物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第1頁目錄物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2泛在網(wǎng)相關(guān)概念3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展前景4物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第2頁物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)英文名稱是TheInternetofThings。其概念于1999年提出，指是“物物相連互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，利用射頻識別（RFID，RadioFrequencyIdentification）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，結(jié)構(gòu)一個覆蓋世界上萬事萬物實物互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第3頁物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

1995年，比爾蓋茨在其《未來之路》一書中已提及物聯(lián)網(wǎng)概念。

年11月，國際電信聯(lián)盟（ITU）公布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)匯報：物聯(lián)網(wǎng)》匯報，正式將“物聯(lián)網(wǎng)”稱為“TheInternetofThings”。

年1月，IBM首席執(zhí)行官彭明盛提出“智慧地球”構(gòu)想。

年初，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，對“智慧地球”給予了主動回應(yīng)，并將其提升為國家層級發(fā)展戰(zhàn)略，將“新能源”和“物聯(lián)網(wǎng)”列為振興經(jīng)濟兩大武器。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第4頁物聯(lián)網(wǎng)在國外發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第5頁物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)發(fā)展年8月7日，溫總理在無錫考查中得知我國傳感網(wǎng)起步比較早，標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)有一定優(yōu)勢，但不是最領(lǐng)先?？偫硖嶙h加緊推進傳感網(wǎng)發(fā)展，盡快建立中國傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。之后，“物聯(lián)網(wǎng)”概念在國內(nèi)快速升溫。國家十二五規(guī)劃已經(jīng)明確指出，要發(fā)展寬帶融合安全下一代國家基礎(chǔ)設(shè)施，推進物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。6月10日，江南大學(xué)信息工程學(xué)院和江南大學(xué)通信與控制工程學(xué)院合并組建成立了中國第一個“物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院”。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第6頁目錄物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2泛在網(wǎng)相關(guān)概念3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展前景4物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第7頁1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)主要處理物品到物品（ThingtoThing，T2T),人到物品（HumantoThing，H2T),人到人（HumantoHuman，H2H）之間互聯(lián)。它三大特征是：全方面感知：利用射頻識別（RFID）、二維碼、GPS、攝像頭、傳感器、網(wǎng)絡(luò)等感知、捕捉、測量技術(shù)伎倆，隨時隨地對物體進行信息采集和獲取?？煽總魉停航?jīng)過各種通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體信息接入網(wǎng)，隨時隨地進行可靠信息交互和共享。智能處理：利用云計算、含糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量跨地域、跨行業(yè)、跨部門數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，提升對物理世界、經(jīng)濟社會各種活動和改變洞察力、實現(xiàn)智能化決議和控制。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第8頁物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層次包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層感知層：數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生物理事件和數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層：實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合。應(yīng)用層：應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層。1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第9頁2.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)幾個關(guān)鍵步驟能夠歸納為“感知、傳輸、處理”，實現(xiàn)及時、準(zhǔn)確、全方面地獲取和處理信息，到達科學(xué)決議、降低成本、提升效率、保護環(huán)境、增強安全等目標(biāo)，愈加有利于人類可連續(xù)性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)幾個關(guān)鍵技術(shù)有：傳感技術(shù)納米技術(shù)嵌入式智能技術(shù)射頻識別技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)這些技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第10頁2.1射頻識別RFID技術(shù)RFID（RadioFrequency，射頻識別）含有快速讀寫、距離遠(yuǎn)、長久跟蹤管理Identification等特點，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿π畔⒓夹g(shù)之一，因為能夠?qū)崿F(xiàn)點對點物對物操作，在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中起著至關(guān)主要作用。RFID技術(shù)用于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)真正意義上物理性，借助對應(yīng)射頻設(shè)備，各種物品和設(shè)備就像攜帶了一個“電子身份證”，更具智能化；借助無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人與物之間能夠展開“對話”，物體和物體之間也能進行“交流”。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第11頁RFID系統(tǒng)組成電子標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽含有唯一RFID編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象，普通情況下，標(biāo)簽中包含標(biāo)簽天線。讀寫器（Reader）：實現(xiàn)讀?。▽懭耄?biāo)簽信息設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。天線（Antenna）：在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號。RFID閱讀器各式各樣標(biāo)簽物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第12頁RFID工作原理1、閱讀器經(jīng)過天線發(fā)送出一定頻率射頻信號。2、當(dāng)標(biāo)簽進入磁場時產(chǎn)生電流取得能量（無源tag），或者依靠本身供電系統(tǒng)（有源tag）主動向閱讀器發(fā)送出本身編碼等信息。3、閱讀器采集信息并解碼。4、閱讀器將信息/數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機系統(tǒng)進行處理。

