物联网广东报告--北邮

物联网的关键技术及其应用 北京邮电大学 广东省数字广东研究院物联网工程中心 物联网基本概念 一、物联网基本概念 二、物联网发展现状 三、物联网架构与技术 四、物联网应用实例 五、北邮物联网研究基础 物联网 (The Internet of things)的概念是在 1999年提出的，又名传感网，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等 信息传感设备 与 互联网 连接起来，实现智能化识别和管理。 物联网基本概念 国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的图景：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；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。 全面感知 ：利用 RFID、传感器、二维码，及其它各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象，全面感知世界。 可靠的传送 ：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送。 智能服务 ：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到了人与物的沟通。 物联网基本特点 物联网基本概念 一、物联网基本概念 二、物联网发展现状 三、物联网架构与技术 四、物联网应用实例 五、北邮物联网研究基础 1995年， 比尔 盖茨 在其 未来之路 一书中已提及物联网概念。 2005年 11月 17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（ WSIS）上， 国际电信联盟 （ ITU）发布了 ITU互联网报告2005：物联网 ，无所不在的“物联网”通信时代即将来临。 2009年 1月， IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而 奥巴马 在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到 国家级发展战略 。 欧盟 2009年 6月制定物联网行动方案，推出物联网标准战略，确保物联网的可信度、接受度和安全性。 国外物联网现状 日本现状 日本 u-Japan战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境， 100的国民可以利用高速或超高速网络。 韩国现状 韩国出台了 物联网基础设施构建基本规划 ，提出“通过构建世界最先进的物联网基础设施，到 2012年打造信息通信融合的超一流 ICT强国”的目标，并制定了四大战略和 12个重点项目。 国外物联网现状 国内物联网现状 中科院 10年前就启动了传感网研究。 2004年初，全球产品电子代码管理中心授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广 EPC与物联网技术。 4月，北京建立了第一个 EPC与物联网概念演示中心 2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用 RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用 RFID技术。 2009年月日， 温总理 在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把 “感知中国” 中心设在无锡、辐射全国的想法。 2009年 10月，中国研发出首颗物联网核心芯片 “ 唐芯一号”。 2009年 11月 7日，总投资超过 2.76亿元的 11个物联网项目在无锡成功签约。 2010年 3月 5日，温家宝总理在 政府工作报告 中，将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。代表着中国传感网、物联网的“感知中国”已成为国家的信息产业发展战略。 2010年工信部和发改委将出台系列政策支持物联网产业化发展 ,2020年之前我国已经规划了 3.86万亿的资金用于物联网产业化的发展。 国内物联网现状 部分省市物联网发展现状 北京市近年在园林、水务、环保、交通、交管、农业卫生、应急安全等领域大力发展物联网。 2010年 3月 2日，上海物联网中心正式揭牌成立，落户上海市嘉定区。 2010年，广东省在 RFID的技术研发和应用领域，一直走在全国前列，也在抢占未来物联网产业发展的高端领地。 2010年 5月日，关于广东物联网发展的“智慧广东”计划在广州启动，广东将在年实现联网设备制造业产值超亿元等“五个”目标 。 2010年 3月以来，海南省政府计划将物联网应用与“海南省国际旅游岛”战略相结合，建立面向游客的旅游融合平台。 无锡市推出九大示范工程，通过 3年时间逐步建成感知工业、感知安保、感知交通、感知环保、感知园区、感知医疗、感知电力、感知物流、感知农业等行业应用示范工程。 对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵” RFID领域，今年国内市场规模就将达 50亿元，年复合增长率为 33%，其中电子标签超过 38亿元、读写器接近 7亿元、软件和服务达到 5亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约 1000亿元产值 ,并成为下一个万亿级信息产业引擎。 美国权威咨询机构 FORRESTER预测，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比，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。 