物联网工程概论课件：1-物联网工程概论.ppt

1、 1 2疑问：物联网是什么？疑问：物联网是什么？ 3思考：物联网从何来？思考：物联网从何来？ 4讨论：物联网起因？讨论：物联网起因？ 5 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 6一、一、物联网的定义物联网的定义v概念起源v麻省理工学院麻省理工学院Ashton教授于教授于1999年最早提出，年最早提出，其理念是基于射频识别技术其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，

2、构造一个实现等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。v物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局 限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物 品和物品之间。品和物品之间。 7一、一、 物联网的定义物联网的定义 8一、一、 物联网的定义物联网的定义 9一、一、 物联网的定义物联网的定义物联网定义： 物联网是一种通过射频识别（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

3、，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。 10一、一、 物联网的定义物联网的定义v 主要特征主要特征全面感知全面感知 利用射频识别、二维码、传感器等感利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取信息采集和获取 可靠传送可靠传送 通过将物体接入信息网络，依托各种通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享和共享智能处理智能处理 利用各种智能计算技术，对海量的感利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实

4、现智能知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制化的决策和控制 11 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 12二、物联网的起源二、物联网的起源 13二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 自从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生以来，计算机经得到了迅速发展和应用，著名的摩尔定律很好地说明了着一点：平均每18个月计算机的性能要提高一倍，而价格要下降一半。 14 1946年，举世公认的第一台电子数

5、字计算机ENIAC， 诞生在战火纷飞的二次世界大战，它的“出生地”是美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场。 二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 15 在ENIAC内部，总共安装了17468只电子管，7200个二极管，70000多电阻器，10000多 只电容器和6000只继电器，电路的焊接点多达50万个；机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达 到30吨。它的耗电量超过174千瓦；电子管平均每隔7分钟就要被烧坏一只。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 161954年美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室研制成功了第一台半导体计算机（TRADIC

6、 ） 1960年年IBM全面推出晶体管化的全面推出晶体管化的7000系列电脑。系列电脑。 以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑，换下了诞生不过一年的IBM709电子管计算机，从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域，并作为第二代电子计算机的典型代表，被永远载入电脑的史册里。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 17 1964年4月7日，IBM公司宣布了一项最新成就：IBM公司投资50亿美圆研制出的通用计算机-IBM360系统。 IBM360系统是首次使用集成电路作为元件构造的通用计算机。系统用360为名， 表示一圈360度，既代表着360系统从工商业到科学界的全方位应用，

7、也表示IBM的宗旨：为用户全方位服务。二、物联网的起源二、物联网的起源/计算机计算机 18 1971年，英特尔公司宣称，他们首创了一种“开启集成电路新纪元”的半导体芯片，英特尔公司命名它为4004，第一个4表示它可以一次处理4位数据， 第二个4代表它是这类芯片的第4种型号。这种数字代号沿用至今，就是现代所谓“386”、“486”等计算机俗称的最早源头。1972年4月， 霍夫小组研制出另一型号的微处理器8008。在做了少许改进后，1975年又推出有史以来最成功的8位微处理器8080。 8080集成了约4800个晶体管，每秒执行29万条指令。8080型微处理器正式投放市场是在1974年，这种芯片及

8、其仿制品后来共卖掉数以百万计，引发了汹涌澎湃的微电脑热潮。 二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 19二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 20时间型号公司1971 4004Intel19728008Intel1974Z-80Zilog19768086Intel197868000 Motorola198180286Intel198680386Intel198768030 Motorola198880486 Intel1993pentiumIntel二、物联网的起源二、物联网的起源/CPU 21 计算机网络就是通过电缆、电话线、或无线通讯互连的算机的集合。按计算机连网的区域大小，可以把网

9、络分为局域网和广域网。 如在一个房间、一座大楼，或是在一个小范围内的网络就称为局域网，而跨省市、跨国家的网络则是广域网，InternetInternet就是最大最典型的广就是最大最典型的广域网。域网。二、物联网的起源二、物联网的起源/网络网络 22二、物联网的起源二、物联网的起源/网络网络v 国际互联网真在民间普及应用，开始于上世纪90年代初。互联网在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段:v 第一阶段为第一阶段为19861993年是研究试验阶段。在此期间中年是研究试验阶段。在此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究国一些科研部门和高等院校开始研究Internet联网技术，联网技术，并开展了科

