物联网技术应用讲述

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1、 项目一 物联网技术应用 内容框架 什么是物联网？ 物联网的起源与发展 物联网的核心技术 物联网的主要特点 物联网的应用前景 n 物联网定义：把所有物品通过无线射频识别（RFID）等信息 传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。 n ITU ：Internet of things - From anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything. 国际电信联盟（ITU）曾描绘“物联 网”时代的情形： 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东

2、西 ； 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水 温的要求; 1.什么是物联网 物联网的其他定义 物联网提出的背景 2.起源与发展 十五年周期定律 IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15 年发生一次变革。 每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争 格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“ 信息高速公路”战略所催熟。 历史进程 2009 “感知中国感知中国” 2008 IBM “智慧地球” 2005 国际电信联盟 ITU互联网报告2005：物联网，指出 无所不在的“物联网”通信时代即将来临 1995 Bill Gates 未来之路 物物互联 物联网的基本思

3、想出现于物联网的基本思想出现于2020世纪世纪9090年代年代 2.起源与发展 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上， 国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，报 告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的 物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换 。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术 将到更加广泛的应用。 2008年，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

4、略。 n 2009年月日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高 度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。 n 日本现状：日本u-Japan战略，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。 n 韩国现状：韩国也实现了类似的发展。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。 n2004年初，全球产品电子代码管理中心（EPC）授权中国物 品

5、编码中心为国内代表机构，负责在中国推广EPC与物联网 技术。4月，北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。 n2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现 用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在 自动化物流系统中尝试应用RFID技术。 国内物联网现状国内物联网现状 n 2009年月日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发 中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、 辐射全国的想法。 n “在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技 术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”。 n 无锡市则作出部署：举全市之力，抢占新一轮科技革命制高

6、点，把无锡建成传感网信息技术的创新高地、人才高地和产 业高地。中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（简称 无锡传感网中心），是国内目前研究物联网的核心单位之 一 国内物联网现状国内物联网现状 n2009年8月24日，中国移动总裁王建宙访台期间解释了物联 网概念 n2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨感 知中国高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关 政策。 n2009年9月14日。国家中长期科学与技术发展规划（2006- 2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均 将传感网列入重点研究领域。 国内物联网现状国内物联网现状 n对于物联网在国内市场空间，权威机构预

7、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。 n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。 国内物联网现状国内物联网现状 根据信息生成、传输、处理和应用将物联网 分为感知识别层、网络构建层、管理服务层 和综合应用层。 3.核心技术 核心技术：感知识

8、别层 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 核心技术：感知识别层 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息” 是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联网 区别于其他网络的最独特的部分。 物联网的“触手”是位于感知识别层的大量信息生 成设备，既包括采用自动生成方式的RFID、传感器 、定位系统等，也包括采用人工生成方式的各种智 能设备，例如智能手机、PDA、多媒体播放器、上 网本、笔记本电脑等等。 信息生成方式多样化是物联网的重要特征之一 。 感知识别层位于物联网四层模型的最底端，是所有 上层结构的基础。 核心技

9、术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 技术举例：RFID 基本组成：工业界经常将RFID系统分为标签，阅读器 和天线三大组件。 工作原理：阅读器通过天线发送电子信号，标签接 收到信号后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过 天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识 别结果发送给主机。 技术举例：传感器网络 发展历程：传感器无线传感器无线传感器网络（ 大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳 无线网络） 应用举例： VigilNet: 美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测 的系统。传感节点具有自主成网，多跳传输等特点 。 Mercury:美国哈佛大学研制的可穿戴的医疗监控

10、传感器。传感器具有设计人性化，高精度感知，连 续长期采集数据等特点。 GreenOrbs（绿野千传）：森林监测传感网系统， 适用于长期、大规模、自动化的环境监测任务 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 技术举例：定位系统 位置信息拓展：所在地理位置+处在该地理位置的 时间+处在该地理位置的对象（人或设备） 定位系统与技术：GPS，蜂窝基站定位，无线室内 环境定位（红外线/.超声波/蓝牙），新兴定位系统（A- GPS/无线AP/网络定位）；距离/距离差/无线信号特征 物联网环境下对定位技术的挑战： 异构网络、多变环境下的精准定位 大规模应用 基于位置的服务（Location