物联网的发展 物联网发展阶段 欧洲智能系统集成技术平台组织（ EPoSS）在 Internet of Things in 2020 中预测，物联网的发展将经历四个阶段： 2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域 2010 2015年实现物与物之间的互联； 2015 2020年进入半智能化； 2020年之后实现全智能化 物联网 被称为是下一个万亿元级的通信业务，具有广阔的发展前景 1、基础物联网多系统集成问题 2、技术标准问题： 网络层互联网 :有 TCP/IP协议；接入层面协议类别多 : GPRS、传感器、 TD-SCDMA、 有线等多种通道；物联网是基于网络的多种技术的结合，应该有相关协议标准做支撑。 3、地址问题 ： 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要解决地址问题。 4、多种技术融合问题： 传感器技术，射频识别技术，通信技术，控制技术，智能技术等技术的融合问题。 物联网现存问题 物联网基本概念 一、物联网基本概念 二、物联网发展现状 三、物联网架构与技术 四、物联网应用实例 五、北邮物联网研究基础 物联网架构 分层架构图 R F I D 应 用 管理 系 统二 维 码 应 用 管理 系 统传 感 器 应 用 管理 系 统四 级三 级行 业 物 联 网 管 理 中 心 行 业 物 联 网 管 理 中 心二 级地 区 物 联 网 管 理 中 心 ( A ) 地 区 物 联 网 管 理 中 心 （ B )国 家 物 联 网 管 理 中 心一 级国 际 物 联 网 管 理 中 心分层架构图： 考虑地区现有子系统的整合 考虑地区基础物联网的结合 考虑新系统的添加 考虑行业的特性 -添加三种方式 物联网架构 功能架构图 功能架构图： 考虑系统的反馈闭环性 考虑系统的智能性 考虑系统的扩展性 考虑信息的共享性 开放平台 接入终端、接入系统： 包含信息源终端。 RFID事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。 开放平台： 体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能： 第一，终端管理 ，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。 第二，数据中心 ，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。 第三，跟开发中间件结合 ，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调 API就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。这个平台还可以起到网关的作用，来简化终端和应用的接入。 功能架构图说明 因特网： 系统联系的桥梁。 智能、自学习中心： 控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。 上层应用： 物联网本着服务政府、社会、行业和公众的目的，把整个社会以物联网的形式组织起来。 功能架构图说明 物联网架构 功能模块图 物 理 层网 络 通信 层数 据 层支 撑 平台 层应 用 层R F I D 标 签 、 读 写 器 传 感 器 条 码 及 读 写 器I n t e r n e t 、 无 线 、 3 G （ E V D O ） 、 G P S 、 G I S行 业 平 台（ 行 业 目 录 、 解 析 ）信 息 交 互 平 台 信 息 共 享 平 台数 据 采 集数 据 交 换 数 据 共 享数 据 检测公 众政 府 行 业 社 会数 据 智能 反 馈专 家 知识 库智 能 反 馈 平 台（ 信 息 定 位 、 追 溯 、 可 控 ）物 联 网 分 层 架 构 图标 准 层物 理 层 标 准 （ R F I D 、 传感 器 、 条 码 ）通 信 标 准 行 业 标 准管 理 平 台（ 安 全 认 证 、 门 户 管 理 ）国家|地区|省|市|县 物联网基本概念 一、物联网基本概念 二、物联网发展现状 三、物联网架构与技术 四、物联网应用实例 五、北邮物联网研究基础 物联网 (传感网 )应用领域 传感网 生活习性监测 地震监测 仓储监控 医疗状况监控 目标定位与跟踪 小区安全监控 精细农业 森林火灾监控 矿井安全 物联网应用实例 农业园林 2 医疗保健 3 智能楼宇 4 交通运输 5 其它项目建议 6 城市市政管理应用 1 城市市政管理 城市市政管理 城市市政管理 城市市政管理 城市市政管理 城市市政管理 现代公共服务业的运行体系 城市功能 123模型 上报 公示 服务 规划 监管 特许 反馈 协同 请求 调查 专业部门 企业 责任主体 (B) 运营 服务 监管 同级 职能部门 协调 上级 下级 上报 下达 管理主体 (G) 投诉 咨询 求援 行业管理 城市运行 区域管理 城市运行 公共设施 公共产品 (P) 城市环境 服务 外评价主体 (C) 社区 个人 社会团体 公务创新（ GBCP）：现代公共服务业新模式 一个目标 两条主线 三类主体 城市市政管理 现代公共服务业的运行体系 应急 指挥 协调 管理 服务 自助 个人、家庭 公共服务企业 区级政府机构 市级政府机构 市主管领导 设施、环境、服务 市长 处置 监督 网 格 化 个人躯体需要 无价值交换 需要他人帮助 但需价值交换 制定行业规则 保证良性竞争 多部门综合处置 重大非紧急 决策处置 突发重大紧急 决策处置 需求 功能 机构 非常态 常态 集中 分散 紧急 非紧急 城 市 运 行 城市市政管理 创建以现代公共服务业为基石的和谐城市 构筑以现代公共服务业为基石的和谐城市，必须立足于三区联动的 资源共享 、三区联动的 责任共担 、和三区联动的 利益共赢 ，完善全面覆盖 科技创新、经济驱动、社会良治、资源集约和环境友好 在内的五大支撑系统。以科学发展观指导下构建现代公共服务业的规范标识为准则，体现 区位优势的代表性、发展前景的带动性和示范价值的全局性 。 