信息技術(shù)應用 課件-第5章 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第五章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)5.1物聯(lián)網(wǎng)的概念及由來案例導讀——案例1：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部&中國鐵塔：智慧漁政解決方案中國鐵塔利用站址資源，加裝攝像設備，依托視頻監(jiān)控平臺，基本可實現(xiàn)長江流域主要禁捕區(qū)域的監(jiān)控全覆蓋。依據(jù)鐵塔上的超高清智能攝像頭，漁政監(jiān)管部門可以實現(xiàn)對長江生態(tài)環(huán)境做到24小時，360°無死角、無間隙監(jiān)控。例如在江西，中國鐵塔與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部合作規(guī)劃了1400多個鐵塔點位，用于鄱陽湖等長江流域禁捕執(zhí)法監(jiān)管。有了新“利器”后，長江禁捕工作實現(xiàn)了從“人防”走向“人防＋技防”的轉(zhuǎn)變。為了打贏“十年禁漁”持久戰(zhàn)，中國鐵塔利用先進信息采集與傳輸、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，從漁政行業(yè)違法行為發(fā)現(xiàn)難、取證難、行動反應慢、人工成本高、監(jiān)控效率低等五大痛點入手，不斷創(chuàng)新，步步為“贏”。案例2：上海浦東新區(qū)城市運行綜合管理中心&力維智聯(lián)：上?！捌謻|城市大腦”項目上?！捌謻|城市大腦”以“感知泛在、研判多維、精準推送、處置高效”為指導，結(jié)合管理事項和管理事件，整合視頻資源、告警事件、處置力量，為城市管理科學化、精細化、智能化提供了有力支撐，做到了“實時、實戰(zhàn)、實用”。上?！捌謻|城市大腦”項目覆蓋浦東新區(qū)36個街鎮(zhèn)，完成了包括政府、企業(yè)在內(nèi)的各類感知設備的全量接入，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)設備接入量達300多萬個，打造出了一個貫通上下、協(xié)同共享、交互快速的數(shù)據(jù)連接共享體系。這主要依賴于基于力維智聯(lián)“Ganges泛在連接平臺”打造的“神經(jīng)元系統(tǒng)”，是目前城市級最大的連接平臺。案例3：廣東省應急管理廳&佳都科技：廣東省危險化學品安全生產(chǎn)風險監(jiān)測預警系統(tǒng)系統(tǒng)以全量的企業(yè)基礎數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)、三維模型為基礎，采用“三全四多”的建設思路，實現(xiàn)對?；钒踩a(chǎn)風險綜合可視化監(jiān)管；全面對標應急管理部的建設要求，基于重大危險源的位置、時空數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在重大危險源三維場景的基礎上，整合實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、?；稭SDS數(shù)據(jù)以及企業(yè)基礎信息，建立企業(yè)“一企一檔”數(shù)據(jù)庫，通過危化品事故模擬數(shù)據(jù)進行事故救援演練。系統(tǒng)總計接入全省21個地市121家一二級重大危險源企業(yè)，共接入2078路視頻監(jiān)控，已將全省25501家危險化學品企業(yè)建立基礎信息庫，項目開創(chuàng)了廣東省?；钒踩a(chǎn)風險監(jiān)測預警新局面，有效化解重大安全風險、遏制重特大事故。案例導讀——案例4：武漢市東西湖區(qū)&阿里云：數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)阿里云數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)綜合運用AIoT、區(qū)塊鏈、遙感AI等技術(shù)，可以通過傳感器采集作物土壤環(huán)境、氣象環(huán)境、種植和水肥管理過程等數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型運算最終生成施肥灌溉計劃，按照計劃操作自動控制設備完成灌溉施肥。棚外每20畝區(qū)域則配置一套物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端——太陽能面板配套地下探頭，田間還配有一套小型氣象站設備。這些設備把收集的數(shù)據(jù)反饋在數(shù)字農(nóng)業(yè)平臺上，系統(tǒng)分析后，可對陽光玫瑰的種植情況實時打分。農(nóng)戶可根據(jù)打分情況，對得分較低項進行調(diào)整。項目于今年5月建成并投入使用，目前已有300畝土地、16戶農(nóng)戶率先使用了數(shù)字農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)降本增效，為助推鄉(xiāng)村振興發(fā)揮積極的作用。案例5：無錫市惠山區(qū)堰橋街道&航天吉光：5G物聯(lián)網(wǎng)停車標桿示范項目在航天吉光研發(fā)的融合“綜合誘導服務系統(tǒng)+停車收費管理系統(tǒng)+數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)”的一體化停車平臺中，基于數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入和統(tǒng)一監(jiān)管，依托AI深度學習和大數(shù)據(jù)算法中心的強力支撐，呈現(xiàn)出數(shù)字孿生實景和大屏終端實時數(shù)據(jù)展示，實現(xiàn)納管轄區(qū)內(nèi)停車資源全面實時管控，形成數(shù)據(jù)化、智慧化、統(tǒng)一化的城市停車數(shù)字生態(tài)。