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1、物联网基础与应用,Fundamentals and Applications of the Internet of Things,1,F&A of the Internet of Things,课程简介,物联网是一门新兴学科，成熟且完善的教本很少。本课程本着科学性、理论性和实用性相结合、现实性和前瞻性相结合的原则，共设计了12章，介绍了物联网技术的关键技术，对物联网的应用以案例和典型范示例做了详细的解读，尽可能将国外的先进理论、方法和实践经验与实际需要紧密联系起来；针对信息和经管类人才的培养目标，系统介绍了物联网的理论构架，包括它的涵义、性质、特点、职能、基本内容、形成发展、环境因素、基本原理
2、、基础理论、应用和实践等问题。 内容以专业的实践性、应用性和普及性为主，集实践与理论于一体，使其理论叙述少，应用示例多，力避空洞枯燥；同时做到形象资料多、生动案例多，使学生能系统地学习物联网技术与方法，掌握基本理论和实践，培养学生作为未来实践者所具备的技能，学会用理论分析和解决实际问题的方法。,2,F&A of the Internet of Things,主 要 参 考 书 目,1刘化君物联网技术M北京：电子工业出版社2010年9月 2杨震等物联网技术与应用导论M北京：人民邮电出版社2011年10月 3无线龙现代无线传感网概论M北京：冶金工业出版社 2011年4月 4沈玉龙等无线传感器网络安
3、全技术概论M北京：人民邮电出版社2010年8月 5A.Verwer（英）现场总线技术及应用教程M北京：机械工业出版社2010年7月 6单承赣等射频识别(RFID)原理与应用M北京：电子工业出版社 2008年7月 7王志良等物联网工程概论M北京：机械工业出版社2011年4月 8张云勇等中间件技术原理与应用M北京：清华大学出版社2010年5月 引用网络资源注释与参考 1技联网 2物联网微博 3物联天下 4计算机世界 5深联科技 6物联中国 7国脉物联网 8百度,3,F&A of the Internet of Things,教 学 内 容,CH1.绪 论 CH2.射频识别技术 CH3.云计算与云服
4、务平台 CH4.无线传感器网络与无线通信技术 CH5.物联网的规划与设计 CH6.组网技术与应用,CH7.智能卡技术与应用 CH8.物联网在农业领域的应用 CH9.物联网在工业生产中的应用 CH10.物联网在公共服务管理中的应用 CH11.物联网在商业领域的应用 CH12.物联网经济,4,F&A of the Internet of Things,第一章,绪 论,复习思考题,1.1 物联网及其体系结构 1.2 物联网的支撑技术与演进 1.3 物联网与CPS和WSN 1.4 物联网发展综述 1.5 物联网的体系框架 1.6 物联网应用与发展优势,物联网基础与应用,5,F&A of the Int
5、ernet of Things,第一章绪论,物联网应用案例：无人驾公交 北京朝阳区将修建一座占地4平方公里的物联网应用服务产业园。无人驾驶节能公交车、手机刷卡付费等生活方式将在园区内实现。朝阳区信息办相关负责人表示，作为国内首个物联网示范园区，一期工程将在未来3年内建成。 据市场调查资料显示，朝阳区一座占地4平方公里的物联网产业示范园已经进入规划阶段。这座物联网产业园区位于东五环外，朝阳区已初步为其选定建设用地，将采取“政企共建”的模式，将能够嵌入物联网的所有高科技产品在园内投入使用，初步划分为商业区域、企业区域、生活区域以及公共区域。 朝阳区的物联网应用案例使我们对物联网的含义有了一个基本的
6、认识，“所谓物联网，通俗地说是将生活中的每个物件安装芯片，再通过无线系统综合联系起来，通过一个终端就能控制包括家中和户外所有设备。”该负责人表示，目前物联网技术中包括芯片嵌入、远程指令等很多内容已能够应用，关键是将这些内容在一个有限的空间内进行整合，实现综合应用，朝阳区物联网示范园的兴建，正是为这种综合应用提供实验场所。 据介绍，朝阳区物联网示范园最大的看点应该是无人驾驶的公交系统，市民在园区乘坐无人驾驶的节能环保公交车，经过十字路口的时候，红绿灯也能够自动感应到公交车驶近，从而迅速变灯。,6,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,教学要求,7,F&A of
7、the Internet of Things,第一章绪论,【章前导读】 物质、能量、信息是物质世界的三大支柱，是当今人类社会赖以生存和发展的重要条件。新经济时代的21世纪是人类进入信息化的世纪，信息已是今天一种不可或缺的开发资源，社会信息化、信息时代化成为新经济时代的基本标志。目前在通信、互联网、射频识别等新技术的推动下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物乃至物与物之间直接沟通的全新网络构架“物联网”（Internet of Things）正日渐清晰。互联网时代，人与人之间的距离变小了；而继互联网之后的物联网时代，则是物与物之间的距离变小了。互联网改变了人们的世界观，而“物联网”的出现将再次
8、强烈改变人们对世界的认识。,8,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1 物联网及其体系结构 物联网（IOT，Internet of Things）被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。国际电联曾预测，未来世界是无所不在的物联网世界，到2017年将有7万亿传感器为地球上的70亿人口提供服务。一方面物联网可以用于提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。有专家预测，未来10年内物联网在全球有可能大规模普及。目前，美国、欧盟等都在投入巨资，深入研究探索物联网。,9,F&A of the Internet of Thi
