物联网发展状况及应用模式.ppt

北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网发展状况及应用模式,张飞舟 博士北京大学地球与空间科学学院2010年12月24日,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网概述 物联网应用与管理 物联网发展趋势 物联网产业发展模式,目录,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网概述 物联网应用与管理 物联网发展趋势 物联网产业发展模式,目录,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,什么是物联网？物联网本质特征 物联网体系框架 物联网基本构成 物联网核心技术,1、物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,每一个零件都是有生命的,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网的概念分为广义和狭义两方面 广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，等同于“未来的互联网”，或者是“泛在网络”，能够实现人在任何时间、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换，以及物与物之间的信息交换；狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.1 什么是物联网技术,图1 物联网的一般架构,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网与互联网的不同 物联网是RFID技术与互联网结合而产生的新型网络，主要解决物品到物品（Thing to Thing，T2T），人到物品（Human to Thing，H2T），人到人（Human to Human，H2H）之间的互连。其中，H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接，H2H是指人之间不依赖于个人电脑而进行的互连。,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网与互联网的不同 物联网具有与互联网类同的资源寻址需求，以确保其中联网物品的相关信息能够被高效、准确和安全的寻址、定位以及查询，其用户端是对互联网的延伸和扩展，即任何物品和物品之间可以通过物联网进行信息交换和通讯。因此，物联网又在不同应用领域的专用性、高度的稳定性和可靠性、严密的安全性和可控性等方面有别于互联网。,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网的一种定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，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。显然，物联网的这一概念来自于对互联网的类比。根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳起来有如下四种类型。,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,目前存在对物联网认识方面的偏颇将物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸，即使互联网也不仅仅是通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。将传感网或RFID网等同于物联网，传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但不是物联网的全部。,1.1 什么是物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,什么是物联网？物联网本质特征 物联网体系框架 物联网基本构成 物联网核心技术,1、物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网的内涵主要体现:互联网特征：对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；识别与通信特征：纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能；智能化特征：网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的基本特征。,1.2 物联网本质特征,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.2 物联网本质特征,智能处理,可靠传送,全面感知,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.2 物联网本质特征,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.2 物联网本质特征,物联网的关键不在“物”，而在“网”。物联网精髓不仅是对物实现联接和操控，它通过技术手段的扩张，赋于网络新的含义，实现人与物、物与物之间的相融与互动，甚至是交流与沟通。物联网并不是互联网的翻版，也不是互联网的一个接口，而是互联网的一种延伸。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.2 物联网本质特征,如果认为物联网是传感网的概念，则会使得物联网的外延缩小。如1999年时所提出的物联网的概念，是把所有物品通过RFID等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。其中没有人、物之间的相联、沟通与互动。如果仅仅作为传感网，物在联网之后，只需服从控制中心的指令，而各系统的控制中心则是互相分离的。如果是作为互联网的延伸，则可以将所有在网络内的系统与点有机地联成一个整体，起到互帮互助的作用。换句话说，传感网完全可以将其包容在作为互联网的扩展形式的物联网的概念之内。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.2 物联网本质特征,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,什么是物联网？物联网本质特征 物联网体系框架 物联网基本构成 物联网核心技术,1、物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系，如图1.3所示。,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,图3 物联网三层参考体系架构,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,感知层：包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、CPS（Cyber Physical Systems，网络化物理系统）、各种传感器、传感器网络（指由大量各类传感器节点组成的自治网络，具有自组织、自愈合的特点）、T2T&H2T&H2H终端和传感器网关等，感知层的主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,网络层：包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，这被普遍认为是最成熟的部分，除此之外还包括物联网管理中心、信息中心等利用网络的能力对海量信息进行智能处理的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施。