物联网技术介绍

1、物联网技术介绍目录一、IOT基础知识二、IOT市场分析三、IOT技术前沿四、石油行业应用1、什么是物联网？采集控制分析物联网就在我们身边：国家电网微信公众号。1、什么是物联网？IoTThe Internet of ThingsThe Internet of Things (IoT) is the network of physical objectsdevices, vehicles, buildings and other items embedded with electronics, software, sensors, and network connectivitythat enab

2、les these objects to collect and exchange data.通过电子、软件、传感器和网络等信息技术把物体连接到互联网上，实现物物、人物之间的实时连接与信息交换。2、物联网的历史19821991199319961999卡内基梅隆大学改造可口可乐机器成为第一个联网设备,能够实时查看其库存，以及新罐装的饮料是否已经冷却。 Mark Weiser发表21世纪的计算机提出普适计算和通信的概念（任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理），展现出了现在物联网的技术场景。1994年Reza Raji在IEEE的科技纵览描述了物联网的形态。19931996年Miros

3、oft和novell都在进行相关项目的研究。 Bill Joy在1999年的达沃斯经济论坛，发表 “第六种网络”架构中展望了设备到设备的连接（D2D）。3、物联网的历史Kevin Ashto在1999年创造了“物联网”一词，他参与创立了麻省理工学院自动识别中心（Auto-ID Center：创造了全球RFID的标准系统）。物联网之父OECD 2015年发表的每100名居民物联网设备在线情况4、物联网发展的驱动因素 基本的网络服务：Telnet、E-mail、FTP等 基于WEB的网络服务：Web、电子商务、电子政务、远程教育 新的网络服务：网络电话、网络电视、网 络视频、博客、播客、即时通信、

4、网络计算 美国的智慧地球 中国的感知中国 欧盟的物联网行动计划 日本的i-Japan战略 韩国的U-Korea战略 网络接入多样化 IP宽带化 三网合一 无线局域网等 单机计算 并行计算 分布式计算 网格计算 海量数据的处理和云计算 普适计算 3C协同：家电、计算机、通信设备 5W目标：whoever whenever wherever whomever whatever 管控一体化 信息化与工业化融合 可穿戴计算机 经济危机下的推手 电子标签 RFID 智能传感器 MEMS微机电系统 传感器网络654321互联网应用的扩展计算机网络的发展政府的支持传感技术的发展社会需求的驱动高性能计算技术的

5、发展需求、技术政策物联网技术发展动力源自人类对生产力水平不断提升的诉求，整个人类社会正在大踏步地向智能化时代迈进，新时代个体将具有前所未有的生产力水平，社会变得扁平、智能。5、新时代的技术视角如果把智能化系统比拟成一个自然人的大脑，物联网便是大脑的感觉神经系统，云计算是大脑的中枢神经系统，大数据是智慧和意识产生的基础，传统互联网和移动互联网是人机交互方式，因此构建完整的物联网应用，不能割裂地来考虑。云计算移动互联网虚拟听觉系统虚拟视觉系统虚拟感觉系统虚拟运动系统音频采集器音频采集器视频采集器压力传感器器温度传感器可燃气体传感器电动阀数控开关物联网大数据传统互联网应用服务信息注：长远地看，企业的

6、“人机关系”就是人与智能机器的关系。6、物联网技术体系架构传感器&采集处理通信1、感知2、传递3、服务4、应用PC移动终端 私有服务器 穿戴设备基于新的技术视角，一般来讲物联网可划分为感知 、传递 、服务和应用四层（有些专家将服务和应用合成为应用层）。感知层主要包括：1、物理信号采集-处理-通信；2、控制指令的机械执行。7、常见的物联网技术1、感知序号分类典型技术应用领域1传感器物理传感器，化学传感器自动化，环境监测，车联网，健康监测等2条形码一维码，二维码，1.5维码零售、仓储、物流、资产管理等3RFID射频识别技术无源，有源，半有源身份识别、门禁管理、定位、巡检、仓储物流等4定位技术卫星定

