物联网讲义

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1、物联世界，感知天下 新技术专题 内容提要 简要介绍物联网技术的 概念、定义、发展、原理、 构架、所面临的问题及实际 应用等，旨在起到抛砖引玉 的作用。 一、引言 IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要 的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变 革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把 它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生 的变革以大型机为标志，1980年前后以个人 计算机的普及为标志，而1995年前后则发生 了互联网革命。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，现在又到了变革的时候。 引言（续） 另外，每次全球经济危机过后世界都将 进入一个新的时代

2、。这次经济危机，造成了 全世界的经济低迷，也许是新时代的到来必 须经历这种阵痛。互联网时代过后，我们将 迎来物联网时代。可能我们并不清楚物联网 时代的到来对我们的生活意味着什么，那么 ，先让我们来体验一下，物联网给我们的衣 、食、住、行所带来的变化。 “衣”的方面 n 加入了物联网技术传感器的衣服，穿上之后随时 知道自己的身体状况； n 加入了各类控制芯片的衣服，穿上之后可以控制 各种各样的设备； n 有些衣服加入了感温装置，可以根据主人需要自 动进行温度调节； n 有些衣服植入了芯片，防止日益泛滥的名牌仿制 假冒； “衣”的方面(续） n 配有射频识别（RFID）标签的儿童睡衣，穿睡衣 儿童

3、离开父母的距离超过了一定的距离，警告器就 会启动，家长们不再担心孩子在熟睡中遭到绑架； n “RFID智能衣橱”，可以通过追踪嵌在衣领里面的 RFID标签记录你前几天穿过的衣服，防止穿同样的 衣服。如果你喜欢在离开房间之前搭配好衣服，智 能衣橱甚至会帮你联系网络上的服装“管家”帮你决 定如何穿出最佳效果。 “食”的方面 n 在超市购买蔬菜，只要在查询系统内输入它的商 标名和编号，就可以查询到蔬菜的原材料的产地、 加工地、成分等内容，甚至还能查到蔬菜的整个物 流过程。 n 如果是一块猪肉，通过购物小票，登录追溯信息 系统，可以立刻查到这块猪肉从屠宰、批发到零售 环节的所有信息。有了物联网技术，消

4、费者将买得 放心、吃得舒心。 n 在物联网时代，将有了智能家居，家电产品实现 了高度的数字化和联网化。 n 当你身在千里之外，发条短信就能让在家“待命” 的电饭锅开始煮饭； n 家中开关只需一个遥控板就可全部控制，再也不 用冬天冒寒下床关灯； n 回家前发条短信，浴缸里就能自动放好洗澡水； “住”的方面 “住”的方面（续） n 足不出户，就可通过手机视频同千里之外的朋友 作面对面的交谈； n不再有陌生人敲响你的家门，只为抄个水表燃气 表，非常简单的数据采集器和传感装置可通过无线 通道将数据反馈到接收端； n 无需担心家里会漏气或漏水，因为手机短信会及 时自动报警 物联网家电概念产品 小偷进你家

5、，手机会报警 “行”的方面 n 有了智能交通，出行更畅通。物联网时代的智能 城市交通系统会将整个城市内的车辆和道路信息实 时收集起来，并通过超级计算中心动态地计算出最 优的交通指挥方案和车行路线。 n 机动车辆发生事故时，车载设备就可以向交通管 理中心发出讯息，便于及时处理以减少道路拥堵； 同样，后方行驶的车辆也可以及时得到消息，绕开 拥堵路段。 在物联网时代，智能医疗、环境监控、智能电 梯、动物标识、电子钱包，智能电网等等都将慢慢 渗透到我们人类生活的各个领域，这听起来有如科 幻片的生活片段，但这还只是物联网的冰山一角而 已。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及。 其它方面 南京邮电大学

6、:开创“物联网”新生活 游客在山东馆内体验未来物联网 未来的办公场所 未来的办公室 IBM在京推出两项最新云计算解决方案“物联网云”和“分 析云”。 海尔推出卡萨帝物联网空调 基于飞信的空调智能控制系统 二、物联网的概念 u 物联网到现在为止还没有约定俗成的公认的概念 ，总体来说，它是指各类传感器和现有的互联网相 互衔接的一项新技术。 u 物联网的概念是在1999年提出的，它的定义很简 单：把所有物品通过射频识别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。 u物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思 ：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在 互联网基础上的延伸和扩展的网络；

7、第二，其用户 端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息 交换和通讯。 三、物联网的定义 l 物联网（The Internet of things）：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 与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现 智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络 。 物联网的定义(续） l 这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网” 的范围： （1）要有相应信息的接收器； （2）要有数据传输通路； （3）要有一定的存储功能； （4）要有CPU； （5）要有操作系统； （6）要有专门的应用程序； （7）

8、要有数据发送器； （8）遵循物联网的通信协议； （9）在世界网络中有可被识别的唯一编号。 物联网的定义(续） l 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中 ，具体地说，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，然后将“物联网”与现有的 互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合 ，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中 心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设 备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上 ，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生 活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水 平，改善人与自然间的关

