物联网讲座讲稿PPT.ppt

,Main,Second,Third,Fourth,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,物联网及其应用,物联世界,机遇无限,浙江工业大学信息工程学院,1,当前，以移动互联网、物联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息通信技术（,ICT,）创新活跃，发展迅猛，正在全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革。随着“互联网,+,”、“中国制造,2025,”战略的提出，物联网与农业、制造业、服务业等传统产业，与新能源、新材料、先进制造业等新兴产业的“双向融合”不断加强。物联网加快向经济、社会、生活众多领域渗透，不断催生新变革、新应用和新业态,前言,2,内容目录,1,2,3,物联网应用,物联网概述,物联网产业与发展,3,（定义,|,本质,|,特征,）,（领域,|,方向,|,案例,）,（战略,|,发展,|,机遇,）,一、物联网概述,（定义,|,本质,|,特征,）,4,The Internet of Things,一、物联网概述,5,一、物联网概述,6,Internet of Things,什么样的网,什么样的物,物是智能体？,物是产品信息？,网是一种特殊或新型的信息网络,？,网就是互联网,？,网就是无线传感网,？,物就是普通物品？,ITU Internet reports 2005the Internet of things,通过二维码识读设备、射频识别（,RFID,）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息,传感设备,，按,约定的协议,，,把任何物品与互联网相连接,，进行信息交换和通信，以实现,智能化,识别、定位、跟踪、监控和管理的,一种网络,。,一、物联网概述,EPoSS:Internet of Things in 2020,由具有,标识,、虚拟个性的,物体,/,对象,所组成的网络，这些标识和个性等信息运行在智能空间，使用,智慧的接口,与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信,。,2008,7,European:Internet of Things strategic research roadmap,物联网是,未来网络,的整合部分，它是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施，在这个网络中，所有,实质和虚拟的物品,都有特定的,编码和物理特性,，通过智能接口无缝链接，实现信息共享,。,2009,物联网白皮书,-2011,物联网是通信网络、互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术和智能装置对物理世界进行感知识别、,智能监控,，通过网络传输互联，进行数据计算、处理、知识挖掘和,分析决策,，实现物与物、人与物、,人与人,信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的,。,一、物联网概述,8,一、物联网概述,狭义上的物联网是指物品到物品连接的网络，实现物品的智能化识别和管理,广义上的物联网则是信息空间与物理空间的融合，将一切事物数字化、网络化，在物品之间、物品与人之间、人与现实环境之间实现高效信息交互，并通过新的服务模式使各种信息技术融入社会行为，是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界,9,感知,传输,智能,全面感知,可靠传输,智能处理,利用人工智能技术，云计算技术对融合的信息深度处理、挖掘与决策,通过无所不在的网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享,利用,RFID,、传感器、二维码等,能够随时随地采集物体或环境的信息,10,ITU-T Y.2221,中对无线传感器网络的定义是：利用 各种传感器加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络，是由多个具有无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统。,信息管理中心,Internet,、卫星或移动通信网络等,汇聚节点,监测区域,监测节点,物联网 与 无线传感器网络,&,泛在网络,11,ITU-T Y.2002,中将泛在网络描述为：在服务预定的情况下，个人和,/,或设备无论何时、何地、何种方式都能以最少的技术限制接入到服务和通信的能力。