西电数字地球概论.docx
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西电数字地球概论
数字地球概论大作业
姓名：
学号：
0211
时间：
2013年11月
物联网技术概述
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
其英文名称是：
“TheInternetofthings”。
由此，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。
这有两层意思：
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。
因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
一．物联网的定义：
最初在1999年提出：
即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。
中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：
环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。
广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。
而在其著名的科技融合体模型中，提出了物联网是当下最接近该模型顶端的科技概念和应用。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
其具有：
智能、先进、互联的三个重要特征。
国际电信联盟（ITU）发布的ITU互联网报告，对物联网做了如下定义：
通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和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。
根据国际电信联盟（ITU）的定义，物联网主要解决物品与物品（ThingtoThing,T2T），人与物品（HumantoThing,H2T），人与人（HumantoHuman,H2H）之间的互连。
但是与传统互联网不同的是,H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接,从而使得物品连接更加的简化，而H2H是指人之间不依赖于PC而进行的互连。
因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题，故我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。
物联网顾名思义就是连接物品的网络,许多学者讨论物联网中，经常会引入一个M2M的概念,可以解释成为人到人（MantoMan）、人到机器（MantoMachine）、机器到机器（MachinetoMachine）。
从本质上而言，在人与机器、机器与机器的交互，大部分是为了实现人与人之间的信息交互。
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币。
构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。
而物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。
在市场应用方面，2011年从整体来看，占据中国物联网市场主要份额的应用领域为智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业和智能环保。
其中智能工业占比最大，为20.0%。
产业分布上，国内物联网产业已初步形成环渤海、长三角、珠三角，以及中西部地区等四大区域集聚发展的总体产业空间格局。
其中，长三角地区产业规模位列四大区域之首。
于此同时物联网的提出为国家智慧城市建设奠定了基础，实现智慧城市的互联互通协同共享，《计算机学报》刊发的《物联网体系结构与实现方法的比较研究》一文对其体系结构、实现方法进行了分析介绍。
2012年我国物联网产业市场规模达到3650亿元，比2011年增长38.6%。
从智能安防到智能电网，从二维码普及到智慧城市落地，作为被寄予厚望的新兴产业，物联网正四处开花，悄然影响着人们的生活。
随着我国物联网产业发展迅猛的态势和产业规模集群的形成，我国物联网时代下的产业革命也初露端倪。
从具体的情况来看，我国物联网技术已经融入到了纺织、冶金、机械、石化、制药等工业制造领域。
在工业流程监控、生产链管理、物资供应链管理、产品质量监控、装备维修、检验检测、安全生产、用能管理等生产环节着重推进了物联网的应用和发展，建立了应用协调机制，提高了工业生产效率和产品质量，实现了工业的集约化生产、企业的智能化管理和节能降耗。
随着物联网技术的研发和产业的发展，预计2013年中国物联网市场规模将达4896亿元，到2015年，这一规模将达到7500亿元，发展前景将超过计算机、互联网、移动通信等传统IT领域。
作为信息产业发展的第三次革命，物联网涉及的领域越来越广，其理念也日趋成熟，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐成为物联网发展的演进目标。
而对于"智慧城市"的建设而言，物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为城市管理者解决问题的重要手段。
二、物联网的发展过程：
1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——NetworkedCokeMachine。
1991年美国麻省理工学院（MIT）的KevinAsh-ton教授首次提出物联网的概念。
1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网，但未引起广泛重视。
1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。
早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。
2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
2004年日本总务省（MIC）提出u-Japan计划，该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接，希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。
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。
2006年韩国于确立了u-Korea计划，该计划旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），在民众的生活环境里建设智能型网络（如IPv6、BcN、USN）和各种新型应用（如DMB、Telematics、RFID），让民众可以随时随地享有科技智慧服务。
2009年韩国通信委员会出台了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网确定为新增长动力，提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。
2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。
在中国，同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。
而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。
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。
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。
此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。
而今天，“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。
2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。
自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。
物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。
截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。
物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业，具有良好的市场效益，前瞻网《2013-2017年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明，2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。
2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。
三、物联网技术及架构：
物联网架构可分为三层：
感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。
感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。
首先，它是各种感知技术的广泛应用。
物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。
传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。
其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。
在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。
还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。
物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。
从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。
此外，物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合，任何时间的应用场景与用户的自由互动，它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，弱化技术色彩，强化与用户之间的良性互动，更佳的用户体验，更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。
在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。
其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。
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。
