授課教師：張志立陳艷格電話Q：359659713物聯網概述討論環節提綱物聯網的起源、背景、定義及現狀物聯網的技術構成物聯網在各大行業的應用物聯網人才需求物聯網技術應用—智能家居蓋茨這幢位于美國西北部華盛頓州的豪宅，依山面湖，結合美麗的自然生態與先進的資訊科技，儼然已成為美國除白宮之外，最受矚目的名人宅邸。

蓋茨的家蓋茨通常安排訪客乘船橫渡華盛頓湖，從專屬碼頭登堂入室。訪客從一進門開始，就會領到一個內建微晶片的胸針，可以預先設定你偏好的溫度、濕度、燈光、音樂、畫作等等條件；無論你走到哪里，內建的感測器就會將這些資料傳送至WindowsNT系統的中央電腦，將環境調整到賓至如歸的境地。

客廳--水族館

鯨鯊--世界上最大的魚這體現出蓋茨的富不是單就有錢。還要提醒的是，鯨鯊不但稀有，瀕臨絕種，而且它也是世界上最古老的生物之一，它不是鯊魚，也不是鯨魚。那么龐大的體型，吃的確是海洋浮游生物

未來十年機會最大的技術領域移動互聯網物聯網云計算大數據特點：互聯、融合、移動物聯網的起源1995199920052009.12009.8比爾蓋茨在《未來之路》提及物物互聯美國麻省理工學院Auto-ID中心，提出EPC及RFID組成“Internetofthings”國際電信聯盟發布《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念

IBM提出“智慧地球”的概念,隨即美國奧巴馬總統把物聯網上升到國家戰略溫家寶總理考察無錫的講話中指出“感知中國”注：EPC——ElectronicProductCode,電子產品碼，每個物體賦予一個唯一編號RFID——射頻識別物聯網的背景十五年周期定律：計算模式每隔15年發生一次變革，這一判斷像摩爾定律一樣準確。——IBM前首席執行官郭士納20101995198019651950計算機產生與應用以大型計算機為標志的革命以互聯網為標志的革命以個人計算機普及為標志物聯網革命歷史的經驗，每一次重大的經濟危機都要伴隨著一場技術的革命!物聯網的定義定義1：由具有標識、虛擬個性的物體/對象所組成的網絡，這些標識和個性運行在智能空間，使用智慧的接口與用戶、社會和環境的上下文進行連接和通信。2008年5月，歐洲智能系統集成技術平臺（EPoSS）《InternetofThingsin2020》定義2：物聯網是未來互聯網的整合部分，它是以標準、互通的通訊協議為基礎，具有自我配置能力的全球性動態網絡設施。在這個網絡中，所有實質和虛擬的物品都有特定的編碼和物理特性，通過智能界面無縫鏈接，實現信息共享。2009年9月，歐盟第七框架RFID和互聯網項目組報告定義3：指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡。2010年3月，我國政府工作報告所附的注釋中物聯網定義2023/2/5定義物聯網是在互聯網的基礎上，利用射頻標簽與無線傳感器網絡技術，構建一個覆蓋世界上所有人與物的網絡信息系統，從而實現物與物、物與人之間的互聯。理解物聯網概念時需要注意以下按問題1、物聯網是互聯網的延伸與擴展2、物聯網實現物理世界與信息世界的無縫連接3、連接到物聯網上的“物”應該具有四個基本的特征(地址標識、感知能力、通信能力、可以控制)

物聯網的定義物聯網的特征三大特征①接入對象更為廣泛，獲取信息更加豐富。②網絡可獲得性更高，互聯互通更為廣泛。③信息處理能力更強大，人類與周圍世界的相處更為智慧。全面感知、可靠傳送、智能處理與其他網絡的區別：物聯網（IOT）的特征全面感知可靠傳輸智能處理感知傳輸智能利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時隨地采集物體的動態信息。通過網絡將感知的各種信息進行實時傳送。利用計算機技術，及時地對海量的數據進行信息控制，真正達到了人與物的溝通、物與物的溝通。物聯網與其他網絡物聯網與互聯網的關系互聯網是人與人之間的聯系；而物聯網是人與物、物與物之間的聯系。與現有的互聯網絡相比于物聯網更注重信息的傳遞，互聯網絡的終端必須是計算機（個人電腦、PDA、智能手機）等，并沒有感知信息的概念。物聯網是Internet網絡的延伸和擴展，使信息的交互不再局限于人與人或者人與機的范疇，而是開創了物與物、人與物這些新興領域的溝通。物聯網、傳感網和泛在網的關系

