物联网概念与原理.ppt

物联网概念与技术进展 第2页 物联网 IOT InternetofThings Letallthingsbeconnected 物联网是新一代信息技术的重要组成部分 顾名思义 物联网就是物物相连的互联网 第3页 这有两层意思 第一 物联网的核心和基础仍然是互联网 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络 第二 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间 进行信息交换和通信 因此 物联网的定义是通过射频识别 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 把任何物品与互联网相连接 进行信息交换和通信 以实现对物品的智能化识别 定位 跟踪 监控和管理的一种网络 第4页 物联网也是一种 泛在网络 其原意是用互联网将世界上的物体都连接在一起 使世界万物都可以主动上网 把信息处理能力和智能技术通过互联网注入到世界的每一个物体里面 令物质世界被极大程度的数据化并赋予生命 使物体会 说话 会 思考 会 行动 它是将射频识别设备 RFID 传感设备 全球定位系统或其他信息获取方式等各种创新的传感科技嵌入到世界的各种物体 设施和环境中 第5页 物联网的本质就是借助于网络智能化的实现 把各种事物以信息化的方式通过网络表现出来 物品能够利用RFID等传感技术彼此进行智能 交流 而无需人的干预 通过互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享 第6页 产生背景 1 1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机 NetworkedCokeMachine 2 1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网 InternetofThings 这个概念 是1999年MITAuto ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的 提出了结合物品编码 RFID和互联网技术的解决方案 当时基于互联网 RFID技术 EPC标准 在计算机互联网的基础上 利用射频识别技术 无线数据通信技术等 构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网 Internetofthings 简称物联网 这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础 1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了 传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇 3 2003年 美国 技术评论 提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首 4 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 ITU互联网报告2005 物联网 引用了 物联网 的概念 物联网的定义和范围已经发生了变化 覆盖范围有了较大的拓展 不再只是指基于RFID技术的物联网 第7页 5 2008年后 为了促进科技发展 寻找经济新的增长点 各国政府开始重视下一代的技术规划 将目光放在了物联网上 在中国 同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会 知识社会与创新2 0 提出移动技术 物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成 并带动了经济社会形态 创新形态的变革 推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新 创新2 0 形态的形成 创新与发展更加关注用户 注重以人为本 而创新2 0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展 6 2009年1月28日 奥巴马就任美国总统后 与美国工商业领袖举行了一次 圆桌会议 作为仅有的两名代表之一 IBM首席执行官彭明盛首次提出 智慧地球 这一概念 建议新政府投资新一代的智慧型基础设施 当年 美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点 第8页 物联网 彻底改变了过去对世界的传统认识 传统思路认为 机场 公路 建筑物等物理基础设施和数据中心 个人电脑 宽带网络等IT基础设施是两个完全不同的世界 而在 物联网 时代 钢筋混凝土 电缆等物理基础设施将与芯片 电脑 宽带网络等IT基础设施整合为统一融合的基础设施 在此意义上 基础设施更像是一块新的地球工地 世界的运转就在它上面进行 其中包括经济管理 生产运行 社会管理乃至个人生活 第9页 物联网的主要特征 物联网最为明显的特征是物物相连 无需人为干预 从而极大程度地提升了效率 同时降低了人工带来的不稳定性 因此 物联网在行业应用中将发挥无穷的潜力 比如 将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 物联网 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 