物联网技术与应用课件.ppt

1、物联网技术及其应用背景 *2019年9月2日至4日中国(宁波)智慧城市技术与应用产品博览会(以下简称“智博会”)隆重举办，浙江省政府、工业和信息化部、国家标准化委员会签署了战略合作框架协议，三方将联合开展“智慧城市”建设试点工作，并支持宁波成为“智慧城市”国家综合试点城市。*我国物联网产业2019年市场规模已达到3650亿元，比此前一年增长38.6%，而今年连续的行业利好政策让投资者对物联网再度充满想象。新华社发布的2019至2019年中国物联网发展年度报告认为，保守预计到2019年，中国物联网产业将达到5000多亿元的规模，年均增长率为11%左右。*2019年由住建部组织召开的国家智慧城市试

2、点创建工作会议1月29日在北京召开，会议公布了首批国家智慧城市试点名单共90个（温州市、金华市、诸暨市、杭州市上城区、宁波市镇海区）*2019年5月14日金华市委书记陈一新说网络经济转型升级“一号产业”*2019年6月12日，潘云鹤 金华主讲中国智能城市的建设 物联网概述物联网概述123物联网技术基础知识物联网技术基础知识 物联网应用物联网应用 第一讲 物联网概述第二讲 物联网技术基础知识RFID 无线传感器网络 网络技术 智能计算第三讲 物联网技术的应用（生活、农业、交通等）物联网概念综述物联网概念综述12354物联网物联网从何而来从何而来 物联网物联网三大推动力三大推动力 物联网物联网整体

3、体系构架整体体系构架 总总 结结 什么是物联网？什么是物联网？通过射频识别（通过射频识别（RFIDRFID）、红外感应器、全球定位系）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品通过有线与无线方式与互联网连接，进行通信和何物品通过有线与无线方式与互联网连接，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。理的一种网络。(Internet of Things)。物联网（IoT）概念的提出2009年年2019年年2019年年2019年年l MIT

4、的 Kevin Ashton第一次提出：把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网”l ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络l IBM提出：把传感器设备安装到各种物体中，并且普遍连接形成网络，即“物联网”，进而在此基础上形成“智慧地球l 欧洲物联网研究项目工作组制订物联网战略研究路线图，介绍传感网/RFID等前端技术和20年发展趋势物联网形式早已存在，统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上物联网形式早已存在，统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上物联网的三大推动力第一大推动力：政府 第二大推动力：企业第

5、三大推动力：教育界与科技界 美国总统奥巴马2009年1月20日就职美国第44任总统，1月28日为了摆脱经济危机阴影的笼罩，提出了两项国家新战略计划新能源和“物联网”“互联网物联网智慧的地球”奥巴马期望利用“智慧的地球”来刺激经济复苏，把美国经济带出低谷。欧盟2009年6月制定物联网行动方案，推出物联网标准战略，确保物联网的可信度、接受度和安全性：2019年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域20192019年实现物与物之间的互联年实现物与物之间的互联20192020年进入半智能化年进入半智能化2020年之后实现全智能化。年之后实现全智能化。日本u-Japa

6、n战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100的国民可以利用高速或超高速网络。韩国也实现了类似的发展。配合 u-Korea 推出的 u-Home 是韩国的 u-IT839 八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。澳大利亚、新加坡、法国、德国等其他发达国家也加快部署了下一代网络基础设施的步伐，全球信息化正在引发当今世界的深刻变革 2009.8.7 中国国务院总理温家宝调研无锡中国国务院总理温家宝调研无锡时，对无锡传感中心高度关注，提出把传感网络中心设在无锡、辐射全国

7、的想法并指出：在传感在传感网发展中网发展中 早一点早一点 谋划未来谋划未来-早一点攻破核心技术早一点攻破核心技术。温家宝温家宝20092009年年1111月月3 3日上午在人民大会堂首日上午在人民大会堂首都科技大会都科技大会上强调要着力突破传感网、物联突破传感网、物联网关键技术网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。2019年年3月月5日在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告日在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出，大力培育战略性新兴产业。积极推进“三网”融合取得实质性进展，加加快物联网的研发应用快物联网的研发应用。201

