1、物联网计算技术物联网计算技术p 云计算云计算p 嵌入式系统嵌入式系统p 移动计算与物联网移动计算与物联网p WEBWEB技术技术p 物联网中间件物联网中间件p 大数据与物联网大数据与物联网1物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第1页云计算云计算p 什什么么是是云云计计算算：云计算本质上是一个新提供资源按需租用服务模式，是一个新型互联网数据中心（Internet Data Center，IDC）业务。它与传统IDC业务有相同之处。2物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第2页云计算云计算云计算业务含有云计算业务含有5 5项特征：项特征：（1）基础资源租用。云计算业务提供对计
2、算、存放、网络、软件等各种IT基础设施资源租用服务。云计算业务用户不需要自己拥有和维护这些资源。（2）按需弹性使用。云计算业务用户能够按需取得和使用资源，也能够按需撤消和缩减资源。云计算平台能够按用户需求快速布署和提供资源。云计算业务付费服务按资源使用量计费。（3）透明资源访问。云计算业务用户不需要了解所使用资源物理位置和配置等信息。3物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第3页云计算云计算云计算业务含有云计算业务含有5 5项特征：项特征：（4）自助业务布署。云计算业务用户利用业务提供商提供接口，经过网络将自己数据和应用程序布署于云计算平台后端数据中心，而无需服务商人工配合。（5）开
3、放公众服务。云计算业务用户所布署数据和应用能够经过互联网公布给其它用户共享使用，即提供公众服务。4物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第4页云计算云计算p 云云计计算算服服务务模模型型：云计算服务模型包含“端”、“管”、“云”三个层面5物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第5页云计算云计算云计算服务模型云计算服务模型：云计算服务模型包含“端”、“管”、“云”三个层面6物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第6页云计算云计算云计算服务模型：云计算服务模型：“端”指是用户接入“云”终端设备，能够是台式电脑、笔记本电脑、手机或其它任何能够完成信息交互终端；“管”指是
4、信息传输网络通道，对于公共云当前主要是指电信运行商提供通信网络，对于私有云则指内部通信网络或虚拟专网；“云”指是提供ICT资源或信息服务基础设施中心、平台和应用服务器等，提供服务类型包含基础设施、平台和应用等。7物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第7页云计算云计算云计算服务模型云计算服务模型：云计算将主要计算过程放在“云”中完成，“端”功效能够简化或者说变“瘦”，不过这并不意味着现有各类智能化终端会被放弃。恰恰是因为终端智能化程度不停提升增加了数据处理需求，终端计算资源相对不足促进了云计算产生与发展，各类“云”涌现又反过来推进终端智能化与融合，提升用户对IT资源和信息服务需求。云
5、计算演进有赖于“端”“管”“云”协调发展。8物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第8页云计算云计算云计算服务模型云计算服务模型按照服务不一样层次，能够将“云”分为三种形式：基础设施云、平台云和应用云，其对应关系如图7-2所表示。这三种“云”分别对应于：基础设施即服务（基础设施即服务（IaaS）平台即服务（平台即服务（PaaS）软件即服务（软件即服务（SaaS）9物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第9页云计算云计算云计算对应关系：云计算对应关系：10物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第10页云计算云计算p 开开放放云云计计算算基基础础设设施施：云计算基础设
6、施服务使用户能够指定需要虚拟服务器配置信息，用户只需依据实际使用计算、存放及网络流量来付费。谷歌和微软都采取了私有云计算基础设施服务，并不对外开放。对外开放是经过谷歌应用引擎（Google App Engine）以及微软Windows蓝天（Azure）提供平台服务接口。11物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第11页云计算云计算有代表性云计算基础设施开源项目:1.EUCALYPTUS2.Nimbus3.Tashi4.Enomalism5.RESERVOIR12物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第12页云计算云计算p 融融合合云云计计算算物物联联网网：云计算为众多用户提
