物联网及其相关技术简介.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,宋 勇,物联网及其相关技术介绍,物联网及其相关技术简介,第1页,内容安排,1.物联网基本概念,4.物联网中关键问题与经典案例,2.物联网发展概况,3.物联网相关技术,物联网及其相关技术简介,第2页,基本概念,物联网,物联网,是经过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，把任何物品与互联网连接起来，赋予其智能化识别、定位、跟踪、监控和管理一个智慧网络，被视为继计算机、互联网和移动通信之后又一次信息产业革命性发展。当前，物联网已被正式列为国家重点发展战略性新兴产业之一。,物联网及其相关技术简介,第3页,基本概念,IPv6,IPv6,是Internet Protocol Version 6缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计用于替换现行版本IP协议（IPv4）下一代IP协议。当前IP协议版本号是4（简称为IPv4），它下一个版本就是IPv6。,物联网及其相关技术简介,第4页,基本概念,射频识别（RFID）,射频识别,，,英文简称RFID，俗称电子标签。RFID射频识别是一个非接触式自动识别技术，它经过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。,RFID是一个简单无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个问询器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。,物联网及其相关技术简介,第5页,基本概念,红外感应器,红外感应器,红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在当代科技、国防和工农业等领域取得了广泛应用。红外传感系统是用红外线为介质测量系统，按照功效能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中两个或者多个组合。,红外传感器依据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。,物联网及其相关技术简介,第6页,基本概念-,全球定位系统,全球定位系统,是一个结合卫星及通讯发展技术,利用导航卫星进行测时和测距。含有海陆空全方位实时三维导航与定位能力新一代卫星导航与定位系统，经过近十年我国测绘等部门使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等各种学科,取得了好经济效益和社会效益。,物联网及其相关技术简介,第7页,基本概念 -,激光扫描器,激光扫描器,激光扫描器是一个光学距离传感器，用于危险区域灵活防护，经过出入控制，实现访问保护等。它扫描方式有单线扫描、光栅式扫描和全角度扫描三种方式。,物联网及其相关技术简介,第8页,基本概念 -,三网融合,三网融合,指电信网、广播电视网和计算机通信网相互渗透、相互兼容、并逐步整合成为全世界统一信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源共享，防止低水平重复建设，形成适应性广、轻易维护、费用低高速宽带多媒体基础平台。,物联网及其相关技术简介,第9页,基本概念 -,M2M技术,M2M技术,是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是就是机器与机器（Machine to Machine）对话。但从广义上M2M可代表机器对机器（Machine to Machine）、人对机器（Man to Machine）、机器对人（Machine to Man）、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间连接与通信，它涵盖了全部实现在人、机器、系统之间建立通信连接技术和伎俩。,物联网及其相关技术简介,第10页,基本概念 -,无锡传感网,无锡传感网,无锡作为“感知中国”中心、传感网创新示范区,主动响应政府号召，率先将传感网技术从试验室引入到更辽阔应用天地，在机杨安保、平安家居、生态农业、当代物流、污染防控等领域大显身手。据统计，当前无锡75个应用示范项目已陆续开启，这标志着无锡正争分夺秒地将传感网从战略高度推向产业化应用,全力打造“智慧之都”。