,*图片来源：,ITU-T Y.2002,12,泛在网,物与物,/,人与物,/,人与人,多网络、多技术、跨行业、跨应用,无缝连接通信,物联网,物与物,/,人与物,一个或多个网络、协同,/,融合,近距离无线、中高速通信网络,传感器网,物与物,低速、低功耗、近距离无线通信,13,一、物联网概述,从狭义上说，,M2M,仅代表机器与机器（,machine to machine,）之间的通信从广义来讲，,M2M,也包括人与机器,(human to machine),的通信，是以机器智能交互为核心、网络化的应用与服务,物联网 与,M2M,（,Machine to Machine,）,&CPS,（,Cyber-Physical Systems,）,14,CPS,是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过,3C,（,computation/communication/control,）技术的有机融合，实现大型系统的实时感知和动态控制,CPS,计算、通信、控制,控制,-Control,通过对信息的处理、管理，使信息系统和物理对象按期望的模式运行，提高信息服务的可靠性,通信,-Communication,将一系列计算机系统连接起来，并将物理过程相连，可以增强可靠性和功能,计算,-Calculate,物理组件上嵌入式系统的计算能力，能够将“被动的”物理数据转换为“主动的”信息,15,M2M,和,CPS,都是物联网的一种表现形式,M2M,强调机器与机器之间通信，偏重于实际应用，得到了工业界的重点关注，是现阶段物联网最普遍的应用形式,CPS,更强调反馈与控制，更偏重于研究，吸引了学术界的更多目光，是将来物联网应用的重要技术形态,16,*图片来源：工业和信息化部电信研究院,17,感知层是物联网全面感知的基础,物联网感知层,RFID,标签和读写器,M2M,终端和传感器,传感器网络和网关,感知层实现方式,摄像头,和监控,GPS/,北斗定位授时,智能家居网关,感知层作用,感知层突破方向,标识物体,采集和捕获信息,更敏感和更全面的感知能力,解决低功耗的问题,解决小型化和低成本问题,RFID,读写,智能家居网关,M2M,终端,传感器网络,摄像头,GPS/,北斗,传感器,网关,无线,&,有线,18,网络层是物联网无处不在的前提,物联网网络层,接入网：无线,/,光纤各种类型的接入形式,核心网：统一,IP,协议上的大带宽的可靠网络,业务支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑,网络层主要层次,网络层作用,网络层突破方向,连接感知层和应用层,随时随地的连接实现,当前最成熟的部分,扩展规模，以实现无处不在,业务可扩展的管理运营能力,简化结构，上下层面融合,IP,统一协议有效降低实现成本,规模扩展带来,IPv6,的发展动力,ONU,接入网络,无线接入：,2G/3G/LTE/WLAN/WiMax,有线接入：光纤（,PON,）和铜线（,xDSL,）,汇集承载：,IP,化传输网络（,PTN/CE,）,核心网络,&,业务网关,统一,IP,协议的高效率的核心网络,/,设备,/,接口,针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制,边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发,CPE,业务平台,鉴权平台,计费平台,经营分析平台,业务支撑平台,提供终端和业务的通道和联动控制逻辑,实现不同终端和业务统一管理、部署和扩展,针对客户提供用户自定义业务环境和接口,19,应用层是物联网智能处理的,核心,物联网应用层,智能家居,智能交通,智能城管,应用层主要应用方向,应用层作用,应用层突破方向,信息技术与行业专业技术结合,实现广泛智能化应用的解决方案集合,信息技术与行业的深度融合,信息的社会化共享和安全保障,基于云计算的应用整体架构,智能电力,智能医疗,智能通信服务,云计算是应用大规模部署关键,云计算资源,云计算业务,计算能力,存储能力,SaaS,PaaS,IaaS,云计算的意义,适应业务量增长不确定性的弹性架构体系,适应海量数据计算和存储的低成本曲线的架构,适应开放式的应用提供和部署环境,IT,架构和商业模式转变的关键,物联网应用发展六热点大领域,智能家居,智能电力,智能交通,智能医疗,智能城管,智能通信服务,六大热点涵盖了主要应用集和投资方向,20,物联网发展的演进路线,信息汇聚,协同感知,泛在聚合,主要特征,泛在的感知服务将海量信息进行聚合，产生出新的有应用价值的信息，即物联网广泛应用于各个领域，实现任何人、任何物体、任何时间、任何地点的互联互通，引发新的应用和服务模式。