物联网技术与发展

物联网

-技术与发展2012.11.2一、概念什么是物联网互联网时代网络两头需要通过人的作用才能交流物联网时代网络两头的机器可以自行交流物联网的基本概念物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。英文名：InternetofThings（IOT），也称为WebofThings。物联网是指通过各种信息传感设备[如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术]实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网（IOT）的定义早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网”概念的真正提出是在1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出，被定义为：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，国际电信联盟（ITU）正式称“物联网”为“TheInternetofthings”，并发表了年终报告《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；并描绘出“物联网”时代的图景：当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等等。现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。物联网的基本概念物联网还没有统一的、权威的定义物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。

广义的物联网涵义利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。普适计算泛在网络物联网RFID传感器网络2008年-美国智慧地球IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。2009年-欧盟物联网行动物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（InternetofThings-AnactionplanforEurope），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。2009年-日本i-Japan战略i-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。2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省（MIC）提出2006～2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal,User-oriented,Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime,anywhere,anything,anyone）均可连接的泛在网络社会”。2009年-韩国u-Korea战略继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。2009年-中国感知中国感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。各国物联网战略或计划二、特征及架构物联网（IOT）的特征全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。物联网网（IOT）结构构示意意图IOT基本理理论模模型智能卡条形码二维码

GPS传感器技术网关设备近距离离通信信因特网网跟踪定定位高速数数据网络络智慧星星球感知中中国1999年中国开始传感网研究。2009年8月7日温家宝在无锡视察中科院“物联网”技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。2009年8月24日王建宙访台期间解释了“物联网”概念。2009年9月11日“传感器网络标准工作组成立大会暨”感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。2009年9月14日在中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙高调表示：“物联网”商机无限，中国移动将以开放的姿态，与各方竭诚合作。2009年10月11日工业和信息化部部长李毅中部长在科技日报上发表题为《我国工业和信息化发展的现状与展望》的署名文章，首次公开提及传感网络，指出信息技术的广泛渗透和高度应用将催生出一批新增长点。2009年11月3日温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，将”物联网”并入信息网络发展的重要内容，强调信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。中国物物联网网发展展面临五五个主主要技技术问问题（1）技术术标准准问题题世世界界各国国存在在不同同的标标准。。中国国信息息技术术标准准化技技术委委员会会于2006年成立立了无无线传传感器器网络络标准准项目目组。。2009年9月，传传感器器网络络标准准工作作组正正式成成立了了PG1(国际标标准化化)、PG2(标准体体系与与系统统架构构)、PG3(通信与与信息息交互互)、PG4(协同信信息处处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行行业应应用调调研)等8个专项项组，，开展展具体体的国国家标标准的的制定定工作作。（（2）安全全问题题信信息息采集集频繁繁，其其数据据安全全也必必须重重点考考虑。。（（3）协议议问题题物物联联网是是互联联网的的延伸伸，在在物联联网核核心层层面是是基于于TCP/IP，但在在接入入层面面，协协议类类别五五花八八门，，GPRS/CDMA、短信信、传传感器器、有有线等等多种种通道道，物物联网网需要要一个个统一一的协协议栈栈。（4）IP地址问问题每每个物物品都都需要要在物物联网网中被被寻址址，就就需要要一个个地址址。物物联网网需要要更多多的IP地址，，IPv4资源即即将耗耗尽，，那就就需要要IPv6来支撑撑。IPv4向IPv6过渡是是一个个漫长长的过过程，，因此此物联联网一一旦使使用IPv6地址，，就必必然会会存在在与IPv4的兼容容性问问题。。（（5）终端端问题题。物物联网网终端端除具具有本本身功功能外外还拥拥有传传感器器和网网络接接入等等功能能，且且不同同行业业需求求千差差万别别，如如何满满足终终端产产品的的多样样化需需求，，对运运营商商来说说是一一大挑挑战。。三、应应用领领域物联网网能为为我们们做什什么物联网网能为为我们们做什什么物联网网管理平平台移动POS金融供应链链智能运运输工业自自动化化智能建建筑消防公共安安全环境保保护气象数字化化医疗疗遥感勘勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、、零售售、自自动服服务设备、、安全全、节节能生产、、安全全、防防灾、、水电电油气气防火、、勘察察、报报警污染检检测、、报警警水质、、水量量、污污染、、安全全大棚、土壤壤、灌灌溉、、环境境、跟跟踪抄表、、监控控、节节能设备、、临床床、辅辅助诊诊断、、病程程险情、、油井井、运运输、、管线线联动、、消防防栓、、定位位、调调度照明、、信号号、应应急、、灾害害、识识别大地勘勘测、、森林林、地地震、、海洋洋侦查、、监控控、定定位、、评估估降水、、防洪洪、远远程设设备交易、、订单单、跟跟踪、、识别别通风、、瓦斯斯、救救灾定定位库存、、车队队、监监控、、导航航、识识别、、货物物电子支支付、、实时时信息息物联网网的体体系架架构物联网网的体体系架架构应用层应用层是构建在物联网技术架构之上的应用系统，包括商业贸易、物流、农业、军事等等不同的应用系统。网络层网络层，即进行信息交换的通信网络，包括有Internet、WIFI网以及无线通信网络等网络。信息采集层数据采集指通过包括条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等在内的自动识别与近场通信技术获取物品编码信息的过程。编码层编码层是物联网的基石，是物联网信息交换内容的核心和关键字。编码是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。物联网网的””物””这里的的“物”要满足足以下下条件件才能能够被被纳入入“物联网网”的范围围：1、要有有数据据传输输通路路；2、要有有一定定的存存储功功能；；3、要有有CPU；4、要有有操作作系统统；5、要有有专门门的应应用程程序；；6、遵循循物联联网的的通信信协议议；7、在世世界网网络中中有可可被识识别的的唯一一编号号。公共网网络化化信息息平台台武器平台栅格物联网网的军军事应应用全球信信息栅栅格GIG的构构成

