物联网的概念ppt课件.ppt

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1、智能化未来时代,讲授：卫兵,合肥师范学院计算机科学与技术系,起源与发展,核心技术,1.1,1.2,1.3,物联网的概念,主要特点,1.4,应用前景,疑问：物联网是什么？,疑问：物联网是什么？,思考：物联网从何来？,“摩尔定律”与“十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。IBM希望“智慧的地球”战略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。1965年前后的“大型机”；1980年前后的“个人计算机”；1995年前后的“互联网”；2010年前后“物联网”。在当下的“15年”，一场新

2、的变革正悄然兴起，那就是“物联网”。有人将2010年称为“物联网元年”,讨论：物联网起因？,起源与发展,Mark Weiser（1952-1999）前施乐公司首席科学家 1991年在权威杂志美国科学发表文章预测： 计算机将最终“消失”，演变为在我们没有意识到其存在时，就已融入人们的生活中的境地”,Weiser观点的革命性,一是计算机将发展到与普通事物无法分辨为止：形态上“普物化” 功能上“泛在计算”,二是网络将无所不在地融入人们生活中：泛在网,计算机与网络飞速发展，不断印证Weiser的预言按计算机的使用情况,2005ITU数据,计算机历史的三次浪潮,大型机时代：许多人共享一台笨重的机器。,P

3、C时代：一人一PC。,后PC时代：一人多PC,按联网设备的主导形态分为四个阶段,主机、大型机的联网，其体积庞大，运行条件苛刻，专业人员操作且人机界面友好性差,台式机、笔记本的联网，普通人经过培训即可操作,嵌入式智能物件等与日常生活密切相关设备的互感、互联、互通。,以手机为代表的各类移动设备的互联，无需培训即可操作，界面简单友好。,计算机技术将和谐的融入生活中。为人所用，不为人知！,物联网概念的核心内容,概念起源 麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联

4、网。,ITU 互联网报告2005：物联网（The Internet of Things）,无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到公路设施等都可以通过互联网进行数据交换。无线射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术等将得到更加广泛的应用。,物联网概念比较正式的提出,目前物联网还没有一个精确且公认的定义，这是因为：1、理论体系没完全建立，认识不深入2、物联网与互联网、移动通信网、传感网等都有密切关系，不同领域研究者对物联网思考所基于的出发点各异，短期内没达成共识。,1.2 物联网的核心技术,但从物联网本质分析，它是信息技术发展到一定阶段后出

5、现的一种聚合性应用与技术提升，是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用实现人与物对话，创造智慧的世界。被称为信息产业第三次浪潮。,第一次：PC机时代第二次：互联网时代第三次：物联网时代,本质体现 ：一、互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络二、识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能三、智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点,2010 年温总理在十一届人大三次会议上所作政府工作报告中对物联网做了这样的定义：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯

6、，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。 国际电信联盟(ITU)的定义：物联网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。,物联网（The Internet of things，IOT）的基本定义,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，将任何物品通过有线与无线方式与互联网连接，进行通信和信息交换，以实现

7、智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,物物相连的互联网,主要特征,物联网的两层含义：第一，物联网与计算机网络有关，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二， 物联网中的信息终端已不再局限于人或电脑，而是延伸到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。,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

8、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。,同样是一个茶盅，星巴克从一家工厂里定制了它。它在星巴克的小店里将会履行这样的职责：当一个客人把一杯咖啡喝完时，这个茶盅会自动通知柜台主控电脑：5号桌区域的客人已经喝完咖啡，我想应该有人来为他续杯了。当然，续杯之后，也不需要客人现场掏钱，只要他口袋里有一张同样联网的信用卡就行。,第一大推动力：政府 第二大推动力：企业第三大推动力：教育界与科技界,物联网的应用前景,美国总统奥巴马2009年1月20日就职美国第44任总统

9、，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” 。,第一大推动力：政府,“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：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域20102015年实现物与物之间的互联20152020年进入半智能化2020年之后实现全智能化。,日本u-Japan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

10、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、辐射全国的想法并指出：在传感网发展中 早一点 谋划未来 - 早一点攻破核心技术。,温家宝2009年11月3日上午在人民大会堂首都科技大会上强调要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部

11、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”。,2010年3月5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，加快物联网的研发应用。,2011年3月5日在十一届全国人大四次会议上作政府工作报告时指出：加快发展节能环保、电子信息、物联网、新能源等战略性新兴产业，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, 2010年9月，物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分而被列为国家重点培育的中国的战略性新兴产业,国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在十大领域重点部署：,江苏省物联