隨著“智慧堰橋”項目的不斷落地，包括路側(cè)停車位、封閉停車場、多級誘導屏、線上手機端入口的同步建設，逐漸構(gòu)建出智慧堰橋停車一張網(wǎng)，進一步為車主提供統(tǒng)一的停車服務，進一步讓地方發(fā)展更有“溫度”，群眾生活更有“質(zhì)感”。案例導讀——案例6：西咸公交集團&大唐移動：公交5G車路協(xié)同項目該項目覆蓋道路全長6公里，停靠8個站點，該系統(tǒng)是連接城際交通與工作單位的重要線路，致力于解決“最后一公里”的問題。智慧公交車進入高級輔助駕駛模式之后，公交車便可以解放駕駛員的雙手雙腳，自主操控方向盤和剎車、油門。行駛過程中，公交車可以自動識別紅綠燈和斑馬線上的行人，主動剎車避讓。目前該項目共打造了4輛智慧公交車，可實現(xiàn)車路協(xié)同并具備高級輔助駕駛功能，同時建設了8個智慧路口、CA安全平臺和車路協(xié)同管理平臺，以科技提升西咸公交智能化，形成新區(qū)“綠波帶”控制模式，充分實現(xiàn)人、車、路的有效協(xié)同，助力新區(qū)實現(xiàn)城市交通新理念，加速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。案例導讀——案例7：迪拜世博會&特斯聯(lián)—智慧城市場景機器人解決方案特斯聯(lián)泰坦系列機器人搭載了包括語音交互、觸屏交互、人臉和表情識別在內(nèi)的多模態(tài)交互技術(shù)，整體機群連接在云原生、全場景CityOS——TACOS上，以特斯聯(lián)RMS（機器人管理系統(tǒng)）為AI神經(jīng)中樞，實現(xiàn)集群智能、相互協(xié)作。案例導讀——案例8：美贊臣&小米營銷：超級智慧母嬰管家美贊臣與小米營銷的合作中，小米營銷配合美贊臣全球母嬰知識庫，為用戶量身打造了“超級智慧母嬰管家”，全時段連接用戶智能生活場景，為客戶開辟一個母嬰用戶全新溝通場景。只要對小愛同學說“打開美贊臣”，便可快速建立定制化個人中心，建檔后即可解鎖AI管家核心技能，包括每日孕育播報、貼身育兒專家、贊媽語音盒等功能，滿足從孕期到育期的全周期需求，幫助品牌與媽媽用戶建立長達1000天的有效連接，積累品牌資產(chǎn)，打造品牌陣地。5.1.1初識物聯(lián)網(wǎng)“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命。物聯(lián)網(wǎng)即通過射頻識別、Zigbee技術(shù)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)的應用在與移動互聯(lián)相結(jié)合后，發(fā)揮了巨大的作用。未來的家居，電器會相互溝通，自動準備好你的生活所需！無人駕駛會成為常態(tài)，你可以在路上收發(fā)郵件，打電話。汽車會自動通知你何時到達。在辦公室，電話會議已經(jīng)過時，手機會自動顯示你要聯(lián)系的人的全息影像?？Х葯C會告訴你，咖啡豆快沒了。冰箱會告訴你，牛奶和黃油快沒了?；丶衣飞希愕膹N房電器（冰箱等）會自動訂購所需商品，你可以直接到超市付錢取貨。5.1.2物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設備（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、家庭智能設施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通信網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應用大集成（GrandIntegration），以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領導桌面（集中展示的CockpitDashboard）等管理和服務功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。5.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特點物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應各種異構(gòu)網(wǎng)絡和協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理有意義的數(shù)據(jù)，以適應不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應用領域和應用模式。5.2物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)5.2.1物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖5-1

物聯(lián)網(wǎng)體系5.2.1物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（3）物聯(lián)網(wǎng)標準化體系物聯(lián)網(wǎng)標準是國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)競爭的制高點，由于物聯(lián)網(wǎng)涉及不同專業(yè)技術(shù)領域、不同行業(yè)應用部門，物聯(lián)網(wǎng)的標準既要涵蓋面向不同應用的基礎公共技術(shù)，也要涵蓋滿足行業(yè)特定需求的技術(shù)標準：既包括國家標準，也包括行業(yè)標準。（1）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡層和應用層組成。