,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用层：是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享以及信息安全的保障。,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,物联网功能架构图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,物联网分层架构图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.3 物联网体系框架,物联网功能模块图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,什么是物联网？物联网本质特征 物联网体系框架 物联网基本构成 物联网核心技术,1、物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,不管是哪一种应用领域的物联网，也不管是哪一种分类方式的物联网系统，其基本组成均包括三部分：电子产品编码（EPC）、射频识别系统（FRID，包括标签和读写器）和信息网络系统（包括中间件、对象名称解析服务（ONS）、实体标记语言（PML）和信息服务（EPCIS），如表1所示，信息网络系统主要作为物联网的软件支持系统存在。,1.4 物联网基本构成,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,表1 物联网的基本构成,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,物联网（IOT）结构示意图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,IOT基本理论模型,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,在射频识别系统中，射频标签中内含有根据EPC设置的代码，读写器则用于根据需要读取标签中的信息，信息网络系统利用本地网络和远程网络（如全球网络）实现对物品的追踪和管理。,1.4 物联网基本构成,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,本地网络主要由本地数据库和数据处理终端构成，而远程网络由对象名称解析服务和信息服务构成，网络之间利用类似于XML的实体标示语言（PML）进行连接，共同完成物联网对于物品链接及衍生的其它功能。物联网各部分的连接关系如图4所示。,1.4 物联网基本构成,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,图4 物联网的基本构成,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,目前国际上对物联网的研究逐渐明朗起来，最典型的解决方案有欧美的EPC系统和日本的UID（Universal Identification，泛在识别）系统。这里着重介绍EPC物联网。EPC系统是由EPC编码体系、RFID系统及信息网络系统三个部分组成，主要包括六个方面：EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务（ONS）和EPC信息服务（EPCIS）。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,编码：目前国际上还没有统一的RFID编码规则。日本支持的UID标准和欧美支持的EPC标准是当今影响力最大的两大标准，我国的RFID标准还未形成。EPC编码有通用标识（GID），也有基于现有全球唯一的编码体系EAN/UCC的标识（SGTIN、SSCC、SGLN、GRAI、GIAI）。这类标识又分为96位和64位两种。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,ONS：,ONS工作过程：ONS查询过程,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.4 物联网基本构成,EPCIS：EPCIS以PML为系统的描述语言，主要包括客户端模块、数据存储模块和数据查询模块三个部分（在EPC1.0中称为PML服务器；在EPC2.0中，完善了功能并称为EPCIS服务器）。客户端模块主要实现物联网EPC标签信息向指定EPCIS服务器传输；数据存储模块将通用数据存储于数据库中，在产品信息初始化的过程中调用通用数据生成针对每一个产品的属性信息，并将其存储于PML文档中；数据查询模块根据客户端的查询要求和权限，访问相应的PML文档，生成HTML文档，返回给客户端。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,什么是物联网？物联网本质特征 物联网体系框架 物联网基本构成 物联网核心技术,1、物联网技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网编码EPC编码体系（原则、结构与类型）EPC标准（EPC Global、EPC Global Gen2）GSI全球统一识别系统 EPC编码策略与实现 识别和防碰撞问题多标签防碰撞多读写器防碰撞,1.5 物联网核心技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,信息采集技术 近程通讯技术 信息远程传输技术 海量信息智能分析与控制技术（云计算）,1.5 物联网核心技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,WSN,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,WSN 体系结构,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,WSN 通信,WSN在无线通信框架中的位置,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.5 物联网核心技术,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网技术 物联网应用与管理 物联网发展趋势 物联网产业发展模式,目录,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网应用 物联网管理,2、物联网应用与管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签。根据预计，2011年，内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件”将超过万亿个，物联网将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件的生产，给市场带来巨大商机。物联网目前已经在行业信息化、家庭保健、城市安防等实际应用。图5展示了未来物联网的应用场景。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,物联网应用示意图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例1：牲畜溯源 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。