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1、东方赛普物联网产业研究院 物联网知识介绍物联网技术报告物联网前言在现在社会生活中，物联网是越来越多得被提及到的一个词汇，与之相关联的词汇，如：互联网、物联网、射频识别技术等，也得到了很大程度上的关注度，这些被誉为21世纪的下一个万亿级的通信业务到底有着怎样的发展前景，在这些技术的应用环节中又应用到了哪些相关的前沿技术，本文将重点介绍，我将以问题开始今天的报告，并以问题结束。开始的问题，在我报告的最后回答；结束时的问题留给企业回答。第一章 物联网基础互联网和物联网当被问及什么是物联网的时候，人们的第一反应可能是物联网与互联网有什么关系呢？它们之间是否一样呢？如果不一样，又是否存在着某种特定的关系
2、，本章就解释这一问题。1.什么是互联网？互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。2.什么是物联网？物联网的英文名称为“IOT，Internetof Things”。由名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”，将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网的定义1.中国式物联网定义物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、
3、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的如贴上RFID（射频识别，俗称电子标签）的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃，通过各种无线、有线的长距离和短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网、专网或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。2.欧盟对物联网的定义物联网是一个动态的
4、全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。目前对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。第三次革命性创新物联网物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要
5、能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。“物品”进入物联网的条件物联网的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的管理范围：1、要有相应信息的接收器；2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有CPU；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、要遵循物联网的通信协议；9、要在世界网络中有可被识别的唯一编号。第二章 物联网的背景与现状物联网作为比较新兴的产业，在各国都没有建立很好的标准，各国物联网事业仍处于起步阶段，但是以
6、美国、欧盟等发达国家为首的集团已经得到了很好的发展，并且已经运用到生活、工作、医疗、军事等很多领域，中国作为世界发展中大国，也要承担起物联网的发展责任，不断突破技术，寻求进步。背景部分近十几年来，物联网产业的发展大概可以划分为三个阶段，也就是物联网产业的背景，大致如下：1999年诞生阶段 1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议上首先提出物联网(Internet of Things)这个概念。提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互
7、联网“Internet of things”（简称物联网）。 1999年，中科院启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2005年兴起阶段2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布ITU互联网报告2005：物联网，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋
8、到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟2005年以物联网为标题的年度互联网报告。2009年大发展阶段 2009年月28日，首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议奥巴马政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点；2009年2月24日2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。认为，产业下一阶段的任务是把新一代技术充分运用在各行各业之中。 2009年8月：国务院总理温家宝在无锡微纳
9、物联网工程技术研究中心视察并发表重要讲话，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术，并提出要在无锡建设“感知中国”中心。 2009年9月：我国物联网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。 2009年9月：南京邮电大学成立全国高校首家物联网研究院、物联网学院。 2009年11月：温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为让科技引领中国可持续发展的讲话，指示要首力突破物联网、传感网关键技术，物联网产业随即被列入国家五大新兴产业之一。 2009年11月：中国物联网研究发展中心在无锡成立。 2010年1月：无锡物联网产业研究院在江苏软件外包园落户 2010年1月：江苏无锡高
10、新技术产业开发区正式获批为国家电子信息（物联网）示范基地。在这些背景的基础之上，中国作为世界上最大的发展中国家，在物联网方面的研究也取得了很大的进步，那么，就国内而言，目前的物联网产业状态是什么？现阶段国内研究状态n 1999年, 中科院启动了传感网研究。目前,已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。n 2009年11月12日，中科院、江苏省政府、无锡市政府在无锡宣布共建中国物联网研究发展中心,共建”感知中国”创新基地。n 在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国等一起，成为国际标准制定的主导国之一。n 2004年以来,山东大学信息学院先后成立了无线射频技(RFID)、无线传感器网络
11、（WSN）、云计算、数据挖掘等专项研究小组,力图使用云计算技术、物联网与人工智能技术相结合,推进中国信息化进程。n 2009年，仅浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元，加上配件共5000万元。业内专家称，若全国近200家民用机场如果都加装防入侵系统，将产生了上百亿的市场规模。美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比，“物联网”是下一个万亿级的通信业务，这就说明，物联网产业将作为21世纪的产业巨头，带动全球的经济发展，是新世纪的尖端科技的领头羊，对国家战略有很大的推动作用。第三章 物联网关键技术物联网连接示意图物联
12、网应用示意图物联网的层次结构1) 感知层感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去。2) 网络层网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。3) 应用层应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。物联网的关键技术u
13、 射频识别技术RFID技术是物联网中让物品“开口说话”的关键技术，物联网中，RFID标签上存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别。u 传感技术在物联网中，传感技术主要负责接收物品“讲话”的内容。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理、变换和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。u 无线网络技术物联网中，物品与人的无障碍交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括
14、为近距离的蓝牙技术和红外技术。u 人工智能技术人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的技术。在物联网中，人工智能技术主要负责将物品“讲话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理。u 云计算平台物联网的发展离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限,云计算平台可以作为物联网的“大脑”,实现对海量数据的存储、计算。物联网的四大网络支撑物联网的应用必须建立在网络的基础之上，在网络上面进行信息的交流和传递，那么支持物联网的网络具有哪些类型？它们的种类和应用的范围是什么？1.短距离无线通讯网包括10多种已存在的短距离无线通讯（如RFID、Zi