第10页 物联网作为新的经济增长点 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 各行各业都很容易参与进来 在一个新事物发展过程中 只有各行各业都能参与进来 才能聚沙成塔 发展迅速 大航海时代 互联网 计算机 第11页 面向泛在综合服务的融合信息平台体系架构 第12页 RFID 办公会议网 校园网 Zigbee 传感器网 移动网 Internet 教师 学生 部门行政人员 安防监控网 校领导 内部用户远程访问 校友 融合的网络 IDC 公共数据平台 物联网解决方案 融合共享的基本理念 第13页 校园统一门户服务 安全维护体系 信息标准体系 校园网 Interner 通信网 Zigbee 移动网 网络融合 感知信息 身份标识 应用数据 数据融合 教学服务 思政文化服务 信息服务 资助服务 宿管服务 财务服务 图书馆服务 就业指导服务 信息填报服务 岗位调配服务 网上招聘服务 职称评审服务 网络服务 教务支持服务 工资服务 部门协同服务 服务融合 教务支持服务 工资服务 部门协同服务 校务办公服务 主机 存储 防火墙 数据库 中间件 软件 AP DSLModem Microwave BTS NodeB FTTX RFID 行政管理人士 教师 医生 商务人士 公共服务人士 物联网产业的发展方向 第15页 十五年周期定律 一个普遍接受的重要观点 计算模式每隔15年发生一次变革 人们把它称为 十五年周期定律 这一判断就像摩尔定律一样准确 1965年前后是以系统性为特征的大型计算机时代 1980年前后是以独立性为特征的个人计算机时代 1995年前后是以共同性为特征的互联网革命时代 2010年前后将以拟人性为特征的物联网革命时代 第16页 早在1995年 比尔盖茨在 未来之路 中就已经提及到物联网的基本概念 只是当时受限于无线网络 硬件及传感设备的发展 并未引起重视 在1999年 MassachusettsInstituteofTechnology MIT 提出了InternetofThings的概念 一种用于创建全球环境的自动ID中心 在这个环境中计算机可以在没有人类的帮助下理解世界 2005年11月17日 在突尼斯举行的信息社会世界峰会上 国际电信联盟 ITU 发布了 InternetReports2005 TheInternetofThings 正式提出物联网的概念 第17页 联合国国际电信联盟 ITU 2005年在有关互联网的报告中指出 无所不在的 物联网 通信时代即将来临 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因特网主动进行信息交换 射频识别技术 RFID 传感器技术 纳米技术 智能嵌入技术将得到更加广泛的应用 第18页 温家宝总理指出 每一次国际金融危机都会带来一场科技的革命或者说大的变革 而决定应对经济危机取得胜利的关键还是在人的智慧和科技的力量 他把互联网 物联网称为 感知中国 将关于物联网的研究与应用推向一个新的高潮 奥巴马总统称它为 智慧地球 并且作为美国国家经济的振兴战略 这将是继90年代克林顿政府提出 信息高速公路 的全球性浪潮之后的第三次信息产业浪潮 从长远来看 物联网有望成为后金融危机时代经济增长的引擎 物联网已经成为全世界关注的焦点 第19页 问题 如何把社会和公众的兴趣与需求激发出来 如何确定公众对物联网价值链的主要需求 思考 物联网能够做什么 物联网需要做什么 面对物联网的问题与思考 第20页 物联网 InternetofThings 未来是什么 InternetofServices 物联网将给我国电信业的未来15年 带来一份新的更大的蛋糕 物联网的未来 第21页 不远的将来 物联网推广后 连到物联网上的thing将会是现在的1000倍以上 甚至更高 第22页 使物联网具备有效性的两个重要因素 一是规模性 只有具备了规模 才能使物品的智能发挥作用 例如 一个城市有100万辆汽车 如果我们只在5万辆汽车上装上智能系统 就不可能形成一个智能交通系统 二是流动性 物品通常都不是静止的 而是处于运动的状态 必须保持物品在运动状态 甚至高速运动状态下都能随时实现对话 第23页 到2020年 全球物和物互联业务与现有的人和人互联业务之比将达到30 1 因此 物联网 被称为是下一个万亿级的通信业务 到2035年前后 中国的物联网终端将达到数千亿个 到2050年 物联网将在生活中无处不在 根据预测 第24页 物联网时代的到来确实给我们带来了千载难逢的机遇 各行各业如何在全球信息产业新一轮竞争中占领制高点 抢占先机 掌握主动权 引领世界信息化的发展与建设 全面推动社会的经济振兴和社会进步 这就是物联网的核心价值 物联网的未来 第25页 互联网的未来价值在于网络末梢及其边缘价值 而物联网的核心就在于互联网与世界万物的联结性 第26页 运营商将扮演至关重要的角色 运营商在未来物联网的行业应用中将扮演至关重要的角色 海南建设中的经营模式 网络运营商和服务运营商最近两年 随着中国劳动力成本的逐步增加以及整个社会市场竞争的加剧 整个行业开始将生产诉求点朝更高层级延伸 因此 物联网带来的商业价值提升受到更多关注 第27页 我国电信业的发展思路分析 在努力找寻增值服务机会的电信领域 这样的商机同样吸引了包括运营商和设备商在内的从产业链高端到中间环节的进入者 在物联网的生态圈内 需要更多的开放和合作 来建立新的商业模式 尽管运营商和设备厂商都可以通过集成服务为用户提供从硬件到运维的一揽子解决方案 相比较而言 拥有传输通道运营主导权的运营商能够提供更为低廉和稳定的服务 第28页 