物联网概论 课件.pptx

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1、物联网概论,本书大纲,第一章 绪论,第二章 物联网架构及发展动力,第三章 感知层,第四章 网络层,第五章 应用层,第六章 物联网的前景和挑战,第一章 绪论,本章大纲,1.1 物联网的由来,1.2 物联网的定义,1.3 物联网的发展概况,1.4 物联网的架构,1.6 物联网的应用领域,1.5 物联网的关键技术,1.7 本章小结,4,1.1 物联网的由来,1995 Bill Gates 未来之路 物物互联,2005 国际电信联盟 ITU互联网报告物联网,2008 IBM “智慧地球”,2009 “感知中国”,物联网的基本思想出现于20世纪90年代,（物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一）,1

2、.1 物联网的由来,1.1.1 信息技术简介 （Information Technology ,IT）,IT是指用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，它主要是用于应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。,IT也常被称为信息和通信技术（Information and Communications Technology, ICT）,主要包括计算机技术、通信技术和传感器技术。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,1995 年，比尔盖茨就已经在其未来之路书中提到了物联网的概念,盖茨在书中写道：“虽然现在看来这些预测不太可能实现，甚至有些荒谬，但是我保证这是本

3、严肃的书，而决不是戏言。十年后我的观点将会得到证实。”,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,未来之路未实现篇（一）,未来之路中写道：用户遗失或遭窃的照相机将自动发回信息，告诉用户它现在所处的具体位置，甚至当它已经身处不同的城市。 评注：十分不幸，盖茨的这一预言并没有实现。但现在的手机大多有拍照功能，从这个角度来看，我们用来发信息的手机同时也是照相机，因此并不能说盖茨完全错误。未来之路中写道：如果您的孩子需要零花钱，您可以从电脑钱包中给他转帐5美元。此外，当您驾车驶过机场大门时，电脑钱包将会与机场购票系统连接，检验您是否购买了机票。 评注：如今的信用卡及Ebay的PayPal服务最接

4、近比尔盖茨的预测，然而迄今为止电子货币时代还远远没有到来。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,未来之路未实现篇（二）,未来之路中写道：未来人们在观看电影飘时，可以用自己的面孔替换片中的嘉宝等知名演员，实实在在体会一下当明星的感觉。 评注：这种电影卡拉ok技术至今为止还没有出现。不过您可以在观看电影的时候关掉声音，用自己制作的字幕来自娱自乐一下。未来之路中写道：您可以亲自进入地图之中，方便的找到每一条街道或每一座建筑。 评注：这就是三维版本的MapQuest，但目前还没有实现。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,未来之路实现篇（一）,未来之路中写道：未来您将可以选择收

5、看自己喜欢的节目，而不是被动的等着电视台播放。 评注：盖茨的这一预言很早就得以实现，Tivo技术出现在1997年。未来之路中写道：如果您计划购买一台冰箱，您将不用再听那些喋喋不休的推销员唠叨，因为电子公告板上有各种正式和非正式的评价信息。 评注：用户已经可以通过互联网找到各种有用的信息，在电子购物方面我们要感谢亚马逊和S的努力。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,未来之路实现篇（二）,未来之路中写道：一对邻居在各自家中收看同一部电视剧，然而在中间插播电视广告的时段，两家电视中却出现完全不同的节目。中年夫妻家中的电视广告节目是退休理财服务广告，而年轻夫妇的电视中播放的是假期旅行广告

6、。 评注：定制广告业务至今还没有完全实现，不过Open和Navic等公司已经开始向广播公司和广告客户推销这一技术。未来之路中写道：音乐销售将出现新的模式。那些对光盘和磁带等耗材产品感到头疼的用户将不会再受到磨损的困扰，未来的音乐将存储在一台服务器上，供用户通过互联网下载。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,1998 年，美国麻省理工学院 (Massachusetts Institute of Technology, MIT),创造性地提出了当时被称作EPC系统的物联网构想；而物联网这个词，国内外普遍公认是MIT的AUTO-ID中心主任在研究RFID时最早提出来的，它被建立在物品编

