IOT物联网456428.pptx

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1、IOTInternet of Things一组：郝红静一组：郝红静 林尧天林尧天 孙凯孙凯Company Logo美好前景美好前景潜在挑战潜在挑战市场应用市场应用可用技术可用技术物联网简介物联网简介Company LogoCompany Logo物联网简介物联网简介v物联网 整体而言，目前无论国内还是国外，物联网整体而言，目前无论国内还是国外，物联网的研究和开发都还处于起步阶段，不同领域的的研究和开发都还处于起步阶段，不同领域的专家学者对物联网研究的起点各异，有关物联专家学者对物联网研究的起点各异，有关物联网的定位和特征还存在一些混乱的概念，系统网的定位和特征还存在一些混乱的概念，系统模型、体

2、系架构和关键技术都还缺乏清晰化的模型、体系架构和关键技术都还缺乏清晰化的界定界定Company LogoCompany Logo物联网简介物联网简介v物联网定义 定义定义1 物联网是未来网络的整合部分，它物联网是未来网络的整合部分，它是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施在这个网络配置能力的全球性动态网络设施在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享共享Company LogoCompany L

3、ogo物联网简介物联网简介v物联网定义 定义定义2 由具有标识、虚拟个性的物体对由具有标识、虚拟个性的物体对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信上下文进行连接和通信Company LogoCompany Logo物联网简介物联网简介v物联网定义 定义定义3 物联网指通过信息传感设备，按照物联网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，约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定进行信息交换和通信

4、，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联网基础上延伸和扩展的网络Company Logo基本特征基本特征全面感知：全面感知：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物联网基本特征智能处理：智能处理：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可靠传送：可靠传送：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物联网的特征物联网的特征全面感知全面感知全面感知全面感知可靠传输可靠传输可靠传输可靠传输智能处理智

5、能处理智能处理智能处理感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。物联网的体系架构物联网的体系架构物联网的体系架构物联网的体系架构物联网的体系架构物联网的体系架构应用用层应用层是构建在物联网技术架构之上的应用系统，包括商业贸易、物流、农业、军事等等不同的应用系统。网网络层网络层，即进行信息交换的通信网络，包括有Internet、WIFI网以及无线通信网络等网络。信息采集信息采集层数据采集指通过包括条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等

6、在内的自动识别与近场通信技术获取物品编码信息的过程。编码层编码层是物联网的基石，是物联网信息交换内容的核心和关键字。编码是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。Company Logo涉及技术领域涉及技术领域目前国内目前国内物联网技术物联网技术关注热点关注热点传感器传感器RFID云计算云计算普适服务普适服务RFID（Radio Frequency Identification）即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFID定义 电子标签：由芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理与读写器进行通信；读写器：读取(在读写卡中还

7、可以写入)标签信息的设备；天线：可以内置在读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器天线接口相连。RFID系统组成 物联网核心技术：物联网核心技术：RFID读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E

8、2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。物联网核心技术：物联网核心技术：RFID系统工作原理Company Logo2.4G5.8GHZ860M960MHZ13.56MHZ135KHZ以下微波（微波（MW）超高频（超高频（UHF）高频（高频（HF）低频（低频（LF）物联网核心技术：物联网核心技术：RFID物联网核心技术：物联网核心技术：RFIDRFIDRFIDRFID主要频段标准及特性主要频段标准及特性主要频段标准及特性Company Logo云计算云计算 云计算云计算（Cloud computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需

9、提供给计算机和其他设备。云计算云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件和数据可存储在数据中心。Company Logo基本特征基本特征云计算服务应该具备以下几条特征：1、基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务 2、实现动态的、可伸缩的扩展 3、按需求提供资源、按使用量付费 4、通过互联网提供、面向海量信息处理 5、用户可以方便地参与 6、形态灵活，聚散自如 7、减少用户终端的处理负担 8、降低了用户对于IT专业知识的依赖 Company Logo物联网与云计算物联网

10、与云计算 把物联网和云计算放在一起，是因为物联网和云计算的关系非常密切。物联网的四大组成部分：感应识别、网络传输、管理服务和综合应用，特别是“管理服务”这一项。因为这里有海量的数据存储和计算的要求，使用云计算可能是最省钱的一种方式。云计算是物联网的发展基石，是实现物联网的核心，运用云计算模式使物联网中以兆计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变得可能，也促进物联网和互联网的智能结合。Company Logo市场应用市场应用 从整体上看，我国物联网发展呈现出快速兴起的良好势头，面临千载难逢的大好机遇。行业应用产品涵盖了政务及监管执法、交通物流、医疗卫生、电力远程抄表、环境监控、旅游酒店、金融保险