（4）物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)是指實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能所必需的相關(guān)產(chǎn)業(yè)集合，從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上主要包括服務業(yè)和制造業(yè)兩大范疇。（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系聯(lián)網(wǎng)涵蓋的關(guān)鍵技術(shù)也非常多，為了系統(tǒng)分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系劃分為感知關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡通信關(guān)鍵技術(shù)、應用關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)和支撐技術(shù)。5.2.1物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)5-2物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)5.2.1物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖5-3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系5.2.1物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖5-4物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)（1）識別和感知技術(shù)（2）網(wǎng)絡與通信技術(shù)（3）數(shù)據(jù)挖掘與融合技術(shù)5.2.2物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)5.2.3云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系云計算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)代表了IT領域最新的技術(shù)發(fā)展趨勢，三者既有區(qū)別又有聯(lián)系。云計算最初主要包含了兩類含義：一類是以谷歌的GFS和MapReduce為代表的大規(guī)模分布式并行計算技術(shù)；另一類是以亞馬遜的虛擬機和對象存儲為代表的“按需租用”的商業(yè)模式。但是，隨著大數(shù)據(jù)概念的提出，云計算中的分布式計算技術(shù)開始更多地被列入大數(shù)據(jù)技術(shù)，而人們提到云計算時，更多指的是底層基礎IT資源的整合優(yōu)化以及以服務的方式提供IT資源的商業(yè)模式（如IaaS、PaaS、SaaS）。從云計算和大數(shù)據(jù)概念的誕生到現(xiàn)在，二者之間的關(guān)系非常微妙，既密不可分，又千差萬別。因此，我們不能把云計算和大數(shù)據(jù)割裂開來作為截然不同的兩類技術(shù)來看待。此外，物聯(lián)網(wǎng)也是和云計算、大數(shù)據(jù)相伴相生的技術(shù)。5.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應用5.3.1倉儲物流在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的支撐下，物流的各個環(huán)節(jié)已經(jīng)可以進行系統(tǒng)感知、全面分析處理等功能。而在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用，主要是倉儲、運輸監(jiān)測、快遞終端。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以監(jiān)測貨物的溫濕度和運輸車輛的位置、狀態(tài)、油耗、速度等。從運輸效率來看，物流行業(yè)的智能化水平得到了提高。5.3.1倉儲物流5.3.1倉儲物流圖5-6物聯(lián)網(wǎng)與物流結(jié)合5.3.2智能交通智能公交通過RFID、傳感等技術(shù)，實時了解公交車的位置，實現(xiàn)彎道及路線提醒等功能。同時能結(jié)合公交的運行特點，通過智能調(diào)度系統(tǒng)，對線路、車輛進行規(guī)劃調(diào)度，實現(xiàn)智能排班。（1）智能公交車利用先進的傳感器、RFID以及攝像頭等設備，采集車輛周圍的環(huán)境以及車自身的信息，將數(shù)據(jù)傳輸至車載系統(tǒng)，實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，包括油耗、車速等。（3）車聯(lián)網(wǎng)共享自行車是通過配有GPS或NB-IoT模塊的智能鎖，將數(shù)據(jù)上傳到共享服務平臺，實現(xiàn)車輛精準定位、實時掌控車輛運行狀態(tài)等。（2）共享自行車運用傳感器采集充電樁電量、狀態(tài)監(jiān)測以及充電樁位置等信息，將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)皆破脚_，通過App與云平臺進行連接，實現(xiàn)統(tǒng)一管理等功能。（4）充電樁5.3.1倉儲物流圖5-7車聯(lián)網(wǎng)5.3.2智能交通通過安裝在路口的一個雷達裝置，實時監(jiān)測路口的行車數(shù)量、車距以及車速，同時監(jiān)測行人的數(shù)量以及外界天氣狀況，動態(tài)地調(diào)控交通燈的信號，提高路口車輛通行率，減少交通信號燈的空放時間。（5）智能紅綠燈智慧停車以停車位資源為基礎，通過安裝地磁感應、攝像頭等裝置，實現(xiàn)車牌識別、車位的查找與預定以及使用App自動支付等功能。