物联网应用研究

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5城乡管理围绕市容环境、城市安防和城市资源管理等领域，利用物联网技术，强化监管部门对管理服务对象的信息采集、传输、处理、分析和反馈，实现物联化的实时监测、数字化追踪和智能化管理。 6安全监管综合应用RFID、视频识别、定位追踪、传感器组网等技术，在重大危险源、城市燃气管网、电力高压走廊和其他危险环境等领域建立安全监测信息体系，实现对危险源的自动识别、定位、追踪和状态监控。在此基础上，逐步推广到其他特种设备、设施的安全监控应用。,中国科学院微系统技术研究中心,该中心成立于2001年8月，是中科院为联合院内单位开展微系统技术研究而组建的研究机构。依托单位为中科院上海微系统与信息技术研究所。中科院副院长江绵恒任中心理事长。郭桂蓉院士任中心战略专家委员会主任，上海微系统所所长封松林任中心主任。,成员单位：中科院上海微系统与信息技术研究所，中科院声学所，中科院微电子所，中科院半导体所，中科院自动化所，中科院沈阳自动化所，中科院电子所，中科院上海硅酸盐研究所，中科院软件所，中科院计算所。,中心的主要任务是: 围绕先进传感器及模块、光通信器件及模块、无线信息系统及网络、生物芯片等微系统技术进行研发。 开展广泛的国内外学术交流，建设开放的研发平台，共同推进微系统技术和成果的转化、产业化。,传感器研究成果,MEMS振动传感器 MEMS声响传感器 MEMS红外传感器,声阵列传感器 微波传感器 光纤传感器,无线传感网成果,端机基站,研制出核心协议芯片,应用示范1）宁波城市应急指挥系统；2）宁波应急指挥系统；3）浦东机场二期围界；4）嘉兴数字化航道系统,中科院技术成果,传感器与芯片：声学、振动、压力、温度、湿度、生物、化学、CCD、红外、微波、静电、水听器、RFID、信息预处理与传输芯片信息网络与传输技术：TD-LTE-U、WSN、INON信息处理与存储：曙光、深腾、跨尺度、数据密集型超算系统、过程模拟、社会计算平台：航空、气球、飞艇、小卫星能源：太阳能、燃料电池、同位素、锂离子软件：模式识别、波束成形、操作系统、数据库,传感器领域若干情况,Dustwork,美国众多大学研究机构包括加州大学伯克利分校都参加了基于反导目的的“智能尘埃”项目。当时项目最初的负责人之一是加州大学伯克利分校克里斯的电子工程与计算机教授Pister。后来退出军方项目开始构思筹划并最终于2002年创建了如今的DustNetworks公司。2004年，该公司推出了第一款自主研发的SmartMesh嵌入式无线传感器网络产品。Dust Networks公司的无线传感器网络解决方案被广泛应用于工程控制、财务管理、医疗护理等领域，展示出非凡的应用价值。此外，包括艾默生过程控制有限公司、PPG公司等在内的众多知名客户已经在采用Dust Networks公司的产品。应用领域包括： 智能工厂过程监测，过程控制，机器健康，听从调整 智能建筑建筑自动化，能量消耗调控 智能城市市政基础设施 智能电网能量基础设施，风能，太阳能（节能） 智能物体,MicroStrain,美国MicroStrain公司致力于生产应用范围广泛的微型传感器，产品主要分为三大类：微型位移传感器、倾斜仪和定位传感器、无线数据采集系统。产品广泛应用在关节移植、土木工程、先进的制造业、无人化军用车辆及汽车发动机方面。MicroStrain传感器已经获得了数次奖励，他们以能满足客户的独特要求、对客户需求创新且敏捷的回应而赢得了业界的赞誉。,Crossbow,克尔斯博科技有限公司（Crossbow Technology, Inc）成立于1995年，是WSN全面解决方案提供商，可以提供全套硬件和软件平台及解决方案，包括节点、智能尘埃工具包、处理器/无线电通信模块、传感器和数据获取板，以及网关和网络接口等。,Crossbow公司的WSN节点已被英特尔和BP等众多财富100强公司采用，应用领域包括工业自动化、建筑监测、资产追踪、环境监测、健康监测和科研教育等。,Mote 基站 网关 传感器,无锡美新半导体,全球首家MEMS IC企业，开创semi-Fabless模式的高增长企业。美新半导体是全球首家将MEMS（微机电系统）和混合信号电路集成于单一芯片的惯性传感器厂商。 公司主体研发中心设在美国，生产基地设在中国，有效地结合了美国科研优势与中国低成本优势，保证了竞争力。公司面临的竞争对手是ADI、意法半导体和飞思卡尔等大型企业。