《智能建造技术与装备》 课件 第四章 物联网技术与应用

智能建造技术与装备物联网技术与应用目录一、物联网技术概要二、国内外发展现状三、典型的物联网技术四、物联网技术在智能建造中的应用目录一、物联网技术概要二、国内外发展现状三、典型的物联网技术四、物联网技术在智能建造中的应用一、物联网技术概要——物联网的发展起源“物联网”的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）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。也就是说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。物联网技术的起源一、物联网技术概要——物联网的发展起源1940-1950年：由于雷达技术的发展和进步从而衍生出了RFID技术,1948年RFID的理论基础诞生。1950-1960年：人们开始对RFID技术进行探索，但是并没有脱离实验室研究。

1960-1970年：相关理论不断发展，并且将这一系统在实际中开始运用。1970-1980年：RFID技术不断更新，产品研究逐步深入，对于RFID的测试开始进一步加速。并且实现了对相关系统得应用。1980-1990年：RFID技术和相关产品被开发并且应用在市场中，并且出现了多种领域的运用。1990-2000年：人们开始对RFID的标准化问题给予重视，并且在生活的多个领域可以见到RFID系统的身影。2000年后：人们普遍认识到标准化问题的重要意义，RFID产品的种类进一步丰富发展，无论是有源、无源还是半有源电子标签都开始发展起来，相关生产成本进一步下降，应用领域逐渐增加。2020年，射频电路是广泛应用于无线通信中的集成电路，上至卫星通信，下至手机、WiFi、共享单车。设计是射频产业链的源头，射频电子设计自动化（EDA）软件是射频电路设计的使能端，也是射频产业的重要基石。物联网技术的概念RFID的技术理论得到了进一步的丰富和发展，人们研发单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、适应高速移动物体的RFID技术不断发展，并且相关产品也走入我们的生活，并开始广泛应用。一、物联网技术概要——物联网的发展起源物联网技术(intemetofThings，loT)起源于传媒领域，是信息科技产业的第三次革命。物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。末端设备(Devices)&设施(Facilities)传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等，“智能化物件或动物”或“智能尘埃”各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络提供安全可控乃至个性化的在线监测、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、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。实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的SaaS营运等模式“内在智能”“外在使能”物联网技术的概念一、物联网技术概要——物联网的技术原理物联网的技术原理是在计算机互联网基础之上的扩展，它利用全球定位、传感器、射频识别、无线数据通信等技术来创造一个覆盖世界上万事万物的巨型网络，就像一个蜘蛛网，可以连接到任意角落。一、物联网技术概要——物联网的技术原理云边端协同的AIoT体系架构一、物联网技术概要——物联网的技术原理AIoT系统软件平台一、物联网技术概要——物联网的应用价值定位类具有GPS定位功能的产品网络类无线网络设备通过无线网络连接，从而实现对物联网产品的控制应用模式物联网业务可以在移动终端中实现远程控制设备其他终端设备/智能硬件，如智能音箱等终端电脑等设备软件服务云计算后台服务感知类无线技术、传感器和标签等构成各类传感器移动终端手机（App）、平板电脑等协议类窄带物联网（4C/5C/NB-IoT）、无线传输网（LTE-A）设备互联基于物联网无线传输能力所形成的产品/系统统称为“物联网产品”工业4.0是以互联网为基础的，而物联网正是以此为基础的。物联网的应用产品分类一、物联网技术概要——物联网的应用价值物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网中的“智能物体”或者“智能对象”指的是现实物理世界的人或物，只是我们给它增加了“感知”“通信”与“计算”能力。在每一件快递上打上标签，通过识别菜鸟裹裹身份码及快递的标签，在后台匹配成功后则成功出库，这便是物联网的体现。一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号来识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，作为条形码的无线版本。RFID标签（电子标签）快递分拣应用一、物联网技术概要——物联网的应用价值采用物联网技术，使得人们能通过部署在城市道路上的感知设备及时感知道路状况；交通管理者可利用实时感知的交通道路信息在智能调度系统的辅助下。环境监测是物联网最早的应用之一，是无线传感器网络应用的主要领域。大量低成本的无线传感器结点部署在人们不便于观测的环境中，可有效地检测各种水污染、大气参数、海洋参数、森林生态、火山活动等。智慧交通环境检测一、物联网技术概要——物联网的应用价值如智能手环、智能手表等可穿戴设备，为人们提供健康辅助信息与建议;同时这些参数可以上传到医疗信息中心，建立健康参数库在农田里部署的无线传感器网络实时采集田地里的水、肥等与农作物生长有关的参数，及时控制农作物生长所需的各种环境使得农作物的品质更高。健康检测智慧农业一、物联网技术概要——物联网的应用价值物联网与各种生产技术的结合，使得工业生产“可见即可得”，这样就加快了产品研发、生产的速度，更快速地响应用户需求，提高企业的效益智能电网来源于电力自动化，其目标是在保障电力系统可靠性的同时，以更加经济的方式合理调配电能，使得电力企业和用户获得满意的效益。智慧生产智慧电网目录一、物联网技术概要二、国内外发展现状三、典型的物联网技术四、物联网技术在智能建造中的应用二、国内外发展现状——物联网技术国内外发展历程物联网实践起源于可乐贩卖，概念范围不断扩大后进入中国，随新技术涌现，物联网亦进入加速发展阶段物联网行业发展历程物联网技术的起源可以追溯到1990年代，当时美国科学家KevinAshton提出了物联网的概念，旨在解决物品与互联网之间的连接问题。1999年，Ashton在为宝洁公司工作时，首次提出了“物联网这个概念，以解决供应链管理中物品信息的追踪和管理问题。二、国内外发展现状——国外物联网技术发展美国物联网技术的发展01广泛召集物联网与工业互联网领域的专家，讨论形成对于信息物理系统基本概念的共同理解与方法论，定义技术标准体系的基本原则，促进其在不同领域的开发与应用。2014年成立信息物理系统工作组(CPSPWG)02“智慧地球”框架下的多个典型智能解决方案已经在全球开始推广。旨在利用物联网技术改变政府、公司和人们之间的交互方式，从而实现更透彻的感知，更广泛的互联互通和更深入的智能化。2009年IBM推出“智慧地球”03发布《改善关键基础设施网络安全的框架》发布物联网产品安全高级指南发布《确保物联网安全的战略原则》白皮书四加强物联网信息安全03“移动生产线”进一步发展04“自动化检验领域扩大化"05"工厂安全升级"专业发展01“边缘化”加速发展02“AI应用扩大”持续发展日本物联网技术的发展现状二、国内外发展现状——国外物联网技术发展欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)在《lntemetofThingsin2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段：2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；2010—2015年物体互联2015—2020年物体进入半智能化；2020年之后物体进入全智能化。在欧洲，“物联网”概念受到了欧盟委员会（EC）的高度重视和大力支持，也正式确立了欧洲信息通信技术的战略性发展计划——《欧盟物联网行动计划》，作为全球首个物联网发展战略规划，该计划的制定标志着欧盟已经从国家层面将“物联网”实现提上日程。欧洲物联网技术的发展现状就目前而言，许多物联网相关技术仍在开发测试阶段，离不同系统之间融合、物与物之间的普遍链接的远期目标还存在一定差距。二、国内外发展现状——国外物联网技术发展二、国内外发展现状——国内物联网技术发展