8、92019年年3 3月月5 5日在十一届全国人日在十一届全国人大四次会议上作政府工作报告大四次会议上作政府工作报告时指出：加快发展节能环保、加快发展节能环保、电子信息、物联网、新能源等电子信息、物联网、新能源等战略性新兴产业战略性新兴产业，提升改造生物医药等四大高新技术优势行业，组织企业实施科技攻关2019年9月，物联网技术物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分而国家重点培育的中国的战略性新兴产业中国的战略性新兴产业国家国家“十二五十二五”规划规划明确提出，物联网物联网将会在十大领域重点部署十大领域重点部署：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全环境与安

9、全检测检测医疗医疗健康健康国防国防军事军事精细农精细农牧业牧业金融与金融与服务业服务业工业与自动工业与自动化控制化控制国家和地方政府支持物联网发展要点125634应用服务导向应用服务导向关键技术突破关键技术突破试点示范带动试点示范带动产业联盟推进产业联盟推进基础设施先行基础设施先行产业园区辐射产业园区辐射l 传感器技术和部件l 移动通信技术和芯片l 数字信号处理技术l 政府事务应用l 社会公共服务应用l 行业和企业专业应用l 公共安全、交通、环境l 生活服务、医疗卫生l 安全溯源、电网、物流l 政策法规和标准建设l 移动和宽带网络建设l 计算中心建设l 通过产业联盟的成立，推进产业快速发展l

10、争取科技重大专项，支持关键技术成果产业化l 通过产业园区建设，聚焦和强化产业力量物联网受到高度关注，物联网受到高度关注，“试点项目与投资趋向试点项目与投资趋向”和和“参与产业联盟与争取重大专项参与产业联盟与争取重大专项”是关是关键键20192019年年3 3月月9 9日教育部网站发出通知：我国拟针对互日教育部网站发出通知：我国拟针对互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等国家决定大力发展的重要战略性新兴产业，药等国家决定大力发展的重要战略性新兴产业，在高校本科教育阶段设立相关专业。这其中就包在高校本科教育阶段设立相关专业。这其中就包括括增设物联

11、网专业增设物联网专业，以期，以期为重要战略性新兴产业为重要战略性新兴产业物联网相关产业培养高素质人才物联网相关产业培养高素质人才。物联网整体体系架构物联网物联网感知层感知层网网络络连连接接统统一一IP协协议议 关关注注IP v6IT和和应应用用统统一一架架构构 关关注注云云计计算算RFID读写读写M2M终端终端传感器网传感器网摄像监控摄像监控定位授时定位授时物联网物联网网络层网络层接入网络接入网络核心网络核心网络业务支撑业务支撑 平台平台物联网物联网应用层应用层行业应用行业应用平台平台行业应用行业应用系统系统物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的产业，物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的

12、产业，IPv6和云计算是核心基础架构发展方向和云计算是核心基础架构发展方向智能家居智能家居智能城管智能城管智能交通智能交通智能电力智能电力智能医疗智能医疗行业应用导向，完整解决方案交付行业应用导向，完整解决方案交付产业链产业链各环节各环节定位，定位，通用产通用产品提供品提供感知层是物联网全面感知的基础物联网感知层l RFID标签和读写器l M2M终端和传感器l 传感器网络和网关感知层实现方式感知层实现方式l 摄像头和监控l GPS/北斗定位授时l 智能家居网关感知层作用感知层作用感知层突破方向感知层突破方向l 感知和识别物体l 采集和捕获信息l 更敏感和更全面的感知能力l 解决低功耗的问题l

13、解决小型化和低成本问题RFID读写智能家居网关M2M终端传感器网络摄像头GPS/北斗传感器网关感知层是实现物的世界连接和感知的基础，必须考虑感知层的全面布局和发展重点产品策略感知层是实现物的世界连接和感知的基础，必须考虑感知层的全面布局和发展重点产品策略无线上连无线上连&有线上连有线上连网络层是物联网无处不在的前提物联网网络层l 接入网：无线/光纤各种类型的接入形式l 核心网：统一IP协议上的大带宽的可靠网络l 业务支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑网络层主要层次网络层主要层次网络层作用网络层作用网络层突破方向网络层突破方向l 连接感知层和应用层l 随时随地的连接实现l 当前最成熟的部分l

