学习单元9 物联网

学习单元九物联网技术9.1初识物联网技术线上课前导学课前自测推课前学习资源包头脑风暴任务调研2009年1月，IBM首席执行官在美国工商业领袖“圆桌会议”上，首次提出了“智慧地球”的概念。同年8月，我国也提出尽快建立中国的传感信息中心——“感知中国”中心，同时强调要突破传感网、物联网（Internetofthings，IoT）关键技术，使之成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。据官方数据统计（截至2022年底），我国移动网络的终端连接总数已达35.28亿户，其中代表“物”连接数的蜂窝物联网终端用户达18.45亿户，自2022年8月底“物”连接数超越“人”连接数后，“物”连接数占比已升至52.3%，万物互联基础不断夯实。蜂窝物联网终端应用于公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域的规模分别达4.96亿、3.75亿、2.5亿和1.92亿户。小思考

我们要实现物联网首先需要解决的问题是什么呢？采用什么样的方式解决，是否存在可靠的新兴技术手段？线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考视频：物联新时代致敬破局者（Science/AAAS、英特尔和央视频联袂推出）/special/intel_iot_bigbang_2021参考文件：《物联网“十二五”发展规划》、《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1什么是物联网和物联网技术？2物联网有哪些分类和特征？3物联网的发展史和愿景是怎样的？线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结

经过线上课前预习，我们应该了解到，物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。当前我国正处于数字经济和实体经济深入融合的第二阶段，借助物联网技术有效搜集各行各业的数据，提高社会生产部门的数字化程度，是实现产业数字化的关键环节，也是数字经济的重要支撑。为了学习物联网技术，我们必须先掌握关于物联网的基础知识，包括物联网的定义，物联网的技术类别和特征，物联网的发展过程及现状，物联网的发展趋势，常见的物联网技术应用场景，物联网技术的发展愿景，以及促进物联网技术持续发展的国家相关政策文件等。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解物联网技术的基本概念；2.理解物联网技术分类和特征；3.掌握物联网技术的发展历程；4.知道物联网技术的应用及愿景。物联网是一个广泛的概念，随着技术的发展物联网的定义也在持续的演绎和完善。一般来说，我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。综合现有的技术文献资料，大致有几种比较常见的定义，如：1）物联网（IoT）是将互联网连接延伸到物理设备和日常物品。嵌入电子器件、互联网连接和其他形式的硬件（如传感器），这些设备彼此间可以通过互联网进行交互与通信，并且可以对它们进行远程监测和控制。2）物联网是在互联网和移动通信网等网络通讯基础上，针对不同领域的需求，利用具有感知、通讯和计算的智能物体自动获取现实世界的信息，将这些对象互联，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1物联网基本概念线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的技术类别

1）根据技术服务能力划分，物联网主要可以分为：私有物联网(PrivateIoT)、公有物联网(PublicIoT)、社区物联网(CommunityIoT,CIoT)、混合物联网(HybridIoT,HIoT)四种类型。2）根据技术实现的应用领域划分，物联网可以分为：消费型物联网、商业物联网（CommercialIoT,CIoT）、工业物联网（IndustrialIoT,IIoT）、基础设施物联网、军事物联网（MilitaryIoT,MIoT）等。典型工作环节2物联网技术分类及特征线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的基本特征

概括的讲物联网主要有以下几个基本特征：1）对象设备化IoT是由具备全面感知能力的物理设备组成；2）终端互联化IoT是一种建立在互联网上的泛在网络，不同类型的传感器定时采集的数据信息需要通过复杂的互联网络实时准确地传递出去；3）服务智能化IoT不仅提供了传感设备的连接，还可以从其采集到的海量信息中分析、加工和处理有意义的数据，这就意味着IoT本身也要具有智能处理的能力。典型工作环节2物联网技术分类及特征线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的发展过程

1）萌芽阶段1991年，美国的KevinAsh-ton教授首次提出“物与物相连的互联网”的说法。1998年在美国麻的SanjeySarma和DavidBrock两位教授提出了产品电子编码（ElectronicProductCode，EPC）开放网络（物联网）构想；2003年在麻省理工学院的推动下，成立了EPCGLOBLE全球组织，进而推广EPC和物联网的应用。典型工作环节3物联网的发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的发展过程

2）形成阶段2009年，IBM公司创造性的提出“智慧地球”概念，推动社会将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。同年8月，我国有关领导人在无锡视察时指出“要迅速建立中国的传感信息中心”，并形象的把这个传感中心称为“感知中国”中心。典型工作环节3物联网的发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的发展过程

3）成熟阶段2013年，德国率先在汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”的概念，其技术基础是网络实体系统及物联网。2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。2021年，国家八部委联合印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》。典型工作环节3物联网的发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的发展过程

