物联网技术讲座报告

物物相连感知世界物联网技术与应用河南经贸职业学院许胜礼2023/1/15TheInternetOfThingsTechnologyandApplication物联网的定义物联网产生的背景物联网的发展历程中国的物联网现状一、物联网的概念二、物联网的相关技术三、物联网的应用四、物联网的行业前景物联网的原理物联网的核心技术物联网亟待解决的技术问题主要内容物联网的概念ITU（国际电信联盟）fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything.一、物联网的概念——定义一、物联网的概念——定义物联网是指物体通过智能感应装置（射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等），按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和处理，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

信息管理中心Internet、卫星或移动通信网络等汇聚节点监测区域物联网示意图监测节点一、物联网的概念——定义英文名称：TheInternetofThings，简称IOT。

简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

本质2其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

本质1物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；意义：实现了物理空间与数字空间的无缝连接。一、物联网的概念——定义一、物联网的概念——定义连接到物联网上的“物”应该具有四个特征地址标识你是谁？你在哪里？感知能力你有感知周围情况的能力吗？通信能力你能够将你了解的情况告诉我吗？可以控制你能听从我的指示吗？一、物联网概念——特征全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。经济危机催生技术革新传感技术的成熟网络接入和信息处理能力大幅提高123经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出新的技术，而这种技术一定为工业产业带来新的发展机遇，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。

过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。网络接入多样化、IP宽带化，IPv6

技术成熟，基于云计算的海量信息收集和分类处理能力大大提高。一、物联网的概念——物联网产生的背景199519992004在《未来之路路》中，比尔尔·盖茨已经经提及物物联网概概念，只只是当时时受限于于无线网网络、硬硬件及传传感设备备的发展展，并未未引起重重视。美国麻省省理工学学院MITAuto-IDCenter提出物联联网概念念，即把把所有物物品通过过射频识识别等信信息传感感设备与与互联网网连接起起来，实实现智能能化识别别和管理理。日本总务务省提出出u-Japan构想中，，希望在在2010年将日本本建设成成一个“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上上网的环环境。韩国政府府制定了了u-Korea战略，韩韩国信通通部发布布的《数字时代代的人本本主义：：IT839战略》以具体呼呼应u-Korea。20世纪40年代早在20世纪40年代，美美国数学学家诺伯伯特∙维维纳在其其代表作作《控制论，，或关于于在动物物和机器器中的通通讯和控控制的科科学》中已提出出了物联联网的最最初思想想。一、物联网的概念——物联网的发展历程20082009美国总统奥奥巴马提出出“智慧的的地球”概概念即“互联网网+物联网=智慧地球””，以此做做为经济振振兴战略。。国务院总理理温家宝提提出“提出出尽快建立立中国的传传感信息中中心，并形形象地称为为“感知中国”中心，把把我国物联联网研究和和应用推向向新的高潮潮。2005.11国际电信联联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告告2005：物联网》，报告指出出，无所不不在的“物物联网”通通信时代即即将来临。。TheInternetofThings一、物联网的概念——物联网的发展历程中国物联网网现状领导人关注注中国的物联网现状——领导人关注无锡传感网网中心是国国内目前研研究物联网网的核心单单位。2009年８月７日日，温家宝宝总理在江江苏无锡调调研时，对对微纳传感感器研发中中心予以高高度关注，，提出了把把传感网络络中心设在在无锡、辐辐射全国的的想法。温家宝总理理指出“在传感网发发展中，要要早一点谋谋划未来，，早一点攻攻破核心技技术”，“在国家重大大科技专项项中，加快快推进传感感网发展”，“尽快建立中中国的传感感信息中心心，或者叫叫感知中国国中心”。温家宝在中中科院无锡锡高新微纳纳传感网工程程技术研发发中心考察察中国的物联网现状——领导人关注中国的物联网现状——领导人关注一、物联网的概念——中国的物联网现状中国的物联网现状——工信部四项措施推动，工业信息化化部已经将将物联网规规划纳入到到十二五的的专题规划划，现在正正在在积极极研究和推推进中国的物联网现状——工信部四项措施推动一是突破物物联网关键键核心技术术，实现科科技创新。。同时结合合物联网特特点，在突突破关键共共性技术时时，研发和和推广应用用技术，加加强行业和和领域物联联网技术解解决方案的的研发和公公共服务平平台建设，，以应用技技术为支撑撑突破应用用创新。二是制订我我国物联网网发展规划划，全面布布局。重点点发展高端端传感器、、ＭＥＭＳＳ、智能传传感器和传传感器网节节点、传感感器网关；；超高频ＲＲＦＩＤ、、有源ＲＦＦＩＤ和ＲＲＦＩＤ中中间件产业业等，重点点发展物联联网相关终终端和设备备以及软件件和信息服服务。三是推动典典型物联网网应用示范范，带动发发展。通过过应用引导导和技术研研发的互动动式发展，，带动物联联网的产业业发展。重重点建设传传感网在公公众服务与与重点行业业的典型应应用示范工工程，确立立以应用带带动产业的的发展模式式，消除制制约传感网网规模发展展的瓶颈。。深度开发发物联网采采集来的信信息资源，，提升物联联网的应用用过程产业业链的整体体价值。四是加强物物联网国际际国内标准准，保障发发展。做好好顶层设计计，满足产产业需要，，形成技术术创新、标标准和知识识产权协调调互动机制制。面向重重点业务应应用，加强强关键技术术的研究，，建设标准准验证、测测试和仿真真等标准服服务平台，，加快关键键标准的制制定、实施施和应用。。积极参与与国际标准准制定，整整合国内研研究力量形形成合力，，推动国内内自主创新新研究成果果推向国际际。中国的物联网现状——各地发展概况1999年，中科院院启动了传传感网研究究，组成了了2000多人的团队队，先后投投入数亿元元，在以下下5个方面取得得重大进展展，目前已已拥有从材材料、技术术、器件、、系统到网网络的完整整产业链。。（1）无线智能能传感器（（2）网络通信信技术（（3）微型传感感器

