物联网的形态结构

物联网体系架构,02,物联网的形态结构,物联网的形态结构,开环式物联网的形态结构,物联网体系架构,开环式物联网的形态结构,开环式物联网形态结构,传感设备的感知信息包括物理环境的信息和物理环境对系统的反馈信息,对传感器采集信息智能处理,对处理信息进行发布，为人们提供相关的信息服务，或人们根据这些信息去影响物理世界的行为。,由于物理环境、感知目标存在混杂性以及其状态、行为存在不确定性等，使感知的信息设备存在一定的误差，需要通过智能信息处理来消除这种不确定性及其带来的误差。开放式物联网结构对通信的实时性要求不高，一般来说通信实时性只要达到秒级就能满足应用要求。,开环式物联网的形态结构,典型开环式物联网形态结构：操作指导控制系统,闭环式物联网的形态结构,物联网体系架构,闭环式物联网的形态结构,闭环式物联网形态结构,传感设备的感知信息包括物理环境的信息和物理环境对系统的反馈信息,控制单元根据这些信息结合控制与决策算法生成控制命令,执行单元根据控制命令改变物理实体状态或系统的物理环境(如：无人驾驶汽车)。,闭环式物联网结构主要功能都由计算机系统自动完成，不需要人的直接参与，且实时性要求很高，一般要求达到毫秒级，甚至微秒级。对此闭环式物联网结构要求具有精度时间同步、确定性调度功能，甚至要求很高的环境适应性。,闭环式物联网的形态结构,典型闭环式物联网形态结构：现场总线控制系统,现场总线等控制网络的出现使控制系统的体系结构发生了根本性改变，形成了在功能上管理集中、控制分散，在结构上横向分散、纵向分级的体系结构。把基本控制功能下放到现场具有智能的芯片或功能块中，不同的现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路，使控制功能彻底分散，直接面对生产过程，把同时具有控制、测量与通信功能的功能块及功能块应用进程作为网络节点，采用开放的控制网络协议进行互连，形成现场层控制网络。现场设备具有高度的智能化与功能自治性，将基本过程控制、报警和计算等功能分布在现场完成，使系统结构高度分散，提高了系统的可靠性。同时，现场设备易于增加非控制信息，如自诊断信息、组态信息以及补偿信息等，易于实现现场管理和控制的统一。,融合式物联网的形态结构,物联网体系架构,融合式物联网的形态结构,融合式物联网形态结构,物联网系统既涉及规模庞大的智能电网，又包含智能家居、体征监测等小型系统。对众多单一物联网应用的深度互联和跨域协作就构成了融合式物联网结构，它是一个多层嵌套的“网中网”。,融合式物联网的形态结构,典型融合式物联网形态结构：智能电网信息交互构架,一个完整的智能电网作为电能输送和消耗的核心载体，包括发电、输电、变电、配电、用电以及电网调度六大环节，是最典型的融合式物联网结构。,融合式物联网的形态结构,CPS体系结构原型,物理世界包括物理实体(诸如医疗器械、车辆、飞机、发电站)和实体所处的物理环境。,传感器作为测量物理环境的手段，直接与物理环境或现象相关。传感器将相关的信息传输到信息世界。,执行器根据来自信息世界的命令，改变物理实体设备状态,基于事件驱动的控制单元接受来自传感单元的事件和信息世界的信息，根据控制规则进行处理。,数据服务器：为事件的产生提供分布式的记录方式，事件可以通过传输网络自动转换为数据服务器的记录，以便于以后检索。,传输网络：包括传感设备、控制设备、执行设备、服务器，以及它们之间的无线或有线通信设备。,物联网体系架构,03,物联网的技术体系,物联网技术涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等多个技术领域,物联网的技术体系,物联网技术体系构架,物联网体系架构,04,物联网的知识体系,物联网的知识体系,科技界普遍认为，信息技术由四大部分组成，即信息获取、信息传输、信息处理与信息应用或信息利用，这四部分实际上组成了如图的一个完整信息链。检测技术的重点是在信息的获得，通信技术的重点是在信息的传输，计算机技术的重点是在信息的处理，自动化技术的重点则在信息的应用。而物联网技术包含信息技术的所有组成部分。,物联网知识体系,物联网的知识体系,物联网知识体系,从网络化测控系统的角度看物联网系统的组成元素，但实际上它深刻地反映了物联网与信息技术学科各知识领域之间的关系与联系,物联网的知识体系,物联网知识结构构架,物联网体系架构,05,物联网的产业体系,物联网相关产业是指实现物联网功能所必需的相关产业集合，从产业结构上主要包括服务业和制造业两大范畴,物联网的产业体系,物联网的产业体系示意图,物联网的产业体系,物联网的产业体系示意图,物联网的产业体系,物联网的产业分类,从整体上划分,从关键程度划分,物联网产业绝大部分属于信息产业，但也涉及其他产业，如智能电表等。物联网产业的发展不是对已有信息产业的重新统计划分，而是通过应用带动形成新市场、新业态。,物联网的产业体系,物联网产业的发展趋势,未来，全球物联网产业总的发展趋势是规模化、协同化和智能化。同时以物联网应用带动物联网产业将是全球各国的主要发展方向。,物联网的产业体系,物联网产业情况总结,物联网仍处于起步阶段，物联网产业支撑力度不足，行业需求需要引导，距离成熟应用还需要多年的培育和扶持，发展还需要各国政府通过政策加以引导和扶持。因此，未来几年各国将结合本国优势、优先发展重点行业应用以带动物联网产业。我国确定的重点发展物联网应用的行业领域包括电力、交通、物流等战略性基础设施，以及能够大幅度促进经济发展的重点领域。,物联网体系架构,06,物联网的资源体系,物联网的资源体系,物联网发展中的关键资源,物联网发展中的关键资源主要包括标识资源和频谱资源。标识资源：目前，物联网物体标识方面标准众多，很不统一。条码标识方面有PDF417，QR码等，智能物体标识方面有IEEE1451.2以及IEEE1451.4。手机标识方面手机电子序列编码等实现各种物体标识最大程度的兼容，建立统一的物体标识体系逐渐成为一种发展趋势，欧美、日韩等都在展开积极研究。频谱资源：物联网的发展离不开无线通信技术，因此频谱资源作为无线通信的关键资源，同样是物联网发展的重要基础资源。对频谱检测技术的研究、对提高空闲频谱频率利用率的方法研究、物联网频谱资源管理方式等方面将是物联网频谱资源研究的关键所在。,物联网体系架构,07,物联网的参考体系架构发展趋势,未来的物联网参考体系架构会是什么样子呢？编者认为物联网参考体系架构IP化是一种必然的趋势。为什么智能物件要采用IP协议呢?因为IP技术能够解决物联网面对的可发展性、大规模性、应用多样性、互通性、低功耗、低成本等诸多挑战。下面从这几个方面进行说明物联网参考体系架构IP化趋势的必然性。,物联网的参考体系架构发展趋势,IP对物联网的重要性,随着全球互联网的成功，IP的端到端的架构已经证明了IP的可扩展性、稳定性、通用性。IP将是物联网的最佳选择。,物联网的参考体系架构发展趋势,构建基于IP的物联网架构,因为非IP协议的智能物件网络要连接到IP网络，要采用多协议转换网关以将这些网络互联起来。因为多协议转换网关具有复杂性、灵活性和可扩展性的缺失问题，而且外部网络的用户不能直接访问无线传感器网络中的节点。IPv6作为下一