物联网技术培训ppt课件.ppt

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1、1 物联网的概况,2 物联网的架构,3 物联网的关键技术,4 物联网应用,1 物联网的概况,“物联网”（IOT：Internet of Things）,定义1：把所有物品通过射频识别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。,定义2：任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联。,定义3：由具有标识、虚拟个性的的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在只能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。,定义4：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有自组织能力、智能接口与信息网络无缝整合，是未来互联网的一部分。,从技术上理解 物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定

2、的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。从应用上理解 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”,然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。,1 物联网的概况,1 物联网的概况,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，形成所谓“物联网”，实现实时的、智慧的、动态的管理和控制。,1 物联网的概况,物联网认识的误区把传感网或RFID网等同于物联网。传感技

3、术、RFID技术仅是信息采集技术之一,仅只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。把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。现实中没必要也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。认为物联网是空中楼阁很难实现的技术。（物流、智能交通）对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升。把物联网当成个筐，什么都往里装。基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如，仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电；把产品贴上了RFID标签，就成了物联网应用等等。,1 物联网

4、的概况,发展趋势 EPOSS在Internet of Things in 2020报告中分析预测,2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。,1 物联网的概况,1 物联网的概况,物联网的特征,全面感知RFID 传感器等任何时间任何地点任何方式,可靠传递互联网,智能处理海量数据云计算智能化控制,军事物联网与民用物联网的差异,1 物联网的概况,2 物联网架构,2 物联网架构,物联网体系结构评价指标,Networked Auto-ID,1999年年由美国麻省理工学院 Auto-ID实验室提出，目的“把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实

5、现智能化识别和管理。,2 物联网架构,uID IoT,日本东京大学发起的非盈利标准化组织uID中心制订的物联网体系结构，目的“通过RFID和二维码来标识物体，由网络化传感器采集周围环境信息（Contextt），并根据采集的环境信息调整信息服务。,2 物联网架构,USN,2007年9月瑞士日内瓦召开的ITU-T下一代网络全球标准举措会议NGN-GSI上由韩国的电子与通信技术研究所ETRI提出。虽然USN是作为一种物联网体系结构提出的，但是它并没有对各层之间的接口做出统一的规则定义。,2 物联网架构,Physical-net,美国弗吉尼亚大学针对多用户多环境下管理与规划异构传感和执行资源的问题提出

6、的一个分层物联网体系结构。定义了各层之间进服务调用的统一接口 即远程方法调用（RMI）。将应用需求与资源分配分离开来 支持动态移动管理和实时应用配置，通过协调层实现多个应用程序在同一资源上或跨网络和管理域并发运行。,2 物联网架构,M2M,SENSEI,Physical-net、M2M与SENSEI都将底层感知网络抽象为服务或资源，这样降低了后端信息服务器的计算需求，因此比Networked Auto-ID、uID IoT、USN具有更好的可扩展性。,2 物联网架构,IoT-A针对大规模 异构物联网环境中由无线与移动通信带来的问题，提出了一个沙漏形的物联网参考模型。IoT-A的M2MAPI层更

7、加明确地定义了资源之间进行交互的方式和接口。,IoT-A,AOA,AOA是法国巴黎第六大学针对在Internet上广泛使用的TCP/IP协议在能耗、可靠性与服务质量保证方面的问题，为物联网的数据传输层提出的自主体系结构（Autonomic Oriented Architecture）。,2 物联网架构,MNN&SOF,MNN&SOF体系结构分为两级，一级是基于类人体神经网络模型（Manlike Neutral Network MNN），另一级是基于社会组织架构（Social Organization Framework，SOF）将多个本地物联网集成为更高层次的物联网。M&DC代表每一个本地物联

8、网，iM&DC代表行业物联网，nM&DC代表的国家物联网。,2 物联网架构,物联网体系结构比较,2 物联网架构,物联网体系结构比较,2 物联网架构,2020/2/29,商用物联网总体架构,传感器,RFID,自动化仪表,多媒体信息,数据采集,短距无线传输技术,自组织组网技术,协同信息处理,传感器中间件技术,传感器网络组网和协同信息处理,感知层,下一代承载网,M2M 无线接入,移动通信网,互联网,互联网、移动通信网及其他专网,通信层,异构网融合,资源和存储管理,专用网络,远程控制,应用通信中间件,信息开放平台,云计算平台,服务支撑平台,物联网应用支撑子层,环境监测,工业控制,智能物流,智能电网,物

9、联网应用,应用层,传感网与通信网的互通,数字城市,智能交通,智能水利,智能楼宇,公共技术,系统及网络管理,安全技术,QoS 管理,标识管理,数据采集,数据传输,数据处理,2 物联网架构,2 物联网架构,感知层 感知层是IOT的基础，解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。主要通过各类信息采集、执行设备和识别设备，采用多种网络通信技术、信息处理技术、物化安全可信技术、中间件及网关技术等，实现物理空间与信息空间的感知互动。包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、实时定位等技术。,2 物联网架构,传输层 传输层实现更加广泛的互联功能，能够把感知

10、到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。传输层涉及到的技术就包括IPV4/IPV6、3G/LTE、自组织网络、WiFi无线网络、WiMax等,2 物联网架构,应用层 应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。,2 物联网架构,3 物联网关键技术感知技术,感知技术,RFID(Radio Fre

11、quency Identification)，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，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。通过射频信号自动识别对象并获取相关数据完成信息的自动采集工作，RFID是物联网最关键的一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的管理。,3 物联网关键技术感知技术,条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。,3 物联网关键技术感知技术,Smart House智能家居,Smart Agriculture智能农业,Smart Building智能大楼,Smart