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,商品溯源,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,应用案例2：精准农业,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,应用案例2：精准农业,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.1 物联网应用,应用案例2：精准农业-无线葡萄园,2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例3：机场防入侵 上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海移动的车务通在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例4：智能电网,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例4：智能电网 江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健 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，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例5：医疗保健,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设-市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设-市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设-市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设-市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例6：平安城市建设-市政管理,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例7：数字家庭/智慧家居,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例7：数字家庭/智慧家居,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例7：数字家庭/智慧家居 数字家庭以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等，通过不同的互连方式进行通信及数据交换,实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”的一种服务。数字家庭提供信息、通信、娱乐和生活等功能。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例8：智能交通,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例8：智能交通,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例8：智能交通,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例8：智能交通,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例8：智能交通,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例9：移动支付,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,应用案例10：文物保护对珍贵的古老建筑进行保护，是文物保护单位长期以来的一个工作重点。将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中，无需拉线钻孔，便可有效地对建筑物进行长期的监测。此外，对于珍贵文物而言，在保存地点的墙角、天花板等位置，监测环境的温度、湿度是否超过安全值，可以更妥善地保护展览品的品质。,2.1 物联网应用,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网应用 物联网管理,2、物联网应用与管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,物联网规范与标准 物联网安全管理 我国物联网建设目标与基本架构 我国物联网的发展途径和建设进程,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网规范与标准 物联网所涉及的一系列标准由EPC Global小组负责实施，如图6所示，整个标准分识别、捕捉、交换三个层次，与EPC物联网的整体结构相一致。,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,图6 EPC Global标准结构,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,框架结构标准是硬件、软件、数据接口以及EPC物联网的核心服务等标准的综合。认证模式标准确保了在安全使用方面相互间的可操作性与快速部署，定义了EPC物联网X.509的应用。该标准中定义的模型基于互联网工程任务组（IETF）的PKI 工作组的两个标准：RFC3280与RFC 3279。,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,EPC Global的组织机构如图7所示，EAN和UCC组成EPC Global的董事会，EPC Global通过各国的编码组织开展工作，管理EPC系统用户的注册、续展工作，同时通过技术中心提供技术支持。,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,图7 EPC Global组织机构图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网规范 电子标签规范 应用层事件规范 对象名解析服务规范 EPC信息服务规范,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,物联网规范与标准 物联网安全管理 我国物联网建设目标与基本架构 我国物联网的发展途径和建设进程,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,物联网安全 信号的干扰 恶意的入侵 通讯安全 数据安全策略 数据的加密与解密 网络安全协议,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,物联网规范与标准 物联网安全管理 我国物联网建设目标与基本架构 我国物联网的发展途径和建设进程,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2.3.1 我国物联网建设目标 到2015年底，我国物联网建设将实现以下目标：建立我国国家代码解析服务系统（Code Solution Service，CRS）；建立我国国家物联网管理中心；积极引导生产、流通、物流行业或者长三角、珠三角等基础条件好的行业或者区域开展试点应用，建立行业或区域物联网管理中心和公共服务平台，为企业提供溯源、防伪、跟踪等物联网公共服务。,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2.3.2 我国物联网基本架构 我国物联网的基本架构如图8所示，主要包括：国家层、区域/行业层以及企业层等。