9、ngs,第一章绪论,图1.1 ITU物联网示意图,10,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.1 认识物联网 1.物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年出版的未来之路一书中。 2.1998年，美国麻省理工学院创造性地提出了当时被称为EPC（Electronic Product Code产品电子代码）系统的“物联网”构想。 3.1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）技术和互联网的基础上。 4.2005年，国际电信联盟（ITU）在ITU
10、互联网报告2005：物联网中，正式提出了“物联网”的概念。 按照ITU给出的这个定义，物联网主要解决物品到物品（T2T ，Thing to Thing）、人到物品（H2T，Human to Thing）、人到人（H2H，Human to Human）之间的互联。,11,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.2 物联网含义 虽然物联网技术已经引起国内外学术界、工业界和媒体的高度重视，但当前对物联网的定义、内在原理、体系结构、关键技术、应用前景等都还在进行着热烈讨论。虽然大家都在谈论物联网，但是谈的内容却似乎并不一样。 （1）物联网定义： 目前，物联网的精
11、确定义并未统一。关于物联网的比较准确的定义应该是：物联网是通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与物、人与人连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是，物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。,12,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.2 物联网含义 （2）物联网三个重要含义 物联网是指对具有全面感知能力的物体及人的互联集合。 物联必须
12、遵循约定的通信协议，并通过相应的软、硬件实现。 物联网可以实现对各种物品（包括人）进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能。这也是组建物联网的目的。 （3）从应用的角度理解 从应用的角度来看，物联网主要是在提升数据传送效率、提高生产率、降低企业管理成本、改善民生等方面发挥重要作用。例如，就电信运营的产业链而言，物联网的内涵主要是基于特定的终端，以有线或无线（IP/CDMA）等为接入手段，为集团和家庭客户提供机器到机器、机器到人的解决方案，满足客户对生产过程/家居生活监控、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。,13,F&A of the Internet of Thin
13、gs,第一章绪论,1.1.3 物联网的基本属性,物联网的属性分为广义和狭义两方面： 广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，等同于“未来的互联网”或者“泛在网络”，能够实现人在任何时间、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换以及物与物之间的信息交换； 狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。,14,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.3 物联网的基本属性,图1.2 物联网基本属性,15,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.3 物联网的基本属性,物联网的一
14、种定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、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，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。显然，物联网的这一概念来自于同互联网的类比。根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳起来有如下4种类型。 1物联网是传感网而不接入互联网 2物联网是互联网的一部分 3物联网是互联网的补充网络 4物联网是未来的互联网,16,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.4 物联网、传感器网及泛在网相关概念和联系,图1.3
15、物联网、传感网、泛在网之间的关系 从RFID技术出发，在RFID网络的基础上，构建基于RFID的物联网； 从传感器技术出发，在传感网络的基础上，构建基于传感器的物联网； 将RFID技术和传感器技术融合，构建更广义的物联网，即泛在网。,17,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.1.4 物联网、传感器网及泛在网相关概念和联系,图1.4 泛在网络,图1.5 物联网与其他网络之间的关系,18,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.2 物联网的支撑技术与演进 互联网可以把世界上不同角落的人紧密地联系在一起一样，采用RFID技术
16、的Internet也可以把世界上所有物品联系在一起，而且彼此之间可以互相“交流”，从而组成一个全球性实物相互联系的物联网 。如果说RFID为物品提供了自我表达的能力，物品之间交流则需要一个网络即物联网来实现。 1.2.1 物联网与互联网的区别 不同应用领域的专用性 高度的稳定性和可靠性 严密的安全性和可控性 尽管物联网与互联网有很大的区别，但是从信息化发展的角度看，物联网的发展与互联网的发展密不可分，而且和移动电信网络的发展、下一代网络以及网络化物理系统、无线传感网络等都有千丝万缕的联系。,19,F&A of the Internet of Things,第一章绪论,1.2.2 物联网在信息化发展中的位置 在未来网络的发展过程中，拼图将逐步被揭开，从人的角度和从物的角度对信息通信的探索将实现融合，最终实现无所不在的“泛在网络”（如图1.7所示），而这也就是终极意义上的物联网。 1.2.3 物联网的演进路径 电信网的发展 传感网的发展 M2M的实现 M2M的概
