物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹目錄一、IOT基礎(chǔ)知識二、IOT市場分析三、IOT技術(shù)前沿四、石油行業(yè)應(yīng)用1、什么是物聯(lián)網(wǎng)？采集控制分析物聯(lián)網(wǎng)就在我們身邊：國家電網(wǎng)微信公眾號。1、什么是物聯(lián)網(wǎng)？IoTThe Internet of ThingsThe Internet of Things (IoT) is the network of physical objectsdevices, vehicles, buildings and other items embedded with electronics, software, sensors, and network connectivitythat enab

2、les these objects to collect and exchange data.通過電子、軟件、傳感器和網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)把物體連接到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)物物、人物之間的實時連接與信息交換。2、物聯(lián)網(wǎng)的歷史19821991199319961999卡內(nèi)基梅隆大學(xué)改造可口可樂機器成為第一個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,能夠?qū)崟r查看其庫存，以及新罐裝的飲料是否已經(jīng)冷卻。 Mark Weiser發(fā)表21世紀的計算機提出普適計算和通信的概念（任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理），展現(xiàn)出了現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)場景。1994年Reza Raji在IEEE的科技縱覽描述了物聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)。19931996年Miros

3、oft和novell都在進行相關(guān)項目的研究。 Bill Joy在1999年的達沃斯經(jīng)濟論壇，發(fā)表 “第六種網(wǎng)絡(luò)”架構(gòu)中展望了設(shè)備到設(shè)備的連接（D2D）。3、物聯(lián)網(wǎng)的歷史Kevin Ashto在1999年創(chuàng)造了“物聯(lián)網(wǎng)”一詞，他參與創(chuàng)立了麻省理工學(xué)院自動識別中心（Auto-ID Center：創(chuàng)造了全球RFID的標準系統(tǒng)）。物聯(lián)網(wǎng)之父OECD 2015年發(fā)表的每100名居民物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在線情況4、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動因素 基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：Telnet、E-mail、FTP等 基于WEB的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：Web、電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠程教育 新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)電視、網(wǎng) 絡(luò)視頻、博客、播客、即時通信、

4、網(wǎng)絡(luò)計算 美國的智慧地球 中國的感知中國 歐盟的物聯(lián)網(wǎng)行動計劃 日本的i-Japan戰(zhàn)略 韓國的U-Korea戰(zhàn)略 網(wǎng)絡(luò)接入多樣化 IP寬帶化 三網(wǎng)合一 無線局域網(wǎng)等 單機計算 并行計算 分布式計算 網(wǎng)格計算 海量數(shù)據(jù)的處理和云計算 普適計算 3C協(xié)同：家電、計算機、通信設(shè)備 5W目標：whoever whenever wherever whomever whatever 管控一體化 信息化與工業(yè)化融合 可穿戴計算機 經(jīng)濟危機下的推手 電子標簽 RFID 智能傳感器 MEMS微機電系統(tǒng) 傳感器網(wǎng)絡(luò)654321互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的擴展計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展政府的支持傳感技術(shù)的發(fā)展社會需求的驅(qū)動高性能計算技術(shù)的

5、發(fā)展需求、技術(shù)政策物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展動力源自人類對生產(chǎn)力水平不斷提升的訴求，整個人類社會正在大踏步地向智能化時代邁進，新時代個體將具有前所未有的生產(chǎn)力水平，社會變得扁平、智能。5、新時代的技術(shù)視角如果把智能化系統(tǒng)比擬成一個自然人的大腦，物聯(lián)網(wǎng)便是大腦的感覺神經(jīng)系統(tǒng)，云計算是大腦的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)是智慧和意識產(chǎn)生的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)是人機交互方式，因此構(gòu)建完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，不能割裂地來考慮。云計算移動互聯(lián)網(wǎng)虛擬聽覺系統(tǒng)虛擬視覺系統(tǒng)虛擬感覺系統(tǒng)虛擬運動系統(tǒng)音頻采集器音頻采集器視頻采集器壓力傳感器器溫度傳感器可燃氣體傳感器電動閥數(shù)控開關(guān)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)信息注：長遠地看，企業(yè)的

