《川大物联网演讲稿》PPT课件

1、物联网的概念 物联网的起源与发展 物联网相关概念之间的异同与联系 物联网与公共信息服务平台 物联网的全球发展情况,一、物联网的概念与发展,什么是物联网？,物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 简单理解：把各种传感器，利用网络把普通物理对象互联，并进行智能识别、监控和管理的一种网络。,国际电信联盟突尼斯峰会发布报告，描绘了物联网时代的远景： 司机出现操作失误时汽车会自动报警； 公文包会提醒主人忘带了什么物品； 衣服会告诉洗衣机对颜色和

2、水温的要求等。,物联网的概念 物联网的起源与发展 物联网相关概念之间的异同与联系 物联网与公共信息服务平台 物联网的全球发展情况,4,朦胧中的物联网（1995年）,电子交易：电子商务 电视传媒：VOD、Tivo（数字录像） 电子钱包：手机支付、不停车收费 物品定位：自动查找遗失物品 智能建筑：钢筋混凝土+硅片+软件 三维地图：,未来之路1995,当外面黑暗时，电子饰针会发出一个移动光陪你走完这幢房子。空房子不用照明。当你沿大厅的路走时，你可能不会注意到你前面的光逐渐变得很强，你身后的光正在消失。音乐也会和你一起移动。尽管看上去音乐无所不在，但事实上，房子里的其他人会听完全不同的音乐，或者什么也

3、听不到。电影或新闻将也跟着你在房子里移动.,物联网的发展,1995年，比尔盖茨未来之路中提及到物联网概念。 数字电视、购买冰箱、不同的电视广告、全新的数字音乐、电子钱包、虚拟的模拟生活体验、丢失的摄像机自动发送信息。 当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。 1999年， Electronic Product Code (EPC) global的前身麻省理工Auto-ID中心提出“ Internet of Things”的构想： 物品上装置的电子标签存储唯一的EPC码，利用射频识别技术(RFID) 完成标签数据的自动采集，通过与互联网相连的EPC IS服务器提供对应该EPC的物

4、品信息物品信息互联网络。 2005年，国际电信联盟（ITU）发布名为Internet of Things的技术报告： “物联网”是信息和通信技术（ICTs）中的新维度 from anytime，any place connectivity for anyone，we will now have connectivity for anything RFID技术、传感器技术和嵌入式智能技术、纳米技术是物联网的基础性技术 虽然未来还需要解决新资源的标准制定和管理等问题，但我们的确正迈进一个新世界，在那里物与物之间不需要我们的任何指示就能相互进行数据交换,物联网发展的四个阶段,目前的物联网应用通过RF

5、ID，传感器等技术实现了一定范围内的“物-物”互联，距离庞大的物联网还有很大差距。 欧洲EpoSS组织预测物联网的发展是一个漫长的过程，将经历四个阶段： 2010年之前，物联网主要表现为RFID技术在物流、零售和制药领域的广泛应用 20102015年，电子标签和传感器网络集成，实现物品之间的信息互联 20152020年，物联物品进入半智能化 2020年之后，逐渐进入全面智能化的物联网,中国物联网发展与现状,对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵”RFID领域，今年国内市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过 38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元

6、的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约1000亿元产值,并成为下一个万亿级信息产业引擎。 美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。,物联网的概念 物联网的起源与发展 物联网相关概念之间的异同与联系 物联网与公共信息服务平台 物联网的全球发展情况,互联网：互联网（英语：Internet），又称网际网路，或音译因特网、英特网，是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。 移动互联网：移动互联网，就是将移动通

7、信和互联网二者结合起来，成为一体。 M2M：机器对机器（Machine-To-Machine）通信。 传感网：传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。 泛在网：它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。,物联网相关概念,物联网相关概念之间的异同与联系,传感器网是泛在/物联网的组成部分，物联网是泛在网发展的物联阶段，通信网、互联网、物联网之间相互协同融合是泛在网发展的目标。 物联网也是互联网、移动互联网、M2M、传感网等多项技术的融合。,物联网的概念 物联网的起源与发

8、展 物联网相关概念之间的异同与联系 物联网与公共信息服务平台 物联网的全球发展情况,地区物联网架构-功能架构,物联网公共服务平台,物联网公共服务平台应包括五大内涵： 统一的物联网终端管理、精细化的物联网信息交换服务、电信级的物联网信息监管、物联网网络系统测试和验证检测、物联网共性技术工具库和解决方案库的提供。 只有建设好了物联网公共服务平台，才是物联网应用低成本、高复制、避免低水平重复徘徊的关键。,功能架构图说明,接入终端、接入系统：包含信息源终端。RFID事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。 开放平台： 体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能： 第一，终

9、端管理，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。 第二，数据中心，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。 第三，跟开发中间件结合，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调API就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。这个平台还可以起到网关的作用，来简化终端和应用的接入。,功能架构图说明,因特网：系统联系的桥梁。 智能、自学习中心：控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。 上层应用：物联网本着服务政府、社会、行业和公众的目的

