01物联网的基本概念学习资料Word下载.docx

01物联网的基本概念学习资料Word下载.docx

《01物联网的基本概念学习资料Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《01物联网的基本概念学习资料Word下载.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

其中之一，我们认为是经济周期所催生的新技术。

互联网的成功，从90年代中后期开始，掀起了一场信息技术的革命，也对我们的社会经济产生了一个极大的推动作用。

当前，在最近这些年，世界经济都在面临着一种称之为“危机”或者称之为“转型”，在这个转型过程之中必然需要有一些新技术来带动相关的产业的升级，从而来促进经济的发展。

从这期间，若干种新型技术的出现都或多或少地起到这种作用，当然，物联网技术也是其中之一。

其次，它产生的第二个原因，也有当前在信息技术领域传感器技术的逐渐成熟。

我们日常可以看到很多种的传感器，这其中因为IC芯片的性能更加强，及其做得更加小型化，使得能够在不同的物体上能够比较方便地部署，并且你也能够高效地处理相应的信息，这样也使得物跟物之间进行连接，相互传递信息成为可能。

这里面大家日常可能会碰到的传感器比较多，举一个例子，我们在日常的交通过程之中，杭州、浙江已经很普遍地采用ETC，ETC装一个卡，你可以把它称之为一个传感器。

还有我们在超市里去买东西，仔细的学员以后可以去发现一下，有很多商品的包装中嵌入了一个很小的小硬块的东西，这里边就是一个存储信息的一个芯片，我们又把它称之为“电子标签”，这一系列的传感器技术和信息产品的小型化技术也催生了物联网的兴起。

其次，第三个原因，是网络通信和信息处理能力大幅提高。

当前,不同的、各种各样的网络通信技术发展得非常迅速，其中又以短距离的无线通信技术发展尤为迅速。

比方说杭州已经建立了基本上能够覆盖主要城区的WiFi网络（无线上网）。

还有其他的类似于蓝牙，还有其他的类似于无线个域网，这里面这些通信技术的产生和发展极大地促进了物联网之间的通信的效率，使得物联网的连接更加方便。

另外一个，信息处理能力大幅提高。

计算机发展非常快，当前我们一台个人使用的电脑已经相当于十年前、二十年前的一个大型服务器的计算能力了，当然与之相适应的，人们所需要的数据也越来越多，现在每个人所拥有的数据可能是十年前一个大公司、一个大部门所有数据的总和，甚至还要多。

这一系列技术上的原因和经济发展的背景使得物联网应运而生，并且有发展为一个产业的趋势。

讲了这么多，到底什么叫物联网？

按照英文名称来讲，我们把它称之为“InternetofThings”，“Internet”这个词大家都很清楚，我们叫计算机构成的网络，它里面的主机、终端都是计算机，物联网，大家注意看，后面有一个“ofThings”，“Things”是万物，各种各样的东西，可以是桌子、椅子，可以是电器，可以是汽车，可以是某种商品，大家看到的任何东西，它们之间也可以联网，这跟互联网之间就有一个很大的区别。

互联网所连接的是一个个具有存储能力，具有计算能力的计算机，这个区别是很大的。

可以说，物联网的核心和基础本质上还是互联网，因为它是在互联网基础上的一个延伸和扩展的网络，它的核心还是计算机技术，相当于是把互联网从计算机的世界向整个的物理世界的一个延伸，延伸到我们日常所居住的非信息化的这样一个世界。

这里面的延伸，它的终点，我们称之为一个一个的嵌入在一些物品中的，我们称之为“传感器”。

当然这个“传感器”是一个统称，有的可能是一个GPS定位，有的可能是一个电子标签，有的可能是一个摄像头，有的是一个感应物理世界的一些物理量的一些传感器。

比方说空气的二氧化碳浓度、空气的温度、湿度，嵌入在人身上的随身携带的一些加速度、高度等，这样一些小型的电子化设备，我们统称为传感器，最后物联网就是这样一些些小的传感器相互连接而构成的一个大规模的网络。

