01物联网概述

物联网概述疑问：物联网是什么？思考：物联网从何来？讨论：物联网起因？第三章第二章第四章第五章第六章第一章物联网概述传感器技术无线传感器网络技术标签技术虚拟化技术云计算技术基础第七章物联网安全物联网核心技术第九章第八章第十章面向健康医疗的物联网应用面向智慧环境的物联网应用物联网理论基础物联网理论与应用第1章为2个学时(讲授2个学时)第2章为6个学时(讲授4个学时、实验2个学时)第3章为4个学时(讲授4个学时)第4章为8个学时(讲授4个学时、实验4个学时)第5章为6个学时(讲授4个学时、实验2个学时)第6章为6个学时(讲授4个学时、实验2个学时)第7章为4个学时(讲授4个学时)第8章为6个学时(讲授4个学时、实验2个学时)第9章为2个学时(讲授2个学时)综合案例为4个学时(实验4个学时)教学计划物联网的诞生发展概况物联网的定义系统组成1.41.11.21.3关键技术和难点1.5应用领域1.6目录物联网的诞生1.11.1物联网的诞生概念起源麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。1.物联网是人类文明发展的必然大型机计算机互联网物联网三大文明的特点十五年周期定律2.物联网是科技发展的聚合性提升1831年法拉第电磁感应学科分叉推进学科发展学科合并推进历史发展理论化、细化推进学科发展贝塔朗菲系统论理论生物学1700年牛顿爱因斯坦相对论,量子理论1800年1900年2000年玻尔原子理论普朗克量子假说量子时代贝尔电话爱迪生电灯香农信息论维纳控制论普里戈金耗散结构论哈肯协同论托姆突变论物联网信息学科专业分支物理学学科分支莫尔斯电报老三论物理世界虚拟世界3.物联网是重塑国家的竞争力175018001850190019502000第一次科技革命机械化第三次科技革命自动化第四次科技革命信息化第二次科技革命电气化时间四次科技革命，均失之交臂！目前世界正处于第五次科技革命的前夜，这将是我国复兴的一次关键历史性机遇。我国自主知识产权的标志性成果4.物联网是现代信息技术的高度集成1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网（InternetofThings,IOT）概念。1998年，美国麻省理工大学的Sarma、Brock和Siu创造性地提出全球统一的物品编码（ElectronicProductCode，EPC）作为物品标识。1999年，由美国统一代码委员会和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立Auto-IDCenter。2003年11月1日，国际物品编码组织出资正式接管EPC系统，并组成EPCGlobal进行全球推广与维护。2005年，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》。2009年初，IBM提出了“智慧地球”的概念。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》。2009年8月，日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为国家重要战略。2010年2月，国务院总理温家宝在《政府工作报告》中，将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。5.物联网是时代演进的新标记自然物联的物理过程自然物联与生物进化物联网的物理实质及过程发展概况1.21.2发展概况2005年国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念，并且指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临。然而，报告对物联网缺乏一个清晰的定义，并且覆盖范围有了较大的拓展2009年初美国国际商业机器公司，即IBM，提出“智慧的地球”概念，认为：信息产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网2009年6月欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》，其目的为希望欧洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界“物联网”发展2009年8月日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为国家重要战略，致力于一个个性化的物联网智能服务体系发展之路国内发展之路（续）2009年8月国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考察，指出关于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心2009年10月韩国通信委员会通过《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网确定为新增长动力，树立了“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息强国”的目标2010年3月国务院总理温家宝在《政府工作报告》中，将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴，表明物联网已经被提升为国家战略，中国开启物联网元年定义1.31.3物联网定义物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定协议，使物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。