6、“人機關(guān)系”就是人與智能機器的關(guān)系。6、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)傳感器&采集處理通信1、感知2、傳遞3、服務(wù)4、應(yīng)用PC移動終端 私有服務(wù)器 穿戴設(shè)備基于新的技術(shù)視角，一般來講物聯(lián)網(wǎng)可劃分為感知 、傳遞 、服務(wù)和應(yīng)用四層（有些專家將服務(wù)和應(yīng)用合成為應(yīng)用層）。感知層主要包括：1、物理信號采集-處理-通信；2、控制指令的機械執(zhí)行。7、常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1、感知序號分類典型技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域1傳感器物理傳感器，化學(xué)傳感器自動化，環(huán)境監(jiān)測，車聯(lián)網(wǎng)，健康監(jiān)測等2條形碼一維碼，二維碼，1.5維碼零售、倉儲、物流、資產(chǎn)管理等3RFID射頻識別技術(shù)無源，有源，半有源身份識別、門禁管理、定位、巡檢、倉儲物流等4定位技術(shù)衛(wèi)星定

7、位，蜂窩基站定位，藍牙定位，WIFI定位等巡檢，人員監(jiān)控，資產(chǎn)監(jiān)控等5能量自取技術(shù)光伏、壓力、震動，無線傳輸感知設(shè)備供電6其他攝像頭、磁卡安防，監(jiān)控根據(jù)當前科技發(fā)展情況來看，感知層技術(shù)依據(jù)原理和用途可以分為：傳感器、條形碼、RFID、定位、能量自取及其他等六類技術(shù)。6、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)PC移動終端 私有服務(wù)器 穿戴設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，是物聯(lián)網(wǎng)無處不在的前提。能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。通信+處理+通信1、感知2、傳遞3、服務(wù)4、應(yīng)用7、常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2、傳遞序號分類典型技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域1WWANGSM，G

8、PRS，CDMA，LTE運營商網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)專網(wǎng)，政府網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)2WLANWiFi、微波、調(diào)頻內(nèi)部信息化，控制系統(tǒng)，遠程抄表、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用3WPAN藍牙、ZigBee、6lowpan.身份識別、門禁管理、定位、巡檢、倉儲物流等4LPWANLoRa、SigFox、Weightless-N智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、運營商物聯(lián)網(wǎng)運營等常見的無線通信根據(jù)其覆蓋距離可分為：長距離的無線廣域網(wǎng)（WWAN）、短距離的無線局域網(wǎng)（WLAN）、超短距離的WPAN （Wireless Personal Area Network ）、低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（Low-Power Wide-Area Network ）。無線網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)

9、展趨勢：速率更高、距離更遠、功耗更小、更加綠色安全、終端尺寸更小，無所不在。6、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)PC移動終端 私有服務(wù)器 穿戴設(shè)備服務(wù)層的出現(xiàn)得益于云計算技術(shù)的發(fā)展，它主要負責(zé)對終端的通信，信息處理和服務(wù)，它是數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)運用的大腦。通信+處理+服務(wù)1、感知2、傳遞3、服務(wù)4、應(yīng)用7、常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)3、服務(wù)云計算已逐漸成為服務(wù)的主要業(yè)務(wù)承載方式，按照服務(wù)的層次結(jié)構(gòu)，分為IAAS、PAAS、SAAS，按照服務(wù)使用對象，分為公共云、私有云、混合云。OpenStack、CloudStack、集群、分布式計算、SOA、web 2.06、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)PC移動終端 私有服務(wù)器 穿戴設(shè)備應(yīng)用是面向企

