物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用 顧學(xué)義,當(dāng)今世界IT領(lǐng)域的三大熱點(diǎn)技術(shù)?,物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things） 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) （Mobile Internet） 云計(jì)算（Cloud Computing）,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的起源,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的定義,廣義的物聯(lián)網(wǎng)涵義,利用條碼、射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物的在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的連接（anything、anytime、anywhere），從而進(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)控和管理的龐大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,國(guó)際電信

2、聯(lián)盟（ITU）曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的情形： 司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時(shí)汽車(chē)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; ,各國(guó)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略或計(jì)劃,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）提出的背景,十五年周期定律,IBM前首席執(zhí)行官郭士納提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)：計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革。,每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)格局的重大動(dòng)蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國(guó)“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。,從Internet到IOT,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的特征,全面感知,可靠傳輸,智能處理,利用RFID、傳感器、二維碼等 能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài) 信息。,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將感

3、知的各種 信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，及時(shí)地對(duì)海量的 數(shù)據(jù)進(jìn)行信息控制，真正達(dá)到了 人與物的溝通、物與物的溝通。,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的特征,全面感知,可靠傳輸,智能處理,利用RFID、傳感器、二維碼等 能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài) 信息。,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將感知的各種 信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，及時(shí)地對(duì)海量的 數(shù)據(jù)進(jìn)行信息控制，真正達(dá)到了 人與物的溝通、物與物的溝通。,物聯(lián)網(wǎng)（IOT）結(jié)構(gòu)示意圖,IOT基本理論模型,近距離通信,因特網(wǎng),跟蹤定位,高速數(shù) 據(jù)網(wǎng)絡(luò),智慧星球,感知中國(guó),中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,感知中國(guó)，贏在未來(lái),17,江蘇、上海、北京、廣東等28個(gè)省將物聯(lián)網(wǎng)作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,感知中國(guó)

4、，贏在未來(lái),搶占信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的制高點(diǎn)。,我國(guó)各地政府強(qiáng)力“搶灘”物聯(lián)網(wǎng),轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要手段;,無(wú)錫、重慶、杭州、廣州、深圳、武漢等80以上大城市將物聯(lián)網(wǎng)列為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),面臨五個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題,（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 世界各國(guó)存在不同的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)于2006年成立了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目組。2009年9月，傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組正式成立了PG1(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化)、PG2(標(biāo)準(zhǔn)體系與系統(tǒng)架構(gòu))、PG3(通信與信息交互)、PG4(協(xié)同信息處理)、PG5(標(biāo)識(shí))、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(電力行業(yè)應(yīng)用調(diào)研)等8個(gè)專(zhuān)項(xiàng)組，開(kāi)展具體的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作

5、。 （2）安全問(wèn)題 信息采集頻繁，其數(shù)據(jù)安全也必須重點(diǎn)考慮。（3）協(xié)議問(wèn)題 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，在物聯(lián)網(wǎng)核心層面是基于TCP/IP，但在接入層面，協(xié)議類(lèi)別五花八門(mén)，GPRS/CDMA、短信、傳感器、有線等多種通道，物聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議棧。 （4）IP地址問(wèn)題 每個(gè)物品都需要在物聯(lián)網(wǎng)中被尋址，就需要一個(gè)地址。物聯(lián)網(wǎng)需要更多的IP地址，IPv4資源即將耗盡，那就需要IPv6來(lái)支撐。IPv4向IPv6過(guò)渡是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，因此物聯(lián)網(wǎng)一旦使用IPv6地址，就必然會(huì)存在與IPv4的兼容性問(wèn)題。（5）終端問(wèn)題。 物聯(lián)網(wǎng)終端除具有本身功能外還擁有傳感器和網(wǎng)絡(luò)接入等功能，且不同行業(yè)需求千差萬(wàn)別，如何滿足

