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第一章 物联网概述1讲解


白天 夜晚 短时应急 长时连续
计算机到计算机 人和人 人和物 物和物
任何物互联
任何时间互联
• 当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提 醒主人忘带了什么东西;
• 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等 • 一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重
时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空 间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配; • 当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔 疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以 吗?” • 当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼 “笨蛋,该发车了!”
M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备联 网和通信能力,其核心理念就是网络一切 (Network Everything)。
● 智能化机器——使机器“开口说话”,让机器具备信 息感知、信息加工(计算能力)、无线通信能力。
● M2M硬件——进行信息的提取,从各种机器/设备那 里获取数据,并传送到通信网络。
– 物联网:一次性扫描和结账同时完成(超市和银行 联网),超市终端没有收银员,你可以推着车直接 从阅读器走出去。并且消费者可以知道每件物品的 历史;
1.2 物联网的概念
1.2.1 物联网相关概念 1.智慧地球 • 2009年1月28日,奥巴马就任美国总统后,与美国工商
业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表 之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这 一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。
(图1-2)
1.1 物联网的起源
• 1995年比尔·盖茨在《未来之路》书中首次提出“物 -物”相联的雏形
物联网的概念最早是从射频识别(RFID)这个领域来的, 在1999年由专门研究RFID技术的EPC global的前身—— 美国麻省理工学院Auto-ID中心提出。
2005年11月,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上, 国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》, 提出了“物联网”的概念
• 2009年2月24日,IBM大中华区首席执行官钱大群在 2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策 略。
• 智慧的医疗 • 智慧的城市 • 智能的电力 • 智慧的铁路 • 智慧的银行 • 智慧的零售
2.M2M系统 Machine-to-Machine/Man
通过在机器内部嵌入无线通信模块,以无线通信等为 接入手段,为客户提供综合的信息化解决方案,以满 足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的 信息化需求。M2M根据其应用服务对象可以分为个人、 家庭、行业三大类。
1.2.3 物联网的系统组成
第一层是感知互动层
第三层是应用服务层 第二层是网络传输层
• 感知互动层:感知和识别物体,收集环 境信息。
• 网络传输层:由各种通信网络(互联网、 电信网、移动通信网、卫星网、广电网) 形成的融合网络。
• 应用服务层:实现智能化应用
移动中
任何地点互联
室外
室内
计算机设 备位置
• 普适计算 普适计算又称普存计算、普及计算(英文中叫做 pervasive computing或者Ubiquitous computing)
强调和环境融为一体的计算,而计算机本身则从人们 的视线里消失。使计算机融入人的生活空间,形成一个 “无时不在、无处不在而又不可见”的计算环境。在这 样的环境中,计算不再局限于桌面,用户可以通过手持 设备、可穿戴设备或其他常规、非常规计算设备,无障 碍地享用计算能力和信息资源。
能力培养目标
①物联网系统安 装、调试及维护 ②物联网技术应 用和系统集成 ③能构建小型的 物联网系统
素质培养目标
①具备事业心和 责任心 ②培养学生的创 新思维能力 ③培养学生的团 队协作精神和自 主学习的能力
课程的整体设计——主要内容及学时分配
基础:物联网概述、物联网现状分析、各种典 型应用(14学时)
注意:这种融合是“双向的”
• 从技术理解物联网是指物体通过智能感应装置,经过 传输网络,到达指定的信息处理中心,最终实现物与 物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
• 从应用理解物联网是指把世界上所有的物体都联接到 一个网络中,形成“物联网”,然后“物联网”又与现 有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合,达 到更加精细和动态的方式管理生产和生活。
物联网技术概论
课程的定位、作用与和目标
因特网技术 应用
电子技术 基础
物联网技术 概论
无线传感网 络安装与调

RFID安装 与调试
承上启下 开设在第三学期
课程的定位、作用与和目标
知识培养目标
