物联网65[1]
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的照明和温度，控制电话和音响、电视等家电设备
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物联网65[1]
2. Auto-ID 实验室、RFID与物联网的概念
n 1998年，美国麻省理工学院Auto-ID 实验室
n 产品电子代码（EPC）研究 n 提出了利用RFID、无线网络与互联
网，构建物—物互联的物联网的概念 与解决方案
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物联网65[1]
1.2 物联网发展的技术背景
1.2.1 从人类对技术需求 的角度认识物联网 发展的必然性
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物联网65[1]
1.2.2 从网络技术演变的角度认识物联网发展的必然性
14
物联网65[1]
2. 互联网技术发展对物联网形成的影响
n TCP/IP协议的研究与设计的成功，促进了互联网的快 速发展。在互联网形成过程中，广域网、城域网、局 域网与个人区域网技术逐步成熟
n 2011年3月16日发布的我国国民经济和社会发展“十 二五”规划纲要的第十章“培育发展战略性新兴产业 ”与第十三章“全面提高信息化水平”中多次强调了 “推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范 。”大力发展物联网产业已经成为一项我国具有战略 意义的重要决策。
n 工业和信息化部于2011年11月28日发布了《物联网“ 十二五”发展规划》。
n 通过智慧地球技术的实施，人类可以以更加精细和动 态的方式管理生产与生活，提高资源利用率和生产能 力，改善人与自然的关系。
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1.1.3 欧盟与各国政府物联网产业发展规划
1. 欧盟发展物联网产业的规划
n 第一阶段（2010年前）：基于RFID技术实现低功耗 、低成本的单个物体间的互联，并在物流、零售、制 药等领域开展局部的应用
应的网络服务
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物联网65[1]
n 物联网、互联网、传感网与泛在网之间的关系
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物联网65[1]
3. CPS（Cyber Physical Systems，CPS）的研究
n 随着嵌入式计算、无线通信、自动控制与新型 传感器技术的快速发展与日趋成熟，信息物理 融合系统CPS的研究引起了学术界广泛地重视
3. 物联网时代概念的提出
n 从1997年～2005年，ITU从研究互联网/移动互联网对 电信业发展影响的角度，发布了七份 “ITU Internet Reports”研究报告
n “物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各 国政府与产业界的重视是在2005年国际电信联盟（ ITU）发布的互联网研究报告《物联网（Internet of Things，IOT）》之后
n 第四阶段（2020年之后）：物体具有完全的智能响
应能力，异构系统能够实现协同工作，人、物、服务
与网络达到深度地融合8
物联网65[1]
2. 韩国政府关于物联网的发展规划 n 韩国政府提出了泛在感知网络的概念 n 通过在各种物品中嵌入传感器，传感器之间自主地传
输和采集环境信息，通过网络实现对外部环境的监控 n 物联网重点发展的四大领域与计划：
系统
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物联网65[1]
n 物联网发展的技术背景与社会背景
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1.3 物联网定义与主要技术特征
1.3.1 物联网的定义
物联网是在互联网、移动通信网等通信网 络的基础上，针对不同应用领域的需求， 利用具有感知、通信与计算能力的智能物 体自动获取物理世界的各种信息，将所有 能够独立寻址的物理对象互联起来，实现 全面感知、可靠传输、智能处理，构建人 与物、物与物互联的智能信息服务系统。
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1.2.3 物联网的研究背景
1. 信息世界与物理世界的融合 （1）信息世界的发展
互联网的广泛应用造就了人类历史上最庞大的 信息世界
n 2005年互联网包含的数据量约为5×109GB n 2007年约为281×109GB n 2008年约为487×109GB n 从2009到2011年数据以每年60%的速度增长
n 第二阶段（2010～2015年）：利用传感网与无处不 在的RFID标签实现物与物之间的广泛互联，针对特 定的产业制定技术标准，并完成部分网络的融合
n 第三阶段（2015～2020年）：具有可执行指令的 RFID标签广泛应用，物体进入半智能化，物联网中 异构网络互联的标准制定完成，网络具有高速数据传 输能力
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理解物联网的定义与技术特征需要注意的3个基本的问题：
n 物联网是在互联网基础上发展起来的，它与互 联网在基础设施上有一定程度的重合，但是它 不是互联网概念、技术与应用的简单扩展
n 互联网扩大了人与人之间信息共享的深度与广 度，物联网更加强调它在人类社会生活的各个 方面、国民经济的各个领域广泛与深入地应用
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（3）对物联网标识符的理解
n 在互联网中，名字（name）、地址（ address）与路径（route）是有区别的
n 在物联网中，要实现全球范围智能物体之间的 互联与通信就必须解决物体标识问题
n 如果应用系统使用TCP/IP协议，可以为每一个 节点分配一个IPv4或Pv6地址
n 物联网中的RFID标签编码目前影响最大的两个 标准—电子产品编码（EPC）与泛在识别（ UID）标准
