物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 Internet of Things Technology & Application 2 報 告 內(nèi) 容 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn) 物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用分析 各國政府的物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與技術(shù)發(fā)展 物聯(lián)網(wǎng)概念產(chǎn)生背景與內(nèi)涵 3 一、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生背景 電子交易：電子商務(wù) 電視傳媒： VOD、 Tivo（數(shù)字錄像） 電子錢包：手機支付、不停車收費 物品定位：自動查找遺失物品 智能建筑：鋼筋混凝土 +硅片 +軟件 三維地圖 ： 未來之路 1995 物聯(lián)網(wǎng)概念提出： 將所有物品通過 RFID、傳感器、智能嵌入技術(shù) 等與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)物理世界與信息世界的整合； 通過 功能強大的計算機集群 ，對人、機、物實時動態(tài)管理； 國際電信聯(lián)盟突尼斯峰會發(fā)布報告，描繪了物聯(lián)網(wǎng)時代的遠景： 司機出現(xiàn)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物品； 衣服會告訴洗衣機對顏色和水溫的要求等。 機器聯(lián)網(wǎng) 人與人聯(lián)網(wǎng) 物品聯(lián)網(wǎng) ITU互聯(lián)網(wǎng)報告 2005：物聯(lián)網(wǎng) Kevin Ashton1998 一、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生背景 5 物聯(lián)網(wǎng) A元素 允許任何人與任何物，在任意時間和任意地點，通過任意網(wǎng)絡(luò)和任意服務(wù)相連接； 物聯(lián)網(wǎng) C元素 涉及到信息的捕獲、通信、聚合、內(nèi)容、計算和連接等處理方法； 物理世界和虛擬世界的共存交互 物理實體有數(shù)字對象、虛擬的表示； 二、物聯(lián)網(wǎng)概念內(nèi)涵 1998 年 MIT的 Kevin Ashton： 把 RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)應(yīng)用于日常物品中形成一個 “ 物聯(lián)網(wǎng) ” 2005 年 ITU報告： 物聯(lián)網(wǎng)是通過 RFID和智能計算等技術(shù)實現(xiàn)全世界設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò) 2008 年 IBM： 把傳感器設(shè)備安裝到電網(wǎng) 、 鐵路 、 橋梁 、 隧道、 供水系統(tǒng) 、 油氣管道等各種物體中 ， 并且普遍連接形成網(wǎng)絡(luò) ， 即 “ 物聯(lián)網(wǎng)” 以互聯(lián)為特征 以智能服務(wù)為特征 以標識為特征 科學內(nèi)涵： 以 “ 全面的感知 、 可靠的傳輸 、 智能化處理 ” 為特征 ， 連接現(xiàn)實世界和虛擬世界 ， 以安全優(yōu)質(zhì) 、 隨時隨地提供可運營 、 可管理的信息服務(wù)為目標的全球化網(wǎng)絡(luò) 。 二、物聯(lián)網(wǎng)概念內(nèi)涵 7 “十五年周期定律” IBM前 CEO郭士納：計算模式每隔 15年發(fā)生一次變革 1965年 大型機的商業(yè)應(yīng)用 1980年 個人計算機的普及 1995年 互聯(lián)網(wǎng)革命 2010年 物聯(lián)網(wǎng)？ 