1、 物联网工程概论 物联网工程概论第1页 疑问：物联网是什么？疑问：物联网是什么？物联网工程概论第2页思索：物联网从何来？物联网工程概论第3页讨论：物联网起因？物联网工程概论第4页 定义定义 发展概况发展概况框架结构框架结构标准体系标准体系4123关键技术和难点关键技术和难点5应用领域应用领域 6目录物联网工程概论第5页定义1.1 1.1 物联网工程概论第6页1.1 物联网定义 概念起源 麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网基础上，结构一个实现全球物品信息实时共享实物互联网，即物联网。物联网工程概论第7页本质表
2、达 一、互联网特征，即对需要联网物一定要能够实现互联互通互联网络二、识别与通信特征，即纳入物联网“物”一定要具备自动识别、物物通信功效三、智能化特征，即网络系统应含有自动化、自我反馈与智能控制特点物联网工程概论第8页 物联网是一个经过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定协议，使物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体智能化识别、定位、跟踪、监控和管理网络。物联网工程概论第9页全方面感知利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕捉、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取可靠传送经过将物体接入信息网络，依靠各种通信网络，随时随地进行可靠信息交
3、互和共享智能处理利用各种智能计算技术，对海量感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化决议和控制 主要特征物联网工程概论第10页发展概况1.2 1.2 物联网工程概论第11页1.2 发展概况物联网工程概论第12页国际电信联盟公布了ITU互联网汇报：物联网，引用了“物联网”概念，而且指出无所不在“物联网”通信时代即未降临。然而，汇报对物联网缺乏一个清楚定义，而且覆盖范围有了较大拓展初美国国际商业机器企业，即IBM，提出“智慧地球”概念，认为：信息产业下一阶段任务是把新一代信息技术充分利用在各行各业之中，详细就是把传感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
4、体中，而且被普遍连接，形成物联网6月欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地域委员会递交了欧盟物联网行动计划，其目标为希望欧洲经过构建新型物联网管理框架来引领世界“物联网”发展8月日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为国家主要战略，致力于一个个性化物联网智能服务体系发展之路物联网工程概论第13页发展之路（续）8月国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考查，指出关于物联网能够尽快去做三件事情：一是把传感系统和3G中TD技术结合起来；二是在国家重大科技专题中，加紧推进传感网发展；三是尽快建立中国传感信息中心，或者叫“感知中国”中心10月韩国通信委员会经过物联网基础设施构建基本规划，将
5、物联网确定为新增加动力，树立了“经过构建世界最先进物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息强国”目标3月国务院总理温家宝在政府工作汇报中，将“加紧物联网研发应用”明确纳入重点产业振兴，表明物联网已经被提升为国家战略，中国开启物联网元年物联网工程概论第14页 框架结构1.31.3 物联网工程概论第15页物联网硬件软件感知控制层网络传输层应用服务层1.3 框架结构物联网工程概论第16页框架结构物联网工程概论第17页物联网工程概论第18页感知控制层网络传输层应用服务层主要技术EPC编码和RFID射频识别技术无线传感器网络，PLC，蓝牙，Wi-Fi，现场总线云计算技术、数据融合与智能技术、中
6、间件技术知识点EPC编码标准和RFID工作原理数据传输方式，算法，原理云连接、云安全、云存放、知识表示与获取、智能Agent知识单元产品编码标准、RFID标签、阅读器、天线、中间件组网技术，定位技术，时间同时技术，路由协议，MAC协议，数据融合数据库技术、智能技术、信息安全技术知识体系经过对产品按照适当标准来进行编码实现对产品区分。和经过射频识别技术，完成对产品信息读取，处理和管理技术框架，通信协议，技术标准云计算系统、人工智能系统、分布智能系统软件（平台）RFID中间件（产品信息转换软件、数据库等）NS2，IAR,KEIL,Wave 数据库系统、中间件平台、云计算平台硬件（平台）RFID应答
7、器、阅读器，天线组成RFID系统。CC2430,EM250,JENNIC LTD,FREESCALE BEEPC机和各种嵌入式终端相关课程编码理论、通信原理、数据库、电子电路无线传感器网络简明教程，电力线通信技术，蓝牙技术基础，现场总线技术微机原理与操作系统、计算机网络、数据库技术、信息安全物联网工程概论第19页软件应用服务层掌握应用系统设计技术关键，物联网应用软件开发；应用数据结构，数据流设计；能够独立设计不一样需要物联网应用系统硬件网络传输层各种网络网关设计，HF,UHFRFID读卡器设计；掌握主流无线和无线网络标准，主要路由算法掌握，网络监视和数据库设计感知控制层无线节点硬件和关键协议栈