11、 based Services） 位置信息带来的信息安全和隐私保护问题 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 技术举例：智能信息设备 传统智能设备：个人计算机（PC）/个人数字助理（ PDA）/ 物联网时代新智能设备：数字标牌（实时信息互 动）/智能电视（具有全功能的互联网，个性化体验）/ 智能手机/ 物联网环境下智能设备发展新趋势： 更深入的智能化：纵向（包括传统的智能设备）+ 纵向（融入没有计算能力的简单物理对象） 更透彻的感知：主动感知 (部署传感器) + 被动感知 (发出查询请求) 更全面的互联互通：互联互通 + 信息共享 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建

12、层 感知识别层 笔记 核心技术：网络构建层 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 核心技术：网络构建层 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 网络是物联网最重要的基础设施之一。 物联网的网络和现有网络有何异同？物联网是下一 代互联网吗？无线网络在物联网中究竟扮演了什么 角色？ 网络构建层在物联网四层模型中连接感知识别层和 管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、稳定 、及时、安全地传输上下层的数据。 各种网络形式如何应用于物联网？ 互联网：IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。互联网/ 电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。 无线宽带网：W

13、iFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快 ，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段。 无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力 较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。 移动通信网：移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有 效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网” 创造条件。 核心技术：管理服务层 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 管理服务层位于感知识别和网络构建层之上，综合 应用层之下，是物联网智慧的源泉。人们通常把 物联网应用冠以“智能”的名称

14、，如智能电网、智能交 通、智能物流等，其中的智慧就来自这一层。 当感知识别层生成的大量信息经过网络层传输汇聚 到管理服务层，如果不能有效地整合与利用，那无 异于入宝山而空返，望“数据的海洋”而兴叹。 管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储 技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数 据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全 与隐私保护）等问题。 数据库与物联网 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 物联网数据特点： 海量性，多态性，关联性及语义性 关系数据库系统作为一项有着近半个世纪历史的数 据处理技术，仍可在物联网中大展拳脚，为物联网的 运行提供支撑。与此同时，结

15、合物联网应用提出的新 需求，数据库技术也在进行不断的更新，发展出新的 方向。 新兴数据库系统（NoSQL数据库）针对非关系型、 分布式的数据存储，并不要求数据库具有确定的表模 式，通过避免连接操作提升数据库性能。 海量信息存储与物联网 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 网络存储体系结构： 直接附加存储（DAS） 网络附加存储（NAS） 存储区域网络（SAN） 困难：只能满足中等规模商业需求 数据中心不仅包括计算机系统和配套设备（如通信 /存储设备），还包括冗余的数据通信连接/环境控制 设备/监控设备及安全装置，是一大型的系统工程。通 过高度的安全性和可靠性提供及时持续的

16、数据服务， 为物联网应用提供良好的支持。 典型的数据中心：Google/Hadoop 搜索引擎与物联网 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 Web搜索引擎：一个能够在合理响应时间内，根 据用户的查询关键词，返回一个包含相关信息的结果 列表（hits list）服务的综合体。 传统的Web搜索引擎是基于查询关键词的，对于 相同的关键词，会得到相同的查询结果。 物联网时代搜索引擎的新思考 从智能物体角度思考搜索引擎与物体之间的关系 ，主动识别物体并提取有用信息。 从用户角度上的多模态信息利用，使查询结果更 精确，更智能，更定制化。 物联网的智慧决策 核心技术 综合应用层 管理服务层 网络构建层 感知识别层 需求分析： 更透彻的感知要求对海量数据多维度整合与分析 更深入的智能化需要普适性的数据搜索和服务 数据挖掘技术从大量数据中获取潜在有用的且可被 人理解的模式，基本类型有关联分析，聚类分析，演化 分析等。