8 歐盟網(wǎng)絡(luò)企業(yè)和 RFID司物聯(lián)網(wǎng)總監(jiān) Peter. Friess預(yù)測： 2015年到 2020年間顯現(xiàn)對經(jīng)濟發(fā)展刺激作用； 美國權(quán)威咨詢機構(gòu) forrester預(yù)測到 2020年： (物物互聯(lián)業(yè)務(wù)：人與人通信業(yè)務(wù) )比將達到 30:1； 物聯(lián)網(wǎng)將擁有 30萬億元通信大市場； 物聯(lián)網(wǎng)前景預(yù)測 IBM前 CEO郭士納預(yù)測： 計算模式每隔 15年發(fā)生一次變革； 2010年以物聯(lián)網(wǎng)為標志； 易觀國際分析： 物聯(lián)網(wǎng)最主要的推動力只有兩個：政府與電信運營商； 未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)是應(yīng)用層面的行業(yè)用戶； 各國政府行動戰(zhàn)略 未來信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展：信息網(wǎng)絡(luò) -全面感知和智能應(yīng)用 9 10 美國：智慧的地球 智慧的銀行 智慧的交通 智慧的醫(yī)療 智慧的城市 智慧的電力 智慧的供應(yīng)鏈 智慧的地球 通過超級計算機、云計算整合物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智慧的地球 11 日本：“ U-Japan” 戰(zhàn)略 12 韓國：“ U-Korea”計劃 Friendly Government 友好的政府 Intelligent Land 智能的建筑 Regenerative Economy 可再生經(jīng)濟 Secure&Safe Social Enviroment 安全的社會環(huán)境 Tailored u-life Service 定制化生活服務(wù) F I R S T 五大重點應(yīng)用領(lǐng)域 四項關(guān)鍵建設(shè) Balanced Global Leadership 均衡的全球領(lǐng)導地位 B Ecological Industrial Infrastructure 生態(tài)型產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施 E Streamlining Social Infrastrcture 現(xiàn)代化的社會基礎(chǔ)設(shè)施 S Transparent Technolo-gical Infrastructure 透明化的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施 T 先進的韓國 在全球最優(yōu)的泛在基礎(chǔ)設(shè)施上建成第一個泛在社會 13 歐盟：物聯(lián)網(wǎng)行動計劃 通過構(gòu)建新型物聯(lián)網(wǎng)管理框架來引領(lǐng)世界物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展； 提出物聯(lián)網(wǎng)的三方面特征： 作為新的獨立系統(tǒng)，建立在特有基礎(chǔ)設(shè)施上； 物聯(lián)網(wǎng)將伴隨新的業(yè)務(wù)共同發(fā)展； 物聯(lián)網(wǎng)包括多種通信形式； 歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃 物聯(lián)網(wǎng)管理 安 全 性 保 證 標 準 化 研 究 開 發(fā) 開 放 和 創(chuàng) 新 達 成 共 識 國際對話 污 染 管 理 未 來 發(fā) 展 管理體制制定 立法保證 政策框架制定 芯片沉默權(quán)利 關(guān)鍵資源發(fā)展 強制標準化制定 研究資助 研究項目整合 創(chuàng)新項目試點 定期匯報 加強國際對話 R F I D 循環(huán) 統(tǒng)計數(shù)據(jù) 進行監(jiān)督 14 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線 信息匯集 協(xié)同感知 泛在聚合 主要目標 將多種感知技術(shù)所采集的分布式、異構(gòu)信息進行匯聚； 通過網(wǎng)絡(luò)將感知信息匯聚到業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，集中進行信息的處理與共享，并提供信息應(yīng)用服務(wù)。 以事件、任務(wù)和目標為驅(qū)動，實現(xiàn)感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用各個層面的協(xié)同工作； 具備分布式、跨層次、自學習的協(xié)同處理能力，提供智能、精確的多元化信息服務(wù)。 將海量信息進行聚合，產(chǎn)生出新的有應(yīng)用價值的信息； 實現(xiàn)任何人、任何物體、任何時間、任何地點互聯(lián)互通； 引發(fā)應(yīng)用和服務(wù)模式創(chuàng)新。 