本质体现一、互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络二、识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能三、智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点全面感知利用射频识别、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将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享智能处理利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制主要特征系统组成1.4物联网硬件软件感知层网络层应用层1.4系统结构1.从整体上讲，物联网可以分为属于硬件系统中的感知层和网络层，以及属于软件系统中的应用层三大部分。系统结构感知控制层网络传输层应用服务层主要技术EPC编码和RFID射频识别技术无线传感器网络，PLC，蓝牙，Wi-Fi，现场总线云计算技术、数据融合与智能技术、中间件技术知识点EPC编码的标准和RFID的工作原理数据传输方式，算法，原理云连接、云安全、云存储、知识表达与获取、智能Agent知识单元产品编码标准、RFID标签、阅读器、天线、中间件组网技术，定位技术，时间同步技术，路由协议，MAC协议，数据融合数据库技术、智能技术、信息安全技术知识体系通过对产品按照合适的标准来进行编码实现对产品的辨别。和通过射频识别技术，完成对产品的信息读取，处理和管理技术框架，通信协议，技术标准云计算系统、人工智能系统、分布智能系统软件（平台）RFID中间件（产品信息转换软件、数据库等）NS2，IAR,KEIL,Wave数据库系统、中间件平台、云计算平台硬件（平台）RFID应答器、阅读器，天线组成的RFID系统。CC2430,EM250,JENNICLTD,FREESCALEBEEPC机和各种嵌入式终端相关课程编码理论、通信原理、数据库、电子电路无线传感器网络简明教程，电力线通信技术，蓝牙技术基础，现场总线技术微机原理与操作系统、计算机网络、数据库技术、信息安全软件应用层完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成待定的智能化应用和服务任务，以实现物与物、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。硬件网络层承担信息的传输（无线传感器、移动网、固网、互联网、广电网等）。感知层承担信息的采集（通过智能卡、RFID电子标签、各种物理量传感器等）。2.从应用服务的角度，物联网可以分为感知、传输、支撑、应用四大部分。3.从接入协议的角度，物联网可以笼统地分为核心层、接入层，核心层主要是应用层，接入层包括网络层和感知层。物联网接入层核心层感知层网络层应用层关键技术和难点1.51.5关键技术和难点RFID和EPC技术物联网中让物品“开口说话”的关键技术，物联网中，通过EPC编码，RFID标签上存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别传感控制技术在物联网中，传感控制技术主要负责接收物品“讲话”的内容。传感控制技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理、变换和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动无线网络技术物联网中，物品与人的无障碍交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离的蓝牙技术和红外技术组网技术组网技术就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术，也可分为有线、无线组网，在物联网中，组网技术起到“桥梁”的作用，其中应用最多的是无线自组网技术，它能将分散的节点在一定范围之内自动组成一个网络，来增加各采集节点获取信息的渠道。除了采集到的信息外，该节点还能获取一定范围之内的其他节点采集到的信息，因此在该范围内节点采集到的信息可以统一处理，统一传送，或者经过节点之间的相互“联系”后，它们协商传送各自的部分信息人工智能技术人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的技术。在物联网中，人工智能技术主要负责将物品“说话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理应用难点技术标准问题世界各国存在不同的标准，中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作数据安全问题信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段物联网终端问题物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战应用领域1.6物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息十大领域智能电网智能交通智能物流智能家居环境与安全检测医疗健康国防军事精细农牧业金融与服务业工业与自动化控制智能电网智能交通物联网系统组成物联网平台交警公交地铁民航港口出租运营商服务出行者政府……司机智能交通智能交通物联网运营商服务智能交通物联网层次结构数据源交通信息服务城市交通2000.4高速公路高速公路2002.6ZTEITS物联网轨道交通2006.1铁路城市交通公路已经涉足的ITS领域城市交通公路铁路智能交通物联网准备进入的ITS领域水运管道民航水运管道民航智能物流产品的智能可追溯网络系统目前，在医药、农产品、食品、烟草等行业领域，产品追溯体系发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面的巨大作用，已有很多成功应用智能物流可视化智能管理网络系统基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术，在物流过程中实时实现车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理的系统。目前，初级的应用比较普遍