各国物联网战略部署及技术应用
物联网的主要技术和应用
物联网的主要技术和应用摘要：本文简单介绍了物联网的起源、发展和特点。
然后根据信息生成、传输、处理和应用的原则，把物联网分为4层：认知层、网络层、管理层、应用层。
并逐层介绍它们所用到的技术。
最后以智能电网、智能交通和智能建筑为例展示物联网的具体应用。
关键词：物联网智能电网智能交通智能建筑一、概述1、基本概念究竟什么是物联网，由于对其认识的不够深入和不同领域研究者出发点的不同，现在还没有一个公认和明确的定义。
但大家都认可的是“物联网是一个基于互联网、传统电信网络等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络”。
换句话说，在物联网世界，每一个物体均可寻址，每一个物体均可通信，每一个物体均可控制。
普遍认为物联网是继计算机、互联网和移动通信后引领信息产业革命的新一次浪潮。
又由于物联网所倡导的物物互联规模要远大于现阶段的人与人通信业务，因此物联网的预期市场前景也要远大于之前的计算机、互联网和移动通信等。
2、起源和发展1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中就提出了“物物互联”的构想；1999年美国Auto-ID中心首先提出建立在物品编码、无线射频技术和互联网基础上的物联网概念。
物联网的基本思想虽然成型与上世纪末，但在这些年才真正引起人们的关注。
2005年国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，指出物联网时代即将来临，世界上所有的物体小到纸巾达到房屋都可以通过互联网主动进行信息交换。
随后世界许多国家都提出了自己的物联网发展战略。
包括2009年美国IBM提出的“智慧地球”、欧盟的《Internet of Things—An action plan for Europe》行动方案、日本的《i—Japan战略2015》信息化战略等。
温家宝总理在2009年8月考察时也提出了“感知中国”战略构想，随后我国政府高层一系列的讲话、报告和相关政策都表明中国要抓住机遇，紧跟世界先进潮流，大力发展物联网技术。
物联网技术及应用简介
从互联网到物联网
物联网的概念
物联网的概念 从科学发展史看物联网
18世纪中期，以蒸汽机为代表的 第一次工业革命开创了人类的大 机器工业时代
19世纪后期到20世纪中叶，以电 机为代表的第二次工业革命使人 类进入了电气化时代
物联网的概念
20世纪下半叶，以互联网计算 机为代表的第三次工业革命迅 速席卷全球，世界进入信息化 时代
IP
规
统
模
一
扩
协
展
议
带
有
来
效
IP
降
v6
低
的
实
发
现
展
成
动
本
力
业务 平台
鉴权 平台
计费 平台
CPE
经营分 析平台
物联网的概念
物联网的概念
1995年
比尔.盖茨在《未来之路》一书中提到了“物联网”的构想，即因特 网仅仅实现了计算机的联网，而未实现与万事万物的联网。
1998年
MIT的 Kevin Ashton第一次提出：把RFID技术与传感器技术,应用于日常物 品中形成一个“物联网”。
2005年
ITU报告正式提出物联网的概念，并指出物联网是通过RFID和智能计算等技术实 现的。
2010年6月举行的中国国际物联网大会上， 《从互联网到“物联 工信部通信发展司司长张峰透露，工信部已 网”》
将物联网规划已纳入“十二五”专题规划
传感网、物联网与泛在网络
泛在网不是互联网 的下一代，而是互 联网应用的拓展
物联网体系架构
物联网基本特征 物联网典型服务体系 物联网体系架构 物联网扩展体系架构
RFID标签和读写器 M2M终端和传感器 传感器网络和网关
物联网技术及其应用(PPT 37张)
物联网核心技术：RFID
IT·服务·创新
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：RFID RFID主要频段标准及特性
IT·服务·创新
羊肉的种类、产地、 出栏时间？
因特网
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物联网应用
IT·服务·创新
27
物联网应用
个人保健
IT·服务·创新
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。
健康参数： 1）体温 2）血压 3）心电图 4）血氧监测
物联网（IOT）的特征
IT·服务·创新
感知
传输
智能
全面感知
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。
可靠传输
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
智能处理
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。
物联网（IOT）结构示意图
IT·服务·创新
医院
因特网
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物联网应用
平安城市建设
IT·服务·创新
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。
网络存储单 元
数字显示墙 （电视墙）
控制台
客户监控中心
10M/100M专线/VPN
物联网的发展及其关键技术介绍
物联网的发展及其关键技术介绍1. 物联网基础● 1.1物联网的定义及发展历程●物联网的概念于1999年提出，它的定义是：利用二维码，射频识别【RFID】，各类传感器等技术设备，使物体与互联网等各类网络相连，获取无处不在的信息，实现物与物。
物与人之间的信息交互，实现信息基础设施与物理基础设施的全面融合，最终形成统一的智能基础设施。
