物联网技术23.docx

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物联网技术23

物联网技术23

〝物联网技术〞的核心和基础仍旧是〝互联网技术〞，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。

因此，物联网技术的定义是：

通过射频识别〔RFID〕、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，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和治理的一种网络技术叫做物联网技术。

1 差不多概述

　　〝物联网技术〞的核心和基础仍旧是〝互联网技术〞，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。

因此，物联网技术的定义是：

通过射频识别〔RFID〕、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，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和治理的一种网络技术叫做物联网技术。

2 差不多定义

　　物联网（InternetofThings）指的是将无处不在〔Ubiquitous〕的末端设备〔Devices〕和设施〔Facilities〕，包括具

备〝内在智能〞的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和〝外在使能〞（Enabled）的，如贴上RFID的各种资产〔Assets〕、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〞〔Mote〕，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通〔M2M）、应用大集成〔GrandIntegration）、以及基于云运算的SaaS营运等模式，在内网〔Intranet〕、专网〔Extranet〕、和/或互联网〔Internet〕环境下，采纳适当的信息安全保证机制，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、预案治理、远程操纵、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面〔集中展现的CockpitDashboard）等治理和服务功能，实现对〝万物〞的〝高效、节能、安全、环保〞的〝管、控、营〞一体化。

[1]

4 英译别称

　　〝TheInternetofthings〞是物联网的英文名称。

在中国把物联网称之为〝传感网〞。

中科院早在1999年，就启动了传

感网的研究，并已建立了一些有用的传感网。

与其它国家相比，我国技术研发水平处于世界前列，具有同发优势和重大的阻碍力。

在世界传感网领域，中国、德国、美国、韩国等国成为国际标准制定的主导国之一。

　　2005年，11月27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〕公布了«ITU互联网报告2005：

物联网»的报告，正式提出了物联网的概念。

　　IBM大中华区首席执行官钱大群在2020IBM论坛上公布了名为〝智能的地球〞的最新策略。

IBM期望〝智能的地球〞策略能掀起互联网浪潮之后的又一次科技革命。

　　〝聪慧地球〞的概念是美国IBM2020年提出的。

2020年11月初，在纽约召开的外国关系理事会上，IBM董事长兼CEO彭明盛发表了«聪慧的地球：

下一代领导人议程»。

2005年在中国产生了聪慧的钥匙〔Withey〕和2007年产生了〝互联网虚拟大脑〞的概念。

5 相关术语

　　M2M, 传感网络，聪慧地球〔SmartPlanet），两化融合（DigitalConvergence），PervasiveComputing（普适运算〕,AmbientIntelligence，Haptic和UbiquitousComputing、X-internet〔可执行的互联网〕，Building2.0，SmartGrid〔智能电网〕。

。

。

　　〝InternetofThings〞那个组合词不符合英文缩写适应，在美国或国外并未成为一个像中国的〝物联网〞一样〝家喻户晓〞的〝buzzword〞，美国更关注一些具体行业应用，如M2M，SmartGrid，Telematics,Telehealth等等。

6 技术概述

　　把网络技术运用于万物，组成〝物联网〞

　　如把感应器嵌入装备到油网、电网、路网、水网、建筑、大坝、等物体中

　　然后将〝物联网〞与〝互联网〞整合起来，实现人类社会与物理系统的整合

　　超级运算机群对〝整合网〞的人员、机器设备、基础设施 实施实时治理操纵

　　以精细动态方式治理生产生活,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然关系

7 关键技术

　　简单讲，物联网是物与物、人与物之间的信息传递与操纵。

在物联网应用中有三项关键技术。

　　1、传感器技术，这也是运算机应用中的关键技术。

大伙儿都明白，到目前为止绝大部分运算机处理的差不多上数字信号。

自从有运算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号运算机才能处理。

　　2、RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流治理有着宽敞的应用前景。

　　3、政府应该加大对产业的投入，那个投入能够不是资金，而是给企业更多的政策，专门是在操作系统、开发工具、IC设计等产业链中高端领域上从政策到资金都要加大投入。

在治理上引入重大资金投向问责制，对长期投入资金不能市场化、产业化的项目，定期论证评估，不能达标的关停并转甚至要追究责任。

　　4、减少盲目引进项目，在嵌入式与物联网的进展中，核心技术坚持鼓舞国产化，从资金上、税收上加大力度向自主研发产品倾斜。

杜绝盲目引进产业链的中高端技术，专门是不能显现像其他行业一样，重复引进同一个外国品牌多条生产线的状况。

　　5、«物联网〝十二五〞进展规划»中提出二维码作为物联网的一个核心应用，物联网终于从〝概念〞走向〝实质〞。

二维码〔2-dimensionalbarcode〕是用某种特定的几何图形按一定规律在平面〔二维方向上〕分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成运算机内部逻辑基础的〝0〞、〝1〞比特流的概念，使用假设干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：