7、位，蜂窝基站定位，蓝牙定位，WIFI定位等巡检，人员监控，资产监控等5能量自取技术光伏、压力、震动，无线传输感知设备供电6其他摄像头、磁卡安防，监控根据当前科技发展情况来看，感知层技术依据原理和用途可以分为：传感器、条形码、RFID、定位、能量自取及其他等六类技术。6、物联网技术体系架构PC移动终端 私有服务器 穿戴设备网络层实现更加广泛的互联功能，是物联网无处不在的前提。能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。通信+处理+通信1、感知2、传递3、服务4、应用7、常见的物联网技术2、传递序号分类典型技术应用领域1WWANGSM，G

8、PRS，CDMA，LTE运营商网络，企业专网，政府网络，应急网络2WLANWiFi、微波、调频内部信息化，控制系统，远程抄表、物联网应用3WPAN蓝牙、ZigBee、6lowpan.身份识别、门禁管理、定位、巡检、仓储物流等4LPWANLoRa、SigFox、Weightless-N智慧城市、智慧农业、运营商物联网运营等常见的无线通信根据其覆盖距离可分为：长距离的无线广域网（WWAN）、短距离的无线局域网（WLAN）、超短距离的WPAN （Wireless Personal Area Network ）、低功耗广域网络（Low-Power Wide-Area Network ）。无线网络通信发

9、展趋势：速率更高、距离更远、功耗更小、更加绿色安全、终端尺寸更小，无所不在。6、物联网技术体系架构PC移动终端 私有服务器 穿戴设备服务层的出现得益于云计算技术的发展，它主要负责对终端的通信，信息处理和服务，它是数据物联网运用的大脑。通信+处理+服务1、感知2、传递3、服务4、应用7、常见的物联网技术3、服务云计算已逐渐成为服务的主要业务承载方式，按照服务的层次结构，分为IAAS、PAAS、SAAS，按照服务使用对象，分为公共云、私有云、混合云。OpenStack、CloudStack、集群、分布式计算、SOA、web 2.06、物联网技术体系架构PC移动终端 私有服务器 穿戴设备应用是面向企

10、业和个人的媒介，它可以是私有服务器，PC，还可以是手机、平板电脑，还有智能手表，智能穿戴等等，应用层技术很好的印证了普适计算和通信的概念。通信+处理+人机交互1、感知2、传递3、服务4、应用7、常见的物联网技术4、应用在应用层面主要依赖终端设备，如PC、手机、平板、行业特种终端，还有正在快速发展的智能穿戴设备。通过终端结合服务层提供内容，提供便捷的信息应用服务。目录一、IOT基础知识二、IOT市场分析三、IOT技术前沿四、石油行业应用1、物联网设备连接数量预测源引的2014年的10月发布的几家知名公司对物联网设备连接数量的预测，到2020年，思科、爱立信：500亿；Gartner：320亿；I

11、DC、Harbor、ABI：280亿；Global insight:180亿。【注】由于统计分类、视角不尽相同，各公司给出的数据存在差异，但总体上大家给出的年复合增长率基本都超过了14%。2、物联网带来的收益预测对物联网的收益预测，各公司数据也不尽相同，到2020年IDC给出了7万亿美金的预测，而Garter仅仅给出了3000亿美金的预测值，但是基本上大部分公司都给出了年复合增长率超过两位数的预测。3、物联网总经济价值预测同样对物联网的收益预测，各公司数据也不尽相同，但毋庸置疑物联网将对社会经济发展带来巨大的影响。在思科和麦肯锡的数据看来，物联网的经济价值将在10年左右超过2014年德国的生产

12、总值，通用的理想预测数据认为未来20年，物联网价值将超过美国2014年的经济规模。4、物联网市场分类物联网总体上分TO C和TO B两部分市场，面向个人消费着又分为：家居、生活、监控、机动。面向企业的市场可细分为零售、健康、能源、机动、城市、制造、公众服务和其他。【注】根据各公司的预测数据，围绕生活的消费将是个人市场增长速度最快，总量最大的市场。4、物联网市场分类对于企业市场，几家公司预测数据都表明制造、健康和能源将是投资最为活跃的三个行业，思科的数据表明油气行业对物联网投资增速较快。6、中国物联网产业规模根据工信部的数据，2014 年我国物联网产业规模达到了6000亿元人民币，同比增长22.