①了解物联网技 术的基本理论, 典型应用系统的 构成; ②理解相关支撑 技术的原理、软 件算法和基础知 识。
• 物联网最重要的特点之一同样是感知现 实物理世界,因此传感器网络被视为物 联网的一个主要起源。
1.1.2 无线射频识别(RFID)
Radio Frequency Identification 非接触式的自动识别技术
利用无线射频方式进行非接触双向通信,以达到目标识 别目的并交换数据
Auto-ID
EPC global (Electronic Product Code)
• CPS与物联网有类似的能力,但CPS更强调循环反馈, 要求系统能够在感知物理世界之后通过通信与计算再对 物理世界起到反馈控制作用。
1.2.2 物联网内涵辨析
早期认识:被认为是将每个物品打上电子标签, 然后通过射频识别技术和通信技术形成信息网络, 实现物品的智能识别、定位和监控
当代认识:物联网的基本含义就是一种虚拟数 字世界和现实物理世界的融合。
睡觉时,床上的自动温控系统 已经将床暖热……
至于你信不信,反正我信了
定义
• 物联网的英文名称为“The Internet of Things” , 简称:IOT。由该名称可见,物联网就是“物物相连
的互联网”。
• 通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系 统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把 任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以 实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网 络。
● 通信网络——将信息传送到目的地。
● 中间件——在通信网络和IT系统间起桥接作用。 ● 应用——对获得数据进行加工分析,为决策和控制提
供依ห้องสมุดไป่ตู้。
3. 信息物理系统 (cyber physical systems,简称CPS)
集成计算、通信与控制于一体的智能系统。信息物理 系统通过人机交互接口实现和物理进程的交互,使用 网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协 作的方式操控一个物理实体。
物联网三个重要特征:
1、全面感知,利用RFID,传感器,二维码等随时随地获 取物体的信息
2、可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物 体的信息实时准确地传递出去
3、智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技 术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施 智能化的控制
传感网是物联网 的组成部分
物联网概念不是凭空杜撰出来的,也不是某单项新 技术突破引申出来的。物联网的发展有坚实基础,是现 代信息技术发展到一定阶段的必然产物,是多项现代信 息技术的殊途同归与聚合应用,是信息技术系统性的创 新与革命。
• 以超市为例:
– 条形码:逐一扫描条码+结账
– RFID:一次性扫描(你可以推着购物车迅速通过 RFID阅读器)+结账;
1.物联网与传感网
2.物联网与互联网
物联网是 互联网的延伸
3.物联网与泛在网
泛在网是物联网 发展的愿景
• 泛在网络(U网络)
“泛在网”即广泛存在的网络,它以无所不在、无 所不包、无所不能为基本特征,以实现在任何时间 ( anytime)、任何地点(anywhere)、任何人 (anyone)、任何物(anything)都能顺畅地通信为目 标
• 标签:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的 电子编码,附着在物体上标识目标对象;
• 阅读器:读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可 设计为手持式或固定式;
• 天线:在标签和读取器间传递射频信号。
• 由于具备物品自动识别和信息交换能力, RFID技术被形象的比喻为“物物通信技 术”。因此被视为物联网的起源之一。
本质上说,CPS是一个具有控制属性的网络,但它 又有别于现有的控制系统。
主要用于一些智能系统上如机器人,智能导航等
• 信息物理系统是计算、通信与物理过程的综合。CPS的 目标是使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程合 作和自治等能力,通过互联网组成各种相应自治控制系 统和信息服务系统,完成现实社会与虚拟空问的有机协 调。
到了公司,下车后,导航系统自动将车停入车 位。
公司门口,门禁系统扫描虹膜后提示:欢迎来 到公司,新的一天愉快!
在处理完一天的事务回 家,晚饭后,和家人一 起在4D家庭影院里看 最新流行的电影
还可以在家里的自助医疗系 统检查下身体,数据采集完 成后传输到医院,医生会根 据身体的各项数据指标对您 的生活饮食进行一些建议, 如果有问题则会通知您到医 院就诊。
核心:体系架构、关键技术(16学时)
总结:标准化工作、机遇、前景 (10学时)
其它:复习、机动(5学时)
第一章 物联网概述
1.1 物联网的起源 1.2 物联网的概念
?年后的一天
• 早上出门上班,车里的传感器会自动检查,报 告车辆情况,然后选择 交通最为顺畅的道路。
• 行至半路发觉可能忘了关门,拿出手机打开家 里的全方位监察系统,发觉一切正常,老人正 在陪孩子玩耍。
1.1.1 传感器网络 感知现实物理世界
将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟: • 光敏传感器——视觉 • 声敏传感器——听觉 • 气敏传感器——嗅觉 • 化学传感器——味觉 • 压敏、温敏、流体传感器——触觉
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