物联网和嵌入式系统课件.ppt

1、 物联网与嵌入式系统物联网与嵌入式系统 2019.6 l物联网是泛在计算时代的业态物联网是泛在计算时代的业态l物联网背景物联网背景l物联网的关键技术物联网的关键技术l几点思考几点思考4lMakes the resources network accessiblelMake the applications more feasible to suit the network computing environment Network-and embedded-enabled Software StructuredConnectedUser-centricOn-demand ServiceWhat

2、 software-enabled technologies should be focused on?泛在计算时代泛在计算时代lPC10年产生了互联网年产生了互联网;互联网经过互联网经过10年运行年运行产生阿里巴巴、百度、盛大等成功企业产生阿里巴巴、百度、盛大等成功企业l由无处不在、无所不有的嵌入式系统构成由无处不在、无所不有的嵌入式系统构成的泛在计算时代的泛在计算时代lRFID、无线传感器网和物联网都是泛在计、无线传感器网和物联网都是泛在计算时代的业态算时代的业态l2019年美国麻省理工学院（年美国麻省理工学院（MIT）首次）首次提出物联网的概念提出物联网的概念Internet of Th

3、ingslITU2019年的年度报告：信息与通信技年的年度报告：信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，接任何人，发展到连接任何物体的阶段，而万物的连接就形成了物联网而万物的连接就形成了物联网 -Alexander Resources 尽管手机市场以每年尽管手机市场以每年10%的速率的速率增长，但无线机器互联应用是一增长，但无线机器互联应用是一个高速发展的市场，到个高速发展的市场，到2019年底年底将以每年将以每年40%的速率增长。的速率增长。-数据来源:ABI Research$55B增值应用和服务实时监控 网络、集

4、成和服务 硬件-NTT DoCoMo 910信息采集信息采集信息传递信息传递信息处理信息处理将传感器或RFID等采集设备嵌入需要关注和采集的地点、物体以及系统中，实时获取其状态及状态的变化建设无处不在的无线网络，对采集到的数据进行安全、有效的传递。借助云计算等新的运算处理系统来处理信息和辅助决策l在奥巴马就任美国总统后与美国工商业领袖举行的“圆桌会议”上，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”这一概念。得到了奥巴马的积极回应,“智慧的地球”已经上升至美国的国家战略 l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，形成所谓“物

5、联网”l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。Our world is becoming INSTRUMENTEDOur world is becoming INTERCONNECTEDAll things becomingINTELLIGENTSensorsEvent Processing&IntegrationVisualization&TuningLeaders today are benefiting from new sensor data when combined with IBMsbusiness process management,event

6、 processing&business optimization capabilitiesNew DataNew InsightsProcessInnovationNew&OptimizedBusiness ProcessesTCANBUSECUComputer/DisplayTCUWSEData CaptureJVMBusinessApplicationsWirelessnetworkProcessorOSMiddleware(SOA Foundation)WebSphere ESBOSGiTSPWebSphere Sensor Events(WSE)l2019年年2月，基于美国国会要求评

7、估美国的技术月，基于美国国会要求评估美国的技术竞争力和维持提高这种竞争力的要求，美国科学竞争力和维持提高这种竞争力的要求，美国科学院发布的美国竞争力计划将院发布的美国竞争力计划将CPS列为重要的列为重要的研究项目研究项目l美国总统科学与技术顾问委员会美国总统科学与技术顾问委员会(PCAST)2019把把CPS作为在网络与信息技术领域的第一项提案作为在网络与信息技术领域的第一项提案l2019年成立的美国年成立的美国CPS指导小组（指导小组（CPS Steering Group）在）在Cyber-Physical Systems Executive Summary中，把中，把CPS应用放在交通、国