12、网产业发展规划纲要（2009-2012）文件,重点技术研究内容：RFID与传感器节点技术物联网组网与协同处理技术物联网系统集成技术物联网应用抽象及标准化技术物联网共性支撑技术,30,重点产业,物联网核心产业、物联网支撑产业、物联网带动产业。希望利用物联网大规模产业化和应用实现对传统产业的重大变革。重点推进带动效应明显的现代装备制造业、现代农业、现代服务业、现代物流业等产业的发展。,31,示范工程,智能工业智能环保城市智能交通智能灾害防控智能农业,智能公共安全智能医护智能物流智能电网智能家居,32,上海推进物联网产业发展行动方案,抓住历史机遇，坚持高端发展、差别发展、创新发展、协同发展的原则；发

13、挥和提升现有通信网、互联网和广播网等网络基础设施的作用；突破传感器、控制芯片、短距离无线通信、组网和协同处理、数学建模、系统集成、数据管理和挖掘、协同控制等物联网核心技术；,33,推进环境监测、物流管理等10个应用示范工程，创新商业模式；推进物联网传感设备、通信设备产业化与信息服务业协同发展，促进物联网应用市场和产业链形成；推进嘉定、浦东等物联网产业化基地建设；提升上海在国内物联网产业的引领地位，抢占物联网产业链的高端。,34,上海确定物联网技术研究的重点,先进传感器核心控制芯片短距离无线通信技术组网和协同处理系统集成和开放性平台技术海量数据管理和挖掘,35,应用示范工程,环境监测智能安防智能

14、交通物流管理楼宇节能管理,智能电网医疗精准控制农业世博园区应用示范区和产业基地,36,山东省物联网产业发展规划纲要(20112015),重点技术研究内容：射频识别技术和传感节点技术组网与协同处理技术物联网软件、应用集成及智能计算处理技术共性支撑技术物联网网络与信息安全技术,重点产业,物联网核心产业物联网支撑产业物联网带动产业物联网网络运营和服务产业。,示范工程,智能工业数字农业智能物流智能电网智慧矿山智能交通,数字节能环保智能城市管理数字公共安全智慧医疗智能家居智能建筑,39,IBM公司智慧地球的概念将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，

15、并通过超级计算机和云计算组成物联网，实现人类社会与物理系统的整合。,第二大推动力：企业,通过在基础设施和制造业上大量嵌入传感器，捕捉运行过程中各种信息，通过无线传感器网接入互联网，通过计算机分析处理发出指令，反馈给传感器，远程执行指令，以达到提高效率、更大的效益的目的。控制的对象小到控制一个开关、可编程控制器、发电机，大到控制一个行业的运行过程。,41,规模优势中国移动通信业的引领者全球规模最大的移动通信运营商，客户数超过2亿2000年进入财富500强，排名336位，2004年排名242位,中国移动,网络优势国内唯一专业移动通信运营商世界移动通信主流技术的代表建立了覆盖全国的精品网络,服务优势

16、遍布全国的服务营销网络专业的服务团队方便快捷的电子化服务,资源优势良好的合作机制强大的合作团队：300家服务提供商众多的业务应用：超过1万项,中国移动信息化的最佳合作伙伴,系统集成商,从“孤岛”到“整体解决方案”的升华；,用户,房产商,工作建议一：家庭互联、信息汇聚运营商、终端制造商共同制定网关和家庭信息终端的互连标准、开发适配模块，将各个信息孤岛连通，汇聚家庭信息，打通双向网络通路,工作建议二：服务体系运营商、内容服务提供商、系统集成商共同制定平台服务标准，为第三方服务集成商开放平台能力接口，打造融合家庭控制、多媒体信息和通信于一体的家庭信息化服务平台,应用示范、商业模式共同开发符合互通标准

17、的数字家庭设备，构建数字家庭服务平台，组织应用示范；在实施过程中探索商业模式，形成服务商、内容商、运营商、终端商等的共赢,软件开发商,内容提供商,终端制造商,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、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

18、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,第三大推动力：教育界与科技界,2010年3月9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。这其中就包括增设物联网专业，以期为重要战略性新兴产业物联网相关产业培养高素质人才。,国家物联网发展专项资金50亿，将重点支持物联网技术研发类、产业化类、应用示范与推广类、标准研制与公共服务类等四类物联网项目，其中，技术

19、研发类项目重点支持智能传感器、超高频和微波RFID、传感器网络和节点等感知技术，物联网应用中间件、嵌入式系统、海量数据存储与处理等应用技术，物联网信息安全、标识编码、频谱等共性技术的研发；产业化类项目重点支持传感器、二维条码识读设备、M2M设备、应用软件、信息安全等关键产品的中试和规模化生产。 国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。 973、863等均有支持,中国七大战略性新兴产业,七大 “战略性新兴产业”的设立被认为是振兴经济的又一重大举措，是继国家2008年经济危机时“4万亿”投资计划之后又一个大型产业投资计