10、業(yè)和個人的媒介，它可以是私有服務(wù)器，PC，還可以是手機、平板電腦，還有智能手表，智能穿戴等等，應(yīng)用層技術(shù)很好的印證了普適計算和通信的概念。通信+處理+人機交互1、感知2、傳遞3、服務(wù)4、應(yīng)用7、常見的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)4、應(yīng)用在應(yīng)用層面主要依賴終端設(shè)備，如PC、手機、平板、行業(yè)特種終端，還有正在快速發(fā)展的智能穿戴設(shè)備。通過終端結(jié)合服務(wù)層提供內(nèi)容，提供便捷的信息應(yīng)用服務(wù)。目錄一、IOT基礎(chǔ)知識二、IOT市場分析三、IOT技術(shù)前沿四、石油行業(yè)應(yīng)用1、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量預(yù)測源引的2014年的10月發(fā)布的幾家知名公司對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量的預(yù)測，到2020年，思科、愛立信：500億；Gartner：320億；I

11、DC、Harbor、ABI：280億；Global insight:180億?！咀ⅰ坑捎诮y(tǒng)計分類、視角不盡相同，各公司給出的數(shù)據(jù)存在差異，但總體上大家給出的年復(fù)合增長率基本都超過了14%。2、物聯(lián)網(wǎng)帶來的收益預(yù)測對物聯(lián)網(wǎng)的收益預(yù)測，各公司數(shù)據(jù)也不盡相同，到2020年IDC給出了7萬億美金的預(yù)測，而Garter僅僅給出了3000億美金的預(yù)測值，但是基本上大部分公司都給出了年復(fù)合增長率超過兩位數(shù)的預(yù)測。3、物聯(lián)網(wǎng)總經(jīng)濟價值預(yù)測同樣對物聯(lián)網(wǎng)的收益預(yù)測，各公司數(shù)據(jù)也不盡相同，但毋庸置疑物聯(lián)網(wǎng)將對社會經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大的影響。在思科和麥肯錫的數(shù)據(jù)看來，物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟價值將在10年左右超過2014年德國的生產(chǎn)

12、總值，通用的理想預(yù)測數(shù)據(jù)認為未來20年，物聯(lián)網(wǎng)價值將超過美國2014年的經(jīng)濟規(guī)模。4、物聯(lián)網(wǎng)市場分類物聯(lián)網(wǎng)總體上分TO C和TO B兩部分市場，面向個人消費著又分為：家居、生活、監(jiān)控、機動。面向企業(yè)的市場可細分為零售、健康、能源、機動、城市、制造、公眾服務(wù)和其他。【注】根據(jù)各公司的預(yù)測數(shù)據(jù)，圍繞生活的消費將是個人市場增長速度最快，總量最大的市場。4、物聯(lián)網(wǎng)市場分類對于企業(yè)市場，幾家公司預(yù)測數(shù)據(jù)都表明制造、健康和能源將是投資最為活躍的三個行業(yè)，思科的數(shù)據(jù)表明油氣行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)投資增速較快。6、中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)，2014 年我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到了6000億元人民幣，同比增長22.

13、6%，2015 年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到7500 億元人民幣，同比增長29.3%。從2006年開始至今，國務(wù)院、工信部、發(fā)改委等部位先后頒布多項政策推進中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國制造2025”的支撐技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)已被國務(wù)院列為我國重點規(guī)劃的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。目錄一、IOT基礎(chǔ)知識二、IOT市場分析三、IOT技術(shù)前沿四、石油行業(yè)應(yīng)用1、 LPWAN逐漸成為Mesh網(wǎng)絡(luò)的替代技術(shù)低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)是近年國際上一種革命性的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)，具有遠距離、低功耗、低運維成本等特點，與WiFi、ZigBee等現(xiàn)有技術(shù)相比，LPWAN技術(shù)出現(xiàn)的目標便是要解決廣域覆蓋、低成本、大容量的問

14、題，被稱為物聯(lián)網(wǎng)的最后一塊拼圖。功耗低：一顆電池驅(qū)動的智能表，可以工作510年（取決于傳輸頻率）；覆蓋廣：可以在小于100mw的功耗下，實現(xiàn)幾公里甚至幾十公里的傳輸；容量大：可構(gòu)建類似于GSM的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)關(guān)接入節(jié)點數(shù)量可達幾千甚至上萬，非常適合構(gòu)建運營商級別的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。1、 LPWAN逐漸成為Mesh網(wǎng)絡(luò)的替代技術(shù)技術(shù)屬性NB-IOTLoRaWANSigfox技術(shù)特點蜂窩線性擴頻線性擴頻網(wǎng)絡(luò)部署與現(xiàn)有蜂窩基站復(fù)用獨立建網(wǎng)獨立建網(wǎng)頻段運營商頻段150MHz1GHz（寬頻）868，902MHz傳輸距離遠距離（1km）遠距離（345km）遠距離（1050）速率100kbps0.3300kb

