第一章物联网概述

第一章物联网概述,发展概况,定义,系统组成,1.4,1.1,1.2,关键技术和难点,1.5,应用领域,1.6,目录,太阳渐渐升起，房间里的光传感器和温度传感器感受到世界的微妙变化.，7点窗帘自动打开。床头的电子提示器告诉你作文的睡眠质量和各项身体指标，并将这些信息发送给你的私人医生。衣柜前的显示屏以及根据今天的天气情况给出了三套服装搭配方案。在你穿衣服的时候，洗漱间的水已经调节到你设定的温度。你出门锻炼时，选择了离开模式，家门自动运行“主人离家状态”。带有智能传感器的手表一路跟踪显示你运动消耗的热量，跑步速度，脉搏等信息。30分钟后自动提示你运动任务完成。回到家依靠指纹识别系统开门，启动回家模式。打开冰箱，按照智能冰箱提高的健康绿色食谱做好早饭。饭后，走到车库门口，车库自动感应到主人，打开库门。在确认你的目的地后，汽车提高了一天参考行车路线，行车过程中不断与道路对话，感知拥堵病不断变化最佳行车路线；汽车同事通过与其他车辆进行对话，感知车距以免发生事故。当你到达办公室时，今天的工作日程早已经发生到了你的手机中，秘书送来温度适宜的咖啡，美好的一天就这样拉开了序幕.,概念起源麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。,1.1物联网的发展概况,计算机和互联网技术的迅速发展，深刻的改变着人们的生活方式。1965戈登摩尔提出摩尔定律，认为芯片发展18个月就要翻一番。神话？根据IBM前首席执行官郭士纳的观点,计算模式每隔15年发生一次变革。“十五年周期定律,十五年周期定律,1965198019952010,物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现了互联和整合。,2004年，物联网就曾被美国商业周刊评为全球十大热门技术,互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。移动互联网是人依靠移动终端实现移动终端与移动终端、固定终端两两互联，实现人与人的通信;物联网是依靠固定和移动网络实现物与物之间的两两互联，不需要人的参与就可以智能运转。应该说，移动互联网和物联网都是互联网的延伸，只是一个向自由发展，一个向自然发展，一个是由静及动，一个是由人及物。,物联网的出现应该归功于物流系统的现代化需要。现代物流系统希望利用信息生成设备，如无线射频识别（RadioFrequencyIdentification,RFID）、传感器，及全球定位系统等种种装置与互联网结合起来，方便货物的查询、跟踪等。类似于条形码的自动识别技术（Auto-ID）就是物联网的最初应用。除了物流领域，物联网还可以广泛应用在道路、交通、医疗、能源、家电监控等各个领域。具体，把传感器、RFID标签等信息化设备嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、公路、油气管道、商品、货物等各种物理物体和基础设施中，甚至是人体中！将它们普遍互联，并与互联网连接起来，形成“物联”。,下面简单回顾一下物联网的发展历程.,1995年，比尔盖茨在未来之路一书中就已经提及物联网（InternetofThings,IOT）概念。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，建立在物品编码、RFID技术和互联网基础上，美国MIT成立的Auto-IDCenter中心首先提出物联网概念。2003年11月1日，国际物品编码组织出资正式接管EPC系统，并组成EPCGlobal进行全球推广与维护。2005年，国际电信联盟发布了ITU互联网报告2005：物联网。,2009年初，IBM提出了“智慧地球”的概念。认为：信息产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体就是把传感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，并且被普遍连接，形成物联网2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了欧盟物联网行动计划。2009年8月，日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为国家重要战略。