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1、物联网工业应用研究 趋势与典型应用,上海交通大学 上海市网络化制造与企业信息化重点实验室 范菲雅 2011年9月,国内外物联网应用发展现状及趋势 推进物联网工业应用的必要性 物联网工业应用全景与推进路线 物联网典型工业应用 物联网工业应用推进保障措施,目录,各国政府的物联网发展战略,美国的“智慧地球”：提升为国家战略，侧重地球对物理世界的感知，强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施。 欧盟的“物联网行动计划”：具体而务实强调物联网技术的广泛应用，侧重信息的安全管理 温总理提出的“感知中国”：将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。尚未走出“概念”阶段，缺乏顶层蓝图规划，科技与产
2、业主攻方向不明，需尽快在国家层面尽快制定物联网发展战略和路线图 无锡关注中心，建立“感知中国”物联网产业联盟；地方省市百花齐放；2010年3月2日上海物联网中心揭牌；2010年4月26日上海推进物联网产业发展行动方案（20102012）发布；2010年11月8日， “上海物联网产业联盟”成立,1999,2004,2005,2008,2009-6,2009-8,2010,上海物联网中心 上海物联网产业联盟,物联网应用体系发展现状（1）,物联网（The Internet of things）作为一种新的理念，是现有互联网基础上的延伸和扩展，是微电子技术、嵌入式技术、短距离通信技术、传感技术、智能标
3、签等技术的发展、延续和集成应用。,物联网应用产业范围,M2M通过嵌入到机器中的通信模块，实现机器之间的通信从而达到远程控制。M2M是物联网发展的初级形态。 无线传感网是物联网感知的终极形态，也是泛在网形成的基础。,行业应用软件：与传统信息化工具紧密融合的物联网应用软件,云平台：数据的存储与挖掘，海量数据的泛在聚合,中间件：基于标准框架的物联网应用中间件,应用层,有线传输：现场总线、IP网络,无线传输：短距离接入技术的无线网状网、RFID、WIFI/WiMAX等；中长距离的GSM/CDMA、卫星通讯技术等,All IP融合（IPv6、IPv9）,传输层,一维/二维条码、RFID终端 GPS/GI
4、S终端 智能传感器、嵌入式设备 执行器等其他终端设备,感知层,物联网应用体系发展现状（2）,物联网产业链是以应用为核心、以传感感知为基础、传输通信为保障、信息聚合处理为关键环节的创新价值链。,物联网应用技术架构,物联网相关应用技术标准规范现状,信息来源：ETSI M2M TC,整体框架,ITU-T SG13 USN网络的需求和架构设计 ETSI M2M TC M2M需求和功能架构 ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN SN研究报告,WSN/RFID,IEEE802.15 低速近距离无线通信技术标准 IETF 6LoWPAN ROLL 基于IEEE802.15.4的IPv6，低功耗有损网络
5、路由 EPCGlobal GS1 RFID标识和解析 EPC Global召开了有关ONS(Object Name Service) 的路由和命名问题的讨论,智能电网/计量,无线通讯网,FCC：美国智能电网标准 IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标准 CEN/CENELEC/ETSI 欧洲智能计量标准,3GPP SA1/SA2/RAN2 M2M优化需求 网络和无线接入的M2M优化技术 GSMA SCAG：智能SIM卡 OMA DM,EPC标准在美国和欧洲得到较广泛认可 EPC C1G2被接受为ISO18000-6C,物联网应用体系发展现状（3）,国