15、gbee、蓝牙、等） 标准网络以及组合形成的无线网状网（Mesh Networks)。射频识别技术射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称 RFID）是物联网发展的排头兵，是市场最为关注的技术。RFID是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们
16、自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。 ZigbeeZigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯
17、技术。2.长距离无线通讯网包括GPRS/CDMA、3G, 4G,5G等蜂窝（伪长距离通讯）网以及真正的长距离GPS卫星移动通信网。GPRS-General Packet Radio Service通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以分组的形式传送资料到用户手上。GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术。GPS系统中国北斗卫星导航系统(BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System)：是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系
18、统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。 3.短距离有线通讯网主要依赖10多种现场总线（如ModBus、DeviceNet等）标准，以及PLC电力线载波等网络；ModbusModbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。4.长距离有线通讯网支持IP协议的网
19、络，包括计算机网，广电网，和电信网（三网融合）以及国家电网的通讯网。三网融合所谓“三网融合”，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。物联网的四个主要难点 技术标准问题 世界各国存在不同标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标
20、识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。 数据安全问题 信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑。 IP地址问题 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6（6.7x1023个/平方米）来支撑。IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段。 终端问题 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。第四章 物联网的建设和应用物联网的建设物联网技术是一项综合性的技术，是一项系统，目前国
21、内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设，理论上的研究已经在各行各业展开，而实际应用还仅局限于行业内部。关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。一般来讲，物联网的开展步骤主要如下：（1）对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测；（2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；（3）将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，如家里的电脑或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相
22、关计算。物联网的应用领域物联网的应用领域相当广泛，在工业、农业、医疗、军事、建筑等各个方面均有应用，在未来的发展过程中，物联网将继续表现其强大的功能能力，涉及领域将更加的广泛，对人们的生活、工作都将起到举足轻重的作用；物联网的应用实例食品安全给放养的牲畜中的每一只动物都贴上一个二码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。人体健康人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。平安城市建设利用部署在大街小
23、巷的传感器，实现图像敏感性智能分析并与110、119、120等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。智能家庭智能家庭是各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等通过物联网进行通信及数据交换,实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”,并实现随时随地对智能设备的控制。第五章 我国物联网行业现存的问题 在我国的目前的物联网产业状态中，存在着很多需要解决的问题，其中有一些问题是非常重要的，也是迫在眉睫的，本文总结出五大问题，是未来物联网发展的必须攻克的问题。缺乏核心技术自主知识产权 在物联网技术发展产品化的过程中，我国一直缺乏一些关键技
24、术的掌握，所以产品档次上不去，价格下不来。缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。行业技术标准缺失 目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准：接口的标准化；数据模型的标准化。虽然我国早在2005年11月就成立了RFID产业联盟，同时次年又发布了中国射频识别(RFID)技术政策白皮书，指出应当集中开展RFID核心技术的研究开发，制定符合中国国情的技术标准。但是，中国的RFID产业仍是一片混乱。技术强度固然在增强，但是技术标准却还如镜中之月。正如同中国的3G标准一样，出于各方面的利益考虑，最后中国的3G有了三个不同的标准。物联网的标准最终怎样，只能等时间来告诉我们答案
25、了。产业链发展不均衡 和美国相比，国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。虽然目前国内三大运营商和中兴华为这一类的系统设备商都已是世界级水平，但是其他环节相对欠缺。物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合，所以要在我国发展物联网，在体制方面还有很多工作要做，如加强广电、电信、交通等行业主管部门的合作，共同推动信息化、智能化交通系统的建立。加快电信网，广电网，互联网的三网融合进程。产业链的合作需要兼顾各方的利益，而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下，物联网普及仍相当漫长。各行业间协作困难多 物联网应用领域十分广泛，许多行业应用具有很大的交
26、叉性，但这些行业分属于不同的政府职能部门，要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用，在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动，以开放的心态展开通力合作，打破行业、地区、部门之间的壁垒，促进资源共享，加强体制优化改革，才能有效的保障物联网产业的顺利发展。盈利模式无经验供借鉴 物联网分为感知，网络，应用三个层次，在每一个层面上，都将有多种选择去开拓市场。这样，在未来生态环境的建设过程中，商业模式变得异常关键。对于任何一次信息产业的革命来说，出现一种新型而能成熟发展的商业盈利模式是必然的结果，可是这一点至今还没有在物联网的发展中体现出来，也没有任何产业可以在这一点上统一引领物联网的发展浪
27、潮。 目前物联网发展直接带来的一些经济效益主要集中在与物联网有关的电子元器件领域，如射频识别装置、感应器等等。而庞大的数据传输给网络运营商带来的机会以及对最下游的如物流及零售等行业所产生的影响还需要相当长时间的观察。 第六章 物联网的发展前景前景RFID发展迅速。2009年中国RFID市场规模将达到50亿元，年复合增长率为33%。传感器市场前景广阔。全球基于MEMS的半导体传感器和制动器的销售额将达到19%的年均复合增长率。智能终端备受期待。随着物联网推进，特别是家用电器的智能化将是未来发展趋势。电信设备商最受益于物联网。当下最大的投资机会在于电信设备商，物联网的商业建设尚处于萌芽阶段。电信运
28、营商是物联网的积极推动者，物联网丰富电信网络的应用结束语物联网、云计算、互联网三者间的关系=无线传感网、云计算、互联网=智慧地球；v 它可产生巨大的经济效益、是目前独一无的、无可比拟的产业链！v 可以预计：在“十二五”期间，在IT信息技术领域，会产生一系列的革命性变革！很可能发生在：无线通信领域（网络结构：IPv6、4G、跨层结构）、计算机与服务器（瘦客户端+高速宽带网络+与计算服务器）、智慧地球（以物联网、无线城市、数字城市为标志的）；以应用驱动（而不是技术驱动！）、以物联网、云计算为引擎、以嵌入式和工作化软件的大发展为标志的一场信息化革命时代就要到来；v 在机遇与挑战面前，我们准备好了吗？26