關(guān)鍵技術(shù) 傳感器設(shè)計與實現(xiàn) 短距離無線傳輸技術(shù) 低功耗技術(shù) 電磁兼容技術(shù)等 上下文感知技術(shù) 海量信息處理技術(shù) 任務(wù)驅(qū)動的大規(guī)模自治組網(wǎng)技術(shù) 多種通信網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)等 信息聚合理論 模糊控制技術(shù) 泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 人工智能 仿生學傳感器 納米材料、生物芯片等 發(fā)展趨勢：智能化、協(xié)同化、泛在化、服務(wù)個性化 計算與處理、關(guān)鍵技術(shù)分布圖 15 智 能 嵌 入 式系 統(tǒng) 技 術(shù)智 能 圖 像 識別 及 處 理圖 像 壓 縮 及合 成物 理 世 界感 知自 適 應(yīng) 信 號提 取 及 調(diào) 理啟 發(fā) 式 跨 層能 量 優(yōu) 化自 適 應(yīng) 優(yōu) 化通 信 協(xié) 議高 維 海 量 信息 整 合自 組 網(wǎng)并 行 計 算自 配 置 拓 撲及 覆 蓋 控 制網(wǎng) 絡(luò) 服 務(wù) 質(zhì)量 控 制泛 在 接 入實 時 動 態(tài) 信號 分 析后 臺 支 撐應(yīng) 用行 業(yè) 應(yīng) 用移 動 網(wǎng) 絡(luò) ( 如T D )I n t e r n e t無 線 網(wǎng) 絡(luò) ( 如W L A N )衛(wèi) 星 網(wǎng) 絡(luò) P o s t - I P 網(wǎng) 絡(luò)云 計 算 技 術(shù) 海 量 存 儲 技 術(shù) 數(shù) 據(jù) 管 理 系 統(tǒng)專 家 系 統(tǒng)數(shù) 據(jù) 挖 掘自 組 織 泛 在設(shè) 備 互 聯(lián)分 布 式 智能 處 理多 傳 感 器 多源 信 息 融 合異 構(gòu) 異 質(zhì)系 統(tǒng) 協(xié) 同效 能 評 估與 反 饋信 息 建 模與 描 述分 布 式 數(shù) 據(jù)存 儲 與 查 詢 協(xié)同泛在計算泛在接入高性能信息處理分布式信息處理智 能 人 機 交 互情 景 感 知K BM BG BT BP B數(shù) 據(jù) 量處 理 能 力M I P S1 0 M I P S1 02M I P S1 03M I P S1 09M I P S標示和地址等基礎(chǔ)資源管理與服務(wù)平臺 物理實體的實時定位跟蹤服務(wù)平臺 基于物理位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和推介平臺 可運營可管理的物聯(lián)網(wǎng)云計算服務(wù)平臺 超級計算物理平臺 海量感知數(shù)據(jù)存儲物理平臺 超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)分布式管理平臺 基于形式化語義的信息分類、關(guān)聯(lián)與識別共性平臺 后臺海量數(shù)據(jù)并行計算與并行挖掘技術(shù) 基于 Web的海量數(shù)據(jù)的檢索和知識挖掘共性平臺 上下文感知的普適環(huán)境 具有傳感信息實時交互能力的分布式數(shù)據(jù)倉庫 并行化處理的操作系統(tǒng)平臺 面向物聯(lián)網(wǎng)的共性服務(wù)中間件平臺 面向物聯(lián)網(wǎng)的一體化開發(fā)平臺 計算與處理、關(guān)鍵技術(shù)分布圖 服務(wù) 物流倉儲 交通運輸 智能家居 安全監(jiān)控 軍事國防 智能農(nóng)業(yè) 防災(zāi)減災(zāi) 醫(yī)療健康 協(xié)作感知 接入傳輸 計算處理 綜合決策 智能控制 RFID 并發(fā)服務(wù)質(zhì)量保障 跨層擁塞控制技術(shù) 高能效 MAC與路由技術(shù) 精確同步與定位 傳感器網(wǎng)絡(luò) 行業(yè)與技術(shù)標準化、規(guī)范制定 認知無線電通信技術(shù) 機會通信技術(shù) 精細化頻譜監(jiān)測管控 多體制無線接入技術(shù) 專業(yè)微型傳感器 集成射頻的片上系統(tǒng) 基于 MIMS的一體化設(shè)備 事件驅(qū)動專用處理器 1. 組網(wǎng)體系 2. 短距離通信 3. 軟件工具 4. 專用器件 基于特性語義的匿名標示、隱私安全 微型低功耗、可泛在接入與傳感 物理環(huán)境 Cyber空間 嵌入式軟件設(shè)計技術(shù) 多模態(tài)智能人機交互技術(shù) 共性服務(wù)中間件技術(shù) 專用一體化開發(fā)測試工具 物理世界智能感知 Cyber空間重建 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)體系 N G N / I P v 6 骨 干 網(wǎng)云 計 算 平 臺S e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o rS e n s o r城 市城 鎮(zhèn)城 鎮(zhèn)監(jiān) 控 中 心I P v 4 / I P v 6 網(wǎng) 關(guān)I P v 6 節(jié) 點I P v 6 節(jié) 點I P v 6 節(jié) 點五自特征 1.