10、研课题和科技合作工作。并开展了科研课题和科技合作工作。v 第二阶段为第二阶段为19941996年，是起步阶段。在中国陆续启年，是起步阶段。在中国陆续启动了中国公用计算机互联网（动了中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国科技网）、中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、）、中国金桥信息网（中国金桥信息网（CHINAGBN）等多个互联网络，互联网）等多个互联网络，互联网开始步入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。开始步入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。v 第三阶段从第三阶段从1997年至今，是快速增长阶段，网络应用无处年至今，是快

11、速增长阶段，网络应用无处不在，渗透到社会的每个角落。不在，渗透到社会的每个角落。 23二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v美国是物联网技术的主导和先行国之一，较早开美国是物联网技术的主导和先行国之一，较早开展了物联网及相关技术的研究与应用展了物联网及相关技术的研究与应用。v1991年由美国提出普适计算的概念，它具有两个关键特性：一是随时随地访问信息的能力，二是不可见性，通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备，在用户不察觉的情况下进行计算和通信。 24二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v1995年，比尔盖茨在未来之路一书中曾经提及物联网的概念。v“物联网”概念的真正出

12、现是在1999年。麻省理麻省理工学院工学院AshtonAshton教授于教授于19991999年最早提出，其理念是年最早提出，其理念是基于射频识别技术基于射频识别技术(RFID)(RFID)、电子代码、电子代码(EPC)(EPC)等技术，等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。实时共享的实物互联网，即物联网。 25二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后在与美国工商业领袖举行的一次“圆桌会议”上，作为仅有的两名代表之一的IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧的地

13、球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。 奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。”此后，物联网产业引发全美工商界的高度关注，并认为“智慧地球”有望成为又一个“信息高速公路”计划，从而在世界范围内引起轰动。 26二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 美国的“智慧地球”战略认为：IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。具体地说，就是把感应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、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接

14、，形成所谓“物联网”。 然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。系。 27二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 该战略预言：“智慧的地球”战略能够带来长短兼顾的良好效益，尤其是在当前的局势下，对于美国经济甚至

15、世界经济走出困境具有重大意义。 在短期经济刺激方面，该战略要求政府投资于诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施，能够刺激短期经济增长，创造大量的就业岗位； 其次，新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间，有利于增强国家的长期竞争力； 第三，能够提高对于有限的资源与环境的利用率，有助于资源和环境保护； 第四，计划的实施将能建立必要的信息基础设施。 28二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v在欧盟方面，按欧盟专家的说法，欧盟发展物联网先于美国，事实上欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。v2009年布置的欧盟物联网行动计划（Internet of thingsA

16、n action plan for Europe）其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商，他们推动了M2M（机器与机器）的技术和服务的发展，同年又推出了欧盟物联网战略研究线路图。 29二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网v从2003年开始，日本开始了真正的泛在网试验。2004年，日本推出了下一步国家信息化战略泛在网战略，尽管当时还没有现代意义上的物联网概念，但泛在网战略，在方向上无疑是与物联网不谋而合的。v日本的物联网规划-为了突破持续低迷的经济环境，重整旗鼓，抢占数字领域制高点，日本于2009年3月提出“数字日本创新计划”(ICT Ha

17、toyama Plan，亦称ICT鸠山计划)，同年7年，日本更进一步提出“i-Japan战略2015”。其中，交通、医疗、智能家居、环境监测、物联网是建设重点。 30二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 日本基于物联网的地震感知预警系统可说是这方面成就的代表。多年来，地震预警一直是一项难以攻克的世界性科学难题，为了与地震作斗争，2007年10月，日本的传感形地震预警系统正式投入使用，日本各相关机构可无偿使用这项服务。日本现阶段有数十家企业和团体签署协议加入预警系统，预警系统向参加的企业等单位承诺，它们将在地震波到达前10秒30秒，收到地震警报。2008年6月14日，日本东北部的岩手、

18、宫城等地发生里氏7.2级地震。日本气象厅在主震到达宫城石卷市前12秒，发布了地震预报，在地震来临前10秒左右发出预警，给人们在避灾方面提供了宝贵的反应时间。 31二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 2009年10月13日，韩国通信委员会通过了物联网基础设施构建基本规划，将物联网市场确定为新增长动力，提出了“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境4大领域和12项详细课题。 32二、物联网的起源二、物联网的起源/物联网物联网 2009年8月7日，温家宝总理