6、外物联网技术应用现状（1）,从产业应用发展角度来看，国外RFID行业应用和M2M应用均处于成长初期，在各个行业和领域有一定范围先导性的应用。无线传感网WSN技术由于还处于发展过程，应用还处于产品导入开始期，主要集中在军事、环境监测领域的小范围应用。,国外RFID的应用现状,RFID在国外主要用于物品识别、过程追溯和电子支付,在美国，RFID在物流、零售、药品以及军事等领域得到了一定的应用。例如沃尔玛利用RFID标签进行商品管理 在欧洲，RFID在交通、生产制造、零售等领域也开展了一些尝试性的应用。例如斯德哥尔摩交通系统 日本政府选择了电子产品、书籍、服装、建筑设备、制药和物流等领域进行应用实验
7、。经过了几年的发展，RFID 手机支付在日本的消费领域应用十分广泛,国外M2M的应用相对而言已经得到了一定发展，特别是在欧洲。欧洲M2M市场主要是基于电信运营商的商业运作并逐步发展，以工业级SIM卡为切入点，提供从咨询、开发、集成、实施的完整解决方案，应用相对比较成熟。已经实现了在安全监测、机械服务、汽车信息通信终端服务、自动售货机、公共交通系统、工业流程自动化、城市信息化等领域的应用。,欧洲电信运营商Vodafone的物联网业务应用现状,国外物联网技术应用现状（2）,国外M2M的应用现状,国内物联网技术应用现状（1）,国内基于电信运营商的M2M应用发展,国内物联网的应用还处于最初级阶段。在政
8、府主导项目的拉动下，国内物联网技术具有一定范围的应用集中在社会服务领域如二代身份证、社保卡、交通卡、票务、航空行李管理、社会物流等方面。在物品标识、特种设备和危险品管理、安全管理、以及生产管理等领域，一些国有大型企业进行了不少先驱性的尝试。,煤炭行业应用：基于有源RFID、环境传感器、摄像头、自动化控制传感器、水位计、煤仓料位计、远程产量监控计、电力监控传感器，实现地层勘探管理、地表综合管理、工矿管理、人员考勤定位、以及生产设备井下监控。在神华煤矿获得应用。 核电行业应用：基于无线通讯终端、视频传感器、嵌入式传感器、电力传感器有机结合应用，实现对核电厂输变电监控、厂区监控、人员定位等。应用于中
9、广核工程。,世博智能交通系统与服务：集出行服务、交通监控、智能公交、决策支持、电子收费、应急救援等功能于一体的智能交通集成应用与服务系统。,国内物联网技术应用现状（2）,在不同领域的应用个案,无锡,上海,杭州,重庆,广东,深圳,武汉,时间,中国传感(物联)网技术产业联盟,中关村物联网产业联盟,2009年,2010年,2008年,2007年,2006年,上海电子标签与物联网产学研联盟,中国射频识别(RFID)产业技术创新联盟,北京,“感知中国”中心,中国物联网研究发展中心,国家推动,RF ID产业推动,无锡,北京,中国物联网研究发展中心,运营商推动,中国移动全国M2M运营中,全国M2M产业基地,
10、重庆,中国无线传感网ID中心,中国移动全国M2M运营中心,全国M2M产业基地,杭州,上海,上海电子标签与物联网产学研联盟,全国M2M产业基地,中国无线传感网ID中心,中国移动全国M2M运营中心,中国射频识别产业技术创新联盟,中关村物联网产业联盟,中国传感(物联)网技术产业联盟,“感知中国”中心,中国物联网研究发展中心,重庆,“给机器注入思想”的M2M产业联盟,“给机器注入思想”的M2M产业联盟,深圳,射频识别创新技术联盟,射频识别创新技术联盟,武汉,广东省无线射频(RFID)标准化技术委员,广东省无线射频标准化技术委员,广东,上海物联网产业联盟,国内产业联盟和中介服务机构的发展现状,国内物联网
11、技术应用现状（3）,物联网应用发展趋势分析,未来3至5年国内的RFID的应用、M2M的应用将进入产品的快速成长发展期；而无线传感网的应用，由于MEMS器件芯片技术缺失、技术标准、安全体系还未规范、国内缺乏成熟的应用解决方案等环境下，未来大多数的应用还处于专业领域内的封闭式应用状态，处于产品导入应用的阶段。,国内外物联网应用发展现状及趋势 推进物联网工业应用的必要性 物联网工业应用全景与推进路线 物联网典型工业应用 物联网工业应用推进保障措施,目录,物联网工业应用促进制造业转型发展,制造业的精益化趋势 粗放式的制造模式向精益制造的转型，需要更及时高效地获取制造企业各种资源（设备、人、物料、场地、
