2010-9-7物联网-全球自动化发展新机遇高峰论坛演讲稿

2010-9-7 物联网-全球 自动化发展新机 遇高峰论坛演讲稿 物联网与自动化的结合 物联网-全球信息科技 物联网 全球信息科技 及自动化行业的新机遇演讲：杨 恒 （博士） 第一部分 物联网技术 物联网产生的背景、技术现状、产业链等 第二部分 物联网应用 物联网的工程应用情况、前景分析、中国电 信在物联网 方面的情况介绍 第三部分 物联网技术及应用 物联网对信息科技及工业自动化 的影响及工 业物联网的关键技术、未来面向行业的物联 网应用领域。 第一部 分 物联网技术 物联网技术业界对物联网（ IOT： Internet of Things ）通 用理解： 1、从技术理解 物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络， 到达指定的信息处 理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与 处理的智能网络。 2、从应用理解 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一 个网络中，形成“物联网”, 然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类 社会与物理系统的整合，达 到更加精细和动态的方式管理生产和生活。 物联 网技术中国电信对物联网的理解 “物联网” 是基于特定的终端，以有线或无 线（IP/CDMA）等为接入手段，为集 团和家庭客户提供机器到机器、机器到人 的解决方案，满足客户对 生产过程/家居 生活监控、指挥调度、远程数据采集 和测量、远程诊断等方面的信息化需求。 物联网三个重要特征： 物联网三个 重要特征： 1、全面感知，利用 RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的 信息 全面感知 2、可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信 息实时准确地传递出去 可靠传递 3、智能处理，利用云计算，模糊识别等各种 智能计算技术，对海量的数据和信息进行 智能处理 分析和处理，对物体实施 智能化的控制 物联网技术传感网络技术 是由使用传感器的器件组成的在空间 上呈分布式的无线自治网络，用来感知 环境参数，如温度、震动等等。 近程 通讯技术 是新兴的短距离连接技术，从很多无接触式的认证和互联技术演化而 来，RFID 和蓝 牙技术是其中的重要代表。 物联网现阶段最主要的表现形式： M2M 物联网现阶段最主要的表现形式： M2M 是机器到机器的无线数据传输，有 时也包括人对机器和机器对人的数据传输。 有多种技术支持 M2M 网络中的终端 之间的传输协议，目前主要有 CDMA 、GPRS、 IEEE802.11a/b/g WLAN 等等。 物联网技术 7 中国电信 物联网技术 物联网技术 物联网产生的背景： 物联网 产生的背景： 1、经济危机下的推手 、经济长波理论：每一次的经济低谷必定 会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为 绝大多数工业产业提供一种 全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资， 以触动新经 济周期的形成。 过去的 10 年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机 让人们又不得不面临紧迫的选 择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别 重要推手。 2、传感技术的成熟 、随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生 产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成 熟。例如常见的无线传感器 （WSN）、RFID、电子标签等。 3、网络接入和信息处理能力大幅提高 、目前， 随着网络接入多样化、IP 宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息 收集 合分类处理的能力大大提高。 物联网技术 物联网技术 物联网的演进路 径： 物联网的演进路径： 1995 年比尔.盖茨在未来之路书中首次提出” 物物“相联的雏形， 1999 年 EPCglobal 联合 100 多家企业成立 IOT 联盟并 正式提出物联网概念。10 年间，世界各国都在加紧 研究。