14、扩展规模，以实现无处不在l 业务可扩展的管理运营能力l 简化结构，上下层面融合IP统统一一协协议议有有效效降降低低实实现现成成本本规规模模扩扩展展带带来来IPv6的的发发展展动动力力ONU接入网络l 无线接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMaxl 有线接入：光纤（PON）和铜线（xDSL）l 汇集承载：IP化传输网络（PTN/CE）核心网络&业务网关l 统一IP协议的高效率的核心网络/设备/接口l 针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制l 边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发CPE业务平台鉴权平台计费平台经营分析平台业务支撑平台l 提供终端和业务的通道和联动控制逻辑l 实现不同终端和

15、业务统一管理、部署和扩展l 针对客户提供用户自定义业务环境和接口网络层是物联网成为普遍服务前提，必须关注规模扩展机遇，重点是接入网络和业务支撑平台网络层是物联网成为普遍服务前提，必须关注规模扩展机遇，重点是接入网络和业务支撑平台应用层是物联网智能处理的中枢物联网应用层l 智能家居l 智能交通l 智能城管应用层主要应用方向应用层主要应用方向应用层作用应用层作用应用层突破方向应用层突破方向l 信息技术与行业专业技术结合l 实现广泛智能化应用的解决方案集合l 信息技术与行业的深度融合l 信息的社会化共享和安全保障l 基于云计算的应用整体架构l 智能电力l 智能医疗l 智能通信服务云云计计算算是是应应

16、用用大大规规模模部部署署关关键键云计算资源云计算资源云计算业务云计算业务计算能力存储能力全局控调SaaSPaaSIaaS云计算的意义云计算的意义l 适应业务量增长不确定性的弹性架构体系l 适应海量数据计算和存储的低成本曲线的架构l 适应开放式的应用提供和部署环境l IT架构和商业模式转变的关键物物联联网网应应用用发发展展六六热热点点大大领领域域 智能智能家居家居智能智能电力电力智能智能交通交通智能智能医疗医疗智能智能城管城管智能通智能通信服务信服务六大热点涵盖了主要应用集和投资方向六大热点涵盖了主要应用集和投资方向应用层是物联网的智能中枢，必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供

17、应用层是物联网的智能中枢，必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供主导商业模式和行业利益竞争的挑战物联网当前主流商业模式物联网当前主流商业模式运营商网络行业客户自建 架构和应用运营商提供网络M2M终端传感网关行业应用系统运营商运营商行业客户行业客户带宽租用透明通道l 优点：最符合行业特点的应用体系l 缺点：最初级的应用形式 缺乏扩展能力的架构 阻碍实现泛在聚合运营商主导的商业模式运营商主导的商业模式开放式均衡发展的商业模式开放式均衡发展的商业模式运营商运营商行业客户行业客户带宽+应用租用提供通道+应用运营商网络运营商提供 网络、架构和应用M2M终端传感网关行业应用系统业务支撑平台

18、l 优点：可扩展的架构和应用体系 有利于实现泛在聚合l 缺点：复杂的架构和应用体系 无法满足所有应用的需求 产业唯一核心阻碍产业发展l 优点：可扩展的架构和应用体系 有利于实现泛在聚合 可满足所有应用需求l 缺点：产业链、架构应用体系复杂运营商运营商行业客户行业客户带宽+应用 /带宽通道/通道+应用服务提供商服务提供商独立/依附提供应用独立/依附提供应用运营商网络运营商提供 网络和架构 开放式提供应用M2M终端传感网关行业应用系统业务支撑平台物联网商业模式有待确定，核心是行业利益的竞争，开放式应用提供模式有利于产业发展物联网商业模式有待确定，核心是行业利益的竞争，开放式应用提供模式有利于产业发

19、展思考：运营商和行业客户并重的策略和建立应用服务提供能力是立足物联网发展的关键思考：运营商和行业客户并重的策略和建立应用服务提供能力是立足物联网发展的关键*针对商业用户、家庭用户、个人用户的商业模式依然是运营商主导的通用服务提供针对商业用户、家庭用户、个人用户的商业模式依然是运营商主导的通用服务提供物联网物联网行业发展行业发展面临挑战面临挑战l 商业模式的不确定性，核心是行业利益的竞争，开放式应用提供模式有利于产业规模的迅速发展l 协同标准化的不确定性，关键是协同的通信标准和各行业标准l 整合复杂产业链的不确定性，运营商是最适合的整合者，难度很大，尤其是行业壁垒 物联网物联网产业发展产业发展策

