Transcript 物联网 - 大连科技学院

走近物联网
郭文书
主要内容：
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什么是物联网
物联网的由来
物联网的应用领域
物联网的关键技术
物联网的发展现状
一、什么是物联网
物联网（Internet of Thing---IOT）， “物物相连的互联网”，即把所
有物品通过射频识别（RFID）、红外感应、全球定位系统（GPS）、激
光扫描器等各类信息传感设备或敏感器件，按照约定的协议与互联网连
接起来，进行信息交换和通信，实现物与物、物与人之间的信息交互，
最终实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理服务。
思考与交流：
1、物联网联接的对象是什么？
2、物联网与因特网的区别与联系？
二、物联网的由来
2.1 物联网概念的提出：
1991年，由美国提出普适计算的概念，它具有两个关键特性：一是随时随地访问
信息的能力；二是不可见性，通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备，在用户
不察觉的情况下进行计算和通信---物联网的雏形。
1995年，比尔.盖茨《未来之路》
1998年，凯文.阿什顿在宝洁公司的一次演讲中提出。（1999年，凯文.阿什顿在
美国召开的移动计算和网络国际会议中提出。）
2003年，MIT的自动识别实验室对物联网概念作了完善。
2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术
之首。
2005年，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告 2005：物联网》。
2009年，IBM CEO彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一
代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。
2009年，温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，提出“感知中国”。
物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”。
思考与交流：
物联网真的这么重要吗？
2.2 物联网的必要性：
第一次工业革命：18世纪60年代--19世纪中期（蒸汽时代）
第二次工业革命：19世纪70年代--20世纪初（电气、电讯时代） 能力与效率！
科技革命：20世纪40年代至今（ 电子与信息时代）
三次革命是对人类改造世界的
能力和效率的不同层面的提升。
物联网正是在人类这种欲望之
下的必然与必要的产物！
听懂物语、与物沟通！
思考与交流：
1、三次革命是如何提升人类的能力与效率的？
2、物联网是如何提升人类的能力与效率的？
2.3 物联网的技术可行性：
感知技术：物体自身信号感知、嵌入信号感知技术
组网技术：局域、广域、有线、无线组网技术
定位技术：局域、区域、全球定位技术
云计算技术：
上述物联网技术有的已经在得到广泛的应用，有的技术（如云计算）也已初步得
到应用。
三、物联网的应用领域
思考与交流：
1、在你的工作和生活中体验过物联网的应用吗？
2、想象一下物联网还有哪些应用领域？
四、物联网的关键技术
物联网的支撑技术主要有：感知技术、组网技术、定位技术、云计算技术、
智能控制技术等。
4.1 感知技术：
条码技术
射频识别（RFID）技术
传感器技术
机器视觉技术。
思考与交流：
1、感知技术在物联网的作用？
2、在你的生活和工作中都有哪些感知技术？
4.1.1 条形码/二维码技术
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，
按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标
识符。
二维码 （2-dimensional bar code） 是用某种特
定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的
黑白相间的图形记录数据符号信息。
手机二维码通过手机拍照功能对二维码进行扫描，
快速获取到二维条码中存储的信息，进行上网、发送短
信、拨号、资料交换、自动文字输入等，手机二维码目
前已经被各大手机厂商使用开发。
思考与交流：
1、什么是手机物联网？
2、什么是“闪购”？http://www.iflashbuy.com/
4.1.2 射频识别（RFID）技术
以无线方式追踪和管理物品的非接触式的自动识别技术，它通过射
频信号自动识别目标对象并获得相关数据。
电子标签
读写器
传输网络
数据处理
频段
工作方式
特点
应用
低频
（125、133khz）
被动式
1、价格低廉；2、绕射能力强；3、近距离、低速
率、少量数据。工作距离小于10cm。
动物识别、容器识别、工具识
别。
高频
（3-30Mhz,13.56Mhz)
被动式
1、价格低廉；2、近距离、中速率、少量数据。工
作距离小于1m。
电子车票、电子身份证、电子
闭锁等。
超高频
（433.92、915Mhz）
被动式、
主动式
1、中远距离、高速、批量数据；2、抗干扰强；3、 铁路车辆识别、集装箱识别等。
天线简单，易于外形设计。工作距离小于10m
微波（2.45、5.8Ghz） 主动式
