物联网技术及其应用课件--徐显龙213

物联世界机遇无限物联网技术及其应用西安工业大学机电学院工业工程系徐显龙[e-mail]第一讲物联网技术概述第二讲物联网的物品标识技术——RFID第三讲物联网的末梢神经——无线传感器网络第四讲物联网的运行环境——网络技术第五讲物联网的应用层技术——智能计算第六讲物联网技术的应用（医疗、农业、交通等）第七讲物联网技术在军事上的应用第八讲总结，交大作业（点名不到者每次扣10分）第一讲物联网技术概述物联网概念综述12354物联网产业现状和机遇分析物联网产业发展挑战和思考股份公司物联网发展策略建议总结物联网（IoT）概念的提出2009年2008年2005年1998年MIT的KevinAshton第一次提出：把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网”ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络IBM提出：把传感器设备安装到各种物体中，并且普遍连接形成网络，即“物联网”，进而在此基础上形成“智慧地球欧洲物联网研究项目工作组制订《物联网战略研究路线图》，介绍传感网/RFID等前端技术和20年发展趋势物联网形式早已存在，统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上8月7日，温家宝总理考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心后，指示“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。其后，在全省领导干部学习会上，省委书记梁保华把物联网列为全省重点培育和发展的六大新兴产业之一，并提出“要努力突破核心技术，加快建立产业基地”。工信部总工朱宏任在中国工业经济运行夏季报告发布会上，对物联网做了概括阐释。江苏省委书记梁保华随即要求把传感网列为全省重点培育和发展的六大新兴产业之一，利用无线传感技术推进社会信息化进程。8月以来，无锡市政府多次赴京向国家三部委申报“中国传感网产业园”，国务院正在批复之中。市政府还在制定《中国传感网产业园空间规划》、《中国传感网产业园发展规划》、《江苏暨无锡市物联网发展规划》。物联网概念传感网是指以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息载体、实现物物（物人、人物）之间信息交互，面向政府、行业和个人用户提供信息服务的分布式信息系统。俗称“物联网”(InternetofThings)。背景•物联网(TheInternetofthings)的概念最早是在1999年提出的，其后又多次被重复。其定义是：把任何物品通过射频识别（RFID），红外感应器，全球定位系统，激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和共享，以实现智能化识别和管理的一种网络。物联网概念物联网为什么突然火了？是忽悠还是又一场技术的革命？物联网概念是否在反复炒冷饭？问题从互联网到物联网随着网络覆盖的普及，人们提出了一个问题，既然无处不在的网络能够成为人际间沟通的无所不能的工具，为什么我们不能将网络作为物体与物体沟通的工具，人与物体沟通的工具，乃至人与自然沟通的工具？——中国移动通信集团公司总经理王建宙《从互联网到“物联网”》计算机:自动计算以独立计算机进行信息处理互联网：人与人交互基于计算机网络进行信息交互物联网：物物&人物交互万物的信息感知、交互、处理的网络物联网（IoT：TheInternetofThings)是“万物沟通”的、具有全面感知、可靠传送、智能处理特征的连接物理世界的网络，实现了任何时间、任何地点及任何物体的连结。可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合，使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而提高整个社会的信息化能力。物联网时代示意图：万物相联。例如：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西等等统一的物联网概念提出的意义物联网的应用形式已经存在用网络连接和传送物的信息的形式由来已久军事上的卫星、雷达侦测、遥控武器等各个行业的自动控制等应用提出物联网的意义之一：形成规模效应巨大的聚合产业10年内“物联网”可能大规模普及，到2020年世界上物物互联的业务跟人与人通信的业务相比将达到30:1，物联网被称为是下一个万亿级的信息技术产业提出物联网的意义之二：在统一标准和架构体系下快速形成成熟的产业链随着“物联网”概念的提出和各种标准组织的成立，物联网的各种协议和体系架构正在迈向统一标准的方向。