,关键技术,信息聚合理论、模糊控制技术、泛在异构网络、人工智能、仿生传感器、纳米材料、生物芯片等。,主要特征,将分布于多区域的、利用多种感知技术手段所采集信息进行汇聚，通过通信网络将感知信息汇聚到业务应用系统，集中进行信息的处理与共享，并提供信息应用服务。,关键技术,传感器设计与实现、短距离无线传输技术、低功耗技术、电磁兼容技术等，以实现相关信息采集、汇聚设备的小型化、低功耗、低成本、国产化和绿色环保。,主要特征,以事件、任务和目标为驱动进行感知、网络和应用各个层面的协同工作，系统具备分布式、跨层次、自学习的协同处理能力，提供智能、精确的多元化信息服务。,关键技术,任务驱动的大规模自治组网技术、上下文感知技术、移动通信网络与无线传感器网络无缝融合技术、海量信息处理技术等。,21,二、物联网应用,（领域,|,方向,|,案例,）,22,23,应用案例,1,：基于物联网高临镜感的都市开心农场,24,在,QQ,、校内网等平台上的开心农场游戏迅速流行，并深受人们的欢迎,25,农家乐、新农村旅游等旅游休闲方式已经成为了农民增收的新起点和都市人群旅游休闲的首选，然而，由于其方面的限制，发展出现了瓶颈问题,26,对于都市人群，尤其是孩子们而言，“五谷不分”已经成为一种普遍的社会现象，如何填补都市人群，尤其是儿童在农业知识方面的空白，已经成为社会焦点,27,民以食为天，食以安为先，而调查显示，约,70%,的中国消费者严重怀疑食品安全。而蔬菜、水果作为人们的日常食品，人们对其安全问题更加关注，如何为人们建立一个购买放心菜的平台，已经成为一个亟待解决的问题,2008,河北三鹿奶粉事件,2011,河南瘦肉精事件,2013,湖南“镉大米”事件,28,农家乐、新农场旅游示范点,大棚种植户、大型土地承包商,普通农户,农场超市,小当家乐园,VIP,地主卡,农场大叔,地主部落,VIP,农户卡,都市白领、单身族,都市亲子家庭,“放心菜”期望者,果蔬销售商,酒店食品经营店,29,30,31,32,应用案例,2,：基于物联网的智能家居系统,33,1984,1997,1999,2001,2004,2008,2009,2010,2011,2012,2013,2014,2015,第一座被公认的智能大厦问世,比尔,盖茨的智能豪宅使智能家居概念被大众认知,微软在中国推出“电视上网”的“维拉斯计划”是中国智能家居的开端,海尔推出第一代网络家电,国内科研机构和公司开始智能安防系统和产品,宽带网开始进入一般的住宅和小区,中国家庭网络标准产业联盟“,e,家佳”成立,苹果公司推出,iPhone 3G,，智能手机的发展开启了新的时代,中国物联网的研究和应用高速发展,Fitbit,发布首款可穿戴产品,IBM,正式提出“智慧城市”的愿景,TCL,研制出国内第一台基于,Android,的智能互联网电视,谷歌发布,Android Home,项目，提出将家里的每一个设备连接到,Android APP,海尔发起建立中国智能家居产业联盟,极路由首次在国内推出智能路由器产品,海信与新浪微博合作推出“微博空调”,苹果，三星推出智能家居平台,京东搭建,JD+,平台,海尔成立,U+,平台,小米推出智能家庭套装产品,联想，美的，阿里，小米，乐视等纷纷发布智能家居系统生态圈,互联网时代,移动互联网时代,物联网时代,34,智能家居为什么突然火了？,智能家居概念是否反复炒冷饭？,35,软硬件技术成熟、开发成本和门槛降低,移动互联网高速发展、个人移动设备普及,资本市场积极涌入,智能家居元年,2014,关键,：尤其是,Android/IOS,智能手机、平板电脑的广泛普及，形成智能家居控制入口，网络无处不在,基础,：短距离通信技术,Bluetooth4.0,、,ZigBee,，低功耗,WiFi,，,WiFi,模块价格跌入,10,元以内,诱因,：,Google,、,Apple,等巨头纷纷涉足智能家居领域、社会资本蜂拥涌入,36,2014.1,收购,Nest Labs,2014.7,联合发布物联网协议,Tread,Baidu Inside,智能硬件合作计划,2014.8,收购,SmartThings,2014.9,收购,Quieteside LLC,2014.8,发布智能家居平台,HomeKit,“神奇工场”智能家居生态圈计划,2014.5,与智能家居自动化公司,Insteon,达成战略合,联合,AllSeen,联盟,2014.6,发布,JD+,开放平台,推出智能家居超级,APP,2014.10 QQ,物联开放平台,微信硬件平台,TOS+,开放平台,2014.10,在,U-Home,基础上发布,U+,智能家居平台,2014.4,小米智能路由,2014.10,智能家居套件,2014.7 