7、供了一个新高效率计算模式，兼有互联网服务便利、廉价和大型机能力。它目标是将资源集中于互联网上数据中心，由这种云中心提供给用层、平台层和基础设施层集中服务，以处理传统IT系统零碎性带来低效率问题。13物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第13页云计算云计算 融合云计算物联网融合云计算物联网：物联网与传统互联网主要区分是包含了物物互联与物机互联，而不是局限于机机互联。它主要影响范围是连接物理世界和计算世界传感网与执行部件网、传输与处理物理信息计算机和网络以及之上物联网应用。14物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第14页云计算云计算p融合云计算物联网融合云计算物联网：物联网
8、主要技术方向包含物体标识（射频识别、UID）、精准感知技术、信息保真传输技术、智能处理与决议技术、微机电和微纳米控制技术。因为物联网包括大量“物”以及物理限制客观性，这些技术需要尤其考虑大规模系统与数据、及时处理、低成本、低能耗、物理耐久性以及复杂系统涌现现象。云计算物联网运行平台是物联网和云计算深度结合经典例子。15物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第15页嵌入式系统嵌入式系统p 嵌入式系统基本概念嵌入式系统基本概念：定定义义：嵌入式系统（Embedded System）是嵌入式计算机机系统简称，简单地说，嵌入式系统就是嵌入到目标体系中专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统
9、是嵌入式系统3个基本要素。详细地讲，嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，而且软硬件可裁剪，适合用于应用系统对功效、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求专用计算机系统。16物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第16页嵌入式系统嵌入式系统pp特点：概括以下特点：概括以下1 嵌入式系统通常是面向特定应用2 嵌入式系统须满足环境要求3 嵌入式系统必须满足对象系统控制要求4 嵌入式系统是集计算机技术与各行业应用与一体集成系统5 嵌入式系统含有较长生命周期6 嵌入式系统软件固化在非易失性存放器中7 嵌入式系统实时性要求8 嵌入式系统需专用开发环境和开发工具进行设计17物联网技术导论(
10、第二版)物联网的计算技术培训课件第17页嵌入式系统嵌入式系统pp嵌入式系统发展：可分为四个阶段嵌入式系统发展：可分为四个阶段1 以单片机为关键低级嵌入式系统2 以嵌入式微处理器为基础初级嵌入式系统3 以嵌入式操作系统为标志中级嵌入式系统4 以Internet为标志高级嵌入式系统18物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第18页嵌入式系统嵌入式系统p嵌嵌入入式式系系统统体体系系结结构构：嵌入式系统作为一类特殊计算机系统，普通包含以下3个方面：硬件设备、嵌入式操作系统和应用软件。关系图以下19物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第19页嵌入式系统嵌入式系统p 嵌入式系统体系结
11、构嵌入式系统体系结构：pp硬硬件件设设备备：硬件设备包含嵌入式处理器和外围设备。其中嵌入式处理器（CPU）是嵌入式系统关键部分，它与通用处理器最大不一样点在于，嵌入式CPU大多工作在为特定用户群所专门设计系统中，它将通用处理器中许多由板卡完成任务集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还含有很高效率和可靠性。20物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第20页嵌入式系统嵌入式系统p嵌嵌入入式式操操作作系系统统：嵌入式操作系统从嵌入式发展第3阶段起开始引入。嵌入式操作系统含有通用操作系统普通功效，如向上提供对用户接口（如图形界面、库函数API等），向下提供与硬件设备交
12、互接口（如硬件驱动程序等），管理复杂系统资源，同时，它还在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性以及应用专用性等方面，含有愈加鲜明特点。21物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第21页嵌入式系统嵌入式系统pp应应用用软软件件：应用软件是针对特定应用领域，基于某一固定硬件平台，用来到达完成预期目标计算机软件。因为嵌入式系统本身特点，决定了嵌入式系统应用软件不但要求到达准确、安全和稳定标准，而且还要进行代码精简，以降低对系统资源消耗，降低硬件成本。22物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第22页嵌入式系统嵌入式系统p嵌嵌入入式式操操作作系系统统：主主流流嵌嵌入入式式操操作作系系