物联网有人给它们做了一个定义，这个定义可能也不是非常完备，它是指物联网是通过射频识别、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连接起来，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，我们称之为“物联网”。

二、物联网的兴起

按照这个概念来说，物联网的产生和它的兴起经过了一系列的过程，这个过程中几个典型的事件。

在1995年的时候，这是第一次，在现在可能还是世界首富比尔•盖茨，他提出了物联网的一个雏形，他当时是花了五千万美元做了一个智能家居系统，除了造这个房子之外，比尔•盖茨还把自己家里的所有电器化的一些设备，把它进行了联网，这里面利用了微软公司一些强大的技术力量，他把家里的电器都能够连起来，通过网络来访问、来控制，这是1995年的时候。

在1998年的时候，这是一个很典型的事件，美国的美国麻省理工学院（MIT），当时它跟EPC系统进行合作，什么是EPC呢？

电子产品编码，这是国际上，在商业连通区域的一个组织，它负责给全球的各类商品进行编码，以便于各级贸易之间的相互识别、标识和电子化的术语交换。

它在这里能做什么呢？

他们开展了一个项目，称之为“Auto-ID”，从字面的意思来理解是自动化的商品编码的识别，当时主要应用在类似于沃尔玛这种全球具有供应链的、具有商品的物流的这样的大型商业集团，为他们的商品的物流过程的监控和管理而使用。

在这里面，它就需要能够自动地在某些关键点能够识别物品的流动，这里面最核心的是RFID技术的使用和定位技术的使用。

在1999年，美国的自动识别中心也提出了“物联网”的初步概念。

然后在2005年的时候，国际电信联盟也发布了《ITU互联网报告2005：

物联网》，在这里面明确地提出了互联网的概念和应用。

2008年的时候，欧洲也出台了一个叫《物联网2020》的报告，在这个报告里面也分析了未来物联网的发展的各种阶段，以及在不同阶段中的一些应用。

2009年的时候，美国总统奥巴马当时刚刚上台，他在与美国的工商业领袖举行了一次圆桌会议，在这个圆桌会议里面，IBM公司的CEO有提出了“智慧地球”的这一概念。

所以我们可以看到，它在整个发展的过程之中，物联网会跟我们现在比较热门的“智慧”这个词关联在一起。

从我的理解来看，物联网的应用，它的目标是什么？

它会使得我们将来的工作、生活、日常的经济活动，尤其是工业生产、商业流通的环节变得更加地智能，更加地高效，因此它提供的一种渠道是信息世界跟物理世界的直接的连接，我们接触信息世界比较多，我们日常的工作，很多工作或者说大部分工作都离不开计算机的支持，但工作本身却又涉及到物理上的东西，这两者之间如何衔接，物联网就是为了解决这个问题。

三、物联网涉及的主要信息技术

第一讲的第三个内容，物联网这里面涉及到大量的信息技术，这里我们只挑其中几个主要的给大家简单介绍一下。

第一个是射频识别技术。

射频识别是物联网，刚刚发展历史中我们已经介绍过，最初的一个应用是MIT做了“Auto-ID”这个事情，什么是“RFID”（射频识别），更俗称叫“电子标签”，它的工作原理很简单，当然内部还是很复杂，在我们应用过程中看起来是比较简单的，而且我相信很多学员都已经使用过这个“RFID”，“RFID”包含两部分，一个是标签，另外一个是标签里面的另外一个叫“阅读器”，标签可以存储一些信息，它存储的信息量相对于我们现在使用的类似功能的，像条形码、二维条码，信息量要大得多，并且它所存储的信息是可以跟计算机进行交换的，当然条形码也能交换，是我们日常所看到的条形码阅读器，大家去超市买东西的时候都会看到，但这个是需要有人工来操作的，但电子标签的话是可以自动化地来操作。

