物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論-概述

1、物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 第1篇 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 目錄 Contents 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 課 程 介 紹 課程性質(zhì) 是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)必修課，屬導(dǎo)學(xué)課程。 課程目標(biāo) 通過學(xué)習(xí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)有較全面、系統(tǒng)的了 解； 明確專業(yè)的知識(shí)體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，具備專業(yè)基本 知識(shí)、基本理論和實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)知能力； 培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，初步明確學(xué)業(yè)和職業(yè)發(fā)展規(guī) 劃，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 什 么 是 物 聯(lián) 網(wǎng)？ 國際電信聯(lián)盟曾描繪 “物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的圖 景：當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作 失誤時(shí)汽車會(huì)自動(dòng)報(bào) 警；公文包會(huì)提醒主 人忘帶了什么東西； 衣服會(huì)“告訴”洗衣 機(jī)對(duì)顏色和水溫的要 求等等。

2、 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 定 義 Internet of Things ( IOT )，物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)是通過使用射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器、紅外感應(yīng)器、 全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設(shè)備，按 約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn) 行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、 跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)的三大特征（目標(biāo)） 全面感知全面感知 利用利用RFID 、傳感器、二維碼、定位等隨時(shí)隨地、傳感器、二維碼、定位等隨時(shí)隨地 獲取物體的信息。獲取物體的信息。 可靠傳遞可靠傳遞 通過

3、無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí) 時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給用戶。時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給用戶。 智能處理智能處理 利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識(shí)別等人工智能利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識(shí)別等人工智能 技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì) 物體實(shí)施智能化的控制。物體實(shí)施智能化的控制。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)如何發(fā)展而來？ 物聯(lián)網(wǎng)作為一種模糊的意識(shí)或想法而出現(xiàn)，可以 追溯到上世紀(jì)末。1995年比爾蓋茨在未來之路 一書中就已經(jīng)提及類似于物品互聯(lián)的想法。 1999年美國麻省理工學(xué)院Auto-ID中心研究人員 提出將RFID與互

4、聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)、任 何時(shí)間、對(duì)任何物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)和管理，并首次使 用了“Internet of Things”這個(gè)短語。 以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以RFID為手段 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)如何發(fā)展而來？ 2003年物聯(lián)網(wǎng)方面第一個(gè)國際會(huì)議“EPC決策研 討會(huì)”在芝加哥召開，全球90多個(gè)公司的大力支 持，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作開始走出實(shí)驗(yàn)室。 2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為ITU互 聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)的報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)概念開 始正式出現(xiàn)在官方文件中。 從此以后，物聯(lián)網(wǎng)獲得跨越式的發(fā)展，美國、中 國、日本以及歐洲一些國家紛紛將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)基 礎(chǔ)設(shè)施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃的重要內(nèi)容。 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵不

5、斷完善 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程示意圖 Ubiquitous 泛在無處不在泛在無處不在 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 “E社會(huì)”與“U社會(huì)” E社會(huì)（ Electronic Society） U社會(huì)（ Ubiquitous Network Society,UNS ） ，來源于泛在計(jì) 算（ Ubiquitous Computing） U U社會(huì)：無處不在的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)社會(huì)：無處不在的社會(huì)網(wǎng)絡(luò) （Ubiquitous Network Society,UNSUbiquitous Network Society,UNS） 任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何事物任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何事物 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（無

6、線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNWSN） 物物互聯(lián)物物互聯(lián) E E社會(huì)社會(huì) 任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人 重要信息 基礎(chǔ)設(shè)施 之一 重要特征 任何事物的 支撐技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程示意圖 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程示意圖 2011 美國政府將信息物理系統(tǒng)（Cyber- Physical System，CPS）項(xiàng)目列為扶持重點(diǎn)。 2013 歐盟通過了“地平線2020”科研計(jì)劃。 2013.04 德國發(fā)布了實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。 2013 韓國發(fā)布了“信息通信技術(shù)浪潮計(jì)劃”。 2014.03 AT&T、IBM、Intel等成立了“工業(yè)互 聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC”。 2015

7、.03 李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出了“ 互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 我 國 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 發(fā) 展 2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯(lián)網(wǎng) 產(chǎn)業(yè)研究所時(shí)，提出“感知中國”的概念。 2010年9月國務(wù)院審議通過國務(wù)院關(guān)于加快培 育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定，物聯(lián)網(wǎng)作為 戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，被提高到國家戰(zhàn)略 層面高度予以重點(diǎn)關(guān)注和推進(jìn)。 此后，我國官方對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的多次提議和眾多規(guī)劃 表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已正式提上議事日程。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃 十大物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域： 智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居 、環(huán)境與安全檢測(cè)、工業(yè)與自動(dòng)化控制、醫(yī)療