从技术演进视野来 看，物联网的发展主要分为四个阶段 ： 1、第一阶段 大型机、主机的联网 2、第二阶段 台式机、笔记本与互联网相联 3、第三阶段 一些移动设备（如手 机、PDA 等）的互联 4、第四阶段 嵌入式互联网兴起阶段，更多与人们日常生 活紧密相关的应用设备，包括洗衣机、冰箱、 电视、微波炉等都将加入互联互 通的行列，最终形成全球统一的“物联网”的互联 物联网技术从 Internet 到 IOT 到 物联网技术中国物联网的研究情况： 中国物联网的研究情况： 1999 年，中科院启动了传感网研究，组成了 2000 多人的团队，先后投入数亿元，在 以 下 5 个方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的 完整产业链。 （1）无线智能传感器 （2）网络通信技术 （3）微型传感器 （4）传感器端机 （5）移动基站 目前，我国的物联网相关研发水平与发达国 家相比毫不逊色，是世界上少数能实现物联网 产业化的国家之一。 物联网技 术 IOT 基本理论模型智能卡 二维码 近距离 通信 传感器技术 跟踪定位条形 码 网关设 备 高速 数据 网络 因特网 GPS 物联网技术 物联网发展过程中面 临的五个主要技术问题： 物联网发展过程中面临的五个主要技术问题：（1） 技术标准问题 世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于 2006 年成立了无线传 感器网络标准项目组。2009 年 9 月，传感器网络标准工 作组正式成立了 PG1(国际标准化)、 PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与 信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、 PG6(安全)、PG7(接口)和 PG8(电力行业应用调研)等 8 个专项组，开展具体的国家标准的制定工 作。 （2）安全问题 信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题 物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于 TCP/IP，但在接入层面，协 议类 别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要 一个统一的协议栈。 物联网技术 物联网发展过程中面临的主要问题（ 物联网 发展过程中面临的主要问题（续）：（4）IP 地址问题 每个物品都需要在物联 网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的 IP 地址， IPv4 资源即将耗 尽，那就需要 IPv6 来支撑。IPv4 向 IPv6 过渡是一个漫长的过程，因此物联网 一 旦使用 IPv6 地址，就必然会存在与 IPv4 的兼容性问题。 （5）终端问题。 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需 求千差 万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。 第二部分 物联网应用 物联网应用 物联网总体应用前景： 物联网总体应用前 景：在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃 至更多行业信息 化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无 数的物品需要加装更加小巧智能 的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传 感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超 过目前的手机数量。 按照目 前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签。专家预计， 2011 年，内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件”将超过 1 万亿个，物联 网将会发展成为 一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件 的生产，给市场带来巨大商机。 物联网应用应用案例 1：牲畜溯源给放养的牲 畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品 上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我 国已有 10 亿存栏 动物贴上了这种二维码。 