19、视察无锡时提出“感知中国”理念，由此推动了物联网概念在国内的重视，成为继计算机、互联网和移动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的核心领域。 2010年3月5日，温家宝总理在政府工作报告将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。国务院、发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部等都在研究制定促进物联网产业发展的扶持政策，由此，推动了中国物联网建设从概念推广、政策制定、配套建设到技术研发的快速发展。 33 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四国内物联网产业发展国内物

20、联网产业发展1.1.一一五五 34三、三、 物联网的三大推动力物联网的三大推动力v3.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府v3.2 第二大推动力：企业第二大推动力：企业v3.3 第三大推动力：教育界与科技界第三大推动力：教育界与科技界 353.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府戈尔-数字地球 363.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府奥巴马-智慧地球 37山东农业大学山东农业大学1.3.1 第一大推动力：政府第一大推动力：政府v “两会”关注v 2010年3月6日上午,全国人大委员长吴邦国参加了十一届全国人大三次会议和全国政协十一届三次湖北代表团审议强调，要找准国际产业发展新方

21、向，扬长避短，把培育物联网、智能电网、低碳技术、生物技术、新材料等新兴产业作为国家发展战略。v 2010年3月5日上午，工信部部长李毅中信心十足地指出“（我们国家的）物联网有一定的基础，在国际水平的线上，我们并不落后。”v 2010年3月8日全国人大代表、浙江省电信有限公司总经理张新建表示，中国应将物联网建设上升为国家战略，并要掌握国际话语权。v 2010年3月5日，全国人大代表、中国工程院院士、中星微电子有限公司董事长邓中翰在接受采访时说，物联网将是未来经济的新增长点。 381.3.2 第二大推动力：企业第二大推动力：企业2008年，IBM提出的“智慧的地球”发展战略 391.3.2 第二大

22、推动力：企业第二大推动力：企业v 2010年9月11日，我国的“传感器网络标准工作组”成立，该组聚集了中国科学院、中国移动等国内传感网主要的技术研究和应用单位,将积极开展传感网标准制定工作，深度参与国际标准化活动，旨在通过标准化为产业发展奠定坚实的技术基础。“物联网”涵盖了诸多的产业力量，电信运营商在其中扮演什么样的角色呢？说到底，运营商就是提供一个运营平台，可以在上面开发各种业务。v 除了上述业务外，中国移动的“物联网”展台还展出了物流信息化、企业一卡通、公交视频、校讯通、手机购电等主题，这些业务都是物联网概念统合下的业务分支。中国电信将物联网业务分成两部分“平安e家”和“商务领航”。中国联

23、通的3G污水监测业务更脱离了个人消费的传统应用领域。 403.3第三大推动力：教育界与科技界第三大推动力：教育界与科技界v教育部 增设物联网专业v工信部 采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用v追求先进科学、前沿技术是科学家的天职 41 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推物联网三大推力力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四 国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 421.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析v国务院颁布了国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，内容涉及七

24、个方面：信息技术产业信息技术产业生物产业生物产业高端装备高端装备制造业制造业新能源产业新能源产业节能环保节能环保新能源产业新能源产业新材料产业新材料产业 43v节能环保产业 为应对全球气候变化和适应产业绿色发展的国际趋势，结合我国面临的资源环境巨大压力，我国将以先进适用技术集成应用为重点，大力发展新型高效节能、先进环保、资源循环利用技术和装备，发展节能环保服务业和再制造产业等环保产业新业态。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 44v新能源产业 绿色新能源技术发展和产业化是解决能源危机、优化能源结构的根本出路。未来我国应积极发展新一代核能；加快太阳能热利用技术推广应用，开拓多元

25、化的太阳能光伏光热发电市场；提高风电技术装备水平，有序推进风电规模化发展；因地制宜开发利用生物质能。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 45v新一代信息技术产业 信息技术正在纵深发展并深刻改变人类的生产和生活方式，新一代信息技术依然是我国产业结构优化升级的最核心技术1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 46v生物产业 生命科学和生物技术将是从根本上影响21世纪人类发展的重大领域，将对改变消耗自然资源的传统发展模式、构建绿色可再生产业体系、促进人类健康产生革命性影响。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 47v高端装备制造业 具有技术密集、附加值