11、等业务领域。据权威机构估计，以目前的发展态势，在未来几年内仍有超过20的同行业应用及其业务终端需要接入M2M业务平台，预计在M2M平台上发展的终端数将很快超过150万户”。下表是2011年预估的行业应用发展数量，可见该领域具有相当广阔的市场前景。Company Logo市场应用市场应用Company Logo市场应用市场应用 事实上，当前在基于物联网的行业应用发展水平上，我国仍处于早期起步阶段：首先产业链比较薄弱，技术标准体系仍不够完整、业务模式仍不够成熟；其次行业融合也不够，缺少有利于产业化推进的组织方案；再者资源整合力度偏弱，产业集中度低，力量比较分散。目前产业界已有的应用均属于非常垂直的

12、应用，即从终端到整个应用都是彼此隔离，相对封闭的，基本没有考虑到应用之间的协同。如果每一个应用都独立，那对于今后大规模的应用推广而言意味着太长的开发周期和太高的开发成本，而且封闭的应用体系难以吸引业界的参与。此外，一种应用就要定制一批终端，形成了业务和终端的高耦合度，这也使得终端的通用性、开放性无从谈起。这和当时通信网发展的某一阶段十分相像，业务对应独立的业务网，最终使得网络“烟囱林立”。“烟囱林立”的模式目前已被证明不符合网络发展的长期需要。因此，在业务层面上我们要清醒认识国内物联网刚刚起步和产业链薄弱的现实，广泛联系产业链上下游，搭建开发合作平台，推动物联网业务的合作模式创新，实现共同发展

13、。Company Logo市场应用市场应用-智能电网智能电网 智能电网（smart grid）就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网的概念最早是美国在2003年发布的Grid2030中提出的。欧洲各国于2005也先后开始智能电网的研究规划，中国提出智能电网较晚，但是发展迅速，取得了很多的成果。Company Logo市场应用市场应用-智能电网智能电网物联网在智能电网中的应用：用电信息采集系统；智能电表；智能插座；智能互动终端；智能家电及智能家居；分布式能源接入及控制系统；智能用户服务系统；智能输电线路

14、巡检系统、智能输电线路视频监控系统；高压电气设备状态在线监测；电厂监控及厂区安全防卫系统；智能型全方位电力户外设施防盗综合预警系统；变电站全方位多媒体远程监控。Company Logo市场应用市场应用-智能电网智能电网Your TextYour TextYour Text物联网在智能电网发展应用中面临的课题：发电：电厂设备的状态检测、生物质能发电、风电场监控、功率 预测、光伏发电、设备管理、巡视、巡检等。输电：线路状态检测，更可靠的电力传输；更低的传输网损和 更高的传输效率，安全防卫，保电支撑，智能巡检。变电：智能巡检，自适应的故障处理能力和快速反映能力；高 压电气设备状态感知；可靠经济智能的

15、设备管理。配电：更迅速的故障反映，更可靠的电力供应；可视化的现场作业 管理；智能的设备管理；电力设施防护防盗预警，智能化的 线路及设备巡视。用电：智能用电信息采集，智能用电。智能家居，信息化网络的 融化，降低线损、节能减排、优化能源应用。调度：分布式电源并网后的经济调度，及需求侧的互动操作对 调度的影响。Company Logo市场应用市场应用-智能电网智能电网主要的研究方向（1）物联网在电力系统应用的关键技术研究；（2）电力物联网安全体系研究；（3）物联网测试、检测评价体系研究、基于物联网技术线路监测技术研究；（4）电气设备状态检测物联网技术研究；（5）基于物联网的电力生产、作业及资产的智能

16、化管理研究；（6）面向智能用电及信息采集的物联网技术研究；（7）基于物联网的电动汽车信息平台研究；（8）物联网在绿色智能机房管理中的应用研究；（9）智能电网传感网络应用软件；（10）电力物联网标准与安全体系。Company Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统20002002该系统为基于ZigBee技术的家庭环境下的生命状态监测系统。此系统能提供老人日常信息管理、人体运动状态实时监测、警情报告等功能，为其与广域网互连提供基础。Company Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统系统实现ZigBee星型网络拓扑结构由一个中心节点(协调器)和若干个节点构成，协调器作为网络的第一个节点发

