物联网-黄同愿 PPT课件

物联网 InternetofThings 物联网 物联网的英文名称为 IOT InternetofThings 由名称可见 物联网就是 物物相连的互联网 一 什么是物联网 物联网的英文名称是 TheInternetofthings 由该名称可见 物联网就是 物物相连的互联网 这有两层意思 第一 物联网的核心和基础仍然是互联网 是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络 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 一 什么是物联网 中国式物联网定义物联网指的是将无处不在的末端设备和设施 包括具备 内在智能 的传感器 移动终端 工业系统 楼控系统 家庭智能设施 视频监控系统等 和 外在使能 的如贴上RFID 射频识别 俗称电子标签 的各种资产 携带无线终端的个人与车辆等等 智能化物件或动物 或 智能尘埃 通过各种无线 有线的长距离和短距离通讯网络实现互联互通 应用大集成 以及基于云计算的SaaS Software as a Service 营运等模式 在内网 专网或互联网环境下 采用适当的信息安全保障机制 提供安全可控乃至个性化的实时在线监测 定位追溯 报警联动 调度指挥 预案管理 远程控制 安全防范 远程维保 在线升级 统计报表 决策支持 领导桌面等管理和服务功能 实现对 万物 的 高效 节能 安全 环保 的 管 控 营 一体化 一 什么是物联网 欧盟对物联网的定义2009年9月 在北京举办的 物联网与企业环境中欧研讨会 上 欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人LorentFerderix博士给出了欧盟对物联网的定义 物联网是一个动态的全球网络基础设施 它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力 其中物理的和虚拟的 物 具有身份标识 物理属性 虚拟的特性和智能的接口 并与信息网络无缝整合 物联网将与媒体互联网 服务互联网和企业互联网一道 构成未来互联网 一 什么是物联网 目前对物联网也还没有一个统一的标准定义 但从物联网本质上看 物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升 将各种感知技术 现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用 使人与物智慧对话 创造一个智慧的世界 物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新 物联网的本质概括起来主要体现在三个方面 一是互联网特征 即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络 二是识别与通信特征 即纳入物联网的 物 一定要具备自动识别与物物通信 M2M 的功能 三是智能化特征 即网络系统应具有自动化 自我反馈与智能控制的特点 M2M 机器对机器 是指将数据从一台终端传送到另一台终端 就是机器与机器的对话 一 什么是物联网 物品 进入物联网需要哪些条件呢 物联网的 物 要满足以下条件才能够被纳入 物联网 的管理范围 1 要有相应信息的接收器 2 要有数据传输通路 3 要有一定的存储功能 4 要有CPU 5 要有操作系统 6 要有专门的应用程序 7 要有数据发送器 8 要遵循物联网的通信协议 9 要在世界网络中有可被识别的唯一编号 一 什么是物联网 大发展 兴起 诞生 1999年 2005年 2009年 二 物联网的背景和发展 1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议上首先提出物联网 InternetofThings 这个概念 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 1999年 中科院启动了传感网的研究 并已取得了一些科研成果 建立了一些适用的传感网 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 二 物联网的背景和发展 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 报告指出 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 智能嵌入技术将到更加广泛的应用 物联网概念的兴起 很大程度上得益于国际电信联盟2005年以物联网为标题的年度互联网报告 二 物联网的背景和发展 2009年 月28日 首席执行官彭明盛首次提出 智慧地球 这一概念 建议奥巴马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 2009年2月24日2009IBM论坛上 IBM大中华区首席执行官钱大群 公布了名为 智慧的地球 的最新策略 认为 产业下一阶段的任务是把新一代 技术充分运用在各行各业之中 二 物联网的背景和发展 2009年8月 国务院总理温家宝在无锡微纳物联网工程技术研究中心视察并发表重要讲话 表示中国要抓住机遇 大力发展物联网技术 并提出要在无锡建设 感知中国 中心 2009年9月 我国物联网标准体系已形成初步框架 向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳 2009年9月 南京邮电大学成立全国高校首家物联网研究院 物联网学院 2009年11月 温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为 让科技引领中国可持续发展 的讲话 指示要首力突破物联网 传感网关键技术 物联网产业随即被列入国家五大新兴产业之一 2009年11月 中国物联网研究发展中心在无锡成立 2010年1月 无锡物联网产业研究院在江苏软件外包园落户2010年1月 江苏无锡高新技术产业开发区正式获批为国家电子信息 物联网 示范基地 二 物联网的背景和发展 EPOSS 欧洲智能系统集成技术平台 在 InternetofThingsin2020 报告中分析预测 未来物联网的发展将经历四个阶段 2010年之前RFID被广泛应用于物流 零售和制药领域 2010 2015年物体互联 2015 2020年物体进入半智能化 2020年之后物体进入全智能化 二 物联网的背景和发展 物联网的架构 三 物联网的技术特点 物联网可分为三层 感知层 网络层和应用层 感知层是物联网的皮肤和五官 识别物体 采集信息 感知层包括二维码标签和识读器 RFID标签和读写器 摄像头 GPS 传感器 终端 传感器网络等 主要是识别物体 采集信息 与人体结构中皮肤和五官的作用相似 