●1999年，麻省理工学院实验室提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化管理。
●2004年，日本提出u-japan计划，希望将日本建设成一个任何时间，任何地点，任何人都能上网的环境。
●2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟【ITU】指出，无所不在的“物联网”通信时代即将到来。
射频识别【RFID】，传感器技术，纳米技术，智能嵌入式技术将得到广泛应用。
●2008年，IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧的地球”，以此作为经济发展战略。
●2009年，我国国家领导人在无锡微纳物联网工程技术研究中心视察并发表讲话，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。
1.2 物联网与互联网的关系物联网可用的基础网络有很多，其中互联网通常最适合作为物联网的基础网络，特别是当物物互联的范围超出局域网时。
因此物联网的核心和基础目前任然是物联网，是在互联网基上延伸和扩展的网络。
下表具体描述了互联网与物联网的比较。
1.3 运营商与物联网完整的物联网产业链如图1-1所示，包括政府部门，科研院所，芯片生产商，终端生产商，系统集成商以及电信运营商等环节，涵盖了从标识，感知到信息传送，处理以及应用等方面。
整个产业链的核心是芯片生产商，终端生产商，系统集成商以及电信运营商。
图1-1 物联网产业链2. 物联网体系架构及关键技术物联网体系架构分三层，即感知层，传送层和应用层。
图2-1描绘了物联网3个层的基本结构。
2.1 感知层关键技术感知层包括两个部分：传感器和控制器，用于数据采集及最终控制；短距离传输网络，将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。
世界各国的物联网发展战略
世界各国的物联网发展战略物联网已成为许多国家发展的战略，2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟专门成立了泛在网络社会（UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。
根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始物联网的发展战略。
近年来，越来越多的国家开始了基于物联网的发展计划和行动，中国也并不沉默。
从2005年开始，许多国家已纷纷开始无处不在物联网的发展战略。
近年来，越来越多的国家开始了基于物联网的发展计划和行动。
随着日韩基于物联网的U社会战略、欧洲物联网行动计划以及美国智能电网、智慧地球等计划纷纷出台，还有2009年温家宝总理在无锡考察时，提出了把无锡建成感知中国中心。
各国都把物联网建设提升到国家战略来抓，通过大力加强本国物联网建设，来占领这个后IP时代制高点，从而推动和引领未来世界经济的发展。
针对物联网的国家战略以及应用发展迅速，日韩基于物联网的U社会战略、欧洲物联网行动计划以及美国智能电网、智慧地球等计划纷纷出台，物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。
2009年包括Google在内的互联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。
1 主要发达国家的物联网战略1.1 美国的物联网战略美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会（NIC）发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。
美国国防部在2005年将智能微尘（SMARTDUST）列为重点研发项目。
国家科学基金会的全球网络环境研究（GENI）把在下一代互联网上组建传感器子网作为其中重要一项内容。
2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术进行大量投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。
物联网的国内外研究和发展现状
物联网的国内外研究和发展现状在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）正以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，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。
从国际上来看，许多发达国家在物联网领域投入了大量的研究资源，并取得了显著的成果。
美国一直处于物联网技术的前沿，其在传感器技术、数据分析、网络安全等方面具有深厚的技术积累。
例如，美国的一些科技巨头公司致力于开发智能家庭设备，实现家庭中的电器、照明、安防等系统的互联互通和智能化控制。
通过手机应用，用户可以远程操控家中的设备，实时了解家中的情况。
欧洲在物联网领域也表现出色，特别是在工业物联网方面。
德国的“工业40”战略，强调了通过物联网技术实现制造业的智能化升级。
工厂中的设备通过物联网相互连接，实时收集生产数据，进行预测性维护，提高生产效率和产品质量。
日本则在物联网的应用方面有着独特的发展，尤其在交通和物流领域。
通过物联网技术，实现了对车辆的实时监控和交通流量的优化管理，提高了交通运输的效率和安全性。
在国内，物联网的发展同样如火如荼。
政府高度重视物联网产业的发展，将其列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。
出台了一系列政策，鼓励企业加大研发投入，推动物联网技术的创新和应用。