目前公司定位于细分市场（Niche Market），具有一定优势，但下游需求的波动是公司稳定发展的风险，延伸产业链的转型需求紧迫。 收购Crossbow是公司发展又一里程碑。美国克尔斯博科技公司（Crossbow）是全球领先的无线传感器网络（WSN）和惯性导航系统终端解决方案供应商。拥有最先进的无线传感系统集成技术和算法，在全球处于绝对领先地位；拥有超过4000个客户，是全球最大的无线传感器和惯性MEMS传感器供应商之一。Crossbow于1995年成立，位于美国加州圣何塞，年销售收入约2500万美金。美新公司收购美国克尔斯博的价格为1800万美元现金，收购产品线的同时，克尔斯博的工程师、技术人员、市场和销售团队都将加入美新公司。,全球主流MEMS厂商,美国：德州仪器公司(TI)、模拟器件公司(ADI)、飞思卡尔半导体公司(Freescale)、Kionix公司、Akustica公司、 Knowles Acoustics公司、SiTime公司、惠普公司、IMT公司、Silicon Microstructures公司(SMI)、GE Infrastructure Sensing公司;欧洲：Robert Bosch公司、意法半导体公司(ST)、VTI科技公司、声扬公司(Sonion MEMS A/S)、Measurement Specialties公司(MSI)、Colibrys公司、Memscap公司、Tronics Microsystems公司;日本：丰田电装DENSO公司、欧姆龙公司(Omron)、Matsushita公司、OKI公司。中国：华润半导体(香港)有限公司美新半导体(无锡)有限公司山东歌尔电子有限公司- 歌尔声学股份有限公司北京青鸟元芯微系统科技有限公司,压力传感器,加速度传感器,湿度传感器英飞凌,TPMS用MEMS传感器,已经与IC完美集成苏州敏芯微电子技术有限公司,硅基MEMS麦克风(07年11月发布,08年批量供货),RFID产业,测试与服务,全球M2M主要参与者,全球M2M行业应用主要参与者,国外物联网案例简介,美国环保署的SmartCoast是一个应用研发项目,智能海岸（SmartCoast Project）,CitySense网络最初将用于监测环境变量，如温度、风速、降雨量、大气压和空气质量等，但未来传感器的用途将会呈现多种可能性，从计算大气污染物的传感器到用于测量噪音污染的麦克风，甚至可以通过轿车和公交车上的移动传感器收集信息。,100个无线传感器,4年项目Citysense哈佛大学、BBN公司和剑桥城,哈佛大学Mate Wel研究小组用WSN观测活火山Volcan Tungurahua,该系统采用TelosB 无线传感器节点，搭载24 位ADC 用以监测MEMS 加速度计传送的微弱振动信息。节点以火山口为中心径向部署，间隔数百米部署一个节点。在部署完毕后可以检测出地震沿径向传播各点的振动信息。,管道监测,麻省理工大学的Sam Madden联合英国Imperial College的Ivan Stoianov和Intel的Lama Nachman共同研究了应用于水管管网测量的WSN系统，命名之PipeNet。以很高的采样率，测量水压、振动等参数，并通过计算来检测并确定泄漏点。突破的技术难点包括：高速的采样率、延长维护周期、确保严格的时间同步性，并进行低功率运行的设计等。,水位监测,智能电网,通过在智慧的电力中安装先进分析和优化引擎，电力提供商可以突破“传统”网络的瓶颈，而直接转向能够主动管理电力故障的“智能”电网。对电力故障的管理计划不仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源限制，还能够识别同类型发电设备，这样，电力提供商就可以有效地安排停电检测维修任务的优先顺序。智慧的电力意味着更高的电力的可靠性和电力质量，更短的停电恢复时间，进而实现更高生产率和对电力潜在障碍的防护，从而更精确地预测需替换的资产设备及支出。,IBM十大行业解决方案,IBM解决方案智能监控系统功能,Cisco方案,生态监测,最著名的是美国加州大学的研究人员在美国缅因州海岸的大班岛（Great Duck Island）上部署的一个传感器网络，用来监测风暴海燕的行为。他们使用了包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像头在内的近10种传感器类型数百个节点，系统通过自组织无线网络，将数据传输到300英尺外的基站计算机内，再由此经卫星传输至加州的服务器。