物联网前沿技术

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研究成果发表学术论文60余篇、获美国/中国发明专利40余项、授权 软件著作权40余项,先后获得国家科学技术进步二等奖、教育部科学 技术进步一等奖、吴文俊人工智能科学技术进步一等奖和中国产学研 合作创新成果一等奖等。
团队情况简介
指标
2017
2018
论文
发表学术论文(含部分录 发表学术论文(含部分录用论文) 用论文)82篇,其中SCI、 131篇,其中SCI、EI收录的期刊论 EI收录的期刊论文50篇 文85篇
■依托城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程 实验室,计算智能与智能系统北京市重点实验室、 北京市污水脱氮除磷处理与过程控制工程技术研究 中心、数字社区教育部工程技术研究中心等。
■拥有教育部污水处理优化运行控制研究生联合培养 实践基地,在北京市水务局、北京市自来水集团、 北京市城市排水集团等单位和企业有良好的合作关 系。与北京市交通委、规委、经信委等单位有良好 的大数据合作平台
2009年-日本 u-Japan战略 2009年-韩国 u-Korea战略 2009年-中国
物联网
• 2004年,日本信息通信产业的主管机关总务省(MIC)提出2006~2010年间IT发展任 务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本,实现所有人与人、物与物、人与物之 间的连接。
• 韩国在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会(ubiquitous society),也就是在民众的生活环境里,布建智能型网络(如IPv6、BcN、USN)、最 新的技术应用(如DMB、Telematics、RFID)等先进的信息基础建设,让民众可以随 时随地享有科技智慧服务。
一、物联网技术简介
物联网技术体系应构用架层主要完成服务发现和服务呈现的
工作。 支撑层又称中间件, 或者业务层
对下需要对网络资源进行认知, 进而达到自适应传输的目的; 本层的完成信息的表达与处理, 最终达到语义互操作和信息共享
的目的;
对上网提络供层统为一的原接有口的与互虚联拟网化、支电撑信, 虚网拟或化者包电括计算虚拟化和存 储虚视拟网化,等主内要容完, 较成为信典息型的的远技距术离是传云计输算等;功
• 2019年温家宝总理在《让科技引领中国可持续发展》的讲话中强 调要着力突破传感网、物联网关键技术。
一、物联网技术简介
物联网备注关注
加快云计算、物联网应用,以新技术
新业态新模式,推动传统产业生产、管理和 营销模式变革。 ——2018年政府工作报告 物联网在中国受到了全社会重视和发展。
2013年2月国务院印发《国务院关于推进物联网有序健康发展指导意见》 2013年9月国家发改委印发《物联网发展专项行动计划(2013-2015)》 2017年1月国家发改委印发《物联网十三五发展规划》 2017年6月工信部印发《关于全面推进移动物联网建设发展的通知》
2019北京水务信息化技术交流会
物联网前沿技术
报 告 人: 韩红桂 单 位: 北京工业大学 日 期: 2019年12月11日
主要内容
物联网技术简介 几项关键技术 典型案例分析
主要内容
物联网技术简介 几项关键技术 典型案例分析
一、物联网技术简介
物联网技术概念
物联网技术指通过信息传感设备,按约定的协议,将 任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行 信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、 监管等功能。 ——《ITU互联网报告2005物联网》
研究成果
专利
形 实 通 发 软件过明用成著)专技具作国利术有权际(自,2专已主获4项利授知得4权识(项)产含,8权初国8项的审家,形获国件著成家得作发具(权明有含1专自初6项利主审(知通已识过授产)权权国)的际4实专5用项利技,3项术软, ,
获奖
获得省部级以上科技奖励 3 项
获得国家科技进步二等奖1项
物联网技术-网络层