物联网应用应用案例 2：机场防入 侵上海浦东国际机场防入侵系统铺设了 3 万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏 和低空探测，多 种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、 恐怖袭击等攻击性入侵。上海 移动的车务通将在 2010 年世博会期间全面运用 于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博 园区周边大流量交通的顺畅。 应用案例 3：电力管理江西省电网对分布在全省范围内的 2 万台配电变压器安 装传感装置，对运行状态进行实时监 测，实现用电检查、电能质量监测、负荷 管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一 年来降低电损 1.2 亿千瓦 时。 物联网应用应用案例 4：个人保健人身上可以安装不同的传感器，对人的 健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保 健中心，如果有异常，保健 中心通过手机，提醒您去医院检查身体。 健康参数： 1）体温 2）血压 2 3） 心电图 4）血氧监测 医院 因特网 物联网应用应用案例 5：平安城市建设利用 部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与 110、119、112 等交 互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之 间的联动，从而构建和谐安全的城市 生活环境。 物联网应用应用案例 6：未 来数字家庭日中国电信“ 中国电信物联网应用和推广中心” 年 月 日中国电 信 物联网技术重点实验室” 2009 年 11 月 23 日中国电信“物联网技术重点实 验室”和“中国电信物联网应用和推广中心”正 式挂牌。此前，中国电信一直 致力于数字家庭的解决方案和实际运营。 式挂牌。此前，中国电信一直致力于 数字家庭的解决方案和实际运营。 信息 娱乐 通信 数字 家庭 生活 是以计算 机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、 数字家庭是以 计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息 家电 及智能家居等，通过不同的互连方式进行通信及数据交换 实现家庭网络中各类 电子产品 家电及智能家居等，通过不同的互连方式进行通信及数据交换,实现 家庭网络中各类电子产品 之间的“互联互通” 之间的“互联互通”的一种服 务 数字家庭的四大功能：信息、通信、 数字家庭的四大功能：信息、通信、 娱乐和生活 物联网铸就数字家庭生活新空间应用系统家庭安防中心 能力开放 家庭医疗中心家庭 医疗 中心 1 信息家电控制子网 2 业务平台 家庭安防/健 康子网 家庭安防/健康子网 家庭数据中心 无限容量 磁盘家庭沟通中心 电影 游戏 音乐 . 短信 彩信 电话 天气 资讯 视频 物联网 平台 IP 网络 家 庭娱乐中心 物联网网关服务开放 融合通信& 融合通信&物 联网家庭 应用推动 家庭生活 数字化 家庭安防/健康子网 3 家庭安防/健康子网 家庭教育中心 网 管系统缴费 支付 购物 家庭商务中心 WAP 4 BOSS 通信娱乐子网 社区业务中 心 物业 社区 底商 短信 WEB 基于电信终端中间件的物联网网关中间件 WiFi ZigBee RFI 蓝牙等 路由管理 协议适配 消息转发 格式转换 接入鉴权 终端监 控 接入策略 失效告警 Ethernet xDSL PON 数据流 控制流 其他特性需求家庭 内部网络拓扑管理 远程网管界面，远程配置 协议栈：TCP/IP, UDP/IP, ARP, ICMP, 数据收集、处理、转发 Telnet, DHCP 可编程，可加载特定应用，支持 固件升级 数字家庭物联网平台第三方服务集成商医院 服务开放 物联网 平台 集中控制平台 （ITMS） 家庭物联网 业务提供平 台 能力开放 WAP 短信 WEB Portal SDK 家庭网络远 程 访问平台 功能需求家庭物联网业务平台：实现家 庭应用的集中管控和开通、家庭智能终端应用信 家庭物联网业务平台 息存储、 转发 ITMS：实现对家庭应用终端的集中管理 家庭门户：实现已 WEB/WAP/短信 等方式对家庭网络的远程访问和控制 家庭门户 业务开放模块：实现第三方服 务通用开发模块及接口的开放 业务开放模块 工作建议一：家庭互联、 工作建 议一：家庭互联、信息汇聚 运营商、终端制造商共同制定网关和 家庭信息终 端的互连标准、开发适配 模块，将各个信息孤岛连通，汇聚家 庭信息，打通 双向网络通路 