二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在专门小的面积内表达大量的信息。

8 支撑技术

　　1.RFID:

 电子标签属于智能卡的一类，物联网概念是1998年MITAuto-ID中心主任Ashton教授提出来的，RFID技术在物联网中要紧起〝使能〞〔Enable）作用；

　　2.传感网：

借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理〝感知中国〞提法的要紧依据之一；

　　3.M2M：

那个词国外用得较多，侧重于末端设备的互联和集控治理，X-Internet，中国三大通讯营运商在推M2M那个理念；

　　4.两化融合：

工业信息化也是物联网产业要紧推动力之一，自动化和操纵行业是主力，但目前来自那个行业的声音相对较少。

9 技术原理

　　在互联网基础上，利用RFID、数据通信技术

　　组成一个覆盖世界万事万物的整合网络

　　网中万物自动识别，信息共享，按照人们预先制定的规范彼此〝交流〞。

10 技术意义

　　突破传统思维---过去是将物理设施和IT设施分开

　　一路是机场、公路、建筑物等等现实的世间万物

　　另一路是数据电脑、宽带等等虚拟的〝互联网〞

　　而在〝物联〞时代，〝现实的世间万物〞将与〝虚拟的互联网〞

　　整合为统一的〝整合网络〞，全球全世界的运转以此为基础---

　　经济治理生产运行社会治理乃至个人一辈子活---全球世界---互联物联---整合大同

11 技术进展

　　2005.11.17,在突尼斯举行的信息社会世界峰会WSIS上

　　国际电信联盟ITU公布了«ITU互联网报告2005物联网»

　　报告指出，无所不在的〝物联网〞通信时代即今后临

　　世上万物从轮胎到牙刷都可通过因特网主动交换

　　RFID、传感器、纳米、智能嵌入技术更加广泛的应用

12 医学方面运用

　　1999年，物联网概念由麻省理工学院提出，早期是指依靠射频识别〔RadioFerquencyIdentification,RFID〕技术和设备，按约定的通信协议与互联网的结合，使物品信息实现智能化治理。

而医学物联网，确实是将物联网技术应用于医疗、健康治理、老年健康照护等领域。

　　医学物联网中的〝物〞，确实是各种与医学服务活动相关的事物，如健康人、亚健康人、病人、大夫、护士、医疗器械、检查设备、药品等等。

医学物联网中的〝联〞，即信息交互连接，把上述〝事物〞产生的相关信息交互、传输和共享。

医学物联网中的〝网〞是通过把〝物〞有机地连成一张〝网〞，就可感知医学服务对象、各种数据的交换和无缝连接，达到对医疗卫生保健服务的实时动态监控、连续跟踪治理和精准的医疗健康决策。

　　那么什么是〝感〞、〝知〞、〝行〞呢？

〝感〞确实是数据采集和信息获得，比如，连续监测高血压患者的人体特点参数、周边环境信息、感知设备和人员情形等。

〝知〞特指数据分析，如，高血压患者连续的血压值测到之后，运算机会自动分析出他的血压状况是否正常，假如不正常，就会生成警报信号，通知大夫知晓情形，调整用药，加以处理，这确实是〝行〞。

13 体系架构

　　物联网的体系架构物联网体系要紧由运营支撑系统、传感网络系统、业务应用系统、无线通信网系统等组成。

　　通过传感网络，能够采集所需的信息，顾客在实践中可运用RFID读写器与相关的传感器等采集其所需的数据信息，当网关终端进行汇聚后，可通过无线网络运程将其顺利地传输至指定的应用系统中。