,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,图8 中国物联网基本架构,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,1.国家层 国家物联网管理中心是国内一级管理中心，负责制定和发布总体标准，建设和维护全国CRS网络，负责与国际物联网互联，负责全局相关数据的存储与发布，并对二级物联网管理中心进行管理。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,2.区域/行业层包括行业/区域物联网管理中心和公共服务平台。区域/行业物联网管理中心是国内二级管理中心，分为各行业的物联网管理中心（如交通运输业、药品行业、服装业、邮政业等）、专用物联网管理中心（如军事、海关）、区域物联网管理中心（如北京市、辽宁省等），负责制订各行业、各领域、各区域的相关标准和规范；存储各行业、各领域、各区域内部的相关数据，并将部分数据上传给国家管理中心。区域/行业公共服务平台为本行业或者区域的企业和政府提供跟踪、防伪、溯源、查询等物联网公共服务。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,3.企业层包括各企业及各单位内部的RFID、传感器、GPS等应用系统以及信息采集系统。应用系统负责前端的标签识别、读写和信息管理以及访问行业区域物联网公共服务平台，获取各种物联网应用服务；信息采集系统包括电子标签、读写器等各种RFID终端，传感器终端及GPS终端等，负责采集各类信息。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网规范与标准 物联网安全管理 我国物联网建设目标与基本架构 我国物联网的发展途径和建设进程,2.2 物联网管理,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,2.2.4.1 我国物联网的发展途径（1）统一规划，分级实施由国家部委牵头并会同有关部门，统一规划，组织建设国家物品编码解析平台和国家物联网管理中心；结合需求，建立各行业、各区域的物品编码解析平台，物联网管理中心以及公共服务平台。（2）由点到面，逐步推进从有一定基础与实际需求的物流业开始试点，推动物流典型企业上下游企业应用物联网技术。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,2.2.4.1 我国物联网的发展途径（3）需求引导，自主创新以典型应用示范为引导，通过自主创新，突破一系列物联网的关键技术，建立与国际标准互联互通的技术标准体系。（4）广泛宣传，发动社会对企业开展培训，推广成功案例，加强媒体报道。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,2.2.4.2 我国物联网的建设进程 统筹规划物联网产业发展，结合市场发展进程，有步骤、分阶段进行：第一阶段，培育期（20092015）：技术突破与行业试点。在产业化核心技术研发、标准制定等方面取得重大突破，通过典型行业/区域示范应用，初步形成物联网产业链及良好的产业发展环境。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.2 物联网管理,2.2.4.2 我国物联网的建设进程 第二阶段，成长期（20162025）:取经验，逐步推广。扩展物联网应用领域，形成规模应用能力，建立全国编码解析系统、国家物联网管理中心、各行业/区域物联网管理中心以及公共服务平台，推动规模化市场形成，促进物联网新兴战略性产业持续发展。第三阶段，成熟期（2026）：产业整合，提升效益。整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高物联网应用的效率和效益。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网技术 物联网应用与管理 物联网发展趋势 物联网产业发展模式,目录,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网骤热原因？物联网的演进 物联网发展概况 物联网面临问题 物联网发展趋势,3、物联网发展趋势,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网的产生有其技术发展的原因，也有应用环境和经济背景。我们认为物联网在当前出现“热门”的主要原因有以下三个方面：经济危机下的推动 传感技术的成熟 网络接入和信息处理能力大幅提高,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1.经济危机下的推动 按照经济长波理论，每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.传感技术的成熟 随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,3.网络接入和信息处理能力大幅提高 目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,1995年比尔盖茨在未来之路书中首次提出“物物”相联的雏形，1999年EPC Global 联合100多家企业成立IOT联盟并正式提出物联网概念。10年间，世界各国都在加紧研究。从技术演进视野来看，物联网的发展主要分为四个阶段：,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,第一阶段：大型机、主机的联网；第二阶段：台式机、笔记本与互联网相联；第三阶段：一些移动设备（如手机、PDA等）的互联；第四阶段：嵌入式互联网兴起阶段，更多与人们日常生活紧密相关的应用设备，包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列，最终形成全球统一的“物联网”的互联。,3.1 物联网骤热的原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网骤热的原因？物联网的演进 物联网发展概况 物联网面临问题 物联网发展趋势,3、物联网发展趋势,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网的演进路径分为电信网主导和传感网主导两种模式；发展的初期由传感网络主导，但是当传感网技术成熟后，将以电信网为主导，实现信息的可控可管，安全高效。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,在图9所示中，把人类信息通信网分成实现人与人通信的电信网，以及实现物与物通信的近场通信网或者说传感网，两者的发展并行推进，但是电信网比传感网成熟更早。经过上百年、无数人的研究发明、推广应用，电信网已经建立了一整套科学的、可控可管的信息通信网络体系，安全高效的服务于人类的信息通信。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,3.2 物联网的演进,图9 现代信息技术演进示意图,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,电信网的发展主要有两大方向，一个是移动化，人们为了追求信息通信的自由，逐步的由移动电话替代固定电话，实现位置上的自由通信；另一个是宽带化，通信从电路交换转变为分组交换为主，从电报电话到互联网，逐步实现宽带化的通信，实现传输容量上的自由通信。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,传感网的发展也有两大趋势，一个是智能化，物品要更加的智能，能够自主的实现信息交换，才能真正实现物联网。而这需要对海量数据的处理能力，随着“云计算”技术的不断发展成熟，这一难题将得到解决。