第1章-物聯(lián)網概述

物聯(lián)網技術及應用

網絡工程系史長瓊2016年8月1課程簡介課程內容授課教師授課方式考核方式2課程內容所討論主要內容物聯(lián)網基本概念、體系結構、應用前景（導論）物聯(lián)網感知與識別技術（以RFID、無線傳感器網絡為主）物聯(lián)網通信與網絡技術（以IEEE802.15.4、Zigbee等為主）典型應用（傳感器網絡在智能交通、智能家居、智能醫(yī)療、農業(yè)等中的應用）物聯(lián)網實驗與應用系統(tǒng)開發(fā)（IAR開發(fā)工具使用、RFID應用系統(tǒng)開發(fā)、ZigBee網絡開發(fā)等）3課程內容課堂學習章節(jié)包括：PPT的1～7章，重點在1、2、3、5章，第6章結合現(xiàn)有實驗設備和條件有所調整。第1章：物聯(lián)網概述第2章：物聯(lián)網感知與識別技術第3章：物聯(lián)網通信與網絡技術第4章：物聯(lián)網服務與管理技術第5章：物聯(lián)網典型應用系統(tǒng)第6章：物聯(lián)網應用系統(tǒng)開發(fā)第7章：物聯(lián)網發(fā)展與展望4授課教師

單位計通學院，網絡工程系聯(lián)系方式E-Mail:592444351@Telddress:理科樓B215（云塘）5授課方式

課堂講解+上機實驗+討論課課堂講解基本原理、代表性的例子演示、范例。物聯(lián)網實驗室現(xiàn)場教學，介紹開發(fā)工具、實驗軟硬件，觀摩智能家居、智能交通綜合性案例。上機實驗總共安排16個課時實驗，計劃安排6~8個實驗主題，上機完成；上機情況隨機抽查完成情況，并提交實驗報告，作為平時成績。

討論課

6授課方式

課堂講解+上機實驗+討論課教材[1]羅漢江，《物聯(lián)網應用技術導論》，東軟電子出版社；[2]薛燕紅，《物聯(lián)網技術及應用》，清華大學出版社；[3]楊剛，《物聯(lián)網理論與技術》，科學出版社；[4]崔遜學，《無線傳感器網絡簡明教程》，清華大學出版社；【5】吳功宜等，物聯(lián)網工程導論，機械出版社，2015.7考核方式

考試+平時成績考試(50%)90分鐘考試。時間（一般安排最后一次課隨堂考試，大約為第12周周三）平時成績（50%）平時成績=考勤+大作業(yè)+實驗8引言

物聯(lián)網是第三次信息產業(yè)革命物聯(lián)網（TheInternetofThings，IOT）是互聯(lián)網的延伸與擴展，是繼計算機技術、互聯(lián)網和移動通信之后的又一次信息產業(yè)革命。目前，物聯(lián)網已被正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產業(yè)之一。9引言

全球關注、舉世矚目在人類發(fā)展史上，人們從來沒有停止對自由和美好事物的追求。我們已經不滿足于享受“隨時、隨地”兩個維度的自由，而夢想著“隨物”的第三維度自由——能與物體自由交流、讓物體也有“靈感”。從各國國家領導人到各地方官員，從科技領域的精英到產業(yè)界的領袖，都給予物聯(lián)網極大的關注和重視，他們達成了共識，他們正以其智慧的目光、敏感的神經引領我們將地球變得更加智慧、自由、美好！10引言

將改變人們的生產、工作、生活和學習方式物聯(lián)網是在互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、傳感器和WSN等技術，構建一個覆蓋世界上所有人與物的網絡信息系統(tǒng)，從而使人類的經濟社會與社會生活、生產運行與個人活動都運行在智慧的物聯(lián)網基礎設施之上，地球因此而有了智慧，人類因此更加自由。11引言

將改變人們的生產、工作、生活和學習方式作為新一輪IT技術革命，智慧的地球對于人類文明的影響之深遠，可能將遠遠超過互聯(lián)網。根據(jù)美國獨立市場研究機構Forrester

Research公司預測，物聯(lián)網是下一個百萬億級的產業(yè)，到2020年，全球物和物互聯(lián)業(yè)務與現(xiàn)有的人和人互聯(lián)業(yè)務之比將達到30:1，到2035年前后，中國的物聯(lián)網終端將達到數(shù)千億個，到2050年，物聯(lián)網將在生活中無處不在。12引言