,物联网及其相关技术简介,第11页,基本概念-,WSN技术,WSN技术,WSN是wireless sensor network简称，即无线传感器网络。是由布署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，经过无线通信方式形成一个多跳自组织网络系统，其目标是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者组成了无线传感器网络三个要素。,物联网及其相关技术简介,第12页,基本概念-,智慧地球,智慧地球,智慧地球也称为智能地球，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，而且被普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有互联网整合起来，实现人类社会与物理系统整合。这一概念由IBM首席执行官彭明盛首次提出。,物联网及其相关技术简介,第13页,基本概念-,感知中国,感知中国,“最少三件事情能够尽快去做：一是把传感系统和3G中TD技术结合起来；二是在国家重大科技专题中，加紧推进传感网发展；三是尽快建立中国传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。”,物联网及其相关技术简介,第14页,基本概念-,泛在网,泛在网,泛在网（Ubiquitous Network）是指基于个人和社会需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存放、认知、决议、使用等服务，网络含有超强环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在、无所不含信息服务和应用。,物联网及其相关技术简介,第15页,内容安排,1.物联网基本概念,4.物联网中关键问题与经典案例,2.物联网发展概况,3.物联网相关技术,物联网及其相关技术简介,第16页,物联网发展历程,概述,1999年由美国麻省理工学院Auto-ID试验室提出，是指把全部物体经过射频识别（RFID）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理网络。,物联网概念提出,国际电信联盟（ITU）在年年度汇报中指出，信息与通信技术目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体阶段，而万物连接就形成了物联网。在这份汇报所提到物联网，除RFID技术外，更多新技术，如传感器网络、纳米技术、智能芯片等技术将被广泛应用。,物联网概念确定,年，IBM提出“智慧地球：“Smart Planet”概念。,物联网概念发展,物联网及其相关技术简介,第17页,物理网发展历程 -,美国概况（一）,政府主动推进以RFID为主相关应用,美国国防部协议要求年1月以后，全部军需物资都要使用 RFID标签。,美国食品及药品管理局提议从20起利用RFID跟踪最常造假药品。,美国社会福利局于年年初正式使用RFID技术追踪各种表格和手册。,20，IBM提出“智慧地球”得到了美国政府首肯，被奥巴马总统列为振兴经济、确立优势关键战略。,同挪威最大食品供给商Nortura从属IT企业Matiq达成了协议，使用IBM WebSphere RFID Information Center、IBM传感器和执行方案，实现从“农场到超市货架”家禽和肉类产品跟踪系统。,和丹麦运输企业Container Centralen合作，使用IBM传感器技术跟踪对外界环境敏感花卉和盆栽植物等运输全过程。,政府主动推进应用,物联网及其相关技术简介,第18页,物理网发展历程 -,美国概况（二）,物联网产业链,TI、Intel等集成电路厂商投入巨款进行RFID芯片研发。,Symbol研发出同时能够阅读条形码和RFID扫描仪。,IBM、微软和HP等主动开发对应软件和系统。,以RFID标签专利为例，美国专利申请总量高达世界知识产权53%。,应用,交通、车辆管理、身份识别、生产自动化控制等领域早已开始应用RFID技术。,零售商沃尔玛推进了FRID技术在零售、仓储管理及物流跟踪等领域应用。,产业链全方面发展,物联网及其相关技术简介,第19页,物理网发展历程 -,欧盟,BRIDGE：,欧盟出资三年期研究计划。,基于GS1 EPC global标准促进RFID在欧洲应用。,包含基础性研究、技术研发、示范应用和培训。