第一章物联网概述

1.1 物联网的发展概况
概念起源 麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理
念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术， 在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享 的实物互联网，即物联网。
计算机和互联网技术的迅速发展，深刻的改变着人们的生活 方式。
1965戈登·摩尔提出摩尔定律，认为芯片发展18个月就要翻一 番。——神话？
绿野千传（GreenOrbs） ——用于森林生态监测的长期大规模无线传感器网络系统
森林作为陆地生态系统主体，在调节全球碳平衡、减缓大气CO2浓度上升，以及 调节全球气候方面具有不可替代的作用。胡锦涛总书记在2009年9月 22日联合国气 候变化峰会开幕式上的"要大力增加森林碳汇"讲话也指出了林业生态对于控制全球气 候变化起到的重要作用。"通过发挥森林生态系统的独特功能 是应对全球气候变化最 有效途径。对森林中CO2浓度的持续的测定，有利于为森林吸收CO2提供科学依据。 "同时，森林其他生态指标的持续性监测对维护森林 生态系统也具有极其重要的意义。
理论化、细化 推进学科发展
1700年 牛顿
学科分叉 推进学科发展
1831年法拉第 电磁感应
1800年
莫尔斯 电报
贝尔 电话
爱迪生 电灯
1900年
普里戈金
耗散结构论
贝塔朗菲
信
系统论
息
理论生物学
学
科
哈肯
专
香农
协同论
业
信息论
分
支
维纳
托姆
wk.baidu.com控制论 突变论
老三论
2000年
虚拟世界
物 联
学科合并 推进历史发展
网
普朗克 量子假说
Accenture实验室高级研究员Chad Burkey表示：“其实这个系统基本原理非常 简单。”用飞机或其他什么方式将“尘埃”（微型传感器）喷撒到森林中，如漫天大 雪，纷纷扬扬。一旦“着陆”，在树上，在花丛、灌木丛中，在地面上，每一粒“尘 埃”便自动确定自己的位置坐标，同时与周围“尘埃”建立通信联络，一个巨大的、 覆盖了整个森林的无线监视、通信网即刻形成。接下来，“尘埃”立即投入工作，依 据各自的软件程序，测量特定环境参数。
承担信息的传输（无线传感器、 网络层 移动网、固网、互联网、广电
网等）。
硬
承担信息的采集（通过智能卡、
件
感知层 RFID电子标签、各种物理量传 感器等）。
感知控制层层
网络传输层
应用服务层
主要技术 EPC编码和RFID射频识别技术
无线传感器网络，PLC，蓝牙，云计算技术、数据融合与智
Wi-Fi，现场总线
智慧尘埃——森林防火系统
在森林中布满无数只微小的电子传感器，它们构成一个网络，时刻监视整个森林 的每一个角落；发现火情，自动告警。这些微小的传感器，就是加州大学伯克利分校 的Kristofer Pister教授和他的助手们研发的“智慧尘埃”（Smart Dust）。
名字一目了然。这些被称为“尘埃”的装置极其微小，只相当于几颗沙粒那么大 （不到5毫米见方），然而却极具智慧，能够同时测量温度、湿度、光照度等诸多环境 参数。每一粒“尘埃”本身就是一个微处理器，能够独立收集、处理和收发信息；“ 尘埃”之间能够相互通信。
除了物流领域，物联网还可以广泛应用在道路、交通、 医疗、能源、家电监控等各个领域。具体，把传感器、 RFID标签等信息化设备嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、 公路、油气管道、商品、货物等各种物理物体和基础设施 中，甚至是人体中！将它们普遍互联，并与互联网连接起 来，形成“物联”。
下面简单回顾一下物联网的发展历程.......
➢2010年2月，国务院总理温家宝在《政府工作报告》中，将 “加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。表明物联 网已经被提升为国家战略，中国开启物联网元年。
智慧地球——智能地球。就是把感应器嵌入、装备到 电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、 大坝、油气管道等物体中，物体之间普遍连接，并与 互联网整合起来，实现人类社会与物理世界的整合。
互联网 通信网 计算机终端 用户
全面感知 可靠传送 智能处理
主要特征
利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、 测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取
通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络， 随时随地进行可靠的信息交互和共享
利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信 息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制
本质体现 一、识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信
的功能 二、互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络 三、智能化特征，即网络系传 统感 应网 具又 有称自物动联化网、自我反馈与智能控制的特点
传感器 节点
射频识 别装置
红外感 应器
全球定 位系统
激光扫 描器
物联网是依靠固定和移动网络实现物与物之间的两两互联， 不需要人的参与就可以智能运转。
应该说，移动互联网和物联网都是互联网的延伸，只是一个 向自由发展，一个向自然发展，一个是由静及动，一个是由 人及物。
物联网的出现应该归功于物流系统的现代化需要。
现代物流系统希望利用信息生成设备，如无线射频识 别（Radio Frequency Identification, RFID）、传感器， 及全球定位系统等种种装置与互联网结合起来，方便货物 的查询、跟踪等。类似于条形码的自动识别技术（AutoID）就是物联网的最初应用。
➢1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网 （Internet of Things, IOT）概念。
➢1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称为 EPC系统的物联网构想。
➢1999年，建立在物品编码、RFID技术和互联网基础上，美国 MIT成立的Auto-ID Center中心首先提出物联网概念。
爱因斯坦 相对论, 量子理论
量子时代
玻尔 原子理论
物
理
学
学
科
物理世界
分
支
互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客 户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结 果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完 成一项工作、共同娱乐。
