《物聯(lián)網技術》PPT課件.ppt

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物聯(lián)網定義,物聯(lián)網（InternetofThings,IOT），概念由麻省理工學院專家于1999年提出。最初的定義：將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。歐盟定義：將現(xiàn)有的互聯(lián)的計算機網絡擴展到互聯(lián)的物品網絡。ITU國際電信聯(lián)盟定義：fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything。,中國的定義,2010年溫家寶總理在第十一屆人大第三次會議上所作的政府工作報告中對物聯(lián)網的定義：物聯(lián)網是指通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。它是在互聯(lián)網基礎上延伸和擴展的網絡。,,2,物聯(lián)網概念模型,,物理世界與數(shù)字世界的無縫連接,物聯(lián)網定義,技術理解物聯(lián)網是指物體的信息通過智能感應裝置，經過傳輸網絡，到達指定的信息處理中心，最終實現(xiàn)物與物、人與物之間的自動化信息交互與處理的智能網絡。應用理解物聯(lián)網是指把世界上所有的物體都聯(lián)接到一個網絡中，形成“物聯(lián)網”，然后“物聯(lián)網”又與現(xiàn)有的“互聯(lián)網”結合,實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，達到更加精細和動態(tài)的方式去管理生產和生活。通俗理解將RFID（無線射頻識別）和WSN（無線傳感器網絡）結合為用戶提供生產生活的監(jiān)控、指揮調度、遠程數(shù)據采集和測量、遠程診斷等方面的服務。,物聯(lián)網的三大特征,全面感知利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息?？煽總鬟f通過無線網絡與互聯(lián)網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞給用戶。智能處理利用云計算、數(shù)據挖掘以及模糊識別等人工智能技術，對海量的數(shù)據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。,,物聯(lián)網發(fā)展過程（1）,1999年MITAuto-IDCenter提出物聯(lián)網概念，即把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。2004年日本總務省提出u-Japan構想中，希望在2010年將日本建設成一個“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上網的環(huán)境。同年，韓國政府制定了u-Korea戰(zhàn)略，韓國信通部發(fā)布的《數(shù)字時代的人本主義：IT839戰(zhàn)略》以具體呼應u-Korea。,物聯(lián)網發(fā)展過程（2）,2005年11月在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網》，報告指出，無所不在的“物聯(lián)網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。2008年11月IBM提出“智慧的地球”概念，即“互聯(lián)網+物聯(lián)網=智慧地球”，以此做為經濟振興戰(zhàn)略。如果在基礎建設的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內有力的刺激經濟、促進就業(yè)，而且能夠在短時間內打造一個成熟的智慧基礎設施平臺。,物聯(lián)網發(fā)展過程（3）,2009年6月歐盟委員會提出針對物聯(lián)網行動方案，方案明確表示在技術層面將給予大量資金支持，在政府管理層面將提出與現(xiàn)有法規(guī)相適應的網絡監(jiān)管方案2009年8月溫家寶總理在無錫考察傳感網產業(yè)發(fā)展時明確指示要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術，并且明確要求盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。目前：經國家標準化管理委員會批準，全國信息技術標準化技術委員會組建了傳感器網絡標準工作組，標準工作組現(xiàn)聚集了中國科學院、中國移動通信集團公司等國內傳感網主要的技術研究和應用單位。