物联网应用技术

1、刘琦刘琦物联网技术及应用报告物联网技术及应用报告目录目录 ContentsContents 物联网发展历史物联网发展历史1 物联网技术标准与体系结构物联网技术标准与体系结构2 物联网应用最新动态物联网应用最新动态3 国内石油行业物联网应用现状国内石油行业物联网应用现状4物联网概念的产生物联网概念的产生1999美国麻省理工学院美国麻省理工学院（MITMIT）自动识别中）自动识别中心（心（Auto-ID LabsAuto-ID Labs）提出提出网络化网络化无线射频无线射频识别（识别（RFIDRFID）系统，）系统，利用信息传感设备将利用信息传感设备将物品与互联网连接起物品与互联网连接起来，实现智

2、能化识别来，实现智能化识别和管理。和管理。国际电信联盟（国际电信联盟（ITUITU）在突尼斯举行的信息在突尼斯举行的信息社会世界峰会（社会世界峰会（WSISWSIS）上提出上提出“物联网物联网IoT”的概念，并发布的概念，并发布ITUITU互联网报告互联网报告20052005：物联网：物联网。自。自此，物联网正式走入此，物联网正式走入人们的视野。人们的视野。20056 6月月1818日，欧盟执委日，欧盟执委会发表会发表物联网：欧物联网：欧洲洲行动计划行动计划，系统，系统提出发展物联网的规提出发展物联网的规划和行动蓝图。划和行动蓝图。8 8月月7 7日，温家宝总理视察日，温家宝总理视察无锡，提出

3、无锡，提出“感知中感知中国国”计划，拉开中国计划，拉开中国物联网发展的帷幕。物联网发展的帷幕。2009物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：基本定义基本定义v 物联网指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物联网指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物物品与互联网连接品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能起来，进行信息交换和通信，以实现智能化化识别识别、定位定位、跟踪跟踪、监控监控和和管理管理的一种网络的一种网络. . 它是它是在互在互联网基础上延伸和扩展联网基础上延伸和扩展的网络的网络. (2010. (2010年年3 3月月5 5日温家宝总日温家宝总理政府工作报告）理政

4、府工作报告）v 我的理解：物联网的概念有狭义和广义之分。狭义物联网我的理解：物联网的概念有狭义和广义之分。狭义物联网即即“联物联物”，基于物与物间通信，实现，基于物与物间通信，实现“万物网络化万物网络化”。广义物联网即广义物联网即“融物融物”，是物理世界与信息世界的完整融，是物理世界与信息世界的完整融合，形成现实环境的完全信息化，实现合，形成现实环境的完全信息化，实现“网络泛在化网络泛在化”，并因此改变人类对物理环境的理解和交互方式。并因此改变人类对物理环境的理解和交互方式。物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：基本特征基本特征v 全面感知全面感知 通过射频识别、传感器、二维码、通过射频识别

5、、传感器、二维码、GPSGPS卫星定位等相对成熟卫星定位等相对成熟技术技术感知感知、采集采集、测量测量物体信息；物体信息；v 可靠传输可靠传输 通过无线传感器网络、短距无线网络、移动通信网络等信息通过无线传感器网络、短距无线网络、移动通信网络等信息网络实现物体信息的网络实现物体信息的分发分发和和共享共享；v 智能处理智能处理 通过分析和处理采集到的物体信息，针对具体应用提出新的通过分析和处理采集到的物体信息，针对具体应用提出新的服务服务模式，实现决策和控制模式，实现决策和控制智能智能。物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：相较于传感网、泛在网相较于传感网、泛在网v 无线传感器网络无线传感器网

6、络 Wireless Sensor NetworksWireless Sensor Networks 包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等；包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等； 传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具有联传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具有联网功能的电子元件；网功能的电子元件； 节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：ZigBeeZigBee）。）。v 泛在网络泛在网络Ubiquitous NetworkingUbiquitous Networking 在现有电子通信范畴内通信网络