6、終端產(chǎn)品的多樣化需求，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一大挑戰(zhàn)。,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu),全面感知、可靠傳送、智能處理是物聯(lián)網(wǎng)的三大特征。,物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,EPC物聯(lián)網(wǎng)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)概念一經(jīng)提出，立即受到各國(guó)政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視，在需求和研發(fā)的相互推動(dòng)下，迅速熱遍全球。目前國(guó)際上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究逐漸明朗起來(lái)，最典型的解決方案有歐美的EPC系統(tǒng)和日本的UID系統(tǒng)。這里著重介紹EPC物聯(lián)網(wǎng)。 EPC系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的、綜合性的和復(fù)雜的系統(tǒng)。它由EPC編碼體系、RFID系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個(gè)部分組成，主要包括六個(gè)方面：EPC編碼、EPC標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、EPC中間件、對(duì)象名稱(chēng)解析服

7、務(wù)（ONS）和EPC信息服務(wù)（EPCIS）。,PML：實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言（Physical Markup Language）,EPC物聯(lián)網(wǎng)：EPC概念,EPC物聯(lián)網(wǎng)：EPC編碼,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,技術(shù)沿革,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,系統(tǒng)工作原理,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,RFID主要頻段標(biāo)準(zhǔn)及特性,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,RFID應(yīng)用領(lǐng)域,32,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID,中國(guó)RFID發(fā)展思路,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN體系結(jié)構(gòu),WSN體系結(jié)構(gòu)：平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),WSN體系結(jié)構(gòu)：邏輯分層結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN體系結(jié)構(gòu),傳感器

8、節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu) 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN的特征,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN通信,WSN在無(wú)線通信框架中的位置,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN融合,WSN和其它無(wú)線通信技術(shù)的融合,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：應(yīng)用前景,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),RFID側(cè)重于識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的標(biāo)識(shí)和管理，同時(shí)RFID系統(tǒng)具有讀寫(xiě)距離有限、抗干擾性差、實(shí)現(xiàn)成本較高的不足；WSN側(cè)重于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有部署簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但一般WSN并不具有節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)功能。RFID與WSN的結(jié)合存在很大的契機(jī)。 RFID與WSN可以在兩個(gè)不同的層面進(jìn)行融合：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合，傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合。

9、,物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合,RFID和WSN融合,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能基站,RFID和WSN融合,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能節(jié)點(diǎn),RFID和WSN融合,物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù),傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能傳感標(biāo)簽,RFID和WSN融合,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖,46,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,給放養(yǎng)的牲畜中的每一只羊都貼上一個(gè)二維碼，這個(gè)二維碼會(huì)一直保持到超市出售的肉品上，消費(fèi)者可通過(guò)手機(jī)閱讀二維碼，知道牲畜的成長(zhǎng)歷史，確保食品安全。我國(guó)已有10億存欄動(dòng)物貼上了這種二維碼。,畜牧溯源,47,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,4

10、8,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,探索外部星球一直是人類(lèi)夢(mèng)寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)星球表面大范圍、長(zhǎng)時(shí)期、近距離的監(jiān)測(cè)和探索，是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。NASA 的 JPL 實(shí)驗(yàn)室研制的 Sensor Webs 就是為將來(lái)的火星探測(cè)、選定著陸場(chǎng)地等需求進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的。現(xiàn)在該項(xiàng)目已在佛羅里達(dá)宇航中心的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和完善。,空間、海洋探索,美國(guó)宇航局的空間探索計(jì)劃中 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式示意圖,49,物聯(lián)網(wǎng) 管理平臺(tái),移動(dòng)POS,金融,供應(yīng)鏈,智能運(yùn)輸,工業(yè)自動(dòng)化,智能建筑,消防,公共安全,環(huán)境保護(hù),氣象,數(shù)字化醫(yī)療,遙感勘測(cè),軍事,農(nóng)業(yè),林業(yè),水務(wù),電力,煤炭,石化,物流、零售、自動(dòng)服務(wù),設(shè)備、安全、節(jié)能,生產(chǎn)、安全、防災(zāi)、水電油氣,防火、勘察、報(bào)警,污染檢測(cè)、報(bào)警,水質(zhì)、水量、污染、安全,大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤,抄表、監(jiān)控