自組織（ self-organizing) 2.自管理（ self-Administering） 3.自維護（ self-Maintaining） 4.自配置（ self-Configurating） 5.自適應(yīng)(Adaptation) 短距通信 海量用頻設(shè)備需要精細化頻譜監(jiān)測管控 物聯(lián)網(wǎng)終端需要支持多體制無線接入，實現(xiàn)無縫泛在接入網(wǎng)絡(luò) 認知無線電技術(shù)和機會通信技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng) 嵌入式軟件協(xié)同系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 上下文感知的系統(tǒng)自適應(yīng)設(shè)計技術(shù) 軟硬協(xié)同技術(shù) 多模態(tài)智能人機交互技術(shù) 人、機、物協(xié)調(diào)的互操作環(huán)境 人機交互技術(shù) 嵌入式網(wǎng)絡(luò)的中間件技術(shù) 可運營可管理的云計算服務(wù)中間件技術(shù) 中間件技術(shù) 并行化處理的操作系統(tǒng)平臺 開發(fā)、編譯、調(diào)試、測試一體化開發(fā)工具 開發(fā)測試工具 專用器件與設(shè)備 具有多種射頻接入能力的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) SOC芯片 傳感事件驅(qū)動的低功耗安全芯片 具有頻譜環(huán)境感知功能的低功耗射頻前端處理芯片 物聯(lián)網(wǎng)核心芯片 三維空間感知位置傳感器 低成本微型專業(yè)傳感器 面向行業(yè)的微型高精度傳感器設(shè)計與研制技術(shù) 多模式互聯(lián)網(wǎng)無縫接入能力 基于 SOC和 MIMS的微功耗、微型一體化終端 適應(yīng)環(huán)境的自治安全的協(xié)作控制技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)專用微型智能終端 寬帶移動通信 G網(wǎng) /C網(wǎng)共存技術(shù) LTE技術(shù) WiFi/WiMax技術(shù) IMT-Advanced技術(shù) NGN與 IPv6 產(chǎn)業(yè)化、業(yè)務(wù)拓展和技術(shù)革新 多體制接入共存技術(shù) 多媒體高速接入技術(shù) v4到 v6的平滑過渡技術(shù) 6LowPAN技術(shù) V6下 P2P重疊網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 移動 IPv6 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模無限擴展技術(shù) 超高速骨干交換 高速桌面接入 1. 無線寬帶 2. 寬帶接入 3. IPv6技術(shù) 4. NGN技術(shù) 疆域覆蓋、寬帶接入 無限擴展、高速交換、質(zhì)量可控 采集信息 融合信息 泛在接入與傳輸 信息處理技術(shù) 基礎(chǔ)軟件技術(shù) 超算平臺技術(shù) 海量感知數(shù)據(jù)分布式存儲、檢索技術(shù) 物理實體的匿名標識與映射技術(shù) 人性化服務(wù)發(fā)現(xiàn)與信息發(fā)布技術(shù) 具有傳感信息實時交互能力的分布式數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計技術(shù) 并行化處理的操作系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 面向物聯(lián)網(wǎng)的共性服務(wù)中間件系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 面向物聯(lián)網(wǎng)的一體化開發(fā)和評測工具 并行處理計算結(jié)構(gòu)新體系研究 多核陣列超級計算系統(tǒng)研發(fā) 智能控制技術(shù) 分布式協(xié)作控制 分布式安全控制算法與協(xié)議 移動計算與移動控制模型 計算、處理與控制 2010年前 2010-2015 2015-2020 