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物联网技术与其在制造业上的应用“十五年周期定律”IBM前CEO郭士纳：计算模式每隔15年发生一次变革1965年——大型机的商业应用1980年——个人计算机的普及1995年——互联网革命2010年——？？IBM前CEO郭士纳预测：计算模式每隔15年发生一次变革；2010年以物联网为标志；欧盟网络企业和RFID司物联网总监Peter.Friess预测：2015年到2020年间显现对经济发展刺激作用；易观国际分析：物联网最主要的推动力只有两个：政府与电信运营商；未来物联网产业的最关键环节是应用层面的行业用户；美国权威咨询机构forrester预测到2020年：(物物互联业务：人与人通信业务)比将达到30:1；物联网将拥有30万亿元通信大市场；物联网概念的提出物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，该书提出了“物-物”相联的物联网雏形，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想。衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求公文包会提醒主人忘带了什么东西司机出现操作失误时汽车会自动报警1999年，美国Auto-ID首先提出物联网（TheInternetofthings）的概念，主要建立在物品编码、射频识别（RadioFrequencyIDentification，RFID）技术和互联网的基础上。和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。这时对物联网的定义很简单：把所有物品通过射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别管理。物联网概念的提出2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。物联网概念的提出2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。物联网概念的提出2009年8月7日温家宝总理在无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表讲话，“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，提出了“感知中国”的理念，这标志着政府对物联网产业的关心与支持力度已提升到国家的战略层面。2010年初，我国正式成立了传感（物联）网技术产业联盟，2010年3月2日，上海物联网中心正式揭牌。物联网概念的提出物联网的定义物理网是通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与人、人与物连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是，物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制。物联网的定义物联网所解决的传统意义上的互联网没有考虑的问题是：对于任何物品的连接问题。物联网可以在任何时间、环境，任何物品、人、企业、商业，采用任何通信方式（包括汇聚、连接、收集、计算等），以满足所提供的任何服务的要求。对物联网技术层面的认识从技术层面上看，物联网是指物体通过智能感知装置，经过传输网络，到达指定数据处理中心，实现人与人、物与物、人与物之间信息交互与处理的智能化网络。传感网和物联网是对同一概念的不同表述，其实质没有什么区别，两者都是以智能传感器，RFID等客观世界标识和感知技术，借助于无线通信技术、互联网、移动通信网等实现人与物理世界的信息交互。对物联网应用层面的认识纵观信息网络发展应用过程，可以认为物联网是网络的应用延伸，物联网不是网络而是应用和业务。它是信息网络上的一种增值应用，主要是在提升数据传送效率、改善民生、提高生产率、降低企业管理成本等方面发挥重要作用。应用是技术进步的源动力，只有具有广阔的应用前景，技术才能得以发展。作为消费者，物联网到底给我们带来了什么？诸如：①自动化，降低成本和效率，提升企业的综合竞争能力；②信息的实时性，借助通信网络，及时获得远端的信息；③有利于安全生产，及时发现和消除安全隐患，便于实现安全监管；等等。物联网的EPC体系结构随着全球经济一体化和网络化进程的加快，为满足对单个物品的标识和高效识别，美国麻省理工学院的自动识别实验室（Auto-ID）在美国统一代码协会的支持下，提出要在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线通信技术，构造一个覆盖世界万物的系统，同时提出了电子产品代码（ElectronicProductCode，EPC的概念），即每个对象都将赋予一个唯一的EPC，并由采用射频识别技术的信息系统管理，彼此联系，数据传输和数据储存由EPC网络处理。