感知中国与物联网

1感知中国与物联网报告人：张宝贤中国科学院研究生院2011年6月2报告提纲1物联网的发展历程2物联网的特点及影响3物联网的典型应用4物联网的前沿领域5中国科学院相关情况6中国移动对物联网发展的一些思考3•2005年国际电信联盟（ITU）：“物联网”通信时代即将来临。•2008年11月IBM公司发表《智慧地球：下一代领导人议程》、《智慧地球赢在中国》•2009年，欧洲物联网研究项目工作组(CERP-IoT)制订了《物联网战略研究路线图》、《RFID与物联网模型》等意见书•2009年日本制定i-Japan计划，强调电子政务、社会信息服务等信息化应用。•2009年中国科学院发布2050技术发展路线图，提出传感网未来发展趋势预测。“物联网”代表性事件4温家宝总理针对“物联网”发展多次明确指示:2009年6月，就“智慧地球”做出批示，要求认真研究。2009年7月，视察中科院长春光机所，强调抓住物联网发展机遇。2009年8月，视察无锡“中科院传感网工程中心”，指示建设“感知中国”中心。2009年11月3日，在首都科技界讲话指出加强物联网发展，使其成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。2010、2011年：物联网作为新兴战略性产业，列入《政府工作报告》。“我们需要早点谋划未来，早点攻破核心技术。”5对“物联网”的解读众说纷纭•传感、通讯、网络、处理等各领域都从自己的角度去阐述和放大。•初始定义：•MIT：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，实现智能化识别和管理的网络。•ITU：信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，而万物的连接就形成了物联网。•除RFID技术外，传感器、纳米、嵌入式芯片等技术被广泛应用。•欧盟：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网物联网已成为世界热点6现在“物联网”概念内涵已远远超出以往的定义，涵盖了当初的物联网、传感网、电子标签和数字物理系统等概念。•最早可追溯到早期军用传感网二战期间：Britain’sRadarNetwork冷战时期：•SOSUS（SoundSurveillanceSystem）•NORAD（NorthAmericanAerospaceDefenseCommand）1970-：REMBASS（RemoteBattlefieldSensorSystem）1980-：分布式传感网（DistributedSensorNetworks(DSN)）项目确定了其技术构架。物联网的发展历程721世纪的传感网/物联网随着集成电路、MEMS、计算机、网络与无线通讯等信息技术的的高速发展，传感网已从有限范围的信息感知扩展到各个信息网络系统的智能感知。1999年后得到快速发展。代表性时间和项目：DAPAR1998:SensorInformationTechnology(SensIT）中科院1999：《知识创新工程试点领域方向研究》MIT1999:提出物联网(IoT,InternetofThings）的概念中科院2002：无线传感网及演示系统科技部2006：973、863“无线传感器网络”国家2006：《国家中长期科学与技术发展规划纲要》美国NSF2006：数字物理系统(CyberPhysicalSystems)重要领域的研究8•中国科学院的解读－－关键词：信息化1.物联网是全球信息化发展的新阶段，从信息化向智能化的提升。2.目前公众所说的物联网就是带有传感/标识器的智能感知信息网络系统，涵盖了当初的物联网、传感网和数字物理系统等概念。•通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。3.是在传感、识别、接入网、无线通讯网、互联网、计算技术、信息处理和应用软件、智能控制等信息技术集成基础上的新发展。对物联网的理解物联网—信息技术的一次新机遇•国家相关科技任务现有部署–国家重大专项“新一代宽带移动通信网”（03专项）•在“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”项目中，于2008-2012四个年度分别在无线传感网络、物联网方面分别部署了20多个课题。2009•传感器网络关键技术研究•传感器网络标准化与测试验证平台研究•中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术•低功耗传感器网络系列节点、网关设备的研制与产业化•低功耗传感器网络核心芯片及片上系统研发与产业化•传感网与移动网的结合技术及其M2M业务应用研究与示范验证2010•中间件软件、电磁频谱监测、核心芯片研发•面向民用机场周界防入侵监视的新一代传感器网络研发与应用验证•面向智能电网的传感器网络研发与应用验证•面向太湖蓝藻爆发监测的传感器网络研发与应用验证•面向地质灾害监测预警的传感器网络研发与应用验证现有国家部署情况•国家相关科技任务现有部署–国家重大专项“新一代宽带移动通信网”（03专项）•在“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”项目中，于2008—2011四个年度分别在无线传感网络、物联网方面分别部署了20多个课题。2011•物联网总体研究及其技术体系•物联网测试验证平台•泛在网络下多终端协同的网络控制平台及关键技术2012•基于IPv6的低功耗传感网技术及其验证•基于Web的无线泛在服务•智能交通物联网总体研究•智能医疗物联网总体研究现有国家部署情况2011年5月，工信部推动“物联网专项”，预计投资数亿元，推动物联网产业发展•国家相关科技任务现有部署–科技部•2006年以来，资助了4个无线传感网/传感器相关973课题；863计划安排了30余项无线传感网项目、科技支撑计划方面也做了无线传感网行业应用（如智能交通领域）部署。