13、统统有有下下面面几个几个1 VxWorks2 WindowsCE3 嵌入式Linux4C/OS一 5T-Kernel23物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第23页嵌入式系统嵌入式系统p 嵌嵌入入式式处处理理器器：嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中最关键部分，而当前世界上含有嵌入式功效特点处理器已经超出1000种。嵌入式处理器主要有4类：嵌入式微处理器（Embedded Microcomputer Unit,EMPU）、嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller Unit,EMCU）、嵌入式数字信号处理器（Embedded Digital Signal Proce
14、ssor,EDSP）以及片上系统（System on Chip,SoC）。24物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第24页嵌入式系统嵌入式系统p 嵌入式系统与物联网嵌入式系统与物联网嵌入式系统含有辽阔应用领域，是当代计算机技术改造传统产业、提升多领域技术水平有力工具。物联网感知层是嵌入式系统用武之地。如当前国家安监局当前实施“紧急避险”六大系统中“人员定位系统”和“安全监控系统中有毒有害气体监测”中，使用到大量人员定位器和有毒有害气体传感器，如：二氧化碳传感器、二氧化硫传感器等。人员定位器是一个经典嵌入式系统。25物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第25页嵌入式系统嵌
15、入式系统p嵌入式系统与物联网嵌入式系统与物联网当代物流系统中嵌入式系统也起到主要作用。无数货物都会被贴上RFID标签，贴有这些标签货物每到一个仓储点中转时候，就会被自动识别，并被登记入库，这么就极大地提升了货物入库和清点效率。在上述场景中嵌入式系统起到了至关主要作用。而上述应用场景中嵌入式系统显示着它们身影，能够说没有嵌入式技术就没有物联网应用美好未来。26物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第26页移动计算与物联网移动计算与物联网 移动计算发展：计算发展并不局限于PC，伴随移动互联网蓬勃发展，基于手机等移动终端计算服务已经出现。移动计算是指经过移动网络以按需、易扩展方式取得所需基
16、础设施、平台、软件(或应用)等一个IT资源或(信息)服务交付与使用模式。预计到，全球将会有近40亿用户使用手机作为移动互联网终端，是现有PC机数量10倍。越来越多用户将把手机作为其访问互联网主要设备。27物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第27页移动计算与物联网移动计算与物联网p 移移动动计计算算在在物物联联网网中中应应用用：大规模物联网系统需要无线通信支持。当前中国移动正在主动推进它物联网战略，比如：中国移动主动推进“农业移动物联网”应用，开通温室大棚无线监控、自动化滴灌等各种农村信息应用，帮助实现精准化农业生产管理，以信息化助力“传统农业”向“当代农业”转型。28物联网技术导
17、论(第二版)物联网的计算技术培训课件第28页移动计算与物联网移动计算与物联网另外，基于移动计算技术还能够实现以下物联网系统：1 环境监测2 智能安防3 智能交通4 物流管理 5 楼宇节能管理6 智能电网7 智能医疗29物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第29页WEB技术技术互联网快速发展对人们工作、学习和生活带来了重大影响。人们利用互联网主要方式就是经过浏览器访问网站，方便处理数据、获取信息。这背后包括到技术是多方面，包含网络技术、数据库技术、面向对象技术、图形图像处理技术、多媒体技术、网络和信息安全技术、互联网技术、Web开发技术等等。其中Web开发技术是互联网应用中最为关键技
18、术之一。30物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第30页WEB技术技术p WEBWEB基础知识基础知识：什么是什么是WEB:Web是分布在全世界、基于HTTP通信协议、存放在Web服务器中全部相互链接超文本集。Web服务器端存放用HTML组织各种信息，客户机端经过浏览器软件查找这些信息资源。Web服务器又称WWW服务器、网站服务器、站点服务器，从本质上来说Web服务器实际上就是一个软件系统。一台计算机能够充当多个Web服务器，多台计算机也能够形成集群，只提供一个Web服务。31物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第31页WEB技术技术Web服务器与服务器与Web页面关系
19、页面关系:32物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第32页WEB技术技术浏览器工作原理浏览器工作原理:33物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第33页WEB技术技术WEB访问机理访问机理:34物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第34页WEB技术技术C/S模式模式与与B/S模式模式:35物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第35页WEB技术技术p WEBWEB开开发发平平台台与与开开发发工工具具：两个最主要企业级开发平台是.NET和Java EE。.NET战略一个关键特征在于它独立于任何特定语言或平台;Java EE（Java Enterpris