另一个趋势是IP化，未来的物联网将给所有的物品都设定一个标识，实现“IP到末梢”，这样人们才能随时随地的了解物品的信息，“可以给每一粒沙子都设定一个IP地址”的IPv6担负着这项重担，将在全球得到推广。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,电信网主导模式就是由传统的电信运营商主导，推动物联网的发展；传感网主导模式是以传感网产业为主导，逐步实现与电信网络的融合。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,在当前状况，由于传感器的研发瓶颈制约了物联网的发展，应当大力加强传感网络的发展。但是从战略角度看，针对未来会出现的信息安全和信息隐私的保护问题，应当选择电信网主导的模式。通信产业具有强大的技术基础、产业基础和人力资源基础，能实现海量信息的计算分析，保证网络信息的可控可管，最终保证在信息安全和人们的隐私权不被侵犯的前提下实现泛在网络的通信。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,另一方面，物联网是连接物品的网络，有些学者在讨论物联网，常常提到M2M的概念，可以解释为人到人（Man to Man）、人到机器（Man to Machine）、机器到机器（Machine to Machine）。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,实际上M2M所有的解释在现有的互联网中都可以实现，人到人之间的交互可以通过互联网进行，有时也通过其他装置间接地实现，例如第三代移动电话，可以实现十分完美的人到人的交互。人到机器的交互一直是人体工程学和人机界面领域研究的主要课题，而机器与机器之间的交互已经由互联网提供了最为成功的方案。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,本质上说，在人与机器、机器与机器的交互，大部分是为了实现人与人之间的信息交互，万维网（World Wide Web）技术成功的动因在于：通过搜索和链接，提供了人与人之间异步进行信息交互的快捷方式。这里强调的物联网指基于RFID的物联网，传感网指基于传感器的物联网。而对于物联网、传感网、广电网、互联网、电信网等网络相互融合形成的网络，称为泛在网，即“无处不在，无所不包，无所不能”网络。,3.2 物联网的演进,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网骤热的原因？物联网的演进 物联网发展概况 物联网面临问题 物联网发展趋势,3、物联网发展趋势,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,3.3 物联网发展概况,1.国外发展概况-物联网战略在全球的井喷,全球各国在从2009年12月开始在短短的不到一年的时间都提出了各个国家关于物联网发展的战略！,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,3.1 物联网骤热原因？,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,3.1 物联网骤热原因？,王建宙“从互联网到物联网”,物联网,8月24日，中国移动总裁王建宙首度在台湾公开演讲。在演讲中，王建宙阐述了其对“物联网”这一概念的理解。,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 我国发展建设物联网体系，国家部委以RFID广泛应用作为形成全国物联网的发展基础。自2004年起，国家金卡工程每年都推出新的RFID应用试点工程，项目涉及电子票证与身份识别、动物与食品追踪、药品安全监管、煤矿安全管理、电子通关与路桥收费、智能交通与车辆管理、供应链管理与现代物流、危险品与军用物资管理、贵重物品防伪、票务及城市重大活动管理、图书及重要文档管理、数字化景区与旅游等。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 我国发展建设物联网体系，国家部委以RFID广泛应用作为形成全国物联网的发展基础。自2004年起，国家金卡工程每年都推出新的RFID应用试点工程，项目涉及电子票证与身份识别、动物与食品追踪、药品安全监管、煤矿安全管理、电子通关与路桥收费、智能交通与车辆管理、供应链管理与现代物流、危险品与军用物资管理、贵重物品防伪、票务及城市重大活动管理、图书及重要文档管理、数字化景区与旅游等。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况科技部“863”计划第二批专项课题中就包括了超高频RFID空中接口安全机制及其应用，超高频读写器芯片的研发与产业化，超高频读写功能的移动通信终端开发与产业化，适用于实时定位系统的RFID产品研发及其产业化，RFID标签动态信息实时管理软件的研究与开发，在旅游景区、展览馆、博物馆的应用以及在出口商品质量追溯与监管中的应用等七个课题。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 部铁道部RFID应用已基本涵盖了铁路运输的全部业务。截至2008年底，在全国铁路1.7万台机车和70.8万辆货车上安装了电子标签，在机务段、局分界站、编组站、区段站、大型货运站、车辆段（厂）安装了地面识别设备2000多套，并开发了综合应用系统，实现了对铁路列车、机车、货车的实时追踪。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 卫生部RFID主要应用领域有卫生监督管理、医保卡、检验检疫等，已完成了“948”国家牛肉质量追溯系统建设，正在合作开发、建设冷链物流（冷鲜水产品及出口菌菇）示范项目，并在食品药品安全监管，医院对病人、医疗器械、药品及病源的实时动态及可追溯管理，以及电子病历与健康档案管理等方面开展了试点工作。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况交通运输行业在高速公路不停车收费、多路径识别、城市交通一卡通等智能交通领域也有所突破，如厦门路桥管理公司在不停车收费系统中应用RFID技术发行RFID电子标签共20万张；广东联合电子收费公司自2004年起建立不停车收费系统，发行16万张RFID电子标签；中集、中远公司则在车辆、集装箱、货物、堆场等运输物流领域的管理方面建立了RFID应用示范点。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 相比之下，我国物联网产业发展还比较落后，2009年物联网产业界权威杂志M2M Magazine 统计了全球物联网发展100强，81个在北美，18个在欧洲，1个亚太地区（非中国），我国最大物联网公司产值还没过亿元。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,2.国内发展概况 我国物联网产业落后的主要原因是：关键技术落后，传感器技术、识别技术、计算技术、嵌入智能技术等，例如传感器技术还处于初期发展阶段；标准体系不完善，相关标准分散，各标准组织缺乏相应的统一协调；物联网领域整体规划滞后，目前缺少物联网领域发展的整体规划，没有政府推动、政策的支持以及行业带动，是很难形成物联网产业规模。,3.3 物联网发展概况,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,物联网骤热的原因？物联网的演进 物联网发展概况 物联网面临问题 物联网发展趋势,3、物联网发展趋势,北京大学地空学院张 飞 舟 博士,技术标准问题 协议与安全问题 终端与地址问题 费用与规模化问题 商业模式与产业链问题 配套政策和规范的制订与完善,3.4 物联网面临问题,北京大学地空学院张