物聯(lián)網產業(yè)具有產業(yè)鏈長、涉及多個產業(yè)群的特點物聯(lián)網的發(fā)展和實踐是科學技術發(fā)展的必然，也是人類自身發(fā)展在面臨諸多挑戰(zhàn)時智慧而積極的行動。物聯(lián)網將有力帶動傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級，引領戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)經濟結構的升級和調整，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然界的關系，引發(fā)社會生產和經濟發(fā)展方式的深度變革，具有巨大的增長潛能，是當前社會發(fā)展、經濟增長和科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點。物聯(lián)網產業(yè)具有產業(yè)鏈長、涉及多個產業(yè)群的特點，其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。13引言

物聯(lián)網可以解決我們面臨的諸多問題。人類正面臨經濟衰退、全球競爭、氣候變化、人口老齡化等諸多方面的挑戰(zhàn)，物聯(lián)網不會是萬能靈藥，但我們堅信，物聯(lián)網將會是解決這些問題方案的一部分甚至是主要部分。當今世界許多重大的問題如金融危機、能源危機和環(huán)境惡化等，實際上都能夠以更加“智慧”的方式解決。物聯(lián)網一方面可以提高經濟效益、大大節(jié)約成本，另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。14

第1章物聯(lián)網概述

15第1章物聯(lián)網概述1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展1.1.1物聯(lián)網的發(fā)展歷程1.1.2物聯(lián)網的基本概念1.1.3互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網1.2物聯(lián)網體系構架1.3物聯(lián)網的關鍵技術1.3.1感知與識別技術1.3.2通信與網絡技術1.4物聯(lián)網應用及前景1.5本章小結161.1物聯(lián)網起源與發(fā)展1、物聯(lián)網的發(fā)展歷程（1）敵我識別--物聯(lián)網的早期萌芽

現(xiàn)代敵我識別系統(tǒng)大體上與雷達具有同樣悠久的歷史。在第二次世界大戰(zhàn)的歐洲戰(zhàn)場，英國軍方發(fā)現(xiàn)德軍戰(zhàn)斗機時而不明原因地同時做出翻轉動作，當截獲了在德軍戰(zhàn)斗機翻轉之前來自德軍地面雷達的無線電信號之后，英國軍方才發(fā)現(xiàn)了其中的原因。原來，德軍戰(zhàn)斗機在接收到地面雷達發(fā)射的無線電詢問信號后，為使地面部隊識別敵我，就會做出翻轉動作，用以改變其雷達反射波對地面做出回應。地面雷達操作員則根據(jù)雷達顯示屏上顯示的特殊點位來判斷其為友軍。這種簡單的電子識別系統(tǒng)被稱作是第一個電子IFF（IFF，IdentificationFriendorFoe，協(xié)同式敵我識別系統(tǒng)）系統(tǒng)，實際上，這就是射頻識別技術RFID（RadioFrequencyIdentification，射頻識別）最早的應用。

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（2）RFID技術--物聯(lián)網的雛形

從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型（雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別技術的理論基礎。

RFID直接繼承了雷達的概念，并由此發(fā)展出一種生機勃勃的AIDC（AutoIdentificationandDataCollection，自動識別與數(shù)據(jù)采集）新技術——RFID技術。RFID即射頻識別，又稱電子標簽、無線射頻識別、電子條碼等。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，工作于各種惡劣環(huán)境，操作快捷方便。

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（3）“特洛伊”咖啡壺

1991年，英國劍橋大學特洛伊計算機實驗室的科學家們遇到了這樣一個煩惱：在工作時，要下兩層樓梯到樓下看咖啡煮好了沒有，但常?？帐侄鴼w。于是，他們在咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像機，鏡頭對準咖啡壺，又編寫了一道程序，將咖啡壺的實況圖像以3幀/s的速率傳遞到實驗室的電腦上。這樣，他們就可以隨時了解樓下的情況，咖啡滿了之后再下去拿，省去了頻繁上下樓的麻煩。

1993年，這個本地的“咖啡實時觀測”系統(tǒng)經過改進，連接到了正值蓬勃發(fā)展的互聯(lián)網上，速率是1幀/s。誰也沒有料到，這個生活中不經意的小發(fā)明，在全世界引起了巨大的影響。網絡愛好者把這個咖啡壺親切地稱為“特洛伊咖啡壺”，在他們看來，這個咖啡壺如同達凱爾發(fā)明的攝影術和愛迪生發(fā)明的電燈泡。在最高峰時，“咖啡壺”直播網站有近240萬世界各地用戶點擊進入，觀看它的工作過程。19

