《物联网导论 教学课件 ppt 作者 薛燕红 第1章物联网概述（含前言）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网导论 教学课件 ppt 作者 薛燕红 第1章物联网概述（含前言）（99页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物联网导论,薛 燕 红 编著 ,21世纪高等学校规划教材,机械工业出版社,前 言,物联网是在互联网的基础上，利用RFID、传感器和WSN等技术，构建一个覆盖世界上所有人与物的网络信息系统，从而使人类的经济社会与社会生活、生产运行与个人活动都运行在智慧的物联网基础设施之上，地球因此而有了智慧，人类因此更加自由。 物联网既不是美好的预言，更不是科技的狂想，而是又一场会改变世界的伟大产业革命。根据美国独立市场研究机构FORRESTER预测，到2020年，全球物和物互联业务与现有的人和人互联业务之比将达到30:1，到2035年前后，中国的物联网终端将达到数千亿个，到2050年，物联网将在生活中无处不在
2、。可以预见，经过未来十年的发展，社会、企业、政府和城市的运行与管理都离不开物联网。物联网可以“感知任何领域，智能任何行业”。,前 言,物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网将有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业的发展，实现经济结构的升级和调整，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然界的关系，引发社会生产和经济发展方式的深度变革，具有巨大的增长潜能，是当前社会发展、经济增长和科技创新的战略制高点。 网络创造出了更多的机会，可以有效地提高传统产业的生产效率，有力地拉动消费需求，从而促进经济增长。网络也为各个层次的文化交流提供了良好的平台。,前
3、言,当今世界许多重大的问题如金融危机、能源危机、环境恶化和人口老龄化等，实际上都能够以更加“智慧”的方式解决。物联网一方面可以提高经济效益、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。 国际金融危机必然要通过催生新的科技革命和产业革命来解决。历史的经验告诉我们，每一次重大的经济危机都要伴随着一场技术的革命，每次经济危机之后，都会极大地激发人们对新技术的追求和探索。,前 言,根据信息生成、传输、处理和应用的原则，从关键技术的角度来看，一个完整的物联网系统一般来说包含五个层面的功能：信息感知层、物联接入层、网络传输层、技术支撑层和应用接口层。另外，公共技术不属于物联网技术的某个特定层面
4、，而是与物联网技术架构的各层都或多或少存在着关联，它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QoS)管理等。 物联网各层之间既相对独立又联系紧密。在应用接口层以下，同一层次上的不同技术互为补充，适用于不同环境，构成该层次技术的应对策略。而不同层次提供各种技术的配置和组合，根据应用需求，构成完整的解决方案。,前 言,作者郑重声明 物联网形式多样、技术复杂、涉及面广，所涉及的内容横跨多个学科，本书的成果实际上是凝聚了大量专家、教授和众多智者的心血，作者只是将他们的思想、观点、技术和方法凭着个人的理解并按照自己的思路整理出来。 本书大量引用了互联网上的最新资讯、报刊中的报道，在此一并向原作者和
5、刊发机构致谢，对于不能一一注明引用来源深表歉意。对于网络上收集到的共享资料没有注明出处或由于时间、疏忽等原因找不到出处的以及作者对有些资料进行了加工、修改而纳入书中的，作者郑重声明其著作权属于其原创作者，并在此向他们在网上共享所创作或提供的内容表示致敬和感谢！,目 录,全球定位与地理信息系统,物联网导论 共十一章,第6章,第8章,第9章,第11章,第10章,第1章,第2章,第3章,第4章,第5章,物联网概述,射频识别与产品电子编码,无线传感网络,传感器与微机电系统,信息自动识别技术,目 录,物联网应用案例,物联网导论 共十一章,第8章,第9章,第11章,第10章,第7章,第8章,第9章,第10
6、章,第11章,互联网与移动互联网,物联网应用接口技术,物联网安全,物联网支撑技术,第1章 物联网概述,1.1 物联网的概念 1.1.1 物联网的定义及特征 1.1.2 物联网发展的背景和意义 1.1.3 物联网发展的现状 1.2 物联网体系结构 1.2.1 物联网技术架构 1.2.2 物联网体系的特点 1.2.3 物联网、传感网和泛在网的关系,第1章 物联网概述,1.3 物联网的应用 1.3.1 百姓身边的物联网 1.3.2 各行各业的物联网 1.4 物联网发展趋势 1.4.1 物联网技术 1.4.2 物联网产业 1.5 物联网发展面临的问题 1.5.1 安全问题 1.5.2 技术标准与关键技
7、术 1.5.3 商业模式与支撑平台,1.1 物联网的概念,1.1.1 物联网的定义及特征 1物联网的定义 物联网的英文名称为 “ The Internet of Things ，IOT ”，也称为Web of Things。 由该名称可知，物联网就是“物物相连的互联网”。这里包含了两层含义： 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，物联网就是互联网的延伸和扩展。 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间、人和物、物和物进行信息交换和通信。 因此，物联网是通过各种信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换、信息通信和信息处理，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管
8、理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。,1.1 物联网的概念,1物联网的定义 这里的“物”要满足以下条件才能够融入“物联网”，才能够具有“感知的神经”和“智慧的大脑”。 （1）有相应的信息接收器。 （2）有数据传输通路。 （3）有一定的存储功能。 （4）有CPU。 （5）有操作系统。 （6）有专门的应用程序。 （7）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。,1.1 物联网的概念,2. 物联网的特征 与传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 （1）全面感知：它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了数量巨大、类型繁多的传感器，每个传感器