2020以后 標識與感知技術(shù) 多種標識機制共存 區(qū)域性 ID、局部方案 物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一標識框架 開放式架構(gòu)和 URI ID管理、語義支持、隱私保護 類 DNA的 ID 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 架構(gòu)標準制訂、內(nèi)容敏感中間件和智能平臺 與未來的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合 自適應(yīng)的、基于上下文的架構(gòu) 具認知能力和經(jīng)驗積累的架構(gòu) 通信技術(shù) RFID, UWB, Wi-Fi, WiMax, Bluetooth, ZigBee, RuBee, ISA 100, WirelessHart, 6LoWPAN 超低功套片、片上天線、毫米波單片、超低功單片天線和超低功片上系統(tǒng) 寬頻段和頻段感知的通訊協(xié)議 統(tǒng)一的寬頻段通訊協(xié)議 組網(wǎng)技術(shù) 固定式傳感網(wǎng) 有自組 -定位功能、抗延遲、有存儲 -電源網(wǎng)、有 -無線混合的網(wǎng)絡(luò) 上下文感知網(wǎng)絡(luò) 有網(wǎng)絡(luò)認知、自我學習、自我修復(fù)功能的網(wǎng)絡(luò) 軟件和算法 關(guān)系數(shù)據(jù)庫、事件驅(qū)動平臺、傳感器中間件、傳感網(wǎng)中間件、代理（服務(wù)）機制和定位算法 大容量、開放式語義的軟件模型，組合算法，新的企業(yè)級應(yīng)用軟件 面向目標的軟件、分布式智能和解決方案、物 -物交互 面向用戶的軟件、不可見的物聯(lián)網(wǎng)、物 -人交互 硬件 RFID 、傳感器、內(nèi)置于移動設(shè)備的傳感器、近場通訊手、MEMs技術(shù) 支持多協(xié)議標準的RFID讀寫器、低（零）功耗射頻標簽、大規(guī)模傳感網(wǎng) 智能傳感器（生化）、更大規(guī)模的傳感網(wǎng) 納米技術(shù)和新材料 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線（ I） 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展路線（ II） 2010年前 2010-2015 2015-2020 2020以后 數(shù)據(jù)和信號處理 串 -并行數(shù)據(jù)處理、QoS 能量 -頻譜感知的數(shù)據(jù)處理、上下文自適應(yīng)的數(shù)據(jù)處理 上下文感知的數(shù)據(jù)處理與響應(yīng) 可認知處理與決策優(yōu)化 發(fā)現(xiàn)和搜索引擎 傳感器發(fā)現(xiàn)、專有的域名服務(wù) 分布式注冊 -搜索機制、傳感器及傳感器數(shù)據(jù)的語義發(fā)現(xiàn) 自動化路由標簽、標識管理中心 可認知的自動化搜索引擎 功率和能量存儲技術(shù) 薄 -平板電池、鋰電池、能量優(yōu)化系統(tǒng)、能量自取、近 -中距無線供能 能量自取于轉(zhuǎn)換、印制電池、大功率長距無線供能 惡劣環(huán)境下的能量獲?。ㄉ⒏袘?yīng)）與回收，無線供能 可生物降解電池、納米能量處理器件 安全和隱私 用于傳感網(wǎng)設(shè)備和RFID的安全保護機制 用戶為核心的隱私保護、匿名機制 自動的安全 -隱私評估、以上下文為中心的安全 自適應(yīng)的安全機制與協(xié)議 材料技術(shù) 硅晶、銅、鋁 SiC、 GaN、硅和適應(yīng)高溫工作的材料 鉆石 標準化 現(xiàn)有 RFID標準與傳感網(wǎng)標準 物聯(lián)網(wǎng)、 M2M標準、交互標準等 異構(gòu)網(wǎng)間的互操作標準 自動通訊標準 27 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 電 力 負載監(jiān)控、遠程抄表 農(nóng) 業(yè) 大棚監(jiān)控、動物溯源 安 全 平安城市、危險品跟蹤 環(huán) 保 環(huán)境監(jiān)測、污染物處理 交 通 物流調(diào)度、定位導航 市 政 路燈控制、電梯監(jiān)控 企 業(yè) 生產(chǎn)監(jiān)控、設(shè)備管理 醫(yī) 療 遠程診斷、老人看護 智能樓宇 遠程診斷 面向智能工廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控 環(huán)境監(jiān)測 協(xié)同供應(yīng)鏈管理 智能電網(wǎng) 現(xiàn)代物流過程監(jiān)控與跟蹤定位 畜牧養(yǎng)殖和電子監(jiān)管 28 從工業(yè)本身看工業(yè)化 工業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)體系和工業(yè)能力之間的關(guān)系如同浮游在海面上的冰山，人們所能看到的耀眼奪目的工業(yè)產(chǎn)品如同深埋在海面之下的巨大冰基，而冰基所蘊含的巨大浮力就是工業(yè)能力。