7、的基础上，提出无处不在网在现有电子通信范畴内通信网络的基础上，提出无处不在网络，即，络，即，任何人任何人无论无论何时何时、何地何地都可以都可以何种方式何种方式实现通信和实现通信和服务的接入；服务的接入； 泛在网络支持泛在网络支持人与人人与人、人与物人与物、物与物物与物之间的通信；之间的通信；物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：相较于传感网、泛在网相较于传感网、泛在网v 区别与联系区别与联系 泛在网、物联网和传感网是依次泛在网、物联网和传感网是依次包容包容的关系。的关系。 传感器网络专注于传感器网络专注于物与物物与物之间的之间的末端末端联系，它专注于物理世联系，它专注于物理世界信息的感知和采

8、集，专注于网络的分发和汇聚效率；专注界信息的感知和采集，专注于网络的分发和汇聚效率；专注于低速高效，低功低耗。于低速高效，低功低耗。 物联网是面向物联网是面向物与物物与物和和人与物人与物的网络，它包含多种感知单元的网络，它包含多种感知单元（传感器、（传感器、RFIDRFID等等），同时支持一种或几种网络通信方式，等等），同时支持一种或几种网络通信方式，为现实世界提供服务和应用。为现实世界提供服务和应用。 泛在网涵盖并高于物联网，讲求多网络和多技术泛在网涵盖并高于物联网，讲求多网络和多技术融合融合，探索，探索通信和服务的通信和服务的无缝连接无缝连接，探索人与人之间，探索人与人之间新的通信和服务方

9、新的通信和服务方式式。v 机对机通信机对机通信Machine-to-MachineMachine-to-Machine 机器与机器之间的通信；研究机器的机器与机器之间的通信；研究机器的智能交互智能交互和机器的和机器的网络网络化化应用；应用； 主要驱动力来自工业和自动化行业，主要驱动力来自工业和自动化行业，M2MM2M连接的机器多是非连接的机器多是非ITIT设备，通过无线或有线通信网络实现通信。设备，通过无线或有线通信网络实现通信。v 信息物理融合系统信息物理融合系统Cyber Physical SystemsCyber Physical Systems CPSCPS是一个综合物理环境、信息环境

10、和智能计算的是一个综合物理环境、信息环境和智能计算的系统集合系统集合； 从工业角度提出大型系统的从工业角度提出大型系统的实时感知实时感知和和动态控制动态控制； 美国美国CPSCPS指导小组将指导小组将CPSCPS应用主要放在交通、国防、能源、医应用主要放在交通、国防、能源、医疗、农业和大型建筑设施上面。疗、农业和大型建筑设施上面。物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：相较于相较于M2MM2M、CPSCPS物联网相关概念解析：物联网相关概念解析：相较于相较于M2MM2M、CPSCPSv 区别与联系区别与联系 M2MM2M和和CPSCPS可以被认为是工业界对物联网的理解、表达和展望；可以被认为是

11、工业界对物联网的理解、表达和展望； M2MM2M偏重实际应用，强调机器之间的通信并因此实现智能动偏重实际应用，强调机器之间的通信并因此实现智能动作和智能联动，是典型的作和智能联动，是典型的车间派车间派； CPSCPS偏重系统化，注重理论联系实际，由上至下解决问题并偏重系统化，注重理论联系实际，由上至下解决问题并有理论支撑，是典型的有理论支撑，是典型的高工派高工派； 从工业角度来讲，从工业角度来讲，CPSCPS就是物联网。就是物联网。目录目录 ContentsContents 物联网技术标准与体系结构物联网技术标准与体系结构2 物联网发展历史物联网发展历史1 物联网应用最新动态物联网应用最新动态

12、3 国内石油行业物联网应用现状国内石油行业物联网应用现状4体系结构与技术标准：体系结构与技术标准：基于基于USNUSN架构架构体系结构与技术标准：体系结构与技术标准：基于基于M2MM2M架构架构网关业务平台传感器网远距离传输网ITU-TNGNCENSmart MeteringISO/IEC JTC1UWSNCENELECSmart meteringOASISW3CIPSOIPV6 harewareand protocolsZCLZigBee AllianceIP网络应用 IETF ROLLRouting over Low PowerLossy NetworksOMAGSMASCAG, ETSI

13、M2M TC3GPPSA1,SA3, , ESMIGMeteringEPCGLobalGS1HGIHome GatewayInitiativeUtilitiesMeteringWOSAKNXW-MbusIEEE802.15.4IETF 6LowPANPhy-Mac Over IPV6体系结构与技术标准：体系结构与技术标准：我国物联网技术标准我国物联网技术标准Y.2060Y.2060v Y.2060Y.2060物联网概述物联网概述(Y.IoT-overview(Y.IoT-overview）是由我国工信部电）是由我国工信部电信研究院牵头立项，多家国内外高校、科研机构、企业和信研究院牵头立项，多家

