物联网工程导论-概述

1、物联网工程导论 第1篇 物联网技术概述 物联网工程导论 目录 Contents 物联网工程导论 课 程 介 绍 课程性质 是物联网工程专业的专业必修课，属导学课程。 课程目标 通过学习对物联网相关技术有较全面、系统的了 解； 明确专业的知识体系和知识结构，具备专业基本 知识、基本理论和实际应用的认知能力； 培养专业学习兴趣，初步明确学业和职业发展规 划，为后续的专业学习打下坚实的基础。 物联网工程导论 什 么 是 物 联 网？ 国际电信联盟曾描绘 “物联网”时代的图 景：当司机出现操作 失误时汽车会自动报 警；公文包会提醒主 人忘带了什么东西； 衣服会“告诉”洗衣 机对颜色和水温的要 求等等。

2、 物联网工程导论 物 联 网 的 定 义 Internet of Things ( IOT )，物物相联的互联网。 物联网是通过使用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、传感器、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按 约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进 行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、 跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网工程导论 物联网的三大特征（目标） 全面感知全面感知 利用利用RFID 、传感器、二维码、定位等随时随地、传感器、二维码、定位等随时随地 获取物体的信息。获取物体的信息。 可靠传递可靠传递 通过

3、无线网络与互联网的融合，将物体的信息实通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实 时准确地传递给用户。时准确地传递给用户。 智能处理智能处理 利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能 技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对 物体实施智能化的控制。物体实施智能化的控制。 物联网工程导论 物联网如何发展而来？ 物联网作为一种模糊的意识或想法而出现，可以 追溯到上世纪末。1995年比尔盖茨在未来之路 一书中就已经提及类似于物品互联的想法。 1999年美国麻省理工学院Auto-ID中心研究人员 提出将RFID与互

4、联网结合，实现在任何地点、任 何时间、对任何物品进行标识和管理，并首次使 用了“Internet of Things”这个短语。 以互联网为基础，以RFID为手段 物联网工程导论 物联网如何发展而来？ 2003年物联网方面第一个国际会议“EPC决策研 讨会”在芝加哥召开，全球90多个公司的大力支 持，物联网相关工作开始走出实验室。 2005年国际电信联盟（ITU）发布了题为ITU互 联网报告2005：物联网的报告，物联网概念开 始正式出现在官方文件中。 从此以后，物联网获得跨越式的发展，美国、中 国、日本以及欧洲一些国家纷纷将发展物联网基 础设施列为国家战略发展计划的重要内容。 物联网的内涵不

5、断完善 物联网工程导论 物联网发展历程示意图 Ubiquitous 泛在无处不在泛在无处不在 物联网工程导论 “E社会”与“U社会” E社会（ Electronic Society） U社会（ Ubiquitous Network Society,UNS ） ，来源于泛在计 算（ Ubiquitous Computing） U U社会：无处不在的社会网络社会：无处不在的社会网络 （Ubiquitous Network Society,UNSUbiquitous Network Society,UNS） 任何时间、任何地点、任何人、任何事物任何时间、任何地点、任何人、任何事物 无线传感器网络（无

6、线传感器网络（WSNWSN） 物物互联物物互联 E E社会社会 任何时间、任何地点、任何人任何时间、任何地点、任何人 重要信息 基础设施 之一 重要特征 任何事物的 支撑技术 物联网工程导论 物联网发展历程示意图 物联网工程导论 物联网发展历程示意图 2011 美国政府将信息物理系统（Cyber- Physical System，CPS）项目列为扶持重点。 2013 欧盟通过了“地平线2020”科研计划。 2013.04 德国发布了实施“工业4.0”战略。 2013 韩国发布了“信息通信技术浪潮计划”。 2014.03 AT&T、IBM、Intel等成立了“工业互 联网联盟IIC”。 2015

