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1、物联网与信息技术发展趋势,演讲大纲,1、 物联网的起源 2、 物联网的定义 3、物联网三大推动力（政府，科教，企业） 4、物联网在调整产业结构方面的意义,物联网是信息技术发展的必然,在过去的近500年里，世界上先后大约发生了四次科技革命，分别是： 机械化 电气化 自动化 信息化 换言之，今天是信息社会，信息技术是当今社 会进步的“发动机”。,四次科技革命,中国再不能与科技革命失之交臂,作为曾经的“东方巨龙”,我国全部与四次革命失之交臂，这直接导致了我国的国际地位和竞争力一路下滑。目前世界正处于第五次科技革命的前夜，这将是我国复兴的一次关键历史性机遇，值得教育界、科技界和全社会重视思考，并共同为
2、之努力奋斗。,科学发展正在出现交叉融合趋势,在过去的几个世纪，学科从诞生到不断细分，在很多方向上都取得了不错的成果。综合学科在各个方向的研究成果，再推陈出新，进而推动历史的发展，如图2所示。,学科交叉 技术融合,人-机-物和谐发展的趋势,物联网将人类生存的物理世界网络化、信息化，将分离的物理世界和信息空间有效互连，是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，为新一代信息技术的发展提供了新的机遇和平台。,信息技术是社会进步的发动机,信息技术代表着当今先进生产力的发展方向。 信息网络技术是世界经济复苏的重要推动力，物联网是其主要内容，是推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。,信
3、息技术浪潮的15年规律,从IT巨头看信息技术发展趋势,信息技术发展趋势,云计算 物联网 “云”+“端” 端-ARMM0+，M3系列，A8系列 （嵌入式，软件，网络） 我们目前处于移动互联网/物联网时代,物联网-嵌入式与互联网融合的成果 (约瑟夫.斯法科思-图灵奖得主,2011),物联网的定义,英文名： Internet of Things（IOT），也称为Web of Things。 物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学
4、、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。,物联网示意图,物联网概述框架,物联网概述支撑技术,RFID技术,ZigBee技术,常见的组网技术,微机电系统技术,智能服务技术,1.2 物联网的起源,1 标准体系,物联网基本技术,3.1 物联网的三个层次 3.2 物联网的八个结构 3.3 物联网中的四大支撑技术 3.4 物联网中的两个技术范畴 3.5 物联网的标准体系,物联网技术基础,3.1 物联网的三个层次,感知层,3.2 物联网的八层架构,1）传感器/执行器层 2）传感网层 3）传感网关层 4）广域网络
5、层 5）应用网关层 6）服务平台层 7）应用层 8）分析与优化层,射频识别 （RFID）,传感器技术,无线传感网络 （WSN/ZigBee）,M2M技术,RFID是一种非接触式自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，有着非常好的发展前景,WSN/ZigBee的特点是短距离、低功耗，这为 搭建无处不在的物联网提供了可能,以MEMS为代表的传感技术，拉近了人与自然 世界的距离,利用手机进行对物体的数据采集、远程控制技术,3.3 物联网的四大支撑技术,3.3.1 RFID技术,（1）RFID介绍 RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射
6、频识别技术是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。,3.3.1 RFID技术,RFID系统如图所示，由三部分组成: 电子标签（Tag） 天线(Antenna) 阅读器(Reader),RFID产品,EPC与RFID,EPC( Electronic Product Code) 并不等于RFID，EPC是一种电子标签，他是电子标签超高频率的射频标签. 广义的EPC系统是指在全球统一的编码系统基础之上，利用互联网和RFID技术形成广义的技术体系。 EPC系统有三个
7、因素：1、有全球统一的标识代码；2、电子标签的超高频段的射频标签；3、在互联网基础之上，EPC给全球每一个单体有全球唯一的一个身份标识。,条形码与EPC,条码基本上是低成本的技术，EPC的成本高。这两项技术可能长期并存。 一维条码是由一组宽度不同、反射率不同的平行相邻的线条和空白，按照一定的编码规则和技术标准组合而成，用来表示某种数据信息的符号。它可通过条码专用扫描设备采集并译成计算机可识别和处理的二进制编码，下图分别是条形码和火车票的二维条形码。,3.3.1 RFID技术,（3）RFID应用系统的工作原理 RFID卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将
8、带信息的感应电流通过射频前端电路检测得到数字信号，并将数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理；所需回复的信息则从存储器中获取，经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。,3.3.2 WSN/ZigBee技术,（1）什么是ZigBee WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感网络 传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素 无线传感网络内的各个要素通过一个统一的协议进行信息的传输，这个协议就是Zigbee。,3.3.2 WSN/ZigBee技术,（1）什么是ZigBee ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议