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3. 物联网的目标是实现物理世界与信息世界的融合
n 物联网应用涵盖了小到家庭网络，大到工业控 制系统、智能交通系统，甚至是国家级、世界 级的应用
n 将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和 自治”特点的智能设备与智能信息系统
n 帮助人类对物理世界具有“全面的感知能力、 透彻的认知能力和智慧的处理能力”
微控制器 n Intel公司预测到2015年将增长到150亿个 n 爱立信公司预测到2020年将增长到500亿个
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n 物联网 发展的 技术背景
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2. 普适计算（Pervasive Computing）的研究
n 普适计算的重要特征是“无处不在”与“不可见” n 普适计算体现出信息空间与物理空间的融合 n 普适计算的核心是“以人为本” n 普适计算的重点在于提供面向用户的、统一的、自适
n 2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全 国人大三次会议上作政府工作报告中指出：“ 国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革 命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高 点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重 点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓， 大力培育战略性新兴产业”。
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n 嵌入式电子设置可能使用简单的微处理器芯片 和小的存储器，也可能使用功能很强的微处理 器芯片和大的存储器
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2. 物联网可以提供所有对象在任何时间、任何地点的互联
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实现物联网在任何时候、任何地点与任何一个物体通信 的要求，需要研究和解决以下几个基本的问题：
n 如何连接不同的物体？ n 如何实现不同物体之间的通信？ n 如何建立物联网的通信模型？ n 如何保证物联网的服务质量？ n 如何实现物联网中物体的命名、编码、识别与寻址？ n 如何保护物联网的信息安全与个人隐私？
n 互联网的大规模应用带来了大批用户接入的需求，促 进了接入技术的发展，推动了宽带城域网技术的发展
n 基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教 育，以及基于对等结构的P2P网络、移动通信技术与 移动互联网的应用，使得互联网的应用以超常规的速 度发展
n 无线局域网、无线城域网与无线自组网、无线传感器 网络与无线个人区域网的研究与应用为物联网的发展 奠定了基础
— u-City计划，推动智能城市建设 — Telematics示范应用计划，发展车用信息通信服务 — u-IT产业集群计划，加速新兴科技服务业的发展 — u-Home计划，推动智能家庭应用的发展
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3. 日本政府关于物联网的发展规划
n 2009年7月，日本政府IT战略本部制定了新一代的信息 化战略—i-Japan战略2015
n CPS是一个综合计算、网络与物理世界的复杂 系统，通过计算技术、通信技术与控制技术的 有机融合和深度协作
n CPS可以用于智能交通、智能电网、智慧城市 、健康医疗、环境监控、军事国防、工农业生 产之中，实现信息世界与物理世界的紧密融合
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CPS研究的基本思路
n CPS是“人、机、物”深度融合的系统 n CPS是“3C”与物理设备深度融合的系统 n CPS 是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的
n 通信能力的不同表现在：它可以是主动发送数据，也 可以是被动的由外部读写器来读取数据；它可以使用 有线通信方式，也可以用无线通信方式；它可以用微 波信道通信，也可以用红外信道通信
n 计算能力的不同表现在：它可能是只是简单地产生数 据，可能是进行计算量比较小的数据汇聚计算，也可 能是进行计算量比较大的数据融合、路由选择、拓扑 控制、数据加密与解密、身份认证计算与控制
n 战略规划提出到2015年，让信息技术如同水和空气一 样融入每一个角落
n 针对电子政务、医疗保健、教育与人才等三大核心公 共事业领域
n 提出了智能电网、灾难应急处置、智能家居、智能交 通与智能医疗保健等项目
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1.1.4 物联网与我国战略性新兴产业
n 2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察 时发表了重要的讲话，提出“感知中国”的战 略构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技 术与产业。
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1.1.2 物联网与智慧地球
n 智慧地球将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、 隧道Baidu Nhomakorabea公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各 种物体中，并通过超级计算机和云计算组成物联网， 实现人与物的融合。
n 通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运 行过程中的各种信息，然后通过无线网络接入到互联 网，通过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制 器，远程执行指令。