4）发展阶段根据IoTAnalytics的数据显示，2020年全球物联网连接数量超过113亿，首次超过非物联网连接数，预计2023年增长率为18%，达到超过144亿个活跃连接，到2025年，预计将有超过270亿台联网设备。根据全球移动通信系统协会（GSMA）的数据显示，2021年全球物联网市场规模达到1579亿美元，到2027年将超过5250亿美元，2022-2027年复合年增长率为22%。典型工作环节3物联网的发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网技术发展趋势从2017年开始，“AIoT”逐渐的成为物联网行业的热词。AIoT（人工智能物联网）=AI（人工智能）+IoT（物联网）。简单来说“AIoT”就是人工智能（ArtificialIntelligence，AI）技术和物联网技术的融合，通过物联网产生、收集来自不同维度的、海量的数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。典型工作环节3物联网的发展历程线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的应用场景在这个“万物互联”的时代，越来越多的领域将会应用到物联网技术，如医疗、运输、零售等。而多场景落地应用又会反过来促进物联网技术高质量发展，进一步推进物联网规模化应用，构建新业态、新模式，持续增广物联网发展矩阵，拓展物联网的发展和应用前景。典型工作环节4物联网技术的应用及愿景线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结物联网的发展愿景物联网的发展面临很多挑战，特别是安全和隐私、数据保护、资源控制、信息共享、标准制定、服务开放性和互动操作性等关键技术还需要进一步研究。物联网产业链又长又广，这就注定了物联网的技术创新和广泛应用不可能只由某一家或者是某几家公司承担，生态合作是物联网加速发展的基础性保障。在未来，物联网几乎会涵盖人们日常生活中的一切，物联网的应用多元而复杂，需要依托行业或商业用户的效益来实现其落地和推广，这就跟商业模式有关系，也意味着新的商业机会。典型工作环节4物联网技术的应用及愿景线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结1选择题（1）“智慧地球”是（）提出的概念。A德国 B美国C中国 D日本（2）根据技术服务能力划分，物联网主要可以分为（）。（多选）A私有物联网 B

公有物联网C社区物联网 D混合物联网2简答题

物联网的基本定义是什么，具有哪些基本特征？学习单元九物联网技术9.2探索物联网体系结构及关键技术线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研IoTAnalytics在《物联网企业支出跟踪更新报告》中预测：从2022年到2027年，全球物联网市场规模将以19.4%的复合年增长率增长，并在2027年达到4830亿美元。其中亚太地区将在2022年至2027年期间以22%的复合年增长率增长，并超过世界其他地区。物联网是一种形式多样的聚合性复杂系统，其更侧重信息服务，即利用互联网、无线通信等进行业务信息的传送，服务对象由人转变为包括人在内的所有物品。物联网作为互联网的延伸，通过将智能物件整合到数字世界，面向用户提供个性化和私有化服务。小思考

物联网的体系架构是怎样的？又包含哪些核心的关键技术呢？线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考网站：通信人家园/forum.php；UC融合通信/s?id=1727623111239409314&wfr=spider&for=pc；IoTAnalytics/。参考书籍：《物联网工程概论》《人工智能导论》《物联网技术导论与实践》《物联网应用与解决方案》《物联网——体系结构、协议标准与无线通信》线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴1列举一些常见的物联网技术。2简述物联网系统的基本架构。3列举常见的几种物联网产品及其应用场景。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结在了解物联网基本概念后，我们需要继续学习物联网的体系结构，以及物联网常用的关键技术。

物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点，有力的促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解物联网的体系结构架构；2.熟悉物联网的核心关键技术。系统体系结构是由诸多结构要素及各组成要素之间的联系与互操作所组成的综合模型，用来完整描述整个系统。建立体系结构是设计与实现网络化计算系统的首要前提，所以在设计与实现物联网系统之前需要先建立物联网体系结构，从而保证创建的物联网系统性能与预期需求一致。

