物联网专业教学与实践

1、1物联网技术与应用分析 单位名称单位名称：江南大学物联网工程学院地址名称地址名称：江苏无锡蠡湖大道1800号 214122报告人员：报告人员：彭力 教授电子邮箱：电子邮箱：联系电话：联系电话2012.11.17 无锡2概述概述物联网由来和现状物联网由来和现状物联网概念和技术物联网概念和技术物联网应用与趋势分析物联网应用与趋势分析3物联网影响我们的生活物联网影响我们的生活物联网让物品开口说话：牛奶喝完了，家里没有存货；鸡蛋要坏了，车钥匙丢了，遥控器找不到了，眼镜手表不知放哪儿了，或者忘记吃药，这些事情都将成为过去。老人、小孩、养老院、精神病院、监狱。任何时间、任何地点、

2、任何物品，一切尽在掌握，这将使爱犬不在丢失，犯罪率下降，商店不再缺货，卫生保健得到改善，交通事故得到控制，能源得以节约，浪费现象不再发生。物联网将给人们的生活带来变革。物联网的生活场景物联网的生活场景 晨练时，跑步鞋、贴身背心和腕表不断报告着你的瞬时心率、体温、脂肪消耗和还要为达到目标需要继续运动的时间等等；天气和出行天气和出行 上班出发前天气交通情况在掌中智能终端（如Ipad,Iphone或墙上的可视液晶屏等）看到、路线和停车位已经安排好；你的快递现在到哪里了； 下班后，冰箱提示你的菜谱要准备的料材； 如果要去超市再也不用一件件物品拿出来扫描再装起来，可以整体清算，手机缴费； 到家前居室热水

3、已经准备好，不用担心水电气安全、外人侵入，屋内养的花；71物联网的兴起物联网的兴起 物联网：奥巴马要发展智慧地球； 温总理09无锡视察提出感知中国； 发展物联网已经成为各国发展战略，争夺高技术的又一个高地； 第三次信息浪潮8 物联网的理念最早出现于比尔盖茨1995年未来之路一书。1999年，美国麻省理工Auto-ID实验室首先提出“物联网”的概念（CPS），即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。 2002年, Intel公司发布了“基于WSN的新型计算发展规划”。Intel将致力于WSN在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用

4、。物联网发展路线图9 2003年,美国技术评论杂志(Technology Review)评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术,传感器网络被列为第一。 美国今日防备杂志更认为无线传感器网络的应用和发展,将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。 2004年IEEE Spectrum杂志发表一期专辑:传感器的国度,论述无线传感器网络的发展和可能的广泛应用。 2009年日本(U-Japan)、韩国(U-Korea)、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣，纷纷提出了自己的计划。 2010年IBM提出了“互联网+物联网=智慧地球” 方案国内发展现状 新闻媒体关注：CCT

5、V2财经和对话节目； 相关股票； 网上关注度、点击率很高； 政府对策：国家战略性新兴产业(国家战略、政府工作重点、产业转型、经济调整、社会发展、企业创新、学校科研院所新课题) ； 产业、企业谋划； 学校（高校、高职、技校）设置新专业； 研究所设立新课题（军用和民用）；1112传感器/执行器网络13军事领域军事领域 狙击手定位系统（右图）检测区域俯瞰图（左图）模型图：红色为狙击手的位置，绿色为节点位置 14狙击手侦查与定位 超音速子弹枪口爆炸气流冲击波基站15农业领域 葡萄园环境监测系统示意图 16环保监测 大鸭岛生态环境监测系统 17建筑领域 基于无线传感器网络的桥梁结构监测系统示意图 18医

6、疗监护 公寓内无线传感器节点的分布图 （左图）；浴室中的节点分布图 （右图）19医疗监护 20工业领域 煤矿安全检测与定位系统21空间、海洋探索 美国宇航局的空间探索计划中无线传感器网络的应用模式示意图美国宇航局的空间探索计划中无线传感器网络的应用模式示意图 22空间、海洋探索 水下无线传感器网络技术示意图 23 物联网（物联网（Internet of Things ，IoT ）通过各种信息传感设备，）通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监激

