物聯(lián)網應用技術.ppt

南京信息工程大學 計算機與軟件學院 劉 琦,物聯(lián)網技術及應用報告,目錄 Contents,物聯(lián)網概念的產生,物聯(lián)網相關概念解析： 基本定義,物聯(lián)網指通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡. 它是在互聯(lián)網基礎上延伸和擴展的網絡. (2010年3月5日溫家寶總理政府工作報告） 我的理解：物聯(lián)網的概念有狹義和廣義之分。狹義物聯(lián)網即“聯(lián)物”，基于物與物間通信，實現(xiàn)“萬物網絡化”。廣義物聯(lián)網即“融物”，是物理世界與信息世界的完整融合，形成現(xiàn)實環(huán)境的完全信息化，實現(xiàn)“網絡泛在化”，并因此改變人類對物理環(huán)境的理解和交互方式。,物聯(lián)網相關概念解析： 基本特征,全面感知 通過射頻識別、傳感器、二維碼、GPS衛(wèi)星定位等相對成熟技術感知、采集、測量物體信息； 可靠傳輸 通過無線傳感器網絡、短距無線網絡、移動通信網絡等信息網絡實現(xiàn)物體信息的分發(fā)和共享； 智能處理 通過分析和處理采集到的物體信息，針對具體應用提出新的服務模式，實現(xiàn)決策和控制智能。,物聯(lián)網相關概念解析： 相較于傳感網、泛在網,無線傳感器網絡 Wireless Sensor Networks 包含傳感器節(jié)點，按計算能力可分為普通節(jié)點和匯聚節(jié)點等； 傳感器節(jié)點包含了具有采集環(huán)境數據功能的感應器和具有聯(lián)網功能的電子元件； 節(jié)點間能夠通過特有無線通信方式互聯(lián)（如：ZigBee）。 泛在網絡Ubiquitous Networking 在現(xiàn)有電子通信范疇內通信網絡的基礎上，提出無處不在網絡，即，任何人無論何時、何地都可以何種方式實現(xiàn)通信和服務的接入； 泛在網絡支持人與人、人與物、物與物之間的通信；,物聯(lián)網相關概念解析： 相較于傳感網、泛在網,區(qū)別與聯(lián)系 泛在網、物聯(lián)網和傳感網是依次包容的關系。 傳感器網絡專注于物與物之間的末端聯(lián)系，它專注于物理世界信息的感知和采集，專注于網絡的分發(fā)和匯聚效率；專注于低速高效，低功低耗。 物聯(lián)網是面向物與物和人與物的網絡，它包含多種感知單元（傳感器、RFID等等），同時支持一種或幾種網絡通信方式，為現(xiàn)實世界提供服務和應用。 泛在網涵蓋并高于物聯(lián)網，講求多網絡和多技術融合，探索通信和服務的無縫連接，探索人與人之間新的通信和服務方式。,機對機通信Machine-to-Machine 機器與機器之間的通信；研究機器的智能交互和機器的網絡化應用； 主要驅動力來自工業(yè)和自動化行業(yè)，M2M連接的機器多是非IT設備，通過無線或有線通信網絡實現(xiàn)通信。 信息物理融合系統(tǒng)Cyber Physical Systems CPS是一個綜合物理環(huán)境、信息環(huán)境和智能計算的系統(tǒng)集合； 從工業(yè)角度提出大型系統(tǒng)的實時感知和動態(tài)控制； 美國CPS指導小組將CPS應用主要放在交通、國防、能源、醫(yī)療、農業(yè)和大型建筑設施上面。,物聯(lián)網相關概念解析： 相較于M2M、CPS,物聯(lián)網相關概念解析： 相較于M2M、CPS,區(qū)別與聯(lián)系 M2M和CPS可以被認為是工業(yè)界對物聯(lián)網的理解、表達和展望； M2M偏重實際應用，強調機器之間的通信并因此實現(xiàn)智能動作和智能聯(lián)動，是典型的車間派； CPS偏重系統(tǒng)化，注重理論聯(lián)系實際，由上至下解決問題并有理論支撐，是典型的高工派； 從工業(yè)角度來講，CPS就是物聯(lián)網。,目錄 Contents,體系結構與技術標準： 基于USN架構,體系結構與技術標準： 基于M2M架構,網關,業(yè)務平臺,傳感器網,遠距離 傳輸網,ITU-T NGN,CEN Smart Metering,ISO/IEC JTC1 UWSN,CENELEC Smart metering,OASIS,W3C,IPSO IPV6 hareware and protocols,ZCL,ZigBee Alliance,IP網絡,應用 IETF ROLL Routing over Low Power Lossy Networks,OMA,GSMA SCAG, ,ETSI M2M TC,3GPP SA1,SA3, , ,ESMIG Metering,EPCGLobal GS1,HGI,Home Gateway Initiative,Utilities Metering,WOSA,KNX,W-Mbus,IEEE 802.15.4,IETF 6LowPAN,Phy-Mac Over IPV6,體系結構與技術標準： 我國物聯(lián)網技術標準Y.2060,Y.2060物聯(lián)網概述(Y.IoT-overview）是由我國工信部電信研究院牽頭立項，多家國內外高校、科研機構、企業(yè)和標準組織共同協(xié)商制定完成的第一份物聯(lián)網總體性標準草案。 