1、物聯網概述&WSNCopyright 2010 Neusoft Corporation課程結構內容16學時+16實驗第1章 認識物聯網3 第2章 物聯網體系結構3第3章 傳感器的基本知識1第4章 無線傳感網概述3第5章 Zigbee簡介2第6章 Zigbee協議棧詳解4認識物聯網目標：本章在向學員介紹物聯網的基本概念，通過本課的學習，學員應該掌握如下知識： 客觀認識物聯網相關的內容 了解物聯網發展的過程 了解物聯網未來趨勢學時：3物聯網突然成為了世界政治，經濟， 科學技術的炙熱話題2009年1月，當IBM CEO彭明盛首次向剛剛上任的美國總統奧巴馬提出“智慧的地球”概念、建議新政府投資新一代的

2、智慧型基礎設施時，奧巴馬就給予了積極的回應 2009年8月7日，國務院總理溫家寶考察無錫時提出，加快傳感網產業發展，并在無錫設立“感知中國”中心2009年11月3日，溫家寶在北京人民大會堂向首都科技界發表題為讓科技引領中國可持續發展的講話，更是將物聯網列為五大新興產業之一中國象世界一樣驟然之間接受了這一事實-“物聯網來了” 背景-物聯網來了物聯網的起源2005年 國際電信聯盟發布了ITU互聯網報告2005：物聯網，引用了“物聯網”的概念。當時報告對物聯網缺乏一個清晰的定義。2009年初 提出“智慧的地球”概念，認為：信息產業下一階段的任務是把新一代信息技術充分運用在各行各業之中，具體就是把傳感

3、器和裝備嵌入到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯網。2009年6月 歐盟委員會向歐盟議會、理事會、歐洲經濟和社會委員會及地區委員會遞交了歐盟物聯網行動計劃，其目的為希望歐洲通過構建新型物聯網管理框架來引領世界“物聯網”發展。2009年8月 日本提出“智慧泛在”構想，將傳感網列為國家重要戰略，致力于一個個性化的物聯網智能服務體系。1.1 什么是物聯網CASAGRAS(全球RFID運作及標準化協調支持行動)定義：“A global network infrastructure, linking physical and virtual

4、 objects through the exploitation of data capture and communications capabilities. This infrastructure includes existing and evolving Internet and network developments. It will offer specific object-identification, sensor and connection capability as the basis for the development of independent fede

5、rated services and applications. These will be characterised by a high degree of autonomous data capture, event transfer, network connectivity and interoperability.”一個全球性的網絡基礎設施，連接的物理和虛擬物體通過開發的數據采集和通信能力。這個基礎設施包括現有的和不斷變化的互聯網和網絡發展。它將提供具體的對象識別，傳感器和連接能力為基礎發展為獨立聯邦服務和應用。這些的特點是高度的自治數據采集，事件傳遞，網絡連通性和互操作性。”1.

6、1 什么是物聯網中國的定義：物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。 物聯網應用案例 浦東機場防入侵系統： 在機場周邊

7、每50-100米安裝一攝像頭，并鋪設上萬個傳感器，遇有入侵自動識別，自動報警。 1.1 什么是物聯網1.1 什么是物聯網物聯網與互聯網一樣，實質上都是圍繞人來進行的連接物不是目的，不是為了讓物互相了解，而是讓人了解物物聯網是讓人了解真實世界的必然途徑物聯網是重大社會變革需要，云計算是一種計算模式和服務模式變革的需要物聯網互聯網互聯網是讓人了解別人知道的信息互聯網是人與人之間的信息交換物聯網是讓人了解物質世界真實的信息物聯網包括人與物，人與人，物與物的信息交換人人1.1 什么是物聯網物聯網特點：物聯網的技術和應用以人為核心物聯網的實體構成包括：人、物和信息網絡基礎設施等有形物體，也包括思想、決策

8、、判斷和信息處理邏輯等無形事物物聯網的一切事物即是信息的提供者，也是信息的消費者物聯網是一種應用范疇的概念，不是技術范疇的概念1.1 什么是物聯網物聯網分類：私有物聯網（Private IOT）: 一般面向單一機構內部提供服務；公有物聯網（Public IOT）：基于互聯網（Internet）向公眾或大型用戶群體提供服務；社區物聯網（Community IOT）：向一個關聯的“社區”或機構群體（如一個城市政府下屬的各委辦局：如公安局、交通局、環保局、城管局等）提供服務；混合物聯網（Hybrid IOT）：是上述的兩種或以上的物聯網的組合，但后臺有統一運維實體。1.1 IOT應用場景：人與物IB