20、e Edition）是纯粹基于Java处理方案；Visual Studio（VS）是Microsoft推出一套完整开发工具集，用于生成 Web 应用程序、Web服务、桌面应用程序和移动应用程序等；IBMEclipse是一个可扩展开放源代码IDE。另外，还有一些流行网页制作工具36物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第36页WEB技术技术p WEBWEB开开发发平平台台与与开开发发工工具具：因为Web正处于日新月异高速发展之中，它所覆盖技术领域和层次深度也在不停改变，现阶段Web主流技术，包含：HTML、DHTML、Java Applet、JavaScript、VBScript、Ac
21、tiveX、CGI、PHP、JSP、ASP/ASP.NET、XML、ADO/ADO.NET和Web Services等。37物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第37页物联网中间件物联网中间件p 物物联联网网中中间间件件概概念念：美国最先提出物联网中间件（IOT-MW）概念。美国一些企业在实施RFID项目改造期间，发觉最耗时和耗力、复杂度和难度最高问题是怎样确保将RFID数据正确导入企业信息管理系统。物联网中间件技术就是好处理方法。本节中介绍物联网中间件，特指RFID应用中间件。38物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第38页物联网中间件物联网中间件p RFID中中间间
22、件件作作用用：普通而言，RFID中间件主要作用表达在三个方面：一是为应用系统封装底层设备接口；二是处理读写器和传感器所捕捉原始数据，按照一定规则过滤、合并数据，筛除无须要冗余数据，为应用系统形成有意义、高层次事件，从而有效地降低了应用系统处理事件量；三是提供给用程序级别接口来操纵控制RFID 读写器等设备和查询RFID 事件。39物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第39页物联网中间件物联网中间件pRFID中中间间件件特特点点：RFID中间件是一个面向消息中间件（Message-Oriented Middleware，MOM）。信息能够以异步（Asynchronous）方式传送，所
23、以传送者无须等候回应。面向消息中间件包含功效不但是传递信息，还必须包含解码数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本路径、消息与要求优先次序以及延伸除错工具等服务。RFID中间件作为面向消息中间件一个，也涵盖这些功效和服务。40物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第40页物联网中间件物联网中间件RFID中间件发展阶段：RFID中间件在后才出现，从最初面向单个读写器与特定应用驱动交互程序，发展到如今全球EPC信息网络基础中间件。从架构角度看，RFID中间件经历了3个发展阶段。应用程序中间件（Application Middleware）阶段架构中间件（Infrast
24、ructure Middleware）阶段处理方案中间件（Solution Middleware）阶段41物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第41页物联网中间件物联网中间件p 物物联联网网中中间间件件系系统统结结构构：普通物联网中间件含有模块有：读写器接口、事件管理器、应用程序接口、目标信息服务和对象名解析服务等。各个模块描述以下：p读读写写器器接接口口：物联网中间件必须优先为各种形式读写器提供集成功效。协议处理器确保使中间件能够经过各种网络通信方案连接到RFID读写器，作为RFID标准化制订主体EPCglobal组织负责制订并推广描述RFID读写器与其应用程序间经过普通接口来相
25、互作用规范。42物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第42页物联网中间件物联网中间件p时时间间管管理理器器：事件管理器用来对自于读写器接口RFID事件数据进行过滤、聚合和排序操作，而且再通告数据与外部系统相关联内容。p应应用用程程序序接接口口：应用程序接口使得应用程序系统能够控制读写器。服务器接收器接收应用程序系统指令，它提供一些通信功效。43物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第43页物联网中间件物联网中间件p目目标标信信息息服服务务：目标信息服务由2部分组成：一个是日标存放库，用于存放与标签物体相关信息并使之能用于以后查询；另一个是拥有为提供由目标存放库管理信息接口
26、服务引擎。p对对象象名名解解析析服服务务：应用程序接口使得应用程序系统能够控制读写器。服务器接收器接收应用程序系统指令，它提供一些通信功效。44物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第44页物联网中间件物联网中间件 物联网中间件技术平台物联网中间件技术平台：物联网中间件实现需要一定平台，实现中间件技术标准主要有3个：COM及COM+、CORBA和J EE。COM定义了COM组件本质特征。普通来说，软件是由一组数据以及操纵这些数据函数组成；CORBA（Common Object Request Broker Architecture）标准是OMG组织基于众多开放系统平台厂商提交分布对象