12、动能源等）的状态，为精准决策提供依据。 物联网技术为各种资源实时状态的获取提供了支持。 制造业的服务化趋势 随着成本的上升，制造业必然通过向“微笑曲线”的两端（研究开发和服务）延伸，实现产业升级，而这种延伸发展是基于创新和区域的对产业链的整合。 物联网技术使制造企业为用户提供跨地域的“产品使用/维护/维修”服务成为可能。,信息获取与 识别,网络与传输,信息处理,整体架构与 基础资源管理,基础较好：无线传感网、3G、TD、宽带接入 挑战：多网融合、网络智能管理、专网,基础较好：人机交互、数据挖掘、信息处理 薄弱环节：分级处理、情报提炼、态势研判、动态数据管理,安全与政策,亟待突破，尚未部署,已部
13、署：传感器、传感网节点芯片、MEMS、RFID产业 很薄弱：智能集成传感、微纳传感、新型传感、微能源,基础：已有基于现有网络和传输的部署、标准等 挑战：物理世界的安全架构、认证、信用管理、电子取证,应用企业环境,产业环境较好、 信息化管理基础好,应用,系统,网络,终端器件,获取,传输,信息的应用,物联网发展基础能力分析,物联网应用发展存在的问题,技术与标准,行业应用,商业模式,政策环境,核心技术有待进一步突破，缺乏统一技术和应用标准的指导： 目前制约大规模产业应用主要因素，一是技术在不同应用环境的成熟度，二是应用成本。要加快研发技术到产业应用的转化，形成技术进步和产业应用之间的良性循环。同时缺
14、乏统一的标准和规范，制约了物联网业务规模应用的发展。,应用商业模式不成熟： 物联网的产业链构成复杂，涉及终端制造商、应用开发商、网络运营商、最终用户等诸多环节，各环节业务定位和利益分配机制还不清晰，缺乏可持续性，需要进行商业模式的创新和多元化。,行业应用基础弱、与两化融合难度大： 当前物联网关注的重点还是技术上，还没有延伸向应用端，没有应用作支撑的技术研发缺乏产业发展的动力。目前市场化的物联网解决方案不够丰富；应用产业链不完善，还未形成多层次的应用产业链体系，比较单薄。应用还仅局限在某个点上的封闭式应用，没有与现有的两化进行融合。,政策环境有待进一步健全： 产业发展政策的稳健性 信息应用的监管
15、和安全管理：随着物联网应用的推广，会涉及国家安全、企业机密和个人隐私的信息，亟待出台保障信息安全的法令法规，加强信息应用的监管。,总体来说物联网产业建设正处于起步阶段，从政策环境、经济环境、社会环境、产业环境均存在有利条件或不利的挑战。物联网应用目前还处在零散应用的产业起步期，距离大规模产业化应用还存在较大差距，主要是存在技术研发与应用、两化脱节、市场应用配套环境不成熟等问题。,国内外物联网应用发展现状及趋势 推进物联网工业应用的必要性 物联网工业应用全景与推进路线 物联网典型工业应用 物联网工业应用推进保障措施,目录,全国各省市开展的物联网推进策略,各省市的物联网应用推进大多都是以技术推动为
16、主体，推进策略还局限在比较高层面的定位规划，尚未形成具体落地的应用推进方向和策略。,以应用驱动推进物联网发展的必要性,面对物联网产业经济发展的战略性机遇，必须抓住契机，主动出击，掌握技术的核心和关键、制定战略规划、部署实施具体措施、全力推进物联网的工业应用，从而促进整个产业的发展。 物联网的发展依赖应用的驱动。深化应用和推动物联网产业发展的核心动力，必须以应用为导向带动技术进步，推动我国物联网发展抢占新一轮科技革命制高点，从而促进整个产业的兴起和繁荣。 物联网应用发展契合经济结构转型的背景。物联网技术是信息化和自动化的融合点，物联网的应用将提高整个社会的自动化和智能化的水平，将会有效抵御劳动力成本上升给产业带来的成本上升的矛盾；同时通过物联网技术加大对环境的自动监测能力，推动国内生产与生活方式向低碳、清洁方向发展，有利于中国经济增长方式和结构的转型。,物联网工业应用的主要领域,物联网技术在工业制造和生产服务领域的应用主要是以提高制造过程/生产服务过程的智能化管理水平为目标，对实时数据
