物联网技术及应用.ppt

1、物联网技术及应用,内容提纲,1. 什么是物联网 2. 物联网体系结构 3. 物联网学科归属 4. 物联网工程专业 5. 物联网应用技术 6. 物联网的未来,1. 什么是物联网？,英文名： Internet of Things（IOT）”；也称为Web of Things。引自百度百科 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

2、品与网络的连接，方便识别、管理和控制。,特征 和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 首先，它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的采集环境信息，不断更新数据。,1. 什么是物联网？,其次，它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

3、正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。,1. 什么是物联网？,还有，物联网不仅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、加工和处理出有意义的数据， 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。,1. 什么是物联网？,1. 什么是物联网？,“中国式”定义 物联网(Internet of Things)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

4、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”(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），,1. 什么是物联网？,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（Grand Integration)、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、

5、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Cockpit Dashboard)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。,1. 什么是物联网？,欧盟的定义 2009年9月，在北京举办的“物联网与企业环境中欧研讨会”上，欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义： 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

6、、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网,2. 物联网体系结构,2. 物联网体系结构,2. 物联网体系结构,感知层：主要由各种类型传感器和读卡器组成，这些设备的主要功能是信息采集和信号处理。 传输层（网络层）：主要是采用现有的Internet互联网或移动通信网或无线局域网对来自感知层的信息进行接入和传输。 支撑层（处理层）：主要由高性能计算平台、数据库、网络存储等软/硬件构成。支撑层对获取的海量信息进行实时管理，为上层应用提供数据服务接口。 应用层：根据用户的需求构建面向各类行业实际应用的管理平台和运行平台，并根据应用特点集成相关内容服务。,2. 物联网体系结构,1.感知层：分为感知末梢层

7、和感知汇聚子层。 感知末梢层作为物联网的神经末梢，其主要任务是 实现可靠感知，即对现场物理环境参数（温度、湿度、气体浓度等）的采集与处理。 感知汇聚子层各种有线或无线的现场网络，实现信号传输汇聚。物联网网关作为核心设备，起着现场网络管理的功能，并负责现场网络与各种广域网络的信息转发。,2. 物联网体系结构,2.传输层：分为网络适配子层、传输承载层和核心网络层。 网络适配子层负责判断数据的目标网络，并生成相应的协议数据单元。 传输承载层数据信息传输的主要承担层，包括各种IP专网，城域网,CMNET等。 核心网络层依据传输信息形式的不同划分的网络类别，包括电路域，分组域，CM-IMS域。,2. 物

8、联网体系结构,3.支撑层：分为中间件层和公共服务层。 中间件层包括各种服务中间件，能对各种特定应用平台的基础功能集进行抽象与实现，向上层公共服务层提供服务调用。 公共服务层各种行业套件，行业解决方案的实现，主要功能是调用中间件层提供的通用服务接口，并将获得的结果数据提交给上层应用层，以供决策控制。,2. 物联网体系结构,4.应用层：分为应用适配子层和终端设备层。 应用适配子层将各种应用层的数据转换成统一的编码格式，用于屏蔽各种不同应用的数据格式差异，向上提供统一的数据接口。 终端设备层各种行业特定应用的最终决策层，具有视图功能，由决策者（一般是自然人）进行指令的下达。 5.接口：层与层之间定义

9、信息传输的标准接口。,2. 物联网体系结构,硬件基础,Sensor,执行器,智 能 终 端,互联网,移动通信网,卫星通信网络,高性能并行计算平台,服务中心,路由节点,Sink节点,接入网关（M2M终端，传感器网关）,用户界面显示设备,管理设备,企业内部网,有线电视网,摄像头,信息管理中心,应用层,支撑层,传输层,感知层,2. 物联网体系结构,硬件基础 感知层包括Sensor、摄像头、读取设备、执行器、路由节点和Sink节点等。 传输层包括接入网关、互联网、移动通信网和卫星通信网络等。 支撑层包括高性能计算平台、服务中心和信息管理中心等。 应用层包括用户界面显示设备和管理设备等。 智能终端可以根

10、据实际应用需要出现在各个层次上、作为多层次的系统设备与网络系统实行信息交互。,2. 物联网体系结构,软件模型,DB,云计算,分布式并行计算,RFID,GPS,传感器技术,EPC,有线网络,无线网络,标 准体系,安全体系,信息中心,运营平台,内容服务,专家系统,感知层,传输层,支撑层,应用层,管理体系,2. 物联网体系结构,软件模型,RFID,条码与二维码,GPS,嵌入式,感 知,传 输,支 撑,应 用,GSM,TCP,IP,WiMAX,CORBA,云计算,自组织网络,网络接入协议,SQL,数据挖掘,监控,EPC,ONS物件命名服务,红外感应,查询,控制,扫描,WiFi,S O A 标 准,3.

11、 物联网学科归属,3. 物联网学科归属,物联网与CPS 物联网与传感网 物联网与智慧地球 物联网与泛在网,4. 物联网工程专业,起源 过程 现状 定位 内涵 案例,4. 物联网工程专业,起源 计算机学会 首批28 所高校物联网工程专业 电子学会 首批5 所高校传感网技术专业,4. 物联网工程专业,过程 计算机学会 5次会议 电子学会 3次会议,计算机学会 第一次会议,2010年高等院校物联网专业建设论坛会议通知 作为战略性新兴专业，物联网专业建设受到了各高校的高度重视。但高校应如何办好物联网专业，专业的课程该如何设置，如何解决实验、实践等问题，是各高校关注的关键问题，亟待研究和探讨。为此，北京