14、国内外高校、科研机构、企业和标准组织共同协商制定完成的第一份物联网总体性标准草标准组织共同协商制定完成的第一份物联网总体性标准草案。案。v 该概述标准涵盖了物联网的概念、术语、技术视图、特征、该概述标准涵盖了物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容。需求、参考模型、商业模式等基本内容。v 该草案该草案20122012年年2 2月月1717日已经通过国际电信联盟日已经通过国际电信联盟ITU-TITU-T第第1313研研究组的审议。目前已进入研究组草案制定阶段，这意味着究组的审议。目前已进入研究组草案制定阶段，这意味着该项标准草案距正式成为国际标准仅一步之遥。该项标准

15、草案距正式成为国际标准仅一步之遥。目录目录 ContentsContents 近年物联网应用动态近年物联网应用动态3 物联网发展历史物联网发展历史1 物联网技术标准与体系结构物联网技术标准与体系结构2 国内石油行业物联网应用现状国内石油行业物联网应用现状4物联网应用平台与接口技术：物联网应用平台与接口技术：PachubePachube：实时网络服务平台：实时网络服务平台v PachubePachube的最大贡献是通过提供基于互联网的网络服务平台，的最大贡献是通过提供基于互联网的网络服务平台，在业务上将感知层和应用层在业务上将感知层和应用层逻辑分离逻辑分离开来；开来；v PachubePachu

16、be为为IoTIoT感知设备和网络应用提供了感知设备和网络应用提供了统一统一的网络开发的网络开发接口；接口；v 20112011年年PachubePachube被云服务提供商被云服务提供商LogMeInLogMeIn收购；收购；v 目前较为典型的商业应用是与目前较为典型的商业应用是与CurrentCostCurrentCost合作，形成一套合作，形成一套完整的家用电力能源感知、采集、监测、分析和决策方案。完整的家用电力能源感知、采集、监测、分析和决策方案。IoTIoT感知设备感知设备PachubePachube网络应用网络应用物联网应用平台与接口技术：物联网应用平台与接口技术：ArcGISAr

17、cGIS：专业地理信息处理引擎：专业地理信息处理引擎v 地理信息系统（地理信息系统（GISGIS，Geographic Information SystemGeographic Information System）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关数据的球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关数据的计算机系统。计算机系统。v ArcGISArcGIS作为专业的地理信息系统，不仅能够提供作为专业的地理信息系统，不仅能够提供地图可视地图可视化查询和定位化查询和定位，更能够通过空间分析

18、，寻找到不同的地理，更能够通过空间分析，寻找到不同的地理因素之间的因素之间的内在联系内在联系，从而帮助决策者在更加全面、系统，从而帮助决策者在更加全面、系统地把握信息的基础上进行科学的地把握信息的基础上进行科学的决策决策。v 随着感知数据类型和容量的快速增长，随着感知数据类型和容量的快速增长，ArcGISArcGIS在专业地理在专业地理信息处理方面的优势逐步显现，成为物联网应用不可或缺信息处理方面的优势逐步显现，成为物联网应用不可或缺的一部分。的一部分。美国犹他州美国犹他州盐湖城市中盐湖城市中心心WiFiWiFi热点热点信号强度云。信号强度云。数据采集自数据采集自该城市中心该城市中心约约170

19、01700个个WiFiWiFi连接点。连接点。物联网应用平台与接口技术：物联网应用平台与接口技术：ArcGISArcGIS：专业地理信息处理引擎：专业地理信息处理引擎v Nike+Nike+智能运动鞋智能运动鞋 通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步通过嵌入鞋内的感知设备采集跑步数据；数据； 通过通过IPodIPod接收、存储并转发数据；接收、存储并转发数据； 通过通过Nike+Nike+网站备份、分析数据，网站备份、分析数据，设置目标，并能够与朋友分享成绩。设置目标，并能够与朋友分享成绩。物联网在普通家庭中的应用：物联网在普通家庭中的应用：健康与健身健康与健身v XBox360 KinectXBox