（4）传感器端端机

（5）移动基站站2009年10月24日，西安优优势微电子子公司宣布布：中国的的第一颗物物联网的中中国芯——“唐芯一号”芯片片研制成功功，中国已已经攻克了了物联网的的核心技术术。目前，我国国的物联网网相关研发发水平与发发达国家相相比毫不逊逊色，是世世界上少数数能实现物物联网产业业化的国家家之一。中国的物联网现状——行动与成果在世界传感感网领域，，中国与德德国、美国国、韩国一一起，成为为国际标准准制定的主主导国之一一。物联网在美国美国-智慧地球“智慧地球球”是IBM公司首席执执行官彭明明盛2008年首次提出出的新概念念。2009年初，美国国总统奥巴巴马就职后后，对“智智慧地球””构想作出出了积极回回应，并将将其提升为为国家层级级的发展战战略；美国总统奥奥巴马就职职后的一次次圆桌会议议上，将““物联网””和“新能能源”列为为振兴经济济的两大武武器，投入巨资资深入研究究物联网相相关技术。。美国7870亿美元《经济复苏和和再投资法法》中，鼓励物物联网技术术发展政策策主要体现现在推动能能源、宽带带与医疗三三大领域开开展物联网网技术的应应用。物联网在欧盟——引领世界物联网“加速跑”2009年6月，欧盟委委员会向欧欧盟议会、、理事会、、欧洲经济济和社会委委员会及地地区委员会会递交了《欧盟物联网网行动计划划》（InternetofThings-AnactionplanforEurope），意在引引领世界物物联网发展展。2009年10月，欧盟委委员会以政政策文件的的形式对外外发布了物物联网战略略，将于2011年～2013年间每年新新增2亿欧元进一一步加强研研发力度，，同时拿出出3亿欧元专款款，支持物物联网相关关公私合作作短期项目目建设。2009年12月，欧盟委委员会以政政策文件的的形式，对对外发布了了欧盟“数数字红利””利用和未未来物联网网发展战略略。为了加强政政府对物联联网的管理理，消除物物联网发展展的障碍，，欧盟制定定了12项行动保障障物联网的的发展。物联网是在在计算机互互联网的基基础上，利利用RFID、无线数据据通信等技技术，构造造一个覆盖盖世界上万万事万物的的“InternetofThings”。通过物联联网可以使使日常生活活中的物体体有“感觉觉”、有““思想”，，会“说话话”、会““思考”、、会“行动动”，实现现人与物的的对话。二、物联网网的相关技技术——原理物联网=RFID等智能感应应装置+Internet本质：二、物联网网技术的三三个层次二、中国移移动物联网网一感知层基于感知设设备实现信信息的采集集和汇聚。。二网络层将采集到的的信息通过过现有的互互联网、通通信网、广广电网等传传输。三应用层将采集的信信息实现商商务应用二、物联网网技术的三三个层次在这些技术当中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展，以下我们着重介绍RFID技术。Internet与移动网络网络服务行业应用软件射频识别(RFID)装置WSN网络红外感应器全球定位系统二、物联网的相关技术——核心技术无线射频识识别技术（RadioFrequencyIdentification,RFID），或称射射频识别技技术，是从从二十世纪纪90年代兴起的的一项非接接触式自动动识别技术术。它是利利用射频方方式进行非非接触双向向通信，以以达到自动动识别目标标对象并获获取相关数数据，具有有精度高、、适应环境境能力强、、抗干扰强强、操作快快捷等许多多优点。沃尔玛使用用的RRID二、物联网的相关技术——RFID