12、理工大学、北京邮电大学、合肥工业大学、湖南大学、华中科技大学、山东大学、上海交通大学、天津大学、武汉大学、西北工业大学、机械工业出版社华章公司联合发起“全国高等院校物联网专业建设论坛”，希望通过本论坛，促进国内开设物联网专业的高校间的深入交流，研讨物联网专业人才的培养、学科建设和发展方向，共同提高教学、科研水平。首届论坛由上海交通大学主办。特邀请各高校物联网专业相关负责人参加。,计算机学会 第二次会议,8月24日消息，面对国家战略性新兴产业发展的需要，教育部组织各专业教指委专家新近审批设置了一些新专业，为了保证计算机科学与技术教指委建议设置的“物联网工程”新专业的建设与发展，教育部高等学校计算

13、机科学与技术专业教学指导分委员会于2010年8月21日在四川大学组织召开了“物联网工程专业建设研讨会”。,计算机学会 第三次会议,为保证教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员（简称教指委）建议设置的“物联网工程”新专业的建设和发展，计算机教指委于2010年11月21日在上海交通大学成立了 “物联网工程专业教学研究专家组”（以下简称专家组，由上海交通大学承担秘书处的工作），开展物 联网工程专业建设指导和相关研究工作。,第四次会议,2011年4月29日， 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会物联网工程专业教学研究专家组专业建设研讨会在武汉大学计算机学院召开，分委员会副主任付育熙教授

14、及来自上海交通大 学、西安交通大学、华中科技大学、四川大学、湖南大学、重庆大学、南京航空航天大学、江南大学、武汉理工大学、合肥工业大学以及机械工业出版社的近二十位 专家、学者齐聚一堂，就我国物联网产业发展和高校物联网专业建设中的系列问题深入交换了意见。,第五次会议,面对物联网战略新兴产业发展的需要，教育部2010年7月批复新设置37个与物联网产业相关的专业：30个物联网工程本科专业，5个传感 网技术本科专业，2个智能电网信息工程本科专业。为保证教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员（以下简称计算机教指委）建议设置的“物联网工程”新专 业的建设和发展，计算机教指委于2010年11月21日在上海

15、交通大学成立了“物联网工程专业教学研究专家组”（以下简称专家组），开展物联网工程专业建 设指导和相关研究工作。在计算机教指委的指导下，2011年4月29日专家组武汉大学会议决定组织部分专家启动物联网工程专业发展战略研究、物联网 工程专业课程体系设计研究以及物联网工程专业实践教学体系研究的研究工作，目前已经完成三份报告的初稿。为加强各校物联网工程专业建设的交流，研讨 并完善上述三份有关专业建设的指导文件，专家组秘书处决定于2011年6月2526日在上海交通大学召开“物联网工程专业建设研讨会”,中国电子学会,2010年8月第一次会议 天津大学,中国电子学会,第二次会议 无锡,中国电子学会,第三次会

16、议 长沙,中国电子学会,全国高校物联网及相关专业教学指导小组第四次工作会议暨2011中国首届物联网与高校发展论坛的通知 目前教育部已批准70余所高校院系建设“物联网工程”、“传感网技术”、“智能电网信息工程”等物联网相关专业，2011年已开始招生。中国电子学会物联网专家委员会、教育部电子信息与电气学科教学指导委员会、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会一直高度关注物联网及相关专业建设，在多位老师的倡议和支持下，全国高校物联网及相关专业教学指导小组（以下简称“指导小组”）于2010年8月29日在天津成立并举行第一次工作会议，于2010年12月21日在无锡举行了第二次工作会议，于2011年

17、4月13日在长沙举行了第三次工作会议。 在前三次工作会议上，与会代表就指导小组的宗旨、作用、工作思路、任务细分等事宜达成一致，并在各分小组组长的带领下，贯彻会议精神，开展了卓有成效的工作。为巩固前期工作成果，督促小组专业建设任务开展，交流专业建设过程中的经验、教训与思考，特别是探讨招生、专业教学中遇到的新问题，促进物联网专业教育教学工作，在教育部科技委、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会和教育部电子信息与电气学科教学指导委员会的支持下，指导小组特决定于2011年8月14日至16日在西安电子科技大学召开第四次工作会议，以期更好地协助全国高校开展物联网及相关专业的教育教学工作。,我们的工

18、作,我们的工作11月20日， 全国物联网工程专业人才政产学研联合培养平台建设研讨会在我校召开。中科院院士、华东师范大学软件学院院长何积丰，教育部高教司理工处副处长吴爱华，无锡 市副市长谈学明，江南大学校长陈坚，江南大学副校长纪志成，中国科学院微电子研究所所长叶甜春，无锡市信电局局长张克平，江南大学物联网工程学院院长刘飞 等领导和国内外物联网专家、代表出席了此次会议。会议由江南大学副校长冯骉主持。,我们的工作,为什么江南大学要成立物联网工程学院？ 江南大学物联网工程学院物联网(传感网)专业建设近况如何？,4. 物联网工程专业,需求,4. 物联网工程专业,需求,4. 物联网工程专业,核心课程,4.

19、 物联网工程专业,课程体系,传统基础教学,微控制器，单片机C语言，,8位单片机编程和接口技术,32位单片机ARM7/9/M3和 C/OS-II操作系统/GUI,支撑平台： 教学用实验箱，大型物联网演示系统，物联网开发系统，实验实训系统和教师培训，技术支持,物联网教学,教学大纲 系列教材 专业实验室 实训基地 大学生创新基地 实习基地 工程实践教育中心,将传统的 计算机， 通信， 控制， 微电子等 课程体系 桥接到 物联网 核心课程,教学和实践,高频电路和无线通讯,简单无线网络,蓝牙/WIFI/M2M,RFID和EPC,无线传感网和OS,ZIGBEE技术,零距离接触物联网应用,4. 物联网工程专业,案例 学科基础课程(15门， 50.5个学分)： 物联网产业与技术导论 Ja