7、.03 李克强总理在政府工作报告中提出了“ 互联网+”行动计划。 物联网工程导论 我 国 物 联 网 的 发 展 2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网 产业研究所时，提出“感知中国”的概念。 2010年9月国务院审议通过国务院关于加快培 育和发展战略性新兴产业的决定，物联网作为 战略性新兴产业的重要内容，被提高到国家战略 层面高度予以重点关注和推进。 此后，我国官方对物联网的多次提议和众多规划 表示我国物联网的发展已正式提上议事日程。 物联网工程导论 物联网产业十二五发展规划 十大物联网应用的重点领域： 智能电网、智能交通、智能物流、智能家居 、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗

8、 健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事 开发应用前景巨大，被正式列为国家五大新 兴战略性产业之一。 物联网工程导论 我 们 要 学 什 么 ？ 物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后 的世界信息产业第三次浪潮。 信息技术的4个组成部分及信息链 相对应的物联网的4个组成部分及信息链 物联网工程导论 物 联 网 的 体 系 架 构 注意：三层架构（感知控制层、网络传输层、应用服务层）与 四层架构无本质差别。 物联网工程导论 物 联 网 的 体 系 架 构 感知层：实现对外界的感知，识别或定位物体， 采集外界信息等。主要包括二维码标签、RFID标 签、读写器、摄像头、各种终端、GPS等定位装

9、置、各种传感器或局部传感器网络等。 网络传输层：负责感知信息或控制信息的传输， 物联网通过信息在物体间的传输可以虚拟成为一 个更大的“物体”，或者通过网络，将感知信息 传输到更远的地方。传输层包括各种有线和无线 组网技术、接入互联网的网关等。 物联网工程导论 物 联 网 的 体 系 架 构 管理服务层：对感知层通过传输层传输的信息进 行动态汇集、存储、分解、合并、数据分析、数 据挖掘等智能处理，并为应用层提供物理世界所 对应的动态呈现等。其中主要包括数据库、云计 算、智能信息处理、智能软件等技术。 应用层：实现物联网的各种具体的应用并提供服 务。物联网具有广泛的行业结合的特点，根据某 一种具体

10、的行业应用，应用层依赖感知层、传输 层和管理服务层共同完成所需要的具体服务。 物联网工程导论 物 联 网 的 关 键 技 术 传感和识别技术：RFID、条形码、传感器、EPC 和定位等技术。 网络通信技术：低速近距离无线通信、自组织通信 、M2M 通信、异构网络融合接入和认知无线电等 技术。 海量信息智能处理：高性能计算、人工智能、数据 库和模糊计算等技术。 面向服务的体系架构：（Service-Oriented Architecture ,SOA），松耦合的软件组件技术， 提高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率。 物联网工程导论 物 联 网 的 支 撑 技 术 微机电系统：支撑传感器节点微

11、型化、智能化的重 要技术 嵌入式系统：可以按照不同应用定制裁剪的嵌入式 计算机技术，是实现物体智能的重要基础。 软件和算法：是实现物联网功能、决定物联网行为 的主要技术。 电源和储能：支撑物联网设备与系统的工作的关键 技术。 新材料技术：应用于传感器敏感元件的实现技术。 物联网工程导论 物 联 网 的 共 性 技 术 物联网架构技术：目前处于概念发展阶段。物联网 需具有统一的架构，清晰的分层，支持不同系统的 互操作性，适应物联网的业务特性。 标识和解析技术：物联网标识和解析技术涉及不同 的标识体系、不同体系的互操作、全球解析或区域 解析、标识管理等。 安全和隐私技术：包括安全体系架构、网络安全

12、技 术、隐私保护技术、安全管理机制和保证措施等； 网络管理技术：包括管理需求、管理模型、管理功 能、管理协议等。 物联网工程导论 我 们 要 学 什 么 ？ 物联网是典型的交叉学科，物联网专业主要涉及 的专业有：计算机科学与工程、电子与电气工程 、电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精 密仪器、电子商务等等。 物联网涉及的核心技术包括传感技术、RFID智能 识别技术、无线通信技术、IPv6技术、云计算技 术、物联网安全技术等。 物联网工程导论 课 程 介 绍 课程内容 5大部分 17章 课程安排 课堂教学 48学时 3.0学分 第第1 1篇篇 概述概述 第第1 1章章 概述概述 2 2学时学