9、M傳感器技術物流跟蹤解決方案是監視貨物從制造商、批發商直至零售商整個物流過程中，貨物所處環境變化。1.1 IOT應用場景：物與物1，衣服會“告訴”洗衣機對清洗強度和水溫要求 ；2，食物會“告訴”微波爐，用多長時間多高溫度進行烹飪。1.1 IOT應用場景：食品追蹤 給放養羊群中每一只羊都貼上一個二維碼，二維碼會一直保持到超市出售的每一塊羊肉上，消費者可以通過手機閱讀二維碼，知道羊成長歷史，確保食品安全。1.1 IOT應用場景：物體說話1.2 物聯網應用-智能冷鏈物流1.2 物聯網應用-農產品追溯系統1.2 物聯網應用-農產品追溯系統物聯網的基本功能物聯網的最基本功能特征是提供“無處不在的連接和在

10、線服務”(Ubiquitous Connectivity)1、在線監測2、定位追溯3、報警聯動4、指揮調度5、預案管理6、安全隱私7、遠程維保8、在線升級9、領導桌面10、統計決策物聯網的基本功能在線監測：這是物聯網最基本的功能，物聯網業務一般以集中監測為主、控制為輔定位追溯：一般基于GPS(或其他衛星定位，如北斗)和無線通信技術，或只依賴于無線通信技術的定位，如基于移動基站的定位、RTLS等。報警聯動：主要提供事件報警和提示，有時還會提供基于工作流或規則引擎(Rule”s Engine)的聯動功能。指揮調度：基于時間排程和事件響應規則的指揮、調度和派遣功能。預案管理：基于預先設定的規章或法規

11、對事物產生的事件進行處置。安全隱私：由于物聯網所有權屬性和隱私保護的重要性，物聯網系統必須提供相應的安全保障機制。遠程維保：這是物聯網技術能夠提供或提升的服務，主要適用于企業產品售后聯網服務。在線升級：這是保證物聯網系統本身能夠正常運行的手段，也是企業產品售后自動服務的手段之一。統計決策： 指的是基于對聯網信息的數據挖掘和統計分析，提供決策支持和統計報表功能。1.3 物聯網發展現狀目前，物聯網發展處于投資拉動階段通過相關行業的典型應用，包括交通監控、遠程支付、數字醫療等，逐步推動物聯網標準的形成、降低投入成本、應用規范發展等。1.3 物聯網發展現狀1.3 物聯網發展現狀1.4 物聯網發展需解決

12、的問題資金和成本問題 物品需嵌入電子標簽等存儲體，并且需要眾多讀取設備和龐大的信息處理系統，這會帶來巨大的成本技術標準問題 形成統一的標準是一個漫長的過程產業化問題 物聯網的產業化必然需芯片商、傳感設備商、系統解決方案廠商、移動運營商等上下游廠商的通力配合1.5 物聯網發展階段信息技術領域15年規律在中國工程院院士、中國電子學會物聯網專家委員會主任鄔賀銓看來，物聯網目前尚處于起步階段，在技術、商業模式、行業準入等方面仍面臨重大挑戰。物聯網發展趨勢不可逆轉。我們看待物聯網必須放長眼量。據統計，從2009年的1700多億元增長到2012年的3650億元，2013年達5000多億元，年復合增長率超過

13、30%。預計2015年產業規模將達到7000億元。1.6 物聯網發展趨勢及挑戰物聯網有望在2020年后形成統一的網絡1.6 物聯網發展趨勢及挑戰點狀物聯網企業應用由企業或單位自行建立，構建并服務組織內部，星星點點分散在各行各業中，是為“點”（企業應用）物聯網解決方案在某個行業內得到廣泛應用，并通過平臺整合提升服務效率，形成線狀物聯網行業應用，實現對產業的縱向整合，是為“線”（行業應用）多個產業的物聯網廣泛應用，催生了跨行業的應用融合及創新，使各行業物聯網應用相互鏈接及滲透，通過物聯網實現城市級的整合，是為”網“（城市生態系統）1.6 物聯網發展趨勢及挑戰IPv6 的部署傳感器供電標準的統一20