7、码、REID技术和互联网的基础上，其核心思想是基于RIFD 技术和电子代码等技术，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，即物联网。,RFID是指通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布的ITU互联网报告2005：物联网报告正式提出“物联网”的概念,第一章，物联网简介，探索了物联网下的关键技术远景，如全域网络（Ubiquitous Networks，又译泛在网络）、下一代网络（NGN）和全域计算。,

8、第二章，可用技术，检视了那些能够引导未来物联网发展的技术，包括无线射频识别（RFID）、传感网技术、智能器件、纳米技术和小型化技术。,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,第三章，市场机会，探索了这些技术的市场潜力和抑制市场增长的因素。文章选取了部分行业的新商业模型作为范例，描绘了物联网如何做到改变产业基石。,第四章，潜在挑战，思考了阻碍物联网标准化和广泛部署的障碍，如日益增长的隐私关注。,第五章，发展中国家的机遇，提出了一些物联网技术能够给发展中国家带来的益处，这些益处将能使这些国家成为先锋用户和市场催化剂。,ITU互联网报告2005：物联网,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联

9、网的产生,第六章 美好前景，将上述内容融合到一起，总结了在未来十年我们的生活方式将会被如何改变。,第七章，新生态系统，总结了物联网带来的影响社会发展、人类生活和电信行业的全新生态系统。,ITU互联网报告2005：物联网,1.1 物联网的由来,1.1.2 物联网的产生,2009年1月28日，“智慧地球”的概念被首次提出，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁桥、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实现普遍连接，形成所谓的物联网，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。,2009年8月7日，温家宝总理提出“感知中国”，物联网被正式列为国家五大新兴战略性

10、产业之一,1.2 物联网的定义,什么是物联网？,物联网实际是中国人的发明，整合了美国CPS(CyberPhysical Systems)、欧盟IoT（Internet of Things)和日本UJapan等概念。, 自治终端互联化 普通对象设备化 普适服务智能化,物联网大体具有以下三个方面的特征：,1.2 物联网的定义,传感网对物联网的定义(MIT,1999),通过射频识别、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概念。,1.2 物联网的定义,中国移动通信对物联网的定义,

11、物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别(RFID)技术 、全球定位系统 、红外感应器、激光扫描器 、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。,1.2 物联网的定义,百度百科对物联网的定义,物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能 ”的传感 器、移动终端、工业系统、楼控系统 、家庭智能设施、视频监控系统等、和 “ 外在使能 ”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端

12、的个人与车辆等等 “智能化物件或动物 ”或 “智能尘埃 ”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距 离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成 （Grand Integration) 、以 及基于云计算的SaaS 营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持 、领 导桌 面（ 集中展示的Cockpit Dashboard) 等管理和服务功能 ，实现对 “万物 ”的 “高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。,1.2 物

13、联网的定义,维基百科对物联网的定义,物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上查找出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及实现搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。,1.2 物联网的定义,物联网官方定义,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，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,（2010年3月，我国

14、政府工作报告所附的注释中物联网定义）,1.2 物联网的定义,特别要注意的是物联网中的“物”不是普通意义上的万事万物，这里的物要满足以下条件：,（4） 要有运算数据单元（cpu）,（9） 在世界网络中有可识别的唯一编号,（1） 要有相应的信息接收器,（2） 要有数据传输通路,（3） 要有一定的存储功能,（5） 要有操作系统,（6） 要有专门的应用系统,（7） 要有数据发送器,（8） 要遵循物联网通信协议,1.2 物联网的定义,物联网的核心是物与物以及人与物之间的信息交互，其基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理,1.3 物联网的发展概况,物联网的发展，从一开始就是基于现有的信息技术的，并不