若需要冰山越突出顯赫，必然需要冰基越博大雄厚。 工業(yè)體系和工業(yè)能力決定了工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量，具有強大的工業(yè)能力和整體素質(zhì)，生產(chǎn)什么產(chǎn)品都可以。像福特、寶馬、三菱等公司在二戰(zhàn)時期生產(chǎn)飛機、坦克、艦船等武器。 一、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)領(lǐng)域 /工業(yè)化的關(guān)系 三、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的關(guān)系 29 從工業(yè)本身看工業(yè)化 70萬 kw水輪機 工業(yè)產(chǎn)品 大型石化裝備 350km/h高速列車 ARJ 30 工業(yè)裝備是工業(yè)體系的基石 工業(yè)裝備的技術(shù)水平?jīng)Q定了工業(yè)體系所具有的工業(yè)能力和整體素質(zhì)，體現(xiàn)了工業(yè)化的進程和高度，使得機械化、規(guī)模化、自動化、智能化等工業(yè)化的特征能夠?qū)崿F(xiàn)。 新裝備是核心：既包括工作母機、重大設(shè)備、成套裝備等硬裝備，也包括支撐設(shè)計、制造、管理環(huán)節(jié)的一體化軟件系統(tǒng)等看不見的軟裝備。 三、物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的關(guān)系 31 新型工業(yè)化特征 新技術(shù)是基礎(chǔ)：以傳統(tǒng)的工業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，充分融合以信息技術(shù)為代表，涵蓋各種學科領(lǐng)域最新成果的高新技術(shù)，形成系統(tǒng)性、工程性、綜合性的先進工業(yè)技術(shù)。 新裝備是核心：既包括工作母機、重大設(shè)備、成套裝備等硬裝備，也包括支撐設(shè)計、制造、管理環(huán)節(jié)的一體化軟件系統(tǒng)等看不見的軟裝備。 新能力是關(guān)鍵：既包括裝備、技術(shù)、質(zhì)量等構(gòu)成的硬能力，也含有產(chǎn)品創(chuàng)新、資源獲取、組織管理等軟能力。 新產(chǎn)品是體現(xiàn)：生產(chǎn)出以信息技術(shù)為代表的高技術(shù)含量高、產(chǎn)品附加值高、資源消耗低的新產(chǎn)品。 32 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用加快新型工業(yè)化進程 信息技術(shù)是新型工業(yè)化的核心要素之一。作為倍增器的物聯(lián)網(wǎng)不是簡單的應(yīng)用，需要融合滲透到工業(yè)化要素之中。 我們認為：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是在新型工業(yè)化進程中，逐步使用信息、信息技術(shù)與傳感技術(shù)，使之滲透到工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)環(huán)節(jié)（工業(yè)環(huán)節(jié)、工業(yè)裝備、工業(yè)活動、工業(yè)產(chǎn)品）之中，大幅提升工業(yè)素質(zhì)和工業(yè)能力的過程。 案例：智能感知裝備 物聯(lián)網(wǎng)：實時企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施 經(jīng)銷 數(shù)據(jù)中心 (后臺 ) 分枝 客戶 供應(yīng)商 制造 運送 呼叫中心 Web 銷售商 金融 預(yù)測 物聯(lián)網(wǎng) 數(shù)據(jù)中心 （后臺） 分支 經(jīng)銷 客戶 供應(yīng)商 制造 運送 呼叫中心 Web 銷售商 金融 預(yù)測 理想的靈活系統(tǒng) 現(xiàn)實性 1998 2008 2013 2003 實時企業(yè) 不連貫的企業(yè) 通過 IT達成的商務(wù)靈活性 消息為導向的中間件 商務(wù)活動監(jiān)視 商務(wù)流程管理 