物联网科技课程内容

走进物联网

--科技让生活更美好2013年11月目录0201物联网的前世今生物联网架构和关键技术第一章物联网的前世今生1.1物联网起源和发展1.2国外物联网现状1.3国内物联网现状1.1物联网起源和发展物联网起源（1）

二战时期，英国布置雷达网对德军战机进行探测。雷达观测到敌机群后,确定其航向和高度,发出警报并将目标“转交”给其他雷达。早期雏形物联网起源（2）越战时期，美军为了切断胡志明小道，在胡志明小道投下2万多枚，被称为“热带树”的战场传感器，“热带树”探测到周围物体产生的震动和声音信息，并通过无线电通信传送到指挥中心，为轰炸机提供准确的信息。物联应用物联网起源（3）20世纪80年代，美国进行分布式传感网项目，并基本确定传感网的架构。军方意识到传感网的优势，传感网也成为网络中心战的核心。进一步发展1995年，比尔盖茨在《未来之路》中提及物联网思想。物联网思想出现2005年，国际电信联盟在《ITU互联网报告2005：物联网》中正式推出物联网概念。物联网概念正式提出物联网ITU定义国际电信联盟（ITU）：对物联网的涵义进行了扩展，即信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，而万物的连接就形成了物联网。物联网国内定义2010年温家宝在11届人大三次会议的政府工作报告中定义：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、图像感知器等信息传感设备，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。互联网基础上延伸和扩展的网络。物联网认识误区通常误区：把传感网或RFID网或RFID直接等同于物联网。物联网还有GPS、视频识别、激光、扫描等信息手段去感知设备，不仅仅是通过RFID，RFID不是物联网的全部。通过信息感知设备还需要与互联网进行互联，并实现智能化的定位、监控、管理等功能。物联网发展趋势各国加大对物联网的支持力度，并陆续推出自己的物联网计划，如欧盟的E-Europe全民信息社会计划，日本的U-Japan信息社会计划。快速发展2008年，IBM推出”智慧地球”构想，赋予物以智能，而物联网是其中重要的技术基础。智能化新发展物联网全球发展规模目前，全球物联网产业市场将呈现快速增长态势，2012年全球物联网市场规模已超过1700亿美元，2015年将接近3500亿美元，年均增长率接近25%。目前全球物联网应用点大致如下：到2011年末有近2200万家用电表连入物联网中，而这个数目将在接下来的10年内以每年50%的速度迅速增长。目前有2060万联网设备用于住宅以及工业设施的安保目的，预计年均增长率37%。世界范围内应该有3080万联网设备已经投入这个领域应用，大多数都用于对车辆尤其是货车的位置追踪，而且这个数据可能将会以每年27%的速度增长。能源产业交通安防监控医疗卫生将拥有150万联网设备，年均增长率处于20%到25%之间。1.2国外物联网现状口号现状趋势美国智慧地球2008年底，IBM向美国政府提出“智慧地球”战略，获得奥巴马的认可。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”（SMARTDUST）、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；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。美国物联网在工业、国防等领域成为重点投入和发展方向，其在争取继续完全控制IPv6的同时在全球推行EPC标准体系，力图主导全球物联网发展。欧盟E-Europe2009年6月18日，欧盟委员会向欧盟议会、理事会等递交《欧盟物联网行动计划》，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、2020三个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，在民生领域的物联网应用成为大势所趋。日本U-JapanI-Japan2004年日本政府在两期E-Japan战略目标均提前完成的基础上，提出了“U-Japan”战略，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。日本针对本国具体特点，在物联网战略方面在未来将侧重对灾害防护及移动支付等的发展。美国物联网应用概况智慧物流沃尔玛的送货车队车辆全部安装了综合了GPS卫星定位、移动通讯网络等功能的车载终端根据车载终端设备采集的信息，调度中心可实时掌握车辆及货物的情况，合理安排运量和路程，最大限度地发挥运输潜力，高效利用物流资源设施，沃尔玛可以精确到小时智慧物流系统，使沃尔玛的配送成本仅占销售额的２%，远低于同行高达10%甚至20%的物流成本通常销售商的商品配货周期较长，一般平均约两周补货一次，另外配货运输效率不够高，根据统计，国外货车的空载率较高欧盟物联网应用概况在IBM及其合作伙伴的协助下，斯德哥尔摩市政府使用RFID、激光扫描、自动拍照等技术，自动检测标识车辆，并向进出市中心的车辆收取相关费用采用智能交通技术提高道路管理水平后，交通量降低20%，尾气排放量减少12%瑞典智能交通平均每天有45万辆汽车驶过城市中央商务区，严重交通拥堵时有发生日本物联网应用概况智能服装管理Flandre服装公司与Liti信息科技有限公司合作，每件货品及包装箱都贴附RFID电子标签，从工厂到仓库到零售店全过程记录货品信息顾客可以选购要求，通过电脑搜索得到所有符合条件的服装样式，以及该服装所处的货架位置。店员在盘点服装时，只需使用读取器扫过衣服即可，原先需要1.5小时的盘点工作，现在只需15分钟就可以完成顾客在大型服装商场中挑选合适的衣物需要耗费较多精力，销售人员对服装的盘点记录工作量也较大1.3国内物联网现状2004200520092010现在北京建立了第一个物联网概念演示中心国家烟草专卖局实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描温家宝在无锡考察时指出，要加快推进物联网发展，提出了“感知中国”物联网首次进入政府工作报告，并被列为国家“十二五”信息化规划重大专项