10、，把整个社会以物联网的形式组织起来。,物联网的概念 物联网的起源与发展 物联网相关概念之间的异同与联系 物联网与公共信息服务平台 物联网的全球发展情况,世界各国的物联网战略,18,美国：智慧的地球,通过超级计算机、云计算整合物联网与互联网构建智慧的地球。 2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。,2009年8月7日，温总理在无锡考察时提出加快中国传感网发展，建立中国的传感信息中心（“感知中国”中心） 2009年11月3日，温总理在首都科技界大会上的讲话中，

11、物联网被列为国家五大战略性产业之一 2010年3月5日，物联网被首次写入政府工作报告，物联网发展进入国家层面的视野，中国的“物联网元年”开始 2010年6月举行的中国国际物联网大会上，工信部通信发展司司长张峰透露，工信部已将物联网规划已纳入“十二五”专题规划,物联网在中国,u-Japan目标： 建设无所不在的网络社会，2010年实现“anytime、anywhere、anything、anyone”都能上网的环境。希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100的国民可以利用高速或超高速网络。,日本,21,韩国：“U-Korea”计划,韩国也实现了类似的

12、发展。配合 u-Korea 推出的 u-Home 是韩国的 u-IT839 八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。,中国发展物联网的五大优势,政府的大力支持 13亿人口，市场潜力大 物联网专业学生越来越多 网络覆盖广、网速快 现在物联网相关的业务比较少，可以重新规划和规范 (成都电子展-物联网及云应用：物联网、车联网、云计算、信息安全、智能家居、智慧城市、北斗系统及应用),二、物联网技术原理、架构及关键技术,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,物联网

13、基本理论模型,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,全面感知,可靠传输,智能处理,利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。,通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。,利用各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。,物联网基本特征,物联网经典三层模型,感知层顾名思义就是感知系统的一个层面，这里的感知主要就是指系统信息的采集。 感知层包括就是把所有物品通过一维/二维条码、射频识别（RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统等信息传感装置自动采集到与物品相关的信息，并传

14、送到上位端，完成传输到互联网前的准备工作。,物联网技术架构感知层,物联网的网络层可以理解为搭建物联网的网络平台，建立在现有的移动通讯网、互联网和其他专网的基础上，通过各种接入设备与上述网络相连，如手机付费系统中由刷卡设备将内 置手机的 RFID 信息采集上传到互联网，网络层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。,物联网技术架构网络层,物联网技术架构网络层,在物联网架构图中，我们可以清楚地看到位于第二层的网络层起到了连接上下两层的作用。 网络层的作用就是当感知层中的感应设备将物品信息传输到网络节点后，在通过网络层中的移动通讯网络、互联网和其他专用网络连接各个服务器，以此来使客户可以根据自己的需要获取

15、物品信息。,物联网技术架构应用层,应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。 其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能，主要包括公共中间件、信息开放平台、云计算平台和服务支撑平台。 应用服务子层包括智能交通、供应链管理、智能家居、工业控制等行业应用。,信息开放平台：将各种信息和数据进行统一汇聚、整合、分类和交换，并在安全范围内开放给各种应用服务。 环境支撑平台：根据用户所处的环境进行业务的适配和组合。 服务支撑平台：面向各种不同的泛在应用，提供综合的业务管理、计费结算、签约认证、安全控制、内容管理、统计分析等功能。 其他中间件平台：用于支撑泛在应用

16、的其他平台，例如封装和抽象网络和业务能力，向应用提供统一开放的接口等。,物联网技术架构应用层,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,传感器和组网技术,RFID技术,纳米技术,信息处理和 服务提供技术,嵌入式 智能技术,通信技术,物品 标识,物品 感知,物品 思考,物品 微缩,可靠 传输,智能 处理,物联网 关键技术,物联网六大关键技术,RFID,物联网核心技术RFID,电子标签的组成,Tag,Reader,阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，并将自身编码等信息通过卡内

17、置发送天线发送出去。,低频：125kHz、134.2kHz 高频：13.56MHz 超高频： 860MHz930MHz 、433MHz 微波：2.45GHz、5.8GHz,RFID基本工作原理,无源RFID（被动式） 有源RFID（主动式） 半有源RFID（半被动式）,RFID工作频率,RFID标签及读写器图示,RFID技术特点,物联网核心技术WSN,物联网组网体系,五自特征,自组织（self-organizing) 自管理（self-Administering） 自维护（self-Maintaining） 自配置（self-Configurating） 自适应(Adaptation),物联网

18、的工作模式,物联网的工作模式较多，但是目前主要分为射频识别（射频标签）RFID和ZigBee，因为国际标准化组织目前主要在这两种应用中制定了一系列的标准。 射频识别（射频标签）RFID主要是应用读卡器和应答器之间的信息传输完成工作。 ZigBee则主要是工作于网络系统。,什么是ZigBee？,Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。 特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。,ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立

19、的，从下往上依次是物理层，MAC层，网络/安全层，应用支持子层，应用层。,ZigBee技术体系,ZigBee的堆栈架构,物理层,MAC层,网络层,安全层,应用层,应用支持子层,ZigBee 联盟,IEEE 802.15.4,用户,硬件实现,ZigBee平台通信栈,应用层,ZigBee协议层作用,物理层,MAC层,网络/安全层,支持/应用层,作用：,作用：,作用：,作用：,物理层是协议的最底层，承付着和外界直接作用的任务。 主要目的：控制RF收发器工作。,负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束 确认模式的数据传送和接收。,建立新网络，保证数据的传输。 对数据进行加密，保证数据的完整性。,应用支

