物聯網工程導論-概述

1、物聯網工程導論,第1篇 物聯網技術概述,目錄 Contents,課 程 介 紹,課程性質 是物聯網工程專業(yè)的專業(yè)必修課，屬導學課程。 課程目標 通過學習對物聯網相關技術有較全面、系統的了解； 明確專業(yè)的知識體系和知識結構，具備專業(yè)基本知識、基本理論和實際應用的認知能力； 培養(yǎng)專業(yè)學習興趣，初步明確學業(yè)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為后續(xù)的專業(yè)學習打下堅實的基礎。,什 么 是 物 聯 網？,國際電信聯盟曾描繪“物聯網”時代的圖景：當司機出現操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。,物 聯 網 的 定 義,Internet of Things ( I

2、OT )，物物相聯的互聯網。 物聯網是通過使用射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息采集設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。,物聯網的三大特征（目標）, 全面感知 利用RFID 、傳感器、二維碼、定位等隨時隨地獲取物體的信息。 可靠傳遞 通過無線網絡與互聯網的融合，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、數據挖掘以及模糊識別等人工智能技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。,

3、物聯網如何發(fā)展而來？,物聯網作為一種模糊的意識或想法而出現，可以追溯到上世紀末。1995年比爾蓋茨在未來之路一書中就已經提及類似于物品互聯的想法。 1999年美國麻省理工學院Auto-ID中心研究人員提出將RFID與互聯網結合，實現在任何地點、任何時間、對任何物品進行標識和管理，并首次使用了“Internet of Things”這個短語。 以互聯網為基礎，以RFID為手段,物聯網如何發(fā)展而來？,2003年物聯網方面第一個國際會議“EPC決策研討會”在芝加哥召開，全球90多個公司的大力支持，物聯網相關工作開始走出實驗室。 2005年國際電信聯盟（ITU）發(fā)布了題為ITU互聯網報告2005：物聯

4、網的報告，物聯網概念開始正式出現在官方文件中。 從此以后，物聯網獲得跨越式的發(fā)展，美國、中國、日本以及歐洲一些國家紛紛將發(fā)展物聯網基礎設施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計劃的重要內容。 物聯網的內涵不斷完善,物聯網發(fā)展歷程示意圖,Ubiquitous 泛在無處不在,“E社會”與“U社會”,E社會（Electronic Society） U社會（ Ubiquitous Network Society,UNS ），來源于泛在計算（ Ubiquitous Computing）,U社會：無處不在的社會網絡 （Ubiquitous Network Society,UNS） 任何時間、任何地點、任何人、任何事物,無線傳

5、感器網絡（WSN） 物物互聯,E社會 任何時間、任何地點、任何人,重要信息基礎設施之一,重要特征 任何事物的支撐技術,物聯網發(fā)展歷程示意圖,物聯網發(fā)展歷程示意圖,2011 美國政府將信息物理系統（Cyber-Physical System，CPS）項目列為扶持重點。 2013 歐盟通過了“地平線2020”科研計劃。 2013.04 德國發(fā)布了實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。 2013 韓國發(fā)布了“信息通信技術浪潮計劃”。 2014.03 AT&T、IBM、Intel等成立了“工業(yè)互聯網聯盟IIC”。 2015.03 李克強總理在政府工作報告中提出了“互聯網+”行動計劃。,我 國 物 聯 網 的 發(fā) 展

6、,2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯網產業(yè)研究所時，提出“感知中國”的概念。 2010年9月國務院審議通過國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定，物聯網作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)的重要內容，被提高到國家戰(zhàn)略層面高度予以重點關注和推進。 此后，我國官方對物聯網的多次提議和眾多規(guī)劃表示我國物聯網的發(fā)展已正式提上議事日程。,物聯網產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃,十大物聯網應用的重點領域： 智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細農牧業(yè)、金融與服務業(yè)、國防軍事 開發(fā)應用前景巨大，被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一。,我 們 要 學 什 么 ？,物聯網是繼計

7、算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮。 信息技術的4個組成部分及信息鏈 相對應的物聯網的4個組成部分及信息鏈,物 聯 網 的 體 系 架 構,注意：三層架構（感知控制層、網絡傳輸層、應用服務層）與四層架構無本質差別。,物 聯 網 的 體 系 架 構,感知層：實現對外界的感知，識別或定位物體，采集外界信息等。主要包括二維碼標簽、RFID標簽、讀寫器、攝像頭、各種終端、GPS等定位裝置、各種傳感器或局部傳感器網絡等。 網絡傳輸層：負責感知信息或控制信息的傳輸，物聯網通過信息在物體間的傳輸可以虛擬成為一個更大的“物體”，或者通過網絡，將感知信息傳輸到更遠的地方。傳輸層包括各種有線和無