20、略思考策略思考物联网物联网产业竞争产业竞争能力思考能力思考l 总体上，既要充分把握物联网发展机遇，也要控制不确定的风险l 应该坚持运营商和行业客户并重的市场策略l 基于物联网建立和运营商战略关系，对于长远发展是必要的l 建立应用服务提供能力是立足物联网发展的关键l 建立产业研究、产业战略和行业战略的完整的公司战略体系l 基于战略定位，拥有核心技术能力和自主研发能力l 建立适应市场竞争要求的公司体制l 拥有真正适应市场竞争的综合能力是成功必需的基础小结：物联网概念最关注以人为中心统一的物联网概念核心关注点是：以人为中心，建立为人服务的物的基础架构和应用体系统一的物联网概念核心关注点是：以人为中心

21、，建立为人服务的物的基础架构和应用体系E社会社会模型模型智慧地球智慧地球模型模型l 强调以人为中心的任意可达的网络l 强调以人为中心的按需可用的服务l 强调为人服务的生产生活各个方面l 强调为人服务的智能处理能力提升智慧城市智慧电力智慧医疗智慧水源智慧电信智慧零售智慧交通智慧石油智慧银行智慧食品Smart Planet智慧地球智慧地球物联网不是包含一切的连接物的网络，其核心是以人为中心的物的网络和为人服务的应用物联网不是包含一切的连接物的网络，其核心是以人为中心的物的网络和为人服务的应用物联网物联网信息获取与感知技术信息获取与感知技术1234物联网物联网信息传输技术信息传输技术 物联网物联网信

22、息处理技术信息处理技术 总结总结RFID相关的自动识别技术 自动识别技术：包括条形码、接触式IC卡、生物特征识别、光学字符识别（OCR）以及射频识别（RFID）等。条形码（Bar Code）技术：最早产生在20世纪20年代，由一组规则排列的条和空、相应的数字组成。其它.RFIDRFID的应用第二代身份证RFID技术和应用的市场前景巨大人人财财物物l 应用领域：身份识别、签名认证l 应用要求：身份认证、签名、交易要求具备法律效力，不可抵赖、篡改及假冒l 应用领域：财富管理、商业交易l 应用要求：构建虚拟“围墙”，确保数字财富、数字物品的安全l 应用领域：识别防伪、记录管理l 应用要求：与实体社会

23、映射通道分布广泛、方便快捷，映射关系一致RFID广阔的应用前景广阔的应用前景移动支付移动支付不停车收不停车收费费物流仓储物流仓储RFID技术具有广阔的应用前景和乐观的市场空间，应该及早掌握相关技术和实现产品化技术具有广阔的应用前景和乐观的市场空间，应该及早掌握相关技术和实现产品化商品防伪 自动导航 食品追溯 药品追溯 自动导游 校园一卡通 物联网通信层是连接智能设备和控制系统的桥梁，有两大类：“地上走的”有线通信和“天上飞的”无线通信。有线通信分为相对短距离的现场总线和中长距离的可支持IP的网络。无线通信技术主要分为的短距离接入的无线网状网、RFID和WIFI/WiMAX等，以及中长距离的GS

24、M和CDMA、卫星通信技术等两类。在物联网应用中，用无线网状网和现场总线网络做最后一公里接入、用GPRS/CDMA网络和IP网等广域网络做长距离主干传输的组合方式是一种常用组合。智能计算智能计算物联网产业链DCM三架马车物联网软件和中间件从“牛计算”到云计算传感网应用是未来感知层的主要形式传感网具有广阔应用前景，是未来泛在感知的主要形式，是当前物联网技术突破的主要方向传感网具有广阔应用前景，是未来泛在感知的主要形式，是当前物联网技术突破的主要方向农业生产监控农业生产监控城市环境监控城市环境监控生产安全监控生产安全监控易观国际预测数据中国传感网市场规模将于2019年超过200亿元2019年和20

25、19年市场增长速度显著提升传感网市场开始规模启动l 传感网具有广阔的应用前景和乐观的市场空间传感网具有广阔的应用前景和乐观的市场空间l 当前传感网发展还存在关键技术突破和协议统一等问题当前传感网发展还存在关键技术突破和协议统一等问题l 建议初期项目采用合作方式，机会合适时并购相关公司建议初期项目采用合作方式，机会合适时并购相关公司手机集成传感器平台是发展趋势手机发展趋势是手机发展趋势是“移动互联网服务移动互联网服务+移动传感服务移动传感服务”，这是值得关注和研究的方向，这是值得关注和研究的方向内置传感网关集成式传感器分布式传感器手机传感器平台手机传感器平台Title in hereGPS定位应