我国电信业的发展思路分析 物联网行业应用服务 可极大降低人力成本 特别是在一些不适宜人体进入的高危环境 通过机器与机器对接的物联网可发挥不可替代的作用 这样的服务所产生的费用却十分低廉 根据统计分析 物联网用户每个月产生的成本仅仅是数据传输产生的流量费而已 第29页 我国电信业的发展思路分析 相比较而言 通过无线实现的物联网成本更低 因此 拥有泛在无线技术的物联网是更加智慧的 3G带来了巨大的机会 尤其是在物联网时代 3G将促进物联网有效发挥无缝通信的巨大威力 与之相辅相成的是 物联网实现了人与物 物与物的传播 这也将成为未来移动通信的巨大蓝海 第30页 物联网发展必须解决的5大问题 应该说物联网还是一个初始期 它需要社会各个方面共同努力 形成合力才能产生商业价值 在物联网的发展过程中需要重点解决以下5个问题 第31页 1 物联网的政策和法规 物联网不仅需要技术 它更是牵涉到各个行业 各个产业 需要多种力量的整合 这就需要国家的产业政策和立法上要走在前面 要制定出适合这个行业发展的政策和法规 保证行业的正常发展 对于复杂的物联网 必须要有政府的政策支持 政府必须要有专门人和专门的机构来研究和协调 物联网才能有真正意义的发展 否则 它只能小有成就 而不会大有作为 第32页 2 技术标准的统一与协调 物联网发展过程中 传感 传输 应用各个层面会有大量的技术出现 可能会采用不同的技术方案 如果各行其是 那结果是灾难的 大量的小而破的专用网 相互无法连通 不能进行联网 不能形成规模经济 不能形成整合的商业模式 也不能降低研发成本 因此 尽快统一技术标准 形成一个管理机制 这是物联网马上就要面对问题 但是如果政府没有专门的部门来管理和协调 没有相应的政策和法规 也就没有标准的统一与协调 第33页 3 综合管理网络平台的形成 物联网的关键价值在于 网 而不在于物 物联网的重点是海量信息的处理与传输 而不仅是传感 传感是容易的 但是感知的信息 如果没有一个庞大的网络体系 不能进行管理和整合 那这个网络就没有意义 因此 建立一个全国性的 庞大的 综合的业务管理网络平台 把各种传感信息进行收集 进行分门别类的管理 进行有指向性的传输 这就是一个关键问题 电信运营商最有力量与可能来建设这个平台 也不排除会有新的管理平台建设与提供者出现这个过程中 但是这个平台的建设者一定会在未来的物联网发展中 取得较好的市场地位 甚至是最大的受益者 第34页 4 安全体系的建立与形成 需要在安全上下功夫 形成一套强大的安全体系 安全问题解决不好 有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信息方便的平台 那么它的价值就会大大的打折扣 也不会有企业愿意和敢于去使用 第35页 5 应用与服务的开发 物联网的核心是服务 而不仅是感知 物联网的价值并不在于是一个可传感的网络 而是必须各个行业参与进来进行应用 根据行业的特点进行深入的研究和有价值的开发 这些应用开发不能依靠运营商 也不能仅仅依靠所谓物联网企业 因为运营商和技术企业都无法理解行业的要求和这个行业具体的特点 需要一个物联网的体系基本形成 需要一些应用形成示范 更多的传统行业感受到物联网的价值 这样才能有更多企业看清楚物联网的意义 看清楚物联网有可能带来的商业价值 也会把自己的应用和业务与物联网结合起来 应用案例 一 物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用 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 可以防止人员的翻越 偷渡 恐怖袭击等攻击性入侵 上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单 购买防入侵微纳传感网1500万元产品 第36页 二 ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园 ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点 园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制 ZigBee技术是一种新兴的短距离 低速率无线网络技术 目前已经广泛应用于无线网络监控行业 并取得了较好的效果 提出了基于ZigBee技术的无线网络的通讯系统 在降低成本的同时能够克服电力线载波通讯中不能换相的问题 另外使用Mesh网络进行通讯保障了无线通讯的可靠性 第37页 在城市路灯照明面临的诸多问题中 节能问题是一个迫切需要解决的问题 它不仅涉及到降低城市路灯照明经费的问题 还涉及到电力能源问题 特别是在电力能紧张的背景下 zigbee路灯控制系统通过智能照明控制装置 合理调整照明时间 不仅可以节省照明系统20 以上的用电量 而且照明灯具的使用寿命也得到了极大的延长 第38页 热释电红外人体检测 环境光检测及时间设定等路灯控制方式 能实现远程单灯监控 自动调光 电能测量 故障检测及故障位置显示等功能 试验应用表明 系统操作界面友好 功能强大 且路灯节点体积小 易于安装 第39页 三 智能交通系统 ITS 是利用现代信息技术为核心 利用先进的通讯 计算机 自动控制 传感器技术 实现对交通的实时控制与指挥管理 交通信息采集被认为是ITS的关键子系统 是发展ITS的基础 成为交通智能化的前提 无论是交通控制还是交通违章管理系统 都涉及交通动态信息的采集 交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务 第4