15、ps100bps連接數(shù)量200k/cell200k300k/hub1000K終端電池工作時間約10年約10年約10年成本模塊515美金模塊約5美金大于10美金協(xié)議N/A部分開放封閉目前全球有超過10種LPWAN技術(shù)，該技術(shù)的起源可以追溯到上個世紀軍隊戰(zhàn)場裝備組網(wǎng)技術(shù)，LPWAN概念提出的歷史可追溯到2009年，當前比較主流的技術(shù)包括：NB-IOT，LoRaWAN，Sigfox。1、 LPWAN逐漸成為Mesh網(wǎng)絡(luò)的替代技術(shù)低功耗廣域網(wǎng)市場，IHS根據(jù)應(yīng)用將LPWAN劃分了五大類：智能工業(yè)（Smart Industry）、智能公共設(shè)施（Smart Utilities）、智慧城市（Smart Ci

16、ties）、智能建筑（Smart Buildings）及其他應(yīng)用（Other applications）。領(lǐng)域描述智能工業(yè)包括資產(chǎn)跟蹤、資產(chǎn)過程自動化、 離散自動化、 環(huán)境監(jiān)測、 工業(yè)照明、 商業(yè)安全、 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測、 水管理和其他各種應(yīng)用等等智能公共設(shè)施包括水電煤氣智能化的管理、消費和計費，這部分最主要是是智能計量智慧城市包括與市政資源和服務(wù)的管理相關(guān)的應(yīng)用。如街道照明、垃圾管理、停車管理、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)測、應(yīng)急管理和公共交通管理智能建筑智能建筑涉及建筑自動化，包括暖通空調(diào)（采暖、通風(fēng)、空調(diào)）、能源管理、安全、照明和房間自動化等相關(guān)的應(yīng)用其他包括但不限于農(nóng)業(yè)、汽車、消費類、醫(yī)療和軍工等應(yīng)用

17、1、 LPWAN逐漸成為Mesh網(wǎng)絡(luò)的替代技術(shù)目前歐洲、美洲、亞洲很多運營商已經(jīng)從2015年開始進行LPWAN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，2016年規(guī)模將進一步擴大，韓國、美國、德國、法國、荷蘭、瑞士等都在進行LPWAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。亞洲歐洲美洲2016年上半年，韓國SK電訊擴展LoRaWAN IoT網(wǎng)絡(luò) 覆蓋99%人口，計劃在2017年底實現(xiàn)超過400萬設(shè)備連接到其物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)。公司將免費提供10萬套LoRa模塊，以便大規(guī)模開發(fā)和部署基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。美國網(wǎng)絡(luò)運營商Senet于2015年中在北美完成了50個LoRa基站的建設(shè)、覆蓋15,000 平方英里（約38850平方千米），預(yù)計在第一階段完成超過2

18、00個基站架設(shè)。2015年，Semtech和Digimondo在德國柏林、漢堡和紐倫堡三個城市部署LoRa測試網(wǎng)絡(luò)。法國電信Orange宣布在2016年初在法國建LoRa網(wǎng)；荷蘭皇家電信kpn宣布將在新西蘭建網(wǎng)，在2016年前達到50%覆蓋率；瑞士電信宣布在全國范圍內(nèi)部署LoRa網(wǎng)絡(luò)；Digimondo計劃于2016年在德國慕尼黑、法蘭克福、斯圖加特、杜塞爾多夫、埃森市和科隆等城市進一步部署LoRa網(wǎng)絡(luò)。1、Mesh網(wǎng)絡(luò)正在被LPWAN替代2015年中國LPWAN市場的整體規(guī)模約為5.474億元人民幣，預(yù)計到2020年LPWAN接入數(shù)量將接近2億個，年符合增長率超過100%。根據(jù)IDG的研究，