而在统一的标准和架构体系下，才可能尽快推进物联网产业链的成熟和大规模商用提出物联网的意义之三：基于统一网络和应用平台，形成感知泛在聚合效应当前已存在的各种物联网应用雏形最大的局限就是行业类型单一，网络范围局限物联网的概念提出了统一网络和应用平台，行业交叉的泛在聚合效应，才是物联网概念的精髓所在18世纪中期，以蒸汽机为代表的第一次工业革命开创了人类的大机器工业时代从科学发展史看物联网19世纪后期到20世纪中叶，以电机为代表的第二次工业革命使人类进入了电气化时代20世纪下半叶，以互联网计算机为代表的第三次工业革命迅速席卷全球，世界进入信息化时代21世纪初提出的物联网，能够引发第四次工业革命吗？物联网在科学发展史的地位物联网示意图——江泽民《新时期我国信息产业技术的发展》电信在传输网络建设上优势明显。在有线，无线宽带，移动通信网络建设上有优势。江泽民文章关于物联网的主要论述摘录物联网是实现中国五大主题任务的关键推动要素之一物联网对中国的意义经济可持续发展有竞争力的企业和谐社会能源有效利用环境保护IBM大中华区CEO《智慧地球赢在中国》物联网整体体系架构物联网感知层网络连接统一IP协议关注IPv6IT和应用统一架构关注云计算RFID读写M2M终端传感器网摄像监控定位授时物联网网络层接入网络核心网络业务支撑平台物联网应用层行业应用平台行业应用系统物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的产业，IPv6和云计算是核心基础架构发展方向智能家居智能城管智能交通智能电力智能医疗行业应用导向，完整解决方案交付产业链各环节定位，通用产品提供物联网产业关注的核心要素中国：2009年8月感知中国以中科院和中国移动为先导，强调自主创新的传感技术和TD结合美国：2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施欧盟：2009年6月物联网行动计划具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全日本：2009年8月u-Japan战略在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用关注点1：全面感知关注点2：可靠传送关注点3：智能处理传感器和RFID智能嵌入技术(如智能家庭)短距无线和传感网技术IP化多业务承载的公网信息IT技术深入各行业物物&人物交互的智能中枢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感知和识别物体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/北斗传感器网关感知层是实现物的世界连接和感知的基础，必须考虑感知层的全面布局和发展重点产品策略无线上连&有线上连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网络层是物联网成为普遍服务前提，必须关注规模扩展机遇，重点是接入网络和业务支撑平台应用层是物联网智能处理的中枢物联网应用层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全局控调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应用层是物联网的智能中枢，必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供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。物联网泛在聚合目标举例：智能交通智能交通统一应用平台车辆传感网人体传感网道路传感网气象传感网人体生理监测心跳、血压体温疲劳、醉酒道路监测车速、车型车流量道路状况车辆状态监测刹车胎压车间距局部气象监测温度、湿度风、雨雪、冰前方桥下有人过马路!!智能交通传感网应用实例：提前预警智能交通实现的前提：全面的感知，及时可靠的传送，智能应用平台的信息聚合处理和应用小结：物联网概念最关注以人为中心统一的物联网概念核心关注点是：以人为中心，建立为人服务的物的基础架构和应用体系E社会模型智慧地球模型强调以人为中心的任意可达的网络强调以人为中心的按需可用的服务强调为人服务的生产生活各个方面强调为人服务的智能处理能力提升智慧城市智慧电力智慧医疗智慧水源智慧电信智慧零售智慧交通智慧石油智慧银行智慧食品SmartPlanet智慧地球物联网不是包含一切的连接物的网络，其核心是以人为中心的物的网络和为人服务的应用目录物联网概念综述12354物联网产业现状和机遇分析物联网产业发展挑战和思考股份公司物联网发展策略建议总结物联网产业链分布现状感知层网络层应用层网络设备业务支撑平台最终用户行业用户商业用户家庭用户应用集成商终端提供商模块提供商软件提供商芯片提供商设备提供商芯片提供商系统集成商软件提供商硬件提供商软件提供商硬件提供商网络服务提供商（运营商/专网）服务提供商个人用户物联网是一个产业链非常长和构成很复杂的产业，标准化、开放和协同是关键标准化：标准的协议和标准的价值链模式产业链各环节进行联合的基础，精确分工和联合的前提开放：核心是产业利益之争既有行业专业领域的封闭性将是物联网模式的最大挑战协同：各环节厂商竞争力各有