物联网及其核心技术(全).ppt

物联网及其核心技术,什么是物联网？,物联网就是“物物相连的互联网”。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，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,定义,物联网的本质就是将IT基础设施融入到物理基础设施中，也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，形成“物联网”，实现实时的、智慧的、动态的管理和控制。,可靠传递,智能处理,全面感知,利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制,物联网三层结构,物联网的发展历程,1991年，美国麻省理工学院的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念。,1999年，美国麻省理工学院建立了“自动识别中心”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期主要指依托射频识别（RFID）技术的物流网络。,2005年，国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联网报告2005：物联网引用了“物联网”概念，并将物联网范围拓展至RFID技术以外。,2009年，在奥巴马与美国工商业的“圆桌会议”上，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念，建议新政府投资新一代智慧型基础设施。同年，美国政府将物联网列为振兴经济的两大重点之一。,近年来，随着传感器价格的下降，移动通信网络、云计算和智能处理技术的发展，物联网也迎来了快速发展期，全球发达经济体相继将物联网列入国家重点战略性产业。,物联网的发展历程,物联网被视为比互联网大30倍的产业。市场上有一个规律，每15年就会有新的技术驱动时代的变革，从计算机诞生到家用计算机、互联网分别走过了15年，物联网时代已经悄然而至；海尔生产了全球第一台物联网冰箱。,我国物联网发展现状,温家宝总理09年4次提到物联网，物联网目前已成为国家五大战略性新产业第二，由此可见中国对物联网的重视程度。然而，虽然我国在物联网的研究方面与美国、欧盟、日本和韩国等具有同发优势，享有国际话语权，但也要清醒地认识到，我国在基础网络设施、核心技术掌握上，同发达国家相比，尚有不小的差距。,我国物联网发展现状,我国物联网发展现状,2009年8月，温家宝总理在无锡调研时，视察了“中科院无锡传感网工程技术研发中心”，对传感器研发中心予以高度关注，指示建设“感知中国”中心。,2012年3月，由中国提交的“物联网概述”标准草案经国际电信联盟审议通过，成为全球第一个物联网总体标准，中国在国际物联网领域的话语权进一步加强。,2013年我国物联网产业规模突破6000亿元，在芯片、通信协议、网络管理等领域取得了一系列的创新成果，形成了包括芯片和元器件厂商、设备商、系统集成商等在内的较多门类的产业。,2010年7月，教育部“火速”审批战略性新兴本科新专业。并可从本校2010年招收的其他专业的学生，或本科二年级的在校生中通过转专业的方式转入所批准专业学习。,物联网发展趋势,国际大公司进入物联网产业，如IBM、google、intel等，微软与英特尔合作的下一个目标将是物联网，内容将涉及英特尔奔腾级物联网处理器夸克（Quark）。,上升和快速发展期,下降期,爬坡期,稳定应用期,物联网发展趋势,3 至5 年，行业应用标准和关键环节技术标准的形成。在公共和服务市场应用示范形成一定效应之后，企业应用、行应用将成为物联网产业发展的重点。,5至10 年，面向服务的商业模式创新活跃，个人和家庭市场应用逐步发展，物联网产业进入高速成长期。到2020年，物联网产业的整体产值将超过5万亿元规模。,应用创新，产业形成期,1至3年，公共管理和服务市场应用带动产业链形成。物联网将以政府引导促进，重点应用示范为主导，带动产业链的形成和发展。,技术创新，标准形成期,服务创新，产业成长期,物联网发展趋势,集智能手机、GPS、相机于一身，只要眨眨眼就能拍照上传、收发短信、查询天气路况等。用户无需动手便可上网或者处理邮件，同时用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。可同任一支持蓝牙的智能手机同步。,Google眼镜,可穿戴设备1,物联网发展趋势,可穿戴设备2,MetaWear，新潮可穿戴DIY平台。有了这个平台，设计自己的可穿戴设备就像做馅饼一样简单。它的尺寸17*26，可以嵌入到任何产品，如T恤，手表，手链，钥匙链、眼镜、珠宝等，下载程序即可使用。,物联网发展趋势,Owlet是一款面向婴儿的戴在踝关节的健康追踪设备，它的配套应用可让你随时了解你的宝贝的健康状况。它会追踪心率、含氧量和皮肤温度，甚至会在熟睡的婴儿翻转时发出提醒。通过利用红光和红外线，该“智能袜子”能够在无侵扰的情况下测量心率和含氧量，蓝牙4.0技术将记录的信息传输到配套的智能手机应用。,可穿戴设备3,物联网发展趋势,可穿戴设备的续航是用户最受关注的话题之一，没有人希望又多出一个需要一天一充的设备，甚至一周一充都会觉得麻烦。,玻璃纤维,体热供电,可穿戴设备4,物联网支撑技术,RFID技术,什么是RFID RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。什么是RFID技术 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等,1、非接触操作，长距离识别（达到几十米），无需人工干预，应用便利。2、无机械磨损，寿命长，可应用在恶劣的环境中。3、可识别高速运动的物体，并可同时识别多个电子标签。4、读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身安全性。5、读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。,RFID技术,RFID技术,RFID技术,物流,零售,制造业,服装业,物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递,商品的销售数据实时统计，补货，防盗,生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产,自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理,RFID技术,医疗,身份识别,防伪,资产管理,医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗,电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。,贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等,各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等),RFID技术,交通,食品,动物识别,图书馆,高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等,水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理,训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理,书店，图书馆，出版社等应用,RFID技术,汽车,航空,军事,其他,制造，防盗，定位，车钥匙,制造，旅客机票，行李包裹追踪,弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪,RFID技术,高速公路自动收费系统,RFID技术,超市快速结算系统,Zigbee技术,ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。早期也被称为“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术，目前统称为ZigBee技术。ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。,Zigbee技术,ZigBee具体如下技术特点：1.低功耗2.低成本3.时延短4.网络容量大5.可靠6.安全,Zigbee技术,1.ZigBee协调器（Coordinator）2.ZigBee路由器（Router）3.ZigBee终端设备（End-device）一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。,Zigbee技术,ZigBee支持三种自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Clustertree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。,Zigbee技术,ZigBee模块可安装在电视、灯泡、遥控器、儿童玩具、门禁系统、空调系统和其它家电产品等，当你打开电视机时，灯光会自动减弱;当电话铃响起时或你拿起话机准备打电话时，电视机会自动静音。通过ZigBee终端设备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化。,智能家庭领域,工业领域,智能交通,通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如 火警的感测和通知，照明系统之感测，生产机台之流程控制等，都可由ZigBee网络提供相关信息，以达到工业与环境控制的目的。,街道、高速公路及其他地方装上大量ZigBee终端设备，你就不再担心会迷路。安装在汽车里的器件将告诉你，你当前所处位置，正向何处去。全球定位系统(GPS)也能提供类似服务，但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。即使在 GPS覆盖不到的楼内或隧道内，你仍能继续使用此系统。从ZigBee无线网络系统能够得到比GPS多很多的信息，如限速、街道是单行线还是双行线、前面 每条街的交通情况或事故信息等。,常用的组网技术,常用的组网技术,中国北斗卫星导航系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后，全球第四大卫星导航系统北斗卫星导航系统2012年将覆盖亚太区域，2020年将形成由30多颗卫星组网具有覆盖全球的能力。,物联网有哪些应用？,物联网有哪些应用？,物联网典型应用,案例1 精细农业,目标：减少污染、浪费增产增收、提高品质保障食品安全典型应用智能温室病虫害诊断预警集约化水产养殖精量饲喂农产品运输与追溯,物联网典型应用,36,案例1 精细农业,智能农业将无线传感器网络布设于农田、园林、温室、禽舍等目标区域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、pH值、氮素等农业生产相关信息。有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。,物联网典型应用,37,案例1 精细农业,病虫害诊断预警,数据采集,移动数据采集,物联网典型应用,38,案例1 精细农业,病虫害诊断预警,母猪自动化喂养管理系统,奶牛自动化喂养系统,物联网典型应用,案例1 精细农业,农产品运输与追溯,养殖场,屠宰场,物流,超市,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。,物联网典型应用,案例2 太湖水资源监测系统,采用水质传感器检测探头、在线监测仪、监测站管理中心，在线实时监测水质的pH、溶解氧、温度、浊度、电导率、TDS、盐度、氯离子、硝酸根离子、钙离子、钾离子、氟离子和氮气等指标。,物联网典型应用,案例3 智能家居,实时监测空调用水用电量,楼宇用电量,室内温湿度,智能灯光控制,物联网典型应用,案例3 智能家居,开关控制-智能插座可直接控制电器电源开关调光控制场景控制-如影院模式、起夜模式、全关模式等红外控制-对空调、电动窗帘、电视机等家电设备进行红外遥控定时控制-定时开关家里的灯光、电器感应控制-可感应人体移动，自动打开灯光,物联网典型应用,物联网技术的感知网络，实现了家电与人互动过程智能人机识别等一系列的“触觉”，而语音合成技术将实现家电开口说话的能力，让家电能及时的将信息反馈给客户。如，热水器中部件损坏了，通过传感器件的感知，并与后台数据交流，在家电通知中心驱动语音合成芯片来实现开口说话：“热水器内胆故障，请联系售后解决此问题，离您最近的售后的电话为”。,案例3 智能家居,对于父母，如何控制家中小孩每天看电视和上网的时间，已成为了一个令人头疼的难题。物联网的电视会智能的识别当小孩观看电视的距离太近，自动的黑屏并停止播放。同时，当家中孩子观看电视节目的时间过长，将通过3G或家庭宽带等与家长的手机进行数据交互。家长通过一条短信，或在网上编辑一条提示文本等内容，即可回传给家庭物联网网关，相对应的物联网则会在电视机上进行文字滚动播报，并通过语音合成（TTS）技术进行个性化语音警示：“到了学习时间了，请马上关电视！”。,物联网典型应用,案例3 智能家居,物联网典型应用,案例4 智慧城市,智慧城市是物联网技术一个综合应用。住建部在2013年1月和8月分别公布了首批90个和第二批103个试点城市；8月8日公布的国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见 中重点提到加快智慧城市建设，智慧城市建设人才需求量巨大。2013年8月中国智慧城市标准体系,2013年底中国的汽车保有量已达1.37亿辆，预计最高将达到4亿辆。交通拥堵造成的损失占GDP的1%，如果不采取任何措施，到2020年这个损失将翻倍。”刘经南援引数据指出，交通拥堵不仅带来能量的直接损耗，还增加了废气排放。车联网就是要利用智能技术，对道路和车辆进行全面的感知，实现人车路全面互联，对每一条道路进行交通全时空控制，对每一部汽车进行交通全过程控制，并最终实现道路交通的零堵塞、零伤亡和极限通行能力。”,物联网典型应用,案例5 车联网,军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车完成了京津高速公路测试项目北京台湖收费站到天津东丽收费站，百公里的距离，完全由电脑智能操作驾驶，最高时速达105公里，其中超车共33次。车联网一旦形成，所产生和带动的产业价值也极其可观。车联网信息服务产业链上，不仅有汽车制造商、远程服务提供商、移动服务提供商、网络设备提供商、IT平台提供商等。车联网的最终目标：在车路协同、车车协同的基础上，实现零事故、零拥堵，自动调度无人驾驶下的城市智慧交通。,物联网典型应用,案例5 车联网,