还有，它存储的信息是可以更改、更新的，用信息技术的专业词汇来讲是“可写的”，你有新的信息还可以写进去，这个是第一类，叫电子标签技术。

电子标签技术也分为很多种类型，具体类型大家可以参照我们的教材，我就不做仔细讲解了。

现实生活中能够看到的“RFID”也是不少的，刚才已经提到过，它有很多种，比如说是做成很小的钥匙扣型的，也有做成一张像很薄的纸张一样的，叫“贴纸型的，更多的是卡片型的，还有可以佩戴在手腕，像动物可以佩戴在动物的项圈，很多，这在日常生活中也已经使用的。

当然这只是物联网其中的一个技术，物联网是需要有大量的这样一种标签能够把它联系起来，构成一个更大的网络才称之为“物联网”。

第二项技术是传感器与无线传感器网络技术。

传感器大家可能知道，它能够感受被测量的一些物体，并按照一定的规律转换成可用的一些数字信号的一些装置，传感器本身是日常不变的，家里有家里小孩子量的体温表，这就是一个传感器，它里边按照体温能够显示一定的数字，还有很多人家里有老人可能会有电子血压仪，像这都属于传感器。

传感器本身不是一个信息的概念，这个在60年代都已经研究得非常多了，或者说，用有线的方式把很多的传感器连接起来来获取信息，这种方式也已经出现了好几十年了。

从2000年以后，大家所提的传感器，更多的是提无线传感器，在这个传感器里面除了有感应物理量的一些电子设备之外，还有计算机的通讯网络的东西，里面会有通讯模块，能够把信息跟外界进行交换，进行连接，从而形成多个传感器之间的一个自行组织的一个网络系统。

在这个网络系统里能够自动地按照约定的协议进行感知信息、采集信息并且在结点之间，这个网络一个一个的结点之间相互传递信息。

在这个过程之中，还有信息的一些处理和应用，这个是无线传感器网络。

无线传感器最常用的一些，比如说温度、湿度、器皿、超声波、射频等，大家已经非常常见。

射频的摄像头，你也可以认为是一个传感器，在现在城市的安防之中，大家每天都要碰到若干个射频的传感器，大家有开车的同志可能对这些传感器也是印象深刻，你超速、变道会有一些自动传感的一些射频监控识别在进行监控和抓拍。

它的其中一个应用，无线传感器网络之中，这里面主要的还有一个网络通信技术，前面我们也有提到，提到网络通信的话，大家可能对这样几项会比较熟悉，每个人都会有手机，手机就是一种很典型的无线通信设备，目前，手机正处于2G到3G并用的一个时代，在2G里面人类可以使用GPRS的数据通信技术，当然我们在通话的时候大部分都是用GMS网络，其中也有数据通信功能是GPRS，可能不搞这个东西的人，都是英文单词的缩写。

还有3G，3G网是我们所说的GDMA，这里面的标准设置很多，这里面就不细讲。

现在开始在试验4G，我国有一个4G叫“LTE”，这个是我们日常手机会使用到的无线通信网络。

其实还有一项大家也会使用得比较多，专业词汇叫“IEEE802.11”，俗称叫WiFi，是大家日常所使用的无线网络，或者叫无线局域网，还有一个是叫802.16，专业词汇叫“IEEE”，有一个俗称叫“WiMAX”，“WiMAX”跟WiFi有点相似，它最初出现的时候是要让计算机网络覆盖最后一公里，有一些主干基点能够覆盖到更加边缘的地方，这个跟WiFi是非常像的，世界上有些国家是不用WiFi，用“WiMAX”也有，像我国的台湾地区主要是用“WiMAX”来做无线网络的。

还有一项是我们目前无线网络里面用得比较多的，它的距离可能更短，专业词汇叫“IEEE802.15”，比方说大家经常会用到的蓝牙，它使用的是这个协议，我们又把它称之为“无线个域网”，个人的局部区域构成一个网络，这是我们可能会碰到的一些通信技术。