我国在物联网的基础技术研究方面取得了重要突破。
在传感器技术方面，国内企业不断提高传感器的精度和稳定性，降低成本，满足了各种应用场景的需求。
在通信技术方面，5G 网络的快速发展为物联网提供了更高速、低延迟的通信保障，使得大量设备能够实时、稳定地连接到网络。
在应用领域，物联网在智慧城市建设中发挥了重要作用。
通过在城市中部署各种传感器，如环境监测传感器、交通流量传感器等，实现了对城市的智能化管理。
物联网技术的基础架构及发展趋势
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
由于物联网具备发展成为新经济增长点的巨大潜能。
世界上越来越多的国家将物联网作为后金融危机时代的重要战略部署。
全球正在掀起物联网发展热潮。
在我国，随着物联网在自然灾害监测、边防监控、重大活动的安全保卫等领域越来越广泛的应用，物联网已被列为国家新兴战略产业。
由物联网引发的全球第三次信息化浪潮即将到来。
1.物联网的基本定义物联网是全球公认的集计算机与互联网与移动通讯网之后的信息产业之后的又一次信息化浪潮。
业内专家预测，物联网产业将是下一个万亿元级规模的产业，甚至超过互联网30倍。
中国物联网产业潜力无穷。
物联网被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，是实现物物相连，智能化的一种网络，去年11月已经被确定为中国今后7大战略性新兴产业之一，温家宝总理提出建设“感知中国”,以及“要着力突破传感网、物联网的关键技术，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”的指示，将物联网建设上升为国家的战略高度。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机，互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。
广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。
2.物联网的技术架构及建设情况从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。
感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联隅识男j物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。
两络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
物联网的应用
1、城市管理（1）智能交通（公路、桥梁、公交、停车场等）物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状况”，还可以避免过载的车辆经过桥梁，也能够根据光线强度对路灯进行自动开关控制。
在交通控制方面，可以通过检测设备，在道路拥堵或特殊情况时，系统自动调配红绿灯，并可以向车主预告拥堵路段、推荐行驶最佳路线。
在公交方面，物联网技术构建的智能公交系统通过综合运用网络通信、GIS地理信息、GPs定位及电子控制等手段，集智能运营调度、电子站牌发布、IC卡收费、ERP（快速公交系统）管理等于一体。
通过该系统可以详细掌握每辆公交车每天的运行状况。
另外，在公交候车站台上通过定位系统可以准确显示下一趟公交车需要等候的时间；还可以通过公交查询系统，查询最佳的公交换乘方案。
停车难的问题在现代城市中已经引发社会各界的热烈关注。
通过应用物联网技术可以帮助人们更好地找到车位。
智能化的停车场通过采用超声波传感器、摄像感应、地感性传感器、太阳能供电等技术，第一时间感应到车辆停入，然后立即反馈到公共停车智能管理平台，显示当前的停车位数量。
同时将周边地段的停车场信息整合在一起，作为市民的停车向导，这样能够大大缩短找车位的时间。
（2）智能建筑（绿色照明、安全检测等）通过感应技术，建筑物内照明灯能自动调节光亮度，实现节能环保，建筑物的运作状况也能通过物联网及时发送给管理者。
同时，建筑物与GPs系统实时相连接，在电子地图上准确、及时反映出建筑物空间地理位置、安全状况、人流量等信息。
（3）文物保护和数字博物馆数字博物馆采用物联网技术，通过对文物保存环境的温度、湿度、光照、降尘和有害气体等进行长期监测和控制，建立长期的藏品环境参数数据库，研究文物藏品与环境影响因素之间的关系，创造最佳的文物保存环境，实现对文物蜕变损坏的有效控制。
（4）古迹、古树实时监测通过物联网采集古迹、古树的年龄、气候、损毁等状态信息。
及时作出数据分析和保护措施。
在古迹保护上实时监测能有选择地将有代表性的景点图像传递到互联网上，让景区对全世界做现场直播，达到扩大知名度和广泛吸引游客的目的。
各国“物联网”战略部署及技术应用
接 ，形 成所 谓 “ 联 网 ” 物 。然 后 将 “ 联 物
网 ”与 现 有的 互联 网整 合起 来 ， 实现 人 类
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名代表 之 一的 Ｉ ｔ首 席执 行官 彭 明盛 首次 Ｂ ｑ
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各国 “ 物联 网 ” 战略部署及技术应用
邢书 编 译
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油 气 管 道 等 各 种 物 体 中 ， 并 且 被 普 遍 连
起 到静 态 的 、有限 的指 导 作用 。这 导致 城 市道路 资源 未能 得到 最高效 率地 运用 ， 由 此 产 生 不 必 要 的 交通 拥 堵 甚 至 瘫 痪 。 而 智 能 的城 市 交 通 基 础 设 施 可 以将 整 个 城 市 内 的车 辆 和 道 路信 息实 时 收 集 起 来 ， 并 通 过 超 级 计 算 中心 动 态 地 计 算 出最 优 的 交通 指挥 方 案和 车行 路 线 ； 比 如 ，现 再