1、远距离、高速、大容量数据；2、抗干扰极强；
工作距离可达500米以上。
高速ETC收费、内核船舶监控、
城市车辆管理、实时定位等。
射频识别（RFID）技术应用实例
4.1.3 传感器技术
传感器是能感受外界信息（物理量或化学量）并能按一定规律将这些信
息转换成可用电/磁/光信号的装置或器件。
被测量
电/磁/光信号
敏感元件
转换元件
转换模块
传感器技术是实现自动检测和自动控制的核心技术。感知万物的物联网
离不开各种传感器技术！
思考与交流：
1、在你身边有哪些传感技术
2、传感器与上述条形码、RFID电子标签的作用有什么不同？
天线
负
荷
传
感
器
压力、温湿度传感器
位
移
传
感
器
红外传感器
电
流
传
感
器
4.1.4 机器视觉
机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取
信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。
主要应用领域流水线检测、半导体制造业、PCB焊装、电子生产加工设
备等。也用在指纹比对、人脸识别等特殊领域。
4.2 组网技术：
物联网组网及技术的特殊要求：
网络节点数量大、移动性、异构性。
网络层次路由智能要求高、数据流的分布管理难度大。
跨层信息传输的移动性、稳定性、可靠性及寿命等要求高。
物联网主要传输网络类型：
无线远程网：
1、全球移动通信系统(Global System for Mobile communications)---GSM网（2
代手机电路交换网）
2、通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service) ---GPRS网（2.5代
手机分组交换网）
3、CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址 。（3G移动通信系统--美国CDMA2000，欧洲WCDMA，中国TD-SCDMA ；中国电信的CDMA2000，中国联
通的WCDMA，中国移动的TD-SCDMA 。）
有线远程网：
1、综合业务数字网络（ISDN） （线路交换）
2、帧中继（ Frame Relay）（分组交换）
3、异步传输模式（ATM） （信元交换）
互联网技术
物联网主要局域网络技术：
1、蓝牙（BlueTooth）
2、无线保真（WirelessFidelity---WiFi）
3、紫蜂（ZigBee）
4、6LoWPAN（基于IPv6的无线个人局域网）
思考与交流：
上述物联网的局域联网技术都是无线方式工作的，为什么？
4.2.1 蓝牙（BlueTooth）网络技术：
一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。工作在全球通用的
2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。能在包括移动
电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交
换。
不足之处：蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工
业自动化，对无线数据通信的要求必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电
磁干扰。
4.2.2 无线保真（WirelessFidelity---WiFi）：
1990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11无线局域网标准工作组，
1997年提出IEEE802.11（别名WiFi）无线保真标准。工作于2.4 Ghz开放频段，
数据速率在11Mbps-54Mbps之间，传输距离在100米内。
4.2.3 紫蜂（ZigBee）：
Zigbee是ZigBee联盟（一个高速成长的非盈利业界组织，成员包括国际著
名半导体生产商、技术提供者、技术集成商以及最终使用者）2003年5月基于
IEEE802.15.4标准提出的无线局域网技术。其特点是近距离、低复杂度、自组
织、低功耗、低数据速率、低成本和高可靠。主要适合用于自动控制和远程控
制领域，可以嵌入各种设备。
Zigbee在2.4GHZ的频段只有250Kb/S 的速率，传输范围一般介于10～100
m 之间，在增加RF 发射功率后，亦可增加到1～3 km。在低耗电待机模式下，
2 节5 号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出
优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
天线
负
荷
传
感
器
压力、温湿度传感器
位
移
传
感
器
红外传感器
电
流
传
感
器
4.2.4 基于IPv6的低速无线个域网（ 6LoWPAN）：
Internet工程任务组（Internet Engineering Task Force） 于2004年11月成
立6LoWPAN工作组，研究将IP网络层协议引入无线通信网络的6LoWPAN 技术。
目的是实现充分利用成熟的互联网IP协议技术，实现短距离、低速率、低功耗
的无线IP网络技术。可以说是IP技术与IEEE802.15.4标准的有机结合。可广泛
用于智能家居和工业控制等领域。目前已经完成了《在低功率网络中运行IPv6
协议的假设、问题和目标》和《在IEEE802.15.4标准上传输IPv6报文）两项研