除此之外，还有一个是大规模数据和大规模计算的技术，这个也是信息技术。

当前，这两个技术也是当前大家所碰到的信息技术的热点问题。

大规模计算，大家可以看到最近的云计算也非常地热门，它是大规模计算的一个类型，除此之外还有大规模数据，后边我们会提到大规模数据，为什么这么说呢？

大规模数据跟物联网关系非常密切，大家设想一下，当前我们通过计算机，通过互联网所能看到的所有的信息，各种各样，不论是文字、声音、图片等，大家追本穷源地去想一想，这个信息的源头在哪里？

你看到的这个信息是哪里来的？

不外乎两个来源，一个是我们通过键盘敲击产生，我们看到大量的文字，尤其是文字信息，几乎无一例外是通过键盘输入的，通过人来输入的；

第二类是通过计算机自动产生的，这个我要强调一下。

当物联网跟互联网结合在一起，这个时候我们将来能看到的信息会是哪里来的？

会有成千上万，这个数字可能太小，数不胜数的传感器设备，自动化地从物理世界获取信息，如果说，在没有物联网之前，大家所能看到的信息、看到的数据是海量、巨量的话，当物联网加入到信息获取了以后，这个信息量无法形容，我们将面对的数据是非常巨大的。

在这个前提之下，大规模数据处理的技术就变得非常地迫切。

以上讲的这几个，包括“RFID”、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术和大规模计算、大规模数据处理技术，这是我们物联网所涉及到的主要信息技术。

四、物联网的主要应用

现在我们来看看物联网在当前有哪些主要应用。

第一个应用，我们可以追本穷源，看它的产生。

当时，MIT做了Auto-ID这个项目，它是应用在物流领域，用来自动监控商品的流动。

第二个，可以在零售领域，大家到超市里可以看到，很多商品它已经加入了电子标签。

第三个是在制造业，制造业，它对一些制造设备、制造的商品进行自动化的控制以及对它的产品质量进行跟踪。

还有在医疗领域，能够通过人佩戴的一些传感设备，自动地获取病人的一些生命体征数据、病人身份，甚至病人的位置等。

第三个，身份识别，类似于我们现在身份证，现在这里面都加入了IC芯片，还有在防伪、资产管理、交通、食品，食品大家比较关注食品安全，包括植物性的、动物的，从它的生产过程，从它的流通过程加入物联网的话都能够进行监控。

还有在很多领域，动物的，这个是识别，图书馆，汽车、航空、军事等，它的应用非常广泛，可以说几乎涉及到我们各行各业。

下面，我挑几个典型的应用给大家做一个简单的介绍。

第一个，畜牧养殖业，一个跟食品安全会有关系，怎么用物联网来做畜牧养殖呢？

我这里仅从食品安全上来讲，从它的生产过程的质量管理上，它的有效的饲养上也可以有作用，从安全上来讲，我们可以给每一只，比如说放在蓄养中开始养的羊都贴上一个电子标签，这个电子标签可能戴到它的耳朵上，这个电子标签还可以随它的出栏，以及在饲养过程之中的一些喂养，一些动物可能会生病，会用药、打针等，都把相应的信息录入到挂在它耳朵上的电子标签里面去，到最后它被屠宰，被送到超市里边出售，它上面都可以加载相应的标签来进行识别，这样一来的话，当你去买到这块肉的时候，你可以追溯它的历史，它是哪里生产的，它在生产过程之中有没有加入过一些违禁的东西，什么时候屠宰的，什么时候运输的，什么时候上货架的，这样很清楚地识别肉品的安全，这是在畜牧养殖业。