,2009年8月，国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考察，指出关于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心2010年2月，国务院总理温家宝在政府工作报告中，将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。表明物联网已经被提升为国家战略，中国开启物联网元年。,智慧地球智能地球。就是把感应器嵌入、装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等物体中，物体之间普遍连接，并与互联网整合起来，实现人类社会与物理世界的整合。在这个整合的网络中，存在超级计算机对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人和自然间的关系。,智慧尘埃森林防火系统在森林中布满无数只微小的电子传感器，它们构成一个网络，时刻监视整个森林的每一个角落；发现火情，自动告警。这些微小的传感器，就是加州大学伯克利分校的KristoferPister教授和他的助手们研发的“智慧尘埃”（SmartDust）。名字一目了然。这些被称为“尘埃”的装置极其微小，只相当于几颗沙粒那么大（不到5毫米见方），然而却极具智慧，能够同时测量温度、湿度、光照度等诸多环境参数。每一粒“尘埃”本身就是一个微处理器，能够独立收集、处理和收发信息；“尘埃”之间能够相互通信。Accenture实验室高级研究员ChadBurkey表示：“其实这个系统基本原理非常简单。”用飞机或其他什么方式将“尘埃”（微型传感器）喷撒到森林中，如漫天大雪，纷纷扬扬。一旦“着陆”，在树上，在花丛、灌木丛中，在地面上，每一粒“尘埃”便自动确定自己的位置坐标，同时与周围“尘埃”建立通信联络，一个巨大的、覆盖了整个森林的无线监视、通信网即刻形成。接下来，“尘埃”立即投入工作，依据各自的软件程序，测量特定环境参数。倘若环境温度和光照度急剧升高，或湿度急剧下降，便意味着“可能有什么东西着火了！”。但是，一粒“尘埃”“发现情况”或许不足为信，它还要与周围“尘埃”沟通，相互核实真伪。要知道，一个区域众多“尘埃”同时进行此项工作，多方求证，多重求证，具有很高的准确性和可靠性。火情一经确认，“尘埃”便经由监视通信网自动向森林管理者发出火警。,绿野千传（GreenOrbs）用于森林生态监测的长期大规模无线传感器网络系统森林作为陆地生态系统主体，在调节全球碳平衡、减缓大气CO2浓度上升，以及调节全球气候方面具有不可替代的作用。胡锦涛总书记在2009年9月22日联合国气候变化峰会开幕式上的要大力增加森林碳汇讲话也指出了林业生态对于控制全球气候变化起到的重要作用。通过发挥森林生态系统的独特功能是应对全球气候变化最有效途径。对森林中CO2浓度的持续的测定，有利于为森林吸收CO2提供科学依据。同时，森林其他生态指标的持续性监测对维护森林生态系统也具有极其重要的意义。为了给林业生态监测提供可靠的原型系统，绿野千传应运而生。该系统能够为实现大规模林业监控提供技术支持和实践经验。系统的主要任务包括：一方面，绿野千传用于森林生态环境的全年监测，通过传感器收集包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据。采集的信息为多种重要应用提供支持，如森林监测、森林观测和研究、火灾风险评估、野外救援等。另一方面，绿野千传是无线传感器网络研究领域就建立长期大规模无线传感器网络系统而进行的前瞻研究与探索。通过绿野千传的真实经历，我们希望能够探索潜在的研究空间，提供可能的科学解决方案，特别是针对在原始森林中部署1000多个节点且需要持续工作一年以上的无线传感器网络系统所面临的研究和工程挑战，展开探索。,1.2物联网的定义,物联网没有一个精确且公认的定义。原因：第一，物联网的理论体系没有完全建立，对其认识还不够深入，还不能透过现象看出本质；第二，由于物联网与互联网、移动通信网，传感网等都有密切关系，不同领域的研究者对物联网思考所给予的出发点各异，短期内还没达成共识。,物联网是指通过传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要的信息，通过各种可能的网络接入，以实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。