20、360 Kinect 利用利用3D3D体感摄像技术捕捉玩家动作；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。通过相应游戏软件达到健身目的。物联网在普通家庭中的应用：物联网在普通家庭中的应用：智能电器智能电器v 惠而浦的智能家电计划惠而浦的智能家电计划 全球家电巨头惠而浦在年初表示年全球家电巨头惠而浦在年初表示年内将推出可联网（内将推出可联网（connectedconnected）的）的电器；在未来电器；在未来1818个月将陆续推出四个月将陆续推出四种电器，包括冰箱、洗碗机、洗衣种电器，包括冰箱、洗碗机、洗衣机和烘干机。机和烘干机。 真正意义上的智能电器可能要到真正意义上的智能电器

21、可能要到20152015年末。年末。v UbuntuUbuntu智能电视智能电视 年初在年初在2012CES2012CES大会上推出；大会上推出； 运行运行Ubuntu 12.04 LTSUbuntu 12.04 LTS版本；版本； 支持支持Ubuntu OneUbuntu One云存储服务；云存储服务；物联网在普通家庭中的应用：物联网在普通家庭中的应用：能源的智能使用能源的智能使用物联网在工业领域中的应用：物联网在工业领域中的应用：仓储管理仓储管理v 目前目前RFIDRFID技术正在为供应链领域带来一场巨大的变革技术正在为供应链领域带来一场巨大的变革，以，以识别距离远识别距离远，快速快速，不

22、易损坏不易损坏，容量大容量大等条码无等条码无法比拟的优势，简化繁杂的工作流程，有效改善供应法比拟的优势，简化繁杂的工作流程，有效改善供应链的效率和透明度。链的效率和透明度。v 托盘托盘是供应链中最基础也是最主要的货物单元，它已是供应链中最基础也是最主要的货物单元，它已经广泛应用于生产、仓储、物流、零售等各个供应链经广泛应用于生产、仓储、物流、零售等各个供应链环节。环节。 v 近年来近年来, , 被原油价格不断上涨所困扰的石油化工行业被原油价格不断上涨所困扰的石油化工行业, ,重新把提高物流效率作为现实的研究课题。其中重新把提高物流效率作为现实的研究课题。其中, , 散散杂货物流的大型化和大量化

23、的改进工作一直在探讨之杂货物流的大型化和大量化的改进工作一直在探讨之中。中。v 日本著名物流公司山九股份有限公司拥有陆路和海上日本著名物流公司山九股份有限公司拥有陆路和海上的物流业务的物流业务, , 还包括设备管理及服务领域的业务。该还包括设备管理及服务领域的业务。该公司携手三井股份有限公司公司携手三井股份有限公司, , 用用RFIDRFID技术实现集装箱技术实现集装箱的智能化管理。的智能化管理。物联网在工业领域中的应用：物联网在工业领域中的应用：智能运输智能运输集装箱集装箱RFIDRFID系统管理全过程系统管理全过程物联网在工业领域中的应用：物联网在工业领域中的应用：智能运输智能运输集装箱集

24、装箱RFIDRFID系统管理实施前后效果系统管理实施前后效果物联网在工业领域中的应用：物联网在工业领域中的应用：智能运输智能运输v 20112011年年1212月月2929日，国家标准化管理委员会与交通运输日，国家标准化管理委员会与交通运输部联合宣布，国际标准化组织（）已投票通过部联合宣布，国际标准化组织（）已投票通过并颁布由并颁布由中国专家中国专家领衔制定的领衔制定的：货物集装箱货运标签系统：货物集装箱货运标签系统国际标准。国际标准。v 该标准是物流、物联网领域第一个由中国专家发起和该标准是物流、物联网领域第一个由中国专家发起和主导的国际标准，是中国拥有自主知识产权的创新成主导的国际标准，是

25、中国拥有自主知识产权的创新成果最终上升为国际标准的成功探索，也是我国交通运果最终上升为国际标准的成功探索，也是我国交通运输系统首次登上领衔制定国际标准的舞台。输系统首次登上领衔制定国际标准的舞台。物联网在工业领域中的应用：物联网在工业领域中的应用：智能运输智能运输v 随着识别技术的发展，人们对智能化系统的要求在不随着识别技术的发展，人们对智能化系统的要求在不断的提高。断的提高。v 采用先进的采用先进的RFIDRFID射频识别技术，对进出单位大门、危射频识别技术，对进出单位大门、危险区域的人员和车辆实现自动读卡识别。险区域的人员和车辆实现自动读卡识别。v 只要身上带卡就可以实现免掏卡自动识别、自

