物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論-概述

1、物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論,第1篇 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述,目錄 Contents,課 程 介 紹,課程性質(zhì) 是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)必修課，屬導(dǎo)學(xué)課程。 課程目標(biāo) 通過學(xué)習(xí)對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)有較全面、系統(tǒng)的了解； 明確專業(yè)的知識體系和知識結(jié)構(gòu)，具備專業(yè)基本知識、基本理論和實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)知能力； 培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，初步明確學(xué)業(yè)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。,什 么 是 物 聯(lián) 網(wǎng)？,國際電信聯(lián)盟曾描繪“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景：當(dāng)司機(jī)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(jī)對顏色和水溫的要求等等。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 定 義,Internet of Things ( I

2、OT )，物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)是通過使用射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。,物聯(lián)網(wǎng)的三大特征（目標(biāo)）, 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(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞給用戶。 智能處理 利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識別等人工智能技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的控制。,

3、物聯(lián)網(wǎng)如何發(fā)展而來？,物聯(lián)網(wǎng)作為一種模糊的意識或想法而出現(xiàn)，可以追溯到上世紀(jì)末。1995年比爾蓋茨在未來之路一書中就已經(jīng)提及類似于物品互聯(lián)的想法。 1999年美國麻省理工學(xué)院Auto-ID中心研究人員提出將RFID與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)、任何時間、對任何物品進(jìn)行標(biāo)識和管理，并首次使用了“Internet of Things”這個短語。 以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以RFID為手段,物聯(lián)網(wǎng)如何發(fā)展而來？,2003年物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)相關(guān)工作開始走出實(shí)驗(yàn)室。 2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)

4、網(wǎng)的報告，物聯(lián)網(wǎng)概念開始正式出現(xiàn)在官方文件中。 從此以后，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計劃的重要內(nèi)容。 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵不斷完善,物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò) （Ubiquitous Network Society,UNS） 任何時間、任何地點(diǎn)、任何人、任何事物,無線傳

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

6、,2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究所時，提出“感知中國”的概念。 2010年9月國務(wù)院審議通過國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定，物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，被提高到國家戰(zhàn)略層面高度予以重點(diǎn)關(guān)注和推進(jìn)。 此后，我國官方對物聯(lián)網(wǎng)的多次提議和眾多規(guī)劃表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已正式提上議事日程。,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃,十大物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域： 智能電網(wǎng)、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(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融與服務(wù)業(yè)、國防軍事 開發(fā)應(yīng)用前景巨大，被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。,我 們 要 學(xué) 什 么 ？,物聯(lián)網(wǎng)是繼計

7、算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。 信息技術(shù)的4個組成部分及信息鏈 相對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)的4個組成部分及信息鏈,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu),注意：三層架構(gòu)（感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層）與四層架構(gòu)無本質(zhì)差別。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu),感知層：實(shí)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(biāo)簽、RFID標(biāo)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(wǎng)絡(luò)等。 網(wǎng)絡(luò)傳輸層：負(fù)責(zé)感知信息或控制信息的傳輸，物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)，將感知信息傳輸?shù)礁h(yuǎn)的地方。傳輸層包括各種有線和無

8、線組網(wǎng)技術(shù)、接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)等。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 體 系 架 構(gòu),管理服務(wù)層：對感知層通過傳輸層傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)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(yīng)用層提供物理世界所對應(yīng)的動態(tài)呈現(xiàn)等。其中主要包括數(shù)據(jù)庫、云計算、智能信息處理、智能軟件等技術(shù)。 應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各種具體的應(yīng)用并提供服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的行業(yè)結(jié)合的特點(diǎn)，根據(jù)某一種具體的行業(yè)應(yīng)用，應(yīng)用層依賴感知層、傳輸層和管理服務(wù)層共同完成所需要的具體服務(wù)。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 關(guān) 鍵 技 術(shù),傳感和識別技術(shù)：RFID、條形碼、傳感器、EPC和定位等技術(shù)。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：低速近距離無線通信、自組織通信、M2M 通信、異構(gòu)網(wǎng)

