也没什么希望2011版的福特嘉年华，名叫AJ它可以收集位置、行驶速度、加速状况、刹车、雨刷等数据，并与从互联网上筛选的信息综合起来。然后通过Twitter发布实时交通状况和天气预报等信息。车联网(IntelligentVehicularad-h车联网示意图物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心18车联网示意图物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中交通信息服务系统（ATIS）：交通流量检测设备把流量信息通过无线网络发送到交通部门数据中心；中心根据这些数据预测交通状态，并提供给用户。物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心19交通信息服务系统（ATIS）：交通流量检测设备把流量信息通过物联网应用案例——NEC基于RFID的冷链物流温度监控清华大学现代物流研究中心20特点：采用主动式RFID，RFID温度监测标签放入产品包装或货箱中，产品的温度变化就开始记录在RFID标签中在出入库环节获取RFID中的物流变化信息，也可采用GPRS无线传送，实时获取物流过程中的温度变化物联网应用案例——NEC基于RFID的冷链物流温度监控清华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。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。采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营林、林木采伐、林地征占、城市绿地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理服务平台,促进园林绿化的信息化和现代化,提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。物联网应用案例——精细农业清华大学现代物流研究中心21土壤传感器日照传感器风力传感器降雨传感器将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大物联网应用案例——天然气设施管理清华大学现代物流研究中心22特征

采用IEEE802.15.4WPAN

低能耗的传感器MSP430单片机（美国德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器（相当于PC的CPU））。物联网应用案例——天然气设施管理清华大学现代物流研究中心22物联网应用案例——日本农产品溯源清华大学现代物流研究中心23物联网应用案例——日本农产品溯源清华大学现代物流研究中心23物联网应用案例——军事领域清华大学现代物流研究中心24物联网应用案例——军事领域清华大学现代物流研究中心24入侵目标和入侵行为的分类识别，能够识别出目标是什么、在哪里、干什么，可对人员攀爬、破坏围栏、无意碰触、动物经过、异物悬挂、大风大雨等进行区分。物联网应用案例——机场传感网围界防入侵系统清华大学现代物流研究中心25入侵目标和入侵行为的分类识别，能够识别出目标是什么、在哪里、美国国家地震系统

布设由7000个地震传感器系统组成的国家范围网络，为全国提供地震灾害服务，密集覆盖26个危险城市地区物联网应用案例——地震预报清华大学现代物流研究中心26目标地震、海啸和火山提供自动预警功能，远离震中的站点可以提前前发布预警信息检测建筑物地震振动情况，为减少地震对建筑物的影响收集可靠数据美国国家地震系统

布设由7000个地震传感器系统组成的国家范地震仪（seismograph）检测到P波后，根据P波估计震中位置、震级等信息，并通过无线网络把地震信息发送给JMA（

JapanMeteorologicalAgency），由JMA发布地震预警信息。如果震中离市区120km外，可提前40秒发布地震预警信息。注：地震波按传播方式分为P波、S波和L波。P波速度快，破坏性较弱。S波第二个到达，破坏性较强。L波，是由P波与S波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长大、振幅强，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。物联网应用案例——地震预报清华大学现代物流研究中心27日本、墨西哥、台湾等地震预警系统的应用地震仪（seismograph）检测到P波后，根据P波估智能抄表物联网应用案例——智能电网清华大学现代物流研究中心28节约人力，提升电力企业自动化程度避免人为的计量错误控制用户的供电，对欠费用户实施自动断电为用户提供用电情况实时统计数据，通过短信或彩信及时通知用户，帮助用户节约用电。智能抄表物联网应用案例——智能电网清华大学现代物流研究中心2物联网应用案例——SmartHome清华大学现代物流研究中心29物联网应用案例——SmartHome清华大学现代物流研究中物联网代表未来信息技术发展趋势物联网连接的是现实物理世界，其规模将会比互联网更大物联网拥有万亿美元级的市场潜力2020年后物联网有望形成统一的网络结语：物联网是一次重大技术革命清华大学现代物流研究中心30物联网代表未来信息技术发展趋势结语：物联网是一次重大技术革命