慧 ”状 态 ，提 高 资 源 利 用 率 和 生 产 力 水
平 ，改 善 人 与 自然 间 的 关 系 。 该 战略 预 言 ：“ 慧 的 地 球 ”战 略 能 智
够 带 来 长短 兼 顾 的 良好 效 益 ， 尤 其 是 在 当 前 的 局 势 下 ，对 于 美 国 经 济 甚 至 世 界
提 出 了 “ 慧的 地球 ”这一 概 念 ，建 议新 智 政 府 投 资 新 一 代 的 智 慧 型 基 础 设 施 ， 阐 明 其 短 期 和 长 期 效 益 。奥 巴 马 对 此 给 予
了积 极 的 回 应 ： 经 济 刺 激 资 金 将会 投 入 “ 到 宽 带 网 络 等新 兴技 术 中去 ，毫 无 疑 问 ，
物联网综述
物联网综述1、概述1.1物联网的定义目前，物联网产业已被公认是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。
在1999年，美国麻省理工大学Auto.ID实验室首次提出了EPC（Electronic Product Code）系统，即物联网概念。
物联网就是“物物相连的互联网”，是通过各类传感设备装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统，激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网络连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。
中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。
广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。
而在其著名的科技融合体模型中，提出了物联网是当下最接近该模型顶端的科技概念和应用。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
其具有：智能、先进、互联的三个重要特征。
国际电信联盟( ITU) 发布的ITU 互联网报告，对物联网做了如下定义：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。
根据国际电信联盟(ITU)的定义，物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing,T2T)，人与物品(Human to Thing,H2T)，人与人(Human to Human,H2H)之间的互连。
但是与传统互联网不同的是,H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接,从而使得物品连接更加的简化，而H2H是指人之间不依赖于PC而进行的互连。
因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题，故我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。
物联网,区域发展新战略
Ｒｅ ｉ 域 ｇ ｏｎＩ 区
物联 网 ， 区域 发展新 战略
我国各省市 、 区发展条件差异较大 ， 地 县域竞争 的发展模式 比 较突 出 ， 网更多是作为一种区域发展战略来 考量 物联
＞ 文 ／ 晓丹 ） 杨
８ 暑 妻
凳
间每年新 增 ２亿 欧元进一 步加 强研 发力 度， 同时拿 出 ３亿欧 元专款 ， 持物联 网 支 相关公私合作 短期 项 目建设 。欧洲 Ｍ Ｍ ２ 市场 比较成熟 ， 一些主流运 营商 已经实现 了安全监 测 、 自动售货 机 、 工业 流程 自动 化、 城市信息化等领域 的物联 网应用 。但 在 比较大的差距 ， 主要体现在对物联 网网
的 业 务 创 新 。 Ｎ Ｔ ｏｏ １ Ｄ Ｃ Ｍｏ 通 过 ｒ Ｇ Ｍ Ｇ Ｒ ／Ｇ 网 络 平 台 ，推 出 了 智 能 家 Ｓ ／Ｐ Ｓ３ 居、 医疗 监 测 、 动 Ｐ Ｓ等 业 务 。Ｋ Ｄ 与 移 Ｏ ＤＩ 辆应急响应系统。
科技、 浙大 网新 、 泰集 团 、 正 德力 西集 团、 华立集 团等一大批 民营企业 ， 已成长为 也 引领 浙江 物联 网由概念转 向商用 的主力 军。 目前 ， 浙江一些重点 区域正纷纷 出台 政 策推动 物联 网产 业发展 ，杭州 已提出 “ 感知杭州”的发展远景 ；嘉兴市无线传 《 已确定乐清为物联网产业 发展 的示范区 。
志 着 ，在 中 国热 络 了一 年 多 的物 联 网 ， 不
再仅仅是新潮 概念 或技术谈 资 ， 正逐步融 入 日常的商业应用和实体经济之中。 概念显示 ， 物联网比人 与人通信 的互 联网有更大 的增长潜力 ， 将有可能成为信 息产业在计算机 、 互联 网之后的第三次浪 欧盟 、 日韩三大阵营纷纷将发展物联 网上 升为国家战略或准 国家规划 ， 并呈现 出不
物联网技术应用场景案例分析
