第一章 物联网概述1讲解

白天 夜晚 短时应急 长时连续
计算机到计算机 人和人 人和物 物和物
任何物互联
任何时间互联
• 当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提 醒主人忘带了什么东西；
• 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等 • 一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重
时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空 间还有剩余，告诉你轻重货怎样搭配； • 当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔 疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以 吗？” • 当司机在和别人扯闲话，货车会装作老板的声音怒吼 “笨蛋，该发车了！”
M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备联 网和通信能力，其核心理念就是网络一切 （Network Everything）。
● 智能化机器——使机器“开口说话”，让机器具备信 息感知、信息加工（计算能力）、无线通信能力。
● M2M硬件——进行信息的提取，从各种机器/设备那 里获取数据，并传送到通信网络。
– 物联网：一次性扫描和结账同时完成（超市和银行 联网），超市终端没有收银员，你可以推着车直接 从阅读器走出去。并且消费者可以知道每件物品的 历史；
1.2 物联网的概念
1.2.1 物联网相关概念 1.智慧地球 • 2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商
业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表 之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这 一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。
（图1-2）
1.1 物联网的起源
• 1995年比尔·盖茨在《未来之路》书中首次提出“物 －物”相联的雏形
物联网的概念最早是从射频识别（RFID）这个领域来的， 在1999年由专门研究RFID技术的EPC global的前身—— 美国麻省理工学院Auto-ID中心提出。
2005年11月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上， 国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》， 提出了“物联网”的概念
• 2009年2月24日，IBM大中华区首席执行官钱大群在 2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策 略。
• 智慧的医疗 • 智慧的城市 • 智能的电力 • 智慧的铁路 • 智慧的银行 • 智慧的零售
2.M2M系统 Machine-to-Machine/Man
通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等为 接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满 足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的 信息化需求。M2M根据其应用服务对象可以分为个人、 家庭、行业三大类。
1.2.3 物联网的系统组成
第一层是感知互动层
第三层是应用服务层 第二层是网络传输层
• 感知互动层：感知和识别物体，收集环 境信息。
• 网络传输层：由各种通信网络（互联网、 电信网、移动通信网、卫星网、广电网） 形成的融合网络。
• 应用服务层：实现智能化应用
移动中
任何地点互联
室外
室内
计算机设 备位置
• 普适计算 普适计算又称普存计算、普及计算（英文中叫做 pervasive computing或者Ubiquitous computing）
强调和环境融为一体的计算，而计算机本身则从人们 的视线里消失。使计算机融入人的生活空间，形成一个 “无时不在、无处不在而又不可见”的计算环境。在这 样的环境中，计算不再局限于桌面，用户可以通过手持 设备、可穿戴设备或其他常规、非常规计算设备，无障 碍地享用计算能力和信息资源。
能力培养目标
①物联网系统安 装、调试及维护 ②物联网技术应 用和系统集成 ③能构建小型的 物联网系统
素质培养目标
①具备事业心和 责任心 ②培养学生的创 新思维能力 ③培养学生的团 队协作精神和自 主学习的能力
课程的整体设计——主要内容及学时分配
基础：物联网概述、物联网现状分析、各种典 型应用（14学时）
注意：这种融合是“双向的”
• 从技术理解物联网是指物体通过智能感应装置，经过 传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与 物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
• 从应用理解物联网是指把世界上所有的物体都联接到 一个网络中，形成“物联网”,然后“物联网”又与现 有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达 到更加精细和动态的方式管理生产和生活。
物联网技术概论
课程的定位、作用与和目标
因特网技术 应用
电子技术 基础
物联网技术 概论
无线传感网 络安装与调
试
RFID安装 与调试
承上启下 开设在第三学期
课程的定位、作用与和目标
知识培养目标