14、10 年 2月，世界上的 IPv4 地址已耗盡。雖然公眾沒有受到實際影響，但是由于數十億潛在的新傳感器將需要唯一的 IP 地址，因此這一局勢很有可能會減緩物聯網的發展。此外，借助自動配置能力，IPv6 可以簡化網絡的管理并提供增強的安全性能。為使物聯網充分發揮其潛力，傳感器將需要具有自供電的能力。想象一下為部署在全球各地、甚至太空中的數十億臺設備換電池， 顯然這是不可能的。需要找到一種能讓傳感器從振動、光和氣流等環境元素中產生電能的方法。納米發電機 - 一個靠身體移動（比如擠壓手指）發電的彈性芯片。在安全、隱私、建筑和通訊領域亟需解決標準化問題。IEEE 正是努力解決這些挑戰的組織之一，他們的

15、目標是確保 IPv6 數據包可以在不同的網絡類型之間路由。 物聯網正面臨的狀況是：獨立網絡和大量傳感器必須相互結合、在一套通用標準下交互操作。迎接挑戰和解決障礙需要公司、政府、標準組織和學術界一起朝著共同目標奮進。接下來，要使普通大眾接受物聯網，服務提供方和其他各方必須提供為人們的生活帶來有形價值的應用。物聯網不能為了技術而創造先進技術，這個產業需要證明對人類的價值。1.7 物聯網在交通的應用1.7 物聯網在交通的應用汽車尾氣的跟蹤1.7 物聯網在交通的應用目前機動車環保的監管方式1.7 物聯網在交通的應用尾氣治理中存在的問題1.7 物聯網在交通的應用物聯網在機動車監管過程中的應用：采用支持R

16、FID技術的環保標志，實現標卡合一在固定場合，檢測站、特定路口等，架設固定式讀寫天線，實現對環保標志的操作手持設備輔助支持專網或者GPRS無線網絡反饋給車主信息中心統一進行監控RFID技術與機動車尾氣監管相結合是實現城市智能環保手段之一，實現人員、車輛、環保標志及檢測的統一監管。檢測站人員監管環保標志監管車輛尾氣檢測監管定期檢測路檢路查遙感監測車輛維修車輛區域限行；城市智能環保傳感網絡1.7 物聯網在交通的應用1.7 物聯網在交通的應用基于RFID技術的機動車感知識別1.7 物聯網在交通的應用機動車尾氣監管應用組成1.7 物聯網在交通的應用內置RFID芯片的環保標志，實現標卡合一無源RFID標

17、簽ISO 18000-6C標準工作頻率超高頻(433MHz、860960MHz)數據量至少達到512Bit標簽容量分區，數據加密存儲防撕毀功能詳細跟蹤環保標志的來龍去脈1.7 物聯網在交通的應用車輛外觀檢查完成車輛信息初始化(手持設備)違規預檢查車輛檢測檢測開始，I/M系統與被檢車輛建立關聯檢測過程連續讀卡，實現防替車檢測完畢，寫入本次監測結果無需重復發標標志防偽實現路檢、遙感監測與年檢等I/M關鍵業務聯動1.7 物聯網在交通的應用維修廠一般無法聯網，可以通過手持設備把維修數據寫入信息卡，再次復檢時實現維修信息采集通過維修數據可以做一些分析應用與交通部門之間一般通過網絡進行交互數據1.7 物聯

18、網在交通的應用車輛區域限行環保限行模型根據標志等級，自動記錄進入車輛環保中心實施監控通知車主1.7 物聯網在交通的應用城市機動車智能環保傳感網絡1.7 物聯網在交通的應用采用專用手持設備寫入路檢結果，快速與IM系統建立聯動，提升監管效率1.8 物聯網在醫療的應用應用背景人口老齡化問題：數據來源：2006年2月23日，全國老齡工作委員會辦公室 中國人口老齡化發展趨勢預測研究報告 老齡化人口年均增長速度：3.3%; 老齡化人口占總人口比重不斷上升：6.1%-11.5% 空巢老人現象 慢性病問題：數據來源:2004年10月,國務院新聞辦公室中國居民營養與健康現狀 主要慢性病患病人次比重高：近6億人次