該概述標準涵蓋了物聯(lián)網的概念、術語、技術視圖、特征、需求、參考模型、商業(yè)模式等基本內容。 該草案2012年2月17日已經通過國際電信聯(lián)盟ITU-T第13研究組的審議。目前已進入研究組草案制定階段，這意味著該項標準草案距正式成為國際標準僅一步之遙。,目錄 Contents,物聯(lián)網應用平臺與接口技術： Pachube：實時網絡服務平臺,Pachube的最大貢獻是通過提供基于互聯(lián)網的網絡服務平臺，在業(yè)務上將感知層和應用層邏輯分離開來； Pachube為IoT感知設備和網絡應用提供了統(tǒng)一的網絡開發(fā)接口； 2011年Pachube被云服務提供商LogMeIn收購； 目前較為典型的商業(yè)應用是與CurrentCost合作，形成一套完整的家用電力能源感知、采集、監(jiān)測、分析和決策方案。,IoT感知設備,Pachube,網絡應用,物聯(lián)網應用平臺與接口技術： ArcGIS：專業(yè)地理信息處理引擎,地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是以采集、存儲、管理、分析、描述和應用整個或部分地球表面（包括大氣層在內）與空間和地理分布有關數據的計算機系統(tǒng)。 ArcGIS作為專業(yè)的地理信息系統(tǒng)，不僅能夠提供地圖可視化查詢和定位，更能夠通過空間分析，尋找到不同的地理因素之間的內在聯(lián)系，從而幫助決策者在更加全面、系統(tǒng)地把握信息的基礎上進行科學的決策。 隨著感知數據類型和容量的快速增長，ArcGIS在專業(yè)地理信息處理方面的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，成為物聯(lián)網應用不可或缺的一部分。,美國猶他州鹽湖城市中心WiFi熱點信號強度云。數據采集自該城市中心約1700個WiFi連接點。,物聯(lián)網應用平臺與接口技術： ArcGIS：專業(yè)地理信息處理引擎,Nike+智能運動鞋 通過嵌入鞋內的感知設備采集跑步數據； 通過IPod接收、存儲并轉發(fā)數據； 通過Nike+網站備份、分析數據，設置目標，并能夠與朋友分享成績。,物聯(lián)網在普通家庭中的應用： 健康與健身,XBox360 Kinect 利用3D體感攝像技術捕捉玩家動作； 通過相應游戲軟件達到健身目的。,物聯(lián)網在普通家庭中的應用： 智能電器,惠而浦的智能家電計劃 全球家電巨頭惠而浦在年初表示年內將推出可聯(lián)網（connected）的電器；在未來18個月將陸續(xù)推出四種電器，包括冰箱、洗碗機、洗衣機和烘干機。 真正意義上的智能電器可能要到2015年末。,Ubuntu智能電視 年初在2012CES大會上推出； 運行Ubuntu 12.04 LTS版本； 支持Ubuntu One云存儲服務；,物聯(lián)網在普通家庭中的應用： 能源的智能使用,物聯(lián)網在工業(yè)領域中的應用： 倉儲管理,目前RFID技術正在為供應鏈領域帶來一場巨大的變革，以識別距離遠，快速，不易損壞，容量大等條碼無法比擬的優(yōu)勢，簡化繁雜的工作流程，有效改善供應鏈的效率和透明度。 托盤是供應鏈中最基礎也是最主要的貨物單元，它已經廣泛應用于生產、倉儲、物流、零售等各個供應鏈環(huán)節(jié)。,近年來, 被原油價格不斷上漲所困擾的石油化工行業(yè),重新把提高物流效率作為現(xiàn)實的研究課題。其中, 散雜貨物流的大型化和大量化的改進工作一直在探討之中。 日本著名物流公司山九股份有限公司擁有陸路和海上的物流業(yè)務, 還包括設備管理及服務領域的業(yè)務。該公司攜手三井股份有限公司, 用RFID技術實現(xiàn)集裝箱的智能化管理。