各地纷纷推出自己的物联网发展计划国内各地物联网发展规划

陕西省“十二五”物联网产业发展专项规划成都市物联网产业发展规划（2010－2012）

双流县物联网产业发展规划（2010-2012年）

山东省物联网产业发展规划纲要(2011—2015)

青岛市物联网应用和产业发展行动方案

江苏省物联网产业发展规划纲要（2009－2012年）

无锡市物联网产业发展规划纲要（2010—2015年）

徐州市物联网产业发展规划纲要（2010-2012）

上海推进物联网产业发展行动方案(2010－2012年)

浙江省物联网产业发展规划（2010—2015年）

杭州市物联网产业发展规划（2010-2015年）

嘉兴市无线传感网络产业发展规划（2010～2020年）

福建省加快物联网发展行动方案（2010～2012年）国内物联网发展战略工信部披露的公开信息显示，中国物联网在十二五期间将重点发展十大应用领域、四大核心技术，并希望在2015年形成核心技术2000亿的产业规模。十大应用领域智能电网智能交通智能物流智能家居安全环境工业自动化医疗监控精细农牧业金融服务业国防军事四大核心技术传感器系统与试验检测芯片、中间件集成模块与设备工程实施、服务开发与系统运维2015目标1、建成50个应用示范工程2、形成5-10个物联网示范城市3、核心技术产业规模达2000亿江苏节能环保智慧服务平台核安全与核辐射监测预警河流断面自动监测城市空气自动监测环境质量监测环保服务中心平台固废循环再利用噪声污染监测污染源在线监测汽车尾气监测环境信息感知载体化学品污染监测系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测

上海浦东机场防侵入系统系统采用目标识别、多点融合、协同感知与定位等核心技术，实现机场的入侵目标的有效分类和高精度区域定位可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵目录0102物联网的前世今生物联网架构和关键技术第二章物联网架构和关键技术2.1物联网架构2.2物联网关键技术—大数据处理层数据汇聚与存储数据融合与处理数据挖掘分析…开发服务服务管理协同处理应用层建设工程领域…化工安全领域农业领域汽车领域2.1物联网架构技术与业务标准体系系统安全可靠保障体系感知层手机摄像头RFID传感器网络视频电话报警器全球定位系统…传输层移动通信网（2G/3G/4G/GPRS)卫星本地宽带网…云计算大数据物联网架构-感知层二维码标签和识读器RFID标签和读写器摄像头GPS传感器和M2M终端传感器网络和传感器网关等更敏感、更全面的感知感知设备低功耗感知设备小型化感知设备低成本感知和识别物体采集和捕获信息传感器种类关键问题发展方向物联网架构-传输层网络类型各种通信网络3G/4G网络WIFIGPRS/GSM网络广电网络发展方向更高的传输能力传输网络低功耗向下与感知层的结合传输网络是真正体现万物相联的关键物联网架构-平台及应用层应用类型关键问题发展方向智慧绿色农业智能工业监控公共安全智慧医疗智能交通环境监测云计算和大数据技术感知信息处理物联网软件平台信息和隐私安全技术应用层标准体系更强的智能化分析更快速的系统反应深入的数据挖掘应用层2.2物联网关键技术-大数据facebook社交网络淘宝、ebuy电子商务微博、Apps移动互联21世纪是数据信息大发展的时代，移动互联、社交网络、电子商务等极大拓展了互联网的边界和应用范围，各种数据正在迅速膨胀并变大。互联网（社交、搜索、电商）、移动互联网（微博）、物联网（传感器，智慧地球）、车联网、GPS、医学影像、安全监控、金融（银行、股市、保险）、电信（通话、短信）都在疯狂产生着数据。“大数据”的诞生：半个世纪以来，随着计算机技术全面融入社会生活，信息爆炸已经积累到了一个开始引发变革的程度。它不仅使世界充斥着比以往更多的信息，而且其增长速度也在加快，”大数据”的概念诞生。如今，这个概念几乎应用到了所有人类智力与发展的领域中。大数据的爆炸性增长GBTBPBEBZB地球上至今总共的数据量：在2006年，个人用户才刚刚迈进TB时代，全球一共新产生了约180EB的数据；在2011年，这个数字达到了1.8ZB。知名研究机构IDC预测：到2020年，全球数据总量将超过40ZB(相当于4万亿GB)，是2011年的22倍。1GB