用户 房产商 运营商、 运营商、服务 提供商 工作建议二： 工 作建议二：服务体系 运营商、内容服务提供商、系统集 成商共同制定平台服 务标准，为第 三方服务集成商开放平台能力接口， 打造融合家庭控制、多媒 体信息和 通信于一体的家庭信息化服务平台 终端制造商 软件开发商 孤岛” 从“孤岛”到“整体解 决方案”的升华； 决方案”的升华； 系统集成商 内 容提供商 应用示范、 应用示范、商业模式 共同开发符合互通标准的数字家庭 设备，构建数字家庭服务平台，组织应用示范； 在实施过程中探索商业模式， 形成服务商、内容商、运营商、终端商等的共赢 IOT 的 技术发 展趋势 库存、 车队、监控、导航、识别、 库存、车队、监控、导航、识别、货物 照明、信 号、应急、灾害、 照明、信号、应急、灾害、识别 设备、安全、 设备、安全、 节能 设备、临床、辅助诊断、 设备、临床、辅助诊断、病程 智能运输 智能 建筑 大地勘测、森林、地震、 大地勘测、森林、地震、海洋 公共安全 数字 化医疗 工业自动化 遥感勘测 物流、零售、自动服务 物流、零售、 移动 POS 移动 POS 污染检测、 污染检测、报警 环境保护 物联网 供应链 交易、订单、 跟踪、 交易、订单、跟踪、识别 消防 联动、消防栓、定位、 联动、消防栓、 定位、调度 管理平台 石化 军事 险情、油井、运输、 险情、油井、运输、管 线 气象 侦查、监控、定位、 侦查、监控、定位、评估 煤炭 农业 降水、防 洪、 降水、防洪、远程设备 金融 电力 林业 水务生产、安全、防灾、 生产、 安全、防灾、水电油气 大棚、土壤、灌溉、环境、 大棚、土壤、灌溉、环境、 跟踪 通风、瓦斯、 通风、瓦斯、救灾定位 电子支付、 电子支付、实时信息 抄表、监控、 抄表、监控、节能 防火、勘察、 防火、勘察、报警 水质、水 量、污染、 水质、水量、污染、安全 第三部分 物联网技术及应用 1、物联网 技术改变工业自动化 、面向工业自动化的物联网技术是以泛在网络为基础、 以泛在感知为核心、以泛在服务为目的、以泛在智能拓 展和提升为目标的综合 性一体化信息处理技术。 泛在网络， 主要是指工厂范围内泛在的物物互联网 络，实现对生产活动的时间和空问维度管理的拓展，显著提高了物流管理的实 时性和可追溯性，对生产管理产生的影响将是巨 大的。 泛在感知，是指以微 型系统与电子器件为泛在信息技术的硬件基础，借助于嵌入各种应 泛在感知， 用环境的系统来实现对多种模式信息(声、光、电、热、生理信息、化学信息、 动作与空间 信息等)的捕获、分析和传递，为人类深层次理解物理世界提供的 前所未有的技术手段，将 极大地拓展人们对物理世界的了解和监测能力，促进 各领域工业生产活动的进一步合理化 和精细化控制。 泛在服务，是以为用户 提供方便的、深层次的信息服务为目标，以基于机理模型、统计 泛在服务，模 型、数据挖掘等信息处理技术为手段，对由泛在网络和泛在感知应用所产生的 海量数据 进行深人的知识挖掘和学习，从而避免将信息淹没在海量数据的汪洋 之中。 泛在智能， 泛在智能，是对泛在信息处理技术的拓展和提高，以泛在 信息服务的自适应、自优化、自配置、自恢复为特征，面向不同领域提供即插 即用、即时可定制、高度抽象等领域知识。 物联网将改变工业生产、 物联网 将改变工业生产、经营和管理模式制造企业与客户和市场的联系更为密切。由 于对制造过程的追踪能力大为提升，对售 后产品的监测和服务手段更强，促成 了由批量生产为目标的专注于生产为中心的管理 模式，向面向客户需求为主、 同时兼顾生产效率的定制化、全生命周期管理的个性化 制造模式转变。 管理 层次减少或扁平化具备了基本条件，决策更为有效。扁平化管理思想的出现， 主 要是追求管理效率带来的要求。而在泛在信息技术的支持下，企业的社会化 分工将更 为专业，完成全制造过程链上的各企业具有天然的平等地位，扁平管 理不仅是追求管 理效率的需求，同时也真正具备了实现扁平管理的组织前提和 支撑条件。 生产组织更为柔性，将在社会化集成的层面上适应市场变化的需求。 企业的专业化高 效运行、制造资源的社会化无缝集成，使得制造可以在无边界 企业意义上的社会化环 境下及时重组，实现更大跨度的资源集成。 2、面向工 业自动化的物联网关键技术 、 物联网的技术体系包括信息感知层、网络接人 层、 应用层 。 感知层包括传感器等数据采集设备，是物联网发展和应用的基 础，其中 RFID 技术、传感和控制技术是感知层涉及的主要技术。 网络层将建 立在现有的移动通讯网和互联网基础上，通过各种接入设备与移动通讯网和互 联网相连，将采集信息上传到互联网，漆黑中短距离无线通信技术、数 据存储 技术和网络管理技术是网络层涉及的主要技术。 应用层利用经过对感知数据的 分析处理，为用户提供丰富的特定服务，其中信息处理技术、应用平台技术等 式应用层涉及的主