究报告。
思考与交流：
已经有了基于IEEE802.15.4标准的Zigbee技术，为什么还要研究
同样基于IEEE802.15.4标准的IPv6版本？
4.3 定位技术：解决实时获取物品位置信息的技术。
广域范围内，主要以下卫星定位系统：
全球定位系统（Global Positioning System）；
中国北斗系统；
俄罗斯GLONASS系统；
欧盟“伽利略”系统。
区域范围内， 主要有：
3G蜂窝定位技术；中国TD-SCDMA、欧洲WCDMA、美国CDMA2000
无线局域网定位技术（WiFi、Zigbee、蓝牙、RFID等等）；
红外、超声波定位技术；
4.4 云计算技术：
狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获
得所需资源；
广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需
服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也
可作为一种商品通过互联网进行流通。
云计算服务模式
云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件和数据可存储在
数据中心。云计算可以认为包括以下几个层次的服务：
IaaS(Infrastructure-as-a- Service)：基础设施即服务。消费者通过Internet可以从
完善的计算机基础设施获得服务。
PaaS(Platform-as-a- Service)：平台即服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台
作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。
SaaS(Software-as-a- Service)：软件即服务。它是一种通过Internet提供软件的模
式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。
五、物联网的发展现状
美国（智慧地球）…是长期发展和繁荣的基础，也是美国在21世纪
重新获得竞争力的关键所在-奥巴马行动部署:
—经济刺激计划中数百亿美元支持物联网相关应用。
—支持IBM的“智慧地球”---3 个“I”：物联化(Instrumented)，互联化
(Interconnected)，智能化(Intelligent)。
—已有优势：RFID EPCglobal的主导地位、国防部“智能微尘”。
欧盟…物联网将成为经济和社会发展的关键资源…未来5-15年中将极大改
变社会发展方式…欧盟战略部署要在利用其实现经济增长和人的发展中扮
演全球领导角色。
—2009《欧盟物联网行动计划》。
—2009《欧盟物联网战略研究路线图》。
—政策框架与法律准备。
日韩…
—均在2004年启动泛在国家战略，物联网被纳入其国家整体发展重点。
—金融危机后再次强化、更新行动部署。
—物联网应用、基础设施和技术产业发展列入其优先行动议程。
中国物联网的发展历程
中科院早在1999年就启动了传感网研究，先后投入数亿元，在无线传
感网络、智能微型传感器、现代通信技术等方面取得了重要进展。
2004 年，国家金卡工程办公室把RFID产业发展与行业应用列入国家
金卡工程的重点工作，启动RFID 的试点，并强调RFID应用的一个终极结
果就是要形成一个物与物、人与物之间互通互联的物联网。
2005年4月27日，中国RFID产业联盟正式宣布成立。
2005 年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要( 2 0 0 6 ～
2020)(国发[2005]第044号)》明确将传感网作为重点领域和优先主题。
2006 年23 个部门（行业)共同成立了国家金卡办RFID应用工作组，启
动了相关RFID应用试点工作。
2006 年底，中国移动物联网运营中心即在重庆成立。主要是在交通管
理、安全管理以及城市数字化管理等几个安全领域。
2009 年6 月10日，中国科学院发布的《创新2050：科学技术与中国的
未来，中国至2050年信息科技发展路线图》描述了物联网的发展路线图。
中国物联网的发展历程
2009 年8 月7 日，温家宝到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并
发表重要讲话，指出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破
核心技术”；“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”；“尽快
建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。
2009 年11 月3 日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为
《让科技引领中国可持续发展》的讲话。他提出：“要着力突破传感网、
物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为
推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。
2009 年9 月11 日，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准