（4）比爾·蓋茨的預言

1995年，微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨在他的《未來之路》一書中，暢想了微軟以及整個科技產業(yè)未來的發(fā)展趨勢，這不僅僅是預測，更是人類的夢想。蓋茨在書中寫道：“這些預測雖然現(xiàn)在看來不太可能實現(xiàn)，甚至有些荒謬，但是我保證這是一本嚴肅的書，而決不是戲言。十年后我的觀點將會得到證實?！痹谠摃?，比爾·蓋茨提到了“物聯(lián)網”的構想，意即互聯(lián)網僅僅實現(xiàn)了計算機的聯(lián)網，而未實現(xiàn)與萬事萬物的聯(lián)網，但迫于當時網絡終端技術的局限使得這一構想無法真正實現(xiàn)。20

（5）Ashton與MIT自動識別中心

物聯(lián)網這個詞，國內外普遍公認的是，MITAuto-ID中心主任Kevin·Ashton教授于1998年春在寶潔公司（Procter&Gamble，P&G）的一次演講中首次提出。當時，根據(jù)美國零售連鎖業(yè)聯(lián)盟的估計，美國幾大零售業(yè)者，一年因為貨品管理不良而蒙受的損失高達700億美元。寶潔公司前任營銷副總裁Kevin.Ashton對此感受頗深：1997年寶潔公司的歐蕾保濕乳液上市，商品極為暢銷，以至于許多商店貨架常?？盏?，由于商品太多、查補的速度又太慢，“我們眼睜睜的看著錢一分一秒從貨架上流失”，Ashton表示。為了實現(xiàn)供應鏈管理的透明化和自動化，在寶潔公司和吉列公司（Gillette）的贊助下，Ashton于1999年10月1日在美國MIT（MassachusettsInstituteofTechnology，麻省理工學院）創(chuàng)立了一個RFID研究機構——自動識別中心。

Auto-ID中心研究人員提出將RFID與互聯(lián)網結合，實現(xiàn)在任何地點、任何時間、對任何物品進行標識和管理。21

（6）《ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網》

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網》，正式提出了物聯(lián)網的概念。全面透徹地分析了物聯(lián)網的可用技術、市場機會、潛在挑戰(zhàn)和美好前景等內容。根據(jù)ITU的描述，在物聯(lián)網時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間、任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物、物與物之間的溝通連接。該報告描繪了“物聯(lián)網”時代的圖景：當司機出現(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東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。22

（7）奧巴馬與智慧的地球

2008年11月初，在紐約召開的外國關系理事會上，IBM董事長兼CEO彭明盛發(fā)表了《智慧的地球：下一代領導人議程》，提出了“智慧地球”的概念。IBM希望“智能的地球”策略能掀起互聯(lián)網浪潮之后的又一次科技革命。

2009年1月28日，就任美國總統(tǒng)僅僅八天的奧巴馬就急切地與美國工商界領袖舉行了一次“圓桌會議”。作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛向奧巴馬提出了“智慧的地球”這一概念?！爸腔鄣厍颉本褪前迅袘髑度牒脱b備到電網、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，形成所謂“物聯(lián)網”。23

（8）溫總理與感知中國

2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯(lián)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(lián)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。

2012年2月，《物聯(lián)網產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布，重點確定了物聯(lián)網在“智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居”等9個重點示范應用領域。

2012年8月，國務院發(fā)布我國首個國家級物聯(lián)網規(guī)劃《無錫國家傳感網創(chuàng)新示范區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要（2012-2020年）》，提出打造具有全球影響力的傳感網創(chuàng)新示范區(qū)。24（1）物聯(lián)網的定義物聯(lián)網的英文名稱為“TheInternetofThings，IOT”，也稱為WebofThings。由該名稱可知，物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”。這里包含了兩層含義：第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，物聯(lián)網就是互聯(lián)網的延伸和擴展。第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間、人和物、物和物進行信息交換和通信。1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展2、物聯(lián)網的基本概念25（1）物聯(lián)網的定義常用：物聯(lián)網是通過各種信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換、信息通信和信息處理，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。它是在互聯(lián)網基礎上延伸和擴展的網絡。參考教材：通過條碼與二維碼、射頻標簽（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、紅外感應器、激光掃描器、傳感器網絡等自動標識與信息傳感設備及系統(tǒng)，按照約定的通信協(xié)議，通過各種局域網、接入網、互聯(lián)網將物與物、人與物、人與人連接起來，進行信息交換與通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網絡。2、物聯(lián)網的基本概念26（1）物聯(lián)網的定義2、物聯(lián)網的基本概念圖：物聯(lián)網概念模型27（2）物聯(lián)網的特征物聯(lián)網的與傳統(tǒng)的互聯(lián)網相比，物聯(lián)網有其鮮明的特征：全面感知、可靠傳輸、智能處理。

