信息技术应用 课件-第5章 物联网技术

第五章物联网技术5.1物联网的概念及由来案例导读——案例1：农业农村部&中国铁塔：智慧渔政解决方案中国铁塔利用站址资源，加装摄像设备，依托视频监控平台，基本可实现长江流域主要禁捕区域的监控全覆盖。依据铁塔上的超高清智能摄像头，渔政监管部门可以实现对长江生态环境做到24小时，360°无死角、无间隙监控。例如在江西，中国铁塔与农业农村部合作规划了1400多个铁塔点位，用于鄱阳湖等长江流域禁捕执法监管。有了新“利器”后，长江禁捕工作实现了从“人防”走向“人防＋技防”的转变。为了打赢“十年禁渔”持久战，中国铁塔利用先进信息采集与传输、大数据、人工智能等技术，从渔政行业违法行为发现难、取证难、行动反应慢、人工成本高、监控效率低等五大痛点入手，不断创新，步步为“赢”。案例2：上海浦东新区城市运行综合管理中心&力维智联：上海“浦东城市大脑”项目上海“浦东城市大脑”以“感知泛在、研判多维、精准推送、处置高效”为指导，结合管理事项和管理事件，整合视频资源、告警事件、处置力量，为城市管理科学化、精细化、智能化提供了有力支撑，做到了“实时、实战、实用”。上海“浦东城市大脑”项目覆盖浦东新区36个街镇，完成了包括政府、企业在内的各类感知设备的全量接入，实现共享数据设备接入量达300多万个，打造出了一个贯通上下、协同共享、交互快速的数据连接共享体系。这主要依赖于基于力维智联“Ganges泛在连接平台”打造的“神经元系统”，是目前城市级最大的连接平台。案例3：广东省应急管理厅&佳都科技：广东省危险化学品安全生产风险监测预警系统系统以全量的企业基础数据、在线监测数据、视频图像数据、三维模型为基础，采用“三全四多”的建设思路，实现对危化品安全生产风险综合可视化监管；全面对标应急管理部的建设要求，基于重大危险源的位置、时空数据分析技术，在重大危险源三维场景的基础上，整合实时动态监测数据、实时视频监控数据、危化品MSDS数据以及企业基础信息，建立企业“一企一档”数据库，通过危化品事故模拟数据进行事故救援演练。系统总计接入全省21个地市121家一二级重大危险源企业，共接入2078路视频监控，已将全省25501家危险化学品企业建立基础信息库，项目开创了广东省危化品安全生产风险监测预警新局面，有效化解重大安全风险、遏制重特大事故。案例导读——案例4：武汉市东西湖区&阿里云：数字农业系统阿里云数字农业系统综合运用AIoT、区块链、遥感AI等技术，可以通过传感器采集作物土壤环境、气象环境、种植和水肥管理过程等数据，经过模型运算最终生成施肥灌溉计划，按照计划操作自动控制设备完成灌溉施肥。棚外每20亩区域则配置一套物联网数据采集终端——太阳能面板配套地下探头，田间还配有一套小型气象站设备。这些设备把收集的数据反馈在数字农业平台上，系统分析后，可对阳光玫瑰的种植情况实时打分。农户可根据打分情况，对得分较低项进行调整。项目于今年5月建成并投入使用，目前已有300亩土地、16户农户率先使用了数字农业系统，实现降本增效，为助推乡村振兴发挥积极的作用。案例5：无锡市惠山区堰桥街道&航天吉光：5G物联网停车标杆示范项目在航天吉光研发的融合“综合诱导服务系统+停车收费管理系统+数据分析决策系统”的一体化停车平台中，基于数据统一接入和统一监管，依托AI深度学习和大数据算法中心的强力支撑，呈现出数字孪生实景和大屏终端实时数据展示，实现纳管辖区内停车资源全面实时管控，形成数据化、智慧化、统一化的城市停车数字生态。随着“智慧堰桥”项目的不断落地，包括路侧停车位、封闭停车场、多级诱导屏、线上手机端入口的同步建设，逐渐构建出智慧堰桥停车一张网，进一步为车主提供统一的停车服务，进一步让地方发展更有“温度”，群众生活更有“质感”。案例导读——案例6：西咸公交集团&大唐移动：公交5G车路协同项目该项目覆盖道路全长6公里，停靠8个站点，该系统是连接城际交通与工作单位的重要线路，致力于解决“最后一公里”的问题。智慧公交车进入高级辅助驾驶模式之后，公交车便可以解放驾驶员的双手双脚，自主操控方向盘和刹车、油门。行驶过程中，公交车可以自动识别红绿灯和斑马线上的行人，主动刹车避让。目前该项目共打造了4辆智慧公交车，可实现车路协同并具备高级辅助驾驶功能，同时建设了8个智慧路口、CA安全平台和车路协同管理平台，以科技提升西咸公交智能化，形成新区“绿波带”控制模式，充分实现人、车、路的有效协同，助力新区实现城市交通新理念，加速实现产业升级。案例导读——案例7：迪拜世博会&特斯联—智慧城市场景机器人解决方案特斯联泰坦系列机器人搭载了包括语音交互、触屏交互、人脸和表情识别在内的多模态交互技术，整体机群连接在云原生、全场景CityOS——TACOS上，以特斯联RMS（机器人管理系统）为AI神经中枢，实现集群智能、相互协作。