20、划。,战略性新兴产业是以科技创新为基础、技术密集、能够形成新的经济增长点并对国民经济发展具有带动作用的产业，其基本特征是附加值高、能源原材料消耗少、产业关联度高、技术渗透性强、有广泛的和潜在的市场需求。,中国七大战略性新兴产业,（一）节能环保产业。重点开发推广高效节能技术装备及产品，实现重点领域关键技术突破，带动能效整体水平的提高。加快资源循环利用关键共性技术研发和产业化示范，提高资源综合利用水平和再制造产业化水平。示范推广先进环保技术装备及产品，提升污染防治水平。推进市场化节能环保服务体系建设。加快建立以先进技术为支撑的废旧商品回收利用体系，积极推进煤炭清洁利用、海水综合利用。,（二）新一代

21、信息技术产业。加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施，推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发及产业化，加快推进三网融合，促进物联网、云计算的研发和示范应用。着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力，加快重要基础设施智能化改造。大力发展数字虚拟等技术，促进文化创意产业发展。,（三）生物产业。大力发展用于重大疾病防治的生物技术药物、新型疫苗和诊断试剂、化学药物、现代中药等创新药物大品种，提升生物医药产业水平。加快先进医疗设备、医用材料等生物医学工程产品的研发和产业化，促进规模化发展。着力培育生物育种产业，积

22、极推广绿色农用生物产品，促进生物农业加快发展。推进生物制造关键技术开发、示范与应用。加快海洋生物技术及产品的研发和产业化。,（四）高端装备制造产业。重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备，做大做强航空产业。积极推进空间基础设施建设，促进卫星及其应用产业发展。依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设，大力发展轨道交通装备。面向海洋资源开发，大力发展海洋工程装备。强化基础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备。,（五）新能源产业。积极研发新一代核能技术和先进反应堆，发展核能产业。加快太阳能热利用技术推广应用，开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。提高风电技术装备水

23、平，有序推进风电规模化发展，加快适应新能源发展的智能电网及运行体系建设。因地制宜开发利用生物质能。,（六）新材料产业。大力发展稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等新型功能材料。积极发展高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料等先进结构材料。提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。开展纳米、超导、智能等共性基础材料研究。,（七）新能源汽车产业。着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。同时，开展燃料电池汽车相关前沿技术研发，大力推进高能效、低排放节能汽车发展。,泛在网发展的三个

24、历程,物联网与泛在网,泛在网的全球发展,世界各国对信息化的发展战略均有不同的背景与侧重点，故对泛在网、泛在计算等的称呼与表述各有不同，主要分为欧洲、亚洲与美洲三大类。,欧洲,称为环境感知智能（Ambient Intelligence），由于欧洲国家众多，信息化水平不一，故发展重点在强调联网对象的整合与资源网的汇聚上。重点包括微计算、联网物件的用户界面及泛在通信三个主导领域的创新；,如：进行交通优化,亚洲,日本、韩国、新加坡、台湾等都将建设泛在网（Ubiquitous Network）基础设施、开发各领域的泛在应用、建立各地实验基地和扶持重点技术研发等列为21世纪国家或地区信息化发展战略，要将泛

25、在技术广泛地用于产业竞争力提升、建立智能社会、改善民生、扩大就业等领域；,如：日本U-Japan计划、韩国U-Korea战略、新加坡的“智慧汇交I-Hub”和台湾地区的“移动台湾M-台湾”计划,身体不适，怀疑自己生病了怎么办？要不要去医院做个检查？日本TOTO最新款智能马桶也许能解决这个问题，省去你跑医院排队检查的麻烦。马桶上安装尿液收集器和臂带，能分析使用者的尿液成分，测量血压、体温并利用嵌在地板内的秤测量体重。“数据会自动被发送到你的个人电脑上，然后你可以把它们发送给医生。”,北美,IBM提出普适计算（Pervasive Computing）概念，其目标是“建立一个充满计算和通信能力的环境

26、，同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起，人们可以“随时随地”和“透明”地通过我们日常生活中的物体和环境中的某一联网的动态设备，而不仅仅是计算机设备进行随时随地的交流和协作”。,普适计算的国际研究动向麻省理工学院(MIT)的Oxygen项目。其寓意是：未来计算象氧气一样无处不在并可自由获取。该项目将固定计算设备和移动设备通过可自动配置的网络连接起来。系统采用了包括休眠环境的自动转换等8种环境驱动技术。Microsoft公司的Easy Living研究项目。致力于智能环境的体系开发，涉及中间件、几何世界建模、定位感知、服务描述等技术。其关键特点是：机器视觉、多传感器的自动和半自动校准，以及独立于设

