物联网技术课件第一章 物联网简介

第一章

物联网简介张光河Email:guanghezhang@163.com1参考书目物联网概论：张光河

主编，人民邮电出版社，2014-9-1。ISBN：9787115361158（淘宝，当当均有售）物联网架构——物联网技术与社会影响2大纲物联网的产生背景物联网的核心技术物联网的主要特点物联网的应用前景物联网的挑战3物联网的由来2009

“感知中国”2008IBM“智慧地球”2005国际电信联盟《ITU互联网报告2005：物联网》，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临1995BillGates《未来之路》物物互联物联网的基本思想出现于20世纪90年代41995《未来之路》盖茨在书中写道：“虽然现在看来这些预测不太可能实现，甚至有些荒谬，但是我保证这是本严肃的书，而决不是戏言。十年后我的观点将会得到证实。”

5未实现篇（一）《未来之路》中写道：用户遗失或遭窃的照相机将自动发回信息，告诉用户它现在所处的具体位置，甚至当它已经身处不同的城市。

评注：十分不幸，盖茨的这一预言并没有实现。但现在的手机大多有拍照功能，从这个角度来看，我们用来发信息的手机同时也是照相机，因此并不能说盖茨完全错误。《未来之路》中写道：如果您的孩子需要零花钱，您可以从电脑钱包中给他转帐5美元。此外，当您驾车驶过机场大门时，电脑钱包将会与机场购票系统连接，检验您是否购买了机票。

评注：如今的信用卡及Ebay的PayPal服务最接近比尔盖茨的预测，然而迄今为止电子货币时代还远远没有到来。6未实现篇（二）《未来之路》中写道：未来人们在观看电影《飘》时，可以用自己的面孔替换片中的嘉宝等知名演员，实实在在体会一下当明星的感觉。

评注：这种电影卡拉ok技术至今为止还没有出现。不过您可以在观看电影的时候关掉声音，用自己制作的字幕来自娱自乐一下。《未来之路》中写道：您可以亲自进入地图之中，方便的找到每一条街道或每一座建筑。评注：这就是三维版本的MapQuest，但目前还没有实现。7实现篇（一）《未来之路》中写道：未来您将可以选择收看自己喜欢的节目，而不是被动的等着电视台播放。评注：盖茨的这一预言很早就得以实现，Tivo技术出现在1997年。《未来之路》中写道：如果您计划购买一台冰箱，您将不用再听那些喋喋不休的推销员唠叨，因为电子公告板上有各种正式和非正式的评价信息。评注：用户已经可以通过互联网找到各种有用的信息，在电子购物方面我们要感谢亚马逊和S的努力。

8实现篇（二）《未来之路》中写道：一对邻居在各自家中收看同一部电视剧，然而在中间插播电视广告的时段，两家电视中却出现完全不同的节目。中年夫妻家中的电视广告节目是退休理财服务广告，而年轻夫妇的电视中播放的是假期旅行广告。评注：定制广告业务至今还没有完全实现，不过Open和Navic等公司已经开始向广播公司和广告客户推销这一技术。《未来之路》中写道：音乐销售将出现新的模式。那些对光盘和磁带等耗材产品感到头疼的用户将不会再受到磨损的困扰，未来的音乐将存储在一台服务器上，供用户通过互联网下载。9《ITU互联网报告2005：物联网》