,产业链上游：,开发了与传感器集成RFID标签、微型标签、金属和绝缘标签、地功耗读写器、告诉读写器天线。,智能物体系统（Smart object system）,软件层：供给链管理和安全软件包,应用：欧洲医药界药品防伪和追踪、纺织业供给链管理、制造过程管理、资产管理等方面取得了成功应用，并取得了广泛认可,覆盖产业链上下游,物联网及其相关技术简介,第20页,物理网发展历程 -,日本,e-Japan：,年开启，促进信息化基础建设。,u-Japan：,20开启，着力发展泛在网络（UbiquitousNetworking)相关产业，希望于20时将日本建设成为一个“随时、随地、任何人、任何物品”都能够上网无所不在网络社会。,实物间网络基础建设：RFID、传感器网络、泛在终端。,i Japan2015,20推出中长久信息技术发展战略，在u-Japan基础之上利用信息技术使全民生活变得愈加便利。,电子政府和电子地方自治体：一站式行政服务。,医疗健康：远程医疗、电子病历、处方配药信息电子化及追踪和反馈。,教育电子化：推广数字化技术和信息化教育应用。,从基础建设到应用,物联网及其相关技术简介,第21页,物理网发展历程 -,中国台湾（一）,年台湾政府推进3年起计划。,经过高速网络、智慧感知环境、操作简单好用人际界面、符合民众需求创新服务，以安全信赖社会环境，让全部民众能够随时随地利用创新设备，享受服务。,物联网概念提出,u-Taiwan：优质网络社会,物联网及其相关技术简介,第22页,物理网发展历程 -,中国台湾（二）,物联网概念提出,年12月行政院经建会提出3年计划,经过高速网络，提供民众需求主动贴心服务、打造绿色节能减碳生活环境、落实终生学习社会风气，使全部民众都能够随时随地利用创新设备、享受高品质生活，提升民众生活内涵与素养。,i-Taiwan：智慧台湾,物联网及其相关技术简介,第23页,名词解释-,感知中国,物联网及其相关技术简介,第24页,内容安排,1.物联网基本概念,4.物联网中关键问题与经典案例,2.物联网发展概况,3.物联网相关技术,物联网及其相关技术简介,第25页,介绍,物联网及其相关技术简介,第26页,物联网架构,概述,物联网及其相关技术简介,第27页,物联网架构 -,基础层,RFID标签与读写器,RFID表亲芯片技术、天线设计技术、封装技术。,超高频RFID读写器技术、多标签防冲突和多读写器防冲撞技术、支持多现场总线工业级读写器技术。,传感器与传感网络,新型传感器：纳米传感器、光线传感器以及3D视觉传感器等。,MAC协议：决定无线通信使用方式，在节点之间分配无限通信资源。,路由协议：实现sink和传感器节点之间数据传输。,感知技术是其关键。,基础层技术,物联网及其相关技术简介,第28页,物联网架构 -,传输层,传输层经过3G通信网络、卫星、工业以太网、总线等实现数据传输和计算,3G通信网络,TD终端,OMS（Open Mobile System）系统,工业以太网,基于IEEE802.3（Ethernet）局域网。,面向生产过程，强调实时性、可靠性、安全性和数据完整性。,总线,它广泛用于离散控制领域。主要被设计作为汽车环境中微控制器通信，在车载各电子控制装置传感器之间交换信息。,通讯技术是其关键,传输层技术,物联网及其相关技术简介,第29页,物联网架构 -,中间件层,数据采集,大部分应用中都包含了冗余信息，为缩小通信开销和能量消耗，需要研究高效、简练数据聚合/融合方法。,设备管理,因为物联网节点数目庞大，加上所处环境限制，人工布署、维护也相对困难，所以应该提供透明、容错、自适应和自维护机制。,能量管理,因为传感器能量主要消耗在通信上，因而在数据采集阶段需要高效传感器工作轮换调度机制，在传感器间通信阶段需要研究高效冗余路由。,QoS支持,因为物联网独特特点（数量巨大、拓扑高动态改变），所以要提供适当QoS机制，在性能、延时和能量使用之间到达一个平衡。,中间件层技术,物联网及其相关技术简介,第30页,物理网架构 -,中间件层实时数据库处理,实时数据库系统是开发实时控制系统、数据采集系统、CIMS系统等支撑软件。,在流程行业中，大量使用实时数据库系统进行控制系统监控，系统先进控制和优化控制，并为企业生产管理和调度、数据分析、决议支持及远程在线浏览提供实时数据服务和各种数据管理功效。,实时数据库处理,物联网及其相关技术简介,第31页,物理网架构 -,公共服务层,节点定位,确定传感器节点在物联网络中位置。,名称解析,将物品、传感器标识解析为提供相关信息信息服务地址。,移动目标跟踪追溯,实时监测目标移动轨迹，并追溯物品生命周期信息。