27、互操作内容基础上制订公共对象请求代理体系规范；为了推进基于Java服务器端应用开发，Sun于是在1999年底推出了Java2技术及相关J EE规范。45物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第45页物联网中间件物联网中间件p对对于于分分布布计计算算平平台台，企企业业界界常常从从以以下下三三个个方方面面对对它它们们进进行行分析和评价分析和评价：1 集成性2 可用性3 可扩展性46物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第46页大数据与物联网大数据与物联网p 大数据概念与特征大数据概念与特征：p概概念念：实际上，相关大数据定义当前并没有一个统一说法，这也反应出大数据作为快速发展中
28、事物特点。以下是几个比较经典大数据定义。维基百科：大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行采集、存放、处理和应用数据集合。47物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第47页大数据与物联网大数据与物联网概念：概念：我们认为，大数据是互联网发展到一定阶段后，数据爆炸性增加一个态势，这种态势含有强烈时代特征。所以，给大数据下定义，不能脱离互联网，也需要包含以云计算为代表技术创新。所以，我们给出大数据概念是：大数据是指在互联网和以大规模分布式计算为代表平台支持下被采集、存放、分析和应用含有产生更高决议价值巨量、高增加率和多样化信息资产。显然，这个定义愈加全方面和准确。48物联网技
29、术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第48页大数据与物联网大数据与物联网 大数据概念与特征：特征：目前，人们普遍采用4V表示大数据特征：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。高速，这是大数据关键特征。多样，表示来源与形态具有包罗万象特点，这是大数据自然属性，因为人类生活本身是极具多样性。价值，一方面指数据即生产力，即具有决策价值，被比喻为新时代石油和黄金；其次，也表示大数据价值密度很低，在大数据时代，数据决策价值得到了空前提升。49物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第49页大数据与物联网大数据与物联网p 大大数数据据技技术
30、术支支撑撑体体系系：一个完整大数据系统总是由数据采集、数据存放、数据分析（或数据处理与服务）和数据应用四个部分组成。以下列图所表示：50物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第50页大数据与物联网大数据与物联网51物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第51页大数据与物联网大数据与物联网p 物物联联网网数数据据采采集集:物联网最显著效益就是它能极大地扩展我们监控和测量真实世界中发生事情能力,然而，挑战在于使这些让信息更有价值系统和商业模型不停发展,数据主要在确定长久趋势时才能有价值。52物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第52页大数据与物联网大数据与物联网p
31、物联网是以下五种大数据起源：物联网是以下五种大数据起源：1 状态数据2 定位数据3 个性化数据4 可供行为参考数据5 反馈数据53物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第53页大数据与物联网大数据与物联网p基于物联网大数据应用基于物联网大数据应用:1 加速产品创新加速产品创新2产品故障诊疗与预测产品故障诊疗与预测3工业物联网生产线大数据应用工业物联网生产线大数据应用4工业供给链分析和优化工业供给链分析和优化5产品销售预测与需求管理产品销售预测与需求管理6 生产计划与排程生产计划与排程7 产品质量管理与分析产品质量管理与分析8工业污染与环境保护检测工业污染与环境保护检测54物联网技术导
32、论(第二版)物联网的计算技术培训课件第54页本章小结本章小结物联网需要计算技术支持，反过来，物联网特征也对计算技术提出了新要求，由此促进计算技术发展，崔生新型计算模式诞生。本章介绍了云计算、Web技术、嵌入式系统和中间件技术，这几项技术都与物联网亲密相关。云计算是从网络计算发展而来，物联网出现必将深化云计算内涵。Web技术高级形态是Web 2.0或3.0，而结构语义物联网或许是未来趋势。嵌入式系统和中间件技术对物联网至关主要，是实现伎俩和基本路径。55物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第55页感激大家恳请批评指正联络邮箱：56物联网技术导论(第二版)物联网的计算技术培训课件第56页