技术二、物联网的相关技术——RFID技术RFID技术的基本本工作原理理RFID进入电磁场场后，接收收阅读器发发出的射频频信号，凭凭借感应电电流所获得得的能量发发送出存储储在芯片中中的产品信信息（PassiveTag，无源标签签或被动标标签），或或者主动发发送某一频频率的信号号（ActiveTag，有源标签签或主动标标签）；解解读器读取取信息并解解码后，送送至中央信信息系统进进行有关数数据处理。。RFID技术的优势势——与传统的条条形码相比比二、物联网的相关技术——RFID技术日本东京大大学坂村健健教授在计计算所介绍绍RFID。萝卜上的RFID记录了整个个萝卜生产产信息（产产地、施肥肥、农药）），运输信信息等。买买家在超市市可以追踪踪这些信息息。桌子上的烟烟、酒、饮饮料都有RFID。RFID技术的应用用二、物联网的相关技术——RFID技术（1）技术标准准问题二、物联网的相关技术——亟待解决的技术问题第一接接口的标准准第二数数据模型的的标准化行业需求多多样化导致致物联网终终端模块接接口和传输输标准难以以统一（2）安全与可可靠性问题题二、物联网的相关技术——亟待解决的技术问题很多的传感感器被植入入物体，例例如小到个个人的心跳跳脉搏，大大到国家电电网信息，数据都被被接入物联联网时，人人们都会担担心是否安安全。由于物体与与物体之间、人与物体之间的联系更紧紧密，人们们都会担心心个人行踪踪举止信息息是否会暴暴露于网络络中，如何何实现数据据加密，确确保个人隐隐私？隐私保护、、设备保护护、数据加加密等（3）IP地址问题实现物联网网的前提是是必须为物物品赋以独独一无二的的地址现有标准IPv4只支持大概概40亿（232次方）个网网络地址，，平均每个个人不到1个，人都不不够分的。。IPv6丰富的地址址资源使得得物联网成成为可能。。IPv6支持2128（约3.4××1038）个地址，，这等价于于在地球上上每平方英英寸有4.3×1020个地址（即即6.7×1017个地址／mm2）二、物联网的相关技术——亟待解决的技术问题（4）多网融合合问题互联网、通通信网、局局域网等多多网融合，，实现人和和物之间的的通信，物物理世界到到现实世界界的通信。。二、物联网的相关技术——亟待解决的技术问题二、物联网的相关技术——亟待解决的技术问题物联网的政政策与法规规管理平台的的建立和完完善物联网的应应用开发等等

三、物联网的应用案例智慧的地球球Copyright©Liyi.Allrightsreserved.物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售售、自动服服务设备、安全全、节能生产、安全全、防灾、、水电油气气防火、勘察察、报警污染检测、、报警水质、水量量、污染、、安全大棚、土壤壤、灌溉、、环境、跟跟踪抄表、监控控、节能设备、临床床、辅助诊诊断、病程程险情、油井井、运输、、管线联动、消防防栓、定位位、调度照明、信号号、应急、、灾害、识识别大地勘测、、森林、地地震、海洋洋侦查、监控控、定位、、评估降水、防洪洪、远程设设备交易、订单单、跟踪、、识别通风、瓦斯斯、救灾定定位库存、车队队、监控、、导航、识识别、货物物电子支付、、实时信息息