物聯網信息感知層主要涉及RFID和傳感器兩項技術。RFID技術的目的是標識物，給每個物品一個“身份證”；傳感器技術的目的是感知物，包括采集實時數據（如溫度、濕度）、執行與控制（打開空調、關上電視）等。

1.傳感器網絡與RFID的關系RFID和傳感器具有不同的技術特點，傳感器可以監測感應到各種信息，但缺乏對物品的標識能力，而RFID技術恰恰具有強大的標識物品能力。物聯網與其他網絡2.基于RFID的物聯網從RFID技術出發，在RFID網絡的基礎上，建立基于RFID的物聯網。這種物聯網主要由RFID標簽、讀寫器、信息處理系統、編碼解析與尋址系統、信息服務系統和互聯網組成。通過對擁有全球唯一編碼的物品的自動識別和信息共享，實現開放環境下，對物品的跟蹤、溯源、防偽、定位、監控以及自動化管理等功能。物聯網與其他網絡3.基于傳感器的物聯網由傳感器、通訊網絡和信息處理系統為主構成的傳感網技術，具有實時數據采集、監督控制和信息共享與存儲管理等功能。基于傳感技術的物聯網的方法主要是在傳感器采用嵌入式技術（嵌入式Web傳感器），給每個傳感器賦予一個IP地址。4.物聯網與泛在網絡的關系對于物聯網、傳感網、廣電網、互聯網、電信網等網絡相互融合形成的網絡，稱為泛在網。物聯網與其他網絡物聯網與其他網絡之間的關系物聯網與其他網絡泛在網絡與傳感網物聯網的范疇物聯網與其他網絡物聯網信息平臺解決方案

走入物聯網互聯網物聯網智慧地球?電腦終端+客戶電腦·人機器終端+管理軟件平臺·機器和人通信網絡通信網絡

電腦終端個人電腦和各類服務器

機器終端個人電腦和各類服務器射頻識別器件,傳感器件,嵌入式機器

物聯網應用物資人員跟蹤與定位工作環境監測與管理故障預先診斷與識別重大災難預防與報警機器設備監督與控制

互聯網應用電子郵件電子商務電子政務網絡影視和網絡通信++物聯網在全球——美國2005年1月以后，美國國防部規定所有軍需物資都要使用RFID標簽。2006年，美國食品及藥物管理局建議利用RFID跟蹤最常造假的藥品。2009年，IBM推廣“智慧地球”概念，建議政府投資新一代的智慧型基礎建設，闡明其短期和長期效益。這個概念被認為是美國振興經濟，確立競爭優勢的關鍵戰略，是繼互聯網之后國家發展的核心領域。奧巴馬政府對“智慧地球”作出積極回應，確定為國家戰略，主要從電力、醫療、城市、交通、供應鏈、銀行六大領域切入。目前重點在智能電網和電子病歷兩方面開展工作。物聯網在全球——日本e–Japan2000年啟動，促進信息化基礎建設。u-Japan004年啟動，著力發展泛在網絡相關產業，希望于2010年時將日本建設成為一個“隨時、隨地、任何人、任何物品”都可以上網的無所不在的網絡社會。

實物間網絡的基礎建設：RFID、傳感器網絡、泛在終端。i–Japan20152009年推出的中長期信息技術發展戰略，在u-Japan基礎之上利用信息技術使全民生活變得更加便利。