此外，传感器还能够运用ZigBee与蓝牙等技术实现与传感器网关有效通信的目的。

目前，市场上常见的传感器大部分都能够检测到相关的参数，包括压力、湿度或温度等。

一些专业化、质量较高的传感器通常还可检测到重要的水质参数，包括浊度、水位、溶解氧、电导率、藻蓝素、pH值、叶绿素等。

　　运用传感器网关能够实现信息的汇聚，同时可运用通信网络技术使信息能够远距离传输，并顺利到达指定的应用系统中。

目前，我国无线通信网络要紧有3G、WLAN、LTE、GPR，而4G仍为试点时期。

　　M2M平台具有一定的鉴权功能，因此能够为顾客提供必要的终端治理服务，同时，关于不同的接入方式，其都可顺利接入M2M平台，因此能够更顺利、更方便地进行数据传输。

此外，M2M平台还具备一定的治理功能，其介意对用户鉴权、数据路由等进行有效地治理。

而关于BOSS系统，其由于具备较强的计费治理功能，因此在物联网业务中得到广泛的应用。

　　业务应用系统要紧提供必要的应用服务，包括智能家居服务，一卡通服务，水质监控服务等，所服务的对象，不仅仅为个人用户，也能够为行业用户或家庭用户。

在物联网体系中，通常存在多个通信接口，对通信接口未实施标准化处理，而在物联网应用方面，相关的法律与法规并不健全，这不利于物联网的安全进展。

14 信息安全

　　物联网的安全和互联网的安全问题一样，永久都会是一个被广泛关注的话题。

由于物联网连接和处理的对象要紧

是机器或物以及相关的数据，其〝所有权〞特性导致物联网信息安全要求比以处理〝文本〞为主的互联网要高，对〝隐私权〞（Privacy）爱护的要求也更高〔如ITU物联网报告中指出的〕，此外还有可信度（Trust）问题，包括〝防伪〞和DoS〔DenialofServices〕〔即用伪造的末端冒充替换〔eavesdropping等手段〕侵入系统，造成真正的末端无法使用等〕，由此有专门多人呼吁要专门关注物联网的安全问题。

　　物联网系统的安全和一样IT系统的安全差不多一样，要紧有8个尺度：

读取操纵，隐私爱护，用户认证，不可抵赖性，数据保密性，通讯层安全，数据完整性，随时可用性。

前4项要紧处在物联网DCM三层架构的应用层，后4项要紧位于传输层和感知层。

其中〝隐私权〞和〝可信度〞〔数据完整性和保密性〕问题在物联网体系中专门受关注。

假如我们从物联网系统体系架构的各个层面认真分析，我们会发觉现有的安全体系差不多上能够满足物联网应用的需求，专门在其初级和中级进展时期。

　　物联网应用的特有〔比一样IT系统更易受侵扰〕的安全问题有如下几种：

　　1.Skimming：

在末端设备或RFID持卡人不知情的情形下，信息被读取

　　2.Eavesdropping:

在一个通讯通道的中间，信息被中途截取

　　3.Spoofing：

伪造复制设备数据，冒名输入到系统中

　　4.Cloning:

克隆末端设备，冒名顶替

　　5.Killing:

损坏或盗走末端设备

　　6.Jamming:

伪造数据造成设备堵塞不可用

　　7.Shielding:

用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接

　　要紧针对上述问题，物联网进展的中、高级时期面临如下五大特有〔在一样IT安全问题之上〕的信息安全挑战：

　　1.4大类〔有线长、短距离和无线长、短距离〕网路相互连接组成的异构〔heterogeneous〕、多级（multi-hop）、分布式网络导致统一的安全体系难以实现〝桥接〞和过度

　　2.设备大小不一，储备和处理能力的不一致导致安全信息〔如PKICredentials等〕的传递和处理难以统一

　　3.设备可能无人值守，丢失，处于运动状态，连接可能时断时续，可信度差，种种这些因素增加了信息安全系统设计和实施的复杂度

　　4.在保证一个智能物件要被数量庞大，甚至未知的其他设备识别和同意的同时，又要同时保证其信息传递的安全性和隐私权

　　5.多租户单一Instance服务器SaaS模式对安全框架的设计提出了更高的要求

　　关于上述问题的研究和产品开发，目前国内外都还处于起步时期，在WSN和RFID领域有一些针对性的研发工作，统一标准的物联网安全体系的问题目前还没提上议事日程，比物联网统一数据标准的问题更滞后。

这两个标准紧密相关，甚至合并到一起统筹考虑，其重要性不言而喻。

15 中国进展

　　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，我国是目前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，为物联网的进展提供了坚实的基础设施支持；第五，我国差不多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进展。

　　物联网在中国高校的研究，当前的聚焦点在南邮。

作为〝感知中国〞的中心，无锡市2020年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业进展签署合作协议，标志中国〝物联网〞进入实际建设时期。

协议声明，无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院，内容要紧围绕传感网，涉及光通信、无线通信、运算机操纵、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，此外，相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。