,物聯(lián)網連接示意圖,物聯(lián)網連接示意圖,物聯(lián)網的技術體系框架（3層）,,物聯(lián)網的技術體系框架（3層）,感知層：數(shù)據采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據，包括各類物理量、標識、音頻、視頻數(shù)據。物聯(lián)網的數(shù)據采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術。傳感器網絡組網和協(xié)同信息處理技術實現(xiàn)傳感器、RFID等數(shù)據采集技術所獲取數(shù)據的短距離傳輸、自組織組網以及多個傳感器對數(shù)據的協(xié)同信息處理過程。,物聯(lián)網的技術體系框架（3層）,網絡層：實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，需要傳感器網絡與移動通信技術、互聯(lián)網技術相融合。經過十余年的快速發(fā)展，移動通信、互聯(lián)網等技術已比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網數(shù)據傳輸?shù)男枰?物聯(lián)網的技術體系框架（3層）,應用層：包含應用支撐平臺和應用服務應用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應用服務子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應用。,物聯(lián)網的技術體系框架（3層）,公共技術不屬于物聯(lián)網技術的某個特定層面，而是與物聯(lián)網技術架構的三層都有關系。它包括標識與解析、安全技術、網絡管理和服務質量(QoS)管理。,物聯(lián)網的技術體系框架（4層）,,區(qū)別——支撐層,支撐層在高性能計算技術的支撐下，將網絡內大量或海量的信息資源通過計算整合成一個可以互聯(lián)互通的大型智能網絡，為上層服務管理和大規(guī)模行業(yè)應用建立起一個高效、可靠和可信的支撐技術平臺。,高性能計算機,在國際高性能計算研究中，最有影響力的是“高性能計算機世界500強（HPCTOP500）排行榜”。第32屆與第33屆的第一的都是IBM公司的“走鵑”（Roadrunner）超級計算機?！白啭N”超級計算機計算能力達到1.1千萬億次，它使用了129600個處理器芯片。美國占有291席，歐洲占有145席，亞洲僅占十幾席。我國的“天河一號”高性能計算機排名第五，這是近年來我國科學家取得的最好成績。2010年5月31日公布的最新HPCTOP500名單中，由我國曙光公司研制生產的“星云”高性能計算機實測Linpack性能達到每秒1.271千萬億次，居世界超級計算機第二位，它表明中國高性能計算機的發(fā)展已達到世界領先水平。,,物聯(lián)網核心關鍵技術（1）,RFID技術是物聯(lián)網中讓物品“開口說話”的關鍵技術，物聯(lián)網中，RFID標簽上存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品(商品)的識別。傳感器技術在物聯(lián)網中，傳感技術主要負責接收物品“講話”的內容。傳感技術是關于從自然信源獲取信息，并對之進行處理、變換和識別的一門多學科交叉的現(xiàn)代科學與工程技術，它涉及傳感器、信息處理和識別的規(guī)劃設計、開發(fā)、制造、測試、應用及評價改進等活動。,物聯(lián)網核心關鍵技術（2）,無線網絡技術物聯(lián)網中，物品與人的無障礙交流，必然離不開高速、可進行大批量數(shù)據傳輸?shù)臒o線網絡。無線網絡既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據網絡，也包括為近距離的藍牙技術和紅外技術人工智能技術人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學習、推理、思考、規(guī)劃等）的技術。在物聯(lián)網中，人工智能技術主要負責將物品“講話”的內容進行分析，從而實現(xiàn)計算機自動處理。,物聯(lián)網核心關鍵技術（3）,云計算技術物聯(lián)網的發(fā)展離不開云計算技術的支持。物聯(lián)網中的終端的計算和存儲能力有限,云計算平臺可以作為物聯(lián)網的“大腦”,實現(xiàn)對海量數(shù)據的存儲、計算。,物聯(lián)網的技術難點（1）,技術標準問題世界各國存在不同標準。中國信息技術標準化技術委員會于2006年成立了無線傳感器網絡標準項目組。