全面感知：它是各種感知技術的廣泛應用。物聯(lián)網上部署了數(shù)量巨大、類型繁多的傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。2、物聯(lián)網的基本概念28（2）物聯(lián)網的特征（續(xù)1）物聯(lián)網的與傳統(tǒng)的互聯(lián)網相比，物聯(lián)網有其鮮明的特征。

可靠傳輸：它是一種建立在互聯(lián)網上的泛在網絡。傳感器采集的信息通過各種有線和無線網絡與互聯(lián)網融合，并通過互聯(lián)網將信息實時而準確地傳遞出去。在物聯(lián)網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協(xié)議。2、物聯(lián)網的基本概念29（2）物聯(lián)網的特征（續(xù)2）物聯(lián)網的與傳統(tǒng)的互聯(lián)網相比，物聯(lián)網有其鮮明的特征。

智能處理：物聯(lián)網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯(lián)網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應用領域和應用模式。2、物聯(lián)網的基本概念30互聯(lián)網：又稱因特網（Internet）,將計算機以一組通用的協(xié)議相連，形成邏輯上單一巨大的國際網絡。這種將計算機網絡互相連接在一起的方法可稱作“網絡互聯(lián)”，在這基礎上發(fā)展出覆蓋全世界的全球性互聯(lián)網絡稱“互聯(lián)網”，即是“互相連接一起的網絡”。物聯(lián)網（IOT）：最早的IOT網絡，實際上是RFID網絡，該概念最早來自于美國麻省理工學院的Auto-ID中心研究人員。他們最早提出將RFID與互聯(lián)網相結合，實現(xiàn)在任何地點、任何時間，對任何物品進行標識和管理。1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展3、互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網31傳感網：傳感器網絡（SensorNetworksorWirelessSensorNetworks,WSN）的簡稱，將傳感器組成網絡，形成網絡的方式可以通過有線連接，更多是通過無線的方式組成網絡。而傳感器則是一種能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置的器件。1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展3、互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網32M2M：最早來自于諾基亞，其含義有Machine-to-Machine、Man-to-Machine，或者Machine-to-Man等，其側重點在于無線數(shù)據(jù)通信和信息技術的無縫連接，從而實現(xiàn)在其基礎上的無線業(yè)務流程的自動化、集成化，并最終為用戶創(chuàng)造增值服務。CPS：美國基金委員會近幾年提出CPS(CyberPhysicalSystems)研究計劃，該計劃通過3C技術即計算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)的有機融合與深度協(xié)作，實現(xiàn)各種應用系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務。1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展3、互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網33泛在傳感網（USN）：2005年國際電信聯(lián)盟遠程通信標準化組(ITU-T)在《ITUInternetReports2005:TheInternetofThings》中正式提出IOT的概念。2008年該組織在《UbiquitousSensorNetworks》中進一步提出泛在傳感器網絡概念（廣義傳感網），并闡述為通過傳感器、執(zhí)行器、RFID等對物理世界進行感知和標識，然后依靠網絡將信息進行傳輸和互聯(lián)，再進行信息處理和信息存儲，最后實現(xiàn)具體應用。泛在網（UbiquitousNetworking）：又稱為U網絡，指實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進行的信息獲取、傳遞、存儲、認知、決策、使用等服務，網絡超強的環(huán)境感知、內容感知及其智能性，為個人和社會提供泛在的、無所不含的信息服務和應用。