”能力的人或物 —智能物体（Smart Thing）
/ 智能对象（Smart Object）
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（2）对智能物体感知、通信与计算能力的理解
智能物体的物理与生物特征可以不一样，但是有一点 是共同的：具有感知、通信和计算能力
n 智能物体能够感知到哪一种或几种参数，这是由所选 用的传感器或RFID类型而定
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（2）物理世界的发展 信息获取方式逐步从人工生成向人工与自动获取并重的 模式发展 RFID标签、传感器将成为自动获取信息的主要手段 n 截止到2007年初，累计销售RFID标签达到37.52亿个 n 2009年全球销售RFID标签为19.7亿个 n 2010年销售RFID标签达到23.1亿个 n 目前世界上已经有大约50亿个具有通信功能的微处理器和
n 物联网的主要特征是：全面感知、可靠传输、 智能处理
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1.3.2 物联网的主要技术特征 1. 物联网智能物体具有感知、通信与计算能力 （1）“智能物体”是对连接到物联网中的人与
物的一种抽象 n 现实社会物理世界的人或物
—物体（thing）/对象（object） n 物联网中具有“感知”、“通信”与“计算
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（4）智能物体与嵌入式技术的关系
n 智能物体的感知、通信与计算能力的大小应该 根据物联网应用系统的需求来确定
n 智能物体都应该是一种嵌入式电子装置 ，或者 是装备有嵌入式电子装置的人、动物或与物体
n 嵌入式电子装置可能是功能很简单的RFID芯片 ，也可能是一个功能复杂的无线传感器节点
n 这种新的计算模式可以帮助人类在提高劳动生 产力、生产效率的同时，进一步改善人类社会 发展与地球生态和谐、可持续发展的关系
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1.4 物联网体系结构*
1.4.1 人对物理世界问题处理的基本方法 n 物联网工作过程与人的智能处理问题过程比较
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1.4.2 物联网层次结构模型
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2020/11/22
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第1章 知识点 结构
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1.1 物联网发展的社会背景
1.1.1 物联网概念的提出 1.比尔·盖茨与电子别针
n 1995年出版的《未来之路》 n “物—物互联”的设想 n “电子别针”与家庭电子服务设施接通 n 通过“电子别针”去感知来访者的位置，控制室内
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2. Auto-ID 实验室、RFID与物联网的概念
n 1998年，美国麻省理工学院Auto-ID 实验室
n 产品电子代码（EPC）研究 n 提出了利用RFID、无线网络与互联
网，构建物—物互联的物联网的概念 与解决方案
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1.2 物联网发展的技术背景
1.2.1 从人类对技术需求 的角度认识物联网 发展的必然性
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1.2.2 从网络技术演变的角度认识物联网发展的必然性
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2. 互联网技术发展对物联网形成的影响
n TCP/IP协议的研究与设计的成功，促进了互联网的快 速发展。在互联网形成过程中，广域网、城域网、局 域网与个人区域网技术逐步成熟
n 2011年3月16日发布的我国国民经济和社会发展“十 二五”规划纲要的第十章“培育发展战略性新兴产业 ”与第十三章“全面提高信息化水平”中多次强调了 “推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范 。”大力发展物联网产业已经成为一项我国具有战略 意义的重要决策。
n 工业和信息化部于2011年11月28日发布了《物联网“ 十二五”发展规划》。
n 通过智慧地球技术的实施，人类可以以更加精细和动 态的方式管理生产与生活，提高资源利用率和生产能 力，改善人与自然的关系。
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1.1.3 欧盟与各国政府物联网产业发展规划
1. 欧盟发展物联网产业的规划
n 第一阶段（2010年前）：基于RFID技术实现低功耗 、低成本的单个物体间的互联，并在物流、零售、制 药等领域开展局部的应用
应的网络服务
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n 物联网、互联网、传感网与泛在网之间的关系
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3. CPS（Cyber Physical Systems，CPS）的研究
n 随着嵌入式计算、无线通信、自动控制与新型 传感器技术的快速发展与日趋成熟，信息物理 融合系统CPS的研究引起了学术界广泛地重视
3. 物联网时代概念的提出
n 从1997年～2005年，ITU从研究互联网/移动互联网对 电信业发展影响的角度，发布了七份 “ITU Internet Reports”研究报告
n “物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各 国政府与产业界的重视是在2005年国际电信联盟（ ITU）发布的互联网研究报告《物联网（Internet of Things，IOT）》之后