网络层是物联网的神经中枢和大脑 信息传递和处理 网络层包括通信与互联网的融合网络 网络管理中心 信息中心和智能处理中心等 网络层将感知层获取的信息进行传递和处理 类似于人体结构中的神经中枢和大脑 应用层是物联网的 社会分工 与行业需求结合 实现广泛智能化 应用层是物联网与行业专业技术的深度融合 与行业需求结合 实现行业智能化 这类似于人的社会分工 最终构成人类社会 三 物联网的技术特点 物联网扩展系统架构 物联网的四大网络支撑 三 物联网的技术特点 1 短距离无线通讯网 包括10多种已存在的短距离无线通讯 如RFID Zigbee 蓝牙 等 标准网络以及组合形成的无线网状网 MeshNetworks 射频识别技术 RadioFrequencyIdentification 简称RFID 是物联网发展的排头兵 是市场最为关注的技术 RFID是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术 是目前比较先进的一种非接触识别技术 以简单RFID系统为基础 结合已有的网络技术 数据库技术 中间件技术等 构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的 比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势 在 物联网 的构想中 RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息 通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统 实现物品 商品 的识别 进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享 实现对物品的 透明 管理 三 物联网的技术特点 Zigbee Zigbee是IEEE802 15 4协议的代名词 根据这个协议规定的技术是一种短距离 低功耗的无线通信技术 这一名称来源于蜜蜂的八字舞 由于蜜蜂 bee 是靠飞翔和 嗡嗡 zig 地抖动翅膀的 舞蹈 来与同伴传递花粉所在方位信息 也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络 其特点是近距离 低复杂度 自组织 低功耗 低数据速率 低成本 主要适合用于自动控制和远程控制领域 可以嵌入各种设备 简而言之 ZigBee就是一种便宜的 低功耗的近距离无线组网通讯技术 三 物联网的技术特点 长距离无线通讯网 包括GPRS CDMA 3G 4G 5G等蜂窝 伪长距离通讯 网以及真正的长距离GPS卫星移动通信网 GPRS GeneralPacketRadioService 通用无线分组业务 是一种基于GSM系统的无线分组交换技术 提供端到端的 广域的无线IP连接 通俗地讲 GPRS是一项高速数据处理的技术 方法是以 分组 的形式传送资料到用户手上 GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术 GPS系统 中国北斗卫星导航系统 BeiDou COMPASS NavigationSatelliteSystem 是中国正在实施的自主发展 独立运行的全球卫星导航系统 系统建设目标是 建成独立自主 开放兼容 技术先进 稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统 促进卫星导航产业链形成 形成完善的国家卫星导航应用产业支撑 推广和保障体系 推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用 三 物联网的技术特点 短距离有线通讯网 主要依赖10多种现场总线 如ModBus DeviceNet等 标准 以及PLC电力线载波等网络 Modbus Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言 通过此协议 控制器相互之间 控制器经由网络 例如以太网 和其它设备之间可以通信 它已经成为一通用工业标准 有了它 不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络 进行集中监控 长距离有线通讯网 支持IP协议的网络 包括计算机网 广电网 和电信网 三网融合 以及国家电网的通讯网 三网融合 所谓 三网融合 就是指电信网 广播电视网和计算机通信网的相互渗透 互相兼容 并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络 三网融合 是为了实现网络资源的共享 避免低水平的重复建设 形成适应性广 容易维护 费用低的高速宽带的多媒体基础平台 三 物联网的技术特点 三 物联网的技术特点 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 四 物联网发展面临的主要技术问题 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 四 物联网发展面临的主要技术问题 物联网的应用领域 五 物联网应用 五 物联网应用 物联网 智慧地球 五 物联网应用 物联网的应用案例应用案例 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 五 物联网应用 五 物联网应用 应用案例 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 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 五 物联网应用 应用案例 货物配送 应用案例 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 五 物联网应用 实时交通信息 五 物联网应用 应用案例 实时交通信息 应用案例 未来数字家庭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 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 娱乐和生活 信息 通信 五 物联网应用 监控火灾 洪水 建筑物塌方等灾害的发生连接国家灾难预警管理中心根据收集的数据 启动相应的灾难预案 应用案例 灾害预警 五 物联网应用 应用案例 HealthCare 通过部署在病人身上或活动环境的传感装置收集相应的信息传送相应的信息至医院 或病人亲属加快对紧急事件的相应速度 五 物联网应用 应用案例 U Street 五 物联网应用 应用案例 食品溯源 五 物联网应用 应用案例 位置服务 用户只要将自己的 标签在路边 电线杆 路灯 报亭等位置部署的ID感应器器上进行扫描 便可以立即获得自己所处位置的信息