20、持层根据服务和需求使多个器件之间进行通信。 应用层主要根据具体应用由用户开发。,ZigBee网络拓扑结构,ZigBee技术体系,星状,网状型,簇状型,协调器,路由器,节点,ZigBee的频带和数据传输率,纳米技术,纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。 纳米结构：通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm）的微小结构。 纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米=百万分之一毫米。举个例子来说，假设一根头发的直径是0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是一纳米。,纳米电子学,纳米电子学：包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原

21、子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。 纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。,从2015年起，韩国未来科学创造部和产业通商资源部将投资370亿韩元（约合2.26亿元人民币）用于物联网核心技术以及微机电系统（MEMS）传感器芯片、宽带传感设备的研发。,物联网嵌入式设备,网关是一个协议转换器，它连接两个或多个分离的网络，接受一种协议格式的数据包，然后在转发之前将它转换为另一种协议格式。,在物联网中，嵌入式设备起着承上启下的作用。它可以把感知层的数据传给应用层，也可以把应用层的命令下发给感知层

22、进行数据采集或控制。它处于网络层，相当于是一个网关。,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,物联网的通信技术,物联网的主要通信技术 ZigBee技术 WLAN技术 蓝牙技术 GPRS技术,短距通信,海量用频设备需要精细化频谱监测管控,物联网终端需要支持多体制无线接入，实现无缝泛在接入网络,认知无线电技术和机会通信技术,各种无线联网技术性能对比表,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,物联网与云计算： 云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供

23、动态易扩展且经常是虚拟化的资源。 物联网产生的海量数据，需要云计算服务优化存储和处理能力。 现在云计算应用已经很广泛-照片、购物、存储、语音。,软件和算法：软件和算法在物联网的信息处理和应用集成中发挥重要作用。关键技术为：面向服务的体系架构和中间件技术。其中包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。 信息和隐私安全技术：包括安全体系架构、网络安全技术、“智能物体”的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、隐私保护技术、安全管理机制和保证措施等。,物联网发展过程中面临的五个主要技术问题： （1）技术标准问题 世界各国存在不同的标准。中国信息技术

24、标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。 （2）安全问题 信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题 物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。,物联网发展过程中面临的主要问

25、题（续）： （4）IP地址问题 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。 （5）终端问题。 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。,物联网基本原理 物联网系统架构 感知层关键技术 网络层关键技术 应用层关键技术 物联网的公共技术,编码技术 标示技术 解析技术 信息服务 安全技术,三、物联网应用案例,物联网应用领域

26、物联网应用案列 智能家居系统 华迪物联网实验室,物联网应用领域,物联网“十二五”规划十大应用领域： 智能电网 智能交通 智能物流 智能家居 环境与安全检测 工业与自动化控制 医疗健康 精细农业 金融与服务业 国防军事,原料,酿造,发酵,储存,物流,分销,零售,酒类溯源管理应用,全面追溯生产到销售所有环节,短信 彩信 终端查询机 WEB WAP,防伪验证,质量追溯,流通追溯,直达用户和分销商的增值服务,商品防伪及溯源,对矿井SCADA系统（瓦斯、通风、排水、提升、综采、电力、人员定位、视频监控等）实施全面的数据采集和信息整理； 通过多协议转换、视频处理，及时将检测数据推送至各级管理人员的办公手机

27、，实现移动安全监管； 根据被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分析，提出分系统优化方案、专家应急辅助决策方案和各分系统联动控制方案。,矿井安全监测,RFID资产管理系统依托RFID远程识别、实时、动态数据采集的技术优势，实现对资产入库、移动、使用、报废等整个生命周期的动态管理，有效提高资产使用效率、降低管理和运营成本。,资产管理系统,RFID资产管理系统,资产入库,资产管理,资产移动,资产清查,资产报废,农业监测管理,农业监测管理 温室环境信息采集和控制 自动灌溉系统 环境信息和动植物信息监测,土壤水分监测,物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。系统铺设了3万多个

28、传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。,上海浦东国际机场防入侵系统,浦东国际机场防入侵系统,该系统采用震动传感器网络全新的目标识别、多点融合、协同感知与定位等自主知识产权的核心技术，实现机场的入侵目标的有效分类和高精度区域定位；结合组合气象传感子系统、智能视频等技术，使系统具备自适应、自学习机制，满足了全天候、全天时的机场防入侵预警的需求 。,ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制 。,ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园,物联网智能家居系统：,智能家居大概功能简述,1）清晨6：30，主人还在熟睡中，热水器开始工作。 2）7点设定的“起床模式”启动，窗户自动打开，室窗帘缓缓打开，室外柔和的阳光射进房中，提醒主人起床时间到了。 3）早上8:00出门上班，按下“离家模式”，系统启动“离家模式”所有的设备将进入您预先设置的状态：灯光