3、互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網34傳感網、物聯(lián)網與泛在網的關系：傳感網可以看作是物聯(lián)網的一部分，屬于一種末端網絡，具有低速率、短距離、低功耗、自組網的特性。而物聯(lián)網與泛在網概念最為接近，可以看作是泛在網在目前的一種實現(xiàn)形式1.1物聯(lián)網起源與發(fā)展3、互聯(lián)網、物聯(lián)網與泛在網351.2物聯(lián)網體系架構36分為三層：即感知層、網絡層和應用層。分為四層：即感知層、傳輸層、服務管理層（也稱智能層）和應用層。本質上講這兩種分法都是一樣的。感知層：實現(xiàn)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。傳輸層：負責感知信息或控制信息的傳輸，物聯(lián)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?shù)礁h的地方。傳輸層包括各種有線和無線組網技術、接入互聯(lián)網的網關等。1.2物聯(lián)網體系架構37分為四層：即感知層、傳輸層、服務管理層（也稱智能層）和應用層。本質上講這兩種分法都是一樣的。服務管理層：對感知層通過傳輸層傳輸?shù)男畔⑦M行動態(tài)匯集、存儲、分解、合并、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)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(xiàn)等。其中主要包括數(shù)據(jù)庫技術、云計算技術、智能信息處理技術、智能軟件技術、語義網技術等。應用層：應用層實現(xiàn)物聯(lián)網的各種具體的應用并提供服務，物聯(lián)網具有廣泛的行業(yè)結合的特點，根據(jù)某一種具體的行業(yè)應用，應用層實際上依賴感知層、傳輸層和服務管理層共同完成應用層所需要的具體服務。1.2物聯(lián)網體系架構38物聯(lián)網實現(xiàn)目標：全面感知、可靠傳輸、智能處理、自動控制。主要技術：有二維碼技術、傳感器技術、RFID技術、紅外感知技術、定位技術、無線通信與組網技術、互聯(lián)網接入技術、物聯(lián)網中間件技術、云計算技術、語義網技術、數(shù)據(jù)挖掘、智能決策、信息安全與隱私保護、應用系統(tǒng)開發(fā)技術等（如嵌入式開發(fā)技術、系統(tǒng)開發(fā)集成技術等）。1.3物聯(lián)網的關鍵技術39感知與識別都屬于自動識別技術，即應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動地獲取被識別物品的相關信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關后續(xù)處理的一種技術。識別技術主要實現(xiàn)識別物體本身的存在，定位物體位置、移動情況等等。常采用的技術包括RFID技術、GPS定位技術、紅外感應技術、聲音及視覺識別技術、生物特征識別技術等。感知技術主要通過在物體上或物體周圍嵌入各類傳感器，感知物體或環(huán)境的各種物理或化學變化等。1.3物聯(lián)網的關鍵技術1、感知與識別技術包括：感知與識別技術、通信與網絡技術、信息處理與服務技術三大類。40RFID技術：射頻識別（RadioFrequencyIdentification，簡稱RFID）是一種非接觸的自動識別技術，利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，實現(xiàn)對靜態(tài)或移動物體的自動識別。RFID技術可實現(xiàn)無接觸的自動識別，具有全天候、識別穿透能力強、無接觸磨損、可同時實現(xiàn)對多個物品的自動識別等特點。RFID技術市場應用成熟，標簽成本低廉，但RFID一般不具備數(shù)據(jù)采集功能，多用來進行物品的甄別和屬性的存儲。目前在國內RFID已經在身份驗證、電子收費系統(tǒng)和物流管理等領域有了廣泛應用。1.3物聯(lián)網的關鍵技術1、感知與識別技術41傳感器技術：是一門涉及物理學、化學、生物學、材料科學、電子學以及通信與網絡技術等多學科交叉的高新技術。其中的傳感器是一種物理裝置，能夠探測、感受外界的各種物理量（如光、熱、濕度）、化學量（如煙霧、氣體等）、生物量，以及未定義的自然參量等。