13、6%，2015 年产业规模达到7500 亿元人民币，同比增长29.3%。从2006年开始至今，国务院、工信部、发改委等部位先后颁布多项政策推进中国物联网发展。物联网是“互联网+”、“中国制造2025”的支撑技术，物联网已被国务院列为我国重点规划的战略性新兴产业之一。目录一、IOT基础知识二、IOT市场分析三、IOT技术前沿四、石油行业应用1、 LPWAN逐渐成为Mesh网络的替代技术低功耗广域物联网（LPWAN）技术是近年国际上一种革命性的物联网接入技术，具有远距离、低功耗、低运维成本等特点，与WiFi、ZigBee等现有技术相比，LPWAN技术出现的目标便是要解决广域覆盖、低成本、大容量的问

14、题，被称为物联网的最后一块拼图。功耗低：一颗电池驱动的智能表，可以工作510年（取决于传输频率）；覆盖广：可以在小于100mw的功耗下，实现几公里甚至几十公里的传输；容量大：可构建类似于GSM的蜂窝状网络，每个网关接入节点数量可达几千甚至上万，非常适合构建运营商级别的物联网系统。1、 LPWAN逐渐成为Mesh网络的替代技术技术属性NB-IOTLoRaWANSigfox技术特点蜂窝线性扩频线性扩频网络部署与现有蜂窝基站复用独立建网独立建网频段运营商频段150MHz1GHz（宽频）868，902MHz传输距离远距离（1km）远距离（345km）远距离（1050）速率100kbps0.3300kb

15、ps100bps连接数量200k/cell200k300k/hub1000K终端电池工作时间约10年约10年约10年成本模块515美金模块约5美金大于10美金协议N/A部分开放封闭目前全球有超过10种LPWAN技术，该技术的起源可以追溯到上个世纪军队战场装备组网技术，LPWAN概念提出的历史可追溯到2009年，当前比较主流的技术包括：NB-IOT，LoRaWAN，Sigfox。1、 LPWAN逐渐成为Mesh网络的替代技术低功耗广域网市场，IHS根据应用将LPWAN划分了五大类：智能工业（Smart Industry）、智能公共设施（Smart Utilities）、智慧城市（Smart Ci

16、ties）、智能建筑（Smart Buildings）及其他应用（Other applications）。领域描述智能工业包括资产跟踪、资产过程自动化、 离散自动化、 环境监测、 工业照明、 商业安全、 基础设施监测、 水管理和其他各种应用等等智能公共设施包括水电煤气智能化的管理、消费和计费，这部分最主要是是智能计量智慧城市包括与市政资源和服务的管理相关的应用。如街道照明、垃圾管理、停车管理、环境监测、交通监测、应急管理和公共交通管理智能建筑智能建筑涉及建筑自动化，包括暖通空调（采暖、通风、空调）、能源管理、安全、照明和房间自动化等相关的应用其他包括但不限于农业、汽车、消费类、医疗和军工等应用

17、1、 LPWAN逐渐成为Mesh网络的替代技术目前欧洲、美洲、亚洲很多运营商已经从2015年开始进行LPWAN网络的建设，2016年规模将进一步扩大，韩国、美国、德国、法国、荷兰、瑞士等都在进行LPWAN网络建设。亚洲欧洲美洲2016年上半年，韩国SK电讯扩展LoRaWAN IoT网络 覆盖99%人口，计划在2017年底实现超过400万设备连接到其物联网专用网络。公司将免费提供10万套LoRa模块，以便大规模开发和部署基于LoRa的物联网服务。美国网络运营商Senet于2015年中在北美完成了50个LoRa基站的建设、覆盖15,000 平方英里（约38850平方千米），预计在第一阶段完成超过2