17、起一个网络，之后的节点用自组织的方式来加入，网络中的所有节点都是RFD(全功能设备)，该拓扑结构适用于传输距离较近、环境干扰大、时间要求高、数据量大的地方。根据星型网络的这一特征，利用CC2430为实际处理核心设计一套以无线人体运动状态检测器为节点，以Pc机连接协调器为中心控制节点的数字家庭监测系统。人体健康数据采集处理过程为：无线人体运动状态检测器集成FreescaleMMA7260三轴加速度仪，由老年人或残障人士随身携带将人体运动状态信息数据经由射频端以无线方式实时发送到协调器，协调器通过解码方式获知各个终端运动信息后，转发到PC端服务程序，为应采取的进一步救护措施提供参考。Company

18、 Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统硬件实现中心控制节点的硬件设计中心控制节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，可以把它看做是一个具有足够能量、足够的内存资源和计算能力的增强传感器节点H。因此，本文中ZigBee中心控制节点系统由CC2430摸块、串口模块、晶振模块、电源模块、液晶显示模块、输入输出模块以及发射天线组成，如下图所示。Company LogoCC2430简介简介CC2430是一种真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高系统性能并满足以ZigBee为基础的24 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。CC2430结合一个高性能24 GH

19、z DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一种工业级小巧高效的8051控制器。CC2430的设计结合了8 KB的RAM及强大的外围模块，并且有三种不同的版本，根据32、64和128 KB的闪存空间来优化复杂度与成本的组合。Company Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统人体运动状态检测器节点的硬件实现ZigBee传感器节点硬件系统由CC2430模块，三轴加速度计传感器、晶振模块、电源模块、液晶显示模块、输入输出模块以及发射天线组成，如下图所示。Company Logo加速度传器MMA7260简介加速度传器MMA7260芯片，该微型电容式加速传感器融合了信号调理、单极低通滤波器和温度

20、补偿技术，并提供了四种加速度测量范围，是一款低成本单芯片三轴加速度传感器。MMA7260传感器可准确测量三轴低量级下降、倾斜、移动、定位、撞击和振动，在本设计中采用MMA7260来测量人体活动时三维的加速度信号。Company Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统该系统实现了对人体运动状态的实时监测及报警等系统功能。实验表明，该系统传输速率可达毫秒级，能够满足数据传输的实时性要求；有效传输距离为20 m左右，足够支持家庭及敬老院等社区环境。系统对于静止状态的判断准确率为99，而对于运动状态或者突发性的状态的判断稍微欠佳，约为84这是因为在判断运动状态或者突发性状态时，受到较多外界因素的影

21、响。Company Logo市场应用市场应用-生命状态监测系统可做的进一步研究：a)考虑更多的外部因素对判断所产生的误差的影响。b)ZigBee网络自身有它的优点和缺点，如果能够将ZigBee网络与其他的网络(如蓝牙、Wi-Fi等)连接在一起，通过优势互补，将成为ZigBee网络研究的重点之一。因此，如何设计一个混合网络，将是一个非常值得研究的课题。c)能量问题是传感器研究很莺要的方面，如何在保证正常通信的基础上，通过跨层优化技术来达到节省节点能量，从而延长网络的生命周期，可以作为今后研究的一个方向。Company Logo潜在挑战潜在挑战Company Logo在物联网中，传感是前提，计算是

22、核心，安全是保障，在物联网中，传感是前提，计算是核心，安全是保障，网络是基础，应用服务是牵引，标准是支持物联网产业网络是基础，应用服务是牵引，标准是支持物联网产业链的重要基础，物联网的整个实现过程，均存在着困扰链的重要基础，物联网的整个实现过程，均存在着困扰其发展的因素。其发展的因素。技术的不成熟，多技术的融合困扰着物联网的发展标准的不统一，阻碍着的物联网的发展安全问题，牵绊着物联网的发展物联网涉及行业多，增加了产品开发难度Company Logo一一.技术成熟技术成熟及及多技术融合多技术融合问题问题v物联网的实现涉及众多关键技术，但目前相关技术物联网的实现涉及众多关键技术，但目前相关技术 仍