基于计算机网络的指控栅格传感器栅格追求多多层的的弹道道导弹弹防御御体系系物联网网的军军事应应用是指基基于个个人和和社会会的需需求，，实现现人与与人、、人与与物、、物与与物之之间按按需进进行的的信息息获取取、传传递、、存储储、认认知、、决策策、使使用等等服务务，网网络具具有超超强的的环境境感知知、内内容感感知及及其智智能性性，为为个人和和社会会提供供泛在的的、无无所不不含的的信息服服务和和应用用。是指在在物理理世界界的实实体中中部署署具有有一定感知能能力、、计算算能力力或执执行能能力的的各种种信息息传感感设备，通通过网网络设设施实实现信信息传传输、、协同同和处处理，，从而而实现现广域域或大范范围的的人与与物、、物与与物之之间信信息交交换需需求的的互联联。着着重连连接物物理世世界的的应用用及相相关产产业，，因此此是走走向泛泛在网网的重重要一一步。。是利用用各种种传感感器加加上近近距离离无线线通信信技术术构成成一个个独立立的网网络,是由多多个具具有有有线/无线通通信与与计算算能力力的低低功耗耗、小小体积积的微微小传传感器器节点点构成成的网网络系系统，，它一一般提提供局域或或小范范围物与物物之间的的信息息交换换。是是物联联网末末端采采用的的关键键技术术之一一。。理清几几个概概念泛在网网UbiquitousNetwork物联网网InternetofThings传感器器网络络SensorNetwork感知/延伸层层关键键设备备和技技术对象传感器器网络络传感器器、近近距离离无线线通信信传感器器网络物联网网泛在网网物联网网传感器器、条条形码码、RFID、二维维码、、NFC、摄像像头、、近距距离无无线通通信物-物物-人泛在网网PC、手机机、传传感器器、条条形码码、RFID、二维维码、、NFC、摄像像头、、近距离离无线线通信信物-物物-人人与人人物联网网的运运作模模式推广核核心：：为运运营商商及客客户带带来利利益运营商商：带带来大大企业业流量量客户(包括终终端厂厂商/解决方方案提提供商商、系系统集集成商商和ASP及最终终客户户)：方便简简捷地地获得得全球球化服服务客户承承担：：SIM卡一次次费用用流量费费用(差价)平台账户使使用费用（（一次性或或一次性+按月）售后服务费费用运营商承担担：平台费用佣金及提成成由于专业服服务商自身身能力及产产业链发展展现状，向向下游收费费模式收益益不大主要服务商商开始转向向上游运营营商提供服服务，成为为运营商的的平台供应应商运营商服务商终端厂商/解决方案提提供商系统集成商商和ASP超大客户最终用户通道流量、客户户平台解决方方案平台及服务务SIM卡客户及流量量产品及解决决方案产品及解决决方案服务商服务务推广模式式服务商收入入判断物联网的运运作模式Page27什么是“智智慧城市””？“智慧城市市”在广义义上指城市市信息化。。即通过建建设宽带多多媒体信息息网络、地地理信息系系统等基础础设施平台台，整合城城市信息资资源、建立立电子政务务、电子商商务、劳动动社会保险险等信息化化社区，逐逐步实现城城市国民经经济和社会会的信息化化，使城市市在信息化化时代的竞竞争中立于于不败之地地。智慧城市将将人与人之之间的P2P通信扩展到到了机器与与机器之间间的M2M通信；通信信网+互联网＋＋物联网网构成了智智慧城市的的基础通信信网络；并并在通讯网网络上迭加加城市信息息化应用。。Page28为什么要发发展“智慧慧城市”？？智慧城市的热潮很大大程度上缘缘于政府的的推动，智智慧城市的的营造正成成为全球城城市之间竞竞争的基础础要件之一一，是证明一个个城市信息息化水平的的“名片”、是保持城城市竞争力力的重要手手段。电信运营商商（尤其是是移动运营营商）在市市场趋于饱饱和、并伴伴随着市场场竞争的加加剧，开始始需求“蓝海”机会，电子政务务、交通运运输、城市市安全等市市政公共服服务是一个个规模庞大大而具稳定定收益的市市场，是一一块“肥肉”；市委书记、、市长““政绩工程程”招商引资、、确保民生生、城市安安全和稳定定是政府官官员的重点点政绩Page29全球智慧城城市建设IBM“智慧地地球”U-JapanU-Korea新加坡“下一代i-Hub”1999年年eEurope计计划2005年年i2010计划。。东京首尔&松岛北京香港旧金山纽约塔林斯德哥尔摩摩阿联酋“零零碳城”马来西来““多媒体超超级走廊””全球十大数字城市信息化、数字化计划全球有600多个城市正正在建设““无线城市市”。美国的亚特特兰大波士士顿、拉斯斯韦加斯、、洛杉矶、、旧金山、、西雅图、、费城、奥奥斯汀、克克利夫兰、、马里恩、、匹兹堡、、密尔沃基基等城市都都在建设无无线网络，，Dusseldorf、Gyor、Jerusalem、Monaco、Westminster、新加坡、、日本U-Japan、韩国的首首尔、仁川川、釜山等等6个城市U-city以及马来西西亚的吉隆隆坡、澳大大利亚的Sydney在积极建设设无线数字字城市……Page30中国智慧城城市建设山东、四川川、北京、、天津、青青岛、武汉汉、上海、、南京、杭杭州、广州州、深圳、、扬州、厦厦门等已经经明确了无无线城市计计划，正在在建设当中中。从地域域分布来看看，这些城城市主要集集中在长三三角、珠三三角和环渤渤海地区。。海南黑龙江吉林辽宁河北山东福建江西安徽湖北湖南广东广西上海河南山西内蒙古陕西宁夏甘肃青海四川贵州云南西藏新疆江苏浙江北京台湾无线广州以亚运会为契机、投资10亿，到2010年建设无线城市。南京等由政府指导、电信运营商建设无线北京以奥运会为契机，建设无线城市无线上海以世博会为契机，在2010年前建设覆盖上海的无线城市Page31国内智慧城城市建设遇遇到的问题题信息化全局局工作缺乏乏有效的规规划，导致致部分重复复建设各部门、各各行业都在在信息化，，但不能连连接起来发发挥综合效效应信息孤岛现现象严重缺乏统一的的城市信息息化标准体体系不同部门组组织制订的的信息化标标准之间不不协调缺乏完整、、科学的标标准体系缺乏科学、、实用的城城市信息化化建设的总总体框架缺乏适合不不同类型城城市使用的的建设与运运行模式缺乏合适的的运行管理理模式缺乏有效规规划，重复复建设四、核心技技术RFID定义RFID（RadioFrequencyIdentification）即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFID系统组成电子标签：由芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理与读写器进行通信；读写器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备；天线：可以内置在读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器天线接口相连。