13、时 第第2 2章章 物联网体系架构物联网体系架构 第第2 2篇篇 感知层感知层 第第3 3章章 自动识别技术自动识别技术4 4学时学时 第第4 4章章 传感器智能设备及智能终端传感器智能设备及智能终端4 4学时学时 第第3 3篇篇 网络传输层网络传输层 第第5 5章章 无线传感器网络无线传感器网络4 4学时学时 第第6 6章章 因特网因特网6 6学时学时 第第7 7章章 宽带无线接入网宽带无线接入网2 2学时学时 第第8 8章章 移动通信网移动通信网4 4学时学时 第第4 4篇篇 管理服务层管理服务层 第第9 9章章 物联网的数据融合和管理物联网的数据融合和管理2 2学时学时 第第1010章章

14、 云计算云计算2 2学时学时 第第1111章章 物联网中间件物联网中间件6 6学时学时 第第1212章章 物联网安全技术物联网安全技术2 2学时学时 第第1313章章 物联网的测试技术物联网的测试技术2 2学时学时 第第5 5篇篇 综合应用层综合应用层 第第1414章章 物联网应用案例物联网应用案例- -智能电网智能电网 8 8学时学时 第第1515章章 物联网应用案例物联网应用案例- -智能工业智能工业 第第1616章章 物联网应用案例物联网应用案例- -智能交通智能交通 第第1717章章 物联网应用案例物联网应用案例- -智能建筑智能建筑 物联网工程导论 课 程 介 绍 教材： 魏旻 王平

15、 物联网导论，人民邮电出 版社，2015年8月第1版 参考资料： （1）杨埙 罗勇物联网技术概论，西安电子科 技大学出版社，2015年1月第1版 （2）胡四泉 王新平 王志良 王宏 物联网组成原 理，机械工业出版社，2015年10月第1版 专业网站： 中国物联网、物联中国等 物联网工程导论 物联网目前最大的问题？ 观察目前市面上的物联网产品可以发现，百货公 司、网站甚至大卖场都可以看到跟生活面相关的 产品，不过标准林立也使产品之间信息共通困难 ，严重阻碍市场接受度。 物联网目前最大的问题是标准无法统一！ 如果可以整合资源，推动制订兼容性规格，甚至 开放源码，那么未来数十亿的设备，包括设备、 手

16、机、计算机、工业设备以及应用等都能得以互 通。 物联网工程导论 物联网标准化组织有哪些？ 物联网包括应用、网络、感知三个层面，每一个 层面都会涉及到一些标准化组织，目前已经包括 了24个标准化组织。 大概可分为几类，一类如ITU，根据物联网整体架 构做出规划；传统的电信标准化组织围绕网络层 研究如何适应物联网；感知层面，如ISO制定无 线传感器网络架构等方面标准以及RFID协议。 我国也相继成立了电子标签标准工作组、传感器 网络标准工作组、泛在网技术工作委员会、中国 物联网标准联合工作组等标准化组织。 物联网工程导论 例： RFID 技 术 标 准 RFID应用牵涉到众多行业，相关标准非常复杂

17、。 可分为四类：技术标准、数据内容与编码标准、性 能与一致性标准以及应用标准。 物联网工程导论 物 联 网 的 应 用 360行都需要物联网 物联网工程导论 健 康 与 健 身 XBox360 Kinect 利用3D体感摄像技术捕捉玩家 动作； 通过相应游戏软件达到健身目的。 Nike+智能运动鞋 通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步 数据； 通过IPod接收、存储并转发数据； 通过Nike+网站备份、分析数据， 设置目标，并能够与朋友分享成绩。 物联网工程导论 紧 急 救 援 物联网工程导论 智 能 景 区 物联网工程导论 智 能 防 灾 物联网工程导论 平 安 城 市 物联网工程导论 物 联 网 的 应 用 前 景 未来，全球物联网应用将朝着规模化、协同化和 智能化方向发展，同时以物联网应用带动物联网 产业将是各国的主要发展方向。 物联网工程导论 课 程 介 绍 教学方式：教师主导、学生主体 课程考核方式：平时学习及作业+课程设计+笔