大学精品课件：第01章-物联网概述.pptx

1、 物联网的由来与发展物联网的由来与发展 物联网的定义物联网的定义物联网的特征物联网的特征物联网的框架结构框架结构4123物联网的关键技术关键技术5应用领域应用领域 6目录物联网由来与发展1.1 1.1 由来与发展20052005年年 国际电信联盟发布了国际电信联盟发布了ITUITU互联网报告互联网报告20052005：物联网：物联网，引用了，引用了“物联网物联网”的概念，并且指出无所不在的的概念，并且指出无所不在的“物联网物联网”通信时代通信时代即将来临。然而，报告对物联网缺乏一个清晰的定义，并且覆即将来临。然而，报告对物联网缺乏一个清晰的定义，并且覆盖范围有了较大的拓展盖范围有了较大的拓展2

2、0092009年初年初美国国际商业机器公司，即美国国际商业机器公司，即IBMIBM，提出，提出“智慧的地球智慧的地球”概念，认概念，认为：信息产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在为：信息产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、各行各业之中，具体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，形成物联网物体中，并且被普遍连接，形成物联网20092009年年6 6月月欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会

3、委员会及地区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区委员会递交了委员会递交了欧盟物联网行动计划欧盟物联网行动计划，其目的为希望欧洲通，其目的为希望欧洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界过构建新型物联网管理框架来引领世界“物联网物联网”发展。发展。20092009年年8 8月月日本提出日本提出“智慧泛在智慧泛在”构想，将传感网列为国家重要战略，致力构想，将传感网列为国家重要战略，致力于一个个性化的物联网智能服务体系于一个个性化的物联网智能服务体系发展之路发展之路（续）20092009年年8 8月月国务院总理温家宝国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考察，指出关来到中科院无锡研

4、发中心考察，指出关于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统和于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统和3G3G中中的的TDTD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫叫“感知中国感知中国”中心中心20092009年年1010月月韩国通信委员会通过韩国通信委员会通过物联网基础设施构建基本规划物联网基础设施构建基本规划，将物联网确定为新增长动力，树立了将物联网确定为新增长动力，树立了“通过构建世界最先通过构建世界最先进的物联网基础实施，打

5、造未来广播通信融合领域超一流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强国信息强国”的目标的目标20102010年年3 3月月 国务院总理温家宝国务院总理温家宝在在政府工作报告政府工作报告中，将中，将“加快物联加快物联网的研发应用网的研发应用”明确纳入重点产业振兴，表明物联网已经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被提升为国家战略，中国开启物联网元年物联网的定义1.2 1.2 物联网定义 The Internet of things 物物相连物物相连 人人-车车-物物-信息流信息流让客观事物会说话AnytimeAnythingAnyoneAnyw

6、here 物联网物联网是一种通过射频识别（是一种通过射频识别（RFID）、红）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等外感应器、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，以互联网相连接，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、实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的监控和管理的网络网络。全面感知全面感知利用射频识别、二维码、传感器等感知、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捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取息采集和获取 可靠传送可靠传

7、送通过将物体接入信息网络，依托各种通信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网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享共享智能处理智能处理利用各种智能计算技术，对海量的感知数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，实现智能化据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制的决策和控制主要特征主要特征 物联网的特征1.3 网络化网络化 物联化互联化互联化自动化自动化4123感知化5智能化智能化 6物联网的本质是网络通讯网络通讯 物联网核心技术是无线技术无线技术 框架结构1.4 物联网硬件软件感知控制层网络传输层应用服务层1.4 框架结构框架结构感知控

8、制层感知控制层网络传输层网络传输层应用服务层应用服务层主要技术主要技术EPCEPC编码和编码和RFIDRFID射频识别技术射频识别技术无线传感器网络，无线传感器网络，PLCPLC，蓝牙，蓝牙，Wi-FiWi-Fi，现场总线，现场总线云计算技术、数据融合与云计算技术、数据融合与智能技术、中间件技术智能技术、中间件技术知识点知识点EPCEPC编码的标准和编码的标准和RFIDRFID的工作原的工作原理理数据传输方式，算法，原理数据传输方式，算法，原理云连接、云安全、云存储、云连接、云安全、云存储、知 识 表 达 与 获 取、智 能知 识 表 达 与 获 取、智 能AgentAgent知识单元知识单元

9、产品编码标准、产品编码标准、RFIDRFID标签、阅读标签、阅读器、天线、中间件器、天线、中间件组网技术，定位技术，时间同组网技术，定位技术，时间同步技术，路由协议，步技术，路由协议，MACMAC协协议，数据融合议，数据融合数据库技术、智能技术、数据库技术、智能技术、信息安全技术信息安全技术知识体系知识体系通过对产品按照合适的标准来进通过对产品按照合适的标准来进行编码实现对产品的辨别。和通行编码实现对产品的辨别。和通过射频识别技术，完成对产品的过射频识别技术，完成对产品的信息读取，处理和管理信息读取，处理和管理技术框架，通信协议，技术标技术框架，通信协议，技术标准准云计算系统、人工智能系云计算

10、系统、人工智能系统、分布智能系统统、分布智能系统软件软件（平台）（平台）RFIDRFID中间件（产品信息转换软件、中间件（产品信息转换软件、数据库等）数据库等）NS2NS2，IAR,KEIL,Wave IAR,KEIL,Wave 数据库系统、中间件平台、数据库系统、中间件平台、云计算平台云计算平台硬件硬件（平台）（平台）RFIDRFID应答器、阅读器，天线组成应答器、阅读器，天线组成的的RFIDRFID系统。系统。CC2430,EM250,JENNIC CC2430,EM250,JENNIC LTD,FREESCALE BEELTD,FREESCALE BEEPCPC机和各种嵌入式终端机和各种