15、是凭空产生的，也不像某些专家学者认为的只是一个被炒作的概念。它通过使用感知技术采集信息，计算机技术处理信息，网络技术传输信息，并将三者结合起来完成信息的采集、处理和传输,大 型 机,计 算 机,互 联 网,物 联 网,1965,1980,1995,2010,信息技术中15年周期定律,1.3 物联网的发展概况,物联网的发展，从一开始就是基于现有的信息技术的，并不是凭空产生的，也不像某些专家学者认为的只是一个被炒作的概念。它通过使用感知技术采集信息，计算机技术处理信息，网络技术传输信息，并将三者结合起来完成信息的采集、处理和传输,大 型 机,计 算 机,互 联 网,物 联 网,1965,1980,

16、1995,2010,信息技术中15年周期定律,1.4 物联网的架构,目前大家广泛接受的物联网的架构是把物联网分为三个层次：,感知层,网络层,应用层,传感技术,通信技术,计算机技术,1.4 物联网的架构,感知层, 感知和识别物体，采集和捕获信息 完成信息的收集与简单处理 主要由传统的WSN、RFID和执行器组成,包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M终端、手持终端、传感器网络和传感器网关等,1.4 物联网的架构,网络层, 建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，主要完成 信息的远距离传输等功能 网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络 网络层是物联网成为普

17、遍服务的基础设施，有待突 破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合,1.4 物联网的架构,应用层, 主要完成服务发现和服务呈现的工作。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,1.5 物联网的关键技术,1.5.1 感知层的关键技术, 传感技术, 射频识别（RFID）技术, 智能嵌入技术, MEMS,1.5 物联网的关键技术,1.5.1 感知层的关键技术,技术举例：传感器网络,发展历程：传感器无线传感器无线传感器网络

18、（大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络）VigilNet: 美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的系统。传感节点具有自主成网，多跳传输等特点。Mercury:美国哈佛大学研制的可穿戴的医疗监控传感器。传感器具有设计人性化，高精度感知，连续长期采集数据等特点。GreenOrbs（绿野千传）：森林监测传感网系统，适用于长期、大规模、自动化的环境监测任务,1.5 物联网的关键技术,1.5.1 感知层的关键技术,技术举例：定位系统,位置信息拓展：所在地理位置+处在该地理位置的时间+处在该地理位置的对象（人或设备）定位系统与技术：GPS，蜂窝基站定位，无线室内环境定位（红外线/.超声波/

19、蓝牙），新兴定位系统（AGPS/无线AP/网络定位）；距离/距离差/无线信号特征,1.5 物联网的关键技术,1.5.1 感知层的关键技术,物联网环境下对定位技术的挑战, 异构网络、多变环境下的精准定位 大规模应用 基于位置的服务（Location based Services） 位置信息带来的信息安全和隐私保护问题,1.5 物联网的关键技术,1.5.1 感知层的关键技术,技术举例：智能信息设备,传统智能设备：个人计算机（PC）/个人数字助理（PDA）/ 物联网时代新智能设备：数字标牌（实时信息互动）/智能电视（具有全功能的互联网，个性化体验）/智能手机/ ,1.5 物联网的关键技术,1.5.1

20、 感知层的关键技术,物联网环境下智能设备发展新趋势, 更深入的智能化纵向（包括传统的智能设备）+横向 （融入没有计算能力的简单物理对象） 更透彻的感知主动感知(部署传感器) + 被动感知(发出查询请求) 更全面的互联互通互联互通+ 信息共享,1.5 物联网的关键技术,1.5.2 网络层的关键技术, 终端接入技术, 物联网网关, 智能终端, 通信模块,1.5 物联网的关键技术,1.5.3 应用层的关键技术, 平台服务技术, M2M平台, 各种服务平台,1.6 物联网的应用领域, 智能工业 智能农业 智能物流 智能交通, 智能医疗 绿色建筑 智能电网 环境监测,1.6 物联网的应用领域,智能工业,