傳感器技術與無線網絡技術相結合，綜合傳感器技術、納米技術、分布式信息處理技術、無線通訊技術等，使嵌入到任何物體的微型傳感器相互協(xié)作，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的實時監(jiān)測和信息采集，形成一種集感知、傳輸、處理于一體的終端末梢網絡。1.3物聯(lián)網的關鍵技術1、感知與識別技術42一種典型終端末梢網絡：主要由多個帶有傳感器或RFID射頻的節(jié)點、讀寫器、控制器等組成，在該網絡內部，不僅僅實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合和路由等。這些局部的節(jié)點經過匯聚節(jié)點（比如網關）將信息匯聚后，再利用核心承載網絡如3G、4G移動網絡、Wi-Fi、WiMAX、企業(yè)專網、互聯(lián)網等連接到信息服務系統(tǒng)，從而形成一個更大的虛擬網絡，或者將數(shù)據(jù)處理后用于應用服務。1、感知與識別技術43物聯(lián)網涉及的網絡種類：有線網絡、無線網絡；短距離網絡和長距離網絡；企業(yè)專用網絡、公用網絡；局域網、互聯(lián)網等等。1.3物聯(lián)網的關鍵技術2、通信與網絡技術44物聯(lián)網涉及的物聯(lián)網可以通過有線網絡連接，比如飛機上的傳感器網絡；無線聯(lián)網，比如手機就是一種無線的聯(lián)網方式；無線傳感器網絡也使用無線組網方式。物聯(lián)網的網絡可以是專用網絡，比如企業(yè)內部網絡，也可以是公用網絡。對于實際的物聯(lián)網應用也可以由上述網絡組成一個混合網絡。2、通信與網絡技術45對于物聯(lián)網，無線網絡具有特別的吸引力，比如不用部署線路并且特別適合于移動物體。無線網絡技術豐富多樣，根據(jù)距離不同，可以組成個域網、局域網和城域網。近距離的無線技術組成個域網是物聯(lián)網最為活躍的部分，其通信距離可能是幾厘米到幾百米之間，常用的主要有WI-FI、藍牙、ZigBee、RFID、NFC和UWB等技術。對于各種無線網絡技術，結合實際應用需要可以有所取舍。在物流領域，RFID以其低成本占據(jù)著核心地位。而在智能家居的應用中，ZigBee逐步占據(jù)重要地位。但對于安防使用高清攝像的應用，Wi-Fi或者直接連接到互聯(lián)網可能是唯一的選擇。2、通信與網絡技術46物聯(lián)網的許多應用，比如比較分散的野外監(jiān)測點、市政各種傳輸管道的分散監(jiān)測點、農業(yè)大棚的監(jiān)測信息匯聚點、無線網關，移動的監(jiān)測物體（如汽車等）等，一般需要遠距離的無線通信技術。常用的遠距離通信技術主要有WIMAX、2G／3G／4G移動通信，甚至衛(wèi)星通信等。從能耗上看，長距離無線通信比短距離無線通信往往具有更高的能耗，但其移動性和長距離通信使物聯(lián)網具有更大的監(jiān)測空間和更多有吸引力的應用。2、通信與網絡技術47功能：對數(shù)據(jù)信息進行智能處理并為應用層提供服務。主要解決的問題：感知數(shù)據(jù)如何存儲（如物聯(lián)網數(shù)據(jù)庫技術、海量數(shù)據(jù)存儲技術）、如何檢索（搜索引擎等）、如何使用（云計算、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等）、如何不被濫用（數(shù)據(jù)安全與隱私保護等）的問題。對于物聯(lián)網而言，信息的智能處理是最為核心的部分。物聯(lián)網不僅僅要收集物體的信息，更重要的在于利用這些信息對物體實現(xiàn)管理，因此信息處理技術是提供服務與應用的重要組成部分。物聯(lián)網的信息處理與服務技術主要包括：數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘、智能決策、云計算、安全及隱私保護等。1.3物聯(lián)網的關鍵技術3、信息處理與服務技術48物聯(lián)網的信息處理與服務技術主要包括：數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘、智能決策、云計算、安全及隱私保護等。（1）云計算(CloudComputing)：云技術通過網絡將龐大的計算處理程序自動拆分成無數(shù)個較小的子程序，再交給多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經計算分析之后將處理結果回傳給用戶。通過這項技術，網絡服務提供者可以在數(shù)秒之內，達成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和超級計算機同樣強大效能的網絡服務。3、信息處理與服務技術49（1）云計算(CloudComputing)：物聯(lián)網與云計算二者并不等同。

