物联网时代铁路创新发展的机遇

物联网时代的铁路创新发展机遇一.物联网的概念、背景、技术特点二.物联网典型应用案例三.物联网在铁路应用的思考目录物联网InternetOfThings，简称IOT任何物体、任何人、任何时间、任何地点智能化识别、信息交换与管理一.物联网的概念、背景、技术特点物联网是通过传感器感知、网络传输，云存储、大数据处理及应用的全新一代软硬件结合的网络简称。物联网的理念1991年英国剑桥大学的咖啡壶事件“特洛伊”的咖啡壶。7300美元拍卖时间2001年利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率传递到实验室的计算机上真正的“物联网”概念英国工程师KevinAshton1998年在宝洁公司的一次演讲中首次提出把所有物品通过射频识别等信息传感设备与因特网连接起来实现智能化识别和管理物联网的本质将IT基础设施融入到物理基础设施中是把感应器嵌入到电网、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，实现信息的自动提取。人与自然和谐相处需要更多地感知物理世界物联网=物理世界与信息网络的无缝连接智能交通远程医疗智能家居环境监测公共安全绿色农业工业监控物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络物流管理接入网物联网射频识别RFID条码二维码传感网WSN短距离无线网络实时定位系统下一代互联网Internet物联网的架构上层：互联网络物联网的信息存储物联网的计算决策中层：泛在接入无线网络（4G、WiFi）有线网络下层：物物网络智能嵌入式设备感知、标识和通信接入网互联网络物物网络云计算服务决策移动、3G网络WIFI、WIMAX局域网络感知网络家居网络个域网络家居网络物联网核心技术应用智能管理服务层网络构建层感知识别层物联网核心技术——智能管理服务层•位于感知识别和网络构建层之上•是物联网智慧的源泉。•智能电网、智能交通、智能物流等等物联网的智慧决策需求分析：更透彻的感知要求•对海量数据多维度整合与分析数据挖掘技术从大量数据中获取潜在有用的且可被人理解的模式大数据技术人工智能技术区块链十五年周期定律计算模式每隔15年发生一次变革称之为“十五年周期定律”这一判断就像摩尔定律一样准确•1965年前后是以系统性为特征的大型计算机时代•1980年前后是以独立性为特征的个人计算机时代•1995年前后是以共同性为特征的互联网时代•2010年前后是以拟人性为特征的物联网时代互联网的最高境界是物联网万物互联物联网时代已经悄然而至。麻省理工学院1999:Auto-IDCenter提出物联网(IoT）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)，在欧盟资助下制订了《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,强调电子政务和社会信息服务等信息化应用。2009年中国科学院发布技术发展路线图，提出传感网未来发展趋势预测。代表性的物联网事件5物联网发展19982004200520082009-62009-82011物联网的提出U-Korea战略IBM提出“智慧地球”感知中国2009-9物联网行动计划近三分之一应用与物联网概念有关首家以物联网为宣传语的通信企业《ITU互联网报告2005：物联网》U-Japan战略•“智慧地球”•《国家中长期科学与技术发展规划纲要》•物联网在生产生活中具有极强的渗透性，具备发展成为新经济增长点的巨大潜能，可为全球经济复苏提供技术动力物联网对国家战略的影响•公文包会提醒主人忘带来什么东西；•衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求；•不住在医院，通过传感器，医生就能24小时监控病人的体温、血压、脉搏；•下班了，只要用手机发出一个指令，家里的电饭煲就会自动加热做饭，空调开始降温；•……物联网对人们日常生活的影响是一个带有节点和内容的网络物联网的技术特点1:是一个应用平台物联网是在互联网技术发展到一定阶段的“抽象提高”既有量变的成份，也有质的飞跃。物联网的技术特点2:物联网是互联网的延伸任何一种新技术的出现，都不会是凭空出现的物联网与互联网相比，其本质差异是物联网强调了信息的自动提取。物联网VS互联网互联网与物联网，有点类似“父与子”的关系。物联网是以互联网为基础核心发展起来的新一代信息网络。互联网与物联网的区别与联系互联网时代：微信，陶宝信息的产生和使用者是人物联网时代：滴滴，摩拜信息的产生和使用者是物物联网VS互联网共同点：技术基础相同不同点1：覆盖范围不同物联网的覆盖范围要远大于互联网互联网的产生:为了让人通过网络交换信息，其服务的对象是人；物联网是为物而生:让物自由地交换信息，主要是为了管理物，间接为人服务不同点2：终端接入方式不同互联网用户通过端系统的服务器、台式机、笔记本和移动终端访问互联网资源发送或接收电子邮件；阅读新闻；写博客；网络电话通信；买卖股票，定机票、酒店。物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的汇聚结点接入互联网RFID芯片通过读写器与控制主机连接，再通过控制结点的主机接入互联网。不同点3：数据采集方式不同互联网:人与人之间的信息交互与共享在互联网端结点之间传输的文本文件、语音文件、视频文件都是由人输入通过扫描和文字识别OCR技术输入的文字或图形、图像文件，也都是在人的控制之下完成的而物联网的终端系统采用的是传感器、RFID，因此物联网感知的数据是传感器主动感知或者是RFID读写器自动读出的。不同点4：技术范围不同•物联网运用的技术:无线技术、互联网、智能芯片技术、软件技术，•涵盖了信息通信技术的所有领域•互联网只是物联网的一个技术方向•互联网只能是一种虚拟的交流•物联网实现的就是实物之间的交流。广义特殊性•物联网的发展推动了工业化和信息化的结合•互联网是物联网灵感的来源•反之，物联网的发展又进一步推动互联网向一种更为广泛的“互联”演进•人们不仅可以和物体“对话”•物体和物体之间也能“交流”•物联网中系统集成商的重要性比互联网大得多。