搜索
物联网及其应用物联世界机遇无限浙江工业大学信息工程学院当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息通信技术（ICT）创新活跃，发展迅猛，正在全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革。随着“互联网+”、“中国制造2025”战略的提出，物联网与农业、制造业、服务业等传统产业，与新能源、新材料、先进制造业等新兴产业的“双向融合”不断加强。物联网加快向经济、社会、生活众多领域渗透，不断催生新变革、新应用和新业态前言2内容目录123物联网应用物联网概述物联网产业与发展3（定义|本质|特征）（领域|方向|案例）（战略|发展|机遇）一、物联网概述（定义|本质|特征）4TheInternetofThings一、物联网概述5一、物联网概述6InternetofThings什么样的网什么样的物物是智能体？物是产品信息？网是一种特殊或新型的信息网络？网就是互联网？网就是无线传感网？物就是普通物品？ITUInternetreports2005——theInternetofthings通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。一、物联网概述EPoSS:InternetofThingsin2020由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。20087European:InternetofThingsstrategicresearchroadmap物联网是未来网络的整合部分，它是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施，在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能接口无缝链接，实现信息共享。2009物联网白皮书-2011物联网是通信网络、互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术和智能装置对物理世界进行感知识别、智能监控，通过网络传输互联，进行数据计算、处理、知识挖掘和分析决策，实现物与物、人与物、人与人信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。一、物联网概述8一、物联网概述狭义上的物联网是指物品到物品连接的网络，实现物品的智能化识别和管理广义上的物联网则是信息空间与物理空间的融合，将一切事物数字化、网络化，在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互，并通过新的服务模式使各种信息技术融入社会行为，是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界9感知传输智能全面感知可靠传输智能处理利用人工智能技术，云计算技术对融合的信息深度处理、挖掘与决策通过无所不在的网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体或环境的信息10ITU-TY.2221中对无线传感器网络的定义是：利用各种传感器加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络，是由多个具有无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统。信息管理中心Internet、卫星或移动通信网络等汇聚节点监测区域监测节点物联网与无线传感器网络&泛在网络11ITU-TY.2002中将泛在网络描述为：在服务预定的情况下，个人和/或设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信的能力。*图片来源：ITU-TY.200212泛在网物与物/人与物/人与人多网络、多技术、跨行业、跨应用无缝连接通信物联网物与物/人与物一个或多个网络、协同/融合近距离无线、中高速通信网络传感器网物与物低速、低功耗、近距离无线通信13一、物联网概述从狭义上说，M2M仅代表机器与机器（machinetomachine）之间的通信从广义来讲，M2M也包括人与机器(humantomachine)的通信，是以机器智能交互为核心、网络化的应用与服务物联网与M2M（MachinetoMachine）&CPS（Cyber-PhysicalSystems）14CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（computation/communication/control）技术的有机融合，实现大型系统的实时感知和动态控制CPS计算、通信、控制控制-Control通过对信息的处理、管理，使信息系统和物理对象按期望的模式运行，提高信息服务的可靠性通信-Communication将一系列计算机系统连接起来，并将物理过程相连，可以增强可靠性和功能计算-Calculate物理组件上嵌入式系统的计算能力，能够将“被动的”物理数据转换为“主动的”信息15M2M和CPS都是物联网的一种表现形式M2M强调机器与机器之间通信，偏重于实际应用，得到了工业界的重点关注，是现阶段物联网最普遍的应用形式CPS更强调反馈与控制，更偏重于研究，吸引了学术界的更多目光，是将来物联网应用的重要技术形态16*图片来源：工业和信息化部电信研究院17感知层是物联网全面感知的基础物联网感知层RFID标签和读写器M2M终端和传感器传感器网络和网关感知层实现方式摄像头和监控GPS/北斗定位授时智能家居网关感知层作用感知层突破方向标识物体采集和捕获信息更敏感和更全面的感知能力解决低功耗的问题解决小型化和低成本问题RFID读写智能家居网关M2M终端传感器网络摄像头GPS/北斗传感器网关无线&有线18网络层是物联网无处不在的前提物联网网络层接入网：无线/光纤各种类型的接入形式核心网：统一IP协议上的大带宽的可靠网络业务支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑网络层主要层次网络层作用网络层突破方向连接感知层和应用层随时随地的连接实现当前最成熟的部分扩展规模，以实现无处不在业务可扩展的管理运营能力简化结构，上下层面融合IP统一协议有效降低实现成本规模扩展带来IPv6的发展动力接入网络无线接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMax有线接入：光纤（PON）和铜线（xDSL）汇集承载：IP化传输网络（PTN/CE）核心网络&业务网关统一IP协议的高效率的核心网络/设备/接口针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发CPE业务平台鉴权平台计费平台经营分析平台业务支撑平台提供终端和业务的通道和联动控制逻辑实现不同终端和业务统一管理、部署和扩展针对客户提供用户自定义业务环境和接口19应用层是物联网智能处理的核心物联网应用层智能家居智能交通智能城管应用层主要应用方向应用层作用应用层突破方向信息技术与行业专业技术结合实现广泛智能化应用的解决方案集合信息技术与行业的深度融合信息的社会化共享和安全保障基于云计算的应用整体架构智能电力智能医疗智能通信服务云计算是应用大规模部署关键云计算资源云计算业务计算能力存储能力SaaSPaaSIaaS云计算的意义适应业务量增长不确定性的弹性架构体系适应海量数据计算和存储的低成本曲线的架构适应开放式的应用提供和部署环境IT架构和商业模式转变的关键物联网应用发展六热点大领域智能家居智能电力智能交通智能医疗智能城管智能通信服务六大热点涵盖了主要应用集和投资方向20物联网发展的演进路线信息汇聚协同感知泛在聚合主要特征泛在的感知服务将海量信息进行聚合，产生出新的有应用价值的信息，即物联网广泛应用于各个领域，实现任何人、任何物体、任何时间、任何地点的互联互通，引发新的应用和服务模式。关键技术信息聚合理论、模糊控制技术、泛在异构网络、人工智能、仿生传感器、纳米材料、生物芯片等。主要特征将分布于多区域的、利用多种感知技术手段所采集信息进行汇聚，通过通信网络将感知信息汇聚到业务应用系统，集中进行信息的处理与共享，并提供信息应用服务。关键技术传感器设计与实现、短距离无线传输技术、低功耗技术、电磁兼容技术等，以实现相关信息采集、汇聚设备的小型化、低功耗、低成本、国产化和绿色环保。主要特征以事件、任务和目标为驱动进行感知、网络和应用各个层面的协同工作，系统具备分布式、跨层次、自学习的协同处理能力，提供智能、精确的多元化信息服务。关键技术任务驱动的大规模自治组网技术、上下文感知技术、移动通信网络与无线传感器网络无缝融合技术、海量信息处理技术等。21二、物联网应用（领域|方向|案例）2223应用案例1：基于物联网高临镜感的都市开心农场24在QQ、校内网等平台上的开心农场游戏迅速流行，并深受人们的欢迎25农家乐、新农村旅游等旅游休闲方式已经成为了农民增收的新起点和都市人群旅游休闲的首选，然而，由于其方面的限制，发展出现了瓶颈问题26对于都市人群，尤其是孩子们而言，“五谷不分”已经成为一种普遍的社会现象，如何填补都市人群，尤其是儿童在农业知识方面的空白，已经成为社会焦点27民以食为天，食以安为先，而调查显示，约70%的中国消费者严重怀疑食品安全。而蔬菜、水果作为人们的日常食品，人们对其安全问题更加关注，如何为人们建立一个购买放心菜的平台，已经成为一个亟待解决的问题2008河北三鹿奶粉事件2011河南瘦肉精事件2013湖南“镉大米”事件28农家乐、新农场旅游示范点大棚种植户、大型土地承包商普通农户农场超市小当家乐园VIP地主卡农场大叔地主部落VIP农户卡都市白领、单身族都市亲子家庭“放心菜”期望者果蔬销售商酒店食品经营店29Internet备注：仓库大棚基地大棚基地大棚基地大棚基地仓库农场监控端传感器节点农田无线信道服务器农场管理员用户303132应用案例2：基于物联网的智能家居系统331984199719992001200420082009201020112012201320142015…•第一座被公认的智能大厦问世•比尔•盖茨的智能豪宅使智能家居概念被大众认知•微软在中国推出“电视上网”的“维拉斯计划”是中国智能家居的开端•海尔推出第一代网络家电•国内科研机构和公司开始智能安防系统和产品•宽带网开始进入一般的住宅和小区•中国家庭网络标准产业联盟“e家佳”成立•苹果公司推出iPhone3G，智能手机的发展开启了新的时代•中国物联网的研究和应用高速发展•Fitbit发布首款可穿戴产品•IBM正式提出“智慧城市”的愿景•TCL研制出国内第一台基于Android的智能互联网电视•谷歌发布Android@Home项目，提出将家里的每一个设备连接到AndroidAPP•海尔发起建立中国智能家居产业联盟•极路由首次在国内推出智能路由器产品•海信与新浪微博合作推出“微博空调”•苹果，三星推出智能家居平台•京东搭建JD+平台•海尔成立U+平台•小米推出智能家庭套装产品•联想，美的，阿里，小米，乐视等纷纷发布智能家居系统生态圈互联网时代移动互联网时代物联网时代34智能家居为什么突然火了？智能家居概念是否反复炒冷饭？35资本市场积极涌入移动互联网高速发展、个人移动设备普及软硬件技术成熟、开发成本和门槛降低智能家居元年——2014关键：尤其是Android/IOS智能手机、平板电脑的广泛普及，形成智能家居控制入口，网络无处不在基础：短距离通信技术Bluetooth4.0、ZigBee，低功耗WiFi，WiFi模块价格跌入10元以内诱因：Google、Apple等巨头纷纷涉足智能家居领域、社会资本蜂拥涌入36•2014.1收购NestLabs•2014.7联合发布物联网协议Tread•BaiduInside智能硬件合作计划•2014.8收购SmartThings•2014.9收购QuietesideLLC•2014.8发布智能家居平台HomeKit•“神奇工场”智能家居生态圈计划•2014.5与智能家居自动化公司Insteon达成战略合•联合AllSeen联盟•2014.6发布JD+开放平台•推出智能家居超级APP•2014.10QQ物联开放平台•微信硬件平台•TOS+开放平台•2014.10在U-Home基础上发布U+智能家居平台