9、系。 四、物联网的原理 n 物联网是在互联网的基础上，利用RFID、无线数 据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的 “Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能 够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利 用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实 现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。 n RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通 过无线通信网把它们自动采集到中央信息系统，实 现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网 络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理 。 五、物联网的产生及发展历程 n 物联网的概念是在1999年提出的

10、； n 过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早 在1999年就启动了传感网的研究； n 2003年，美国技术评论提出传感网络技术将 是未来改变人们生活的十大技术之首。 n 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界 峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网 报告2005：物联网，正式提出了“物联网”的概念 。 物联网的产生及发展历程（续） n 2008年11月在北京大学举行的 “知识社会与创新 2.0”上，专家们提出移动技术、物联网技术的发展 带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面 向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创 新2.0）形态的形成。 n 2009年月

11、日，奥巴马就任美国总统后，与 美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有 的两名代表之一，首席执行官彭明盛首次提 出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的 智慧型基础设施。 物联网的产生及发展历程（续） n 2009年2月24日，IBM大中华区首席执行官钱大 群在2009 IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最 新策略。 n EPOSS在Internet of Things in 2020报告中 分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段： 2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和 制药领域； 20102015年物体互联； 20152020年物体进入半智能化； 2020年之后物

12、体进入全智能化。 六、物联网与智慧地球 n “智慧地球” （Smarter Planet）是以“物联网”和“互 联网”为主要运行载体的对当前世界所面临的许多重 大问题的一种积极的解决方案。“智慧地球”指的就是“ 智能物联网”，让世界联合在一起，让地球联系在一 起，做到真正的“地球村”。 n “智慧地球”的技术内涵，是对现有互联网技术、传 感器技术、智能信息处理等信息技术的高度集成，是 实体基础设施与信息基础设施的有效结合，是信息技 术的一种大规模普适应用。 物联网与智慧地球（续） n “智慧地球”的提出，实质是在为全球IT产业寻找金 融危机后新的经济增长点。 n “智慧地球”理念的提出，为IT

13、产业带来新的希望， 使IT产业有更大的用武之地。智慧城市、智慧企业 、智慧电网、智慧医疗等，能够使信息技术渗透到 社会的各个角落。 n “互联网+物联网”，实现了虚拟经济与实体经济的 结合，克服了本世纪初以互联网为主要载体的知识 经济所产生的泡沫。 物联网与智慧地球（续） “智慧地球”具有三方面的特征： u 更透彻的感知，即能够充分利用任何可以随时随 地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流 程；（物联网） u 更全面的互联互通，即指智慧的系统可按新的方 式协同工作；（互联网） u 更深入的智能化，即能够利用先进技术更智能的 洞察世界，进而创造新的价值。（智能化） IBM论坛 “智慧的地球

14、”现场 IBM论坛 -智慧的虚拟世界 IBM论坛 -智慧的油田 IBM论坛2009 -智慧的旅行 IBM论坛 -智慧的企业 IBM论坛 -智慧的医疗 IBM论坛 -智慧的电信 七、物联网的优点 n 可以提高经济效益，大大节约成本； n 可以为全球经济的复苏提供技术的动力； n 为人们生活带来更多的便利，更好的提高人们的 生活质量； n 八、物联网的结构 物联网的结构普遍被认为是三层： 感知层：信息的感知； 传输层：信息的传输； 应用层：信息的应用。 实际上也就是物联网的三个特性。 物联网体系架构图 九、物联网工作流程 这里以一个实例来说明物联网的工作流程： 1、给产品加上射频识别标签 Supe

15、rCola Inc.给它生产的每一罐可乐加上一个 射频识别（RFID）标签，标签很便宜，每个大约5美 分，它含有一个独一无二的产品电子代码（EPC）， 存储在标签的微电脑里，这个微电脑只有400微米见 方，比一粒沙还小，标签带一个微型的射频天线。 物联网工作流程（续） 2、给包装箱加上识别标签 有了这些标签，公司可以用全自动、成本效益 高的方式，对可乐罐进行识别、计数和跟踪，可乐 罐装箱（箱子本身也有自己的RFID标签）后，装进 带标签的货盘。 物联网工作流程（续） 3、解读器对标签进行识读 可乐货盘出厂时，装货站门楣上的RFID解读器 发出的射频波射向智能标签，启动这些标签同时供 其电源。标签“苏醒”过来，开始发射各自的EPC， 如同一位良好的幼儿园老师，解读器每次只让一个 标签“发言”。它快速地轮流开关这些标签，直到阅 读完所有标签为止。 物联网工作流程（续） 4、Savant软件 解读器与运行Savant软件的电脑系统相连接， 它将收集的EPC传给Savant,随后Savant软件进入工 作状态。系统通过因特网向对象名解析服务（ONS ）数据库发出询问，而该数据库就像倒序式电话查 号服务方式，根据收