7、光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过一定的协议标准与互联网学、生物、位置等各种需要的信息，通过一定的协议标准与互联网结合形成的一个巨大网络。结合形成的一个巨大网络。概概 念念目目 的的 实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、定位、管理和控制。定位、管理和控制。 2、物联网技术、物联网技术24物联网结构25什么是物联网核心技术？嵌入式技术嵌入式技术（ARM，

8、Linux，Andriod）；无线技术无线技术（Zigbee，WiFi，GPRS等）；云计算：云计算：信息采集、处理、预报、决策、控制和管理等智能智能服务技术服务技术；卫星数据通讯263 3、物联网应用趋势分析、物联网应用趋势分析趋势一：越来越小的无线网络节点和功耗ZIGBEE传感器网络节点 AA电池X25X3CM 20-30微安电流WIFI GS1010传感器网络节点 AA电池X14X3CM 电池工作5年无线监控手表 微型电池3X3CM 平均电流10微安有源433MHZ电子标签 CR2032钮扣电池直径2.2X3CM 电池工作6年123456电子药丸 特殊微型电池小于直径2.0X2CM 无源

9、EPC电子标签 无需电池直径1.6X1.6X0.001 CM总量0.002克 物联网传感层27越来越小的无线网络终端节点（微型化）带来了全新的应用和市场空间牙刷也上物联网物联网上的温度计物联网上血糖仪物联网上的计步器28越来越小的无线网络路由节点 逐步实现微功耗的能量收集运行边境、荒漠、草原、农业环境监测，滴灌，根灌等野外大范围监控，物联网应用将逐步实现；太阳能供电路由节点示意图振动收集供电路由节点示意图植物收集为无线网络路由器供电，可以监视野外环境火灾报警等29 超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用1超高频电子标签微型化的主要技术原因是：1、读卡器输出功率增加；2、标

10、签芯片灵敏度提高；标签体积微型化，将带来一系列新应用货物识别将具有更大准确性，快捷性；将有更多的商业应用可以实现小型药瓶名酒酒瓶放心猪肉UHF标签小型化和微型化，为防伪应用开辟了广阔的天地；很多体积小，价格敏感的商品将也很容易实现跟踪和识别30超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用2长距离UHF标签智慧公交系统UHF微型标签可以在很远的地方被准确读取将大大加快智慧商业应用长距离标签31长距离有源电子标签和网络长距离有源电子标签和网络 扩展扩展RFIDRFID范围和功能范围和功能-3-3 读卡器网络化有源标签读卡器和唤醒基站标签具有网络和定位功能32长距离有源电子标签和网络

11、- 广阔的应用范围和全球市场-433物联网技术趋势二： 无线网络覆盖范围越来越大低轨道卫星数据通讯有源RFID网络802.11SWIFI网状网3G/4G电信网络34低轨道卫星数据通讯：低轨道卫星数据通讯：物联网连接更遥远物联网连接更遥远美国最近发射了第二代低轨道卫星；卫星接收模块实现了微型化，容易实现全球集装箱，交通工具实时跟踪联网和监控；我国北斗卫星也在不断发射逐渐构成大覆盖的网络低轨道卫星M2M油管远程监控实例新一代低轨道卫星系统35802.11S WIFI网状网络 无线网络覆盖范围越来越大无线网络覆盖范围越来越大802.11S网络拓扑802.11S都市无线网络802.11S车载无线网络3

12、64物联网应用案例物联网应用案例 物联网给我们搭建了可以无限想象的创新应用平台37（1）智慧家园系统、智能家居（U-Home） 电视、电脑、手机、电话、PDA来控制音频，视频，安防，照明，采暖/制冷，洒水等家里所有的系统老人行为动行为动作的监控，作的监控，当判断为劳累时，窗帘关闭，暖色灯光开启，浪漫的旋律悄然响起，家的温馨让人忘记一天的劳累。判断为高兴时，灯光节奏变化加快，动感音乐旋律响起，让人分享自己的快乐。38居家外39（2）智能交通系统40（3）WI-FI 网状网实际应用举例： 智慧医院急诊室无线定位系统802.11S路由器802.11S路由器2输液器标签WIFI SOCGS1010工作人员标签WIFI SOCGS1010病人标签WIFI SOCGS101014325641脉搏传感器体温传感器血压传感器身体传感器网络示意图PAN coordinator(FFD)Router(FFD)End device(RFD)42 （4）智慧校园监控系统覆盖监控系统覆盖各大