三、物联网的应用范围应用案例1：未来数字字家庭监测节点应用案例2：厂房设备备及环境监监控监控人员发发现厂房设设备及环境境有异常情情况时，通通知相关负负责人迅速速到达故障障地点。应用案例2：厂房设备备及环境监监控应用案例3：医院病房房电子巡检检在病人身上上安装带有有射频标签签的微型无无线传感器器，动态感感知病人信信息。应用案例3：医院病房房电子巡检检病房外的医医生携带PDA等通讯设施施。应用案例3：医院病房房电子巡检检得知病人病病情后，医医生将通知值勤护护士或者急急救人员前前往病房救救助。应用案例3：医院病房房电子巡检检应用案例4：个人保健健人身上可以以安装不同同的传感器器，对人的的健康参数数进行监控控，并且实实时传送到到相关的医医疗保健中中心，如果果有异常，，保健中心心通过手机机，提醒您您去医院检检查身体。。应用案例5：精细农业业种植农场监控中中心实时监监控农场信信息，耕作作者及时了了解农场温温度、光照照度、土壤壤酸碱度等等，以便对对农作物的的生长情况况进行控制制。应用案例5：精细农业业种植给放养的牲牲畜中的每每一只羊都都贴上一个个二维码，，这个二维维码会一直直保持到超超市出售的的肉品上，，消费者可可通过手机机阅读二维维码，知道道牲畜的生生长历史，，确保食品品安全。我我国已有10亿存栏动物物贴上了这这种二维码码。应用案例6：牲畜溯源源应用案例7：机场防入入侵上海浦东国国际机场防防入侵系统统铺设了3万多个传感感节点，覆覆盖了地面面、栅栏和和低空探测测，多种传传感手段组组成一个协协同系统后后，可以防防止人员的的翻越、偷偷渡、恐怖怖袭击等攻攻击性入侵侵。上海移移动的车务务通将在2010年世博会期期间全面运运用于上海海公共交通通系统，以以最先进的的技术保障障世博园区区周边大流流量交通的的顺畅。运用物联网网新技术在在太湖大范范围布放传传感器，通通过无线传传输方式24小时在线监监测太湖水水的各项变变化。运运用物联网网GPS定位技术，，在投放太太湖的食藻藻鱼上植入入芯片，以以掌握鱼的的生长轨迹迹、吞食蓝蓝藻情况。。应用案例8：无锡太湖湖水质监测测应用案例9：平安城市市建设利用部署在在大街小巷巷的全球眼眼监控探头头，实现图图像敏感性性智能分析析并与110、119、112等交互，实实现探头与与探头之间间、探头与与人、探头头与报警系系统之间的的联动，从从而构建和和谐安全的的城市生活活环境。应用案例10：物联网技技术在下一一代供应链链技术中的的应用区域配送中中心零售商店具有RFID功能的坚固固耐用的移移动数据终终端读取器和天线RFID标标签只读读写双极天线标标签制造厂避免手动库库存管理准确管理库库存提高存货可可视性和可可跟踪性减少库存量量减少仓储要要求通过JIT和库存共享享提高生产产率减少库存损损耗提高对产品品召回的响响应自动更新供供应系统更好的失窃窃检测应用案例11：物联网技技术在自动动辨识馆藏藏管理系统统中的应用用应用案例12：物联网技技术在租用用公共自行行车系统中中的应用每辆自行车车都有唯一一的电子标标签号，每每个车位都都设置了自自行车控制制器（锁车车和阅读信信息）。借用者刷卡卡租车开锁锁，刷卡还还车关锁，，相关信息息传输到发发卡管理中中心。管理中心实实时监控各各租赁点的的借还状态态、出租率率，控制车车辆调度。。管理中心心控制任意意一张自行行车卡，免免费租车时时间一到，，系统自动动发送短信信提醒还车车。应用案例13：物联网技技术在资产产管理中的的应用读写器读写器出口1出口n天线服务器标签打印机+安全区域标签生成标签报警装置Copyright©Liyi.Allrightsreserved.物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售售、自动服服务设备、安全全、节能生产、安全全、防灾、、水电油气气防火、勘察察、报警污染检测、、报警水质、水量量、污染、、安全大棚、土壤壤、灌溉、、环境、跟跟踪抄表、监控控、节能设备、临床床、辅助诊诊断、病程程险情、油井井、运输、、管线联动