第一章，物联网简介，探索了物联网下的关键技术远景，如全域网络（UbiquitousNetworks，又译泛在网络）、下一代网络（NGN）和全域计算。第二章，可用技术，检视了那些能够引导未来物联网发展的技术，包括无线射频识别（RFID）、传感网技术、智能器件、纳米技术和小型化技术。第三章，市场机会，探索了这些技术的市场潜力和抑制市场增长的因素。文章选取了部分行业的新商业模型作为范例，描绘了物联网如何做到改变产业基石。10《ITU互联网报告2005：物联网》第四章，潜在挑战，思考了阻碍物联网标准化和广泛部署的障碍，如日益增长的隐私关注。第五章，发展中国家的机遇，提出了一些物联网技术能够给发展中国家带来的益处，这些益处将能使这些国家成为先锋用户和市场催化剂。11《ITU互联网报告2005：物联网》第六章，美好前景，将上述内容融合到一起，总结了在未来十年我们的生活方式将会被如何改变。第七章，新生态系统，总结了物联网带来的影响社会发展、人类生活和电信行业的全新生态系统。12智慧地球2008年11月，IBM总裁提出:让社会更智慧地进步让人类更智慧地生存让地球更智慧地运转其愿景(三个维度)：更透彻地感应和度量世界的本质和变化更全面地让世界互联互通更深入地让事物、流程、运行方式智能化13感知中国2009年8月7日，温总理提出感知中国温家宝总理指出：“在传感器发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。14RadioFrequencyIdentification1999年，美国麻省理工学院（MIT）Auto‐ID中心，提出EPC系统及物联网概念ElectronicProductCode,EPC:电子编码RadioFrequencyIdentification,RFID:(无线)射频识别15什么是物联网？物联网实际是中国人的发明，整合了美国CPS(Cyber‐PhysicalSystems)、欧盟IoT（InternetofThings)和日本U‐Japan等概念。普通对象设备化自治终端互联化普适服务智能化16传感网的定义(MIT,1999)通过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概念。17IOT的基本定义指将各种信息传感设备，如RFID装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。18中国移动通信的定义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，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，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。(/2011-08-10/1312656395008.html,中国移动通信)19百度百科的定义物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（GrandIntegration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的CockpitDashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。（/view/4114160.htm）20物联网定义（官方）指通过信息传感设备，按照约定的协议，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。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络（2010年3月，我国政府工作报告所附的注释中物联网定义）21普适计算1999年，IBM提出普适计算(又叫普及计算)的概念普适计算（PervasiveComputing/UbiquitousComputing）指的是，无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。22传感网随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络20世纪90年代末，传感网起步23传感网、物联网、泛在网络传感网物联网泛在网24大纲物联网的产生背景物联网核心技术物联网主要特点物联网的应用前景物联网的挑战25物联网体系结构感知层网络层应用层26物联网的重要特征全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物理世界的信息可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制27感知层感知和识别物体，采集和捕获信息完成信息的收集与简单处理主要由传统的WSN、RFID和执行器组成包括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、手持终端、传感器网络和传感器网关等28技术举例：RFID基本组成：工业界经常将RFID系统分为标签，阅读器和天线三大组件。工作原理：阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。29技术举例：传感器网络发展历程：传感器→无线传感器→无线传感器网络（大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络）VigilNet:美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的系统。传感节点具有自主成网，多跳传输等特点。Mercury:美国哈佛大学研制的可穿戴的医疗监控传感器。传感器具有设计人性化，高精度感知，连续长期采集数据等特点。GreenOrbs（绿野千传）：森林监测传感网系统，适用于长期、大规模、自动化的环境监测任务30技术举例：定位系统位置信息拓展：所在地理位置+处在该地理位置的时间+处在该地理位置的对象（人或设备）定位系统与技术：GPS，蜂窝基站定位，无线室内环境定位（红外线/.超声波/蓝牙），新兴定位系统（AGPS/无线AP/网络定位）；距离/距离差/无线信号特征31物联网环境下对定位技术的挑战异构网络、多变环境下的精准定位大规模应用基于位置的服务（LocationbasedServices）位置信息带来的信息安全和隐私保护问题32技术举例：智能信息设备传统智能设备：个人计算机（PC）/个人数字助理（PDA）/…物联网时代新智能设备：数字标牌（实时信息互动）/智能电视（具有全功能的互联网，个性化体验）/智能手机/…33物联网环境下智能设备发展新趋势更深入的智能化：纵向（包括传统的智能设备）+横向（融入没有计算能力的简单物理对象）更透彻的感知：主动感知(部署传感器)+被动感知(发出查询请求)更全面的互联互通：互联互通+信息共享34网络层建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，主要完成信息的远距离传输等功能网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合35网络层协议36各种网络形式应用于物联网互联网：IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。无线宽带网：WiFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段。无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。移动通信网：移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网”创造条件。37应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。38大纲物联网的产生背景物联网核心技术物联网主要特点物联网的应用前景物联网的挑战39物联网的主要特点感知识别普适化异构设备互联化联网终端规模化管理调控智能化应用服务链条化经济发展跨越化40感知识别普适化无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合41异构设备互联化各种异构设备利用无线通信模块和协议自组成网，异构网络通过“网关”互通互联42联网终端规模化物联网时代每一件物品均具通信功能成为网络终端，5‐10年内联网终端规模有望突破百亿43管理调控智能化物联网高效可靠组织大规模数据，与此同时，运筹学，机器学习，数据挖掘，专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。44应用服务链条化以工业生产为例，物联网技术覆盖从原材料引进，生产调度，节能减排，仓储物流到产品销售，售后服务等各个环节。45经济发展跨越化物联网技术有望成为从劳动密集型向知识密集型，从资源浪费型向环境友好型国民经济发展过程中的重要动力。46大纲物联网的产生背景物联网核心技术物联网主要特点物联网的应用前景物联网的挑战47物联网的应用前景智能工业智能农业智能物流智能交通智能医疗绿色建筑智能电网环境监测48智能工业支持工业生产过程控制，如：矿山、石油、民爆等行业的安全生产和原材料、能源等生产过程的节能减排等领域的物联网系统研制。49智能农业支持农作物、经济作物等规模化种植领域的物联网系统研制，形成在农场、农业集中区应用的监测、诊断、控制和运行平台，提高农业精细化管理水平、农产品产量和质量。50智能物流现代物流系统希望利用信息生成设备，如RFID设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，并能够在这个物联化的物流网络中实现智能化的物流管理。51智能交通通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。52智能医疗支持家庭和社区远程医疗、住院人员健康实时监测、医疗器械流通和管理等领域的物联网系统研制，形成社区远程医疗实时监测系统平台，提高医疗管理服务的水平。53绿色建筑物联网技术为绿色建筑带来了新的力量。通过建立以节能为目标的建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心的物联网应用系统，有效的为建筑节能减排提供有力的支撑。54智能电网以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间的信息交互为手段，以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目的的先进的现代化电力系统。55环境监测通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量、以及各种环境状态参数的检测，跟踪环