信息技術(shù)導(dǎo)論-物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征7.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用本章內(nèi)容7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

能解釋物聯(lián)網(wǎng)的概念、特征

能羅列物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史教學(xué)目標(biāo)

了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及各層的關(guān)鍵技術(shù)

7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

我們的生活為什么越來越便利？一卡通刷卡用餐？身份證刷卡進(jìn)高鐵站？刷支付寶坐公交和地鐵？開車過門禁、進(jìn)小區(qū)？手機(jī)拍照？手機(jī)導(dǎo)航？手機(jī)輸入（語音）？（手寫）？發(fā)朋友圈？用雨課堂在線授課？高速ETC?交通測(cè)速?路面攝像頭？智能電飯鍋？智能洗衣機(jī)？智能掃地機(jī)？我們身邊到處都是物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)概念的起源可以追溯到1995年，比爾·蓋茨在《未來之路》一書中對(duì)信息技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)1《未來之路》：如果您的孩子需要零花錢，您可以從電腦錢包中給他轉(zhuǎn)帳5美元。此外，當(dāng)您駕車駛過機(jī)場(chǎng)大門時(shí)，電腦錢包將會(huì)與機(jī)場(chǎng)購票系統(tǒng)連接，檢驗(yàn)?zāi)欠褓徺I了機(jī)票。2《未來之路》：音樂銷售將出現(xiàn)新的模式。那些對(duì)光盤和磁帶等耗材產(chǎn)品感到頭疼的用戶將不會(huì)再受到磨損的困擾，未來的音樂將存儲(chǔ)在一臺(tái)服務(wù)器上，供用戶通過互聯(lián)網(wǎng)下載。3《未來之路》：未來您將可以選擇收看自己喜歡的節(jié)目，而不是被動(dòng)的等著電視臺(tái)播放。4《未來之路》：一對(duì)鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中間插播電視廣告的時(shí)段，兩家電視中卻出現(xiàn)完全不同的節(jié)目。中年夫妻家中的電視廣告節(jié)目是退休理財(cái)服務(wù)廣告，而年輕夫婦的電視中播放的是假期旅行廣告。5《未來之路》：如果您計(jì)劃購買一臺(tái)冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員嘮叨，因?yàn)殡娮庸姘迳嫌懈鞣N正式和非正式的評(píng)價(jià)信息。6《未來之路》：未來人們?cè)谟^看電影《飄》時(shí)，可以用自己的面孔替換片中的嘉寶等知名演員，實(shí)實(shí)在在體會(huì)一下當(dāng)明星的感覺。7《未來之路》：用戶遺失或遭竊的照相機(jī)將自動(dòng)發(fā)回信息，告訴用戶所處的具體位置，甚至當(dāng)它已經(jīng)身處不同的城市。8《未來之路》中寫道：可以親自進(jìn)入地圖之中，方便的找到每一條街道或每一座建筑?！半娮觿e針”與家庭電子服務(wù)設(shè)施連接通過“電子別針”去感知來訪者的位置，控制室內(nèi)的照明和溫度，控制電話和音響、電視等家電設(shè)備《未來之路》，通俗易懂，然而充滿睿智、遠(yuǎn)見。它成為1996年度全球最暢銷書。書中涉及的內(nèi)容與我們生活休戚相關(guān)。7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

7.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念按照規(guī)定的協(xié)議，將具有“感知、通信、計(jì)算”功能的智能物體、系統(tǒng)、信息資源互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界“泛在感知、可靠傳輸、智慧處理”的智能服務(wù)系統(tǒng)7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

7.1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與形成溫家寶“感知中國”IBM“智慧地球”國際電信聯(lián)盟《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005》無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨

BillGates《未來之路》物物互聯(lián)19952005200920097.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

7.1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與形成“ITUInternetReports”系列研究報(bào)告7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

物聯(lián)網(wǎng):作為未來信息化戰(zhàn)略的重要內(nèi)容共同點(diǎn):融合各種信息技術(shù)，突破互聯(lián)網(wǎng)的限制，將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”在網(wǎng)絡(luò)泛在的基礎(chǔ)上，將信息技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，從而影響到國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的方方面面未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在由信息網(wǎng)絡(luò)向全面感知和智能應(yīng)用兩個(gè)方向拓展、延伸和突破。日本：2009年8月i-Japan戰(zhàn)略中國：2009年8月感知中國歐盟：2009年6月物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃美國：2008年底IBM向美國政府提出的”智慧的地球”戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)傳感等感知技術(shù)的應(yīng)用，提出建設(shè)智慧型基礎(chǔ)設(shè)施具體而務(wù)實(shí)，強(qiáng)調(diào)RFID的廣泛應(yīng)用，注重信息安全在u-Japan的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)電子政務(wù)和社會(huì)信息服務(wù)應(yīng)用7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第三章

7.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特征物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個(gè)傳感器都是一個(gè)信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

7.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特征物聯(lián)網(wǎng)主要特征是：泛在感知、可靠傳輸、智能處理。7.1物聯(lián)網(wǎng)概述及特征