8、软件设计，RFID无源有源标签设计技术掌握，低功耗无线设计，基础无线网络技术掌握，安全和加密原理和设计物联网工程概论第20页 标准体系1.41.4 物联网工程概论第21页物联网工程概论第22页1.4 标准体系物联网标准体系应用服务层标准共性支撑标准网络传输层标准感知控制层标准物联网工程概论第23页应用服务层标准分类应用服务层标准行业应用类标准智能交通、智能电力、智能环境等相关系列标准公众应用类标准智能家居总体技术标准、智能家居联网技术标准、智能家居设备控制协议技术标准等应用中间件平台标准物联网信息开放控制平台基本能力标准、物联网信息开放控制平台总体功效架构标准、信息服务发觉平台标准、信息处理和
9、策略平台标准等物联网工程概论第24页网络传输层标准分类网络传输层标准物物通信无线接入标准面向物物通信增强系统设备和接口技术和测试标准等电信网增强标准面向物物通信针对移动关键网络增强技术标准等网络资源虚拟化标准网络资源虚拟化调用技术标准、网络资源虚拟化管理技术标准、网络虚拟化关键设备技术和测试标准等环境感知标准认知无线电系统技术标准，包含关键技术、未来应用、频谱管理标准等异构网融合标准不一样无线接入网层面融合标准、不一样无线接入技术在关键网层面融合标准等物联网工程概论第25页感知控制层标准分类感知控制层标准短距离无线通信相关标准基于NFC技术接口和协议标准、低速物理层和MAC层增强技术标准，基于
10、ZigBee网络层和应用层标准等RFID相关标准空中接口技术标准、数据结构技术标准、一致性测试标准等无线传感网相关标准传感器到通信模块接口技术标准，节点设备技术标准等物联网工程概论第26页 物联网标准研究组织及进展ITU-T（国际电信联盟）开始进行泛在网研究，研究内容主要集中在泛在网总体框架、标识及应用三个方面。对于泛在网研究已经从需求阶段逐步进入到框架研究阶段，但研究框架模型还处于高层层面。在标识研究方面和ISO（国际标准化组织）合作，主推基于对象标识解析体系；在泛在网应用方面已经逐步展开了对健康和车载方面研究ETSI（欧洲电信标准化协会）采取M概念进行总体架构方面研究，相关工作进展非常快速
11、，是在物联网总体架构方面研究得比较深入和系统标准组织，也是当前在总体架构方面最有影响力标准组织。主要研究目标是从端到端全景角度研究机器对机器通信，并与ETSI内NGN研究及3GPP已经有研究展开协同工作3GPP和3GPP2（第三代合作搭档计划）采取M概念进行研究。作为移动网络技术主要标准组织，3GPP和3GPP2关注重点在于物联网网络能力增强方面，是在网络层方面开展研究主要标准组织。研究主要从移动网络出发，研究M应用对网络影响，包含网络优化技术等。3GPP对M研究在开始加速，当前基本完成了需求分析，转入网络架构和技术框架研究IEEE（美国电气及电子工程师学会）主要研究在物联网感知层领域。当前无
12、线传感网领域用得比较多Zigbee技术就基于IEEE802.15.4标准。在IEEE802.15工作组内有5个任务组，分别制订适合不一样应用标准。这些标准在传输速率、功耗和支持服务等方面存在差异。其中中国参加了IEEE802.15.4系列标准制订工作，而且IEEE802.和IEEE802.15.4e主要由中国起草物联网工程概论第27页标准研究组织及进展（续）WGSN（传感器网络标准工作组）9月成立，主要研究偏重传感器网络层面。其宗旨是促进中国传感器网络技术研究和产业化快速发展，加紧开展标准化工作，认真研究国际标准和国际上先进标准，主动参加国际标准化工作，建立和不停完善传感网标准化体系，深入提升
13、中国传感网技术水平CCSA（中国通信标准化协会）12月成立，研究偏重通信网络和应用层面。主要任务是为了愈加好地开展通信标准研究工作，把通信运行企业、制造企业、研究单位、大学等关心标准企事业单位组织起来，进行标准协调、把关。11月，CCSA新成立了泛在网技术工作委员会（即TC10），专门从事物联网相关研究工作物联网工程概论第28页关键技术和难点1.51.5 物联网工程概论第29页1.5 关键技术和难点RFID和EPC技术物联网中让物品“开口说话”关键技术，物联网中，经过EPC编码，RFID标签上存放着规范而含有互用性信息，经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）识别传感
14、控制技术在物联网中，传感控制技术主要负责接收物品“讲话”内容。传感控制技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理、变换和识别一门多学科交叉当代科学与工程技术，它包括传感器、信息处理和识别规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动无线网络技术物联网中，物品与人无障碍交流，必定离不开高速、可进行大批量数据传输无线网络。无线网络既包含允许用户建立远距离无线连接全球语音和数据网络，也包含为近距离蓝牙技术和红外技术组网技术组网技术就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术，也可分为有线、无线组网，在物联网中，组网技术起到“桥梁”作用，其中应用最多是无线自组网技术，它能将分散节点在