8、防、能源、应用放在交通、国防、能源、医疗、农业和大型建筑设施等方面医疗、农业和大型建筑设施等方面 l信息融合物理系统信息融合物理系统CPS（Cyber-Physical System）融）融合了合了Computation、Communication和和Control等的等的3C技术技术 l把嵌入式的物理设备（已具有把嵌入式的物理设备（已具有Computation）通过无）通过无线宽带通信（线宽带通信（Communication）与后台数据处理系统）与后台数据处理系统相连来达到自治的控制（相连来达到自治的控制（Control）和信息服务。也）和信息服务。也就是在嵌入式的物理设备要建立信息采集与处

9、理的就是在嵌入式的物理设备要建立信息采集与处理的信息平台，来达到信息平台，来达到Low end(嵌入式的物理设备嵌入式的物理设备)与与High end(后台数据处理系统后台数据处理系统)的连接的连接 l物联网三要素物联网三要素：信息采集、信息传递、信息处理l智慧地球的智慧地球的3I：Instrumented、Interconnected、Intelligentl信息融合物理系统信息融合物理系统CPS中3C：Computation、Communication和Controll物理设备的嵌入式，使其具有物理设备的嵌入式，使其具有Computation和传感器功能和传感器功能l对不值得或无法对不值得

10、或无法Computation,则可用电子标则可用电子标签签RFIDlPassive data Active information l嵌入式的设计：面向对象嵌入式的设计：面向对象 面向角色面向角色 （物联网对象是模拟的、连续的、与时间有（物联网对象是模拟的、连续的、与时间有关的和动态的）关的和动态的）Sensor NetworksMedicalSmart Spacephysical infrastructuresCargo,LogisticsRFIDDisaster Rescuel嵌入式设备（孤岛型）联成网络，使其嵌入式设备（孤岛型）联成网络，使其提高功能和可靠性提高功能和可靠性l嵌入式设备一

11、般无浏览器，需建立信息浏览器，需建立信息平台，实现平台，实现Low end和和High end的连接的连接l无线传感器网、无线宽带网和互联网的无线传感器网、无线宽带网和互联网的融合融合（互联网的对象：结构化数据；物（互联网的对象：结构化数据；物联网的对象：非结构化数据）联网的对象：非结构化数据）l孤岛型嵌入式系统的有限功能已无法满孤岛型嵌入式系统的有限功能已无法满足需求足需求l物联网是面向物理对象的数据是连续的、物联网是面向物理对象的数据是连续的、动态的动态的(有生命周期有生命周期)和非结构化的和非结构化的l与互联网的连接不能简单搬用互联网的与互联网的连接不能简单搬用互联网的浏览器浏览器(面向

12、结构化的面向结构化的)l在在Low end和和High end要建立信息中间件要建立信息中间件l信息平台的中间件信息平台的中间件OSGi(Open Service Gateway Initiative)l由众多公司和机构组成了开源的组织由众多公司和机构组成了开源的组织OSGi联盟。联盟。l针对汽车电子、家庭网络、移动设备和针对汽车电子、家庭网络、移动设备和工业环境这样的特定领域工业环境这样的特定领域 的与互联网连的与互联网连接的中间件接的中间件lThe Low end:ubiquitous embedded deviceslThe High end:complex systems with g

13、lobal integration servicesl“谈天说地”：物联网与云计算的有机结合GIG,Cloud computingEmbedded Systems？l云计算、海量计算、非结构化数据管理云计算、海量计算、非结构化数据管理lpassive data-active information-reliable servicelAutonomyAutonomy，突破传统嵌入式系统的框框，突破传统嵌入式系统的框框，通过互联网组成各种相应自治的控制系通过互联网组成各种相应自治的控制系统和信息服务系统统和信息服务系统l新趋势：现代工业产品中计算机化电子产品的所占份额越来越大，2019年末，达到5

14、3 趋势2:大范围整合与集成物物 联联 网网趋势1:嵌入式化，设备/数据迅速增长趋势3:网络化l根治交通事故保障人们生命安全l控制交通堵塞保障交通命脉畅通l培养汽车移动物联网新兴支柱产业l开拓国民经济新型智能经济增长点据权威机构和相关采样监测数据表明，中国健康服务市场目前规模在据权威机构和相关采样监测数据表明，中国健康服务市场目前规模在100100亿以上亿以上 2、数字医疗、数字医疗用配电环节，电能信息采集市场规模分析用配电环节，电能信息采集市场规模分析v为各种类型医疗机构、社区医疗服务的医护人员快速、客观地判断病人的健康状况提供依据v为一些需要长期监护的病人提供可携带的监护装置v实现健康信息