移动互联网是人依靠移动终端实现移动终端与移动终端、固 定终端两两互联，实现人与人的通信;
倘若环境温度和光照度急剧升高，或湿度急剧下降，便意味着“可能有什么东西 着火了！”。但是，一粒“尘埃”“发现情况”或许不足为信，它还要与周围“尘埃 ”沟通，相互核实真伪。要知道，一个区域众多“尘埃”同时进行此项工作，多方求 证，多重求证，具有很高的准确性和可靠性。
火情一经确认，“尘埃”便经由监视通信网自动向森林管理者发出火警。
1.3 系统结构
1.3 系统结构
1. 从整体上讲，物联网可以分为属于硬件系统中的感知 层和网络层，以及属于软件系统中的应用层三大部分。
软件
物 联 网
硬件
应用层 网络层 感知层
完成信息的分析处理和决策， 应用层 以及实现或完成待定的智能化
软
应用和服务任务，以实现物与
物、人与物之间的识别与感知，
件
发挥智能作用。
在这个整合的网络中，存在超级计算机对整合网络内 的人员、机器、设备和基础设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，改善人和自然间的关系。 http://www.56.com/u12/v_MTA3NzAwNjQ5.html
为了给林业生态监测提供可靠的原型系统，"绿野千传"应运而生。该系统能够为 实现大规模林业监控提供技术支持和实践经验。系统的主要任务包括：
一方面，"绿野千传"用于森林生态环境的全年监测，通过传感器收集包括温度、 湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据。采集的信息为多种重要应用提供支持，如森 林监测、森林观测和研究、火灾风险评估、野外救援等。
➢2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济 和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》。
➢2009年8月，日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为 国家重要战略。
➢ 2009年8月，国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考 察，指出关于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统 和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快 推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫 “感知中国”中心
另一方面，"绿野千传"是无线传感器网络研究领域就建立长期大规模无线传感 器网络系统而进行的前瞻研究与探索。通过"绿野千传"的真实经历，我们希 望能够 探索潜在的研究空间，提供可能的科学解决方案，特别是针对在原始森林中部署 1000多个节点且需要持续工作一年以上的无线传感器网络系统所面临的研 究和工程 挑战，展开探索。
能技术、中间件技术
知识点
知识单元
知识体系
软件 （平台）
EPC编码的标准和RFID的工作原 数据传输方式，算法，原理 理
产品编码标准、RFID标签、阅读 组网技术，定位技术，时间同
器、天线、中间件
步 技 术 ， 路 由 协 议 ， MAC 协
议，数据融合
通过对产品按照合适的标准来进 行编码实现对产品的辨别。和通 技术框架，通信协议，技术标 过射频识别技术，完成对产品的 准 信息读取，处理和管理
目录
1.1 发展概况 1.2 定义 1.4 系统组成 1.5 关键技术和难点 1.6 应用领域
太阳渐渐升起，房间里的光传感器和温度传感器感受到世界的微 妙变化....，7点窗帘自动打开。床头的电子提示器告诉你作文的睡眠 质量和各项身体指标，并将这些信息发送给你的私人医生。
衣柜前的显示屏以及根据今天的天气情况给出了三套服装搭配方 案。在你穿衣服的时候，洗漱间的水已经调节到你设定的温度。你 出门锻炼时，选择了离开模式，家门自动运行“主人离家状态”。 带有智能传感器的手表一路跟踪显示你运动消耗的热量，跑步速度， 脉搏等信息。30分钟后自动提示你运动任务完成。回到家依靠指纹 识别系统开门，启动回家模式。
http://v.youku.com/v_show/id_XMjUxNDA3MTIw.html
1.2 物联网的定义
物联网没有一个精确且公认的定义。原因： 第一，物联网的理论体系没有完全建立，对其认识还不够深入，还不能透 过现象看出本质； 第二，由于物联网与互联网、移动通信网，传感网等都有密切关系，不同 领域的研究者对物联网思考所给予的出发点各异，短期内还没达成共识。
打开冰箱，按照智能冰箱提高的健康绿色食谱做好早饭。饭后， 走到车库门口，车库自动感应到主人，打开库门。在确认你的目的 地后，汽车提高了一天参考行车路线，行车过程中不断与道路对话， 感知拥堵病不断变化最佳行车路线；汽车同事通过与其他车辆进行 对话，感知车距以免发生事故。
当你到达办公室时，今天的工作日程早已经发生到了你的手机中， 秘书送来温度适宜的咖啡，美好的一天就这样拉开了序幕.......
➢2003年11月1日，国际物品编码组织出资正式接管EPC系统，并 组成EPC Global进行全球推广与维护。
➢2005年，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联 网》。
➢2009年初，IBM提出了“智慧地球”的概念。 认为：信息 产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在各行各 业之中，具体就是把传感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，形成物联网
根据IBM前首席执行官郭士纳的观点,计算模式每隔15年发生 一次变革。——“十五年周期定律
十五年周 期定律
大 型 机
1965
计 算 机
1980
互 联 网
1995
物 联 网
2010
2004年，物联网就曾被美国《商业周刊》评为全球十大热门技术
物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离 的物理世界和信息世界实现了互联和整合。
举例两种定义：
物联网 IOT（Internet of Things）
物联网是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定协 议，使物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实 现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。
物联网是指通过传感器、射频识别（RFID）技术、 全球定位系统等技术，实时采集任何需要的信息，通过各 种可能的网络接入，以实现物与物、物与人的泛在链接， 实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。