物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第13頁2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)由布署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量廉價微型傳感器節(jié)點組成，經(jīng)過無線通信方式形成一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個全新信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)各種檢測對象信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以實現(xiàn)復(fù)雜指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤，含有快速展開、抗毀性強等特點，有著遼闊應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第14頁2.3傳感器與傳感節(jié)點技術(shù)傳感器是指能感知預(yù)定被測指標(biāo)并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包含工業(yè)生產(chǎn)自動化、國防當(dāng)代化、航空技術(shù)、航天技術(shù)、能源開發(fā)、環(huán)境保護與生物科學(xué)等。物聯(lián)網(wǎng)中傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和電源組成。節(jié)點含有感知能力、計算能力和通信能力，也就是在傳統(tǒng)傳感器基礎(chǔ)上，增加了協(xié)同、計算、通信功效，組成了傳感器節(jié)點。智能化是傳感器主要發(fā)展趨勢之一，嵌入式智能技術(shù)是實現(xiàn)傳感器智能化主要伎倆，其特點是將硬件和軟件相結(jié)合，利用了嵌入式微處理器低功耗、體積小、集成度高和嵌入式軟件高效率、高可靠性等優(yōu)點，同時結(jié)合人工智能技術(shù)，推進物聯(lián)網(wǎng)中智能環(huán)境實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第15頁2.4網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)傳感網(wǎng)依靠網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)實現(xiàn)感知信息傳遞和協(xié)同。在網(wǎng)絡(luò)通信方面，IP互聯(lián)網(wǎng)、2G/3G移動通信、衛(wèi)星通信技術(shù)等實現(xiàn)了信息遠(yuǎn)程傳輸。尤其是以IPv6為關(guān)鍵下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，將為每個傳感器分配IP地址創(chuàng)造可能。伴隨互聯(lián)網(wǎng)深入擴展，業(yè)界開始研究怎樣經(jīng)過一個新型低功耗網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)將IP使用擴展到資源受限傳感器節(jié)點設(shè)備上，IETF6LowPAN工作組負(fù)責(zé)研究Iev6over802.15.4協(xié)議，在應(yīng)用層和MAC層之間增加了一個適配層，使得IPv6能夠在802.15.4網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)高效通信，從而逐步實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第16頁目錄物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2泛在網(wǎng)相關(guān)概念3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展前景4物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第17頁3.1什么是泛在網(wǎng)

泛在網(wǎng)絡(luò)，即無處不在網(wǎng)絡(luò)，是由智能網(wǎng)絡(luò)、先進計算技術(shù)以及智能化應(yīng)用等數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施所構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用綜合體系。泛在網(wǎng)幫助實現(xiàn)在任何時間(anytime)、任何地點(anywhere)、任何人(anyone)、任何物(anything)都能順暢地通信。泛在網(wǎng)絡(luò)包含電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及融合各種業(yè)務(wù)下一代網(wǎng)絡(luò)，并涵蓋各種有線無線寬帶接入、傳感器網(wǎng)絡(luò)和射頻識別技術(shù)（RFID）等。其架構(gòu)如圖一所表示。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第18頁圖一泛在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第19頁3.2泛在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