,物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定协议，使物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。,举例两种定义：物联网IOT（InternetofThings）,本质体现一、识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能二、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三、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,主要特征,系统结构,1.3,物联网,硬件,软件,感知层,网络层,应用层,1.3系统结构,1.从整体上讲，物联网可以分为属于硬件系统中的感知层和网络层，以及属于软件系统中的应用层三大部分。,2.从应用服务的角度，物联网可以分为感知、传输、支撑、应用四大部分。,3.从接入协议的角度，物联网可以笼统地分为核心层、接入层，核心层主要是应用层，接入层包括网络层和感知层。,物联网,接入层,核心层,感知层,网络层,应用层,1.4关键技术和难点,应用难点,应用领域,1.5,物联网管理平台,移动POS,金融,供应链,智能运输,工业自动化,智能建筑,消防,公共安全,环境保护,气象,数字化医疗,遥感勘测,军事,农业,林业,水务,电力,煤炭,石化,物流、零售、自动服务,设备、安全、节能,生产、安全、防灾、水电油气,防火、勘察、报警,污染检测、报警,水质、水量、污染、安全,大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪,抄表、监控、节能,设备、临床、辅助诊断、病程,险情、油井、运输、管线,联动、消防栓、定位、调度,照明、信号、应急、灾害、识别,大地勘测、森林、地震、海洋,侦查、监控、定位、评估,降水、防洪、远程设备,交易、订单、跟踪、识别,通风、瓦斯、救灾定位,库存、车队、监控、导航、识别、货物,电子支付、实时信息,前景：物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。有专家预测，10年内物联网就可能大规模普及。美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，全球物物互联的业务与现有的人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。根据预测，到2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个，到2050年，传感器将在生活中无处不在。,十大领域,1.智慧城市,从技术的角度理解：智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。,从城市发展的角度：智慧城市是一种城市发展理念，一种城市发展模式。智慧城市是通过新技术、新手段、新方法，改善城市公共服务的供给水平，用来满足城市居民的需要。,“智慧北京”是未来十年北京市信息化发展的主题。相比“数字北京”着眼于网络全覆盖、业务全面信息化、应用全覆盖和信息资源数字化，“智慧北京”的基本特征是宽带泛在的基础设施、智能融合的信息应用和创新可持续的发展环境。,为了实现“智慧北京”规划目标，智慧北京行动纲要提出了8大行动计划，简称“4+4”行动计划，包括了城市智能运行、市民数字生活、企业网络运营和政府整合服务4项智慧应用行动计划;以及信息基础设施、智慧共用平台、产业与应用对接、创新发展环境4项智慧支撑行动计划。通过实施8大行动计划，组织全市政府和社会的资源，全面推进应用、产业、基础设施等领域的智慧提升，实现从“数字北京”向“智慧北京”的跃升。,IBM“智慧地球”,U-Japan,U-Korea,新加坡“下一代i-Hub”,1999年eEurope计划2005年i2010计划。,东京,首尔&松岛,北京,香港,旧金山,纽约,塔林,斯德哥尔摩,阿联酋“零碳城”,马来西来“多媒体超级走廊”,全球有600多个城市正在建设“无线城市”。