其实在种植业也应用非常广泛，当然，需要有精细化的能源，需要用到物联网的技术，如果你粗放型的生产的话，当然也没什么用。

这里举一个例子，现在很多学员可能对葡萄酒会很有研究，因为葡萄酒的生产对于葡萄本身要求的品质很高，如何来监控葡萄的生产过程？

比方它的日照，它生产过程中的土壤的温度、湿度，有害物的一些情况，对于将来这个葡萄做出来的酒的品质可能会有一些比较明显的影响，为此，英特尔公司在美国俄亥俄州当时建了无线葡萄园传感器，它要把很多的传感器放在葡萄园的各个角落，每隔一分钟就检测一次土壤的温度、湿度，还有一些有害物的数量，基本上是在检测葡萄生产过程中的微气侯，然后，产出了葡萄酒以后再对它进行对比，在什么样的日照、温度、湿度的情况之下，酒的品质会比较好，这个是精细化的几个例子，精细化能源。

第三个例子，智能家居。

最近，浙江省也成立了智能家居产业创新联盟，包括很多家用电器的厂商也纷纷地在其设备中加入了一些，我们暂时称之为“传感器”，实际上是他自己定义的一些信息化的设备，很小的，放在里边，使得这个设备能够跟外部进行信息交换（联网），比方说热水器、空调、冰箱等，将来可以智能化什么程度？

当你冰箱里面没菜的时候，冰箱会自动告诉你，你要去买菜了，或者是冰箱会自动向超市里订货。

这里边有一个例子，有可能大家听说过，浙江大学的学生曾经做过一件在外界看来很噱头的一件事情，他们实验室的一个饮水机会自动地发微博，这件事情，很多人看完这个新闻以后会觉得这是一个噱头，浙江大学的学生真是没事干，整天搞这些没有意义的东西，但是在我们对物联网感兴趣，或者说还有点研究的人看来，这不是噱头，这很有意义。

如果说饮水机能够自动发微博的话，难道它不能做其他的事情吗？

它还可以做很多。

饮水机能做，难道我的空调就不能做吗？

难道我的冰箱就不能做吗？

也能做。

举一个例子来讲，比方说空调，你知道你家的空调里面已经需要换氟利昂吗？

你知道你们家的空调现在需要清洗吗？

你不知道，除非你去检查。

如果说你家的空调会自动地告诉你，我现在制冷效果不好了，你应该给我换氟利昂了，你应该给我清洗了，这样一来的话，你会发现你的家庭生活、家居会变得更加地智能，这也是物联网的一个很重要的应用。

第四个，关于个人保健。

在当前我国也开始逐渐步入“老年社会”，老年人越来越多，老年人是慢性病人患者的一个最大的人群，如何来对他们的一些医疗相关的进行监控和保健非常重要。

但另外一个侧面，我们的医护人员是严重不足的，当前，社区医疗，社区医生，一个社区，小的有2、3万，大的可能有5到10万，就那么几个医生要寻访这里面的老人、小孩、孕妇、慢性病人、精神病人等，他根本无能为力，如何用信息化的技术手段来自动获取他们的一些数据，从而做到有针对性的监控、监护呢？

就需要由互联网技术来支撑。

可以在人的身上安装不同的传感器，对人的健康的一些参数进行监控，然后再把这些数据通过物联网的网络通讯技术传到相应的医疗保健中心、社区医院或者是医院，这样的话就可以做有针对性的、重点的监护。

这些传感器可以是简单的，比方说就测体温、血压、脉搏等，而这并不复杂。

这样的话，两个方面起作用，一个是大大地减少了老人或者是慢性病人突发病的产生，因为很多慢性病人都是有一个发展的过程。

第二，也大大节省了一些优质的医疗资源，因为很多病只要吃一下药也就不需要上医院了，等到上医院的时候，这个时候就需要优质资源了，这是在个人保健中的一些应用。

第五个，在平安城市建设上，这个可能大家都很清楚，部署在大街小巷的各种监控的探头，这里面能够为社会治安创造安全的城市生活环境起到重要作用。

这些监控探头之间，除了大家可以看到它前端的监控探头之外，它的后面是一个大的网络，这个网络你可以称之为物联网的一个应用。

其他的应用，还有我们未来的数字家庭，这个数字家庭跟智能家居有相关性，但不完全一样。

还有智能交通，当然对智能交通的话，这个词大家会比较敏感，尤其是住在城市里的人，随着我们城市化的进程，城市中的车辆越来越多，所对应到的是道路越来越拥堵，当然也产生环境的污染，汽车尾气所产生的，如何使得交通更加智能化，这个是大家都非常关注的问题，这也是一个世界性的难题，很难，很难。

