物联网的背景和发展

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,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,从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。,三.物联网的技术特点,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,物联网的建设物联网技术是一项综合性的技术，是一项系统，目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设，理论上的研究已经在各行各业展开，而实际应用还仅局限于行业内部。关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。一般来讲，物联网的开展步骤主要如下：（1）对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测；（2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；（3）将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。,四.物联网的建设和应用,物联网的应用领域,四.物联网的建设和应用,物联网的应用案例一：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。而就在不久之前，上海世博会也与无锡传感网中心签下订单，购买防入侵微纳传感网1500万元产品。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。,四.物联网的建设和应用,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。四：首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月日在苏州科技城投用，该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一，正在改变人类的生产和生活方式。据中心工作人员介绍，以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以摆脱拥挤的车站购票；与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据旅客的快速通行。,四.物联网的建设和应用,缺乏核心技术自主知识产权在物联网技术发展产品化的过程中，我国一直缺乏一些关键技术的掌握，所以产品档次上不去，价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。行业技术标准缺失目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准：接口的标准化；数据模型的标准化。虽然我国早在2005年11月就成立了RFID产业联盟，同时次年又发布了中国射频识别(RFID)技术政策白皮书，指出应当集中开展RFID核心技术的研究开发，制定符合中国国情的技术标准。但是，中国的RFID产业仍是一片混乱。技术强度固然在增强，但是技术标准却还如镜中之月。正如同中国的3G标准一样，出于各方面的利益考虑，最后中国的3G有了三个不同的标准。物联网的标准最终怎样，只能等时间来告诉我们答案了。,五.我国物联网行业现存的问题,产业链发展不均衡和美国相比，国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。虽然目前国内三大运营商和中兴华为这一类的系统设备商都已是世界级水平，但是其他环节相对欠缺。物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合，所以要在我国发展物联网，在体制方面还有很多工作要做，如加强广电、电信、交通等行业主管部门的合作，共同推动信息化、智能化交通系统的建立。加快电信网，广电网，互联网的三网融合进程。产业链的合作需要兼顾各方的利益，而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下，物联网普及仍相当漫长。各行业间协作困难多物联网应用领域十分广泛，许多行业应用具有很大的交叉性，但这些行业分属于不同的政府职能部门，要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用，在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动，以开放的心态展开通力合作，打破行业、地区、部门之间的壁垒，促进资源共享，加强体制优化改革，才能有效的保障物联