美国的亚特兰大波士顿、拉斯韦加斯、洛杉矶、旧金山、西雅图、费城、奥斯汀、克利夫兰、马里恩、匹兹堡、密尔沃基等城市都在建设无线网络，Dusseldorf、Gyor、Jerusalem、Monaco、Westminster、新加坡、日本U-Japan、韩国的首尔、仁川、釜山等6个城市U-city以及马来西亚的吉隆坡、澳大利亚的Sydney在积极建设无线数字城市,全球数字城市建设,夜景地球,夜景世界全景,夜景亚洲,夜景华北,国家智慧城市试点工作,中华人民共和国住房和城乡建设部2013.1.28住房城乡建设部办公厅关于做好国家智慧城市试点工作的通知90个城市（区、镇）2013.8.1住房城乡建设部办公厅关于公布2013年度国家智慧城市试点名单的通知103个城市（区、县、镇）,物联网支撑未来智能城市,移动支付感知个人健康感知无线城市门户电子票据(cinema,train,),环境感知；水文感知照明感知城市管网感知,交互式感知跟定位感知远程故障感知智能交通控制,智能的市政管理,智能的城市交通,智能的民生,体感游戏,娱乐,更智能的洞察,更深入的智能洞察,更透彻的感知,更全面的互联,更轻松的娱乐,物联网的发展为智能城市的发展提供了坚实的技术基础；(Technicalbasis)基于物联网蓬勃兴起的业务与应用逐渐成为智能城市的主流应用；(Mainapplication),智慧城市丰富的应用数字政务篇,围绕贯彻国家信息化战略之电子政务战略行动计划和国家电子政务总体框架，强化资源整合、信息共享和业务协同，推进无线电子政务工程，构建移动政务平台，提高政府的执政能力和服务水平，促进服务型政府的建设。以政务信息资源开发利用与共享为核心，以关键业务应用系统建设为重点，以网络与信息安全体系建设为保障，推进无线电子政务，加强基础数据资源、政务信息资源建设，推动部门间信息共享和业务协同。,数字政务,数字产业,数字民生,数字政务应用概述,在世界各国经历的数字政务潮流中，“灵活、应变的政府”是电子政府发展的一个新阶段。,数字化城市管理系统,数字化城市管理系统是对城市运行情况进行全方位监督和管理的综合管理系统。采用了万米单元网格管理法和城市部件管理法相结合的方式，整合应用了多项数字城市技术。再造了城市管理流程，创建城市管理监督和执行分离协作的管理体制。实现了精确精细、敏捷高效、全时段、全方位覆盖的城市管理模式。,实现五大转变,建立三大机制,获取三大成效,第一时间发现问题机制第一时间处置问题机制第一时间解决问题机制,数字政务,数字产业,数字民生,政务热线,政务热线是政府集中联络服务中心。通过政务热线可以将公众对政府各部门的服务请求进行集中统一的受理和回复。可通过语音、视频、WEB、WAP、短/彩信、传真、邮件等多种途径为公众用户提供服务。实现了从窗口式服务向电子化服务的转变，用户创造了良好的服务体验，提升了政府部门的公众形象。,开放的平台环境可以为企业提供外包服务,政府对外接收和发送信息的窗口是各个部门之间的沟通的桥梁,政务热线中心,SMS,税务,医疗,法院,民政,邮政,从窗口式服务到电子化服务极大的缩短了沟通成本,提高政务服务水平和行政效率、提高公众满意度；集中服务，降低成本；资源统一调度指挥，加快响应；更加透明的办事流程，取信于民；树立政府的权威形象，提升政府整体形象。,应用价值,数字政务,数字产业,数字民生,应急指挥,政府应急平台综合应用Internet、无线集群、GIS、卫星通信、无线通讯、音/视频、快速网间数据交换、决策支持等多种技术。调用、组织多部门、多行业、多层次的已有系统和信息资源，实现对突发事件处置全过程的跟踪、指挥。保障对相关数据采集、危机判定、决策分析、命令部属、实时沟通、联动指挥、现场支持等各项应急业务的响应，快速、及时、准确地收集到应急信息，为政府的科学决策提供有效的信息支持。,应急指挥预案管理系统应急指挥地理信息系统应急指挥电话会议及监控系统应急指挥决策支持系统应急指挥视频监控系统应急指挥综合通讯系统,应急指挥系统业务功能,数字政务,数字产业,数字民生,电子政务,数字政务,数字产业,数字民生,电子政务是政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在互联网和无线网络上实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间与部门分隔的限制，全方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理和服务。