,精细农业,2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。,医院病房电子巡检,在病房内部布置一定数量的传感器节点，这些节点可以实时监测病房内的温度、光度等环境信息，同时，在病人身上安装射频传感标签，能够实时采集连续的生命数据，如病人体温、血压、脉搏等，还能实现病人的物理定位。射频标签将采集的数据借助于传感网络的多跳路由，实时传递给监控中心或医生的手持PDA。,国内物联网案例详解,物联网案例：飞艇监测平台物联网案例：周界安防物联网案例：环保平台物联网案例：农业,飞艇监测平台,物联网案例,感性认识,系统框图,数据采集,将在线气象色谱、质谱联用技术（GC-MS）应用到空气质量连续监测中，使用一台分析仪表即可监测环境空气中关注的绝大多数气体,空气质量,周界安防,物联网案例,红外摄像机,高清日夜型摄像机远距离热成像摄像机,预警区,保护区,监控室,光纤传输,（生物识别）门禁考勤机,分控室,巡更点,围墙,2Km,振动光纤,定向声音装置,探照灯,周界安防总体方案示意图,采用振动光纤方案的预警区：预警区1预警区2预警区3采用视频监控方案的预警区：预警区4预警区5预警区6,北,预警区,报警管理后台服务,视频存储日志存储,光 以太网 视频线 总线,传输,平台,呈现,前端,智能视频分析,技术架构,预警区 振动光纤分布图 Z1Z3 总长约10公里 埋地式安装,北,比例尺,Z1,Z2,Z3,围墙沿线 振动光纤分布图 Z4 划分为F1F6六个防区 总长约3公里安装在围墙、围栏或埋入地下,Z4,F1,F2,F3,F4,F5,F6,北,红外摄像机部署位置 D1D29,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,D13,D14,D15,D16,D17,D18,D19,D20,D21,D22,D23,D24,D25,D26,D27,D28,D29,北,对应预警区5,对应预警区4,对应预警区6,G1,G2,G3,高清日夜型摄像机部署位置 G1-G3,局域网,周界安防总体解决方案,D1D29,G1G3,视频传输光纤,硬盘录像机,大屏解码显示,监视器显示,视频分析盒,视频子系统拓扑图,环保平台,物联网案例,主要业务范围:环保、冶金、石化、电力、建材、造纸、纺织、食品、航天、农业领域的气体、固体、液体的在线检测和实验室检测所需的分析仪器 环境监测 节能减排 食品安全 公共设施安全 产品质量检测 科学研究,聚光科技介绍,主要领域推广情况,结构一：数据分步监控，交换汇总省局,结构二：省级集中式管理，数据分传各市,模块化设计的环保监控平台,聚光自主平台“FPI业务基础平台”1、“工业标准件” 模块管理，业务针对性强2、模块快速“装配”，实现快速开发3、模块需求灵活定制，保证特征性更改,领导决策-空气质量同期对比,结合气象数据、地理信息数据的污染源模型,系统特点：激光光谱分析，ppm级成份分析，测量准确；无需采样预处理系统，克服预处理带来NH3、HCL、HF气体吸附问题；现场安装测量，实时响应，测量速度快 ；“单线光谱”技术避免了其它气体吸收的交叉干扰，保证了测量的准确性；系统不受粉尘、视窗污染的影响。,获IEC理事国全票通过,代表中国牵头制定“可调谐激光气体分析仪”IEC国际标准（中国分析仪器第一个国际标准），并负责制定国家标准,激光气体分析技术,是一款迄今国内外最简洁、最先进、维护成本最低的采样式烟气连续监测系统！,无需对被测气体进行任何冷凝除水即可精确测量采用射流抽取技术和全固化光纤光谱技术，有效减少了运动部件，可靠性极大增强采样探头运用多层叠孔过滤和内外双重反吹技术，有效解决探头易堵塞的难题测量室和光谱分析仪完全分离，仪表寿命高，器件可替换性好，维护成本大大降低,热湿抽取法（紫外差分）,针对不同的行业和工况提供精细化的解决方案,农业,物联网案例,未来,问题,物联网应用难题,未来商业模式,运营的角度看，目前物联网主要有移动运营商主导运营和系统集成服务商主导运营两种商业模式。从长远来看，未来物联网可能有以下五种商业模式并存： 模式1：运营商在应用领域挑选系统集成商，由系统集成商开发业务和售后服务，而运营商负责检验业务运行情况，并代表系统集成商推广业务，以及计费。这种模式运营商占主导地位，而合作的系统集成商多为小型企业。目前这种模式是运营商进入物联网市场的主流方式。模式2：运营商提供网络连接，收取流量费用，系统集成服务商在其网络上运行业务。这是目前使用最多的商业模式，电信运营商不管对物联网是否感兴趣都可以使