城市市政管理 城市应急联动指挥管理系统总体结构 视频接入 SMS Internet接入 无线接入 电话机 电视 手持设备、手机 计算机 笔记本电脑 语音接入 统一的接入平台 应急联动指挥门户 应急联动 综合资源库 信息共享互联互动平台 辅助决策 业务协调 专业指挥 系统 语音处理 视频处理 GIS平台 统一的应用支撑平台 统一的安 全支撑平台 公安 建委 卫生 气象 交通 城市市政管理 完整的应急通信过程 评估和测试 备份技术 智能电话路由技术 计算机电话集成技术 Real-time GIS 信息安全与数字加密技术 视频监视 /视频会议技术 公 众 应急联动指挥现场 网络定位 (PSTN/PLMN/ NGN及 Internet) SMS/MMS等点对多点通信技术 卫星定位 (如 GIS) 信息安全与数字加密技术 集群通信技术 微波通信技术 卫星通信技术 无线光通信技术 自组织组网技术(Adhoc) 传感器网络技术 Mesh网络技术 评估和测试 评估和测试 应急联动指挥中心 视频监视 /视频会议技术 公众传媒网络 政府到公众：通知、安抚 公众到政府：报告 政府到政府：指挥、调度 电视广播 视频广播 纸质媒体 PSTN/PLMN支持应急通信的能力 NGN支持应 急通信的能力 Internet支持应 急通信的能力 网络故障恢复，故障定位，网络优化 完整的应急通信过程 研究开放式的、共享的电子政务物联网架构体系，建立物联网公共服务平台，实现多行业多业务的 数据共享、协同 ，为政府、企业和公众提供一个城市运行和商业服务的信息交流的平台，带动物联网行业发展。 项目建议： 城市物联网公共服务平台 关键技术： （ 1）开放式的、共享的物联网架构体系设计 （ 2）物联网物品编码、数据共享交换机制、共享数据管理标准研究 （ 3）物联网海量数据挖掘技术 （ 4）物联网数据安全与认证技术 城市物联网公共服务平台 实现城市公共设施供应链的 全程追踪溯源 及对 已建设部署设施的追踪监控 ，保证城市公共安全，最终实现政府的数字化的政务管理与城市运行职能。 城市公共设施 重要物资的准确标识 ，实现管理的透明化，为公共安全、公共设施建设质量监管提供法律依据。 实现公共设施、及相关供应链的追踪，提高 突发事件 防控能力和水平，促进城市规划、建设持续健康发展。 项目建议： 基于物联网的公共设施监管 关键技术与示范 关键技术： （ 1）基于射频识别的溯源技术； （ 2）基于射频识别的追踪技术； （ 3）基于传感器网络的监控技术； （ 4）海量数据索引与存储技术； （ 5）物联网数据安全与保密技术； （ 6）面向公共设施安全保障的物联网数据共享机制； （ 7）服务于政府的数据监管机制 基于物联网的公共设施监管关键技术与示范 物联网应用实例 农业园林 2 医疗保健 3 智能楼宇 4 交通运输 5 其它项目建议 6 城市市政管理应用 1 精细农业 将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、压实程度、电导率、 pH值、氮素等土壤信息。 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。 将从三个方面有效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于露地栽培产量 10倍以上 精细农业 “物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。 精 细农业 农场监控中心实时监控农场信息，耕作者及时了解农场温度、光照度、土壤酸碱度等，以便对农作物的生长情况进行控制。 研究基于农田、园林、温室等目标区域的射频技术与无线传感器网络架构，实现大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、压实程度、电导率、 pH值、氮素等土壤信息。 基于物联网的精细农业 由于边远山区网络难以覆盖，现有的监控手段成本过高，严重影响了园林绿化的动态监测活动，本项目拟采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营林、林木采伐、林地征占、城市绿地等多方面园林资源变化，建立园林绿化的评价模型和园林绿化信息管理服务平台 ,促进园林绿化的信息化和现代化 ,提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。 基于物联网的园林绿化信息管理服务 关键技术： （ 1）面向园林绿化的物联网的组网与最优覆盖技术； （ 2）面向园林监控的无线传感器网络低功耗技术； （ 3）面向园林监控的无线传感器网络数据融合算法； （ 4）基于 GIS的园林灾害预测预报模型； （ 5）面向园林绿化的统一监测技术标准和规范。 基于物联网的园林绿化信息管理服务平台研究与示范 实现食品供应链的全程追踪和溯源，保证食品的安全，最终实现政府的数字化的政务管理与城市运行职能。 实现食品重要物资的准确标识，实现管理的透明化，为食品安全、防伪打假提供法律依据。 实现食品、物流供应链的追踪，提高重大疫病防控能力和水平，促进行业持续健康发展。 项目建议： 基于物联网的食品溯源关键技术与示范 物联网应用实例 农业园林 2 医疗保健 3 智能楼宇 4 交通运输 5 其它项目建议 6 城市市政管理应用 1 物联网 (The Internet of things)的概念是在 1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备 与 互联网 连接起来，实现智能化识别和管理。国际电信联盟 2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：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；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。 医 院病房 电 子巡 检 物联网 (The Internet of things)的概念是在 1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备 与 互联网 连接起来，实现智能化识别和管理。国际电信联盟 2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：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；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的