=2^30字节1TB=2^40字节1PB

=2^50字节1EB

=2^60字节1ZB=2^70字节典型大数据在过去两年，数据量进入井喷时代，据统计，全球90%的数据都是在这两年中生成的。互联网：Google每天处理大约24PB的数据社交网络：Facebook每天处理25TB的数据Twitter每天处理7TB的数据电子商务：2012年，阿里巴巴旗下的淘宝网和天猫交易额突破1万亿元电信：中国移动每天产生10TB+话单、30TB+上网日志和100TB+信令数据金融：每交易周期，纽约证券交易所捕获1TB的交易信息零售：沃尔玛每小时要处理100万笔电子交易记录科研：欧洲核子研究中心的强子对撞机每秒产生40TB数据大数据定义最早引用大数据”这个术语最早期的引用可追溯到apacheorg的开源项目Nutch。当时，大数据用来描述为更新网络搜索索引需要同时进行批量处理或分析的大量数据集。IDC定义大数据技术将被设计用于在成本可承受（economically）的条件下，通过非常快速（velocity）的采集、发现和分析，从大体量（volumes）、多类别（variety）的数据中提取价值（value），是IT领域新一代的技术与架构。通常具有4个特征。大数据特征大数据具有4个V：大数据特征Volume数据体量巨大Velocity处理速度快Value价值密度低Variety数据类型繁多从TB级别，跃升到PB级别网络日志、视频、图片、地理位置信息等各种数据以视频为例，连续不间断监控过程中，可能有用的数据仅仅有一两秒1秒定律，快速获得有价值信息大数据处理流程具体的大数据处理方法确实有很多，总结下普遍适用的大数据处理流程，可以概括为四步。采集特点和挑战：并发数高，负载均衡和分片需要深入思考和设计。导入和预处理特点和挑战：导入的数据量大，经常会达到百兆，甚至千兆级别。统计和分析特点和挑战：分析涉及的数据量大，其对系统资源，特别是I/O会有极大的占用。数据挖掘特点和挑战：挖掘的算法很复杂，并且计算涉及的数据量和计算量都很大。“大数据BigData”很热门“大数据BigData”，爆红速度仅次于云计算的科技新名词1、大约从2009年开始，“大数据”成为互联网技术流行词汇2、大数据BigData和云计算CloudComputing在Google上的搜索趋势（100代表最大搜索量）上，对数据的关注已经逐步超过了云计算3、对大数据的需求主要集中在分析和使用方面驾驭大数据能够改变什么？-情感舆情分析驾驭大数据能够改变什么？-语言文字分析驾驭大数据能够改变什么？-网络微博营销驾驭大数据能够改变什么？-客户特征分析最早关于大数据的故事，发生在美国第二大的超市塔吉特百货公司。为了吸引孕妇这一含金量很高的群体，塔吉特以一个迎婴聚会登记表，对登记表里的顾客消费数据建模分析，选出25种典型商品的消费数据构建“怀孕预测指数”，在很小的误差范围内预测顾客怀孕情况，便能早早把孕妇优惠广告寄给顾客。全球零售业的巨头沃尔玛也通过大数据获益。公司在对消费者购物行为进行分析时发现，男性顾客在购买婴儿尿片时，常常会顺便搭配几瓶啤酒来犒劳自己，于是推出了将啤酒和尿布捆绑销售的促销手段。这就是大数据技术应用的经典案例“啤酒＋尿布”。驾驭大数据能够改变什么？-算法欺诈检测大数据未来发展大数据忧虑对于大多数企业来说，大数据已经成为左右战局的决定性力量，但是大数据是把双刃剑，安全风险也随之更加凸显，如果不能不能妥善保管数据，将肯定会造成“大数据就是大风险”的可怕后果。隐私云数据消费化供应链网络安全从信息安全角度：2.5大数