案例导读——案例8：美赞臣&小米营销：超级智慧母婴管家美赞臣与小米营销的合作中，小米营销配合美赞臣全球母婴知识库，为用户量身打造了“超级智慧母婴管家”，全时段连接用户智能生活场景，为客户开辟一个母婴用户全新沟通场景。只要对小爱同学说“打开美赞臣”，便可快速建立定制化个人中心，建档后即可解锁AI管家核心技能，包括每日孕育播报、贴身育儿专家、赞妈语音盒等功能，满足从孕期到育期的全周期需求，帮助品牌与妈妈用户建立长达1000天的有效连接，积累品牌资产，打造品牌阵地。5.1.1初识物联网“物联网”被称为是继计算机和互联网之后的第三次信息技术革命。物联网即通过射频识别、Zigbee技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的应用在与移动互联相结合后，发挥了巨大的作用。未来的家居，电器会相互沟通，自动准备好你的生活所需！无人驾驶会成为常态，你可以在路上收发邮件，打电话。汽车会自动通知你何时到达。在办公室，电话会议已经过时，手机会自动显示你要联系的人的全息影像。咖啡机会告诉你，咖啡豆快没了。冰箱会告诉你，牛奶和黄油快没了。回家路上，你的厨房电器（冰箱等）会自动订购所需商品，你可以直接到超市付钱取货。5.1.2物联网的定义

物联网（InternetofThings）指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”（Enabled）的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、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”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通信网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（GrandIntegration），以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）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。5.1.3物联网的特点物联网是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。5.2物联网的关键技术5.2.1物联网体系架构图5-1

物联网体系5.2.1物联网体系架构（3）物联网标准化体系物联网标准是国际物联网技术竞争的制高点，由于物联网涉及不同专业技术领域、不同行业应用部门，物联网的标准既要涵盖面向不同应用的基础公共技术，也要涵盖满足行业特定需求的技术标准：既包括国家标准，也包括行业标准。（1）物联网网络架构物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成。（4）物联网产业物联网相关产业是指实现物联网功能所必需的相关产业集合，从产业结构上主要包括服务业和制造业两大范畴。（2）物联网技术体系联网涵盖的关键技术也非常多，为了系统分析物联网技术体系，将物联网技术体系划分为感知关键技术、网络通信关键技术、应用关键技术、共性技术和支撑技术。5.2.1物联网体系架构5-2物联网网络架构5.2.1物联网体系架构图5-3物联网技术体系5.2.1物联网体系架构图5-4物联网产业（1）识别和感知技术（2）网络与通信技术（3）数据挖掘与融合技术5.2.2物联网的核心技术5.2.3云计算、大数据和物联网的关系云计算、大数据和物联网代表了IT领域最新的技术发展趋势，三者既有区别又有联系。云计算最初主要包含了两类含义：一类是以谷歌的GFS和MapReduce为代表的大规模分布式并行计算技术；另一类是以亚马逊的虚拟机和对象存储为代表的“按需租用”的商业模式。但是，随着大数据概念的提出，云计算中的分布式计算技术开始更多地被列入大数据技术，而人们提到云计算时，更多指的是底层基础IT资源的整合优化以及以服务的方式提供IT资源的商业模式（如IaaS、PaaS、SaaS）。从云计算和大数据概念的诞生到现在，二者之间的关系非常微妙，既密不可分，又千差万别。因此，我们不能把云计算和大数据割裂开来作为截然不同的两类技术来看待。此外，物联网也是和云计算、大数据相伴相生的技术。