21、支持工业生产过程控制，如：矿山、石油、民爆等行业的安全生产和原材料、能源等生产过程的节能减排等领域的物联网系统研制。,智能农业,支持农作物、经济作物等规模化种植领域的物联网系统研制，形成在农场、农业集中区应用的监测、诊断、控制和运行平台，提高农业精细化管理水平、农产品产量和质量。,1.6 物联网的应用领域,智能物流,现代物流系统希望利用信息生成设备，如RFID设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，并能够在这个物联化的物流网络中实现智能化的物流管理。,智能交通,通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时

22、降低能源消耗和对地球环境的负面影响。,1.6 物联网的应用领域,智能医疗,支持家庭和社区远程医疗、住院人员健康实时监测、医疗器械流通和管理等领域的物联网系统研制，形成社区远程医疗实时监测系统平台，提高医疗管理服务的水平。,绿色建筑,物联网技术为绿色建筑带来了新的力量。通过建立以节能为目标的建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心的物联网应用系统，有效的为建筑节能减排提供有力的支撑。,1.6 物联网的应用领域,智能电网,以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间的信息交互为手段，以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目的的先进的现代

23、化电力系统。,环境监测,通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量、以及各种环境状态参数的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指引和质量保证。,1.7 本章小结,信息技术,物联网,互联网,传感器,移动通信网,互联网,计算机,15年周期定律,物联网包括感知控制层、网络传输层和应用服务层,物联网的关键技术有RFID和EPC技术、传感控制技术、无线网络技术、组网技术以及人工智能技术,物联网目前典型的应用主要体现在物联网在传统行业深度融合而产生的新兴行业上,谢谢大家！,第二章 物联网架构及发展动力,江西师范大学 张光河,Email: ,

24、本章大纲,2.1 物联网的架构,2.2 物联网的发展动力,2.3 本章小结,47,2.1 物联网的架构,典型的物联网体系架构,2.1 物联网的架构,2.1.1 感知层,感知层是实现物联网全面的感知的核心能力,是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分,关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题,2.1 物联网的架构,2.1.1.1 传感器技术,传感器是一种检测装置，能感受到被测信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。,

25、传感器的分类方式多种多样，比较常用的有按传感器的物理量、工作原理、输出信号的性质这3种方式来分类。此外，还可按照是否具有信息处理功能将传感器分为普通传感器和智能传感器,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,条形码是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标志符,“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机相兼容的二进制和十进制信息。, 一维条形码 二维条形码,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,一维条形码, 由一组规则排列的条、空以及对应的字符组

26、成的标记。 普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,一维条形码,一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符)、终止符、静区（后）,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,一维条形码,构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空，模块的宽度通常以mm或mil（千分之一英寸）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的，有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成；而另

27、一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。,2.1 物联网的架构,典型一维条形码制比较,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,一维条形码的特点, 可直接显示内容为英文、数字、简单符号 贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库 保密性能不高 损污后可读性差,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,二维条形码, 利用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。 在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通

28、过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,二维条形码的特点, 每种码制有其特定的字符集 每个字符占有一定的宽度 具有一定的校验功能等 具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点,2.1 物联网的架构,2.1.1.2 条码技术,二维条形码的符号,Code16K,Aztec Code,PDF147,Data Matrix,QR Code,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID的定义,Radio Frequency Identification （射频识别技术）的英文缩写,利用射频信号通过空间耦合（交变磁

29、场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID的系统组成,电子标签：具有数据存储区，用于存储识别物品的标识信息读写器：将约定格式的待识别物品的标识信息写入电子标签的存储区，或在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子标签内保存的信息读取出来天线：用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和读写器中,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID的系统组成,电子标签：具有数据存储区，用于存储识别物品的标识信息读写器：将约定格式的待识别物品的标识信息写入电子标签的存储区，或在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子标签

30、内保存的信息读取出来天线：用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和读写器中,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID技术的工作原理,电子标签进入读写器产生的磁场后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）；读写器读取信息解码后，送至中央信息系统进行相关数据处理。,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID的频率, 频率是RFID系统的一个很重要的参数指标 它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等因素。 RFID典型的工作频率有125KHz、133KHz、13.