,物聯(lián)網在工業(yè)領域中的應用： 智能運輸,集裝箱RFID系統(tǒng)管理全過程,物聯(lián)網在工業(yè)領域中的應用： 智能運輸,集裝箱RFID系統(tǒng)管理實施前后效果,物聯(lián)網在工業(yè)領域中的應用： 智能運輸,2011年12月29日，國家標準化管理委員會與交通運輸部聯(lián)合宣布，國際標準化組織（）已投票通過并頒布由中國專家領銜制定的 ：貨物集裝箱貨運標簽系統(tǒng)國際標準。 該標準是物流、物聯(lián)網領域第一個由中國專家發(fā)起和主導的國際標準，是中國擁有自主知識產權的創(chuàng)新成果最終上升為國際標準的成功探索，也是我國交通運輸系統(tǒng)首次登上領銜制定國際標準的舞臺。,物聯(lián)網在工業(yè)領域中的應用： 智能運輸,隨著識別技術的發(fā)展，人們對智能化系統(tǒng)的要求在不斷的提高。 采用先進的RFID射頻識別技術，對進出單位大門、危險區(qū)域的人員和車輛實現(xiàn)自動讀卡識別。 只要身上帶卡就可以實現(xiàn)免掏卡自動識別、自動開門，把卡放車上可以自動開啟道閘。同時還可以支持自動進行人數（車輛數）統(tǒng)計、行動軌跡跟蹤和定位。,物聯(lián)網在日常生活中的其它應用： 安全管理,2010年5月份開始的上海世博會的門票系統(tǒng)將全部采用RFID技術，每張門票內都含有一顆自主知識產權“世博芯”，通過采用特定的密碼算法技術，確保數據在傳輸過程中的安全性，外界無法對數據進行任何篡改或竊取。 2010年交通運輸部、發(fā)改委、財政部發(fā)布關于促進高速公路應用聯(lián)網電子不停車收費技術的若干意見。國家從政策層面上大力發(fā)展電子不停車收費（ETC）。 到“十二五”末，全國高速公路ETC平均覆蓋率將達到60%，ETC車道數達到6000條，ETC用戶量達到500萬個，非現(xiàn)金支付使用率達到40%。,物聯(lián)網在日常生活中的其它應用： 安全管理,不停車收費系統(tǒng)示意圖,物聯(lián)網在日常生活中的其它應用： 安全管理,物聯(lián)網與環(huán)保設備的融合能夠實現(xiàn)對生活環(huán)境中各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關鍵指標的實時監(jiān)控。 在重點排污企業(yè)排污區(qū)域安裝無線傳感設備，可以實時監(jiān)測企業(yè)排污數據，及時發(fā)現(xiàn)污染源，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的產生。,物聯(lián)網在日常生活中的其它應用： 環(huán)境保護,江蘇省太湖流域水環(huán)境信息共享平臺采用物聯(lián)網傳感技術理念，運用先進的虛擬實境、視頻監(jiān)控、通訊組網等信息化技術，覆蓋流域內282家重點污染源、75個水質自動站、53個國家考核斷面、21個湖體監(jiān)測點位和太湖藍藻遙感預警監(jiān)測，實現(xiàn)流域水環(huán)境全方位、一體化監(jiān)控，在太湖流域水環(huán)境管理與決策中發(fā)揮了重要的支撐作用。,物聯(lián)網在日常生活中的其它應用： 環(huán)境保護,目錄 Contents,物聯(lián)網應用案例分析：物流,上海石化物流信息系統(tǒng) 每個托盤放置RFID標簽； 門口固定RFID Reader自動識別出入托盤； 工作人員手持RFID讀取設備； 操作主要包括入庫、出庫、盤點和用戶管理； 缺乏對非計劃貨物的容錯處理。,物聯(lián)網應用案例分析：巡檢,齊魯石化電子巡檢系統(tǒng) 采用無源非接觸RFID標簽和防爆手持數據采集器，杜絕方案本身的安全隱患。 手持數據采集器能夠記錄巡檢到的標簽編碼和時間，并提示需作的工作。 記錄信息通過數據線上傳至管理電腦。,物聯(lián)網應用案例分析：稱重,RFID智能稱重系統(tǒng) 利用地感線圈控制車流，同時控制RFID讀卡器讀取車輛信息。 電子衡稱重信息顯示在顯示屏內，并抓拍車輛圖像信息。 免除人工干預，自動記錄數據，自動核放。,物聯(lián)網應用案例分析：定位,中石化北京化工研究院氣瓶管理系統(tǒng) 每個氣瓶一個RFID標簽，并建立氣瓶安全檔案； 通過手持RFID讀卡器進行信息采集和監(jiān)控； 氣瓶倉儲場地安裝固定RFID讀卡器，管理氣瓶進出庫； 通過無線路由器連接服務器和讀卡器（手持+固定）。,物聯(lián)網應用案例分析：車輛,基于RFID的運輸車自動考勤技術系統(tǒng) 遠距離讀卡系統(tǒng)對運輸車輛進行數據采集； 圖像抓拍系統(tǒng)實時監(jiān)控過往車輛，刷卡瞬間抓拍圖片，并自動保存； 管理系統(tǒng)實時登記和顯示車輛信息。,方案規(guī)劃問題 列舉的案例均針對石化行業(yè)的一環(huán)，缺乏整體規(guī)劃。 忽