第1单元 物联网概述

第1单元物联网概述任务一物联网的起源与概念物联网的思想最早可追溯到1991年美国麻省理工学院的KevinAshton教授，他首次突出物联网的概念。1995年，比尔•盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网，但受到当时无线网络、传感设备等限制，该思想并未受到人们的广泛重视。2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧基础设施。奥巴马对此给予了积极的回应，并提升到国家级发展战略。1.物联网的发展我国政府也高度重视物联网的研究和发展，2009年8月7日，时任国务院总理的温家宝在无锡视察时发表重要讲话，提出“感知中国”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。①“物联网”依然是一个网,是一个在现有互联网基础上的网,应具有互联网的共性,这些共性应包括信息传输、信息交换、信息存储与信息的应用。②物联网中的“物”应具有互联网中的终端或端点的特性,即“物”可以被寻址,“物”可以产生信息、交换信息。③物联网中的“物”“所产生”的信息可加以应用,或者说,人们可以应用“物”的信息。

2.物联网的概念物联网(TheIntemetofThings)是一种新兴的信息技术,即为“物”的互联网，它具有以下三层含义：

（1）物联网的感知特征感知是物联网的基本特征之一。“物”的描述以及运动状态是通过感知得到的。感知的手段是采用监测的方法,即通过传感器、射频识别等设备对“物”的物理参数、化学参数、空间参数等进行实时采集,所采集的这些参数表征了“物”的属性及运动状态，能客观、完整地描述“物”。所以物联网连接对象更为广,获取信息更加丰富。3.物联网的特征（2）物联网的交互特征“物”的感知信息需要与特定的应用相联系,也就是需要与相关的人或“物”进行交互，以达到信息共享或信息处理的目的,网络可获得性更高，互联互通更为广泛。

（3）物联网的信息处理特征物联网不但应具有信息传送与存储能力,而且更重要的是具有信息处理能力。物联网感知的“物”具有全局性,而全局性意味着信息的多样性和海量性,这些多样性、海量性的数据必须通过信息处理来为某个特定的应用服务，可见信息处理能力更强大,人类与周围世界的相处更为智慧化。3.物联网的特征第1单元物联网概述任务二物联网的基本架构物联网的感知层由各种传感器构成，如同人的感觉器官对人体系统的作用,用来感知外界环境的温度湿度、压强、光照、气压、受力情况等信息,通过采集这些信息来识别物体。感知层主要实现物理世界信息的采集、自动识别和智能控制。感知层是物联网发展的关键环节和基础部分。传感器作为一种有效的数据采集设备,在物联网感知层中扮演了重要角色。

1.感知层传输层，又称网络层，由各种网络组成，是整个物联网的中枢，相当于人的神经系统。神经系统将感觉器官获得的信息传递到大脑进行处理，传输层将感知层获取的各种不同信息传递到处理中心进行处理,使得物联网能从容应对各种复杂的环境条件,这就是各种不同的应用。目前物联网传输层都是基于现有的通信网建立的,包括各种无线、有线网关、接人网和核心网,主要实现感知层数据和控制信息的双向传递、路由和控制。2.传输层物联网传输层技术主要是基于通信网和互联网的传输技术,传输方式分有线传输和无传输。这两种通信方式对物联网产业来说处于同等重要、互相补充的作用。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。应用层完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、决策等功能,相当于物联网的控制层、决策层。物联网的根本还是为人服务,应用层完成物品与人的最终交互,前面两层将物品的信息大范围地收集起来,汇总在应用层进行统一分析、决策,用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之之间的协同、共享、互通,提高信息的综合利用度,最大程度地为人类服务。其具体的应用服务又回归到前面提到的各个行业应用,如智能城市、智能环保、智能农业、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等。3.应用层第1单元物联网概述任务三物联网的应用和核心技术（1）智能家居智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和互联网通信技术于一体，将各种家具设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化,通过中国电信的宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比,智能家居不仅能提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间,实现更智能的家庭安防系统,还将家居环境由原来的被动静止结构转化为具有能动智替的工具，提供全方位的信息交互功能。1.物联网的典型应用（2）智慧城市智能城市产品包括对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。前者利用“数字城市”理论，基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS.遥感系统RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源，建设服于城市规划，城市建设和管理,服务于政府、企业,公众,服务于人口,资源环境,经济社会的可持续发展的信息基础和信息系统。1.物联网的典型应用（3）智慧环保智能环保产品通过对实施地表水水质的自动监测,可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况，预警预报重大或流域性水质污染事故,解决跨行政区域的水污染事故纠纷，监督总量控制制度落实情况。太湖环境监控项目，通过安装在环地区的各个监控和监控传感器。将太湖的水文、水质等环境状态提供给环保部门，实时监控太湖流域水质等情况,并通过互联网将监测点的数据报送至相关管理部门。1.物联网的典型应用（4）智慧医疗智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备,对家中病人或老人的生理指标进行自测,并将生成的生理指标数据通过中国电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。根据客户需求,中国电信还提供相关增值业务,如紧急呼叫教助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗系统真正解决了现代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈,可以随时表达孝子情怀。1.物联网的典型应用（5）智慧交通智能交通系统包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通五种业务。公交行业无线视频监控平台，利用车载设备的无线视频监控和GPS定位功能,对公交运行状态进行实时监控。智能公交站台通过媒体发布中心与电子站牌的数据交互,实现公交调度信息数据的发布和多媒体数据的发布功能，还可以利用电子站牌实现广告发布等功能。1.物联网的典型应用（6）智能农业智能农业产品通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数,自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理,为实施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号,经由无线信号收发模块传输数据,实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业产品还包括智能粮库系统,该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察,记录现场情况以保证粮库内的温湿度平衡。1.物联网的典型应用（7）智慧物流智慧物流打造了集信息展现、电子商务、物流配载、仓储管理、金融质押海关报税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台。信息服务平台以功能集成、效能综合为主要开发理念,以电子商务、网上交易为主要交易形式,建设了高标准、高品位的综合信息服务平台,并为金融质押、园区安保、海关保税等功能预留了接口,可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务。1.物联网的典型应用（8）智能校园中国电信的校园手机一卡通和金色校园业务，促进了校园的信息化和智能化。校园手机一卡通主要实现功能包括:电子钱包、身份识别和银行圈存。电子钱包即通过手机刷卡实现主要校内消费；身份识别包括门禁、考勤、图书借阅、会议签到等；银行圈存即实现银行卡到手机的转账充值、余额查询。目前校园手机一卡通的建设,除了满足普通一卡通功能外,还实现了借助手机终端实现空中圈存、短信互动等应用。1.物联网的典型应用（1）互联网技术物联网是互联网的延伸和扩展,因此互联网技术是物联网发展的核心技术。（2）信息采集技术物联网的发展需要信息采集，信息传递和信息处理这三个方面的完全融合。而信息采集是物联网发展的关键基础，物联网要获得发展,必须突破信息采集技术的瓶颈。（3）网络通信技术剥去物联网的神秘外衣，其实物联网实质上就是在诸多行业和领域已有应用的无线传感网。2.物联网的核心技术（5）数据库技术在物联网时代，作为代表物品的标签数量是万亿数量级。如此大量的数据需要通过数据库管理。数据存储在当地数据库中，标签阅读器与当地数据库相连接。经过授权，数据库可以经由网络存取。（6）网络安全技术物联网和互联