n 第四阶段（2020年之后）：物体具有完全的智能响
应能力，异构系统能够实现协同工作，人、物、服务
与网络达到深度地融合8
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2. 韩国政府关于物联网的发展规划 n 韩国政府提出了泛在感知网络的概念 n 通过在各种物品中嵌入传感器，传感器之间自主地传
输和采集环境信息，通过网络实现对外部环境的监控 n 物联网重点发展的四大领域与计划：
系统
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n 物联网发展的技术背景与社会背景
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1.3 物联网定义与主要技术特征
1.3.1 物联网的定义
物联网是在互联网、移动通信网等通信网 络的基础上，针对不同应用领域的需求， 利用具有感知、通信与计算能力的智能物 体自动获取物理世界的各种信息，将所有 能够独立寻址的物理对象互联起来，实现 全面感知、可靠传输、智能处理，构建人 与物、物与物互联的智能信息服务系统。
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1.2.3 物联网的研究背景
1. 信息世界与物理世界的融合 （1）信息世界的发展
互联网的广泛应用造就了人类历史上最庞大的 信息世界
n 2005年互联网包含的数据量约为5×109GB n 2007年约为281×109GB n 2008年约为487×109GB n 从2009到2011年数据以每年60%的速度增长
n 第二阶段（2010～2015年）：利用传感网与无处不 在的RFID标签实现物与物之间的广泛互联，针对特 定的产业制定技术标准，并完成部分网络的融合
n 第三阶段（2015～2020年）：具有可执行指令的 RFID标签广泛应用，物体进入半智能化，物联网中 异构网络互联的标准制定完成，网络具有高速数据传 输能力
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理解物联网的定义与技术特征需要注意的3个基本的问题：
n 物联网是在互联网基础上发展起来的，它与互 联网在基础设施上有一定程度的重合，但是它 不是互联网概念、技术与应用的简单扩展
n 互联网扩大了人与人之间信息共享的深度与广 度，物联网更加强调它在人类社会生活的各个 方面、国民经济的各个领域广泛与深入地应用
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（3）对物联网标识符的理解
n 在互联网中，名字（name）、地址（ address）与路径（route）是有区别的
n 在物联网中，要实现全球范围智能物体之间的 互联与通信就必须解决物体标识问题
n 如果应用系统使用TCP/IP协议，可以为每一个 节点分配一个IPv4或Pv6地址
n 物联网中的RFID标签编码目前影响最大的两个 标准—电子产品编码（EPC）与泛在识别（ UID）标准
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3. 物联网的目标是实现物理世界与信息世界的融合
n 物联网应用涵盖了小到家庭网络，大到工业控 制系统、智能交通系统，甚至是国家级、世界 级的应用
n 将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和 自治”特点的智能设备与智能信息系统
n 帮助人类对物理世界具有“全面的感知能力、 透彻的认知能力和智慧的处理能力”
微控制器 n Intel公司预测到2015年将增长到150亿个 n 爱立信公司预测到2020年将增长到500亿个
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n 物联网 发展的 技术背景
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2. 普适计算（Pervasive Computing）的研究
n 普适计算的重要特征是“无处不在”与“不可见” n 普适计算体现出信息空间与物理空间的融合 n 普适计算的核心是“以人为本” n 普适计算的重点在于提供面向用户的、统一的、自适
n 2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全 国人大三次会议上作政府工作报告中指出：“ 国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革 命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高 点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重 点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓， 大力培育战略性新兴产业”。
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n 嵌入式电子设置可能使用简单的微处理器芯片 和小的存储器，也可能使用功能很强的微处理 器芯片和大的存储器
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2. 物联网可以提供所有对象在任何时间、任何地点的互联
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实现物联网在任何时候、任何地点与任何一个物体通信 的要求，需要研究和解决以下几个基本的问题：
n 如何连接不同的物体？ n 如何实现不同物体之间的通信？ n 如何建立物联网的通信模型？ n 如何保证物联网的服务质量？ n 如何实现物联网中物体的命名、编码、识别与寻址？ n 如何保护物联网的信息安全与个人隐私？
n 互联网的大规模应用带来了大批用户接入的需求，促 进了接入技术的发展，推动了宽带城域网技术的发展
n 基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教 育，以及基于对等结构的P2P网络、移动通信技术与 移动互联网的应用，使得互联网的应用以超常规的速 度发展