物联网技术应用场景案例分析第1章物联网技术概述 (4)1.1 物联网发展历程 (4)1.2 物联网核心技术 (4)1.3 物联网应用领域 (4)第2章智能家居物联网应用 (5)2.1 家庭自动化系统 (5)2.1.1 灯光控制 (5)2.1.2 窗帘控制 (5)2.1.3 空调与地暖控制 (5)2.1.4 家电互联 (5)2.2 智能家居设备互联 (6)2.2.1 家庭影院 (6)2.2.2 智能门锁 (6)2.2.3 智能家居 (6)2.3 安全防护与监控 (6)2.3.1 家庭安防系统 (6)2.3.2 燃气泄漏监测 (6)2.3.3 火灾监测与报警 (6)第3章智能制造物联网应用 (6)3.1 设备状态监测与维护 (7)3.1.1 设备状态实时监测 (7)3.1.2 预防性维护策略 (7)3.1.3 故障诊断与远程修复 (7)3.2 生产过程优化与控制 (7)3.2.1 生产数据实时采集与分析 (7)3.2.2 智能调度与优化 (7)3.2.3 生产质量控制 (7)3.3 供应链与物流管理 (7)3.3.1 供应链可视化 (7)3.3.2 库存管理与优化 (7)3.3.3 物流运输监控 (8)3.3.4 智能配送与追踪 (8)第4章智能交通物联网应用 (8)4.1 车联网技术 (8)4.1.1 车联网概述 (8)4.1.2 车联网技术架构 (8)4.1.3 车联网关键技术 (8)4.1.4 车联网应用案例 (8)4.2 智能交通信号控制 (8)4.2.1 智能交通信号控制概述 (8)4.2.2 智能交通信号控制原理 (9)4.2.3 智能交通信号控制方法 (9)4.2.4 智能交通信号控制应用案例 (9)4.3 停车诱导与管理系统 (9)4.3.1 停车诱导与管理系统概述 (9)4.3.2 停车诱导与管理系统架构 (9)4.3.3 停车诱导与管理系统关键技术 (9)4.3.4 停车诱导与管理系统应用案例 (9)第5章智慧农业物联网应用 (9)5.1 农田环境监测 (9)5.1.1 土壤湿度监测 (9)5.1.2 土壤温度监测 (9)5.1.3 光照强度监测 (10)5.2 精准农业与智能灌溉 (10)5.2.1 变量施肥 (10)5.2.2 智能灌溉 (10)5.2.3 农业机械自动化 (10)5.3 农产品溯源与质量监控 (10)5.3.1 农产品溯源 (10)5.3.2 农产品质量监控 (10)5.3.3 农产品冷链物流 (10)第6章智慧医疗物联网应用 (11)6.1 医疗设备联网与远程监控 (11)6.1.1 案例一：远程心电监护系统 (11)6.1.2 案例二：智能呼吸机监控系统 (11)6.2 电子病历与患者管理 (11)6.2.1 案例一：电子病历系统 (11)6.2.2 案例二：移动查房系统 (11)6.3 院内外康复与护理 (11)6.3.1 案例一：智能康复辅助系统 (12)6.3.2 案例二：远程护理系统 (12)第7章智慧能源物联网应用 (12)7.1 分布式能源监控与管理 (12)7.1.1 背景与意义 (12)7.1.2 案例分析 (12)7.1.3 技术要点 (12)7.2 智能电网与微电网技术 (12)7.2.1 背景与意义 (12)7.2.2 案例分析 (12)7.2.3 技术要点 (13)7.3 能源消费分析与优化 (13)7.3.1 背景与意义 (13)7.3.2 案例分析 (13)7.3.3 技术要点 (13)第8章智慧城市物联网应用 (13)8.1 城市基础设施监控 (13)8.1.1 案例一：智能交通系统 (13)8.1.2 案例二：智能电网 (14)8.1.3 案例三：智能水务 (14)8.2 环境保护与治理 (14)8.2.1 案例一：大气污染监测 (14)8.2.2 案例二：水质监测 (14)8.2.3 案例三：固废处理 (14)8.3 公共安全与应急管理 (14)8.3.1 案例一：消防物联网 (14)8.3.2 案例二：地震预警 (14)8.3.3 案例三：公共安全监控 (14)第9章智慧零售物联网应用 (15)9.1 智能仓储与库存管理 (15)9.1.1 案例背景 (15)9.1.2 技术应用 (15)9.1.3 应用效果 (15)9.2 客流分析与消费行为挖掘 (15)9.2.1 案例背景 (16)9.2.2 技术应用 (16)9.2.3 应用效果 (16)9.3 新零售体验与个性化服务 (16)9.3.1 案例背景 (16)9.3.2 技术应用 (16)9.3.3 应用效果 (17)第10章物联网安全与隐私保护 (17)10.1 物联网安全风险与挑战 (17)10.1.1 物联网系统架构的安全隐患 (17)10.1.2 数据传输与存储的安全问题 (17)10.1.3 设备漏洞与恶意攻击 (17)10.1.4 物联网应用场景的安全挑战 (17)10.1.5 跨界融合带来的安全风险 (17)10.2 物联网安全防护技术 (17)10.2.1 物理安全防护措施 (17)10.2.2 加密技术与应用 (17)10.2.3 认证与访问控制技术 (17)10.2.4 入侵检测与防御系统 (17)10.2.5 安全协议与标准 (17)10.3 隐私保护与数据安全策略 (17)10.3.1 用户隐私泄露风险与案例分析 (17)10.3.2 数据安全策略与法律法规 (17)10.3.3 零知识证明与同态加密技术 (17)10.3.4 联邦学习与隐私计算 (18)10.3.5 数据脱敏与匿名化处理 (18)10.4 未来物联网安全发展趋势 (18)10.4.1 物联网安全防护技术不断创新 (18)10.4.2 隐私保护与数据安全策略的完善与落实 (18)10.4.3 安全标准与法规的制定与实施 (18)10.4.4 智能化安全防护系统的发展 (18)10.4.5 跨界合作与全球物联网安全生态构建 (18)第1章物联网技术概述1.1 物联网发展历程物联网作为一个新兴的技术领域，自20世纪90年代中期以来，其概念便逐渐进入公众视野。
物联网
物联网技术的应用摘要本文简要介绍了物联网的相关概念，详细分析了一下物联网的关键技术，最后，对物联网的应用以及存在的问题进行了探讨。
关键字：物联网、RFID、传感器1、引言随着信息技术、计算机技术以及微电子技术的高速发展，信息产业已经经历了计算机互联网和移动通讯网两次浪潮，而如今人们正在迎来第三次浪潮——"物联网" 。
物联网的出现打破了之前的传统思维，物联网是一张连接世界万物的巨大信息网络，并与互联网相连接。
通过物联网人们能够更好的感知世界、控制物体的传输移动，从而使人与自然、人与世界更为和谐。