31、56MHz、27.12MHz、433MHz、860960MHz、2.45GHz、5.8GHz等 按照工作频率的不同，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域,2.1 物联网的架构,2.1.1.3 RFID,RFID的频率,2.1 物联网的架构,2.1.2 网络层,广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施,是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分,关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络,2.1 物联网的架构,2.1.2.1 第一阶段传输, 蓝牙 超宽带 ZigBee 智能网关 无线传感器网络,2.1 物联网的架构,2.1.2.1 第一阶段传输,蓝牙,

32、 蓝牙技术是一种短距离低功耗传输协议，最早始于1994年，由瑞典的爱立信公司研发 采用的是调频技术（frequencyhopping spread spectrum），频段范围是2.402GHz2.480GHz 通信速率一般能达到1Mbps左右，新的蓝牙标准也支持超过20Mbps的速率 通信半径从几米到100米左右不等，常见为几米左右,2.1 物联网的架构,2.1.2.1 第一阶段传输,超宽带,现代意义上的超宽带（UWB）数据传输技术，又称脉冲无线电技术，出现于1960年，它最早也是应用于军事领域，用来进行雷达探测以及目标定位，当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作,2.1 物联网

33、的架构,2.1.2.1 第一阶段传输,超宽带,UWB是一种无载波通信技术，即它不用载波，而采用时间间隔极短（小于1ns）的脉冲进行通信的方式，利用纳秒乃至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。它的主要特点如下：（1）数据传输速率快（2）占用频带宽（3）功耗低（4）成本低廉,2.1 物联网的架构,2.1.2.2 第二阶段传输, 移动通信网 3G 4G WI-FI WiMAX,2.1 物联网的架构,2.1.3 应用层,提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标,将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集,关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安

34、全的保障以及有效的商业模式的开发,2.1 物联网的架构,2.1.3 应用层, 通用服务平台 M2M平台 数据挖掘 云服务平台,2.1 物联网的架构,物联网扩展系统架构,2.1 物联网的架构,物联网技术路线,以规模化应用为目标，分阶段实现3G与传感网的融合，实现物联网的可运营、可管理及产业化, 信息汇聚, 协同感知, 泛在聚合,2.1 物联网的架构,信息汇聚, 由应用系统集中进行信息的处理，并提供信息应用服务。, 将分散的、利用多种感知技术手段采集的信息通过网关设备汇聚到3G网络, 通过3G网络将感知信息汇聚到应用系统,2.1 物联网的架构,协同感知, 具备以事件、任务为驱动的感知层、网络层和应

35、用层协同工作的更强大的信息感知和信息处理能力 3G网络为物联网业务特性进行优化和定制，满足物联网通信及业务的特性需求 传感器网络的自组织、协同感知功能是在物联网的整体管理体系下实现的,2.1 物联网的架构,泛在聚合, 基于多种组网技术融合的无处不在的协同感知能力 信息资源使用模式突破以单一应用服务为目标，通过聚合海量信息聚合不断衍生新的应用,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府美国,美国总统奥巴马2009年1月20日就职美国第44任总统，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”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。,2.2

36、 物联网的发展动力,2.2.1 政府欧盟,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。,物联网行动方案,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,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府欧盟,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。,物联网行动方案,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,2

37、.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府中国, 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,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府中国, 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”。,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府中国, 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

38、推进 “三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府中国, 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,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府中国, 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,2.2 物联网的发展动力,战略性新兴产业,以科技创新为基础、技术密集、能够形成新的经济增长点并

39、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。,2.2 物联网的发展动力,中国七大战略性新兴产业, 节能环保产业 新一代信息技术产业 生物产业 高端装备制造产业, 新能源产业 新材料产业 新能源汽车产业,2.2 物联网的发展动力,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