第七章

7.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特征

物聯(lián)網(wǎng)中的“物”？

7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.1物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)可知，物聯(lián)網(wǎng)具有很強(qiáng)的異構(gòu)性，為實(shí)現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備之間的互聯(lián)、互通與互操作，物聯(lián)網(wǎng)需要以一個(gè)開放的、分層的、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為框架。目前，國內(nèi)外的研究人員在描述物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)時(shí)，差異很大。如：ITU-T在Y.2002的自下而上分為底層泛在感知網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入層、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、中間件、泛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)5層結(jié)構(gòu)。通用四層物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，包含感知控制層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)管理與組織層、應(yīng)用決策層。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.1物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.2物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)傳感器（sensor）是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量，并能將檢測(cè)和感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)（電壓、電流、頻率或相位）輸出，以滿足感知信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制的要求傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖各種傳感器7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.2物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)RFID是射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification）的英文縮寫,利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。RFID系統(tǒng)由五個(gè)組件構(gòu)成，包括：傳送器、接收器、微處理器、天線、標(biāo)簽。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統(tǒng)稱為閱讀器(Reader)，所以工業(yè)界經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為為閱讀器、天線和標(biāo)簽三大組件。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.2物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)二維碼（2-DimensionalBarCode）是用某種特定的幾何形體按一定規(guī)律在平面上分布（黑白相間）的圖形來記錄信息的應(yīng)用技術(shù)。從技術(shù)原理來看，二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示數(shù)值信息，并通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀，以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理。Code16KDataMatrixPDF147AztecCodeQRCode7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸。Internet將作為物聯(lián)網(wǎng)主要的傳輸網(wǎng)絡(luò)之一，它將使物聯(lián)網(wǎng)無所不在、無處不在地深入社會(huì)每個(gè)角落。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)由無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。無線接入網(wǎng)主要為移動(dòng)終端提供接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)主要為各種業(yè)務(wù)提供交換和傳輸服務(wù)。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)5G與物聯(lián)網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò)作為面向2020年的技術(shù)，需要滿足移動(dòng)寬帶、物聯(lián)網(wǎng)，以及其他高可靠通信要求，同時(shí)它也是一個(gè)智能化的網(wǎng)絡(luò)；5G網(wǎng)絡(luò)具有自檢修、自配置與自管理的能力5G的設(shè)計(jì)者將物聯(lián)網(wǎng)納入到整個(gè)技術(shù)體系之中，5G技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用將大大推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)“萬物互聯(lián)”的發(fā)展進(jìn)入5G時(shí)代，受益最大的將是物聯(lián)網(wǎng)7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)NB-IoT全稱是“基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternetofThings）”NB-IoT研究的目標(biāo)瞄準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)是由華為公司主導(dǎo)制定，技術(shù)的主要特點(diǎn)是：廣覆蓋、大規(guī)模、低功耗、低成本“廣覆蓋、大容量”表現(xiàn)在NB-IoT構(gòu)建于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)中，只消耗大約180KHz的帶寬，單個(gè)小區(qū)支持10萬個(gè)移動(dòng)終端接入“低功耗、低成本”表現(xiàn)在NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年，終端模塊的成本很低NB與物聯(lián)網(wǎng)7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能是將一系列空間分散的傳感器單元通過自組織的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯總，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間分散范圍內(nèi)的物理或環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控，并根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理。近距離無線通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)、無線個(gè)人局域網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)、設(shè)備組網(wǎng)的常用通信技術(shù)，用于將傳感器、RFID，以及手機(jī)等移動(dòng)感知設(shè)備的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚，并通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)缴蠈泳W(wǎng)絡(luò)中。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)藍(lán)牙（Bluetooth），是一種支持設(shè)備短距離通信（10cm~10m）的無線電技術(shù)，能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠簡(jiǎn)化設(shè)備與Internet之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速、高效。藍(lán)牙技術(shù)最初由愛立信公司提出，后與索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等四家公司聯(lián)合組成藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（BluetoothSpecialInterestGroup，SIG），并于1999年公布1.0版本。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)Wi-Fi（wirelessfidelity，無線保真）技術(shù)，是一種將PC機(jī)、筆記本、移動(dòng)手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的短距離無線電通信技術(shù)。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)NFC通信技術(shù)。這種通信技術(shù)能夠可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間無接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息傳輸。該技術(shù)也是以射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別為基礎(chǔ)，對(duì)于目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，從而有效構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種近距離、低功耗低復(fù)雜性、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，這一技術(shù)在遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方面具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)紅外線技術(shù)借助電磁波來實(shí)現(xiàn)信息傳輸7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)云計(jì)算云計(jì)算是分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，也可以說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。用戶可以在多種場(chǎng)合，利用各類終端，通過互聯(lián)網(wǎng)接入云計(jì)算平臺(tái)來共享資源。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)人工智能在物聯(lián)網(wǎng)中，人工智能技術(shù)主要負(fù)責(zé)分析物品所承載的信息內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，挖掘出隱含的、未知的、對(duì)決策有潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)的過程。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)挖掘只是一個(gè)代表性概念，它是一些能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“智能化”“智慧化”的分析技術(shù)和應(yīng)用的統(tǒng)稱。7.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第七章

7.2.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)中間件中間件是為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)小的應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們之間的通信，在后臺(tái)應(yīng)用軟件和讀寫器之間設(shè)置的一個(gè)通用的平臺(tái)和接口。物聯(lián)網(wǎng)中間件的主要作用在于將實(shí)體對(duì)象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能。

7.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

7.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

第七章

7.3.1智慧交通應(yīng)用案例交通擁塞空氣污染交通事故精神折磨7.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

第七章

7.3.1智慧交通應(yīng)用案例智慧交通系統(tǒng)7.3物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

第七