物联网及其核心技术(全)

1、物联网及其核心技术,1,什么是物联网？,物联网就是“物物相连的互联网”。 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，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,定义,2,2020/10/20,物联网的本质就是将IT基础设施融入到物理基础设施中，也就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”，实现实时的、智慧的、动态的管理和控制。,3,2020/10/20,可靠传递,智能处理,全面感知,利用云计算，模糊识别等

2、各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制,物联网三层结构,4,2020/10/20,物联网的发展历程,1991年，美国麻省理工学院的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念。,1999年，美国麻省理工学院建立了“自动识别中心”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期主要指依托射频识别（RFID）技术的物流网络。,2005年，国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联网报告2005：物联网引用了“物联网”概念，并将物联网范围拓展至RFID技术以外。,2009年，在奥巴马与美国工商业的“圆桌会议”上，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球

3、”概念，建议新政府投资新一代智慧型基础设施。同年，美国政府将物联网列为振兴经济的两大重点之一。,近年来，随着传感器价格的下降，移动通信网络、云计算和智能处理技术的发展，物联网也迎来了快速发展期，全球发达经济体相继将物联网列入国家重点战略性产业。,5,2020/10/20,物联网的发展历程,物联网被视为比互联网大30倍的产业。市场上有一个规律，每15年就会有新的技术驱动时代的变革，从计算机诞生到家用计算机、互联网分别走过了15年，物联网时代已经悄然而至；海尔生产了全球第一台物联网冰箱。,6,2020/10/20,我国物联网发展现状,温家宝总理09年4次提到物联网，物联网目前已成为国家五大战略性新

4、产业第二，由此可见中国对物联网的重视程度。 然而，虽然我国在物联网的研究方面与美国、欧盟、日本和韩国等具有同发优势，享有国际话语权，但也要清醒地认识到，我国在基础网络设施、核心技术掌握上，同发达国家相比，尚有不小的差距。,7,2020/10/20,我国物联网发展现状,8,2020/10/20,我国物联网发展现状,2009年8月，温家宝总理在无锡调研时，视察了“中科院无锡传感网工程技术研发中心”，对传感器研发中心予以高度关注，指示建设“感知中国”中心。,2012年3月，由中国提交的“物联网概述”标准草案经国际电信联盟审议通过，成为全球第一个物联网总体标准，中国在国际物联网领域的话语权进一步加强。

5、,2013年我国物联网产业规模突破6000亿元，在芯片、通信协议、网络管理等领域取得了一系列的创新成果，形成了包括芯片和元器件厂商、设备商、系统集成商等在内的较多门类的产业。,2010年7月，教育部“火速”审批战略性新兴本科新专业。并可从本校2010年招收的其他专业的学生，或本科二年级的在校生中通过转专业的方式转入所批准专业学习。,9,2020/10/20,物联网发展趋势,国际大公司进入物联网产业，如IBM、google、intel等，微软与英特尔合作的下一个目标将是物联网，内容将涉及英特尔奔腾级物联网处理器夸克（Quark）。,上升和快速发展期,下降期,爬坡期,稳定应用期,10,2020/1

6、0/20,物联网发展趋势,3 至5 年，行业应用标准和关键环节技术标准的形成。在公共和服务市场应用示范形成一定效应之后，企业应用、行应用将成为物联网产业发展的重点。,5至10 年，面向服务的商业模式创新活跃，个人和家庭市场应用逐步发展，物联网产业进入高速成长期。到2020年，物联网产业的整体产值将超过5万亿元规模。,应用创新，产业形成期,1至3年，公共管理和服务市场应用带动产业链形成。物 联网将以政府引导促进，重点应用示范为主导，带动产业链的形成和发展。,技术创新，标准形成期,服务创新，产业成长期,11,2020/10/20,物联网发展趋势,集智能手机、GPS、相机于一身，只要眨眨眼就能拍照上

7、传、收发短信、查询天气路况等。用户无需动手便可上网或者处理邮件，同时用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。可同任一支持蓝牙的智能手机同步。,Google眼镜,可穿戴设备1,12,2020/10/20,物联网发展趋势,可穿戴设备2,MetaWear，新潮可穿戴DIY平台。有了这个平台，设计自己的可穿戴设备就像做馅饼一样简单。它的尺寸17*26，可以嵌入到任何产品，如T恤，手表，手链，钥匙链、眼镜 、珠宝等，下载程序即可使用。,13,2020/10/20,物联网发展趋势,Owlet是一款面向婴儿的戴在踝关节的健康追踪设备，它的配套应用可让你随时了解你的宝贝的健康状况。它会追踪心率、含氧

8、量和皮肤温度，甚至会在熟睡的婴儿翻转时发出提醒。通过利用红光和红外线，该“智能袜子”能够在无侵扰的情况下测量心率和含氧量，蓝牙4.0技术将记录的信息传输到配套的智能手机应用。,可穿戴设备3,14,2020/10/20,物联网发展趋势,可穿戴设备的续航是用户最受关注的话题之一，没有人希望又多出一个需要一天一充的设备，甚至一周一充都会觉得麻烦。,玻璃纤维,体热供电,可穿戴设备4,15,2020/10/20,物联网支撑技术,16,2020/10/20,RFID技术,什么是RFID RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、

9、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。 什么是RFID技术 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等,17,2020/10/20,1、非接触操作，长距离识别（达到几十米），无需人工干预，应用便利。 2、无机械磨损，寿命长，可应用在恶劣的环境中。 3、可识别

10、高速运动的物体，并可同时识别多个电子标签。 4、读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身安全性。 5、读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。,RFID技术,18,2020/10/20,RFID技术,19,2020/10/20,RFID技术,物流,零售,制造业,服装业,物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递,商品的销售数据实时统计，补货，防盗,生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产,自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理,20,2020/10/20,RFID技术,医疗,身份识别,防伪,资产管理,医疗器械管理，病人身份识别，婴