当然也不用悲观，我们只能说让它做得越来越好，要一次性解决这个问题还是很难的。

但在交通领域，最近有一个新闻值得大家关注，据说美国谷歌公司生产了一个无人驾驶的汽车，目前，我看到最新的新闻是已经安全行驶了30万英里，看上去好像不是很起眼，实际上这是一个很有意义的事情。

无人驾驶的汽车可以安全行驶30万英里，什么概念？

怎么做到？

这里面它离不开物联网技术的支持。

这台汽车别看它是无人驾驶的，实际上它比有人驾驶的汽车所能够获得的信息是多得多，除了道路信息，道路的动态的一些交通信息，它还有很多很多，气侯以及对交通的趋势、时间等的一些预测，它可以接入互联网，利用整个互联网中的一些智能化的程序来控制它。

当然，我们目前也有人的智能跟机器智能结合的，比方说，我们现在有一个，在杭州已经有了，公交车到站，大家可以看到，像快速公交，你在站台上看的时候，它会不断地在显示信息，下一辆车距离这里还有多少远，还需要几分钟能到站，这些信息是怎么得来的？

怎么计算出来的？

怎么定位的？

这里面都有物联网在其中起着作用。

五、物联网发展的机遇和挑战

这是第一讲，我最后再讲讲物联网发展的机遇和挑战。

从机遇上来讲，首先我认为这是政府的宏观政策的引导，非常重要。

当然，我国也在这方面做了很多工作，最近这些年，我国对这些信息产业都非常重视。

像物联网，从温总理在无锡讲过之后，所谓的“感知中国”，无锡的一个中心，从中央政府到各层政府都对物联网产业非常重视，浙江省也把物联网产业作为了“十二五”期间的一个战略新兴产业的一个重要组成部分，这个是在宏观政策方面的一个引导，这对物联网发展来讲是个好的机会。

其次，我国在物联网技术的研发方面投入也是非常多的，从中央科技部相关的研究计划到各省市的进行研究计划都在物联网取得了一些成绩，科研成果还是比较多的，而且产业化也开始逐步地在推进，所以，总体的研发水平在国际上还是处于前列的。

其次，一个产业的发展还需要有其他的一些配套的基础条件的支撑，在这方面尤其跟物联网相关的一些电子产品，通信产品的技术条件也是比较不错的。

最后，我国已经推动了很多年的“三网融合”也对物联网发展提供了比较强大的网络基础，“三网融合”这个词，有的同志可能很清楚，我这里简单讲一下，是指互联网、通讯网络（移动、电信）以及有线电视网络，这三个网络将来融合成一个网络的话，对物联网发展也是起到基础性的支撑作用。

物联网的发展面临一个比较好的机遇，但也是存在很多的挑战。

第一个挑战，物联网的发展跟互联网不一样，互联网是有顶层规划和设计的，从政府层面来讲是有主管部门的，物联网是一个民间的，因此，在各自发展过程之中也缺少一个统一的技术标准，从而导致技术融合转化成产业，这项技术如何跟产业链以及相关的产业联动，这存在着很多的问题。

还有一些较好的运营模式也很难发现，很难找到。

一个全局性的好的运营模式，而不像互联网，互联网，你要上互联网，OK，你到互联网那儿去登记、注册就可以了，但物联网没有。

还有，很重要，这里面的一些安全管理的规范和一些配套的政策、法规，物联网将来作为一个产业发展所面临的一些重大的挑战。

各位学员，我们的第一讲，今天讲的是物联网的基本概念，讲到物联网的概念的产生，它的发展以及物联网涉及到的相应的一些信息技术，以及在将来发展过程中的一些机遇和挑战。

第一堂课就到这里，谢谢各位！