①了解物联网技 术的基本理论， 典型应用系统的 构成； ②理解相关支撑 技术的原理、软 件算法和基础知 识。
• 物联网最重要的特点之一同样是感知现 实物理世界，因此传感器网络被视为物 联网的一个主要起源。
1.1.2 无线射频识别（RFID）
Radio Frequency Identification 非接触式的自动识别技术
利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到目标识 别目的并交换数据
Auto-ID
EPC global (Electronic Product Code)
• CPS与物联网有类似的能力，但CPS更强调循环反馈， 要求系统能够在感知物理世界之后通过通信与计算再对 物理世界起到反馈控制作用。
1.2.2 物联网内涵辨析
早期认识：被认为是将每个物品打上电子标签， 然后通过射频识别技术和通信技术形成信息网络， 实现物品的智能识别、定位和监控
当代认识：物联网的基本含义就是一种虚拟数 字世界和现实物理世界的融合。
睡觉时，床上的自动温控系统 已经将床暖热……
至于你信不信，反正我信了
定义
• 物联网的英文名称为“The Internet of Things” , 简称：IOT。由该名称可见，物联网就是“物物相连
的互联网”。
• 通过射频识别(RFID)装置、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。
● 通信网络——将信息传送到目的地。
● 中间件——在通信网络和IT系统间起桥接作用。 ● 应用——对获得数据进行加工分析，为决策和控制提
供依ห้องสมุดไป่ตู้。
3. 信息物理系统 (cyber physical systems,简称CPS)
集成计算、通信与控制于一体的智能系统。信息物理 系统通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用 网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协 作的方式操控一个物理实体。
物联网三个重要特征：
1、全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获 取物体的信息
2、可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物 体的信息实时准确地传递出去
3、智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技 术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施 智能化的控制
传感网是物联网 的组成部分
物联网概念不是凭空杜撰出来的，也不是某单项新 技术突破引申出来的。物联网的发展有坚实基础，是现 代信息技术发展到一定阶段的必然产物，是多项现代信 息技术的殊途同归与聚合应用，是信息技术系统性的创 新与革命。
• 以超市为例：
– 条形码：逐一扫描条码+结账
– RFID：一次性扫描（你可以推着购物车迅速通过 RFID阅读器）+结账；
1．物联网与传感网
2．物联网与互联网
物联网是 互联网的延伸
3．物联网与泛在网
泛在网是物联网 发展的愿景
• 泛在网络(U网络）
“泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无 所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间 （ anytime)、任何地点(anywhere)、任何人 (anyone)、任何物(anything)都能顺畅地通信为目 标
• 标签：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的 电子编码，附着在物体上标识目标对象；
• 阅读器：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可 设计为手持式或固定式；
• 天线：在标签和读取器间传递射频信号。
• 由于具备物品自动识别和信息交换能力， RFID技术被形象的比喻为“物物通信技 术”。因此被视为物联网的起源之一。
本质上说，CPS是一个具有控制属性的网络，但它 又有别于现有的控制系统。
主要用于一些智能系统上如机器人，智能导航等
• 信息物理系统是计算、通信与物理过程的综合。CPS的 目标是使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程合 作和自治等能力，通过互联网组成各种相应自治控制系 统和信息服务系统，完成现实社会与虚拟空问的有机协 调。
到了公司，下车后，导航系统自动将车停入车 位。
公司门口，门禁系统扫描虹膜后提示：欢迎来 到公司，新的一天愉快!
在处理完一天的事务回 家，晚饭后，和家人一 起在4D家庭影院里看 最新流行的电影
还可以在家里的自助医疗系 统检查下身体，数据采集完 成后传输到医院，医生会根 据身体的各项数据指标对您 的生活饮食进行一些建议， 如果有问题则会通知您到医 院就诊。
核心：体系架构、关键技术（16学时）
总结：标准化工作、机遇、前景 （10学时）
其它：复习、机动（5学时）
第一章 物联网概述
1.1 物联网的起源 1.2 物联网的概念
？年后的一天
• 早上出门上班，车里的传感器会自动检查，报 告车辆情况，然后选择 交通最为顺畅的道路。
• 行至半路发觉可能忘了关门，拿出手机打开家 里的全方位监察系统，发觉一切正常，老人正 在陪孩子玩耍。
1.1.1 传感器网络 感知现实物理世界
将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： • 光敏传感器——视觉 • 声敏传感器——听觉 • 气敏传感器——嗅觉 • 化学传感器——味觉 • 压敏、温敏、流体传感器——触觉