物联网核心心技术：RFID读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。物联网核心心技术：RFID系统工作原原理物联网核心心技术：RFID物流物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递。零售商品的销售数据实时统计，补货，防盗制造业生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产服装业自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理医疗医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗身份识别电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。防伪贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等资产管理各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)交通高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等食品水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理动物识别训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理图书馆书店，图书馆，出版社等应用汽车制造，防盗，定位，车钥匙航空制造，旅客机票，行李包裹追踪军事弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪RFID应用领域传感器能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。无线传感器网络（WSN）无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。物联网核心心技术：WSN物联网核心心技术：WSN体系结构WSN体系结构：：平面拓扑扑结构WSN体系结构：：逻辑分层层结构物联网核心心技术：WSN的特征与现有无线网络的差别WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的；传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等十分有限；传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效率带宽利用，其次才考虑节约能源；而WSN的首要设计目标是能源的高效使用，这也是WSN和传统网络最重要的区别之一。传感器节点的限制电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限。WSN的特点大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠的网络、应用相关的网络、以数据为中心的网络。9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。06:45:4806:45:4806:4512/25/20226:45:48AM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2206:45:4806:45Dec-2225-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。06:45:4806:45:4806:45Sunday,December25,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2206:45:4806:45:48December25,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。25十二月月20226:45:48上午06:45:4812月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月226:45上上午午12月月-2206:45December25,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/256:45:4806:45:4825December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。6:45:48上上午6:45上上午午06:45:4812月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。06:45:4806:45:4806:4512/25/20226:45:48AM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2206:45:4806:45Dec-2225-Dec-2212、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。06:45:4806:45:4806:45Sunday,December25,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2206:45:4806:45:48December25,202214、意志志坚强强的人人能把把世界界放在