電子政府和電子地方自治體：一站式行政服務。醫療健康：遠程醫療、電子病歷電子化及追蹤和反饋。教育電子化：推廣數字化技術和信息化教育的應用。物聯網在全球——歐盟目前歐盟已將物聯網及其核心技術納入到預算高達500億歐元并開始實施的歐盟“第七個科技框架計劃（2007—2013年）”中。提出“物聯網是我們的未來”，重視歐洲各國技術標準的統一，計劃建30座智能電網試點城市。國際電信聯盟（ITU），歐洲物聯網研究項目工作組(CERP-IoT)，針對物聯網進行標準、技術趨勢等研究。歐洲醫藥界藥品防偽和追蹤、紡織業供應鏈管理、制造過程管理、資產管理等方面取得了成功應用，并獲得了廣泛的認可物聯網在全球——韓國、新加坡韓國信息和通信部具體推動“U-Korea”項目的建設，重點支持“無所不在的網絡”相關的技術研發及科技應用，希望通過“U-Korea”計劃的實施帶動國家信息產業的整體發展。“利用無所不在的信息通信技術將新加坡打造成一個智慧的國家、全球化的城市”改造政府、金融、教育、醫療保健、媒體娛樂、制造與物流、旅游、零售7大行業物聯網在中國2009年8月，溫家寶總理視察中科院無線傳感網工程無錫研發中心，提出“在傳感網發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”2010年6月，胡錦濤總書記在中國科學與第十五次院士大會、中國工程院第十次院士大會再次提出加快發展物聯網技術并明確要求盡快建立中國傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。提升到國家戰略高度物聯網在中國推進物聯網的研發應用已經寫入“十二五規劃”；《國家中長期科技發展規劃綱要(2006—2020年)》和“新一代寬帶無線移動通信網”重大專項均將物聯網列為重點研究領域；物聯網得到國家自然科學基金、863計劃、973計劃等的大力支持。國家關于物聯網的各項政策：廣東關于物聯網的各項政策：廣東早在三年前就提出發展物聯網。2008年年底國家出臺的《珠江三角洲地區改革發展規劃綱要》中，也將率先發展物聯網作為一個重要任務。廣東物聯網發展的目標是打造“數字廣東、智慧城市、知識經濟、無處不在的網絡社會”。物聯網技術要點信號分布網絡網絡終端設備應用服務軟件信號分布網絡(公網)GPRS網絡(2G)CDMA網絡(3G)LTE網絡(4G)各種超3G網絡信號分布技術(專網)有線以太局域網WiFi無線局域網