19、 高血壓病比率：18.8%，人數：1.6億 成人超重率: 22.8%，人數：2億 血脂異常率: 18.6%，人數:1.6億 亞健康問題：數據來源：衛生部2005年全國十城市調查報告 亞健康人群占總人口比重：48% 大城市亞健康人群：北京75.3%；上海73.49%；廣東73.41% 高端人群亞健康問題： 數據來源：中國企業家企業家工作、健康與快樂狀況調查 “腸胃等消化系統疾病”占30.77%；“高血糖、高血脂以及高血壓”占23.08%；“吸煙和飲酒過量”占21.15% 90.6%的企業家處于“過勞”狀態； 28.3%的企業家“記憶力下降”；26.4%的企業家“失眠” 1.8 物聯網在醫療的應用

20、解決方案1.8 物聯網在醫療的應用健康監護1.8 物聯網在醫療的應用解決方案1-健康一體機動態的可持續的居民健康信息管理村衛生所村衛生所村衛生所村衛生所村衛生所村衛生所數據中心 中心醫院二級醫院二級醫院1.8 物聯網在醫療的應用解決方案2-健康服務網站數據中心 體檢信息查詢健康指導信息體檢信息居民查詢醫療專家其他居民公共衛生機構網絡健康教育網絡健康論壇居民健康信息管理對歷史數據進行分析健康指導建議查詢健康檔案健康教育內容1.8 物聯網在醫療的應用健康服務管理全過程目標客戶建立健康檔案 疾病風險族健康維護健康評估與風險預測全面搜集健康信息（健康體檢與遠程監護）疾病群體健康群體 就醫服務健康檔案的

21、更新與管理健康促進健康監測、再評估、干預、健康跟蹤、預警、教育、自主管理1.9 物聯網在旅游業的應用應用背景國內手機用戶近8億，占13億總人口數的62%，蘊藏旅游信息化商機1.9 物聯網在旅游業的應用利用運營商在旅游景區的基站信息，利用實時采集A接口信令數據，實時分析景區的本網當前用戶人數及旅游總人數通過對用戶進一步分析其來源等相關信息通過比例系數反推旅游景點的用戶總數1.9 物聯網在旅游業的應用打造新產業鏈平臺運營方旅游局相關公司運營商旅游信息化系統提供旅游局使用提供相關數據及業務能力商家游客旅游景點各個旅游點各級旅游局旅游信息化系統流量趨勢預警交通住宿餐飲景區文化宣傳服務廣告商家咨詢服務流

22、量告警重大事件通知景區文化介紹1.9 物聯網在旅游業的應用網絡基礎數據準備內容小區、基站基礎數據提供，包括經緯度及覆蓋扇角旅游景點定義，由于景區范圍比較大，盡可能提供多個出入口及重要景點的位置定義信息部分靜態數據信息收集，包括號碼歸屬地及號碼歸屬套餐等1.9 物聯網在旅游業的應用基礎數據分析思路分析人群構成，住戶、工作人群、辦事人群、路過人群及真正的游客通過到達頻次特征可以準確的區分住戶和工作群體，白名單，而且時間周期越久越完整通過算法分析景區重點基站小區列表，及游客的典型軌跡特征通過軌跡特征比對分析技術判斷過路用戶群體通過綜合分析，包括基站優選技術及軌跡特征辨別技術分析辦事群特征1.9 物聯

23、網在旅游業的應用行業管理功能及意義為政府/行業提供完成、實時的數據支持，實時了解各個旅游景點的動態情況，加強政府監管能力為行業/企業提供有商業價值的數據支持，包括對旅游人數的預警提示及相關旅游配套服務，包括就餐、購物、信息咨詢等1.9 物聯網在旅游業的應用行業管理功能各個旅游景區實時當前在園人數統計各個旅游景區實時入園總數統計各個旅游景區熱度排名旅游線路比較旅游線路歸類1.9 物聯網在旅游業的應用流量預判模型游客用餐偏好分析景區交通流量分析游客住宿偏好特征分析1.9 物聯網在旅游業的應用通過布置在景區各處的傳感裝置，可對溫度、濕度、紫外線等實時傳感數據采集，給景區管理者與游客提供實時預報。1.9 物聯網在旅游業的應用停車場管理1.9 物聯網在旅游業的應用游客預定車位1.9 物聯網在旅游業的應用景區LED流量引導系統1.9 物聯網在旅游業的應用統一的旅游門戶1.9 物聯網在旅游業的應用WEB門戶景區信息介紹及實時視頻瀏覽旅游攻略未來幾天游客流量預測景區電子門票銷售推薦商家及電子優惠卷下載車位預定服務1.9 物聯