所谓“物联网”(Internet of Things), 就是将各种信息传感设备, 如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起, 系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。
物联网的理念最早可以追溯到1991英国剑桥大学的咖啡壶事件，其原理就是视频监测—上传数据到网络来实现对咖啡壶的“异地观测”。
1995年比尔·盖茨在其著作《未来之路》中提出来物联网的构想，即万事万物的联网，但是由于当时无线网络、硬件以及传感设备发展的限制，这一构想并未落实。
真正提出物联网的的概念是在1999年由麻省理工学院自动标识中心的Ashton教授提出的,早期的定义很简单也很局限，就是把所有的物品通过射频识别（主要是RFID）等信息传感设备与因特网连接起来，实现智能化识别和管理。
2005 年国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告2005：物联网》的报告指出, 无所不在的“物联网”通信时代即将来临, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。
射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
这个时候对物联网的定义，覆盖范围有了较大的变化，不再只是基于RFID技术的物联网。
物联网的简介
一、物联网的简介
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户 端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信 的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红 外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，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 网络概念。
射频读写器： 射频读写器是可以利用射频技术读/写射频识别标签信息的设
备。读取（或写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定 式。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数 据，从而达到自动识别物体的目的。通常阅读器与计算机相连， 所读取的标签信息被传送到计算机上，进行下一步处理。
RFID工作原理如下： （1）无线电载波信号经过射频读写器的发射天线向外发射 （2）当射频识别标签进入发射天线的作用区域时，射频识 别标签就会被激活，经过天线将自身信息的数据发射出去； （3）射频识别标签发出的载波信号被接收天线接收，并经 过天线的调节器传输给读写器。对接收到的信号，射频读写 器进行解调解码后再传送到后台的电脑控制器； （4）该标签的合法性由电脑控制器根据逻辑运算进行判断 ，针对不同的设定作出相应的处理和控制； （5）按照电脑发出的指令信号，控制执行机构进行运作； （6）计算机通信网络通过将各个监控点连接起来，形成总 控信息平台，根据实际不同的项目要求可以设计各不相同的 相应软件来完成需要达到的功能。
(3)传感网组织结构及底层协议 网络体系结构是网络的协议分层以及络协议的集合，是 对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。对传感网 而言，其网络体系结构不同于传统的计算机网络和通信 网络。对于物联网的体系结构,已经提出了多种参考模型。 就传感网体系结构而言,也可以由分层的网络通信协议、 传感网管理以及应用支撑技术三个部分组成。其中，分 层的网络通信协议结构类似于TCP/IP协议体系结构；传 感网管理技术主要是对传感器节点自身的管理以及用户 对传感网的管理；分层协议和网络管理技术是传感网应 用支撑技术的基础。
全球各主要国家(地区)5G 发展战略
全球各主要国家（地区）
5G
发展战略
《美国国家安全战略》
（FCC）5G FAST计划
美国联邦通信委员会（FCC）5G FAST 计划发布，该计划被描述为“促进美国在5G 技术计划由三个方面组成，添加额外的无线电频谱；级别的基础设施政策改进，制定5G 新规严格规定各州政府处理相关业务的时限及收费标准；更新联邦法规，共同减轻公司对5G 技术的美国联邦通信委员会（FCC）
美国白宫发布备忘录明确2020财年八大研发优先领域。
其中提出要加强连通性和自主性，应支持先进通信网络（包括5G 无线网络及其他网络）的开发和部署，包括优先考虑管理频谱、2018年7月
《下一代移动技术：
英国5G战略》
(RSPG)发布了欧洲
初期部署频谱。
欧盟电信委员会的成员国代表同意到2025年将
5G路线图出炉，
欧盟“地平线2020”计划
日本将借2020东京奥运会东风推动5G发展
（编辑：孙进，图片来自网络）。
“感知中国计划”-关于我国物联网发展的建议
二、 中国移动关于物联网的创新与实践
完备的无处不在的移动通信网络是物联网发展的基础条件。中国移动在全国拥有 47万个基站，现有网络规模与覆盖范围全球第一。由于认识到物联网巨大的发展潜 力，而机器到机器通信（machine to machine,M2M）是现阶段物联网的主要应用形式， 经过多年的技术攻关与产品研发，目前中国移动在M2M领域已形成一整套拥有自主知 识产权的技术标准、解决方案和相关产品，并已面向政府、行业和家庭开展多样化的 物联网应用实践。
图一：物联网的体系架构图
感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和 M2M终端、传感器网络和传感器网关等，在这一层次要解决的重点问题是感知和识别
