咨询师继续教育课件：物联网概述

物联网概述
主讲人：邓卉
主讲人单位：工信部电子一所
咨询工程师继续教育课件——电子专业
中国工程咨询协会电子专业委员会
课程内容
物联网的起源与发展
物联网的核心技术
物联网的典型应用
物联网概述
物联网的起源与发展
（一）历史进程
物联网的基本思想出现于20世纪90年代
被誉为继计算机、互联网之后的第三次信息技术革命浪潮
·2005年11月，在突尼斯举行的世界信息社会峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU 互联网报告2005：物联网》，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、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

·2008年11月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此作为经济振兴战略。

奥巴马对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。

·2009年8月，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。

（二）物联网的定义
定义1：物联网是由具有标识、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在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。

2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）《物联网报告2020》
定义2：物联网是未来互联网的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。

物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合。

2009年9月，欧盟物联网研究项目组（CERP-IoT）《物联网战略研究路线图》
定义3：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

2010年3月，第十七届全国人大第三次会议国务院政府工作报告的附注第三条
结合当前物联网的实际应用，给出定义：
物联网是利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物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目的。

（三）物联网特征
互联特征
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。

感知特征
物联网是各种感知技术的广泛应用，通过部署海量的多种类型感知设备，每个感知设备都是一个信息源，不同类别的感知设备所捕获的信息内容和信息格式不同。

智能化特征
物联网应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

物联网本身具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。

（四）发达国家物联网发展战略
（五）国内物联网相关政策
·2012年2月，工信部发布《物联网“十二五”规划》。

·2013年2月，《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》颁布。

·2013年9月，多部委印发十个物联网发展专项行动计划，涉及了顶层设计、标准制定、技术研发、应用推广、产业支撑、商业模式等十方面的内容。

·截至2014年底，已有20余个省、市出台了物联网专项规划、行动方案和发展意见。

物联网的核心技术
（一）物联网技术体系
物联网技术体系
（二）感知层技术
·感知层位于物联网技术体系的最底端，是所有上层结构的基础。

·通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联网区别于其他网络的最独特的部分。

·物联网的“触手”是位于感知层的大量信息生成设备，既包括采用自动生成方式的二维码、RFID、传感器、定位系统等，也包括采用人工生成方式的各种智能设备，例如智能手机、PDA、多媒体播放器、上网本、笔记本电脑等等。

可看出，物联网的信息生成方式相当多样化。

技术举例：RFID
RFID（射频识别）技术，通过射频信号自动识别目标对象，并对信息进行标志、登记、存储和管理。

基本组成：RFID系统分为标签，阅读器和天线三大组件。

工作原理：阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。

技术举例：传感器
传感器是能感受规定的被测量并按一定的规律（数学函数法则）转换成可用输出信号的器件或装置。

一般由敏感元件、转换元件、调理电路组成。

分类：
·按其构成基本效应，一般可分为物理型、化学型和生物型三大类
·按输入量分类常用的有位移、压力、温度等传感器
·按输出信号的性质分类又分为模拟式传感器和数字式传感器两大类
·按构成原理则分为结构型、物性型和复合型三大类
·按能量关系分类可分为能量控制型和能量转换型两大类
·按作用原理可分为应变式、电容式、压电式等传感器
各类传感器
（三）传输层技术
任何通信的技术和方法都可以作为物联网的传输层
各种网络形式如何应用于物联网？
互联网：IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。

互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。

无线宽带网：WiFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段。

无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。

移动通信网：移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有效平台。

高速、实时、高覆盖率、多元化传输多媒体数据，为“物品触网”创造条件。

（四）处理层技术
·对感知信息的处理和控制，生产和社会层面决策的应用，是在处理层实现的。

处理层可完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘、以及提供面向行业和大众用户的服务等功能。

·处理层是确保物联网在多应用领域发挥价值的神经中枢和运行中心。

·物联网处理层技术包括海量数据存储、数据挖掘、图像视频智能分析、中间件、云计算等等。

技术举例：数据挖掘
数据挖掘技术从大量数据中获取潜在有用的且可被人理解的模式，基本类型有关联分析，聚类分析，演化分析等。

应用举例：
·精准农业：实时监测环境数据，挖掘影响产量的重要因素，获得产量最大化配置方式
·市场营销：通过数据库行销和货篮分析等方式获取顾客购物取向和兴趣
技术举例：智能视频分析
智能视频分析通过智能化图像识别处理技术将场景中背景和目标分离，识别出真正的目标，去除背景干扰（如树叶抖动、水面波浪、灯光变化），进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标行为。

应用举例：
·入侵检测：识别物体入侵的行为，并且对有潜在危险的行为进行报警，以避免危险事故的发生。

·人脸识别：采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术。

物联网的典型应用
（一）物联网的主要应用领域
《物联网“十二五”发展规划》提出的物联网九大应用领域
（二）智能工业典型应用
陕鼓动力的工程机械产品远程管理服务系统，可实现对工程机械产品运行工况的实时采集及远程监测，可实时了解用户机组的运行状况，为用户提供故障预警、检修维护计划以及备品备件供应服务。

在陕鼓控制车间的电脑终端上，只要一点鼠标，就可以看见全球任何地方使用的陕鼓产品的运行情况，一旦出现问题，马上可以进行在线的专家会诊。

陕鼓远程中心在线监测系统
（三）智能农业典型应用
·在典型的植株中部署传感器节点
·节点组成网络，将数据发送到网关节点，由网关节点将聚合后的数据发送到通信服务器
·通信服务器分门别类地将数据存储到数据库中，由农业专家系统根据作物生长模型，做出决策，生成生产指导建议
作物生长信息精准管理系统
（四）智能交通典型应用
·ETC系统：可实现车辆以一定的速度通过收费口，无须在收费站前停车交费。

主要包括信息采集、网络传输、信息和费用管理三个部分。

ETC系统示意图
（五）智能家居典型应用
·宜居通是中国移动推出的一款无线通信技术和物联网技术结合的家庭信息化产品。

·可提供移动座机、门窗告警、烟雾燃气监测、紧急呼叫等方面的服务。

·宜居通由四大部分组成，一是感应物体变化的探头，如防盗门磁、烟雾探测器、窗户红外感应等；二是实现交互的无线座机；三是接收信息或指挥物体动作的终端，通常是市民手中的手机；四是将这些设备连成一张网的无线网络。