电子信息导论05物联网86

物联网—第三次信息革命电子信息工程学院主讲人：张有光2013年11月06日电子信息导论05物联网背景物联网概念物联网意义物联网挑战物联网技术物联网机会主要内容1.物联网背景经济危机，引发产业转型、技术革命1857年生产过剩危机，电气革命1929年世界经济危机，电子革命2008年国际金融危机，引发抢占科技制高点的新技术革命，全球进入空前的创新密集和产业振兴时代呼唤新的技术革命—物联网？呼唤新的技术革命—物联网？1.物联网背景美国2009年1月智慧地球构建智慧型基础设施，大型应用软件欧盟2009年6月物联网行动计划具体务实，RFID广泛应用，注重安全日本2009年7月i-JapanU-Japan，强调政府、社会信息化应用中国2009年8月感知中国2.物联网概念演进MIT1999年ITU2005年IBM2008年欧盟2009年中国2009年物联网—AutoID1999年RFID标签存储着规范信息通过无线通信自动采集到中央信息系统,实现物品（商品）的识别通过互联网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理全球网络物流供应链全网的透明性多种读写器物联网—ITU2005年定义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，万物的连接就形成了物联网。除RFID技术外，传感器、智能、纳米等技术被广泛应用举例世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行交换TimeMiniaturizationandcostreduction(2)PCs(1)Mainframe(4)SmartThings(3)Mobiles/SmartCards互联网仅仅是一个小岛今日的互联网仅仅是物理对象中的一个小岛，通过人类提供数据的输入。物联网—IBM2008年定义把感应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，然后将它与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合在这个整合的网络当中，能力超级强大的中心计算机群，对网络中内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制杭州湾跨海大桥桥梁运行状态监测物联网（IBM）目的人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然的关系。基础设施与信息技术融合物联网欧盟2009—背景2006年物联网研究项目组CERP-IoT2008年物联网2020未来发展规划2009年欧盟物联网行动计划2009年欧盟未来发展战略路线图2009年RFID与物联网模型物联网欧盟2009—定义动态的全球网络框架，基于标准通信协议，具有自组织能力其中，物理和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口，并与信息网络无缝联接物联网定义中国移动总裁王建宙：物联网时代的冰箱、彩电等家电产品，都可以用手机控制例如在家电上安装传感器，就可以用手机通过网络进行操控物联网定义中国工程院副院长邬贺铨：每一个物体都可以通信，每一个物体都可以寻址，每一个物体都可以控制，也就是我们所说的泛在网。物联网定义南京邮电大学校长杨震：世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”借助无线网络技术，人们就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。物联网定义小结在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为智能物体通过网络设施实现信息传输、协同、信息处理、态势判断和决策执行实现物与物、物与人之间的互联，达到智能化识别、管理、控制的目的物理世界信息世界物联网发展历史1995年盖茨《未来之路》首次提出1999年MITAutoID正式提出1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，“传感器网络是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”；同年我国开始研究2003年美国《技术评论》传感网是未来改变人们生活的十大技术之首物联网发展历史2003年美国《商业周刊》传感网是人类三大技术产业之一等等。2003年EPCglobal成立，负责EPC与RFID在全球推广应用2004年日本、韩国的泛在网络，u-Japan，u-Korea2005年ITU，突尼斯会议，重新定义物联网物联网发展历史2008年欧盟物联网2020发展路线图2008年IBM智慧地球2009年美国振兴经济两大战略之一2009年欧盟物联网行动计划，物联网发展战略路线图，RFID与物联网模型2009年感知中国，我国战略性技术从互联网到物联网物联网与互联网物联网是互联网的延伸，是未来互联网的重要主要内容；从人与人、人与机器到物与物物联网与传感网物联网可以理解为传感网广域化、智能化物联网综合了传感器、嵌入式技术、网络技术、分布式信息处理技术，通过自组织和协作方式实时监测感知和采集各类监测对象的数据和信息，成为物与物、人与物连接的桥梁从互联网到物联网物联网与泛在网物联网强调感知，是未来网络的一部分泛在网络强调通信能力物联网与云计算云计算是智能处理的重要技术，尤其是海量数据大数据时代—数据挖掘越来越重要！