未來泛在網(wǎng)絡(luò)是硬件、軟件、系統(tǒng)、終端和應(yīng)用融合，所包括技術(shù)支撐包含RFID、人機交互、上下文感知計算、多接入、移動性管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等。

RFID技術(shù)上下文感知計算自然人機交互多接入物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第20頁上下文感知技術(shù)上下文感知計算是指系統(tǒng)能發(fā)覺并有效利用上下文信息(如用戶位置、時間、環(huán)境參數(shù)、鄰近設(shè)備和人員、用戶活動等)進行計算一個計算模式。上下文感知計算主要包含四個方面內(nèi)容：上下文獲取、上下文建模、上下文推理和上下文存放與管理。在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，人會連續(xù)不停地與不一樣計算設(shè)備進行隱性交互，這時需要系統(tǒng)能感知在當(dāng)初情景中與交互任務(wù)相關(guān)上下文，并據(jù)此做出決議和自動地提供對應(yīng)服務(wù)。所以，上下文感知計算是實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中新型人機交互基礎(chǔ)，已經(jīng)成為泛在網(wǎng)絡(luò)研究一個熱點。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第21頁自然人機交互泛在網(wǎng)絡(luò)使得網(wǎng)絡(luò)空間、信息空間和人們生活物理空間融合成一個整體，與此對應(yīng)人機接口也將隨之?dāng)U展到人們生活工作整個三維物理空間。這就迫切需要一個友好、自然人機交互方式，即能利用人日常技能進行交互、含有意圖感知能力，與傳統(tǒng)人機交互方式相比，它更強調(diào)交互方式自然性、人機關(guān)系友好性、交互路徑隱含性、及感知通道多樣性。它目標(biāo)是使得人與計算環(huán)境交互變得和人與人之間交互一樣自然、一樣方便。人類信息傳遞主要渠道為文字、語言、圖像。對應(yīng)地，經(jīng)過紙筆交互模式、語音、以及視覺進行人與計算設(shè)備之間友好交互正成為最有潛力自然人機交互方式，這也是當(dāng)前國際上研究熱點。筆式交互可幫助人們進行快速、自然信息交流與溝通，而在日常生活中，更多是聽覺信息與視覺信息，它們同時可使人們?nèi)〉糜訌娏掖嬖诟泻驼鎸嵏小Ｎ锫?lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第22頁多接入多接入是泛在網(wǎng)絡(luò)一個關(guān)鍵組成部分，它能使多操作員（multi-operator）環(huán)境下異構(gòu)接入技術(shù)相互合作。多接入技術(shù)幾乎在各處都能提供經(jīng)濟有效、適用、無線帶寬，并能使競爭或合作組員間產(chǎn)生平穩(wěn)交互作用，它包含兩個主要相關(guān)功效實體：多無線資源管理：多無線資源管理位于控制平面，它負(fù)責(zé)不一樣無線接入間無線資源共同管理。通用鏈路層：通用鏈路層是一個為多無線接入技術(shù)提供通用鏈路層數(shù)據(jù)處理實體，可被看成鏈路層一個工具箱，能輕易適應(yīng)遺留和新無線接入技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第23頁3.3物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)

傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)是三個不一樣概念。傳感器網(wǎng)能夠看成是傳感模塊+組網(wǎng)模塊共同組成一個網(wǎng)絡(luò)。傳感器僅僅感知到信號，并不強調(diào)對物體標(biāo)識。物聯(lián)網(wǎng)概念相對比傳感器網(wǎng)大一些。這主要是人感知物、標(biāo)識物伎倆，除了有傳感器網(wǎng)，還能夠有二維碼/一維碼/RFID等。泛在網(wǎng)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)部分，也有物聯(lián)網(wǎng)部分，同時還有一部分屬于智能系統(tǒng)（推理、情境建模、上下文處理、業(yè)務(wù)觸發(fā)）范圍。因為涵蓋了物與人關(guān)系，所以泛在網(wǎng)似乎更大一些，從某種意義上說，物聯(lián)網(wǎng)與泛在網(wǎng)概念最為靠近。簡單了解就是：物聯(lián)網(wǎng)=基于RFID技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)=基于傳感技術(shù)智能網(wǎng)；泛在網(wǎng)=RFID技術(shù)、傳感技術(shù)以及其它通信技術(shù)間融合形成“無處不在、無所不包、無時不能”網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第24頁傳感器網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)關(guān)系圖