8、 健康、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融與服務(wù)業(yè)、國防軍事 開發(fā)應(yīng)用前景巨大，被正式列為國家五大新 興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 我 們 要 學(xué) 什 么 ？ 物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后 的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。 信息技術(shù)的4個(gè)組成部分及信息鏈 相對(duì)應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)的4個(gè)組成部分及信息鏈 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu) 注意：三層架構(gòu)（感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層）與 四層架構(gòu)無本質(zhì)差別。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu) 感知層：實(shí)現(xiàn)對(duì)外界的感知，識(shí)別或定位物體， 采集外界信息等。主要包括二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo) 簽、讀寫器、攝像頭、各種終端、GPS等定位裝

9、置、各種傳感器或局部傳感器網(wǎng)絡(luò)等。 網(wǎng)絡(luò)傳輸層：負(fù)責(zé)感知信息或控制信息的傳輸， 物聯(lián)網(wǎng)通過信息在物體間的傳輸可以虛擬成為一 個(gè)更大的“物體”，或者通過網(wǎng)絡(luò)，將感知信息 傳輸?shù)礁h(yuǎn)的地方。傳輸層包括各種有線和無線 組網(wǎng)技術(shù)、接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)等。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu) 管理服務(wù)層：對(duì)感知層通過傳輸層傳輸?shù)男畔⑦M(jìn) 行動(dòng)態(tài)匯集、存儲(chǔ)、分解、合并、數(shù)據(jù)分析、數(shù) 據(jù)挖掘等智能處理，并為應(yīng)用層提供物理世界所 對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)等。其中主要包括數(shù)據(jù)庫、云計(jì) 算、智能信息處理、智能軟件等技術(shù)。 應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各種具體的應(yīng)用并提供服 務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的行業(yè)結(jié)合的特點(diǎn)，根據(jù)某 一種具體

10、的行業(yè)應(yīng)用，應(yīng)用層依賴感知層、傳輸 層和管理服務(wù)層共同完成所需要的具體服務(wù)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 傳感和識(shí)別技術(shù)：RFID、條形碼、傳感器、EPC 和定位等技術(shù)。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：低速近距離無線通信、自組織通信 、M2M 通信、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入和認(rèn)知無線電等 技術(shù)。 海量信息智能處理：高性能計(jì)算、人工智能、數(shù)據(jù) 庫和模糊計(jì)算等技術(shù)。 面向服務(wù)的體系架構(gòu)：（Service-Oriented Architecture ,SOA），松耦合的軟件組件技術(shù)， 提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴(kuò)展性，提升應(yīng)用開發(fā)效率。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 支 撐 技 術(shù) 微機(jī)電系統(tǒng)：支撐傳感器節(jié)點(diǎn)微

11、型化、智能化的重 要技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)：可以按照不同應(yīng)用定制裁剪的嵌入式 計(jì)算機(jī)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)物體智能的重要基礎(chǔ)。 軟件和算法：是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能、決定物聯(lián)網(wǎng)行為 的主要技術(shù)。 電源和儲(chǔ)能：支撐物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與系統(tǒng)的工作的關(guān)鍵 技術(shù)。 新材料技術(shù)：應(yīng)用于傳感器敏感元件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 共 性 技 術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)：目前處于概念發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng) 需具有統(tǒng)一的架構(gòu)，清晰的分層，支持不同系統(tǒng)的 互操作性，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特性。 標(biāo)識(shí)和解析技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)和解析技術(shù)涉及不同 的標(biāo)識(shí)體系、不同體系的互操作、全球解析或區(qū)域 解析、標(biāo)識(shí)管理等。 安全和隱私技術(shù)：包括安全體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全

12、技 術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)、安全管理機(jī)制和保證措施等； 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)：包括管理需求、管理模型、管理功 能、管理協(xié)議等。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 我 們 要 學(xué) 什 么 ？ 物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要涉及 的專業(yè)有：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、電子與電氣工程 、電子信息與通訊、自動(dòng)控制、遙感與遙測(cè)、精 密儀器、電子商務(wù)等等。 物聯(lián)網(wǎng)涉及的核心技術(shù)包括傳感技術(shù)、RFID智能 識(shí)別技術(shù)、無線通信技術(shù)、IPv6技術(shù)、云計(jì)算技 術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 課 程 介 紹 課程內(nèi)容 5大部分 17章 課程安排 課堂教學(xué) 48學(xué)時(shí) 3.0學(xué)分 第第1 1篇篇 概述概述 第第1 1章章 概述概述 2 2學(xué)時(shí)學(xué)