9、絡(luò)融合接入和認(rèn)知無線電等技術(shù)。 海量信息智能處理：高性能計算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模糊計算等技術(shù)。 面向服務(wù)的體系架構(gòu)：（Service-Oriented Architecture ,SOA），松耦合的軟件組件技術(shù)，提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴(kuò)展性，提升應(yīng)用開發(fā)效率。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 支 撐 技 術(shù),微機(jī)電系統(tǒng)：支撐傳感器節(jié)點(diǎn)微型化、智能化的重要技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)：可以按照不同應(yīng)用定制裁剪的嵌入式計算機(jī)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)物體智能的重要基礎(chǔ)。 軟件和算法：是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能、決定物聯(lián)網(wǎng)行為的主要技術(shù)。 電源和儲能：支撐物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與系統(tǒng)的工作的關(guān)鍵技術(shù)。 新材料技術(shù)：應(yīng)用于傳感器敏感元件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 共

10、 性 技 術(shù),物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)：目前處于概念發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)需具有統(tǒng)一的架構(gòu)，清晰的分層，支持不同系統(tǒng)的互操作性，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特性。 標(biāo)識和解析技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識和解析技術(shù)涉及不同的標(biāo)識體系、不同體系的互操作、全球解析或區(qū)域解析、標(biāo)識管理等。 安全和隱私技術(shù)：包括安全體系架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)、安全管理機(jī)制和保證措施等； 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)：包括管理需求、管理模型、管理功能、管理協(xié)議等。,我 們 要 學(xué) 什 么 ？,物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要涉及的專業(yè)有：計算機(jī)科學(xué)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(wù)等等。 物聯(lián)網(wǎng)涉及的核心技術(shù)包括傳

11、感技術(shù)、RFID智能識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、IPv6技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等。,課 程 介 紹,課程內(nèi)容 5大部分 17章 課程安排 課堂教學(xué) 48學(xué)時 3.0學(xué)分,課 程 介 紹,教材： 魏旻 王平 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)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(lián)網(wǎng)技術(shù)概論，西安電子科技大學(xué)出版社，2015年1月第1版 （2）胡四泉 王新平 王志良 王宏 物聯(lián)網(wǎng)組成原理，機(jī)械工業(yè)出版社，2015年10月第1版 專業(yè)網(wǎng)站： 中國物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)中國等,物聯(lián)網(wǎng)目前最大的問題？,觀察目前市面上的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可以發(fā)現(xiàn)，百貨公司、網(wǎng)站甚至大賣場都可以看到跟生活面相關(guān)的產(chǎn)品，不過標(biāo)

12、準(zhǔn)林立也使產(chǎn)品之間信息共通困難，嚴(yán)重阻礙市場接受度。 物聯(lián)網(wǎng)目前最大的問題是標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)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(shù)十億的設(shè)備，包括設(shè)備、手機(jī)、計算機(jī)、工業(yè)設(shè)備以及應(yīng)用等都能得以互通。,物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織有哪些？,物聯(lián)網(wǎng)包括應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、感知三個層面，每一個層面都會涉及到一些標(biāo)準(zhǔn)化組織，目前已經(jīng)包括了24個標(biāo)準(zhǔn)化組織。 大概可分為幾類，一類如ITU，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)做出規(guī)劃；傳統(tǒng)的電信標(biāo)準(zhǔn)化組織圍繞網(wǎng)絡(luò)層研究如何適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)；感知層面，如ISO制定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面標(biāo)準(zhǔn)以及RFID協(xié)議。 我國也相繼成立了電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)工作組、傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組、泛在網(wǎng)技

13、術(shù)工作委員會、中國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組等標(biāo)準(zhǔn)化組織。,例： RFID 技 術(shù) 標(biāo) 準(zhǔn),RFID應(yīng)用牽涉到眾多行業(yè)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)非常復(fù)雜?？煞譃樗念悾杭夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容與編碼標(biāo)準(zhǔn)、性能與一致性標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 應(yīng) 用,360行都需要物聯(lián)網(wǎng),健 康 與 健 身,XBox360 Kinect 利用3D體感攝像技術(shù)捕捉玩家動作； 通過相應(yīng)游戲軟件達(dá)到健身目的。,Nike+智能運(yùn)動鞋 通過嵌入鞋內(nèi)的感知設(shè)備采集跑步數(shù)據(jù)； 通過IPod接收、存儲并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)； 通過Nike+網(wǎng)站備份、分析數(shù)據(jù)，設(shè)置目標(biāo)，并能夠與朋友分享成績。,緊 急 救 援,智 能 景 區(qū),智 能 防 災(zāi),平 安 城 市,物 聯(lián) 網(wǎng) 的 應(yīng) 用 前 景,未來，全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將朝著規(guī)模化、協(xié)同化和智能化