一代：傳統網關

二代：WiFi交換機三代：光載無線交換機網絡終端設備RFID射頻識別器件

射頻標簽、讀卡器傳感器件

溫度傳感器

濕度傳感器等嵌入式設備

各種嵌入式機器設備WiFi設備

WiFi設備服務器攝像機、投影機電視機及各種WiFi手機等.網絡管理軟件管理軟件測控軟件網絡服務軟件Web服務器Web瀏覽器DCM物聯網關鍵技術（1）——RFID（無線射頻識別）標簽、閱讀器、天線RFID技術是非接觸式的識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。它由標簽、閱讀器、天線、中間件、應用軟件五部分組成。RFID按應用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波（MW），相對應的代表性頻率分別為：低頻135KHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860M~960MHz、微波2.4G，5.8G。RFID按照能源的供給方式分為無源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。有源RFID傳輸距離遠，但價格高，無源RFID傳輸距離近，價格相對低。讀寫器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號；當電子標簽進入發射天線工作區域時產生感應電流，它獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去；系統接收天線接收到從電子標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到讀寫器，讀寫器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。物聯網關鍵技術（1)——RFID（無線射頻識別）物聯網關鍵技術（2）——EPC（電子產品碼）EPC物聯網系統的思想是為每一個商品提供惟一的號碼—EPC（電子產品碼）。EPC采用一組編號來代表制造商及產品，不同的是EPC還用另外一組數字來惟一標識單品。EPC是惟一存儲在RFID標簽微型芯片中的信息，這樣可使得RFID標簽能夠維持低廉的成本并保持靈活性，使在數據庫中無數的動態數據能夠與EPC標簽相連接。目前，EPC代碼有64位、96位和256位3種。為了保證所有物品都有一個EPC代碼并使其載體—標簽成本盡可能降低，建議采用96位，這樣其數目可以為2.68億個公司提供惟一標識，每個生產廠商可以有1600萬個對象種類并且每個對象種類可以有680億個序列號，這對未來世界所有產品已經非常夠用了。物聯網關鍵技術（3)——二維（條形）碼二維條形碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。二維條形碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內表達大量的信息。手機二維碼是二維碼技術在手機上的應用。手機二維碼的應用有兩種：一種為被讀，稱為條碼憑證或者電子回執；一種為主讀，稱為條碼識別。物聯網關鍵技術（4）——GPS（全球定位系統）全球定位系統是一種結合衛星及通訊發展的技術,利用導航衛星進行測時和測距全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等特點,成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科，具有好的經濟效益和社會效益。物聯網關鍵技術（5）——傳感器傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。傳感器是機器感知物質世界的“感覺器官”，可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號，為網絡系統的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。隨著科技技術的不斷發展，傳統的傳感器正逐步實現微型化、智能化、信息化、網絡化，正經歷著一個從傳統傳感器——智能傳感器——嵌入式Web傳感器的內涵不斷豐富的發展過程。物聯網關鍵技術（6）——無線傳感網（WSN）無線傳感器網絡（WSN）是由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸應用。無線傳感器網絡的三個要素：1、傳感器2、感知對象3、觀察者物聯網關鍵技術（7）——M2M在未來，全面支持網絡的微處理器將為幾乎每個終端設備提供互聯互通的功能，并將延伸到我們生活的每個角落。M2M即機器對機器通信，在全球范圍內是新興的熱門無線通信技術，它將為我們創造一個無處不在的互聯世界。據預計，未來用于人對人通信的終端可能僅占整個終端市場的1/3，而更大數量的通信將是機器間的互聯（M2M）通信業務。事實上，目前機器的數量至少是人類數量的4倍，因此M2M具有巨大的市場潛力。物聯網關鍵技術（8）——WiFiWi-Fi原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi的英文全稱為wirelessfidelity,在無線局域網的范疇是指“無線相容性認證”，實質上是一種商業認證，同時也是一種無線聯網的技術。但由于使用的習慣，現在大多數人已經通俗地把WiFi等同于了無線局域網，也就是WLAN。WiFi是當前最成熟、最流行的無線局域組網技術，也是未來物聯網無線傳輸的關鍵核心技術如下圖所示，一個典型的室內無線局域網連結到一個有線分布網上。其無線路由器（或接入點）由一個交換機和一個基站構成，其作用相當于有線分布網網和無線局域網之間的分界面。這個在無線局域網和移動計算機或其它設備間的界面，實際上是一個安裝在移動設備內部的網絡適配器。物聯網關鍵技術（8）——WiFi無線局域網物聯網關鍵技術（9）——嵌入式IEEE（國際電氣和電子工程師協會）對嵌入式系統的定義：“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置”。嵌入式微處理器超過1000多種，體系結構30多個系列，主流體系包括ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。嵌入式軟件市場規模超過1000億美元，嵌入式操作系統有Arm-Linux、VxWorks、WindowsCE等十多家。物聯網需要大量智能儀器儀表，如各類智能終端、測試儀表、傳感測量設備等，將成為重要的產業，這些都需要用到嵌入式系統。物聯網關鍵技術（10）——IPv6IPv6是InternetProtocolVersion6的縮寫，其中InternetProtocol譯為“互聯網協議”。IPv6是設計用于替代現行版本IP協議（IPv4）的下一代IP協議。目前IP協議的版本號是4（簡稱為IPv4），它的下一個版本就是IPv6。目前我們使用的第二代互聯網IPv4技術，它的最大問題是網絡地址資源有限，從理論上講，編址1600萬個網絡、40億臺主機。但采用A、B、C三類編址方式后，可用的網絡地址和主機地址的數目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。其中北美占有3/4，約30億個，而人口最多的亞洲只有不到4億個，中國截止2010年6月IPv4地址數量達到2.5億，落后于4.2億網民的需求。地址不足，嚴重地制約了我國及其他國家互聯網的應用和發展。物聯網關鍵技術（11）——ZigBeeZigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。近距離低復雜度自組織低數據速率低功耗低成本