40、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。,2.2 物联网的发展动力,新一代信息技术产业,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。,2.2 物联网的发展动力,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

41、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。,2.2 物联网的发展动力,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。,2.2 物联网的

42、发展动力,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。,2.2 物联网的发展动力,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。,2.2 物联网的发展动力,新能源汽车产业,着力

43、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。,2.2 物联网的发展动力,十大领域, 智能电网 智能交通 智能物流 智能家居 环境与安全检测,医疗健康国防军事精细农牧业金融与服务业工业与自动化控制,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府日本,2004年提出，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。,u-Japan战略,2.2 物联网的发展动力,2.2.1 政府韩国,u-Korea战

44、略, 2006提出，u-Korea旨在建立无所不在的社会。即通过布建智能网络（如IPv6、BcN、USN）、推广最新的信息技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等信息基础环境建设，让韩国民众可以随时随地享有科技智能服务。 目的：除运用IT科技为民众创造食、衣、住、行、体育、娱乐等各方面无所不在的便利生活服务之外，也希望通过扶植韩国IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。,2.2 物联网的发展动力,2.2.2 工业界, IBM公司智慧地球的概念 中国移动,2.2 物联网的发展动力,2.2.2 工业界,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

45、、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，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。 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。,2.2 物联网的发展动力,2.2.2 工业界,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,规模优势

46、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,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,2.2 物联网的发展动力,从“孤岛”到“整体解决方案”的升华；,终端制造商,内容提供商,系统集成商,软件开发商,房产商,用户,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

47、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,2.2 物联网的发展动力,物联网管理平台,2.2 物联网的发展动力,2.2.3 教育界,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。,2.2 物联网的发展动力,2.2.

48、4 应用需求, 食品药品流通行业, 城市运行管理方面, 生态环境方面, 公共安全领域, 城市交通领域,2.3 本章小结,应用层,网络层,感知层,完成原始信息的采集,进行信息的传输,对信息进行处理,2.3 本章小结,物联网的发展动力,外因,内因,政府的政策引导,工业界的跟进,教育界对人才的培养,应用需求,谢谢大家！,第三章 感知层,江西师范大学 张光河,Email: ,本章大纲,3.1 传感器,3.2 RFID技术,3.3 其它感知技术,3.4 本章小结,110,3.1 传感器,3.1.1 传感器概述,传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,被测量,敏感元件,转换元件

49、,信号调理与转换电路,辅助电源,传感器组成框图,3.1 传感器,3.1.1 传感器概述,传感器,按被测量分类,按传感器元件的变换原理分类,按能量传递方式分类,温度传感器,速度传感器,电阻传感器,压力传感器,能量控制型,能量转换型,能量传递型,3.1 传感器,3.1.1 传感器概述,传感器的静态特性, 线性度 灵敏度 迟滞 重复性, 飘移 分辨力 阙值,3.1 传感器,3.1.1 传感器概述,传感器的动态特性,影响传感器动态特性的主要参数：时间常数 ， 越小响应越快，频带越宽；传感器固有频率n ，选择在（35）（信号）；阻尼比 ，选择在 0.60.8，原则是过冲不太大，稳定时间不太长。,3.1

50、传感器,3.1.1 传感器概述,传感器技术发展史,3.1 传感器,3.1.2 常用的传感器,3.1 传感器,3.1.3 智能传感器,智能传感器是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科新型传感器，它是一个以微处理器为内核扩展了外围部件的计算机检测系统，它是具有信息处理功能的传感器，智能传感器带有微处理器，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。,3.1 传感器,3.1.4 传感器的应用, 传感器在自动检测系统中的应用 传感器在汽车行业的应用 传感器在家用电器中的应用 传感器在医疗行业上的应用,3.1 传感器,3.1.5 传感器的发展趋势, 向微型化发展 向高精