5.3物联网技术的典型应用5.3.1仓储物流在物联网、大数据和人工智能的支撑下，物流的各个环节已经可以进行系统感知、全面分析处理等功能。而在物联网领域的应用，主要是仓储、运输监测、快递终端。结合物联网技术，可以监测货物的温湿度和运输车辆的位置、状态、油耗、速度等。从运输效率来看，物流行业的智能化水平得到了提高。5.3.1仓储物流5.3.1仓储物流图5-6物联网与物流结合5.3.2智能交通智能公交通过RFID、传感等技术，实时了解公交车的位置，实现弯道及路线提醒等功能。同时能结合公交的运行特点，通过智能调度系统，对线路、车辆进行规划调度，实现智能排班。（1）智能公交车利用先进的传感器、RFID以及摄像头等设备，采集车辆周围的环境以及车自身的信息，将数据传输至车载系统，实时监控车辆运行状态，包括油耗、车速等。（3）车联网共享自行车是通过配有GPS或NB-IoT模块的智能锁，将数据上传到共享服务平台，实现车辆精准定位、实时掌控车辆运行状态等。（2）共享自行车运用传感器采集充电桩电量、状态监测以及充电桩位置等信息，将采集到的数据实时传输到云平台，通过App与云平台进行连接，实现统一管理等功能。（4）充电桩5.3.1仓储物流图5-7车联网5.3.2智能交通通过安装在路口的一个雷达装置，实时监测路口的行车数量、车距以及车速，同时监测行人的数量以及外界天气状况，动态地调控交通灯的信号，提高路口车辆通行率，减少交通信号灯的空放时间。（5）智能红绿灯智慧停车以停车位资源为基础，通过安装地磁感应、摄像头等装置，实现车牌识别、车位的查找与预定以及使用App自动支付等功能。（7）智慧停车汽车电子标识，又叫电子车牌，通过RFID技术，自动地、非接触地完成车辆的识别与监控，将采集到的信息与交管系统连接，实现车辆的监管以及解决交通肇事、逃逸等问题。（6）汽车电子标识通过摄像头识别车牌信息，将车牌绑定至微信或者支付宝，根据行驶的里程，自动通过微信或者支付宝收取费用，实现无感收费，提高通行效率、缩短车辆等候时间等。（8）高速无感收费5.3.1仓储物流图5-8智慧停车5.3.1仓储物流图5-9智能收费5.3.3医疗健康（1）人员管理智能化（2）医疗过程智能化（3）供应链管理智能化（4）医疗废弃物管理智能化（5）健康管理智能化（6）可穿戴设备5.3.1仓储物流图5-10物联网与医疗结合5.3.4智能家居家居与物联网的结合，使得很多智能家居类的企业走向物物联动。而智能家居行业的发展首先是单品连接，物物联动处于中间阶段，最终阶段是平台集成。利用物联网技术，可以监测家居产品的位置、状态、变化，进行分析反馈。出门忘记带钥匙，不确定到底有没有锁门？不想半夜起床抹黑开灯？突遇降雨忘记关家里窗户？相信不少人都有过类似的困扰，而智能家居正是为了解决所有不便而生。智能家居利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术，将与家庭生活有关的各种应用有机地结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效和节能。智能家居不仅具有传统的居住功能，还能提供舒适安全、高效节能、具有高度人性化的生活空间；将被动静止的家居设备转变为具有“智慧”的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家庭生活的安全性，并为家庭节省能源费用5.3.4智能家居图5-12物联网与家居结合

5-13智能门禁5.3.5物联网农业农业与物联网的融合，表现在农业种植、畜牧养殖。农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。农业种植利用传感器、摄像头、卫星来促进农作物和机械装备的数字化发展,比如目前应用比较成熟的智慧大棚监测系统。智慧养殖系统是基于物联网技术，通过在线监测动物生长的环境信息，通过氨气传感器、二氧化碳传感器、湿度传感器等监测畜舍内环境参数，自动把畜舍内的实时环境参数传送至综合服务平台，联动控制湿帘、热风机、风机等协同工作，调控畜舍的环境条件，实现科学远程控制和系统自动化控制养殖场设备达到降低人工成本、能源成本、降低疫情风险，提高养殖效益。智慧养殖生态环境解决方案利用物联网、大数据等技术改造、创新、变革传统畜牧养殖业，将养殖信息化与生产技术深度融合，实现对环境数据的无线采集监测和自动化养殖，有助于养殖精细化管理，适用于牛棚、养猪场、鸭舍、鸡舍、养羊场等场所。5.3.5物联网农业图5-15物联网与农业结合5.3.5物联网农业图5-16智慧大棚5.3.5物联网农业图5-17智慧养殖系统