19、單單LPWAN技術(shù)，到2023年前就可以為全球增加30億的連網(wǎng)數(shù)量，基于LPWAN技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)在未來將迎來爆發(fā)式增長。2、物聯(lián)網(wǎng)安全備受關(guān)注根據(jù)Gartner的研究數(shù)據(jù)表明，全球物聯(lián)網(wǎng)安全支出2016年將達到3.48億美元，較2015年增長23.7%。Gartner預(yù)測今年全球?qū)⒂?4億臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備得到使用，比2015年增長30%，2018年聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達到114億臺，物聯(lián)網(wǎng)安全投入將達到5.47億美元。全球大量的資金投入將花在汽車、商用航空、農(nóng)業(yè)和建筑領(lǐng)域的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上，到2020年有25%的網(wǎng)絡(luò)攻擊是與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，而物聯(lián)網(wǎng)安全投入將占整個IT投入的10%。Gartner2016年技術(shù)發(fā)展報告

20、中提出了物聯(lián)網(wǎng)平臺處于快速發(fā)展階段，平臺所提供的服務(wù)可分為三大類：（1）低級設(shè)備控制與營運，包括通訊、設(shè)備監(jiān)測與管理、安全與固件更新；（2）物聯(lián)網(wǎng)資料的取得、轉(zhuǎn)換與管理；（3）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)，包括事件驅(qū)動邏輯、應(yīng)用程序設(shè)計、視覺化、分析技術(shù)以及用來連結(jié)企業(yè)系統(tǒng)的適配器。3、物聯(lián)網(wǎng)平臺化業(yè)務(wù)興起3、物聯(lián)網(wǎng)平臺化業(yè)務(wù)興起根據(jù)IoT Analytics的統(tǒng)計2015年全球約有260個物聯(lián)網(wǎng)平臺。最近我們正在更新這個平臺列表，到現(xiàn)在全世界已經(jīng)有接近400個物聯(lián)網(wǎng)平臺了，預(yù)計到2021年將超過1600個，年復(fù)合增長率超過33%，GE、微軟、諾基亞、日立、惠普、施耐德電氣等都推出了IOT平臺。4、物聯(lián)

21、網(wǎng)與AR技術(shù)融合增強現(xiàn)實（AR）設(shè)備開始進入行業(yè)市場，它融合了數(shù)據(jù)采集、分析處理和沉浸式人機交互功能，典型的代表INTEL DAQRI 智能頭盔已在如航空業(yè)、制造業(yè)、油氣行業(yè)進行試用。4、物聯(lián)網(wǎng)與AR技術(shù)融合增強現(xiàn)實的另一個應(yīng)用點是智能眼鏡，目前在醫(yī)療、制造業(yè)、物流、執(zhí)法、安防、油氣等行業(yè)已經(jīng)開始逐步興起，人將變成重要的物聯(lián)網(wǎng)終端。目錄一、IOT基礎(chǔ)知識二、IOT市場分析三、IOT技術(shù)前沿四、石油行業(yè)應(yīng)用1、智能油田ICT市場預(yù)測根據(jù)Research and Markets（研究與市場，世界最大的市場研究機構(gòu)）2015年7月9日發(fā)布報告全球數(shù)字油田IT服務(wù)市場20152019指出，20142019年期間，全球智能油田IT服務(wù)市場將以年復(fù)合增長率5.93%的速度增長，預(yù)計到2024將由2014年246億美金/年增長至384億美金/年。主要投資方向在增加產(chǎn)量、提高采收率、減少資本與運營費用等。Digital Oil Field: Market Size (Scenario- I), by Geography, 2014（ 246億美金） & 2024（384.9億美金）, ($Billion) -MarketsandMarkets數(shù)字油田市場服務(wù)：1、流程：油藏、生產(chǎn)和鉆井優(yōu)化，其他（安全管理、資產(chǎn)管理、維護和修理等）；2、IT服務(wù):外包、設(shè)備和軟件；3、自動化和儀表:DC