（7）智慧停車汽車電子標識，又叫電子車牌，通過RFID技術(shù)，自動地、非接觸地完成車輛的識別與監(jiān)控，將采集到的信息與交管系統(tǒng)連接，實現(xiàn)車輛的監(jiān)管以及解決交通肇事、逃逸等問題。（6）汽車電子標識通過攝像頭識別車牌信息，將車牌綁定至微信或者支付寶，根據(jù)行駛的里程，自動通過微信或者支付寶收取費用，實現(xiàn)無感收費，提高通行效率、縮短車輛等候時間等。（8）高速無感收費5.3.1倉儲物流圖5-8智慧停車5.3.1倉儲物流圖5-9智能收費5.3.3醫(yī)療健康（1）人員管理智能化（2）醫(yī)療過程智能化（3）供應鏈管理智能化（4）醫(yī)療廢棄物管理智能化（5）健康管理智能化（6）可穿戴設備5.3.1倉儲物流圖5-10物聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)療結(jié)合5.3.4智能家居家居與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，使得很多智能家居類的企業(yè)走向物物聯(lián)動。而智能家居行業(yè)的發(fā)展首先是單品連接，物物聯(lián)動處于中間階段，最終階段是平臺集成。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以監(jiān)測家居產(chǎn)品的位置、狀態(tài)、變化，進行分析反饋。出門忘記帶鑰匙，不確定到底有沒有鎖門？不想半夜起床抹黑開燈？突遇降雨忘記關(guān)家里窗戶？相信不少人都有過類似的困擾，而智能家居正是為了解決所有不便而生。智能家居利用先進的計算機、網(wǎng)絡通信、自動控制等技術(shù)，將與家庭生活有關(guān)的各種應用有機地結(jié)合在一起，通過綜合管理，讓家庭生活更舒適、安全、有效和節(jié)能。智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，還能提供舒適安全、高效節(jié)能、具有高度人性化的生活空間；將被動靜止的家居設備轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂小爸腔邸钡墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔粨Q功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效地安排時間，增強家庭生活的安全性，并為家庭節(jié)省能源費用5.3.4智能家居圖5-12物聯(lián)網(wǎng)與家居結(jié)合

5-13智能門禁5.3.5物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)的融合，表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)種植、畜牧養(yǎng)殖。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一般應用是將大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡，通過各種傳感器采集信息，以幫助農(nóng)民及時發(fā)現(xiàn)問題，并且準確地確定發(fā)生問題的位置，這樣農(nóng)業(yè)將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產(chǎn)設備。農(nóng)業(yè)種植利用傳感器、攝像頭、衛(wèi)星來促進農(nóng)作物和機械裝備的數(shù)字化發(fā)展,比如目前應用比較成熟的智慧大棚監(jiān)測系統(tǒng)。智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過在線監(jiān)測動物生長的環(huán)境信息，通過氨氣傳感器、二氧化碳傳感器、濕度傳感器等監(jiān)測畜舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)，自動把畜舍內(nèi)的實時環(huán)境參數(shù)傳送至綜合服務平臺，聯(lián)動控制濕簾、熱風機、風機等協(xié)同工作，調(diào)控畜舍的環(huán)境條件，實現(xiàn)科學遠程控制和系統(tǒng)自動化控制養(yǎng)殖場設備達到降低人工成本、能源成本、降低疫情風險，提高養(yǎng)殖效益。智慧養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境解決方案利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)改造、創(chuàng)新、變革傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖業(yè)，將養(yǎng)殖信息化與生產(chǎn)技術(shù)深度融合，實現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的無線采集監(jiān)測和自動化養(yǎng)殖，有助于養(yǎng)殖精細化管理，適用于牛棚、養(yǎng)豬場、鴨舍、雞舍、養(yǎng)羊場等場所。5.3.5物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)圖5-15物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)結(jié)合5.3.5物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)圖5-16智慧大棚5.3.5物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)圖5-17智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)