MICO,物联网操作系统,2014.10,阿里云端生态系统阿里物联,OpenLife,智慧家庭生态发展计划,物联网操作系统,LiteOS,37,HomeKit,2014,OIC 2014.7 IoTivity,AllSeen 2013 AllJoyn,Thread 2014.7,38,功能,：传统智能家居系统,软硬件设计固定,、,系统兼容性低,、,可移植性和扩展性较差,、,需要统筹整体设计规划，开发已及处理出现的问题周期长，维护成本高,需求：智能家居系统应当是完全个性化的，犹如家庭装潢风格千差万别；每个家庭对智能家居功能的需求不同，大而全的传统智能家居系统无法满足普通消费者需求,价格,：,传统智能家居系统往往会提供一整套完整的解决方案，导致了用户如果需要其中的某一项功能就必须买下整套系统，使得传统智能家居系统价格居高不下,39,*数据来源：腾讯科技,2014,年国内智能家居市场发展报告,40,*数据来源：易观智库,基于,2930,份有效被访者调研得出，题目为多选题，百分比总和可能大于,1,41,简单易用，良好的用户体验,普通用户就可以进行安装及设置部署，“即插即用”，傻瓜操作模式，落脚点在于用户体验,功能实用，灵活的个性化搭配,实用的功能往往能更快的被普通消费者所接受，用户可以随心所欲的搭配组合智能家居系统功能,价格便宜，普通用户易接受,作为轻量级的系统，在产品的体量、中间环节等因素上有着明显的优势，是大众类消费电子产品,42,2013,年,8,月,2014,年,6,月,2014,年,12,月,2015,年,1,月,2015,年,4,月,两个智能灯、一个无线按钮、一个环境探测器、一个,ZigBee,网关,WiFi,智能遥控器、,WiFi,智能插座、艺术智能开关,智能网关、门窗磁传感器、智能插座、水浸传感器、多功能环境探测器,人体感应器、门窗磁感应器、无线开关、,ZigBee,多功能网关,智能灯泡、智能无线开关、人体红外感应、智能门窗磁、智能网关,43,WiFi,RJ-45/WiFi,ZigBee,电信网,/,主干网,其他无线,RF,，如,315/433MHz,、,2.4G,44,第一代,V1.0,第二代,V2.0,45,46,实验室电器设备：,电视机,电视机顶盒,空调,海乐,315MHz,无线开关,力沃,433MHz,无线开关,杜亚窗帘,扫地机器人（地宝）,部署的节点：,3,个温湿度传感器,2,个光照度传感器,1,个烟雾探测器,1,个空气质量探测器,1,个热释电红外探测器,4,个门窗磁传感器,1,个声光报警器,1,个应急按钮,1,个红外转发控制器,1,个,315/433MHz RF,转发控制器,47,48,49,50,三、物联网产业及发展,（战略,|,发展,|,机遇,）,51,物联网产业链分布,感知层,网络层,应用层,网络设备,业务支撑平台,最终用户,行业用户,商业用户,家庭用户,应用集成商,终端提供商,模块提供商,软件提供商,芯片提供商,设备提供商,芯片提供商,系统集成商,软件提供商,硬件提供商,软件提供商,硬件提供商,网络服务提供商（运营商,/,专网）,服务提供商,个人用户,上游,中游,下游,用户,52,物联网产业是战略性新兴产业，是实现未来经济持续增长的先导产业，对经济发展和产业结构转换具有导向作用,上海贝岭,复旦微电子,联发科,展讯等,中兴、华为等,网络设备商；,远望谷、新大,陆等系统集成商,中国移动,中国电信,中国联通,中国广电,国内政策与实际应用环境,霍尼,韦尔、英特尔、,德州仪器、意,法半导体、飞,利浦,微软、爱立信；,IBM;,思科,受政策限制，,竞争者较少，,多为收集情报、,寻求合作者,53,上游,中游,下游,54,2008,2009,IBM,公布了“智慧地球（,Smart Planet,）”战略，并得到美国政府的大力扶持,奥巴马签署生效的,经济复苏和再投资法案,，提出通过能源、科技、医疗等多方面鼓励物联网技术的发展,2005,美国国防部将“智能尘埃（,Smart Dust,）”项目正式列为重点发项目,2011,美国政府先后发布了先进制造伙伴计划、总统创新伙伴计划，将,CPS,列为扶持重点,2012,“美国制造业复兴计划”，提出制造业复兴战略，数字制造、大数据等先进制造技术以及下一代宽带网络将成为美国制造业复兴的重点,美国逐步将物联网的发展和重塑美国制造优势计划结合起来以期重新占领制造业制高点,55,2007,2009,启动了欧盟第七框架计划（,FP7,），重点推进,ICT,技术发展，并设立了,IoT-A,、,IoT6,等一系列项目对物联网相关领域进行探索研究,欧盟发布了世界第一个物联网发展战略,欧盟物联网行动计划,以及,物联网战略研究路线图,2005,欧盟委员会公布了,I2010-Initiative,注重,ICT,的创新和研发投入及其对国民经济发展的影响,2010,欧盟委员会推出,数字议程,（,Digital