門戶和應(yīng)用平臺套件 基于部件的應(yīng)用服務(wù)器 集成（ Integration Broker） 商務(wù)流程融合 Web服務(wù)和 Web服務(wù)網(wǎng)絡(luò) 轉(zhuǎn)變 復(fù)雜事件管理 物聯(lián)網(wǎng)：改變了企業(yè)的 IT基礎(chǔ)設(shè)施 36 物聯(lián)網(wǎng) :制造模式的轉(zhuǎn)變 2003 2007 2009 2005 應(yīng)用迷宮 廣泛采用面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件 大量流程創(chuàng)新 早期面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，標準和應(yīng)用開發(fā)工具 面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)標準，模式的廣泛集成 早期融合應(yīng)用 (內(nèi)部和廠商 ) 將面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)完整集成到體系結(jié)構(gòu)當中 類型 A 類型 B 類型 C 廣泛采用融合應(yīng)用軟件 采用高峰： 下一代應(yīng)用，體系結(jié)構(gòu)和流程 流程執(zhí)行和價值 商務(wù)靈活性 37 傳感技術(shù) MEMS技術(shù)： 制造裝備技術(shù)能力的提升 制造 裝備 制造 系統(tǒng) 企業(yè) 管理 RFID+工業(yè) WSN+工業(yè)應(yīng)用軟件： 設(shè)備的互聯(lián)互通、制造過程的狀態(tài)檢測、物流的實時監(jiān)控等 ，對制造環(huán)境的感知能力得到極大的提升，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量取得突破性的應(yīng)用。 智能 裝備 感知 制造 系統(tǒng) 實時 企業(yè) 管理 物聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng) 38 物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的作用 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將推動工業(yè)信息化進入新階段 泛在網(wǎng)絡(luò) +傳感器 +智能計算 泛在感知信息化（感知、智能特征）； 以泛在網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以泛在感知為核心、以泛在服務(wù)為目的、以泛在智能拓展和提升為目標； 基于物聯(lián)網(wǎng)的新一代信息化制造和自動化技術(shù)（ u- manufacturing）。 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 全球物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初級階段，但已具備較好的基礎(chǔ)，目前還主要以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、實驗室驗證、小規(guī)模應(yīng)用為主 。 過程制造業(yè) ： 基于 Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開發(fā)的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟，可以滿足過程工業(yè)慢時變的過程控制應(yīng)用需求 Hart通信基金會 Emerson 等 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 生產(chǎn)過程監(jiān)控 溫度、壓力、流量、液位 增加生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量 設(shè)備監(jiān)控 機器健康和能量消耗的監(jiān)測 優(yōu)化設(shè)備及相關(guān)的資產(chǎn) 安全和環(huán)境 與安全、法規(guī)、環(huán)境相關(guān)的監(jiān)測與控制 WSN Applications: Process monitoring, machine health, asset monitoring, safety and environmental monitoring Target Markets: Electric power； Water & wastewater； Oil & gas； Chemicals (excluding pharma), Refining, Plastics/rubber； Primary Metals, Minerals, and Mining； Paper Characteristics: Hazardous and remote environments, heavy equipment, capital intensive Vendors: ABB, Accutech (CMI), Banner, Emerson, Endress+Hauser, Honeywell, GE, Yokogawa, Pepperl+Fuchs, Siemens 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 離散制造業(yè)： 技術(shù)和標準的研制工作正在開展之中 關(guān)鍵是實時性響應(yīng)的問題 高密度網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題 節(jié)點數(shù)更多、網(wǎng)絡(luò)共存更重要 低成本的問題 開關(guān)類設(shè)備成本 RFID技術(shù)已成熟可用 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 離散制造業(yè)： 裝配過程的控制 電纜廠和繞線機 汽車裝配的機器人控制 接近感知 電機裝配 移動的設(shè)備感知 旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備 安全監(jiān)控 WSN Applications: Assembly control, Proximity sensing, automated bin selection, portable monitoring and opportunities for mobile assets, asset monitoring Market segments: Aerospace, automotive, other transportation vehicles； machinery； and electrical, appliance and component manufacturing； fabricated metal products, textiles, wood, etc. Characteristics: Automated assembly, labor intensive, many suppliers/components, dependent on economic fluctuations Vendors: ABB, Banner, FESTO, ProSoft 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 四、物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用分析 五、典型工業(yè)行業(yè)應(yīng)用分析 1、鋼鐵行業(yè) 問題： 設(shè)備、物質(zhì)流、能源流和排放流信息不全 多段生產(chǎn)、多段運輸、多段存儲，點多面廣 重點突破： 動態(tài)有序的物質(zhì)流管控 面向預(yù)測維護的設(shè)備故障診斷 基于能量流網(wǎng)絡(luò)的能源管控 面向綠色制造的環(huán)境監(jiān)控技術(shù) 基于能量流網(wǎng)絡(luò)的能源管控 問題 ：（ 1）點多面廣，信息不足，擴展困難 （ 2）缺乏網(wǎng)絡(luò)化的控制、調(diào)度方案 （ 3）缺乏整體優(yōu)化方案 能源三級計量： （ 1）企業(yè)進出口（千點） （ 2）車間進出口（萬點） （ 3）設(shè)備進出口（數(shù)萬點） 借助無線傳感網(wǎng)和 GIS，實現(xiàn)能源信息準確計量 通過設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)能源管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制，實現(xiàn)能源智能調(diào)度 焦 爐 電 廠 高 爐 轉(zhuǎn) 爐 電爐 連鑄 熱軋 冷軋 煤炭 14085萬噸 焦炭 外銷 燒結(jié) 高爐煤氣 干熄焦 焦爐煤氣 動力煤 重油 鐵水 鋼坯 TRT 外購電 電力 外送電網(wǎng) 轉(zhuǎn)爐煤氣 煉焦煤 噴吹煤 鍋爐 蒸汽管網(wǎng) 鍋爐 蒸汽管網(wǎng) 鍋爐 蒸汽管網(wǎng) 低壓鍋爐 蒸汽管網(wǎng) 低壓鍋爐 蒸汽管網(wǎng) 生產(chǎn)設(shè)備：消耗、回收 能源設(shè)備：存儲、供應(yīng) 能源管網(wǎng)：輸送、緩沖