物联网的含义
从两化融合这个角度分析物联网的涵义：
其一：
工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。
特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。
DCS的理念是分散控制，集中管理。
虽然自动设备全部联网，并能在控制中心监控信息而通过操作员来集中管理。
但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。
有经验的操作员可以使生产最优，而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。
是否有办法做到分散控制，集中优化管理？
需要通过物联网根据所有监控信息，通过分析与优化技术，找到最优的控制方法，是物联网可以带给DCS控制系统的。
其二：
IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人，其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。
当为人服务的信息孤岛问题解决后，是要在更大范围解决信息孤岛问题。
就是要将物与人的信息打通。
人获取了信息之后，可以根据信息判断,做出决策，从而触发下一步操作；但由于人存在个体差异，对于同样的信息，不同的人做出的决策是不同的，如何从信息中获得最优的决策？
另外物获得了信息是不能做出决策的，如何让物在获得了信息之后具有决策能力？
智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段，在获得信息后，依据历史经验以及理论模型，快速做出最优决策。
数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。
物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案，十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。
无论智慧方案，还是智能行业，智能的根本离不开数据分析与优化技术。
数据的分析与优化是物联网的关键技术之一，也是未来物联网发挥价值的关键点。
物联网就是各行各业的智能化。
四、发展趋势和用途：
物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。
业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。
我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
此外，普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。
物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。
按照对物联网的需求，需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。
物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。
产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。
构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。
物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一，据了解，2011年，全国物联网产业规模超过了2500亿元，预计2015年将超过5000亿元。
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景：
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等。
物联网在物流领域内的应用则比如：
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！
”
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
五、我国的物联网发展现状：
物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。
第一，我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列；
第二，在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；
第三，我国能够实现物联网完整产业链的国家之一；
第四，我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持；
第五，我国已经成为世界第二大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。
2009年8月上旬温家宝总理在无锡视察时指出，“要在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或‘感知中国’中心”。
为认真贯彻落实总理讲话精神，加快建设国家“感知中国”示范区（中心），推动我国传感网产业健康发展，引领信息产业第三次浪潮，培育新的经济增长点，增强可持续发展能力和可持续竞争力，无锡市委、市政府迅速行动起来，专门召开市委常委会和市政府常务会议进行全面部署，精心组织力量，落实有力措施，全力以赴做好建设国家“感知中国”示范区（中心）的相关工作。
2012年由重庆邮电大学研发的全球首款支持三大国际工业无线标准的物联网核心芯片——渝“芯”一号（uz/cy2420）在渝正式发布，标志着我国在工业物联网技术领域达到了世界领先水平，为我国掌握物联网核心技术的国际竞争话语权奠定了坚实基础，对加快推进工业化与信息化的深度融合具有重要意义。
开源软件无线电技术对无线电的行行业业影响颇深，对物联网的研究也不例外。
GNURadio是免费的软件开发工具套件。
它提供信号运行和处理模块，用它可以在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。
这套套件广泛用于业余爱好者，学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。
GNURadio的应用主要是用Python编程语言来编写的。
但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。
因此，开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。
尽管其主要功用不是仿真器，GNURadio在没有射频RF硬件部件的境况下支持对预先存储和（信号发生器）生成的数据进行信号处理的算法的研究。
2010年6月10日，江南大学为进一步整合相关学科资源，推动相关学科跨越式发展，提升战略性新兴产业的人才培养与科学研究水平，服务物联网产业发展，江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立“物联网工程学院”，也是全国第一个物联网工程学院。
2012年6月，教育权威数据在物联网爱好者论坛建立开设物联网工程专业的物联网学校查询系统，专为物联网工程专业学生服务，方便大家查询开设物联网工程专业院校。
中国将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用。
这些措施包括：
1.突破物联网关键核心技术，实现科技创新。
同时结合物联网特点，在突破关键共性技术时，研发和推广应用技术，加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设，以应用技术为支撑突破应用创新。
2.制订中国物联网发展规划，全面布局。
重点发展高端传感器、MEMS、智能传感器和传感器网节点、传感器网关；超高频RFID、有源RFID和RFID中间件产业等，重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。
3.推动典型物联网应用示范，带动发展。
通过应用引导和技术研发的互动式发展，带动物联网的产业发展。
重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程，确立以应用带动产业的发展模式，消除制约传感网规模发展的瓶颈。
深度开发物联网采集来的信息资源，提升物联网的应用过程产业链的整体价值。
4.加强物联网国际国内标准，保障发展。
做好顶层设计，满足产业需要，形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。
面向重点业务应用，加强关键技术的研究，建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台，加快关键标准的制定、实施和应用。
积极参与国际标准制定，整合国内研究力量形成合力，推动国内自主创新研究成果推向国际。
六、我国物联网技术的发展规划：
我国物联网发展的十年目标是把我国初步建成物联网技术创新国家。
教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程，为学生传授物联网相关课程，但凸显劣势的是，师资相对缺乏。
总体来讲物联网产业在中国的发展令人期待。
中国物联网产业发展目标有以下三点。
（1）自主创新能力明显增强，攻克一批核心关键技术，在国际标准制定中掌握重要话语权，初步实现“两端赶超、中间突破”即在高端传感、新型RFID、智能仪表、嵌入式智能操作系统、核心芯片等感知识别领域和高端应用软件与中间件、基础架构、云计算、高端信息处理等应用技术领域实现自主研发，技术掌控力显著提升;在M2M通信、近距离无线传输等物联网网络通信领域取得实质性技术突破，跻身世界先进行列。
（2）具有国际竞争力的产业体系初步形成。
在传感器与传感器网络、RFID、智能仪器仪表、智能终端、网络通信设备、等物联网制造产业，通信服务、云计算服务、软件、高端集成与应用等物联网服务业，以及嵌入式系统、芯片与微纳器件等物联网关键支撑产业等领域培育一批领军企业，初步形成从芯片、软件、终端整机、网络、应用到测试仪器仪表的完整产业链，初步实现创新性产业集聚、门类齐全、协同发展的产业链及空间布局。
（3）物联网应用水平显著提升。
建成一批物联网示范应用重大工程，在国民经济和民生服务等重点领域物联网先导应用全面开展;国家战略性基础设施的智能化升级全面启动，宽带、融合、安全的下一代信息网络基础设施初步形成。
从网络发展角度看，今后10—40年发展物联网技术的第一要务是要建设让大众快捷获取信息和知识、能有效协同工作、生活更加高品质的信息网络。
网络技术经济宽带化、移动化和三网融合，走向下一代互联网，进一步向后IP时代的新网络体系发展;物联网从监视、控制、反馈一体化，向泛在网络发展;在网络服务方面基于物联网的现代服务业快速发展普及。
网络媒体进入主流媒体，传统媒体与网络媒体的融合，联合构建媒体舆论引导的新格局。
云计算平台为物联网提供支持环境;物联网科学将从交叉学科融合，向完善的网络信息论发展。
物联网相关技术和服务将相互影响，实现人类向往的充满智慧、更加美好、幸福的物联网时代。
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