n 无线局域网、无线城域网与无线自组网、无线传感器 网络与无线个人区域网的研究与应用为物联网的发展 奠定了基础
— u-City计划，推动智能城市建设 — Telematics示范应用计划，发展车用信息通信服务 — u-IT产业集群计划，加速新兴科技服务业的发展 — u-Home计划，推动智能家庭应用的发展
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3. 日本政府关于物联网的发展规划
n 2009年7月，日本政府IT战略本部制定了新一代的信息 化战略—i-Japan战略2015
n CPS是一个综合计算、网络与物理世界的复杂 系统，通过计算技术、通信技术与控制技术的 有机融合和深度协作
n CPS可以用于智能交通、智能电网、智慧城市 、健康医疗、环境监控、军事国防、工农业生 产之中，实现信息世界与物理世界的紧密融合
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CPS研究的基本思路
n CPS是“人、机、物”深度融合的系统 n CPS是“3C”与物理设备深度融合的系统 n CPS 是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的
n 通信能力的不同表现在：它可以是主动发送数据，也 可以是被动的由外部读写器来读取数据；它可以使用 有线通信方式，也可以用无线通信方式；它可以用微 波信道通信，也可以用红外信道通信
n 计算能力的不同表现在：它可能是只是简单地产生数 据，可能是进行计算量比较小的数据汇聚计算，也可 能是进行计算量比较大的数据融合、路由选择、拓扑 控制、数据加密与解密、身份认证计算与控制
n 战略规划提出到2015年，让信息技术如同水和空气一 样融入每一个角落
n 针对电子政务、医疗保健、教育与人才等三大核心公 共事业领域
n 提出了智能电网、灾难应急处置、智能家居、智能交 通与智能医疗保健等项目
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1.1.4 物联网与我国战略性新兴产业
n 2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察 时发表了重要的讲话，提出“感知中国”的战 略构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技 术与产业。
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1.1.2 物联网与智慧地球
n 智慧地球将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、 隧道Baidu Nhomakorabea公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各 种物体中，并通过超级计算机和云计算组成物联网， 实现人与物的融合。
n 通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运 行过程中的各种信息，然后通过无线网络接入到互联 网，通过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制 器，远程执行指令。
”能力的人或物 —智能物体（Smart Thing）
/ 智能对象（Smart Object）
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（2）对智能物体感知、通信与计算能力的理解
智能物体的物理与生物特征可以不一样，但是有一点 是共同的：具有感知、通信和计算能力
n 智能物体能够感知到哪一种或几种参数，这是由所选 用的传感器或RFID类型而定
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物联网65[1]
（2）物理世界的发展 信息获取方式逐步从人工生成向人工与自动获取并重的 模式发展 RFID标签、传感器将成为自动获取信息的主要手段 n 截止到2007年初，累计销售RFID标签达到37.52亿个 n 2009年全球销售RFID标签为19.7亿个 n 2010年销售RFID标签达到23.1亿个 n 目前世界上已经有大约50亿个具有通信功能的微处理器和
n 物联网的主要特征是：全面感知、可靠传输、 智能处理
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1.3.2 物联网的主要技术特征 1. 物联网智能物体具有感知、通信与计算能力 （1）“智能物体”是对连接到物联网中的人与
物的一种抽象 n 现实社会物理世界的人或物
—物体（thing）/对象（object） n 物联网中具有“感知”、“通信”与“计算
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（4）智能物体与嵌入式技术的关系
n 智能物体的感知、通信与计算能力的大小应该 根据物联网应用系统的需求来确定
n 智能物体都应该是一种嵌入式电子装置 ，或者 是装备有嵌入式电子装置的人、动物或与物体
n 嵌入式电子装置可能是功能很简单的RFID芯片 ，也可能是一个功能复杂的无线传感器节点
n 这种新的计算模式可以帮助人类在提高劳动生 产力、生产效率的同时，进一步改善人类社会 发展与地球生态和谐、可持续发展的关系
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1.4 物联网体系结构*
1.4.1 人对物理世界问题处理的基本方法 n 物联网工作过程与人的智能处理问题过程比较
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1.4.2 物联网层次结构模型
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第1章 知识点 结构
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物联网65[1]
1.1 物联网发展的社会背景
1.1.1 物联网概念的提出 1.比尔·盖茨与电子别针
n 1995年出版的《未来之路》 n “物—物互联”的设想 n “电子别针”与家庭电子服务设施接通 n 通过“电子别针”去感知来访者的位置，控制室内