云計算是一種分布式的數(shù)據(jù)處理技術，而物聯(lián)網可以說是利用云技術實現(xiàn)其自身的應用。但物聯(lián)網與云計算關系緊密。

首先，物聯(lián)網采集到的數(shù)據(jù)量很大，使用云計算來承載數(shù)據(jù)處理任務具有非常顯著的性價比優(yōu)勢，使“云”有用武之地。

其次，物聯(lián)網依賴云計算設施對物聯(lián)網的數(shù)據(jù)進行處理、分析、挖掘，可以更加迅速、準確、智能地對物理世界進行管理和控制，使人類可以更加及時、精細地管理物質世界，大幅提高資源利用率和社會生產力水平，實現(xiàn)“智慧化”的狀態(tài)。3、信息處理與服務技術50（2）數(shù)據(jù)融合與智能技術：所謂數(shù)據(jù)融合是指將多種數(shù)據(jù)或信息進行處理，組合出高效、符合用戶要求的信息的過程。因為網絡中存有大量冗余數(shù)據(jù)，不僅會浪費通信帶寬和能量資源，而且會降低數(shù)據(jù)的采集效率和及時性。數(shù)據(jù)融合技術需要人工智能理論的支撐，包括智能信息獲取的形式化方法、海量數(shù)據(jù)處理理論和方法、網絡環(huán)境下數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)與利用方法，以及機器學習等基礎理論。同時，還包括智能信號處理技術，如信息特征識別和數(shù)據(jù)融合、物理信號處理與識別等。3、信息處理與服務技術51（3）物聯(lián)網安全及隱私保護：因為網絡中存有物聯(lián)網是一種虛擬網絡與現(xiàn)實世界實時交互的系統(tǒng)，其特點是無處不在的數(shù)據(jù)感知、以無線為主的信息傳輸、智能化的信息處理。正如互聯(lián)網上的安全問題一樣，隨著物聯(lián)網的發(fā)展，安全問題擺在了重要位置。與互聯(lián)網不同，從物聯(lián)網的信息處理過程來看，感知信息經過采集、匯聚、融合、傳輸、決策與控制等過程，整個信息處理的過程體現(xiàn)了物聯(lián)網的安全特征與傳統(tǒng)的網絡安全存在著巨大的差異。在發(fā)展物聯(lián)網的同時，必須對物聯(lián)網的安全問題更加重視，保證物聯(lián)網的健康發(fā)展。對于物聯(lián)網的安全，可以參照互聯(lián)網所設計的安全防范體系，在傳感層、網絡傳輸層和應用層分別設計相應的安全防范體系。3、信息處理與服務技術52（4）中間件：位于位于數(shù)據(jù)感知設施和后臺應用軟件之間的應用系統(tǒng)軟件。中間件為物聯(lián)網應用提供一系列計算和數(shù)據(jù)處理功能，對感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行捕獲、過濾、匯聚、計算，數(shù)據(jù)校對、解調、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲和任務管理，減少從感知系統(tǒng)向應用系統(tǒng)中心傳送的數(shù)據(jù)量。中間件還可提供與其它支撐軟件系統(tǒng)進行互操作等功能。

受限于底層不同的網絡技術和硬件平臺，物聯(lián)網中間件目前主要集中在底層的感知和互聯(lián)互通方面，現(xiàn)實的目標包括屏蔽底層硬件及網絡平臺差異，支持物聯(lián)網應用開發(fā)、運行時共享和開放互聯(lián)互通，保障物聯(lián)網相關系統(tǒng)的可靠部署與可靠管理等。3、信息處理與服務技術53物聯(lián)網具有行業(yè)應用的特征，具有很強的應用滲透性，可以運用到各行各業(yè)。具體細分，主要有城市居住環(huán)境、智能交通、消防、智能建筑、家居、生態(tài)環(huán)境保護、智能環(huán)保、災害監(jiān)測避免、智慧醫(yī)療、智慧老人護理、智能物流、食品安全追溯、智能工業(yè)控制、智能電力、智能水利、精準農業(yè)、公共管理、智慧校園、公共安全、智能安防、軍事安全等應用。2012年2月出臺的《物聯(lián)網產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》，重點確定了“智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居”等9個重點示范應用領域。1.4物聯(lián)網應用及前景542012年2月出臺的《物聯(lián)網產業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》，重點確定了“智能工業(yè)、智能農業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居”等9個重點示范應用領域。1.4物聯(lián)網應用及前景551.4物聯(lián)網應用及前景智能工業(yè)物聯(lián)網在工業(yè)領域的應用：（1）制造業(yè)供應鏈管理：物聯(lián)網可以應用于企業(yè)原材料采購、庫存、銷售等領域，通過完善和優(yōu)化供應鏈管理體系，提高供應鏈效率，降低成本。（2）生產過程工藝優(yōu)化：物聯(lián)網通過對生產線過程檢測、實時參數(shù)采集、生產設備監(jiān)控、監(jiān)測材料消耗，從而使生產過程的智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。（3）產品設備監(jiān)控管理：通過各種傳感技術與制造技術的融合，可以實現(xiàn)對產品設備的遠程操作、設備故障診斷的遠程監(jiān)控。（4）環(huán)保監(jiān)測及能源管理：物聯(lián)網與環(huán)保設備進行融合可以實現(xiàn)對工業(yè)生產過程中產生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關鍵指標實現(xiàn)實時監(jiān)控管理。（5）工業(yè)安全生產管理：把感應器嵌入和裝備到礦山設備、油氣管道、礦工設備中，可以感知危險環(huán)境中工作人員、設備機器、周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，將現(xiàn)有分散、獨立、單一的網絡監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網絡監(jiān)管平臺，實現(xiàn)實時感知、準確辨識、快捷響應、有效控制。561.4物聯(lián)網應用及前景智能農業(yè)