•物联网涉及的技术和行业太多，行业对系统集成的要求巨大。物联网的技术特点3：.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。物联网将带动传感器、芯片、设备制造、软件、系统集成、网络运营以及内容提供和服务等诸多产业发展。产业链条长物联网强调的是信息的自动提取，而信息的种类可概括为：1.传统的物理量传感器，如温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、液位传感器等；2.广义的物理量传感器，如用电量、用气量信息提取传感器、光纤震动传感器、位置信息等；3.化学量传感器，如监测空气质量、河流水质量以及饮用水质量构成的传感器等；4.“图像”信息采集传感器，用于视频监控、智能家居、模式识别等；5.确认身份信息的传感器，如RFID、一维条码、二维条码等。物联网之传感器.不同用途的力传感器手机记步三年后每个人平均1000个3334红外传感器超薄可食用传感器让食物成为物联网的一部分土壤感应器RFID被公认为未来的选择尽管条码和二维码标识还会存在一段时间感知层最重要的设备7RFIDRFID(RadioFrequencyIdentification)射频识别RFID标签俗称电子标签，根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据1、非接触操作，长距离识别（达到几十米）2、无机械磨损，寿命长，可应用在恶劣的环境中。3、可识别高速运动的物体，并可同时识别多个电子标签。RFID技术操作快捷方便特性条形码RFID扫描速度一次只能一个受到扫描可同时读取数个RFID标签体积与形状依赖纸张大小及印刷品质不受尺寸大小和形状限制抗污染能力和耐久性易受污染及折损抗污染，耐久性强是否能重复使用不能刻意反复修改、更新穿透性与无屏障阅读必须无阻挡才可读取可穿透性通信数据记忆容量2-3000个字符256k，最大可达数MB安全性易被伪造和变造不易伪造，安全性强RFID技术与网络技术共发展网络技术的成熟与发展，催熟了物联网之应用。互联网、4G、5G移动通信网、WiFi接入网构成了无处不在、广泛应用、相互补充的泛在网络。多种网络技术的共融互通，是物联网飞速发展的原因物联网的技术特点4:延迟时间宽带速度5G的应用将带来革命性变化指数级低延迟大通道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将对相关学科发展起到极强的带动作用物联网的技术特点5:学科综合性强信息获取与识别网络与传输整体架构与基础资源管理信息处理信息技术材料器件网络系统应用信息的应用存储处理传输获取信息化已部署：传感器、传感网节点芯片、MEMS、RFID很薄弱：智能集成传感、信息预处理、微纳传感、新型传感、微能源已有基础：人机交互、数据挖掘、信息处理很薄弱：分级处理、情报提炼、态势判断、动态数据管理亟待研究，尚未部署。已有基于现有网络和传输的部署新问题：物理世界的安全架构、认证、信用管理、电子取证等我国物联网的产业现状分析基础较好:无线传感网、4G、TD、宽带接入新问题：多网融合、网络智能管理、专网二.物联网典型应用案例物联网的应用方向智能城市，用于城市的数字化管理和安全监控；智能交通，包括公交视频监控、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通、红绿灯自动控制和交通违章监管等业务；智能物流，打造集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押、园区安保、海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台；智能环保，实施对水质的实时自动监控，预防重大或流域性水质污染；智能家居，用于各种家庭设备之控制；精准农业，通过实时采集温度、湿度、光照、CO₂浓度以及土壤温度、叶面湿度等参数，实现对指定设备自动关启的远程控制；智能医疗，用于病人监测护理等服务。智能家居实现了家电与人互动过程智能家居开关控制-智能插座可直接控制电器电源开关调光控制场景控制-如影院模式、起夜模式、全关模式等红外控制-对空调、电动窗帘、电视机等家电设备进行红外遥控定时控制-定时开关家里的灯光、电器感应控制-可感应人体移动，自动打开灯光智能家居海尔“智慧之家”一种未来的生活愿景——身在外，家就在身边；房间的智能系统能学习主人的生活习惯，将室内环境调节为主人最适合的RFID衣物识别技术，通过与服装行业异业联合，搭建起衣联网洗护生态圈，为用户提供全流程的智能洗护体验。衣物从制造生产到清洗都有了统一的智能识别规范，真正实现了衣物层面的智能制造和用户层面的智慧生活的互联互通。海尔洗衣机衣联网生态平台智能家居楼宇管理实时监测空调用水用电量楼宇用电量室内温湿度智能灯光控制15智能交通实时获取路况信息，监视和控制交通流量可以实现车辆与网络相连，优化行车路线可以无缝地检测、标识车辆并收取行驶费用摩拜OFO带来汽油用量减少很多行业生意减少共享单车：新四大发明惠州街头RFID技术应用高速公路自动收费系统利用智能技术，对道路和车辆进行全面的感知，实现人车路全面互联，对每一条道路进行交通全时空控制，对每一部汽车进行交通全过程控制，并最终实现道路交通的零堵塞、零伤亡和极限通行能力。（大数据探测路面情况）车联网交通拥堵造成的损失占GDP的1%，带来能量的直接损耗，增加了废气排放。车联网所产生和带动的产业价值也极其可观产业链上，不仅有汽车制造商、远程服务提供商、移动服务提供商、网络设备提供商、IT平台提供商等。（车联网平台收获大数据）车联网的最终目标：在车路协同、车车协同的基础上，实现零事故、零拥堵，自动调度无人驾驶下的城市智慧交通。车联网无人驾驶智能汽车5G与其说特斯拉是一个汽车还不如说特斯拉是一个巨型的移动智能终端智慧城市：智能路灯车站照明设备能否智能根据多种因素灵活调节光照，实现耗电量降低65%传感器可知车辆出入状况、附近是否还有停车位、可探测车辆碰撞的声音、