27、备的通信。AT&T实验室和英国剑桥大学合作的研究项目Sentient Computing。通过用户接口、传感器，以及建立资源数据等手段，为系统提供基于用户和位置的数据更新能力，系统可无缝扩展到整个建筑物。卡内基.梅隆大学的Aura 项目。强调普适计算的中间件技术和应用设计，该项目包括3个子项目：Darwin智能网络，是Aura的核心；Coda分布式文件管理系统；Odyssey为资源自适应提供操作系统支持。该系统可容纳桌面、手持和可穿戴系统。此外，还有惠普公司的Cool Town项目、Everyday Computing项目；IBM的WebSphere Everyplace项目；华盛顿大学的Po

28、rtolano项目等等。,M2M（Machine to Machine）的定义,物联网与M2M,狭义：指机器设备之间通过相互通信与控制达到彼此间的最佳适配与协同运行，或者当某一设备出现异常时，其它相关设备将自动采取防护措施，以使损失降至最低。,广义：指任何物件与物件之间的彼此互联与互操作。,M2M是物联网的特有性能之一！,M2M（Machine to Machine）的定义,M2M技术综合了数据采集、网络通信、GPS、远程监控、工业自动控制等技术，广泛被应用于安全监测、自动抄表、机械服务、交通等诸多领域。,M2M的构成,前端的传感器及设备,通信网络,后端系统,前端的传感器及设备,前端传感器及设

29、备实现透彻的感知能力。它通过内置的传感器获得数据,并通过M2M使设备或模块进行数据传输，这种M2M使设备或模块可具有数据汇聚能力，能对多个传感器提供联网服务。,如：智能传感器（Smart Sensor）,通信网络,网络提供设备间互联互通能力。很多应用场景的数据流量特征是固定时间间隔的短暂突发性流量，需要网络能够提供连接的有效性和经济性。总体要求是能够利用固定、移动和短距离低功耗无线技术的融合应用提供日趋泛在化的覆盖能力和可靠的服务质量。,后端系统,后端系统提供智能化支持。它可以为相关应用或管理系统，具有较高的安全性要求，可以实时收集、分析传感器数据，根据各种模型对机器设备的作业、状态和环境等进

30、行动态比对与研判，发现异常时能及时报警，利用网络统计等数据进行前端设备和故障排障，或对其它相关设备发出异常指令，要求其作出相应等。,M2M是从物联网的功能与状态角度对物联网的一种描述！,什么是微机电系统？,1.7 物联网与微机电系统（MEMS）,微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS）是一种智能微型化系统，其系统或元件为毫米至微米量级大小，将光学、机械、电子、生物、通信等功能整合为一体，可用于感测环境、处理信息、探测对象等。,MEMS可以视为M2M的特殊应用范畴,微机电系统的应用,基于MEMS技术的胃肠道内窥检查系统： 胃肠道无线内窥镜主要用于胃

31、肠道疾病的诊断.其核心部分为一可吞服的胃肠道摄像无线发射的药丸, 将照像机、光源、信号转换器和发射装置等集成在一个如感冒胶囊形状与大小的胶囊中，病人吞服后系统能对胃肠道内部进行检查，可连续拍摄下数万至数十万帧照片并将信号发送给接收端，供医生详细观察，病人毫无痛苦。,微机电系统的应用,智慧灰尘（Smart Dust）： 是MEMS技术应用的极致，它是美国伯克利大学开发的一种无线传感器联网技术。传感器尺寸可小如纽扣、最小可如米粒大小。智慧灰尘最初考虑用于军事侦察上，通过无人飞机等将数以百计的伪装过的智慧灰尘大范围地散布在侦察区域或军事重地，侦测数据可以是温度、湿度、声音、光线、压力、二氧化碳浓度等数据，就能感知敌军动态，再通过红外线、或无线电波等将搜集的信息回传到后方。这种智慧灰尘可随机播撒，散布在环境或物体上，随后就通过自我组织及内建冗余来就地组网、彼此识别、自动路由、自行形成感测集群并向后方发送侦察数据等。可节省大量侦察兵力，得到更实时有效的信息，且因为传感器数量庞大，敌军不易清除。美国国防部在2006年初公布的新年度国防白皮书，仍将利用电子设备代替人力侦察的无线感测网络技术列为重点发展项目。,