9、规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。 这一名称来源于蜜蜂的八字舞，也就是说蜜蜂依靠这样的方式传递信息，并构成了群体中的通信网络。,3.3.2 WSN/ZigBee技术,ZigBee,ZigBee数传模块,ZigBee,ZigBee是一种高可靠的无线数传网络类似CDMA和GSM网络,ZigBee数传模块类似于移动网络基站通讯距离从标准的75m到几百米几公里并且支持无限扩展,ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台在整个网络范围内每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信,（2）WSN/ZigBee无线数据传输网络描述,3.3.2 WSN/ZigB
10、ee技术,（2）WSN/ZigBee无线数据传输网络描述 下面就是Zigbee模块,3.3.3 M2M技术,M2M是机器对机器（Machine-To-Machine）通信的简称。目前，M2M重点在于机器对机器的无线通信，但是已经开始延伸到（machine-to-man）的概念。 有三种方式： 机器对机器 机器对移动电话（如用户远程监视） 移动电话对机器（如用户远程控制）,M2M技术-移动电话对机器,如：用户远程控制,3.3.3 微机电系统技术,MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微机电系统的缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微
11、系统。 MEMS是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。,3.3.3（6）微机电系统技术,目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。 经过几十年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。目前，全世界有大约600余家单位从事MEMS的研制和生产工作。,3.3.3（6）微机电系统技术,（1）MEMS技术简述 MEMS是：,3.3.3（6）微机电系统技术,（3）微传感器研究的现状与发展方向 从MEMS的起源和MEMS的市场来
12、看，ME -MS未来的发展趋势可以归纳为以下4个方面： 微细化 集成化 多元化 产业化,MEMS微机电产品,MEMS是物联网的高端基础产品的技术基础，必须大力发展。,3.4 两个技术范畴,智能网络空间技术,1,物联网终端技术,2,物联网的两个技术范畴：,3.4.1 智能网络空间技术,智能空间(intelligent space / iSpace / smart space)的研究为智能服务技术提供了理论依据，为如何利用空间信息提供服务提供了解决方法。 到目前为止,尚未形成明确定义。按照美国国家标准和技术学会（NIST）给出的定义，智能空间是“一个嵌入了计算、信息设备和多模态的传感器的工作空间，
13、其目的是使用户能非常方便地在其中访问信息和获得计算机的服务来高效地进行单独工作和与他人的协同工作”。,3.4.1 智能网络空间技术,智能空间示意图：,3.4.1 智能网络空间技术,物联网智能空间技术分类： 通信介质的选取研究（WIFI,WSN,PLC,232） 服务中心/网关/控制器的研究 子网适配器/控制器的研究 软件中间件/MULTI-AGENT技术 智能算法与服务模型 数据挖掘技术 云计算技术 实时数据库技术,3.4.2 物联网终端技术,物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层，实现采集数据及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能。 目前，物联网终
14、端，包括连接它的业务网关接入网络主要有两大形式，即通过有线接入或者移动网无线接入。因此，对终端的管理必然要跨越不同的网络，不同的技术。,3.4.2 物联网终端技术,（1）物联网终端的基本原理及作用 原理： 物联网终端基本由外围感知（传感）接口，中央处理模块和外部通讯接口三个部分组成，通过外围感知接口与传感设备连接，将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口，发送到以太网的指定中心处理平台。,3.4.2 物联网终端技术,（2）物联网终端的分类 1、按照行业应用分类 主要包括工业设备检测终端，设施农业检测终端，物流RFID识别终端，电力系统检测终端，安防视
15、频监测终端等。 2、按照使用场合分类 主要包括以下三种：固定终端，移动终端和手持终端。,3.4.2 物联网终端技术,(3) 物联网终端的广泛应用 1、终端推广的最大障碍终端的标准化： 硬件接口标准化 数据协议标准化 2、终端的广泛应用分析,物联网技术发展（三层次）,基础技术：RFID;MSN;M2M;传感器应用 难点技术：MEMS; 短距无线；节点技术;网关技术；安全技术；云计算；标准，平台；实时操作系统，实时数据库 未来技术：大数据技术；大系统调控；物联网大工程技术；,物联网工程专业之教育发展,2010年，教育部批准40所高校办学 2011年初，第二批批准27所高校 2012年2月，教育部批
16、准80所高校办学 目前，共有147所学校开办物联网工程专业，还有在其他专业下开设（物联网方向）的办学模式，（100所） 100所高职高专物联网应用技术专业办学 -约有400多所学校准备办学,普通高等教育物联网工程专业规划教材,普通高等教育物联网工程专业规划教材,国家的推动力,物联网-新一代信息技术 -战略性新兴产业,胡锦涛：推动战略性新兴产业快速健康发展 （2011-05-30）,第一，着力实现重点领域突破 第二，着力增强自主创新能力 第三，着力培育市场需求，组织实施惠及民生的重大应用示范工程 第四，着力深化国际合作,物联网在中国的发展现状,2009,2010,2010.06.07胡锦涛在两院院士大会上讲话要抓住新一代信息网络技术发展的机遇创新信息产业技术以信息化带动工业化发展和普及互联网技术加快发展物联网技术重视网络计算和信息存储技术开发加快相关基础设施建设积极研发和建设新一代互联网改变我国信息资源行业分隔核心技术受制于人的局面促