13、時(shí) 第第2 2章章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 第第2 2篇篇 感知層感知層 第第3 3章章 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第4 4章章 傳感器智能設(shè)備及智能終端傳感器智能設(shè)備及智能終端4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第3 3篇篇 網(wǎng)絡(luò)傳輸層網(wǎng)絡(luò)傳輸層 第第5 5章章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第6 6章章 因特網(wǎng)因特網(wǎng)6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第7 7章章 寬帶無線接入網(wǎng)寬帶無線接入網(wǎng)2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第8 8章章 移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)4 4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第4 4篇篇 管理服務(wù)層管理服務(wù)層 第第9 9章章 物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合和管理物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合和管理2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第1010章章

14、 云計(jì)算云計(jì)算2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第1111章章 物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件6 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第1212章章 物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第1313章章 物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)2 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第5 5篇篇 綜合應(yīng)用層綜合應(yīng)用層 第第1414章章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例- -智能電網(wǎng)智能電網(wǎng) 8 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 第第1515章章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例- -智能工業(yè)智能工業(yè) 第第1616章章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例- -智能交通智能交通 第第1717章章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例- -智能建筑智能建筑 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 課 程 介 紹 教材： 魏旻 王平

15、 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論，人民郵電出 版社，2015年8月第1版 參考資料： （1）楊塤 羅勇物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論，西安電子科 技大學(xué)出版社，2015年1月第1版 （2）胡四泉 王新平 王志良 王宏 物聯(lián)網(wǎng)組成原 理，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年10月第1版 專業(yè)網(wǎng)站： 中國物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)中國等 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)目前最大的問題？ 觀察目前市面上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以發(fā)現(xiàn)，百貨公 司、網(wǎng)站甚至大賣場(chǎng)都可以看到跟生活面相關(guān)的 產(chǎn)品，不過標(biāo)準(zhǔn)林立也使產(chǎn)品之間信息共通困難 ，嚴(yán)重阻礙市場(chǎng)接受度。 物聯(lián)網(wǎng)目前最大的問題是標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一！ 如果可以整合資源，推動(dòng)制訂兼容性規(guī)格，甚至 開放源碼，那么未來數(shù)十億的設(shè)備，包括設(shè)備、 手

16、機(jī)、計(jì)算機(jī)、工業(yè)設(shè)備以及應(yīng)用等都能得以互 通。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織有哪些？ 物聯(lián)網(wǎng)包括應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、感知三個(gè)層面，每一個(gè) 層面都會(huì)涉及到一些標(biāo)準(zhǔn)化組織，目前已經(jīng)包括 了24個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織。 大概可分為幾類，一類如ITU，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)整體架 構(gòu)做出規(guī)劃；傳統(tǒng)的電信標(biāo)準(zhǔn)化組織圍繞網(wǎng)絡(luò)層 研究如何適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)；感知層面，如ISO制定無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面標(biāo)準(zhǔn)以及RFID協(xié)議。 我國也相繼成立了電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)工作組、傳感器 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組、泛在網(wǎng)技術(shù)工作委員會(huì)、中國 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組等標(biāo)準(zhǔn)化組織。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 例： RFID 技 術(shù) 標(biāo) 準(zhǔn) RFID應(yīng)用牽涉到眾多行業(yè)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜

17、。 可分為四類：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容與編碼標(biāo)準(zhǔn)、性 能與一致性標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 應(yīng) 用 360行都需要物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 健 康 與 健 身 XBox360 Kinect 利用3D體感攝像技術(shù)捕捉玩家 動(dòng)作； 通過相應(yīng)游戲軟件達(dá)到健身目的。 Nike+智能運(yùn)動(dòng)鞋 通過嵌入鞋內(nèi)的感知設(shè)備采集跑步 數(shù)據(jù)； 通過IPod接收、存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)； 通過Nike+網(wǎng)站備份、分析數(shù)據(jù)， 設(shè)置目標(biāo)，并能夠與朋友分享成績(jī)。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 緊 急 救 援 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 智 能 景 區(qū) 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 智 能 防 災(zāi) 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 平 安 城 市 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 應(yīng) 用 前 景 未來，全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將朝著規(guī)?；?、協(xié)同化和 智能化方向發(fā)展，同時(shí)以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng) 產(chǎn)業(yè)將是各國的主要發(fā)展方向。 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 課 程 介 紹 教學(xué)方式：教師主導(dǎo)、學(xué)生主體 課程考核方式：平時(shí)學(xué)習(xí)及作業(yè)+課程設(shè)計(jì)+筆