化技术委员会组建了“物联网”标准工作组。
2009年9月国家发展和改革委员会和工业和信息化部发布《关于进一
步做好电子信息产业振兴和技术改造项目组织工作的通知》，RFID、物联
网等作为计算机产业及下一代互联网关键技术，被列为重点支持领域。
2009年9 月，无锡市与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签
署合作协议，这标志中国“物联网”进入实际建设阶段。
2009 年9 月，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。
中国物联网的发展历程
2009 年10 月24 日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯“唐芯一号”芯片研制成功。“唐芯一号”芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编
程片上系统PSoC，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源
RFID 等物联网应用的特殊需要，为我国的物联网产业的发展奠定了基础。
2009 年12 月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是
物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构
组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。
2009 年11 月3 日，无锡建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)
获国务院批准同意。
2009 年12 月8 日，重庆邮电大学和无锡物联网产业研究院签署了合作
协议，“无锡物联网产业研究院一重庆邮电大学物联网联合研发中心”正式
揭牌。
2010 年2 月5 日，北京市经济与信息化委员会和中关村管委会联合发布
促进物联网产业发展的“感知北京”示范工程首批项目。
2010 年3 月2 日，上海物联网中心在上海市嘉定区揭牌。
2010 年3 月5 日，温家宝总理在作政府工作报告时指出，要“大力发展
新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络和高端制造产业。
中国物联网的发展历程
2010 年5 月，“中国RFID 产业联盟（天津）基地”正式在空港经济区挂牌成立。
2010 年6 月8 日，中国物联网标准联合工作组在北京成立，以推进物联网技术的
研究和标准的制定。
2010 年6 月22日，在上海开幕的2010 中国国际物联网大会上，工业和信息化部
称，物联网已正式列入国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。
2011年1月，重庆启动建设“云计算”试验区。
2011年1月27日，全球首例40纳米低功耗商用TD-HSPA/TD-SCDMA多模通信芯片
在京发布。
2011年1月，南方物联网示范工程在深圳大亚湾正式启动。
2011年1月，成都物联网产业研究发展中心揭牌。
2011年3月3日，大唐电信、宝信软件等在内的17家单位发起成立的上海物联网产
业联盟揭牌。
2011年3月2日，国家电网智能电网部主任王益民2日在京宣布，中国建全球最大的
智能电网试点工程，并率先发布世界首个智能电网技术标准体系。
2011年3月14日，工信部在北京为我国首个物联网产业示范基地——重庆市南岸区
“国家物联网产业示范基地”授牌。
中国物联网的发展历程
2011年3月16日，交通部《收费公路联网电子不停车收费技术要求》发布。
2011年4月8日，广东省物联网应用产业基地正式落户佛山市顺德区乐从
镇，是我国首个以产业化应用为目标的物联网基地。
2011年4月27日，全国高校物联网及相关专业教学指导小组成立。
2011年6月4日，无线传感技术高峰论坛暨标准全会在无锡开幕。论坛开
幕式上，我国成立了首个无线传感技术国际标准组织代表机构。
2011年6月9日，我国首个国家级射频识别工程技术中心在南京启建。
2011年6月14日，ZigBee联盟中关村办公室正式揭牌，这也是继欧洲、
美国、中国无锡之后的zigbee在全球设立的第四个办公室。
2011年7月，国家首批5亿元物联网专项基金申报工作启动。
2011年7月，国内首个智慧城市指标体系在上海发布。
2011年11月11日，全球首家物联网冰箱检测实验室在海尔投入使用，该
实验室可对物联网冰箱进行全方位检测。
2011年11月28日，全国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之
一，不少一二线城市在建设或筹建物联网产业园。
中国物联网的发展历程
2011年12月7号，工业和信息化部制定并印发了《物联网“十二五”发展
规划》。
2011年12月9日，国家汽车移动物联网联合设计中心在京成立。
2011年12月29日， 首个由我国牵头制定地物联网国际标准--《ISO18186：
2011集装箱-RFID货运标签系统》在日内瓦正式颁布，这是物流、物联网领域
第一个由中国专家发起、起草和主导的国际标准，也是我国交通运输系统首
次领衔制定国际标准。
中国物联网的发展历程
2010年12月30日高新区物联网产业基地在大连软件园揭牌
谢谢大家！