18、00个基站架设。2015年，Semtech和Digimondo在德国柏林、汉堡和纽伦堡三个城市部署LoRa测试网络。法国电信Orange宣布在2016年初在法国建LoRa网；荷兰皇家电信kpn宣布将在新西兰建网，在2016年前达到50%覆盖率；瑞士电信宣布在全国范围内部署LoRa网络；Digimondo计划于2016年在德国慕尼黑、法兰克福、斯图加特、杜塞尔多夫、埃森市和科隆等城市进一步部署LoRa网络。1、Mesh网络正在被LPWAN替代2015年中国LPWAN市场的整体规模约为5.474亿元人民币，预计到2020年LPWAN接入数量将接近2亿个，年符合增长率超过100%。根据IDG的研究，

19、单单LPWAN技术，到2023年前就可以为全球增加30亿的连网数量，基于LPWAN技术的相关产业在未来将迎来爆发式增长。2、物联网安全备受关注根据Gartner的研究数据表明，全球物联网安全支出2016年将达到3.48亿美元，较2015年增长23.7%。Gartner预测今年全球将有64亿台联网设备得到使用，比2015年增长30%，2018年联网设备将达到114亿台，物联网安全投入将达到5.47亿美元。全球大量的资金投入将花在汽车、商用航空、农业和建筑领域的联网设备上，到2020年有25%的网络攻击是与物联网相关的，而物联网安全投入将占整个IT投入的10%。Gartner2016年技术发展报告

20、中提出了物联网平台处于快速发展阶段，平台所提供的服务可分为三大类：（1）低级设备控制与营运，包括通讯、设备监测与管理、安全与固件更新；（2）物联网资料的取得、转换与管理；（3）物联网应用程序开发，包括事件驱动逻辑、应用程序设计、视觉化、分析技术以及用来连结企业系统的适配器。3、物联网平台化业务兴起3、物联网平台化业务兴起根据IoT Analytics的统计2015年全球约有260个物联网平台。最近我们正在更新这个平台列表，到现在全世界已经有接近400个物联网平台了，预计到2021年将超过1600个，年复合增长率超过33%，GE、微软、诺基亚、日立、惠普、施耐德电气等都推出了IOT平台。4、物联

21、网与AR技术融合增强现实（AR）设备开始进入行业市场，它融合了数据采集、分析处理和沉浸式人机交互功能，典型的代表INTEL DAQRI 智能头盔已在如航空业、制造业、油气行业进行试用。4、物联网与AR技术融合增强现实的另一个应用点是智能眼镜，目前在医疗、制造业、物流、执法、安防、油气等行业已经开始逐步兴起，人将变成重要的物联网终端。目录一、IOT基础知识二、IOT市场分析三、IOT技术前沿四、石油行业应用1、智能油田ICT市场预测根据Research and Markets（研究与市场，世界最大的市场研究机构）2015年7月9日发布报告全球数字油田IT服务市场20152019指出，20142019年期间，全球智能油田IT服务市场将以年复合增长率5.93%的速度增长，预计到2024将由2014年246亿美金/年增长至384亿美金/年。主要投资方向在增加产量、提高采收率、减少资本与运营费用等。Digital Oil Field: Market Size (Scenario- I), by Geography, 2014（ 246亿美金） & 2024（384.9亿美金）, ($Billion) -MarketsandMarkets数字油田市场服务：1、流程：油藏、生产和钻井优化，其他（安全管理、资产管理、维护和修理等）；2、IT服务:外包、设备和软件；3、自动化和仪表:DC