　　为积极参与〝感知中国〞中心及物联网建设的科技创新和成果转化工作，保持、扩大学校在物联网研究领域的优势，近日，南京邮电大学召开物联网建设专题研讨会，及时调整科研机构和专业设置，新成立了物联网与传感网研究院、物联网学院。

2020年9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。

新华日报记者探访了南邮的〝无线传感器网络研究中心〞，那个地点的研究者与〝物联网〞打交道已有五六年。

在实验室，一些〝物联网〞产品差不多初见雏形。

此外，南邮还有系列举措推进物联网建设的研究：

设立物联网专项科研项目，鼓舞教师积极参与物联网建设的研究；启动〝聪慧南邮〞平台建设，在校园内建设物联网示范区等。

16 专业课程

　　年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校争相申报。

由于物联网涉及的领域专门广泛，从技术

角度，要紧涉及的现有高校院系与专业有：

运算机科学与工程，电子与电气工程，电子信息与通讯，自动操纵，遥感与遥测，周密仪器，电子商务等等。

物联网专业可能会在上述这些院系中开设。

与物联网应用相关的专业，如建筑与智能化，土木工程，交通运输与物流，节能与环保等等，可能会考虑开设选修课或在研究生、博士生时期设置相关交叉学科的学位。

　　物联网能够是一个〝专业〞，但不一定是一个〝学科〞。

国内有些专家反对设置〝物联网专业〞，因为定位不清，一个学校往往有好几个院系争夺〝物联网专业〝的申报，又不是一个明确的学科，难以培养出真正的专业人才，培养出来的人可能是〝万精油〞，明白得多然而不精，专门是本科时期，建议只作为研究生专业，像MBA一样的模式。

和目前许多高校设置的〝电子商务〞专业一样，〝电子商务〞也有同样的定位不清问题，只要高校设置的物联网专业能够培养出社会需要的专业人才，专门是跨专业复合型人才，就应该能够设置，不必拘泥于它怎么说属于哪个现有的〝学科〞。

下表列出了一个高校物联网专业课程设置的初步建议，确实是抛砖引玉。

　　课程1、物联网产业与技术导论使用电子工业出版社«物联网：

技术、应用、标准和商业模式»等等教材。

在学完高等数学，物理，化学，通信原理，数字电路，运算机原理，程序设计原理等课程后开设本课程，全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。

　　课程2、C语言程序设计使用清华大学出版社«C语言程序设计»等教材。

物联网涉及底层编程，C语言为必修课，同时需要了解OSGi，OPC，Silverlight等技术标准。

　　课程3、Java程序设计，使用机械工业出版社«Java语言程序设计教程»等教材。

物联网应用层，服务器端集成技术，开放Java技术也是必修课，同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5,SaaS等技术。

　　课程4、无线传感网络概论，使用无线龙通讯科技出版社«现代无线传感器网络概论»、北京航空航天大学出版社«短距离无线通讯入门与实战»等教材。

学习各种无线RF通讯技术与标准，Zigbee,蓝牙，WiFi，GPRS,CDMA，3G,4G,5G等等。

　　课程5、TCP/IP网络与协议，«TCP/IP网络与协议»，清华大学出版社，等教材。

TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础，Socket编程技术也是基础技能，为必修课。

　　课程6、嵌入式系统技术，«嵌入式系统技术教程»，人民邮电出版社等教材。

嵌入式系统〔包括TinyOS等IoT系统〕,是物联网感知层和通讯层重要技术，为必修课。

　　课程7、传感器技术概论，«传感器技术»，中国计量出版社，等教材。

物联网专业学生需要对传感器技术与进展，专门是在应用中如何选用有所了解，但不一定需要了解传感器的设计与生产，对相关的材料科学，生物技术等有深入了解。

　　课程8、RFID技术概论，«射频识别〔RFID〕技术原理与应用»，机械工业出版社，等教材。

RFID作为物联网要紧技术之一，需要了解，它本身〔与智能卡技术融合〕能够是一个细分专业或行业，也能够是研究生专业选题方向。

　　课程9、工业信息化及现场总线技术，«现场总线技术及应用教程»，机械工业出版社，等教材。

工业信息化也是物联网要紧应用领域，需要了解，它本身也能够是一个细分专业或行业，也可作为研究生专业选题方向。

　　课程10、M2M技术概论，«M2M:

TheWirelessRevolution»，TSTCPublishing，等教材。

本书是美国〝TexasStateTechinicalCollege〞推出的M2M专业教材，在美国首次提出了M2M专业教学大纲，M2M也是物联网要紧领域，需要了解，建议直截了当用英文授课。

　　课程11、物联网软件、标准、与中间件技术，«中间件技术原理与应用»，清华大学出版社，«物联网：

技术、应用、标准和商业模式»，电子工业出版社，等教材。

物联网产业进展的关键在于应用，软件是灵魂，中间件是产业化的基石，需要学习和了解，专门是对毕业后有志于物联网技术进展的学生。

17 4G物联网技术

　　专业定位为物联网系统集成方向，该专业核心技术涉及传感与检测技术、RFID技术、无线组网、嵌入式技术、运算

机网络、通信技术、物联网系统集成等。

随着物联网产业的进展，越来越多的物联网企业需要与之相关的工程技术人才。

培养适应战略新兴产业进展所需要的，把握物联网的差不多理论、基础知识，具备基于运算机技术、自动操纵技术、传感信息处理技术和互联网技术进行信息标识、猎取、传输、处理、识别和操纵的能力，能进行系统集成及相关技术与产品的开发和应用推广，具有物联网工程实践能力，成为服务于经济和社会进展需要的高素养应用性、职业型人才。

[2]

18 研发核心

　　中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（无锡传感网中心）是国内研究物联网的核心单位

　　09.8.7温总理调研无锡时，对该中心高度关注，提出把传感网络中心设在无锡、辐射全国的方法

　　温家宝指出：

在传感网进展中早一点谋划以后---早一点攻破核心技术

　　在国家重大科技专项中，加快推进传感网进展，尽快建立中国的传感信息中心--感知中国中心

　　江苏省委省政府 落实温总理指示，热情拥抱〝物联网〞，突出抓好平台建设和应用示范工作

　　迅速形成〝研发安全感〞与〝产业突破〞的〝先发优势〞

　　无锡作出部署：

举全市之力抢占新1轮科技革命制高点--把无锡建成--传感技术创新高地--人才高地--产业高地

　　假如软件是物联网的核心和灵魂，中间件〔Middleware〕确实是那个灵魂的核心。

中间件与操作系统和数据库并列作为三足鼎立的〝基础软件〞的理念通过多年的探讨差不多被国内业界和政府主管部门认可，但在国内长期〝重硬轻软〞的大环境下，中间件产业并未受到足够的重视，或更确切地说可能是不明白如何抓。

　　除OS，数据库，和直截了当面向用户的客户端软件以外，凡是能批量生产，高度可复用的软件都能够确实是中间件。

中间件有专门多种类，如通用中间件，嵌入式中间件，数字电视中间件，RFID中间件，和M2M物联网中间件等等，中间件无处不在。

IBM,Oracle,微软等软件巨头差不多上引领潮流的中间件生产商。

SAP等大型〔ERP〕应用软件厂商的产品也是基于中间件架构。

国内的用友，金蝶等软件厂商也都有中间件部门或分公司。

在OS和数据库市场格局早已确定的情形下，中间件，专门是面向行业的业务基础中间件，也许是各国软件产业进展唯独的机会。

能够毫不夸张地说，能否做大做强中间件，是整个中国IT产业能否做大做强的关键。

物联网中间件处于物联网的集成服务器端和感知层、传输层的嵌入式设备中。

服务器端中间件称为物联网业务基础中间件，一样差不多上基于传统的中间件〔应用服务器，ESB/MQ等〕构建，加入设备连接和图形化组态展现等模块（如同方的ezM2M物联网业务中间件〕。

嵌入式中间件是一些支持不同通讯协议的模块和运行环境。

中间件的特点是它固化了专门多通用功能，但在具体应用中多半需要〝二次开发〞来实现个性化的行业业务需求，因此所有物联网中间件都要提供快速开发〔RAD〕工具。

　　在物联网概念被大众明白得和同意以后，大伙儿早已发觉，物联网并不是什么全新的东西，上万亿的末端〝智能物

件〞和各种应用子系统早差不多存在于工业和日常生活中。

物联网产业进展的关键在于把现有的智能物件和子系统链接起来，实现应用的大集成〔GrandIntegration〕和〝管控营一体化〞，为实现〝高效、节能、安全、环保〞的和谐社会服务，要做到这一点，软件〔包括嵌入式软件〕和中间件将作为核心和灵魂起至关重要的作用。

这并不是说进展传感器等末端不重要，在大集成工程中