物聯網應用物聯網的行業應用——智能電網電力+信息基礎設施處理感知傳輸感知、傳輸、處理在智能電網中無處不在“發、輸、變、配、用”物聯網的行業應用——智能電網發電環節輸電環節配電環節用電環節在常規機組、水庫、新能源風電機組等布置傳感監測點。在雷電、線路氣象環境、線路覆冰、線路在線增容、導地線微風振動、導線溫度與弧垂、輸電線路風偏、輸電線路圖像與視頻、桿塔傾斜在線監測與預警等方面需要充分利用傳感技術。配電設備狀態監測、配電網現場作業管理，以及智能巡檢也需要充分利用各類傳感和識別技術智能表計及高級量測、智能插座、智能用電交互與智能用電服務、電動汽車及其充電站的管理、綠色數據中心與智能機房、能效監測與管理和電力需求側管理等也對物聯網技術和應用提出了新的需求。應用需求中國智能電網總體目標“中國國家電網公司正在全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，以信息化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的堅強智能電網。”---中國國家電網公司劉振亞總經理物聯網的行業應用——智能物流案例：Walmart與物流網問題:應競爭及市場擴張要求需進一步降低物流成本核心技術：RFID技術方式:在所有重點產品和物流車輛上裝RFID,在供應鏈(供應商,倉庫,商店)裝讀寫器功能:物流自動化以提高效率，縮短了商品市場流通周期，降低商品運送的出錯率效果:1、庫存周轉率比傳統物流倉儲提高了60%，資金占用率下降40%

2、總體物流成本降低5%,繼續保持美國零售業第一的地位物聯網的行業應用——智能物流應用需求潛在規模我國全社會物流費用支出約占GDP的20%，發達國家僅占10%物流成本占GDP的比重每降低1個百分點，可在貨物運輸、倉儲方面節能降耗1000億元以上，可以增加1300億元的社會效益分類年份201020112012201320142015物流領域物聯網應用5898138198269302.9

-其中RFID市場規模426885130156186

-其中衛星全球定位市場規模91522354156預計2010年智能物流物聯網產業市場規模達到58億元，2015年達到300億元。RFID產業中50%以上將是物流業應用；GPS、GIS、智能集裝箱、智能跟蹤與溯源等物聯網技術將大規模應用。成功案例-廣東省造紙所成功案例—卜蜂蓮花大型倉儲超市1）賣場的無線手持終端條碼管理2）庫場主要采用RFID+條碼管理3）智能物流倉儲管理4）智能運輸管理物聯網的行業應用——智能交通環保大幅降低碳排放量、能源消耗和各種污染物排放便捷通過提供最佳路線信息和一次性支付方式的交通費用安全檢測危險并及時通知相關部門高效實時進行跨網絡交通數據分析和預測可視將所有公共交通車輛和私家車信息整合到一個數據庫可預測進行數據分析和建模，改善交通流量和基礎設施規劃物聯網的行業應用——智能交通車輛擋風玻璃上安裝車載通行支付RFID電子標簽電子標簽與收費站ETC車道上的微波天線之間通過微薄短程通信。利用計算機聯網與銀行系統進行后臺結算處理。利用車輛安裝的RFID電子標簽、路邊安裝的感應器，還可得到車輛行駛的路徑及車的流量信息。ETC收費系統物聯網的行業應用——智能家居智能家居，也叫智能住宅，英文叫SmartHome；智能家居是以家為平臺，綜合建筑、網絡通訊、信息家電、網絡家電、自動化和智能化，集中了系統、結構、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節能、健康和環保的家居環境。燈光控制/場景切換窗簾控制門禁控制煤氣探測保護物聯網的行業應用——智能家居物聯網的行業應用——智能醫療移動電子病歷數字醫學影像PACS輸液編碼核對RFID母嬰配對即時記錄儲存，免除人工錄入，方便查詢，數據同步更新便于跟病患交流，清晰放大，對于微小的病灶可以及時發現，防微杜漸身份雙重驗證，保證用藥安全，提高工作效率，防范醫療事故防抱錯，防調換，防偷盜，可監控體溫物聯網的行業應用——智能農業很多傳感器節