8、線組網技術、接入互聯網的網關等。,物 聯 網 的 體 系 架 構,管理服務層：對感知層通過傳輸層傳輸的信息進行動態(tài)匯集、存儲、分解、合并、數據分析、數據挖掘等智能處理，并為應用層提供物理世界所對應的動態(tài)呈現等。其中主要包括數據庫、云計算、智能信息處理、智能軟件等技術。 應用層：實現物聯網的各種具體的應用并提供服務。物聯網具有廣泛的行業(yè)結合的特點，根據某一種具體的行業(yè)應用，應用層依賴感知層、傳輸層和管理服務層共同完成所需要的具體服務。,物 聯 網 的 關 鍵 技 術,傳感和識別技術：RFID、條形碼、傳感器、EPC和定位等技術。 網絡通信技術：低速近距離無線通信、自組織通信、M2M 通信、異構網

9、絡融合接入和認知無線電等技術。 海量信息智能處理：高性能計算、人工智能、數據庫和模糊計算等技術。 面向服務的體系架構：（Service-Oriented Architecture ,SOA），松耦合的軟件組件技術，提高物聯網架構的擴展性，提升應用開發(fā)效率。,物 聯 網 的 支 撐 技 術,微機電系統：支撐傳感器節(jié)點微型化、智能化的重要技術 嵌入式系統：可以按照不同應用定制裁剪的嵌入式計算機技術，是實現物體智能的重要基礎。 軟件和算法：是實現物聯網功能、決定物聯網行為的主要技術。 電源和儲能：支撐物聯網設備與系統的工作的關鍵技術。 新材料技術：應用于傳感器敏感元件的實現技術。,物 聯 網 的 共

10、 性 技 術,物聯網架構技術：目前處于概念發(fā)展階段。物聯網需具有統一的架構，清晰的分層，支持不同系統的互操作性，適應物聯網的業(yè)務特性。 標識和解析技術：物聯網標識和解析技術涉及不同的標識體系、不同體系的互操作、全球解析或區(qū)域解析、標識管理等。 安全和隱私技術：包括安全體系架構、網絡安全技術、隱私保護技術、安全管理機制和保證措施等； 網絡管理技術：包括管理需求、管理模型、管理功能、管理協議等。,我 們 要 學 什 么 ？,物聯網是典型的交叉學科，物聯網專業(yè)主要涉及的專業(yè)有：計算機科學與工程、電子與電氣工程、電子信息與通訊、自動控制、遙感與遙測、精密儀器、電子商務等等。 物聯網涉及的核心技術包括傳

11、感技術、RFID智能識別技術、無線通信技術、IPv6技術、云計算技術、物聯網安全技術等。,課 程 介 紹,課程內容 5大部分 17章 課程安排 課堂教學 48學時 3.0學分,課 程 介 紹,教材： 魏旻 王平 物聯網導論，人民郵電出版社，2015年8月第1版 參考資料： （1）楊塤 羅勇物聯網技術概論，西安電子科技大學出版社，2015年1月第1版 （2）胡四泉 王新平 王志良 王宏 物聯網組成原理，機械工業(yè)出版社，2015年10月第1版 專業(yè)網站： 中國物聯網、物聯中國等,物聯網目前最大的問題？,觀察目前市面上的物聯網產品可以發(fā)現，百貨公司、網站甚至大賣場都可以看到跟生活面相關的產品，不過標

12、準林立也使產品之間信息共通困難，嚴重阻礙市場接受度。 物聯網目前最大的問題是標準無法統一！ 如果可以整合資源，推動制訂兼容性規(guī)格，甚至開放源碼，那么未來數十億的設備，包括設備、手機、計算機、工業(yè)設備以及應用等都能得以互通。,物聯網標準化組織有哪些？,物聯網包括應用、網絡、感知三個層面，每一個層面都會涉及到一些標準化組織，目前已經包括了24個標準化組織。 大概可分為幾類，一類如ITU，根據物聯網整體架構做出規(guī)劃；傳統的電信標準化組織圍繞網絡層研究如何適應物聯網；感知層面，如ISO制定無線傳感器網絡架構等方面標準以及RFID協議。 我國也相繼成立了電子標簽標準工作組、傳感器網絡標準工作組、泛在網技

13、術工作委員會、中國物聯網標準聯合工作組等標準化組織。,例： RFID 技 術 標 準,RFID應用牽涉到眾多行業(yè)，相關標準非常復雜?？煞譃樗念悾杭夹g標準、數據內容與編碼標準、性能與一致性標準以及應用標準。,物 聯 網 的 應 用,360行都需要物聯網,健 康 與 健 身,XBox360 Kinect 利用3D體感攝像技術捕捉玩家動作； 通過相應游戲軟件達到健身目的。,Nike+智能運動鞋 通過嵌入鞋內的感知設備采集跑步數據； 通過IPod接收、存儲并轉發(fā)數據； 通過Nike+網站備份、分析數據，設置目標，并能夠與朋友分享成績。,緊 急 救 援,智 能 景 區(qū),智 能 防 災,平 安 城 市,物 聯 網 的 應 用 前 景,未來，全球物聯網應用將朝著規(guī)?；?、協同化和智能化