谢谢！清华大学现代物流研究中心31

清华大学深圳研究生院物流与交通学部缪立新教授201611物联网技术的发展与应用清华大学深圳研究生院物联网技术的发展与应用互联网演变物联网概述物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心33主要内容清华大学现代物流研究中心2互联网演变互联网的影响互联网定义物联网概述物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心34主要内容清华大学现代物流研究中心3新闻互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心35新闻互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心4图书出版互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心36亚马逊在2007年底推出了划时代的Kindle阅读器，开创了Kindle＋模式。Kindle阅读器具有6寸或9.7寸的E-Ink屏幕，可以通过Wifi或3G连接或其他网站。亚马逊有63万种Kindle电子书。新发行电子书订价为9.99美元，比较老的书仅为2-3美元，而纸本精装版新书的平均定价达25美元，平装版也要13美元。2010年第一个季度Kindle电子书与精装硬皮书的销量比已达到143:100。新版Kindle支持30种报纸无线订阅，每天早上通过无线网络发至阅读器上，价格为每月10美元至14美元。支持22本杂志，价格约为每月1.5美元至3美元。还有100多个博客订阅，费用为每月2美元。“Kindle＋”将带来全新的图书、报纸、杂志订阅方式图书出版互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心5亚马交流和沟通互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心37博客交流和沟通互联网对人类社会的影响清华大学现代物流研究中心6博互联网的定义互联网（Internet，又叫做因特网），是互联的计算机组成的全球网络，计算机之间通过标准的协议相互通讯。互联网是全球性的。互联网上的每一台主机都需要有“地址”（IP地址），互联网上不允许有两个相同IP地址的主机。这些计算机按照共同的规则(TCP/IP协议）连接在一起。38清华大学现代物流研究中心IP地址：6互联网的定义互联网（Internet，又叫做因特网），是互联互联网演变物联网概述物联网定义——EPC（Auto-ID,1999）物联网定义——ITU,2005年物联网体系结构物联网应用案例主要内容清华大学现代物流研究中心39主要内容清华大学现代物流研究中心8物联网这个词，国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，旨在提高现代物流、供应链管理水平，降低成本，被誉为是一项具有革命性意义的现代物流信息管理新技术。EPC网络的全球化标准目前由非盈利组织EPCGlobal维护。EPCglobal是国际物品编码协会EAN和美国统一代码委员会（UCC）的一个合资公司。EPCglobal的目的是促进EPC网络在全球范围内更加广泛地应用。物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心40本质：基于EPC标签（被动式RFID标签）的全球范围内物品识别和跟踪物联网这个词，国内外普遍公认的是MITAuto-ID中心ARFID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。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，系统由一个读写器和标签组成。RFID清华大学现代物流研究中心41读写器标签（芯片+天线）RFID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EPC系统的构成物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心42主要内容注释全球产品电子代码的编码体系EPC编码标准识别目标的特定代码射频识别系统EPC标签贴在物品上或者内嵌到物品读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ObjectNamingService，ONS）类似域名解析服务（DNS）实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage,PML)类似XMLEPC系统的构成物联网定义——1999年Auto-ID的EPEPC系统工作流程物联网定义——1999年Auto-ID的EPC清华大学现代物流研究中心43EPC系统工作流程物联网定义——1999年Auto-ID的E2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，物联网概念的兴起，很大程度上得益于这一报告。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。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网定义——2005年ITU清华大学现代物流研究中心442005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WS清华大学现代物流研究中心物联网（TheInternetofThings），是通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物品或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。45物联网定义——2005年ITUInternet与EPC比较从物品识别到全方位传感（光、声、位置、震动等）从物品跟踪扩展到任何物品（轮胎、洗衣机等）传感器节点通常包括传感、数据处理、无线传送模块，更复杂、更智能

清华大学现代物流研究中心物联网（TheInterneto物联网体系结构清华大学现代物流研究中心46来源：中兴物联网业务支撑平台及应用物联网体系结构清华大学现代物流研究中心15来源：中兴物联网业互联网演变物联网概述物联网应用案例智能交通NEC基于RFID的冷链物流温度监控精细农业天然气设施管理日本农产品溯源军事领域机场传感网围界防入侵系统地震预报智能电网SmartHome主要内容清华大学现代物流研究中心47互联网演变主要内容清华大学现代物流研究中心16车联网(IntelligentVehicularad-hocNetwork)——汽车与汽车、汽车与道路、汽车和行人、汽车和非机动车之间的信息共享和互动，可实现自动驾驶、零交通事故、道路拥挤预测等功能。由于汽车价格昂贵、具有供电系统，车联网的设备受价格、体积、供电等限制较少。物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心48Twitter:天越来越暗了，该把车灯打开了Twitter:路上交通拥堵，往后50英里也没什么希望2011版的福特嘉年华，名叫AJ它可以收集位置、行驶速度、加速状况、刹车、雨刷等数据，并与从互联网上筛选的信息综合起来。然后通过Twitter发布实时交通状况和天气预报等信息。车联网(IntelligentVehicularad-h车联网示意图物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心49车联网示意图物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中交通信息服务系统（ATIS）：交通流量检测设备把流量信息通过无线网络发送到交通部门数据中心；中心根据这些数据预测交通状态，并提供给用户。物联网应用案例——智能交通清华大学现代物流研究中心50交通信息服务系统（ATIS）：交通流量检测设备把流量信息通过物联网应用案例——NEC基于RFID的冷链物流温度监控清华大学现代物流研究中心51特点：采用主动式RFID，RFID温度监测标签放入产品包装或货箱中，产品的温度变化就开始记录在RFID标签中在出入库环节获取RFID中的物流变化信息，也可采用GPRS无线传送，实时获取物流过程中的温度变化物联网应用案例——NEC基于RFID的冷链物流温度监控清华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。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。采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营林、林木采伐、林地征占、城市绿地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理服务平台,促进园林绿化的信息化和现代化,提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。物联网应用案例——精细农业清华大学现代物流研究中心52土壤传感器日照传感器风力传感器降雨传感器将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大物联网应用案例——天然气设施管理清华大学现代物流研究中心53特征

采用IEEE802.15.4WPAN

低能耗的传感器MSP430单片机（美国德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器（相当于PC的CPU））。物联网应用案例——天然气设施管理清华大学现代物流研究中心22物联网应用案例——日本农产品溯源清华大学现代物流研究中心54物联网应用案例——日本农产品溯源清华大学现代物流研究中心23物联网应用案例——军事领域清华大学现代物流研究中心55物联网应用案例——军事领域清华大学现代物流研究中心24入侵目标和入侵行为的分类识别，能够识别出目标是什么、在哪里、干什么，可对人员攀爬、破坏围栏、无意碰