物联网体系结构主要分为四个层面：（1）感知识别层（2）网络构建层（3）平台管理层（4）综合应用层线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1物联网的体系结构物联网对万物进行赋能，构成一个复杂的聚合性系统。物联网没有对现有技术进行颠覆性革命，而是通过对现有技术的交叉融合和综合运用，实现了一种全新的通信模式。自动识别技术自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2物联网的核心关键技术感知与无线传感技术传感技术被认为是现代信息技术的三大支柱之一，它是采集获取信息的基础。从物联网角度看，传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志，它通过利用不同种类的传感器采集大量数据，达到感知物体本身或者是物体周围环境的目的。目前传感器技术正在沿着这4个方面进行发展：系统化网络化智能化无线感知线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2物联网的核心关键技术网络与通信技术网络与通信是物联网体系结构中网络构建层的关键技术，是物联网系统数据传传输、服务支撑和上层应用的基础。在物联网的众多特性中，异构网络的融合和自治是其最为显著的特征之一。物联网常用的网络形式有以下几种：无线个域网无线宽带网移动通信网低功耗广域网卫星物联网线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2物联网的核心关键技术数据与管理技术物联网有一个重要特征就是海量的连接节点，节点设备除了人和服务器之外，还包含传感设备、网关、交换机、物品等等，数量规模远远超过互联网，所以物联网对数据技术的要求也要高于互联网。物联网数据有五个重要特点：海量性实时性相关性有效性多样性因此如何合理、高效的整合、挖掘和智能处理海量的数据是急需解决的问题。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2物联网的核心关键技术小思考

是否存在安全、可靠的解决方法呢？数据与管理技术可以采用物联网云平台解决方案，物联网云平台结合大数据、云计算等分布式计算技术，为物联网提供了全新的计算模式，可根据实际应用需求提供动态伸缩的计算服务。

物联网云平台具有相对可靠、安全、高效的数据中心，同时兼有互联网服务的便捷、经济和算力强的能力，可以轻松实现不同系统间的数据与应用共享，用户无需担心隐私泄露，病毒破坏和黑客攻击等安全问题。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节2物联网的核心关键技术线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结1选择题物联网是一种复杂多样的系统技术，根据信息生成、传输、处理和应用的分层原则，不包括下面哪一层（）。A感知识别层 B网络构建层C管理服务层 D安全层2简答题

物联网体系结构主要分为几个层面？学习单元九物联网技术9.3物联网云平台应用线上课前导学课前自测头脑风暴任务调研小思考

国内外有哪些可以免费使用的物联网云平台的相关产品呢？

物联网云平台目前正处于高速发展阶段，它在推动数字经济发展、赋能传统产业转型升级方面，起着十分重要的作用。物联网云平台目前广泛应用在汽车电子、工业制造、农业生产、智能家居、交通物流、医疗保健等多个领域，渗透到我们日常生活的方方面面。线上课前导学头脑风暴任务调研课前自测参考资料：阿里云物联网平台/document_detail/30523.html?spm=a2c4g.111866c843f69jfrils20大物联网云平台/183678.html中国物联网云平台发展研究报告/baijiahao_14374341线上课前导学任务调研课前自测头脑风暴根据自己已有的理解和认识，总结一下国内外有哪些高效免费的物联网云平台，并根据自己的需求和偏好，选择一个物联网云平台，完成物联网设备添加（或创建），快速配网等相关流程，实现对设备的远程控制。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结当前信息技术发展和服务模式创新在云计算技术上得到集中体现，云计算也成为承载各类应用的关键基础设施之一，为物联网的发展提供基础支撑。我国高度重视新一代信息产业发展，发布了《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023年）》，在计划中明确提出：要推动技术融合创新，面向“大数据+物联网”，实现数据高效协同处理，深度挖掘物理世界数据价值；面向“人工智能+物联网”，建立“感知终端+平台+场景”的智能化服务。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结1.了解物联网云平台的基本概念；2.知道国内外市场有哪些主流的物联网云平台；3.熟悉主流物联网云平台的操作使用。物联网云平台基本概念物联网云平台是由物联网中间件的概念演进而成，它是联动感知层和应用层的中枢系统。物联网云平台是架设在IaaS层上的PaaS软件，把物联网平台与大数据、云计算等新兴前沿技术进行融合，向下整合、存储感知数据，管理、控制物联网终端设备，向上提供应用开发的标准接口和共性工具模块，以SaaS软件形态间接为用户提供服务，通过对数据的处理、分析和可视化，提供高质量决策支撑。线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1物联网云平台概述物联网云平台系统架构物联网云平台定位于物联网技术的中间核心层，其主要作用体现在两个方面：向下通过网络层连接智能化物联网设备向上承接应用层提供丰富完备的云端API通常物联网云平台可以分解为四个关键层次：连接管理平台设备管理平台应用使能平台业务分析平台线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1物联网云平台概述物联网云平台部署模式物联网云平台遵循云服务的部署模式，通常分为：公有云私有云专有云混合云线下课中演练前情回顾任务驱动演示讲解巩固小结巩固小结典型工作环节1物联网云平台概述主流的物联网云平台在物联网应用及云服务需求爆发式增长的时代，物联网云平台已经得到广泛的认可。依托功能强大的物联网云平台，企业、组织或个人可以免于高额的投资和昂贵的维护成本，构建具有、可用性高、容错性强、弹性和扩展性好的物联网解决方案。