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物体，采集和捕获信息。感知层要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力，解 决低功耗、小型化和低成本的问题。 网络层首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，这被普遍认为是最成熟 的部分，除此之外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海 量信息进行智能处理的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升 信息运营的能力，如对样本库和算法库的部署等。网络层是物联网成为普遍服务的基 础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合。 应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案 集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展 具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。 三层协同工作算法的发展也是一个重要方向，能够显著提升物联网应用的智能化水 平。
（二）各国的物联网战略
近年来，全球主要发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略，冀望借 助物联网，来寻求金融危机解决之道，刺激经济增长。2008年底IBM向美国政府提出 的“智慧的地球”战略，2009年6月欧盟的“物联网行动计划”，2009年8月日本的
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各国物联网战略部署及技术应用This manuscript was revised on November 28, 2020各国“物联网”战略部署及技术应用“智慧的地球”战略能够带来长短兼顾的良好效益，尤其是在当前的局势下，对于美国经济及世界经济走出困境具有重大意义。
2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后在与美国工商业领袖举行的一次“圆桌会议”上，作为仅有的两名代表之一的IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。
奥巴马对此给予了积极的回应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。
”此概念一经提出，即得到世界各国的高度关注，并纷纷出台了各自有关物联网的计划部署，同时积极开展了一系列的技术应用。
美国：“智慧地球”战略美国的"智慧地球"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，形成所谓"物联网"。
然后将"物联网"与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到"智慧"状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
该战略预言："智慧的地球"战略能够带来长短兼顾的良好效益，尤其是在当前的局势下，对于美国经济甚至世界经济走出困境具有重大意义。
在短期经济刺激方面，该战略要求政府投资于诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施，能够刺激短期经济增长，创造大量的就业岗位；其次，新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间，有利于增强国家的长期竞争力；第三，能够提高对于有限的资源与环境的利用率，有助于资源和环境保护；第四，计划的实施将能建立必要的信息基础设施。
研究人员还列举了新技术在实际中的运用。
例如，现有的城市交通管理基本是自发进行的，每个驾驶者根据自己的判断选择行车路线，交通信号标志仅仅起到静态的、有限的指导作用。
这导致城市道路资源未能得到最高效率地运用，由此产生不必要的交通拥堵甚至瘫痪。
而智能的城市交通基础设施可以将整个城市内的车辆和道路信息实时收集起来，并通过超级计算中心动态地计算出最优的交通指挥方案和车行路线；再比如，现有的电力输送网络缺少动态调度，从而导致电力输送效率低下。
据美国能源部的统计，使用传统电网，大量上网电力被消耗在输送途中。
而智慧电网通过先进信息系统与电网的整合，把过去静态的、低效的电力输送网络转变为动态可调整的智能网络，对能源系统进行实时监测，根据不同时段的用电需求，将电力按最优方案予以分配。
"智慧的地球"战略被不少美国人认为与当年的"信息高速公路"有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。
欧盟：新行动计划2009年6月18日，欧盟委员会宣布了新的行动计划，确保欧洲在建构新型互联网的过程中起主导作用。
这种新型的互联网能够把各种物品，如书籍、汽车、家用电器甚至食品连接到网络中，简称为"物联网"。
欧盟认为，此项行动计划将会帮助欧洲在互联网的变革中获益，同时它也提出了将会面临的挑战，如隐私问题、安全问题以及个人的数据保护问题。
行动计划内容如下：1．管理：定义一系列"物联网"管理原则，并设计具有足够级别的无中心管理的架构。
2．隐私及数据保护：严格执行对"物联网"的数据保护立法。
3．"芯片沉默"的权利：开展是否允许个人在任何时候从网络分离的辩论。
公民应该能够读取基本的RFID（射频识别设备）标签，并且可以销毁它们以保护他们的隐私。
