物联网技术及其应用(PPT 37页)38244.pptx

物联网技术物联网技术及其应用及其应用真纯尚人真纯尚人电科电科112112IT服务创新物联网技术及其应用物联网概述物联网概述核心技术核心技术物联网应用物联网应用专业联系专业联系IT服务创新物联网（IOT）的起源1998年，美国麻省理工大学（MIT）的Sarma、Brock、Siu创造性地提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码（EPC，ElectronicProductCode）作为物品标识，利用RFID实现自动化的“物品”与Internet的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别与管理。1999年，由美国统一代码委员会（UCC）吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立Auto-IDCenter，在随后的几年中，英国、澳大利亚、日本、瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继加入Auto-IDCenter，对“物联网”相关研究实行分工合作，开展系统化研究，提出最初物联网系统构架：射频标签识读器Savant软件对象名称解析服务（ONS）实体标记语言服务器（PML-Server）2003年11月1日，国际物品编码组织（GS1）出资正式接管EPC系统，并组成EPCGlobal进行全球推广与维护。与此同时，原6所大学的AUTO-ID实验室转到EPCGlobal下的技术组，作为EPC实验室，继续对EPC系统的应用提供技术支持，提出物联网系统架构：EPC编码EPC标签读写器中间件对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）IT服务创新物联网（IOT）的定义InternetofThings（IOT）根据百度百科的定义：物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统（GPRS）、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。IT服务创新广义的物联网涵义 利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。普适计算泛在网络物联网RFID传感器网络IT服务创新IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了欧盟物联网行动计划（InternetofThings-AnactionplanforEurope），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。2008年-美国智慧地球i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省（MIC）提出20062010年间IT发展任务u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal,User-oriented,Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime,anywhere,anything,anyone）均可连接的泛在网络社会”。2009年-欧盟物联网行动继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。2009年-日本i-Japan战略感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。2009年-韩国u-Korea战略2009年-中国感知中国各国物联网战略或计划IT服务创新物联网（IOT）的特征全面感知全面感知全面感知全面感知可靠传输可靠传输可靠传输可靠传输智能处理智能处理智能处理智能处理感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。IT服务创新物联网（IOT）的特征全面感知全面感知全面感知全面感知可靠传输可靠传输可靠传输可靠传输智能处理智能处理智能处理智能处理感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。IT服务创新物联网（IOT）结构示意图IT服务创新IOT基本理论模型智能卡条形码二维码 GPS传感器技术网关设备近距离通信因特网跟踪定位高速数据网络IT服务创新智慧星球IT服务创新面临五个主要技术问题（1）技术标准问题 世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。（2）安全问题 信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。（3）协议问题 物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。（4）IP地址问题 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。（5）终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。IT服务创新RFID（RadioFrequencyIdentification）即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFID定义电子标签：由芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理与读写器进行通信；读写器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备；天线：可以内置在读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器天线接口相连。RFID系统组成物联网核心技术：RFIDIT服务创新读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。物联网核心技术：RFID系统工作原理IT服务创新物联网核心技术：RFIDRFIDRFIDRFID主要频段标准及特性主要频段标准及特性主要频段标准及特性IT服务创新物联网核心技术：RFID物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递。物流商品的销售数据实时统计，补货，防盗零售生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产制造业自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理服装业医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗医疗电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。身份识别贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等防伪各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)资产管理高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等交通水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理食品训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理动物识别书店，图书馆，出版社等应用图书馆制造，防盗，定位，车钥匙汽车制造，旅客机票，行李包裹追踪航空弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪军事RFID应用领域IT服务创新能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。无线传感器网络（WSN）物联网核心技术：WSNIT服务创新物联网核心技术：WSN体系结构WSN体系结构：平面拓扑结构WSN体系结构：逻辑分层结构IT服务创新物联网核心技术：WSN体系结构传感器节点体系结构传感器网络协议栈IT服务创新物联网核心技术：WSN的特征与与现有无有无线网网络的差的差别WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的；传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等十分有限；传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效率带宽利用，其次才考虑节约能源；而WSN的首要设计目标是能源的高效使用，这也是WSN和传统网络最重要的区别之一。传感器感器节点的限制点的限制电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限。WSN的特点的特点大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠的网络、应用相关的网络、以数据为中心的网络。IT服务创新物联网核心技术：WSN融合WSN和其它无线通信技术的融合IT服务创新物联网核心技术 RFID侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般WSN并不具有节点标识功能。RFID与WSN的结合存在很大的契机。RFID与WSN可以在两个不同的层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN的融合，传感器网络架构下RFID与WSN的融合。物联网架构下RFID与WSN的融合RFID和WSN融合IT服务创新物联网核心技术传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能基站RFID和WSN融合IT服务创新物联网应用示意图IT服务创新物联网应用示意图IT服务创新26物联网应用 给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。畜牧溯源IT服务创新27上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海移动的车务通将在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。机场防入侵江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。电力管理物联网应用 IT服务创新28物联网应用 人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。个人保健IT服务创新29物联网应用 利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。平安城市建设IT服务创新30n数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等，通过不同的互连方式进行通信及数据交换,实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”的一种服务。n数字家庭的四大功能：信息、通信、娱乐和生活。数字家庭信息信息通信娱乐娱乐生活生活物联网应用 未来数字家庭IT服务创新31物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息总结 物联网应用频谱 IT服务创新4.物联网工程专业需求IT服务创新4.物联网工程专业核心课程 IT服务创新4.物联网工程专业课程体系传统基础教学微控制器，单片机C语言，8位单片机编程和接口技术32位单片机ARM7/9/M3和C/OS-II操作系统/GUI支撑平台：教学用实验箱，大型物联网演示系统，物联网开发系统，实验实训系统和教师培训，技术支持物联网教学教学大纲教学大纲系列教材系列教材专业实验室专业实验室实训基地实训基地大学生创新基地大学生创新基地实习基地实习基地 工程实践教育中心工程实践教育中心 将传统的计算机，通信，控制，微电子等课程体系桥接到物联网核心课程教学和实践高频电路和无线通讯简单无线网络蓝牙/WIFI/M2MRFID和EPC无线传感网和OSZIGBEE技术零距离接触物联网应用IT服务创新4.物联网工程专业案例学科基础课程：物联网产业与技术导论Java程序设计电路理论软件技术基础电子技术信号与系统计算机网络通信原理IT服务创新4.物联网工程专业案例学科基础课程：3G移动通信系统嵌入式系统传感器原理及应用无线传感网技术无线射频识别技术与应用微电子学概论接口技术你！听懂了吗？你！听懂了吗？