15、的“个人化”和“家庭化”，有利于疾病的早发现和早治疗 -躯躯体体网络网络BAN（Body Area Network）ECG Heart beatBlood pHPercent Body FatTemperatureDissolve O2GlucoseBody movementCholesterol ECG Heart beatBlood pHPercent Body FatTemperatureDissolve O2GlucoseBody movementBody movementCholesterol 血压血压 ECG 溶解氧溶解氧 葡萄糖葡萄糖 体温体温 肥肪的肥肪的%患者的动向患者的动向

16、 胆股村胆股村llA观点观点:强调物联网强调物联网(包括传感器和包括传感器和RFID等等)的规范和标准的规范和标准lB观点观点:从应用着手强调物联网的应用从应用着手强调物联网的应用lC观点观点:从物联网产业价值链来考虑物联从物联网产业价值链来考虑物联网的运行模式网的运行模式l智能传感器智能传感器l低电压、低功耗和多功能低电压、低功耗和多功能l嵌入式的设计：面向对象嵌入式的设计：面向对象 面向角色面向角色 -Alexander Resources 尽管手机市场以每年尽管手机市场以每年10%的速率的速率增长，但无线机器互联应用是一增长，但无线机器互联应用是一个高速发展的市场，到个高速发展的市场，到

17、2019年底年底将以每年将以每年40%的速率增长。的速率增长。-数据来源:ABI Research$55B增值应用和服务实时监控 网络、集成和服务 硬件-NTT DoCoMo l物联网产业链中：物理设备8%；系统集成20-30%；主要在于增值的信息服务（包括控制与监测等）:60-70%l物联网产业链中的利益分配格局：应向下游的信息与应用服务倾斜l成功的物联网上必定有一朵成功的物联网上必定有一朵“云计算云计算”；否则将会是一堆废铜烂铁否则将会是一堆废铜烂铁l“云计算云计算”要有地上具体应用的对象；要有地上具体应用的对象；否则将是一朵否则将是一朵“浮云浮云”l汽车成信息终端汽车成信息终端:通过云计

18、算平台通过云计算平台GAE（Google App Engine)实现汽车远程信息服务实现汽车远程信息服务l新型急救医疗系统新型急救医疗系统:利用利用NTT公司提供的云计算公司提供的云计算服务服务Setten开发的新系统，可在开发的新系统，可在1分钟左右确定到分钟左右确定到底要送往哪家医院最适当底要送往哪家医院最适当 l电力银行电力银行:对于每个用户进行用电量和发电量的精对于每个用户进行用电量和发电量的精密计量和管理，并且每月进行结算，就像客户在密计量和管理，并且每月进行结算，就像客户在银行使用银行使用 IC卡存款和取款那样卡存款和取款那样 l电影院的实况转播电影院的实况转播:两小时电影的信息量

19、大约为两小时电影的信息量大约为150G至至200G,基于基于NTT的云计算平台的云计算平台Setten来完成来完成 47lMakes the resources network accessiblelMake the applications more feasible to suit the network computing environment Network-and embedded-enabled Software StructuredConnectedUser-centricOn-demand ServiceWhat software-enabled technologies should be focused on?泛在计算时代泛在计算时代l物联网产业链中：物联网产业链中：物理设备物理设备8%；系统集；系统集成成20-30%；增值的信息服务（包括控制；增值的信息服务（包括控制与监视等）与监视等）60-70%lGDP的模式的转变：的模式的转变：IT的制造型的制造型信息信息 服务型服务型l泛在计算时代的物联网泛在计算时代的物联网一定会产生新的一定会产生新的阿里巴巴、新的百度、新的盛大阿里巴巴、新的百度、新的盛大 谢 谢！