中国物联网驱动因素——政策驱动中国政府近年来高度重视并支持物联网产业，工信部、国务院、发改委等部门陆续颁布了一系列法律法规和产业优惠政策助力行业发展中国物联网行业政策，2012-2020年二、国内外发展现状——国内物联网技术发展人工智能物联网ASIC芯片凭借性能及成本优势将成为未来端侧人工智能物联网应用场景的主要选择，而AI芯片的发展将为人工智能物联网应用的规模化落地提供算力支持，人工智能物联网的大范围应用将驱动物联网的发展人工智能物联网ASIC芯片二、国内外发展现状——国内发展现状工业物联网能实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造工艺的合理优化和制造环境的快速适应，是物联网发展不可或缺的核心驱动力工业物联网制造业企业工业物联网平台实施方案及效果图二、国内外发展现状——国内外物联网的发展重点目录一、物联网技术概要二、国内外发展现状三、典型的物联网技术四、物联网技术在智能建造中的应用三、典型的物联网技术——物联网技术的基本特征全面感知：利用RFID、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术，随时随地对物体进行信息采集和获取。可靠传送：通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享。智能处理：利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。基本特性具体描述互联互通在IoT方面，一切事物都可与全球信息通信基础设施互连与物相关的服务IoT可在物的限制范围内提供与物相关的服务，如隐私保护、物理装置间的句法一致性以及与之相关的虚拟事物。差异性IoT的装置具有差异性，是基于不同的硬件平台和网络，它们通过不同网络与其他装置或业务平台互动动态变化装置的状态会动态变化，如睡眠和唤醒，连接和/或断开，以及包括位置与速度在内的装置背景状态。规模大需要管理且需要相互通信的装置数量要远大于当前与互联网连接的装置的数量。物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。三、典型的物联网技术——物联网的三大层次

物联网的基本框架可分为感知层、网络层和应用层三大层次功能主要用于采集包括各类物理量、标识、音频和视频数据等在内的物理世界中发生的事件和数据完成数据的管理和数据的处理；将这些数据与各行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案该层主要用于对感知层和应用层之间的数据进行传递，它是连接感知层和应用层的桥梁三、典型的物联网技术——物联网基础安全标准物联网基础安全标准主要是指物联网终端、网关、平台等关键基础环节的安全标准目录一、物联网技术概要二、国内外发展现状三、典型的物联网技术四、物联网技术在智能建造中的应用四、物联网技术在智能建造中的应用——智慧社区公安安防商圈服务医疗健康学校教育便民服务……住宅区内人脸识别联网服务远程开门在线报修……智慧社区住宅区内四、物联网技术在智能建造中的应用——面向智能工地的工程物联网工程物联网将改善施工现场管理模式，支持实现对

“人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素”的全面监管。物联网的支持下，施工现场将具备如下特征：万物互联，以移动互联网、智能物联等多重组合为基础，实现“人、机、