23、处在仍处在不成熟阶段，需要投入大量的人力、财力支持科研，实现不成熟阶段，需要投入大量的人力、财力支持科研，实现技术转化。技术转化。例如例如目前提供目前提供RFID服务的企业很难为客户提服务的企业很难为客户提供长效的帮助，用户信息化水平比较低、管理水平不配套，供长效的帮助，用户信息化水平比较低、管理水平不配套，双方都是停留在较低水平的层次上，难以形成真正的应用双方都是停留在较低水平的层次上，难以形成真正的应用示范效应，反而制约了产业的发展。示范效应，反而制约了产业的发展。产业发展的不成熟，产业发展的不成熟，行业应用中的技术瓶颈难以突行业应用中的技术瓶颈难以突 破，缺乏有经验的技术支撑破，缺乏有经

24、验的技术支撑团队，必然会制约物联网的发展；此外，传感技术、团队，必然会制约物联网的发展；此外，传感技术、RFID技术、通信技术、智能控制技术等众多技术的技术、通信技术、智能控制技术等众多技术的无缝无缝集成，还有智能终端的节能、延长网络寿命、无集成，还有智能终端的节能、延长网络寿命、无线传输的频率干扰、网络时钟同步线传输的频率干扰、网络时钟同步等都是目前很有等都是目前很有挑战性和必须解决的问题，同时也是困扰物联网发展的一挑战性和必须解决的问题，同时也是困扰物联网发展的一大因素。大因素。Company LogoCompany Logo二二.标准统一的标准统一的问题问题1v物联网涉及的技术多，缺乏完

25、整的技术标准。目前全球物物联网涉及的技术多，缺乏完整的技术标准。目前全球物联网的发展缺乏一个合适的管理机构联网的发展缺乏一个合适的管理机构,各个标准组织缺乏统各个标准组织缺乏统一的协调，标准化工作还不尽完善，目前的一的协调，标准化工作还不尽完善，目前的RFID、网络、网络层没有一个统一的标准。层没有一个统一的标准。RFID作为物联网最为核心的技作为物联网最为核心的技术，对互联网的发展起着至为重要的作用，但其目前存在术，对互联网的发展起着至为重要的作用，但其目前存在诸多国际标准，如影响力最大的诸多国际标准，如影响力最大的EPCGlobal标准，支持各标准，支持各频段的频段的ISO/IEC标准，以

26、及日本本土制造商标准，以及日本本土制造商SONY，NEC等支持的等支持的UID标准。各国际标准间互不兼容，导致标准。各国际标准间互不兼容，导致RFID应应用难以大范围内推广。用难以大范围内推广。Company LogoCompany Logo二二.标准统一的标准统一的问题问题2v网络层存在不同的标准，不同的厂商采用不同的网络层存在不同的标准，不同的厂商采用不同的组网技术，例如包含组网技术，例如包含Zigbee网络、无线网络、无线Mesh、有线或者蓝牙等技术，标准不同，兼容性存在问有线或者蓝牙等技术，标准不同，兼容性存在问题，这就使得运营商在部署物联网应用时，必须题，这就使得运营商在部署物联网应

27、用时，必须采用同一个厂商生产的传感器设备。因此，物联采用同一个厂商生产的传感器设备。因此，物联网的发展需要统一标准的协议来支撑网络向大规网的发展需要统一标准的协议来支撑网络向大规模泛在化发展。模泛在化发展。Company LogoCompany Logo二二.标准统一的标准统一的问题问题3v国际间合作（协调）问题国际间合作（协调）问题v未来物联网是开放和共享的，各国之间的未来物联网是开放和共享的，各国之间的联系将更为密切，各国物联网很难独立于联系将更为密切，各国物联网很难独立于世界物联网之外世界物联网之外 但由于但由于“物联网物联网”涉及到涉及到下一代信息网络和资源的掌控和利用，各下一代信息网

28、络和资源的掌控和利用，各国都希望能占领该领域的制高点，掌握一国都希望能占领该领域的制高点，掌握一定的话语权，因此物联网既为国际间定的话语权，因此物联网既为国际间 合作创造了良好机遇合作创造了良好机遇，也带来了巨也带来了巨 大挑战和竟争大挑战和竟争。Company LogoCompany Logo三三.安全问题安全问题v不论物联网的技术发展有多成熟，也不论标准的统一是如何的不论物联网的技术发展有多成熟，也不论标准的统一是如何的完善，在物联网的应用中，如果网络安全无保障，则个人隐私、完善，在物联网的应用中，如果网络安全无保障，则个人隐私、物品信息等随时都可能被泄露，客户对敏感信息泄露的担心，物品信