智能農業(yè)運用遙感遙測、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、計算機網絡和農業(yè)專家信息系統(tǒng)等技術，與土壤快速分析、自動灌溉、自動施肥給藥、自動耕作、自動收獲、自動采后處理和自動儲藏等智能化農機技術相結合，在微觀尺度上直接與農業(yè)生產活動、生產管理相結合，創(chuàng)造新型的農業(yè)生產方式。物聯(lián)網在農業(yè)領域的應用：（1）實現(xiàn)農產品的智能化培育控制。（2）實現(xiàn)農產品生產過程的智能化監(jiān)控。標簽對農產品進行有效、可識別的實時數(shù)據(jù)存儲和管理。（3）增強農業(yè)的生態(tài)功能。（4）食品安全追溯。（5）農業(yè)設施智能管理系統(tǒng)主要包括農業(yè)設施工況監(jiān)測、遠程診斷和服務調度以及智能遠程操控實現(xiàn)無人作業(yè)等。（6）通過物聯(lián)網對農用土地資源、水資源、生產資料等信息的收集和處理等，以便為政府、企業(yè)及農民進行有效的農業(yè)生產規(guī)劃提供客觀合理的信息資料。571.4物聯(lián)網應用及前景智能物流智能物流是指貨物從供應者向需求者的智能移動過程，包括智能運輸、智能倉儲、智能配送、智能包裝、智能裝卸以及智能信息的獲取、加工和處理等多項基本活動，一方面提供最佳的服務，另外一方面消耗最少的資源，形成完備的智能社會物流管理體系。在物流過程的可視化智能管理網絡系統(tǒng)方面，采用基于GPS衛(wèi)星導航定位技術、RFID技術、傳感技術等多種技術，對物流過程實現(xiàn)了實時的車輛定位、運輸物品監(jiān)控、在線調度、配送可視化等管理任務。利用傳感技術、RFID技術、聲、光、機、電、移動計算等各項先進技術，建立全自動化的物流配送中心，建立物流作業(yè)智能控制和自動化操作的網絡，可實現(xiàn)物流與生產聯(lián)動，實現(xiàn)商流、物流、信息流、資金流的全面協(xié)同，實現(xiàn)整個物流作業(yè)與生產制造的自動化、智能化。物聯(lián)網在物流業(yè)的應用實質是與物流信息化進行整合，將信息技術的單點應用逐步整合成一個體系，整體推進物流系統(tǒng)的自動化、可視化、可控化、智能化、系統(tǒng)化、網絡化的發(fā)展，最終形成智慧物流系統(tǒng)。581.4物聯(lián)網應用及前景智能交通智能交通系統(tǒng)（ITS：IntelligentTransportSystems）將先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信傳輸技術、電子傳感技術及計算機軟件處理技術等進行有效地集成，運用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立在大范圍內、全方位發(fā)揮作用的，高效、便捷、安全、環(huán)保、舒適、實時、準確的綜合交通運輸管理系統(tǒng)，同時也是一種提高交通系統(tǒng)的運行效率、減少交通事故、降低環(huán)境污染，信息化、智能化、社會化、人性化的新型交通運輸系統(tǒng)。“車聯(lián)網”就是物聯(lián)網結合智能交通發(fā)展的新范例，突出表現(xiàn)智能交通的發(fā)展將向以熱點區(qū)域為主、以車為管理對象的管理模式轉變，車聯(lián)網一般由車載終端、控制平臺、服務平臺和計算分析等四個部分組成。以車載移動計算平臺和全路網動態(tài)信息服務為雙向通訊的移動傳感車載終端，加上強大的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、決策支持的軟件和數(shù)據(jù)庫技術以及傳感網、互聯(lián)網、泛在網的網絡環(huán)境下，對路況環(huán)境和車輛實施實時智能監(jiān)控和智能管理，對交通流量進行控制調節(jié)和調度，達到暢通安全的目的。591.4物聯(lián)網應用及前景智能電網(SmartGrid)

智能電網是電網的智能化，它建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，為新能源接入、電網防災減災、提高輸電能力、激勵用戶參與電網調峰、提高資產管理效益等方面產生重要影響。物聯(lián)網技術可以應用在智能電網的發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)等方面。601.4物聯(lián)網應用及前景智能環(huán)保智能環(huán)保通過應用傳感器、全球定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、衛(wèi)星遙感、紅外探測、射頻識別等裝置與技術，實時采集污染源、環(huán)境質量、生態(tài)等信息，構建全方位、多層次、全覆蓋的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡，推動環(huán)境信息資源高效、精準地傳遞，通過構建海量數(shù)據(jù)資源中心和統(tǒng)一的服務支撐