,信息服务,捕捉采集各种信息，并提供对这些信息查询服务。,搜索,经过关键词搜索与之相关传感器、物品信息。,公共服务层技术,物联网及其相关技术简介,第32页,内容安排,1.物联网基本概念,4.物联网中关键问题与经典案例,2.物联网发展概况,3.物联网相关技术,物联网及其相关技术简介,第33页,物理网经典案例 -,基于RFID案例（一）,高速公路ETC系统,车辆挡风玻璃上安装车载通行支付RFID电子标签,电子标签与收费站ETC车道上微波天线之间经过微薄短程通信。,利用计算机联网与银行系统进行后台结算处理。,利用车辆安装RFID电子标签、路边安装感应器，还可得到车辆行驶路径及车流量信息。,美国、欧洲、日本较早就开始对ETC系统技术、工程实施和标准规范进行了研究。,物联网及其相关技术简介,第34页,物理网经典案例 -,基于RFID案例（二）,新加坡国家图书馆（图书资产）管理,使用RFID标识每一本图书。,利用RFID对每本图书“唯一”标识，国家图书馆与小区图书馆联网，读者能够在任一分馆还书。,读者只需将书放入还书亭，RFID读写器就能立刻确认还书信息。,图书分拣由计算机自动完成。,“RFID对新加坡信息通信产业成长是主要动力。iDA一直在与各个产业部门合作，努力促使RFID在新加坡得到开发和应用。”,物联网及其相关技术简介,第35页,物理网经典案例 -,基于RFID案例（三）,识别和追踪各种产品和设备,医疗器械管理和追踪。,美国密西根大学医疗系统（UMHS），利用RFID实现医院追踪外科手术中医疗组织物品去向。,统计物品用于哪位病人、或者取走物品医务人员、冷藏物品、冷擦外时间等等。,降低人为犯错概率。,透过利用RFID在医疗技术、服务模式及管理制度改进强化，以期全方面提升医疗服务之品质与病人安全之维护。相信RFID技术能够快速于医疗领域之中，发挥其极佳价值造福社会。,物联网及其相关技术简介,第36页,物理网经典案例 -,其它基于RFID经典应用,基于RFID经典应用,台湾长庚纪念医院基于RFID智能腕带：读取病人腕带上信息，与信息系统、医疗设备进行信息交互。,智能物件（smart-object）,Nabaztag Violet企业Mirror（魔镜）,智能洗衣机、智能冰箱,物联网及其相关技术简介,第37页,物理网经典案例 -,基于传感网案例（一）,物联网及其相关技术简介,第38页,物理网经典案例 -,基于传感网案例（二）,医疗卫生应用：人体健康监测平台CustMed,加州大学洛杉矶分校提出基于无线传感器网络人体健康监测平台,采取可佩带传感器节点，传感器类型包含：压力、皮肤反应、伸缩、压电薄膜传感器、温度传感器等。,经过放在口袋里PC机能够方便直观地查看人体当前情况。,可用于远程医疗诊疗,物联网及其相关技术简介,第39页,物理网经典案例 -,基于传感网案例（二）,医疗卫生应用：人体健康监测平台CustMed,加州大学洛杉矶分校提出基于无线传感器网络人体健康监测平台,采取可佩带传感器节点，传感器类型包含：压力、皮肤反应、伸缩、压电薄膜传感器、温度传感器等。,经过放在口袋里PC机能够方便直观地查看人体当前情况。,可用于远程医疗诊疗,物联网及其相关技术简介,第40页,物理网经典案例 -,综合应用案例（一）,IBM：智慧食品,IBM同挪威最大食品供给商Nortura从属IT企业Matiq协议合作。,使用IBM WebSpherer RFID Information Center、IBM传感器和执行方案,实现“从农场开始，贯通供给链，知道超市货架”全过程家禽和肉类产品跟踪。,确保禽类和肉类产品“在供给链内保持最优情况”。,IBM：智慧物流,IBM和丹麦运输企业Container Centralen合作。,使用IBM传感器技术，追踪对外界环境敏感花卉、盆栽植物运输全过程。,让欧洲40国内供给链参加者能够远程监视植物 从种植到运输全过程中情况和天气。,物联网及其相关技术简介,第41页,物理网经典案例 -,小结,小结,当前物联网产品和应用经过一定技术伎俩实现了从终端到终端（或设备到设备）“物-物”交互。,受限于标准发展不完善，均为面向特定领域“闭环式”应用，距离形成庞大物联网还存在很大差距。,欧洲EpoSS组织预测物联网发展是一个漫长过程，将经历四个阶段：,20之前，物联网主要表现为RFID技术在物流、零售和制药领域广泛应用。,2010-10，电子标签和传感器网络集成，实现物品之间信息互联。,2015-年，互联物品进入半智能化。,年之后，逐步进入全方面智能化物联网。,物联网及其相关技术简介,第42页,谢谢！,欢迎提问和指导,物联网及其相关技术简介,第43页,