12、 Energy智能电网,SensorTechnologies传感技术,Smart Health智能医疗,Logistics物流,3 物联网关键技术感知技术,Shock detection振动检测,Acceleration加速度,Angular velocity detection角速度检测,Rotary Position meter旋转位置仪,Infrared rays detection红外线检测,FingerprintDetection指纹检测,Position/Tilt meter位置/倾斜仪,Magnetic detection磁性检测,Piezoelectric压电体,Si硅,Mag

13、neto-resistive磁阻,Distance meter测距仪,Semicon-ductive半导体,Carbon-resistive 碳膜,Si硅,Angle detection角度检测,Overcurrent detection过流检测,Temperature detection温度检测,Thermistor热敏电阻,Gyro Sensor陀螺仪传感器,MR Sensor磁性传感器,Rotary Position Sensor角度位置传感器,AMR Sensor磁性传感器,Ultrasonic Sensor超声波传感器,Rotary Sensor旋转传感器,Acceleration

14、Sensor加速度传感器,Pyroelectric Sensor热电型红外传感器,Multifunction Smart Sensor多功能智能传感器,3 物联网关键技术感知技术,Detect electro-cardiogram,pulse and oxygen in blood检测心电图、脉搏和血氧量,Light Energy Harvesting光线能量收集,Detect the concentration of CO2,PH in air and water检测空气和水中二氧化碳浓度和PH值,Pressure Energy Harvesting压力能量收集,Thermal Energy

15、 Harvesting热能收集,Vibration Energy Harvesting振动能量收集,Identify,Read and write the information of articles识别，读写物品信息,Detect the Smoke检测烟雾,Detect the ultraviolet intensity检测紫外线强度,Energy Harvest能量收集,Vital Sign Sensor生命体征传感器,RFID Tag/RWRFID标签/读写器,Energy Harvest能量采集,3 物联网关键技术感知技术,3 物联网关键技术感知技术,产品电子代码EPC,EPC系统

16、（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”。,EPC 系统主要由如下六方面组成：（1）EPC编码标准（2）EPC 标签（3）读写器（4）Savant服务器：管理系统平台，数据校对、识读器协调、数据传输、数据存储和任务管理。（5）对象名解析服务(Object Naming Service：ONS)：为Savant系统指明存储产品有关信息的服务器。（6）实体标记语言服务（Physical Markup Language PML）：描述产品信息

17、的计算机语言。,3 物联网关键技术感知技术,接入技术（节点、会聚节点、接入网关、异构网络接入融合技术）物联网终端：单节点终端（直接接入电信网络）物联网网关（屏蔽底层感知网络的异构性）,3 物联网关键技术接入技术,传感器接口技术：传感器在物联网中应用时，通常涉及流程工业连续测控领域，可用于不同的网络场合，遵循不同的协议标准，要保证所设计的传感器完全满足这些协议较困难，就必须考虑接口问题。特别是与外部网络的接口。拟定标准的传感器接口是传感器大规模应用的保障。,3 物联网关键技术接入技术,物联网接入网关（1）广泛的接入能力 支持各种传感网、互联网等网络的接入。（2）可管理性 实现对网关本身的管理：注

18、册登录管理、权限管理、任务管理、数据管理、故障管理、状态监测、远程诊断、参数查询和配置、事件处理、远程控制、远程升级等。实现对末梢网络节点的管理：不同的感知网络、不同的应用能够使用统一的管理接口对末梢网络节点进行统一管理。,3 物联网关键技术接入技术,3 物联网关键技术接入技术,物联网接入网关典型结构,3 物联网关键技术接入技术,3 物联网关键技术接入技术,广域接入层：支持WiFi、宽带、GPRS、3G/4G等互联网络。,协议转换和控制层：将协议适配层上传的标准格式的数据经提取、压缩以及实现相关的映射处理后转换成统一的数据格式，统一封装。将广域接入层下发的数据解包成标准格式数据。内建管理协议，

19、实现管理协议的解析并转换为感知层协议可以识别的信号和控制指令。有效数据信息提取主要完成目的地址、源地址、节点地址、网络号、数据信息、数据长度、数据协议等信息的提取。,3 物联网关键技术接入技术,协议适配层：定义标准的感知层接入标准接口，保证不同的感知层协议能够通过适配层变成格式统一的数据和信令。将各种异构传感网络数据汇聚上来进行解析,以获取有效数据信息,将上层的命令数据解析并重新组合成符合传感网络传输的数据格式。,感知接入层：实现不同感知网络的协议接入和解析，按照应用的场景既可以是某种特定的协议。也可以是某几种协议的组合，甚至可以通过外插模块实现多协议的扩展。,部分商用物联网网关产品,3 物联

20、网关键技术接入技术,3 物联网关键技术传输网络通信技术,3 物联网关键技术传输网络通信技术,短距离无线通信技术对比,3 物联网关键技术传输网络通信技术,短距离无线通信技术对比,3 物联网关键技术传输网络通信技术,IPv6,物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址现有标准IPv4只支持大概40亿（232次方）个网络地址，平均每个人不到1个，人都不够分的。IPv6是互联网协议第四版（IPv4）的更新版Pv6支持2128（约3.4 1038）个地址，这等价于在地球上每平方英寸有4.31020地址（6.71017地址mm2）丰富的地址资源使得物联网成为可能。,3 物联网关键技术传输网络通信技术,Zi

21、gbee,ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、时延短、网络容量大、可靠、安全。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。,ZigBee设备类型,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。,3 物联网关键技术传输网络通信技术,Zigbee协议,3 物联网关键技术传输网络通信技术,4 物联网应用,物联网管理平台,移动POS,金融,供应链,

22、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,4 物联网应用,谢谢各位！,Thanks for your attention!,