從圖中能夠看出，三者之間并不是等價關(guān)系而是存在一定包含關(guān)系：從通信對象及技術(shù)覆蓋范圍上來看，泛在網(wǎng)絡(luò)包含物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)包含傳感器網(wǎng)；傳感器網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集一個末端網(wǎng)絡(luò)；物聯(lián)網(wǎng)除了傳感器網(wǎng)之外，通常還包含自組網(wǎng)、電子標(biāo)簽網(wǎng)、M2M（MachinetoMachine）等，是泛在網(wǎng)絡(luò)主要組成部分；泛在網(wǎng)絡(luò)除了各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，更強調(diào)協(xié)同、移動性、共性支撐等問題。3.3物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第25頁目錄物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2泛在網(wǎng)相關(guān)概念3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展前景4物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第26頁物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景與應(yīng)用趨勢我國早在20世紀(jì)90年代，就開始了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究和應(yīng)用試點探索，國家金卡工程非接觸式智能卡已廣泛用于不停車收費，路橋管理，鐵路機車識別管理，以及電子證照身份識別等方面，開展了成功試點和規(guī)模應(yīng)用。尤其是電信智能卡整合了電子錢包功效推出移動支付應(yīng)用，以及手機做為RFID讀寫器開展食品，藥品安全管理與珍貴物品識別防偽等，以及遍布30個試點城市“一卡通”工程應(yīng)用，形成了一系列利民惠民工程，推進了社會信息化進程，并取得了顯著成效。年北京奧運會和20上海世博會上，基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用得到了很大發(fā)展，從門票、安保、物品運輸管理到食品安全、公交管理、環(huán)境管理等多個方面都有對應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第27頁物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)典應(yīng)用智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)，就是利用傳感器、嵌入式處理器、數(shù)字化通信和IT技術(shù)，構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)整能力各種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對電網(wǎng)與客戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集，且采取最經(jīng)濟與最安全輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現(xiàn)對電能最優(yōu)配置與利用，提升電網(wǎng)運行可靠性和能源利用效率。電信企業(yè)開展“無線抄表”應(yīng)用，其實也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一個。對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)甚至整個信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，電網(wǎng)智能化將產(chǎn)生強大驅(qū)動力，并將深刻影響和有力推進其它行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第28頁物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)典應(yīng)用智能交通所謂智能交通，就是利用先進通訊、計算機、自動控制、傳感器技術(shù)，實現(xiàn)對交通實時控制與指揮管理。交通智能化是處理交通擁堵、提升行車安全、提升運行效率主要路徑。物流管理物流領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)最有現(xiàn)實意義應(yīng)用領(lǐng)域之一。經(jīng)過在物流商品中引入傳感節(jié)點，能夠從采購、生產(chǎn)制造、包裝、運輸、銷售到服務(wù)供給鏈上每一個步驟做到準(zhǔn)確地了解和掌握，對物流全程傳遞和服務(wù)實現(xiàn)信息化管理，最終降低貨物裝卸、倉儲等物流成本，提升物流效率和效益。

物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第29頁RFID技術(shù)在智能物流領(lǐng)域應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用第30頁物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)典應(yīng)用醫(yī)療管理在醫(yī)療領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)在條碼化病人身份管理、移動醫(yī)囑，診療