互联网(有线、WiFi、Mesh) 3G, 4G, 5G网络 卫星网 广电电视网络、BWM网络
网络系统协作地感知、采集和处理 网络覆盖区域中感知对象的信息, 它能够实现数据的采集量化、处理 融合和传输应用
•SaaS •PaaS •IaaS
云平台
移动互联网
一、物联网技术简介
团队情况简介
指标
2017
2018
科研项目与 人才培养
一、物联网技术简介
物联网备注关注
2008年-美国 智慧地球
• IBM提出的“智慧地球”概念(建议政府投资新一代的智慧型基础设施)已上升至美国 的国家战略。
2009年-欧盟 物联网行动
• 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》,以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。
事件驱动结构使得无法采用一种办法解决 所有的问题
物体的离线特性
非中心控制的分布式架构
增加解决方案提供者的参与,形成一个竞 争的市场
二、几项关键技术
2.1 物联网架构技术
典型架构设计
二、几项关键技术
2.2 物联网通信技术
需求分析
目标:解决海量物体的通信问 题
挑战:
提供一个完整的端到端系 统
AI、模型等技术分析污染成因、预报未来环境质量,实现环境问题快速精准
溯源分析,并启动管控措施,实现精准打击。按照环境质量改善的目标提供
科学、合理的改进措施,实现生态环境决策科学化,提升生态环境状况。
测得准
说得清
调得动
管得好
三、典型案例分析
重庆市生态环境智能监管大数据平台
三、典型案例分析
水污染防治业务逻辑架构
支持物体的移动和环境变化
物体移动带来信息的移动 物体上下文不断变化
网中网
物体之间自治的、动态的组网 已有多种网络的操作平台、信息结构、文档
格式等都存在异构特征
挑战: 开放的竞争环境,框架必须模块化和可扩
展性
SOA面向服务的体系结构(ServiceOriented Architecture)架构中,内容 提供者和使用者之间如何进行便捷的交流, 即语义的互操作性
网络连接的范围将成指数 增长,可测量性,互操作 性
如何确保网络运营商的投 资回报
新的射频技术和需要满足 新设备的连接需求
研究内容
物体间信息交换的通信技术 底层无线协议之间的互操作 分布式数据存储和传感数据收集,
认证和跟踪系统相关的通信问题 与物理世界用户的交互相关的通信
问题 数据挖掘和服务的通信与处理问题 软件无线电技术和认知无线电通信
技术 Fra Baidu bibliotek无连接的通信问题
二、几项关键技术
2.2 物联网通信技术
典型通信网络设计
传感网络之上建立IP网络
基于DTN网关的组网结构 IP网络之上建立传感网络
二、几项关键技术
2.3 安全和隐私保护技术
需求分析
目标:保护个人隐私、商业机 密、国际安全
挑战:
阻止非授权实体的识别和跟 踪
阻止未授权信息的访问 物体位置、数据所有性等需
接入层能主;要完成各类设备的网络接入, 该层重点强调 各类接入方式, 比如4G/5G、Mesh网络、WiFi、有 线或者卫星等方式;
感知层主要完成信息的收集与简单处理, 部 分学者将该层称为感知延伸层, 该层由传统 的WSN、RFID和执行器组成;
一、物联网技术简介
物联网技术-感知层
温度场、浓度场、熔池形态…… 能耗、效率、故障/异常…… 单步/多步预报
团队情况简介
韩红桂
教授、博导,荣获国家优青、北京高校卓越青年科学家、中国科协青 年托举人才、香江学者计划、北京市科技新星计划等
承担的水务相关的科研项目
主持国家重点研发计划项目“基于大数据的互联网+典型城市再生资源回收技术” 主持国家自然科学优秀青年项目“城市污水处理智能优化控制” 主持国家自然科学基金项目“污泥膨胀动力学特性分析与智能特征建模” 主持北京市科技计划项目“基于数据挖掘技术的污水总磷智能检测系统研制及示范” 主持北京市科技新星计划项目“基于数据驱动的污泥膨胀识别方法研究” 主持北京市自然科学基金项目“污泥膨胀机理分析与智能特征模型研究”
要考虑
研究内容
非集中式的认证和信任模 型
数据所有权关系 责任和义务 异构设备间的隐私保护技
术 离散认证和可信模型 能量高效的加密和数据保
护 云计算的安全和信任 隐私策略管理
二、几项关键技术
2.3 安全和隐私保护技术