9、都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。 （2）可靠传递：它是一种建立在互联网上的泛在网络。传感器采集的信息通过各种有线和无线网络与互联网融合，并通过互联网将信息实时而准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。 （3）智能处理：物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各
10、种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。,1.1 物联网的概念,3物联网概念的解析 狭义：连接物品到物品的网络，实现物品的智能化识别和管理。 广义：一种无处不在的、实现物与物之间、人与物之间的信息互联的网络，从而孕育出各种新颖的应用与服务。 外延：实现物理世界与信息世界的融合，将一切事物数字化、网络化，在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互，是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界。 技术理解：物联网是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现
11、物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。 应用理解：物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”又与现有的“互联网”结合,实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式去管理生产和生活。 通俗理解：将RFID和WSN结合为用户提供生产生活的监控、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的服务。,1.1 物联网的概念,1.1.2 物联网发展的背景和意义 物联网既不是美好的预言，更不是科技的狂想，而是又一场会改变世界的伟大产业革命。物联网的发展和实践是科学技术发展的必然，是人类不断追求自由和美好生活的必然，也是人类自身发展在面临诸多挑战时智
12、慧而积极的行动。 1. 必然性 物联网是互联网的延伸与扩展。物联网是在互联网的基础上，利用RFID与WSN等技术，构建一个覆盖世界上所有人与物的网络信息系统。我们不会满足目前互联网仅仅是人与人之间的信息交互和共享，我们更希望的是人与物、物与物之间信息的自动交互和共享。物联网可以实现物理世界与信息世界的无缝连接，见图1.1。 将智能传感器嵌入到电网、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，并通过超级计算机和云计算组成物联网，实现人类社会与物理系统的整合，使世界上的物、人、网与社会融合为一个有机的整体。由此，我们可以捕捉物体运行过程中的各种信息，控制小到一个开关，大到一
13、个行业的运行过程。物联网概念的本质就是将地球上人类的经济社会与社会生活、生产运行与个人活动都放在一个智慧的物联网基础设施之上运行。,1.1 物联网的概念,图1.1 物理世界与信息世界无缝连接示意图,1.1 物联网的概念,2. 技术背景 （1）互联网技术是物联网的发展基础 物联网就是“物物相连的互联网”。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。物联网通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去，它是一种建立在互联网上的泛在网络。 （2）三网融合是物联网理想的通信平台 随着电信、电视、计算机“三网融合”趋势的加强，未来的互联网将是一个真正的多网合一
14、、多业务综合平台和智能化的平台，未来的互联网是移动网IP网广播电视多媒体网的网络世界，它能融合现今所有的通信业务，并能推动新业务的迅猛发展，给整个信息技术产业带来一场革命。 （3）云计算是物联网应用的商业模式 随着物联网业务量的增加，对数据存储和计算量的需求将推动“云计算”的进一步发展，而云计算的极大发展成为了物联网发展的强大后盾。云计算助力海量数据处理，云计算提升物联网信息处理能力，云计算可以成为物联网网络引擎。,1.1 物联网的概念,2. 技术背景 （4）普适计算是物联网智能的理论模型 普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所，计算设备将不只依赖命令行、
15、图形界面进行人机交互，而更依赖“自然”的交互方式，计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。 在普适计算的环境中，无线传感器网络将广泛普及，在环保、交通等领域发挥作用；人体传感器网络会大大促进健康监控以及人机交互等的发展。各种新型交互技术将使交互更容易、更方便。间断连接与轻量计算（即计算资源相对有限）是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。 （5）3G/4G/M2M是物联网便捷的接入方式 目前，基于移动网络的M2M(Machine-to-Machine,机器对机器通信)应用已经启动，伴随着3G和4G所带来的移动宽带能力，移动网络所支撑的物联网应用的前景
16、更加广阔,1.1 物联网的概念,2. 技术背景 （6）WSN/Sensor是物联网无处不在的感知手段 无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区内的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。 无线传感器网络中的每一个节点都配有无线电发射和接收装置，能够和网络中的其他节点进行通讯。此外，每一个节点都有自己的微控制器，能量源（通常是电池）。无线传感器网络通常会组成一个无线自组织网络，即每一个传感器节点都支持多跳路由算法（每一个节点都能作为网络内其他节点的数据中继站，将传感器数据传输到基站）。 （7）RFID是物联网最成熟的应用技术 RFID是物联网关键技术中最成熟的一种，已经建立了标准协议，并拥有一个相对广阔的应用市场。目前，全球的RFID产品和服务市场正在飞速发展。,1.1 物联网的概念,3. 社