2009年9月，傳感器網絡標準工作組正式成立了PG1(國際標準化)、PG2(標準體系與系統(tǒng)架構)、PG3(通信與信息交互)、PG4(協(xié)同信息處理)、PG5(標識)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(電力行業(yè)應用調研)等8個專項組，開展具體的國家標準的制定工作。數(shù)據安全問題信息采集頻繁，其數(shù)據安全必須重點考慮。,物聯(lián)網的技術難點（2）,IP地址問題每個物品都需要在物聯(lián)網中被尋址，就需要一個地址。物聯(lián)網需要更多的IP地址，IPv4資源即將耗盡，那就需要IPv6（6.7x1023個/平方米）來支撐。IPv6協(xié)議已經從實驗室走向了應用階段。終端問題物聯(lián)網終端除具有本身功能外還擁有傳感器和網絡接入等功能，且不同行業(yè)需求千差萬別，如何滿足終端產品的多樣化需求，對運營商來說是一大挑戰(zhàn)。,物聯(lián)網應用示意圖,物聯(lián)網應用示例——食品安全,給放養(yǎng)的牲畜中的每一只動物都貼上一個二維碼，這個二維碼會一直保持到超市出售的肉品上，消費者可通過手機閱讀二維碼，知道牲畜的成長歷史，確保食品安全。我國已有10億存欄動物貼上了這種二維碼。,物聯(lián)網應用示例——人體健康,人身上可以安裝不同的傳感器，對人的健康參數(shù)進行監(jiān)控，并且實時傳送到相關的醫(yī)療保健中心，如果有異常，保健中心通過手機，提醒您去醫(yī)院檢查身體。,物聯(lián)網應用示例——平安城市,利用部署在大街小巷的傳感器，實現(xiàn)圖像敏感性智能分析并與110、119、120等交互，實現(xiàn)探頭與探頭之間、探頭與人、探頭與報警系統(tǒng)之間的聯(lián)動，從而構建和諧安全的城市生活環(huán)境,,物聯(lián)網應用示例——智能家庭,智能家庭是各類消費電子產品、通信產品、信息家電及智能家居等通過物聯(lián)網進行通信及數(shù)據交換,實現(xiàn)家庭網絡中各類電子產品之間的“互聯(lián)互通”,并實現(xiàn)隨時隨地對智能設備的控制。,,在智能家居的應用場景中，用戶在下班回家的路上即可用手機啟動“下班”業(yè)務流程，將熱水器和空調調節(jié)到預訂的溫度，并檢測冰箱內的食物容量，如不足則通過網絡下訂單要求超市按照當天的菜譜送貨。,物聯(lián)網應用示例——智慧農業(yè),農業(yè)標準化生產監(jiān)測系統(tǒng)：將農業(yè)生產過程中，最關鍵的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤溫度、土壤含水率的信息通過農田中的傳感器組實時采集，利用M2M運營支撐平臺和GPRS/ESGE網絡傳輸，利用短信息、WEB、WAP等手段，讓從事農業(yè)生產的客戶實時掌握這些信息。,即“機器對機器”的縮寫,專指機器與機器間無線通信的業(yè)務類型。,為無線應用協(xié)議，是一項全球性的網絡通信協(xié)議。WAP使移動Internet有了一個通行的標準，其目標是將Internet的豐富信息及先進的業(yè)務引入到移動電話等無線終端之中。,農業(yè)標準化生產監(jiān)測系統(tǒng),,,36,戰(zhàn)場監(jiān)測與指揮,WSN無線傳感器網絡的應用,☆精細農業(yè),建筑物結構狀態(tài)監(jiān)測,Semi-activeHydraulicDamper(SHD),KajimaCorporation,Japan,Modelbridgewithattachedwirelesssensors,B.F.Spencer’sLab,CivilE.,U.IllinoisU-C,Accelerometerboardprototype,Ruiz-Sandoval,Nagayama&Spencer,CivilE.,U.IllinoisUrbana-Champaign,物聯(lián)網應用示例,機場安防上海浦東國際機場防入侵系統(tǒng)鋪設了3萬多個傳感節(jié)點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，多種傳感手段組成一個協(xié)同系統(tǒng)后，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。智能公交上海移動的“車務通”將在2010年世博會期間全面運用于上海公共交通系統(tǒng)，以最先進的技術保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢。電力管理江西省電網對分布在全省范圍內的2萬臺配電變壓器安裝傳感裝置，對運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)用電檢查、電能質量監(jiān)測、負荷管理、線損管理、需求側管理等高效一體化管理，一年來降低電損1.2億千瓦時。,