Agenda,）五年行动计划，并作为,欧盟,2020,战略,七项核心举措之一,2013,欧盟通过了“地平线,2020”,科研计划，物联网的研发重点集中在传感器、架构、标识、语义互操作等方面,欧盟建立了相对完善的物联网政策体系，积极推动物联网技术研发,56,2010,2011,国务院关于加快培育和发展战略新兴产业的决定,，将物联网提升到国家战略高度,工业和信息化部制定了,物联网“十二五”发展规划,，到,2015,年我国要初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局,2006,国务院发布,国家中长期科学和技术发展规划纲要（,2006-2020,年）,，将无线传感器网络列为我国科技发展的“重大专项”和“前沿领域”,2013,国务院发布,关于推进物联网有序健康发展的指导意见,，同时成立物联网发展专家咨询委员会,2014,与欧盟共同签订,中欧物联网架构共同申明,以及,中欧物联网标识白皮书,57,58,-05,概念摸索,05-10,领域尝试,10-14,应用推广,14-,平台加速,-05,学习研究,05-10,政府推动,10-14,应用推广,14-,平台加速,我国与发达国家的物联网产业思路对比,物联网的定义出现，涵盖领域不断扩大,实验室和政府开始提出一些关于物联网的设想,RFID,在物流，零售，医药产业中进行应用,政府引导安全及标准建立，推行物联网发展战略,物联网开始在智慧农业，智能交通等领域广泛应用,各类物联网产品不断出现，大众开始直接接触物联网,互联网巨头纷纷开始物联网布局，推出物联网平台,智能家居，可穿戴设备等深入大众生活,在传感器网和,RFID,等一些领域展开概念探索和研究,RFID,和传感器等较为基础的行业优先发展起来,政府推动电网，交通，物流等领域进行一系列试点,出台推动物联网行业发展的积极性政策,产业不断扩大，在农业，交通，电网等领域获得初步成果,民生领域相关产品不断出现,BAT,等大型互联网公司率先推出物联网平台,企业开始通过并购等开始布局物联网，并构建物联网平台,长三角地区产业规模领先，成为传感器、软件开发与系统集成企业的集聚区和项目应用的先导区,珠三角地区聚焦智能设备制造、软件及系统集成、网络运营服务等三大领域,环渤海地区以京津冀一体化为契机，加快建设综合性平台，成为物联网产业重要的研发、设计、设备制造及系统集成基地,中西部地区依托其在科研教育和人力资源方面的优势，重点培育物联网龙头企业，大力推广物联网应用示范工程,*数据来源：根据,2014-2015,年中国物联网发展年度报告,整理,我国物联网产业空间格局基本确立，四大集聚区优势凸显,59,2014,年，中国物联网产业规模达到,5800,亿元，同比增长,18.46%,2008,年,3,月，欧洲智能系统集成技术平台（,EPoSS,）在,Internet of Things in 2020,报告中分析预测未来物联网的发展阶段。,据美国权威咨询机构,Forrester,预测，到,2020,年，物物互联业务将是现有人人互联业务的,30,倍，成为一个极具吸引力的万亿级信息产业。,2020,年之后物体进入全智能化,2015-2020,年物体进入半智能化；,2010-2015,年物体互联,2010,年之前,RFID,被广泛应用于物流、零售和制药领域,60,61,据,IDC,测算，全球物联网市场从,2013,年的,1900,亿美元到,2020,年将增长到,71000,亿美元,Gartner,预测，到,2020,年，全球将有,260,亿联网对象（不包括,PC,、智能手机和平板），大约是,2015,年,48.8,亿的,5,倍之多,2013-2017,年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告,指出，,2015,年，中国物联网市场规模将达到,7500,亿元，年复合增长率超过,30.0%,Forrester,物联网,-,机遇与挑战,调查结果显示：截止到,2014,年，,25%,的组织已经在使用物联网，,39%,正在实施相关的物联网解决方案，,23%,计划在一年内实施相关方案。此外，超过,80%,的组织表示物联网解决方案将会是他们未来十年的战略任务,*数据来源：,2015,麦肯锡全球物联网市场预测报告,62,麦肯锡,2015,年,7,月发布的最新报告则指出，全球物联网有望渗透的下游应用市场规模将在,2025,年以前成长达到,3.9-11.1,万亿美元,无论是学习、就业、项目，物联网就在我们身边！,物联网，充满机遇与挑战！,63,64,