EPCGlobal对于物联网的描述是：一个物联网主要由EP编码体系、射频识别系统及信息网络三部分组成。物联网的EPC体系结构—EPC编码体系物联网实现的是全球物品的信息实时共享。显然要做的是实现全球物品的统一编码，即对在地球上任何地方生产出来的任何一件物品，都要给它打上电子标签。在这种电子标签携带有一个电子产品代码，并且全球唯一。电子标签代表了该物品的基本识别信息，例如，表示“A公司于B时间在C地点生产的D类产品第E件”。目前欧美支持的EPC编码和日本支持的UID编码是两种常见的两种电子编码体系。物联网的EPC体系结构—射频识别系统射频识别系统包括EPC标签和读写器。EPC标签是编号的载体，当EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中时，该物品与EPC标签中的产品电子代码就建立了一对一的映射关系。EPC标签从本质上来说是一个电子标签，通过RFID读写器可以对EPC标签内存信息进行读取。这个内存信息通常就是产品代码。产品代码经读写器报送给物联网中间件，经处理后存储在分布式数据库中。用户查询物品信息时只要在网络浏览器的地址栏中，输入物品的名称，生产商等数据，就可以实时获悉物品在供应链中的状况。物联网的应用领域电力负载监控、远程抄表农业大棚监控、动物溯源安全平安城市、危险品跟踪环保环境监测、污染物处理交通物流调度、定位导航市政路灯控制、电梯监控企业生产监控、设备管理医疗远程诊断、老人看护智能楼宇远程诊断面向智能工厂的生产过程监控环境监测协同供应链管理智能电网现代物流过程监控与跟踪定位畜牧养殖和电子监管智能家居—云数据中心智能家居用户终端系统配置智能家居物联网云数据中心运营架构示意图物联网与制造业经销数据中心(后台)分枝客户供应商制造运送呼叫中心Web销售商金融预测物联网数据中心（后台）分支经销客户供应商制造运送呼叫中心Web销售商金融预测理想的灵活系统现实性21传感技术＋MEMS技术：制造装备技术能力的提升制造装备制造系统企业管理RFID+工业WSN+工业应用软件：设备的互联互通、制造过程的状态检测、物流的实时监控等，对制造环境的感知能力得到极大的提升，生产效率、产品质量取得突破性的应用。智能装备感知制造系统实时企业管理物联网是企业的神经系统移动设备RDCRFID/条码读写器仓库CallerCaller打印机港口物流复杂事件探测任务提交云计算平台复杂模式库事件存储库规则数据库物联网EPC信息服务器对象命名服务器PML服务器数据中心面向制造业供应链的物联网信息服务平台工业智能控制系统应用示例在工业企业部门，为了提高产品的整体质量，及时、准确地获取生产数据，并对数据进行及时分析处理，减少生产浪费，缩短生产周期，常需要组建企业内部的生产过程控制管理系统。作为企业内物联网应用系统设计示例，下图示意了一个基于RFID技术的工业企业内部生产监控管理系统的组成。这个物联网系统主要包含有GM二维码（电子标签）、RFID读写器，中间件系统和互联网几个组成部分。工业智能控制系统应用示例1.利用二维条码与RFID读写器感知节点数据工业生产现场主要由生产设备、工作人员、生产材料、产品等构成。上图中，二维条码贴于每件产品上，所使用的RFID读写器可为手持式或固定式，以方便地应用于生产过程。中间件系统含有EPC数据，后端应用数据库软件系统还包含ERP系统等。这些都与互联网相联，可及时有效地跟踪、查询、修改或增减数据。当在某个企业生产的产品被贴上存储有EPC标识的RFID标签后，在该产品的整个生命周期，该EPC代码将成为它的唯一标识，以此EPC编码为索引就能实时地在RFID系统网络中查询和更新产品的数据信息。2.车间内各个流通环节对产品进行定位和定时追踪在车间的每一道工序都设有一个RFID读写器，并配备相应的中间件系统，联入互联网。这样，在半成品的装配、加工、转运以及成品装配和再加工、转运和包装过程中，当产品流转到某个生产环节的RFID读写器时，RFID读写器在有效的读取范围内会检测到GM二维码的存在。对于某一个局部环节而言，其具体工作流程为：RFID读写器从含有一个EPC标签上读取产品电子代码，并将读取的电子产品代码传送到中间件系统进行处理;中间件系统以该EPC数据为数据源，在本地服务器获取包含该产品信息的EPC信息服务器的网络地址，同时触发后端应用系统，以做更深层次的处理或计算；由本地EPC信息服务器对本次的阅读器的记录进行读取并修改相应的数据，将EPC数据经过中间件系统能够处理后传送到互联网2.车间内各个流通环节对产品进行定位和定时追踪28面临的问题与挑战（1）新型传感器与传感装置：无线传感技术与系统的微型化技术智能无线传感技术能量获取技术（2）工业无线网络技术：通信与组网技术基础服务与网络管理技术网络规划与部署技术（3）计算能力嵌入式处理器性能、存储器容量、能耗限制能源优化、系统复杂性优化（4）感知能力大规模、分布式、多属性动态管理、协同控制（5）处理能力海量、实时流数据分布式存储、分级处理、动态分析与挖掘