11、嵌入式终端相关课程相关课程编码理论、通信原理、数据库、编码理论、通信原理、数据库、电子电路电子电路无线传感器网络简明教程，电无线传感器网络简明教程，电力线通信技术，蓝牙技术基础，力线通信技术，蓝牙技术基础，现场总线技术现场总线技术微机原理与操作系统、计微机原理与操作系统、计算机网络、数据库技术、算机网络、数据库技术、信息安全信息安全软件软件应用服务层应用服务层掌握应用系统设计技术关键，物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；能够独立设计构，数据流设计；能够独立设计不同需要的物联网应用系统不同需要的物联网应用系统硬件硬件网络传输层网络

12、传输层多种网络网关设计，多种网络网关设计，HF,UHFHF,UHF RFIDRFID读卡器设计；掌握主流无线读卡器设计；掌握主流无线和无线网络标准，主要路由算法和无线网络标准，主要路由算法掌握，网络监视和数据库设计掌握，网络监视和数据库设计感知控制层感知控制层无线节点硬件和核心协议栈软件无线节点硬件和核心协议栈软件设计，设计，RFIDRFID无源有源标签设计技无源有源标签设计技术掌握，低功耗无线设计，基础术掌握，低功耗无线设计，基础无线网络技术掌握，安全和加密无线网络技术掌握，安全和加密原理和设计原理和设计物联网关键技术1.5 1.5 关键技术RFIDRFID和和EPCEPC技技术术物联网中让

13、物品物联网中让物品“开口说话开口说话”的关键技术，物联网中，通过的关键技术，物联网中，通过EPCEPC编码，编码，RFIDRFID标签上存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络标签上存储着规范而具有互用性的信息，通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）的识别把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别传感控制技术传感控制技术在物联网中，传感控制技术主要负责接收物品在物联网中，传感控制技术主要负责接收物品“讲话讲话”的内容。传感的内容。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、变换和识别的控制技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理、变

14、换和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动无线网络技术无线网络技术物联网中，物品与人的无障碍交流，必然离不开高速、可进行大批量物联网中，物品与人的无障碍交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离的蓝牙技术和红外技术全球语音和数据网络，也包括为近距离的蓝牙

15、技术和红外技术组网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组网技术就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATMATM局域网组局域网组网技术，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“桥梁桥梁”的作用，其中应用最多的是无线自组网技术，它能将分散的节点在一定的作用，其中应用最多的是无线自组网技术，它能将分散的节点在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的渠道。除了范围之内自动组成一个网络，来增加各采集节点获取信息的渠道。除了采集到的信息外，该节点还能获取一定范围之内的其他节点采集到的信采集到的信息外，

16、该节点还能获取一定范围之内的其他节点采集到的信息，因此在该范围内节点采集到的信息可以统一处理，统一传送，或者息，因此在该范围内节点采集到的信息可以统一处理，统一传送，或者经过节点之间的相互经过节点之间的相互“联系联系”后，它们协商传送各自的部分信息后，它们协商传送各自的部分信息人工智能技术人工智能技术人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的技术。在物联网中，人工智能技术主要负习、推理、思考、规划等）的技术。在物联网中，人工智能技术主要负责将物品责将物品“说话说话”的内容进行分析，从而实现计

17、算机自动处理的内容进行分析，从而实现计算机自动处理应用中的难点技术标准问题技术标准问题世界各国存在不同的标准，中国信息技术标准化技术委员世界各国存在不同的标准，中国信息技术标准化技术委员会于会于20062006年成立了无线传感器网络标准项目组。年成立了无线传感器网络标准项目组。20092009年年9 9月，传感器网络标准组正式成立了月，传感器网络标准组正式成立了PG1(PG1(国际标准化国际标准化)、PG2(PG2(标准体系与系统架构标准体系与系统架构)、PG3(PG3(通信与信息交互通信与信息交互)、PG4(PG4(协同信息处理协同信息处理)、PG5(PG5(标识标识)、PG6(PG6(安全

18、安全)、PG7(PG7(接口接口)和和PG8(PG8(电力行业应用调研电力行业应用调研)等等8 8个专项组，开展具体的国家个专项组，开展具体的国家标准的制定工作标准的制定工作数据安全问题数据安全问题信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑IPIP地址问题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。物联网需要更多的联网需要更多的IPIP地址，地址，IPv4IPv4资源即将耗尽，那就需要资源即将耗尽，那就需要IPv6IPv6来支撑。来支撑。IPv6IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段协议已经从实验室走向

19、了应用阶段物联网终端问题物联网终端问题 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战样化需求，对运营商来说是一大挑战应用领域1.6 物联网管理平台移动POS金融供应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、灌溉、环境、跟踪抄表、

20、监控、节能设备、临床、辅助诊断、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、评估降水、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、实时信息十大领域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智能交通物联网系统组成小 结 物联网的发展是随着互联网、传感器等物联网的发展是随着互联网、传感器等发展而发展的。理念是在计算机互联网的发展而发展的。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。时共享的实物互联网。物联网的显著特点是技术高度集成，学科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、智能物主要体现在智能电网、智能交通、智能物流、智能家居等领域。流、智能家居等领域。