,电子政务促进政府职能从管理型向服务型转变,转变政府职能，从“管理主导型”向“服务主导型”提高效率，精简机构；提高政府透明度及政务公开，加强廉政建设；加强行业管理和规范；科学决策，提高执政的水平；加强政策宣传和民众教育；,应用价值,智慧城市丰富的应用数字产业篇,数字产业应用概述,数字政务,数字产业,数字民生,我们正处在一个大变革的时代，作为推动时代发展动力的数字产业，不仅为我们的世界贡献不断贡献着新奇的技术、产品、观念，而且其产业发展也孕育着暴风骤雨，其产业格局正经历着有史以来最重大的变化。新的技术模式正在开启数字产业的新时代，数字产业的新时代将彻底改变我们的社会和生活模式。数字产业带来的科技的创新对经济的复苏发挥着首要作用，为保增长，保就业，保稳定创造和谐社会发挥关键作用。推动GDP的增长,数字景区,景区已经从开始的内部信息化走向互联网，从单纯的信息管理走向以服务为本的协同一体化服务，做四上（到手上，桌上，车上，路上）全程服务。游客或用户在任何时间，地点通过咨询平台、手机等便可查看信息或咨询、旅游、商务会议，将景区旅游、历史文化教育、学习、工作、咨询等等融合一体，最终形成以公众服务为核心的一体化景区数字中心。,自助播报导游旅游导航和信息查询团队协作位置查询报警求助,紧急事件上报及处理指挥调度信息上传下达,小区短信短/彩信服务三打一查,经营管理、决策支持各类人员时空上分布管理任务制定,预设运行轨迹/区运行域告警处理,统计管理,游客服务,景区管理,应急/调度,人员定位,工作轨迹考勤管理,自助导游,数字政务,数字产业,数字民生,数字物流,随着电信行业的转型和国家政府对物流信息化的推进，物流信息化行业市场日趋成熟。面对物流企业需求多样化、灵活多变、快速响应等需求，传统的物流行业业务系统对客户关系管理，车辆调度、定位、跟踪等工作很难做到定向有效的客户服务。随各种信息化技术的成熟与广泛应用，数字物流解决方案基于无线网络、移动终端、PC终端的应用托管和平台服务，为物流相关企业提供语音、数据与多媒体应用相结合的“一站式”综合信息化服务。,数字政务,数字产业,数字民生,货源信息发布,获取车辆信息,获取货源信息,发布车辆信息,车辆定位与轨迹,车辆调度,物流系统,无论发货还是接货都通过登录网站就可以轻松搞定待运送的货物和空闲车辆的信息，以货架的形式展现给最终用户，使企业的各类需求得到最及时的帮助。对于有定期发货需求的企业，允许物流公司设定固定的排班送货，减少重复操作；企业不再需要为找物流、找货源、找车辆等琐事烦恼，数字物流系统可提供“Stop-here”的一站式服务。,应用价值,数字巡检,数字巡检是针对电信运营商、能源行业等管线巡检的新管理模式，利用数字化、信息化的措施来解决运维部门在运维巡检管理中监督困难的问题，针对施工工程的管理、日常运维巡检的管理、故障发现及上报处理流程等，通过手机现场拍照录像，进展、故障及GPS坐标上报，GIS地图服务，工作流处理等手段，辅助运维人员来进行监督管理，从而提高运维管理的效率。,数字政务,数字产业,数字民生,数字民生概述,数字政务,数字产业,数字民生,智慧城市丰富的应用数字民生篇,随着通信技术，互联网技术，物联网技术的成熟与广泛应用，科技改变生活已经渗透到我们生活中的各个领域。在通信领域已手机为例，目前中国手机用户达到6.49亿，手机通话，短彩信，手机上网，手机客户端软件的各种应用已经彻底改变人们的日常沟通。在互联网领域，目前中国网民已达3.38亿人，其中宽带网民3.2亿人，随着互联网搜索引擎，门户网站，虚拟社区，电子商务等多种应用，人们日常生活习惯已发生巨大变化。智能家电，远程抄表，远程教育，远程医疗，视频监控等应用已深入人们日常生活，使人们的生活更加方便快捷，丰富多彩。科学技术的发展与应用，给人们的生活带来日新月异的变化。,数字医疗,数字医疗解决方案致力于为运营商打造个人健康管理的服务平台，为终端用户和医疗机构之间搭建起沟通的桥梁。平台的一侧整合现有的医疗资源，提供专业医疗健康服务；另一侧是终端用户，他们可灵活地通过无线或有线的方式接入，实时获得各种医疗服务。运营商充分利用其网络资源和社会影响力，支撑该平台的运营。通过信息化手段，该平台将支撑起丰富多样、跨地域、实时的医疗健康服务，如慢病管理、紧急救助、孕婴保健、区域医疗等等，从而优化医疗资源布局、缓解“看病难、贵”的问题。推动从治疗到预防的医疗模式转变。,改善生活质量降低医疗费用提高医疗效率从治疗到预防,应用价值,数字政务,数字产业,数字民生,数字社区,数字社区应用场景：公用通道及电梯闭路电视监控系统能不间断监视各部位的情况；小区内部环境的监控