安全管理APP 安全接入设备
设备配置管理 数据安全储存 数据链路管理
系统安全配置 安全存储共享 数据链路选择
安全管理员
安全能力云平台
设备管理模块 安全决策模块 安全知识模块 数据采集模块 数据推送模块 URL过滤模块 安全管理模块 安全审计模块 安全接口模块
访问控制
加密通信
VPN通道
主要内容
物联网技术简介 几项关键技术 典型案例分析
三、典型案例分析
案例一:智慧水务
回收全流程大数据平台
研发一体化模型迁徙技术
事件驱动
技术封装 ……
协同优化
回收全流程云计算平台





云平台
回收全流程数据深度共享融合
回收全流程技术协同运行
基于大数据的互联网+典型城市再生资源一体化回收模式
增值服务
物流配置、分级定价等
再利用
三、典型案例分析
长虹信息收集和派单系统示范应用 线上线下耦合回收系统 与线上渠道(京东、天猫等)和线下渠道(商城、沃尔玛、生产
业务 应用
面向社会公众提供 以人为本的便民服 务和全面的信息公 开。
社会公众服务
水务决策支持服务
支撑与应 对水务业务运用行服管务
理数据进行高性能 分析、精确追踪
水务数据呈现服务 水务运行管理数据分析
利用数据为政府、局 领导、局属单位提供 规划、执行、管理、 应急层面的决策辅助
标 准 将静态数据政和动态 融合,以多策维度、 多形式呈现体出来 系
商业交模易式匹配率低
回收站
回收网点
增值空间不高 智能化水平低
再利用
企业等
回收比例低 用户交投意愿不高
技术 回收装备分类识别率 瓶颈 低,隐私数据存隐患
物流成本高
回收流程未 实现优化调度
价格难确定
分级识别与价格 评估准确率低
三、典型案例分析
案例二:固废智能回收与再利用
突破大数据融合技术
特征关联
数据挖掘 …… 深度融合
企业等)深度合作,建立家电回收多渠道信息收集系统。结合自主研 发的派单系统,构建典型城市再生资源信息综合数据库和线上线下回 收体系,有效减少了回收过程中的物流成本,拓宽了信息获取渠道。
派单系统后台运行
手机客户端派单
团队情况简介
研究团队: 共18人,包括:教授7人,副
教授5人,讲师6人。
研究条件
■北京工业大学控制科学与工程学科是北京市高精尖 学科,具有一级博士学位授予权和博士后流动站。
场及形态
工况运行态势
工况预测
产品粒度 分布、浓 度、品 位……
产品质量
大数据
不确定多源(图像、 数据、知识)
可视化
对物体静态数据及属性的感知-RFID, 红外感应器、激光扫描等 对物体固定属性的动态感知-传感器网、GPS等 对环境模糊信息的感知-视频探头等
运行态势 安全态势
一、物联网技术简介
物联网技术-应用层
主要内容
物联网技术简介 几项关键技术 典型案例分析
二、几项关键技术
2.1 物联网架构技术
需求分析
存储和计算能力的边缘化
物体具有存储、处理能力
目标:信息互通 框架达到健壮、可扩展性以及公平性目的
局部物体间协同工作
物体间断性通信连接
物体移动、无线链路动态变化 分布式的缓存和信息融合
技术支撑
互通互联(M2M) :末
两化 融合
端设备的互联和集控管
理。
传感网:借助于各种传 M2M
物联网
RFID
感器,探测和集成包括
温度、湿度、压力、速
度等物质现象的网络。
传感器
两化融合:工业信息 化和自动化互通互容。
射 频 识 别 技 术 (RFID) : 在物联网中主要起“使 能”(Enable) 作用。
数据 活化
水务数据互联、互通与安全共享
打破数据孤岛,在 统一框架和技术标 准下建系统,数据 互联。
三、典型案例分析
“测-管-治-服”四位一体
测:落实生态环 境智慧监测
管:实现生态环 境全面监管
治:提升生态环 服:提高社会大
境治理水平
众服务能力
构建“测-管-治-服”四位一体的现代化生态环境综合管理体系,利用大数据、
三、典型案例分析
水污染防治大数据平台
三、典型案例分析
针对不同管理对象建立不同应用场景
三、典型案例分析
会商指挥调度大厅
三、典型案例分析
案例二:固废智能回收与再利用
典型城 市再生 资源
技术 瓶颈
线上回收
移动回收
线下回收
固固定定回回收收
线上线下交易订单 数据未实现共享、缺 无法快速对接 乏高效商业运行模式
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