15、一定范围之内自动组成一个网络，来增加各采集节点获取信息渠道。除了采集到信息外，该节点还能获取一定范围之内其它节点采集到信息，所以在该范围内节点采集到信息能够统一处理，统一传送，或者经过节点之间相互“联络”后，它们协商传送各自部分信息人工智能技术人工智能是研究使计算机来模拟人一些思维过程和智能行为（如学习、推理、思索、规划等）技术。在物联网中，人工智能技术主要负责将物品“说话”内容进行分析，从而实现计算机自动处理物联网工程概论第30页应用难点技术标准问题世界各国存在不一样标准，中国信息技术标准化技术委员会于成立了无线传感器网络标准项目组。9月，传感器网络标准组正式成立了PG1(国际标准化)、PG
16、2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专题组，开展详细国家标准制订工作数据安全问题信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv6协议已经从试验室走向了应用阶段物联网终端问题 物联网终端除含有本身功效外还拥有传感器和网络接入等功效，且不一样行业需求千差万别，怎样满足终端产品多样化需求，对运行商来说是一大挑战物联网工程概论第31页应用领域1.61.6 物联
17、网工程概论第32页物联网管理平台移动POS金融供给链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业 水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、浇灌、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊疗、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评定降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息物联网工程概论第33页十大领域
18、智能智能电网电网智能智能交通交通智能智能物流物流智能智能家居家居环境与安环境与安全检测全检测医疗医疗健康健康国防国防军事军事精细精细农牧农牧业业金融金融与服与服务业务业工业与自工业与自动化控制动化控制物联网工程概论第34页智能电网物联网工程概论第35页智能电网体系架构物联网工程概论第36页智能交通物联网系统组成物联网工程概论第37页物联网平台交警公交地铁民航港口出租运行商服务出行者政府司机智能交通智能交通物联网运行商服务智能交通物联网层次结构数据源交通信息服务物联网工程概论第38页城市交通.4高速公路高速公路.6ZTE ITS物联网轨道交通.1铁路城市交通公路已经涉足ITS领域城市交通公路铁路
19、智能交通物联网准备进入ITS领域水运管道 民航水运管道 民航物联网工程概论第39页 智能物流 产品智能可追溯网络系统 当前，在医药、农产品、食品、烟草等行业领域，产品追溯体系发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面巨大作用，已经有很多成功应用 物联网工程概论第40页智能物流 可视化智能管理网络系统 基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等各种技术，在物流过程中实时实现车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理系统。当前，初级应用比较普遍物联网工程概论第41页 智能家居 以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体高效、舒适、
20、安全、便利、环境保护居住环境物联网工程概论第42页物联网应用案例应用案例1：机场防入侵上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，各种传感伎俩组成一个协同系统后，能够预防人员翻越、偷渡、恐怖攻击等攻击性入侵。上海移动车务通在世博会期间全方面利用于上海公共交通系统，以最先进技术保障世博园区周围大流量交通顺畅。应用案例2：电力管理 江西省电网对分布在全省范围内2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检验、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。物联网工程概论第43页小 结 物联网发展是伴随互
21、联网、传感器等发展而发展。理念是在计算机互联网基础上，利用射频识别技术、无线数据通信等技术，结构一个实现全球物品信息实时共享实物互联网。物联网显著特点是技术高度集成，学科复杂交叉，综合应用广泛，当前发展应用主要表达在智能电网、智能交通、智能物流、智能家居等领域。物联网工程概论第44页 经过本章学习，能够掌握物联网关键问题、本质特色以及最高目标，应对物联网概念定义、基本组成结构、关键技术和主要问题以及发展应用领域有一个基本了解，建立物联网整体概念，为后续各章节学习打下良好基础。物联网工程概论第45页1-1 简述物联网定义，分析物联网“物”条件。1-2 简述物联网应具备三个特征。1-3 简述十五年周期定律和摩尔定律。1-4 名词解释：RFID、EPC、ZIGBEE。1-5 简明概述物联网框架结构。1-6 分析物联网关键技术和应用难点。1-7 举例说明物联网应用领域及前景。作 业物联网工程概论第46页Thank You!物联网工程概论 物联网工程概论第47页