11、儿防盗,电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。,贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等,各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等),21,2020/10/20,RFID技术,交通,食品,动物识别,图书馆,高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等,水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理,训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理,书店，图书馆，出版社等应用,22,2020/10/20,RFID技术,汽车,航空,军事,其他,制造，防盗，定位，车钥匙,制造，旅客机票，行李包裹追踪,弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪,23,2020/10/20,RFID技术,高速公路自动收费系统,

12、24,2020/10/20,RFID技术,超市快速结算系统,25,2020/10/20,Zigbee技术,ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。早期也被称为 “HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee技术。 ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行) 和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内, 但可以继续增加。,26,2020/10/20,Zigbee技术

13、,ZigBee具体如下技术特点： 1. 低功耗 2. 低成本 3. 时延短 4. 网络容量大 5. 可靠 6. 安全,27,2020/10/20,Zigbee技术,1. ZigBee协调器（Coordinator） 2. ZigBee路由器（Router） 3. ZigBee终端设备（End-device） 一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。,28,2020/10/20,Zigbee技术,ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构 (Clustertree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。,29,

14、2020/10/20,Zigbee技术,ZigBee模块可安装在电视、灯泡、遥控器、儿童玩具、门禁系统、空调系统和其它家电产品等，当你打开电视机时，灯光会自动减弱;当电话铃响起时或你拿起话机准备打电话时，电视机会自动静音。通过ZigBee终端设备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备， 或是通过遥控达到远程控制的目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化。,智能家庭领域,工业领域,智能交通,通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如 火警的感测和通知，照明系统之感测，生产机台之流程控制等，都可由ZigBee网络提供相关信息，以达到工

15、业与环境控制的目的。,街道、高速公路及其他地方装上大量ZigBee终端设备，你就不再担心会迷路。安装在汽车里的器件将告诉你，你当前所处位置，正向何处去。全球定位系统(GPS)也能提供类似服务，但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。即使在 GPS覆盖不到的楼内或隧道内，你仍能继续使用此系统。从ZigBee无线网络系统能够得到比GPS多很多的信息，如限速、街道是单行线还是双行线、前面 每条街的交通情况或事故信息等。,30,2020/10/20,常用的组网技术,31,2020/10/20,常用的组网技术,中国北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后，全球第四大卫

16、星导航系统 北斗卫星导航系统2012年将覆盖亚太区域，2020年将形成由30多颗卫星组网具有覆盖全球的能力。,32,2020/10/20,物联网有哪些应用？,33,2020/10/20,物联网有哪些应用？,34,2020/10/20,物联网典型应用,案例1 精细农业,目标： 减少污染、浪费 增产增收、提高品质 保障食品安全 典型应用 智能温室 病虫害诊断预警 集约化水产养殖 精量饲喂 农产品运输与追溯,35,2020/10/20,物联网典型应用,36,案例1 精细农业,智能农业将无线传感器网络布设于农田、园林、温室、禽舍等目标区域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准

17、地获取土壤水分、pH值、氮素等农业生产相关信息。有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。,36,2020/10/20,物联网典型应用,37,案例1 精细农业,病虫害诊断预警,数据采集,移动数据采集,37,2020/10/20,物联网典型应用,38,案例1 精细农业,病虫害诊断预警,母猪自动化喂养管理系统,奶牛自动化喂养系统,38,2020/10/20,物联网典型应用,案例1 精细农业,农产品运输与追溯,养殖场,屠宰场,物流,超市,给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏

18、动物贴上了这种二维码。,39,2020/10/20,物联网典型应用,案例2 太湖水资源监测系统,采用水质传感器检测探头、在线监测仪、监测站管理中心，在线实时监测水质的pH、溶解氧、温度、浊度、电导率、TDS、盐度、氯离子、硝酸根离子、钙离子、钾离子、氟离子和氮气等指标。,40,2020/10/20,物联网典型应用,案例3 智能家居,实时监测空调用水用电量,楼宇用电量,室内温湿度,智能灯光控制,41,2020/10/20,物联网典型应用,案例3 智能家居,开关控制-智能插座可直接控制电器电源开关 调光控制 场景控制-如影院模式、起夜模式、全关模式等 红外控制-对空调、电动窗帘、电视机等家电设备进

19、行红外遥控 定时控制-定时开关家里的灯光、电器 感应控制-可感应人体移动，自动打开灯光,42,2020/10/20,物联网典型应用,物联网技术的感知网络，实现了家电与人互动过程智能人机识别等一系列的“触觉”，而语音合成技术将实现家电开口说话的能力，让家电能及时的将信息反馈给客户。如，热水器中部件损坏了，通过传感器件的感知，并与后台数据交流，在家电通知中心驱动语音合成芯片来实现开口说话：“热水器内胆故障，请联系售后解决此问题，离您最近的售后的电话为”。,案例3 智能家居,43,2020/10/20,对于父母，如何控制家中小孩每天看电视和上网的时间，已成为了一个令人头疼的难题。物联网的电视会智能的识别当小孩观看电视的距离太近，自动的黑屏并停止播放。 同时，当家中孩子观看电视节目的时间过长，将通过3G或家庭宽带等与家长的手机进行数据交互。家长通过一条短信，或在网上编辑一条提示文本等内容，即可回传给家庭物联网网关，相对应的物联网则会在电视机上进行文字滚动播报，并通过语音合成（TTS）技术进行个性化语音警示：“到了学习时间了，请马上关电视！”。,物联网典型应用,案例3 智能家居,44,20