当RFID及其它无线通信技术使设备小到不易觉察时，这些权利将变得更加重要。
4．潜在危险：采取有效措施使"物联网"能够应对信用、承诺及安全方面的问题。
5．关键资源：为了保护关键的信息基础设施，把"物联网"发展成为欧洲的关键资源。
6．标准化：在必要的情况下，发布专门的"物联网"标准化强制条例。
7．研究：通过第七研究框架继续资助在"物联网"领域的研究合作项目。
8．公私合作：在正在筹备的四个公私研发合作项目中整合物联网。
9．创新：启动试点项目，以促进欧盟有效地部署市场化的、互操作性的、安全的、具有隐私意识的"物联网"应用。
10．管理机制：定期向欧洲议会和理事会汇报"物联网"的进展。
11．国际对话：加强国际合作，共享信息和成功经验，并在相关的联合行动中达成一致。
12．环境问题：评估回收RFID标签的难度，以及这些标签对回收物品带来的好处。
13．统计数据：欧盟统计局将在2009年12月开始发布RFID技术统计数据。
14．进展监督：组建欧洲利益相关者的代表团，监督"物联网"的最新进展。
日本：“i－Japan战略2015”2009年7月6日，日本政府以完善2006年1月份公布的"IT新改革战略"为基础，沿用其成果，正式推出了至2015年的中长期信息技术发展战略，该战略命名为"i－Japan战略2015"（以下简称为"i－Japan"）。
"i－Japan"战略描述了2015年将会实现的日本数字化社会蓝图，阐述了实现数字化社会的战略。
日本旨在通过数字化社会的实现，提升国家的竞争力，参与解决全球性的重大问题，确保日本在全球的领先地位。
通过数字化技术与其他产业的融合，从根本上提升效率，产生新的附加值。
所以，"i－Japan"当中的"i"有两层含义：1.数字化技术将如同空气和水一般融入日本社会的每一个角落，由此实现安全、稳定、公平、易用的信息使用环境，从而打造国民生活丰富多彩、人与人关系更加和谐的社会；2.数字化技术也将为日本经济社会体系带来变革，激发新的活力，能够使企业积极自主地创新，使企业向低成本高收益转型，创造一个经济可持续发展的、与国际社会协调合作的社会环境。
与以往强调数字化技术研发过多侧重于技术方面的日本信息化战略定位相比，"i－Japan"战略真正从"以人为本"出发，着眼于应用数字化技术打造普遍为国民所接受的数字化社会。
"i－Japan"战略分为"3大核心领域(电子政府和电子自治体、医疗保健、教育与人才)"和"激发产业与区域活力、培育新兴产业"以及"完善数字基础设施建设"3个范畴。
物联网若要具备全面感知、可靠传送、智能处理的技术特征至少要包括如下几方面的技术和围绕这些技术所衍生出来的庞大产业群：1.以RFID为代表的物品识别技术；2.传感和传动技术；3.无线网络通信技术；4.数据存储和处理技术；5.以3C融合为代表的智能物体技术。
其中RFID作为现实生活中物体的"身份证"是实现物联网的基础核心环节。
下面列举几个国家和地区对RFID在各个领域的应用：巴黎：使用RFID技术管理道路标志在关于实施道路垂直标志（指路牌）和水平标志（道路标记、人行道）工作的提案过程中，巴黎政府一直希望可以有这样一种方案，可以让她在2009年底前拥有关于道路标志的完整、不断更新的全景信息。
她还希望政府可以受益于最后决定采用的方案，以预测和优化成本。
最终，这个城市选择了以不同设备技术为基础的管理解决方案--3G/GPRS、RFID技术、GPS、谷歌地图/地球和互联网。
其关键在于，查询的实时性、设备及业务的可追踪性。
具体而言，在铺设或维护道路标志的工作中，现场操作员利用掌上电脑读取电子标签，从而识别道路标志。
与此同时，这些操作员借助GPS与谷歌地图，描绘、验证它们的位置，然后拍摄标志的照片，再通过GPRS/3G连接实时发送这些信息。
巴黎城市的用户，便可以通过网络访问至一个关于道路标志管理与应用的页面，其中包括一个全面的数据库、谷歌电子地图、搜索引擎；还有分析程序、设计文件，并且他们能够以EXCEL格式等Of-fice工具导出数据。
日本：地铁RFID技术打造互动地图今年4月，日本东京地铁开始测试一套RFID技术互动地图系统，为的是让乘客们获得更多的帮助。
支持FelicaRFID 技术的手机用户也可以按下地图上一个按钮激活一个Felica感应器，并将手机靠近屏幕，将地点坐标下传到自己的手机上。
回到地面上时，用户可采用手机制图技术画出目的地的路线。
比如，在Ginza地区分布着无数家餐厅、咖啡馆、酒吧和小商店，特别是Ginza地铁站共有32个出口，共有3条地铁线在此相交。
因此，对这个地区不熟悉的旅客们往往很难找到目的地。
这种地区就非常需要采用这种高科技地图系统。
现在，Ginza站共采用了两台47英寸大小的LCD平板屏幕，展示该区地图。
屏幕带有按钮，乘客可通过按键高亮度显示一些常去的地点，如银行、ATM、便利店和邮局。
当某个按钮被按下时，地图上显示这个按钮对应场所的所有地点，并标有图标，用户触摸其中一个图标，地图便可以画出从该地到目的地的最短路线。
对于其他地点，乘客只需输入地址便可查询。
由于这套地图系统只覆盖当地地区，用户只需输入代表特定地区和建筑的两三个数字，系统就可以显示出路线。
新加坡：使用RFID标签增强对老年人的护理新加坡启动生活中心（TheCentreforEnabledLivingLtd，主要职责为：为老年人和残障人士、以及他们的看护者提供信息和相关服务，管理残疾人计划，为老弱病残的看护人提供支持，推行公共教育活动等）最近正在考虑"触爱社会服务"（TouchCommunityServices，新加坡的志愿福利团体）的建议，希望借助科技手段增强提供护理的质量和效率。
该提案的核心为一种采用RFID技术的跟踪系统。
根据这项计划，将使用RFID标签对每个接受"触爱社会服务"的家庭进行标记。
这将使系统可以捕捉到职员或义工探望老年人的时间，有利于确保职员和志愿者的最优配置，而这，恰是目前人工系统无法达到的。