管理信息化物联网物联网技术在各行业的应用技术白皮书

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1、管理信息化物联网物联网技术在 各行业的应用技术白皮书 管理信息化物联网物联网技术在 各行业的应用技术白皮书 物联网技术在各行业的应用物联网技术在各行业的应用 技术白皮书（V1.0）技术白皮书（V1.0） 陕西山利科技发展有限责任公司陕西山利科技发展有限责任公司 2011 年 5 月2011 年 5 月 目录目录 第一章物联网简介 2第一章物联网简介 2 1.1 物联网定义 2 1.2 物联网背景 2 1.3 物联网原理 4 1.4 物联网特征 4 第二章物联网体系架构 6第二章物联网体系架构 6 2.1 概述 6 2.2 感知层 6 2.3 网络层 11 2.4 应用层 14 第三章物联网行业

2、应用 19第三章物联网行业应用 19 3.1 环保行业物联网技术应用 20 3.2 煤炭行业物联网技术应用 23 3.3 电力行业物联网技术应用 26 3.4 金融行业物联网技术应用 29 3.5 智能建筑行业物联网技术应用 33 第一章 物联网简介第一章 物联网简介 1.1物联网定义1.1物联网定义 物联网（TheInternetofthings）的定义是：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。 物联网的概念是在 1999 年提出的，

3、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；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。 这里的“物”要满足以下条件才能被纳入“物联网”的范围： 要有相关信息的接收器 要有数据传输通道 要有一定的存储功能 要有 cpu 要有操作系统 要有专门的应用程序 要有数据发送器 遵循物联网的通讯协议 在世界网络中有可被识别的唯一编号 1.2物联网背景1.2物联网背景 物联网的概念是在 1999 年提出的。1999 年，在美国召开的移动计算和网络 国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发

4、展机遇”。 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。 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，正式提出了“物联网” 的概念。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。 2009 年 1 月 28 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

5、，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。 2009 年 2 月 24 日消息，IBM 大中华区首席执行官钱大群在 2009IBM 论坛上 公布了名为“智慧的地球”的最新策略。 此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为 IBM 公司的 这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。IBM 认为， IT 产业下一阶段的任务是把新一代 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，并且被普遍连接，形成物联网。 IBM 希

6、望“智慧的地球”策略能掀起了“互联网”浪潮之后的又一次科技革 命。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。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。20 世纪 90 年代，美国克林顿政府计 划用 20 年时间,耗资 2000 亿-4000 亿美元,建设美国国家信息基

7、础结构，创造了 巨大的经济和社会效益。 2009 年 8 月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时， 对于物联网 应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式 列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到 了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。 截至 2010 年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技 术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国 经济的发展。 1.3物联网原理1.3物联网原理 物联网是在计算机互联网的基础上，利用 RFID、无线数据通信等技术，

8、构造 一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。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。 物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术。RFID 是射频识别 （RadioFrequencyIdentification）技术英文缩写，是 20 世纪 90 年代开始兴起 的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单 RFID 系 统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量 联网的阅读器和无数移动的标

9、签组成的，比 Internet 更为庞大的物联网成为 RFID 技术发展的趋势。 而 RFID，正是能够让物品“开口说话” 的一种技术。在“物联网” 的构想中， RFID 标签中存储着规范而具有互用性的信息， 通过无线数据通信网络把它们自动 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。 “物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理 基础设施和 IT 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据 中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、 宽带整合为统一的基础

10、设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地， 世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人 生活。 1.4物联网特征1.4物联网特征 全面感知全面感知 全面感知也就是利用 RFID、传感器、二维码，甚至其他的各种机器，能够随 时即时采集物体动态。接入对象更为广泛，获取信息更加丰富。当前的信息化， 接入对象虽也包括 PC、手机、传感器、仪器仪表、摄像头、各种智能卡等，但主 要还是需要人工操作的 PC、 手机、 智能卡等， 所接入的物理世界信息也较为有限。 未来的物联网接入对象包含了更丰富的物理世界，不但包括了现在的 PC、手机、 智能卡，而且传感器、仪器仪表、摄像