物联网现状中国移动M2M平台，电力、农业、交通等用户超过300万，如：车务通、电梯卫士中国电信商务领航、我的E家、车管专家中国联通WCDMA无线宽带网络和宽带有线网络，在智能汽车、智能电网等业务物联网现状围界报警浦东机场世博会展馆红外线轴温探测配车号管理系统3、物联网意义物联网的作用改变传统产业改变我们生活改变我们工作跟踪物品对象行为跟踪产品运动，甚至与它们互动，利用这些行为数据，就可以对业务模式进行精确调整，例如：物流供应链透明—提高供应链的效率基于条件的维修—新的航空服务模式保险与租赁企业—定价更为准确合理贵重设备的销售—基于用户使用定价等等物流供应链透明—提高供应链的效率基于条件的维修—新的航空服务模式波音787零部件用RFID，发动机基于运行状态维护（PHM）F-35联合攻击战斗机，采用PHM增强对环境的认知传感器与显示技术结合音频、视频、震动传感器网络，可以应用于保安系统气候条件、交通状况以及车辆位置等实时信息，可以及时优化运输效率SensorsGPS传感器驱动的决策分析-石油传感器驱动的决策分析-医疗保健1903年，莱特兄弟第一次成功飞行手工设计制作阶段：动力、机械一战：进入工业化批量生产阶段•洛克希德：1974年推出CADAM系统•麦道公司：1976年开发Unigraphics•法国Dassault：Bezier曲面方法自主开发飞机外形设计和数控加工系统Boeing787设计、制造、使用、维护、运营无纸化2007大飞机制造信息技术与设计、制造技术的融合天空地一体化通信网地面网络2地面网络1空地网络空天网络1地面网络3天地网络空中互联网空天网络2机场机场甚高频数据链航路GNSS完好性监视ADS-B新航路RNP预测缩小垂直间隔CPDLC新航行系统航路区域协同运行程序区域协同运行程序典型机场：进近系统ADS-BRNPRNAV航路终端区局域增强导航性能预测GNSS完好性监视多点定位系统空管信息服务纳米技术与智能蒙皮51信息链：信息获取、传递、处理、应用互动电网：分布在用户端的能源系统对用户电、热、冷、热水、除湿等需求及变化；根据电力、燃气、日光、水等供应和排放控制因素，兼顾周边互临能源设施间的互供互补，进行协同优化到2020年，我国在智能电网领域的总投资规模或达到2万亿元。物联网改变传统产业精准农业动物追溯、大棚监控精准灌溉、精准施肥环境监测大范围、实时动态、精准监测，如污水排放，太湖蓝藻、地震监测等等物联网改变我们的生活物联网改变我们的生活智能汽车安全、快捷、舒适、娱乐信息服务等网络冰箱监测里面的食物，当食物不足的时候会提醒你它还可以监视各种美食网站，帮你收集菜谱，并向购物清单里自动添加配料根据你对每一顿饭的评价，这种冰箱知道你喜欢吃什么东西57物联网改变我们的工作远程设备维护PHM远程医疗保健远程质量监管食品安全追溯远程执法监督交通、公安、海关、城管等物联网意义小结以物联网为基础，传感器为接触单元，把信息化的触角深入到社会和经济各个领域，将导致生产力和生产方式的变革使生产确保质量、流通实现有序高效、资源配置更加合理、消费安全指数大大提高促进国民经济发展，加快产业结构调整步伐，使我国跨入新的发展水平随着社会生产和生活方式的转变，人们的思想观念、思维方式也将发生深刻变化4、物联网面临的挑战“物联网”的目标是更有效的控制和管理，无所不在的连接，可能使每个“物”成为庞大网络中的一个节点，也可能使人也成为一个节点。网络设计、控制、管理以及海量信息处理所面临的挑战。从互联网的虚拟空间到物联网的物理空间，信息安全、个人隐私等面临的挑战。4、物联网面临挑战海量的现实世界信息自动进入网络，一切都将越来越“透明”，信息管理的权限设定将涉及基本的法律问题，甚至道德伦理问题。计算机越来越“智能”，越来越多的替代人做出判断并成为执行工具，从虚拟世界到物理世界，将可能是迈向“黑客帝国”的开端。5、物联网–技术物联网体系架构物联网关键技术物联网相关工作IBM的4重架构—智慧地球绿色未来（Green&Beyond）动态建设（DynamicInfrastructure)智慧运作(Smartwork)新锐观察(NewIntelligence)物联网关键技术ITU标识技术RFID、二维条码等传感技术提供对象的以及周围环境信息智能技术使物体都具有思考与通信能力纳米技术更强大的处理能力，网络计算嵌入物体内部，自适应与动态的方式与环境交互仅涉及到终端技术物联网关键技术FP7欧盟重点关注微电子、非硅组件能源获取技术无所不在的定位无线智能系统网络安全设计软件仿真仅涉及到终端技术物联网关键技术通信网技术云计算技术数据挖掘技术智能处理算法信息安全技术等等物联网相关工作物联网标准化可通过互操作的建立、经济规模和行业的国际化，降低新进入者的门槛和用户的运营成本。2008我国提交传感网标准化体系框架、传感网系统架构、传感网协同架构物联网商业模式物联网示范工程6.物联网机会十五年周期定律未来发展路线图各国的发展战略物联网各级政府物联网—IT厂商十五年周期定律IBM前CEO郭士纳提出计算模式每隔15年发生一次变革1965年前后，以大型机为标志1980年前后，以计算机为标志1995年前后，以互联网为标志每一次变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大变化。互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟2010年前后物联网？70物联网发展：四个阶段朦胧阶段(2000年前后)只有雏形和长远的发展目标设想和幻想多，效果不明显成长阶段(2010年前后)技术研发重要阶段美欧等都在投入巨资我国规划2020年之前投入3.86万亿元物联网发展：四个阶段过渡阶段(2020年前后)科学实验重要阶段。从理论走向实践，届时物联网将在一定范围内进行检测和试点，实验中大量数据的分析处理以及技术的改进。物联网商用将初见规模和效益。成熟阶段(2020年之后)全面推广应用，投资最大和效益最显著覆盖整个社会，成为世界经济新增长点美国物联网任命VivekKundra为美国史上第一位联邦政府CIO，掌管美国IT政策方向，领导各州政府的CIO。负责监督总额高达710亿美元的科技预算。物联网+互联网=智慧地球将“物联网”和“新能源”列为振兴美国经济的两大武器，并宣布将投80亿美元启动“智能电网”建设。欧盟物联网行动计划2009年6月18日，欧盟委员会宣布了新的行动计划，确保欧洲在建构新型互联网的过程中起主导作用。欧盟认为，它将帮助欧洲在互联网的变革