–国家发改委•中国下一代互联网工程项目(CNGI)也对传感器网络项目进行了连续资助–自然科学基金委部署了大量传感网、传感器相关课题–无锡、上海、北京、重庆等地方政府正在大力推进多种应用示范工程的部署现有国家部署情况13报告提纲1物联网的发展历程2物联网的特点及影响3物联网的典型应用4物联网的前沿领域5中国科学院相关情况6中国移动对物联网发展的一些构想14物联网的特点特点之一：学科综合性强。物联网是联接数字世界和物理世界的桥梁，通过互联网、云计算和网络应用，使信息的产生、获取、传输、存储、处理形成有机的全过程。物联网技术涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多学科领域，发展物联网将对相关学科发展起到极强的带动作用。15物联网的特点特点之二：产业链条长。一方面，发展物联网将加快信息材料、器件、软件等的创新速度，使信息产业迎来新一轮的发展高潮，大大拓展信息产业发展空间。另一方面，发展物联网将带动传感器产业、芯片业、设备制造业、软件业、系统集成业、网络运营业，以及内容提供和服务产业等诸多产业发展，带来大量的创业发展空间。16物联网的特点特点之三：渗透范围广。物联网将物理基础设施和IT基础设施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进。物联网将大大加快信息化进程，拓展信息化领域，其各种应用将快速渗透到经济、社会、安全等各个方面，并极大地提高社会生产效率。17物联网技术体系1818报告提纲1物联网的发展历程2物联网的特点及影响3物联网的典型应用4物联网的前沿领域5中国科学院相关情况6中国移动对物联网发展的一些构想物联网国内重要行业的需求调研20围界防入侵电子围栏（示意）基于空间域和时间域的融合分析算法，最大程度的降低误报率及漏报率•人员攀爬•无意触碰•恶意击打•人员翻越•空中抛物……公共安全21山体滑坡监测公共安全22智能交通(1/4)23信息采集：布设末梢传感网络，测量车速、车型、车流量和气象等数据信息传输：将交通基础信息通过MESH中程节点上传至ITS信息中心无线智能交通ITS传感网无线布设灵活，设置更换方便，可在城市高速公路入口对驶入车辆进行统计并作提前预测，在城市环路、高架路上获取主干道交通流量，在支路路口检测交通拥堵情况等，从而进一步为交通导引和管制提供实际交通数据，还可提供个性化导航与停车诱导信息服务，将使城市及周边交通更为顺畅。智能交通(2/4)24智能交通(3/4)25车辆上携带的传感器示意图•一些高档车的状态信息（如油量、胎压、位置等）已经可以通过智能手机查询。•问题（1）：可能通过传感网系统非法控制他人车辆•问题（2）：车辆电子系统基本不向国内企业开放智能交通(4/4)地震预警(1/3)美国国家地震系统目标•在全国范围内建设并维护先进的地震监测基础设施，采集重要数据，提供有效的信息产品和服务；•在全国范围内持续监测地震和其它地质异常活动，包括可能引起海啸和火山爆发的地震，对中等至高危害等级的予以特别关注；•通过在地面站点、建筑物内等全面测量地震振动情况，应关注城市和活性断层附近情况，为减少地震对建筑物的影响收集最需要的数据和信息；•重大地震发生时自动发布信息，及时评估地震影响；远离震中的站点可以在破坏性震动达到前发布预警信息；为海啸和火山提供类似的自动预警能力。分布及未来•布设由7000个地震传感器系统组成的国家范围网络，为全国提供地震灾害服务，密集覆盖26个危险城市地区27震源城市距离：120km地震传感器检测到P-Wave如上图所示：位于城市的地震传感器当接收到距城市120km外的震中地区传递过来的P-Wave时，将从P-Wave中提取的地震信息传递给城市的地震预警中心。由于P-Wave和S-Wave之间的速率差，因此地震预警能在S-Wave到达前40秒对城市进行地震警报。P-Wave6.5km/sS-Wave3.5km/s日本、墨西哥、台湾等地震预警系统的应用地震预警(2/3)地震预警(3/3)29健康医疗(1/2)•远程监控人体的生理数据（心脏速率、血压）–采集的数据通过网络送到负责病人的主管医生–病人获得极大的行动自由度•跟踪和监督医院内的病人和医生•医院的药物管理•正确地识别病人的敏感反应避免误诊•老人家庭环境下的护理(tele-care)–随着社会老龄化的加剧而日趋重要•电子病历–实现各医疗机构诊治信息的互联互通健康医疗(2/2)31智慧物流(1/1)•中国物流成本占GDP的18%，远远高于欧美等发达国家•欧美国家物流成本占GDP的8-10%•如何降低物流成本已经成为保持我国经济快速稳步增长的一个重要问题智能电网(1/2)——电力输送智能电网(2/2)——自动抄表物联网技术在智能电网领域的典型应用34•未来的战争将是信息化战争，传感网是信息化战争里的重要力量–“看得明，打的快，打得准”–制信息权=战争的主动权–要求战场空间时间全方位的实时态势感知•传感网、物联网可以弥补传统侦察手段的不足–卫星、雷达：远程宏观、易受攻击和干扰。–传感网：近程微观、能够容忍恶劣的战场环境、实时、准确、灵活、覆盖面广，应用范围广阔。–传感网已经得到各军事强国的高度重视。国防军事基于传感网的战争模式演变国防军事基于传感网的战争模式演变•传统传感侦察：•60年代：在越南战争中应用传感网络•70年代：伦姆斯、皮伍斯、BISS•80－90年代：伦巴斯、SPS-1、TRSS•现代意义的传感网：•2000年：美国国防部，将传感网络定为五个国防尖端领域之一•2001年：美空军：灵巧传感网络计划、传感器信息技术（SensIT）•最近：美陆军：无人值守地面传感器群美海军：传感器组网计划、CEC五角大楼：C4ISR-C4ISRT•美国《每日防务》2004年3月18日报道，无线传感器网络技术将会在战场上带来革命性的变化，并将改变战争的样式。•美国海军副司令ArthorCebroski说：“我们正关注着正在兴起的基于传感器网络的战争。众所周知，只要我们能感知到敌人的存在，我们就一定能消灭之”。36报告提纲1物联网的发展历程2物联网的特点及影响3物联网的典型应用4物联网的前沿领域5中国科学院相关情况6中国移动对物联网发展的一些构想37物联网的前沿领域•智能感知技术–微纳传感器–