26、用定位应用Title in hereTitle in here体征体征传感器传感器Title in hereRFID识读应用识读应用Title in here内置传内置传感网关感网关Title in here重力重力传感器传感器移动支付类业务移动支付类业务医疗医疗交通交通类业类业务务游戏类业务（手柄）游戏类业务（手柄）基于定位类业基于定位类业务（搜索）务（搜索）感知类业务（防盗）感知类业务（防盗）随时性、随地性随时性、随地性+高带宽、智能化高带宽、智能化=便捷和强大的传感平台便捷和强大的传感平台智能交通智能交通1234生活服务生活服务智能农业智能农业物联网应用的核心要素中国：2009年8月 感

27、知中国以中科院和中国移动为先导，强调自主创新的传感技术和TD结合美国：2019年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略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：2009年6月 物联网行动计划 具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全日本：2009年8月 u-Japan战略在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用关注点1：全面感知关注点2：可靠传送关注点3：智能处理l 传感器和RFIDl 智能嵌入技术(如智能家庭)l 短距无线和传感网技术l IP化多业务承载的公网l 信息IT技术深入各行业l 物物&人物交互的智能中枢3.13.1智能交通智能交通 智能交通智能

28、交通统智能交通统一应用平台一应用平台车辆传感网人体传感网道路传感网气象传感网人体生理监测l心跳、血压l体温l疲劳、醉酒道路监测l车速、车型l车流量l道路状况车辆状态监测l刹车l胎压l车间距局部气象监测l温度、湿度l风、雨l雪、冰前方桥下有人过马路前方桥下有人过马路!智能交通传感网应用实例：提前预警智能交通实现的前提：全面的感知，及时可靠的传送，智能应用平台的信息聚合处理和应用智能交通实现的前提：全面的感知，及时可靠的传送，智能应用平台的信息聚合处理和应用3.23.2家居生活家居生活 人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手

29、机，提醒您去医院检查身体生活服务一个茶盅自从其在工厂里诞生的那一刻就内置一个可以被自动识别的RFID芯片，从其走下流水线到走进沃尔玛商场，其间的每一步，都能够在任意一台联网的电脑上查到其位置和状态。我们在沃尔玛商场里拿到这个茶盅放进自己的购物车，直接走出沃尔玛的大门，并不需要站在一条人龙后面排队等待沃尔玛的服务生为我们一一结帐。大门上的检测器会自动结算，这件茶盅和相应的价格会自动出现在大门侧栏的显示屏上。同时它也检测出我口袋里的信用卡卡号，然后显示出：我们将从你的招行信用卡（尾号4567）里扣除5块人民币。3.33.3智能农业 给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超

30、市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。智能农业通过植入土壤或暴露在空气中的传感器监控土壤性状和环境状况。数据通过物联网传输到远程控制中心，可及时查清当前农作物的生长环境现状和变化趋势，确定农作物的生产目标。通过数据挖掘的方法，可以知道：环境温度湿度和土壤各项参数等因素是如何影响农作物产量的，如何调节它们才能够最大限度地提高农作物产量物联网是实现中国五大主题任务的关键推动要素之一物联网对中国的意义经济可持续发展经济可持续发展有竞争力的企业有竞争力的企业和谐社会和谐社会能源有效利用能源有效利用环境保护环境保护IBM大中华区CEO智慧地球赢在中国总 结矩阵式发展策略矩阵式发展策略感知层关键技术感知层关键技术规模出货关键部件规模出货关键部件系统架构关键平台系统架构关键平台开放产业链生态合作开放产业链生态合作物联网作用是：实现机器和物与人通信和交互的物联网作用是：实现机器和物与人通信和交互的“桥桥”物联网表现形式是：信息基础设施和实体基础设施结合物联网表现形式是：信息基础设施和实体基础设施结合物联网的目标是：物联网的目标是：通过网络和通过网络和IT技术实现智能化，解决技术实现智能化，解决各个行业各个行业“效率、安全、节能效率、安全、节能”等问等问题题