29、息等随时都可能被泄露，客户对敏感信息泄露的担心，必会降低公众的信任，影响物联网的发展。必会降低公众的信任，影响物联网的发展。Company Logo物联网在信息安全方面存在很多问题，这是一个不争的事实一是传统的网络安全问题，它借助于互联联网，特别是无线通信网络来传递感知的信息，而无线网络的安全性正是其软肋所在。二是还存在着一些与已有移动网络不同的特殊安全问题：Company LogoCompany Logo三三.安全问题安全问题1（1）物联网中节点数物联网中节点数量庞大，而且以集群量庞大，而且以集群方式存在，因此会导方式存在，因此会导致在数据传输时，由致在数据传输时，由于大量机器的数据发于大量

30、机器的数据发送而造成拥塞，容易送而造成拥塞，容易造成数据的丢失造成数据的丢失.2(2)网路相互连接组成网路相互连接组成的异构、多级、分布式的异构、多级、分布式网络导致统一的安全体网络导致统一的安全体系难以实现系难以实现“桥接桥接”。设备大小不一，存储和设备大小不一，存储和处理能力的不一致导致处理能力的不一致导致安全信息的传递和处理安全信息的传递和处理难以统一难以统一。3 存在着一些与已有移动网络不同的特殊安全问题存在着一些与已有移动网络不同的特殊安全问题：（3）设备可能设备可能无人值守，丢失，无人值守，丢失，处于运动状态，处于运动状态，连接可能时断时连接可能时断时续，可信度差。续，可信度差。C

31、ompany Logo四四.物联网涉及行业物联网涉及行业广问题广问题v物联网业务涉及各行各业的各个环节物联网业务涉及各行各业的各个环节，每个行业每每个行业每 个客户都个客户都有特殊之处，必须深入了解到各行业的特殊，做有特殊之处，必须深入了解到各行业的特殊，做 精做细，才能真正满精做细，才能真正满足客房实际需求。以物流举例，客户足客房实际需求。以物流举例，客户 需求包括：海关、工商、税务、需求包括：海关、工商、税务、交通、卫生、安全及行业协会的相关规定，在设计产品时，需要同时交通、卫生、安全及行业协会的相关规定，在设计产品时，需要同时考虑这些情况。考虑这些情况。由此可知，由此可知，每个应用开发都

32、需要跟很多网元打交道，每个应用开发都需要跟很多网元打交道，沟通困难，开发者在非应用开发上的额外资源投沟通困难，开发者在非应用开发上的额外资源投 入太大。入太大。因此，因此，运营运营商内部系统需要学习各个行业知识，并根据其特点进行调整。开发者商内部系统需要学习各个行业知识，并根据其特点进行调整。开发者和行动人员的学习成本太和行动人员的学习成本太 高。高。在商业模式、利益博弈等诸多问题的限在商业模式、利益博弈等诸多问题的限制下，当物联制下，当物联 网涉及到远远超出通信行业的利益时，运营商能否一呼网涉及到远远超出通信行业的利益时，运营商能否一呼百应，目前还是一个未知数。百应，目前还是一个未知数。v除

33、了以上这些因素，物联网应用推广也面临很多的除了以上这些因素，物联网应用推广也面临很多的 困难和挑战：如行困难和挑战：如行业壁垒导致一家运营商不能开发所有产品，缺乏标杆性产品和可复制业壁垒导致一家运营商不能开发所有产品，缺乏标杆性产品和可复制的产品模板的产品模板。缺乏政策法规的必要支持，应用资源投入大、产业链过缺乏政策法规的必要支持，应用资源投入大、产业链过长、上线周期长、应用部署困难、产品线不够丰富等都是横亘在物联长、上线周期长、应用部署困难、产品线不够丰富等都是横亘在物联网发展道路上的困难网发展道路上的困难.Company LogoCompany Logo物联网的未来物联网的未来Company LogoCompany Logo物联网前景展望物联网前景展望v物联网有着光明的前景，这是一个充满着物联网有着光明的前景，这是一个充满着幻想的、充满着机会的行业，科幻般的生幻想的、充满着机会的行业，科幻般的生活由我们设计实现。活由我们设计实现。v下面通过一段视频来一起展望物联网的前下面通过一段视频来一起展望物联网的前景。景。Company Logo