11、头等更为普及应用，轮胎、牙刷、手表、 工业原材料、工业中间产品等物体也因嵌入微型感知设备而被纳入，所获取的信 息不仅包括人类社会的信息，也包括更为丰富的物理世界信息，包括压力、温度、 湿度、体积、重量、密度等。 可靠传递可靠传递 感知的信息是需要传送出去的，通过网络将感知的各种信息进行时时传送， 现在无处不在的无线网络已经覆盖了各个地方，在这种情况下，感知信息的传送 变得非常现实。网络可获得性更高，互联互通更为广泛。当前的信息化，虽然网 络基础设施已日益完善，但离“任何人、任务时候、任何地点”都能接入网络的 目标还有一定的距离， 并且， 即使是已接入网络的信息系统很多也并未达到互通， 信息孤岛

12、现象较为严重。未来的物联网，不仅基础设施非常完善，网络的随时、 随地可获得性大为增强，接入网络的关于人的信息系统互联互通性也更高，并且 人与物、物与物的信息系统也达到了广泛的互联互通，信息共享和互操作性达到 了很高的水平。 智能处理智能处理 智能处理，利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人 的沟通和物与物的沟通。 信息处理能力更强大， 人类与周围世界的相处更为智慧。 当前的信息化，由于数据、计算能力、存储、模型等的限制，大部分信息处理工 具和系统还停留在提高效率的数字化阶段，一部分能起到改善人类生产、生活流 程的作用，但是能够为人类决策提供有效支持的系统还很少。未来的物联网，

13、不 仅能提高人类的工作效率，改善工作流程，并且通过运用云计算等思想，借助科 学模型，广泛采用数据挖掘等知识发现技术整合和深入分析收集到的海量数据， 以获取更加新颖、系统且全面的观点和方法来看待和解决特定问题，使人类能更 加智慧地与周围世界相处。 第二章 物联网体系架构第二章 物联网体系架构 2.1概述2.1概述 物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用 RFID、传感器、二维码等 随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，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；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各 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

14、的控制。 在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层， 第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。 图 1 物联网体系架构图图 1 物联网体系架构图 2.2感知层2.2感知层 感知层：数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据， 包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、 RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。 2.2.1 感知层功能2.2.1 感知层功能 物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题，包括各类物 理量、标识、音频、视频数据。感知层处于三层架构的最底层，是物联网发展和 应用的基础，具有物联网

15、全面感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知 层具有十分重要的作用。 感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分，即首先通过传感器、摄 像头等设备采集外部物理世界的数据，通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线 等短距离有线或无线传输技术进行协同工作或者传递数据到网关设备。也可以只 有数据的短距离传输这一部分，特别是在仅传递物品的识别码的情况下。在实际 上，感知层这两个部分有时很难以明确区分开。 2.2.2 感知层关键技术2.2.2 感知层关键技术 2.2.2.1传感器技术2.2.2.1传感器技术 传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将检测感受到的信息， 按一定规律变换成为电

16、信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处 理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联 网传感器。传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪 种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。在未来的物联网中，传感器及其组 成的传感器网络将在数据采集前端发挥重要的作用。 传感器的分类方法多种多样，比较常用的有按传感器的物理量、工作原理、 输出信号的性质这 3 种方式来分类。此外，按照是否具有信息处理功能来分类的 意义越来越重要，特别是在未来的物联网时代。按照这种分类方式，传感器可分 为一般传感器和智能传感器。一般传感器采集的信息需要计算机进行处理；智能 传感器带有微处理器，本身具有采集、处理、交换信息的能力，具备数据精度高、 高可靠性与高稳定性、高信噪比与高分辨力、强自适应性、低价格性能比等特点。 传感器是摄取信息的关键器件，它是物联网中不可缺少的信息采集手段，也 是采用微电子技术改造传统产业的重要方法，对提高经济效益、科学研究与生产 技术的水平有着举