26、高、成长空间大、带动作用强等突出特点，对于加快我国工业现代化建设，实现制造强国战略目标具有重要意义。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 48v新材料产业 国民经济各行业特别是战略性新兴产业发展的重要基础，也是长期以来制约我国制造业发展和节能减排目标实现的瓶颈。其发展要以发挥我国在纳米、超导、稀土等材料科学技术研究方面的优势为基础，以满足国家重大工程建设和产业结构升级为目标，巩固学科研究优势，大力发展新材料制备技术和装备，大力推进新型材料产业化，大力推进大宗高端材料规模化生产应用。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 49v新能源汽车产业 新能源汽车是全球汽车行

27、业升级转型的方向。当前，我国要充分发挥社会各方面的积极性，以产业联盟系列化为途径，着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，加速形成知识产权，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。1.4 国家战略性新兴产业解析国家战略性新兴产业解析 50 物联网的定义物联网的定义 物联网的起源物联网的起源1.1.二二物联网三大推力物联网三大推力三三第第1讲讲 物联网概论物联网概论战略性新兴产业战略性新兴产业解析解析四四 国内物联网产业发展国内物联网产业发展1.1.一一五五 51 2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯“唐芯一号”芯片研制成功，可以满足各种条

28、件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要；12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功一”，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。 52v 2009年11月，中国移动在江苏省无锡市相继建立了物联网研究院和物联网数据中心，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究和应用开发，支撑物联网的相关业务，并将与当地政府合作，在工业、农业、公共服务等各个领域开展形式多样的应用示范工程建设。 v 2010年2月，中国移动与苏州市政府签订合作协议，双方将在苏州建立中国移动苏州城市物联网应用中

29、心，重点开展TD-SCDMA与物联网融合的应用开发和推广，并在政务公开、城市管理、民生工程、工农业、服务业等领域的信息化建设过程中开展应用合作。同时，中国移动开发的一整套拥有自主知识产权的机器到机器通信解决方案，成为我国物联网应用的主要形式，已在智能楼宇、路灯监控、动物溯源、手机钱包、环境监测等方面得到了广泛的应用。 531.5 物联网国内发展物联网国内发展v 2010年5月，成都市印发成都市物联网产业发展规划 (20102012)。v 产业规划确定了成都物联网产业的三年发展目标，即“三中心、两基地、六体系和一高地”的“3261”战略目标。具体讲就是：基本建成物联网应用中心、物联网研发中心和物

30、联网信息安全中心，初步形成物联网成果孵化基地和产品制造基地，初步构建起物联网产业创新体系、应用推广体系、标准研制与验证体系、公共技术服务体系、信息安全基础体系和产业要素保障体系。规划明确，到2012年，物联网产业力争实现300亿元以上的产业发展规模，形成20家以上龙头企业、集聚100家以上骨干企业。 54 2010年8月7日消息,日前,青岛海尔对外公布,投入人民币306亿元,在胶州海尔工业园内开建建筑面积75万平方米的无氟变频空调专业化创新基地,全面投入到海尔空调已研发成功的无氟变频、物联网、循环能源等国际领先技术成果的开发生产当中。 55本章小结本章小结v物联网的发展是随着互联网、传感器等发

31、展而发展的。理念是在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信等技术，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。v物联网的显著特点是技术高度集成，学科复杂交叉，综合应用广泛，目前发展应用主要体现在智能电网、智能交通、智能物流、智能家居等领域。 56本章小结本章小结v通过本章的学习，能够掌握物联网的核心问题、本质特色以及最高目标，应对物联网的概念定义、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，为后续各章节的学习打下良好的基础。 571.简述物联网的定义2.简述物联网应具备的三个特征3.简述信息浪潮15年定律的内容4.请解释以下名词：RFID

32、；EPC5.物联网的三大推动力分别是什么？6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？习习 题题 58 59习题解答习题解答v1.简述物联网的定义v物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 60习题解答习题解答v 2.简述物联网应具备的三个特征v（1）全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；v（2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；v（3）智

33、能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。 61习题解答习题解答v3.简述信息浪潮15年定律的内容v“计算模式每隔15年发生一次变革”被称为“15年周期定律”。v4.请解释以下名词：RFID；EPCvRFID：Radio Frequency Identification射频识别。vEPC：Electronic Product Code产品电子代码。 62习题解答习题解答v5.物联网的三大推动力分别是什么？v政府；企业；教育界与科技界。v6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？v节能环保产业；新一代信息技术产业；生物产业；高端装备制造产业；新能源产业；新材料产业；新能源汽车产业。