08-01-第八章 - 物聯(lián)網(wǎng)工程

2022.7朱占峰教授、博士后、博士生導(dǎo)師高級(jí)物流師、高級(jí)咨詢師

《物流工程導(dǎo)論》——引子：國(guó)務(wù)院推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)九大任務(wù)第8章物聯(lián)網(wǎng)工程8.1物聯(lián)網(wǎng)概述8.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念8.1.2物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)8.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特征——現(xiàn)實(shí)中的物聯(lián)網(wǎng)——現(xiàn)實(shí)中的物聯(lián)網(wǎng)——物聯(lián)網(wǎng)是什么？——物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（Internetofthings，IOT）是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，它將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對(duì)話，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界。

物聯(lián)網(wǎng)就是把所有物品通過RFID和條碼等技術(shù)傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理——美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID研究中心。

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫連接——?dú)W盟洛倫特·弗雷德里克。——物聯(lián)網(wǎng)的形象結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)“物-物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”，使世界上的物、人、網(wǎng)與社會(huì)融為了一個(gè)有機(jī)的整體。圖8-1物聯(lián)網(wǎng)外在形象結(jié)構(gòu)示意圖——物聯(lián)網(wǎng)的感知和控制

物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知、安全傳輸和智能處理能力。連接到物聯(lián)網(wǎng)上的每一個(gè)“物”，都必須有地址標(biāo)識(shí)——你是誰？你在哪里？感知能力——能夠信息匯聚和協(xié)調(diào)感知，通信能力——能夠?qū)⑿畔踩?zhǔn)確傳輸，智能控制——對(duì)“物”實(shí)施智能化的控制。圖8-2物聯(lián)網(wǎng)感知和控制手段示意圖M2M是將數(shù)據(jù)從一臺(tái)終端傳送到另一臺(tái)終端，也就是就是機(jī)器與機(jī)器（MachinetoMachine）的對(duì)話。但從廣義上M2M可代表機(jī)器對(duì)機(jī)器（MachinetoMachine）人對(duì)機(jī)器（MantoMachine）、機(jī)器對(duì)人（MachinetoMan）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器（MobiletoMachine）之間的連接與通信，它涵蓋了所有實(shí)現(xiàn)在人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段。——物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)圖8-4物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)在技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖——物聯(lián)網(wǎng)的特征和功能（1）物聯(lián)網(wǎng)的交互性（2）物聯(lián)網(wǎng)的智能性（3）物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)性◆十大基本功能——在線監(jiān)測(cè)；——定位追溯；——報(bào)警聯(lián)動(dòng)；——指揮調(diào)度；——預(yù)案管理；——安全隱私；——遠(yuǎn)程維保；——在線升級(jí)；——領(lǐng)導(dǎo)桌面；——統(tǒng)計(jì)決策。8.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)8.2.1物聯(lián)網(wǎng)泛在感知技術(shù)8.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息匯聚技術(shù)8.2.3物聯(lián)網(wǎng)精益計(jì)算技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)泛在感知技術(shù)請(qǐng)您談?wù)剬?duì)泛在感知的理解！——物聯(lián)網(wǎng)信息匯聚技術(shù)請(qǐng)您談?wù)剬?duì)信息匯聚的理解！——物聯(lián)網(wǎng)精益計(jì)算技術(shù)SaaS:SoftwareasaService(軟件即服務(wù))PaaS:PlatformasaService(平臺(tái)即服務(wù))IaaS:InfrastructureasaService(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))8.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用8.3.1物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景8.3.2物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理8.3.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域——物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景（1）社會(huì)背景物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用建立在互聯(lián)網(wǎng)和無線通信網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)展的基礎(chǔ)之上，只有互聯(lián)網(wǎng)的普及率、應(yīng)用范圍、運(yùn)行速度、網(wǎng)民規(guī)模上升到一定程度之后，物聯(lián)網(wǎng)才有應(yīng)用的空間。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用動(dòng)力之一是解決實(shí)體世界與虛擬世界分離所造成問題的訴求推動(dòng)。傳統(tǒng)社會(huì)，人類生活在一個(gè)實(shí)體世界中，高速公路、港口、機(jī)場(chǎng)、電站、建筑物等，實(shí)體世界中早已形成了固化的生活規(guī)則與思維方式。隨著社會(huì)的演進(jìn)，虛擬世界中的信息基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)快速發(fā)展，人們期望實(shí)體世界與虛擬世界互相分割問題能更快、更好地解決，這就助推了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。社會(huì)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要驅(qū)動(dòng)力。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、文化形態(tài)、價(jià)值觀念等發(fā)生的深刻變化，經(jīng)濟(jì)社會(huì)步入新常態(tài)，兩化融合、中國(guó)制造2025、互聯(lián)網(wǎng)+等新業(yè)態(tài)、新模式的形成，重構(gòu)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展體系，拓展了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用空間，從而驅(qū)動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。（2）技術(shù)背景計(jì)算機(jī)技術(shù)與微電子技術(shù)的高速發(fā)展，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。條碼、芯片、電子標(biāo)簽與讀寫器等技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從而推動(dòng)了射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)的廣泛應(yīng)用。進(jìn)一步把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，就形成了物聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的發(fā)展加速了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展。互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了世界的各個(gè)角落，已經(jīng)深入到世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)、政治與社會(huì)生活，已經(jīng)改變了幾十億網(wǎng)民的生活方式和工作方式。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的需求，人們?cè)O(shè)想如果從物流角度將RFID技術(shù)、GPS技術(shù)與WSN技術(shù)與“物品”信息的采集、處理結(jié)合起來，如果從信息流通的角度將RFID技術(shù)、WSN技術(shù)、GPS技術(shù)、數(shù)字地球技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，就能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)的覆蓋范圍從“人”擴(kuò)大到“物”，就能夠通過RFID技術(shù)、WSN技術(shù)與GPS技術(shù)采集和獲取有關(guān)物流的信息，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)世界范圍內(nèi)的物流信息的快速、準(zhǔn)確識(shí)別與全程跟蹤，這種技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本原理就是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“InternetofThings”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

物聯(lián)網(wǎng)以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。——物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用原理——物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用步驟

物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用上的開展需要各行各業(yè)的參與，并且需要國(guó)家政府的主導(dǎo)以及相關(guān)法規(guī)政策上的扶助，物聯(lián)網(wǎng)的開展具有規(guī)模性、廣泛參與性、管理性、技術(shù)性等特征。一般來講，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用步驟主要如下：

①對(duì)物體屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)，屬性包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲(chǔ)在標(biāo)簽中，動(dòng)態(tài)屬性需要先由傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)。

②需要識(shí)別設(shè)備完成對(duì)物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。

③將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模ㄌ幚碇行目赡苁欠植际降模缂依锏碾娔X或者手機(jī)，也可能是集中式的），由處理中心完成物體通信的相關(guān)計(jì)算?！锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中國(guó)智能交通科技的研究開始于上世紀(jì)90年代末。從1996年開始到2000年，我們主要通過參加和舉辦智能交通領(lǐng)域的國(guó)際會(huì)議，學(xué)習(xí)了解國(guó)際智能交通的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，形成我國(guó)智能交通發(fā)展的基本理念，探討中國(guó)智能交通系統(tǒng)發(fā)展的基本方向和框架體系等，并有組織地推動(dòng)中國(guó)ITS的發(fā)展?！锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域——物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域請(qǐng)您談?wù)剬?duì)智慧環(huán)保的理