26、动开门，只要身上带卡就可以实现免掏卡自动识别、自动开门，把卡放车上可以自动开启道闸。同时还可以支持自动把卡放车上可以自动开启道闸。同时还可以支持自动进行人数（车辆数）统计、行动轨迹跟踪和定位。进行人数（车辆数）统计、行动轨迹跟踪和定位。物联网在日常生活中的其它应用：物联网在日常生活中的其它应用：安全管理安全管理v 20102010年年5 5月份开始的上海世博会的门票系统将全部采用月份开始的上海世博会的门票系统将全部采用RFIDRFID技术，每张门票内都含有一颗自主知识产权技术，每张门票内都含有一颗自主知识产权“世世博芯博芯”，通过采用特定的密码算法技术，确保数据在，通过采用特定的密码算法技术，

27、确保数据在传输过程中的安全性，外界无法对数据进行任何篡改传输过程中的安全性，外界无法对数据进行任何篡改或窃取。或窃取。v 20102010年交通运输部、发改委、财政部发布年交通运输部、发改委、财政部发布关于促进关于促进高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见。国家从政策层面上大力发展电子不停车收费（国家从政策层面上大力发展电子不停车收费（ETCETC）。）。v 到到“十二五十二五”末，全国高速公路末，全国高速公路ETCETC平均覆盖率将达到平均覆盖率将达到60%60%，ETCETC车道数达到车道数达到60006000条，条，ETCETC用户量达到

28、用户量达到500500万个，万个，非现金支付使用率达到非现金支付使用率达到40%40%。物联网在日常生活中的其它应用：物联网在日常生活中的其它应用：安全管理安全管理不停车收费系统示意图不停车收费系统示意图物联网在日常生活中的其它应用：物联网在日常生活中的其它应用：安全管理安全管理v 物联网与环保设备的融合能够实现对生活环境中各种物联网与环保设备的融合能够实现对生活环境中各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。v 在重点排污企业排污区域安装无线传感设备，可以实在重点排污企业排污区域安装无线传感设备，可以实时监测企业排污数据，及时发现污染源，防止突发

29、性时监测企业排污数据，及时发现污染源，防止突发性环境污染事故的产生。环境污染事故的产生。物联网在日常生活中的其它应用：物联网在日常生活中的其它应用：环境保护环境保护v 江苏省太湖流域水环境信息共享平台采用物联网传感江苏省太湖流域水环境信息共享平台采用物联网传感技术理念，运用先进的虚拟实境、视频监控、通讯组技术理念，运用先进的虚拟实境、视频监控、通讯组网等信息化技术，覆盖流域内网等信息化技术，覆盖流域内282282家重点污染源、家重点污染源、7575个水质自动站、个水质自动站、5353个国家考核断面、个国家考核断面、2121个湖体监测点个湖体监测点位和太湖蓝藻遥感预警监测，实现流域水环境全方位、

30、位和太湖蓝藻遥感预警监测，实现流域水环境全方位、一体化监控，在太湖流域水环境管理与决策中发挥了一体化监控，在太湖流域水环境管理与决策中发挥了重要的支撑作用。重要的支撑作用。物联网在日常生活中的其它应用：物联网在日常生活中的其它应用：环境保护环境保护目录目录 ContentsContents 国内石油行业物联网应用现状国内石油行业物联网应用现状4 物联网发展历史物联网发展历史1 物联网技术标准与体系结构物联网技术标准与体系结构2 物联网应用最新动态物联网应用最新动态3物联网应用案例分析：物流物联网应用案例分析：物流v 上海石化物流信息系统上海石化物流信息系统每个托盘放置RFID标签；门口固定RFID Reader自动识别出入托盘；工作人员手持RFID读取设备；操作主要包括入库、出库、盘点和用户管理；缺乏对非计划货物的容错处理。物联网应用案例分析：巡检物联网应用案例分析：巡检v 齐鲁石化电子巡检系统齐鲁石化电子巡检系统采用无