物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的軟件(何積豐)32

1、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的軟件何積豐 什么是物物聯(lián)網(wǎng)?物聯(lián)網(wǎng)定定義我們認(rèn)為為，物物聯(lián)網(wǎng)，從廣義義上來理理解，就就是一個(gè)個(gè)在環(huán)境境感知的的基礎(chǔ)上上，深度度融合了了計(jì)算、通信和和控制能能力的可可控可信信可擴(kuò)展展的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化物理理設(shè)備系系統(tǒng)，它它通過計(jì)計(jì)算進(jìn)程程和物理理進(jìn)程相相互影響響的反饋饋循環(huán)實(shí)實(shí)現(xiàn)深度度融合和和實(shí)時(shí)交交互來增增加或擴(kuò)擴(kuò)展新的的功能，以安全全、可靠靠、高效效和實(shí)時(shí)時(shí)的方式式監(jiān)測(cè)或或者控制制一個(gè)物物理實(shí)體體。物聯(lián)網(wǎng)本本質(zhì)內(nèi)涵涵3C（Computation,Communication,Control）融合基于計(jì)算算進(jìn)程與與物理進(jìn)進(jìn)程深度度融合的的新計(jì)算算模式計(jì)算，物物理和控控制等多多學(xué)科的的交叉與

2、與融合什么是物物聯(lián)網(wǎng)?物聯(lián)網(wǎng)目目標(biāo)總體目標(biāo)標(biāo)：實(shí)現(xiàn)信息息世界和和物理世世界的完完全融合合功能目標(biāo)標(biāo)：使得得物理設(shè)設(shè)備系統(tǒng)統(tǒng)具有計(jì)計(jì)算、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信信、精確確控制、遠(yuǎn)程協(xié)協(xié)作和自自治五大大功能物聯(lián)網(wǎng)系系統(tǒng)構(gòu)成成環(huán)境感知知部分計(jì)算部分分通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)部分控制器/執(zhí)行器部部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)食品安全全農(nóng)牧林漁漁工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)供應(yīng)鏈管管理節(jié)能減排排工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)服務(wù)業(yè)智能交通通智能電網(wǎng)網(wǎng)智能水利利環(huán)境監(jiān)測(cè)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施施/社會(huì)管理理醫(yī)療健康康智能家居居安全監(jiān)控控?cái)?shù)字生活活國(guó)防軍事事零售物流金融來自工業(yè)業(yè)和信息息化部科科技司世界范范圍內(nèi)2010年M2M市場(chǎng)容量量估計(jì)達(dá)達(dá)2200億歐元,年增長(zhǎng)率率為49%.美國(guó)：RF

3、ID第一大應(yīng)應(yīng)用國(guó)，應(yīng)用案案例占全全球59%。五大電電信運(yùn)營(yíng)營(yíng)商都加加速開拓拓“智能能電網(wǎng)”、M2M等智能歐盟：應(yīng)用大大多圍繞繞RFID和M2M展開，如如醫(yī)療、能源、物流、生產(chǎn)、零售等等領(lǐng)域日本：移動(dòng)支支付、電電網(wǎng)、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)測(cè)、智能能家居和和汽車聯(lián)聯(lián)網(wǎng)等已已初具規(guī)規(guī)模中國(guó)：我我國(guó)M2M用戶超過過400萬，成為為全球第第3大RFID市場(chǎng)，傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)應(yīng)用在局局部行業(yè)業(yè)開始應(yīng)應(yīng)用,整體發(fā)展展規(guī)劃列列入2020年為止的的國(guó)家中中長(zhǎng)期發(fā)發(fā)展規(guī)劃劃物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用處于于起步階階段，我我國(guó)基本本與國(guó)外外同步來自工業(yè)業(yè)和信息息化部科科技司我國(guó)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用情況6傳感器應(yīng)應(yīng)用基于傳感感器的物物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用開

4、始始出現(xiàn)在在各個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域浦東機(jī)場(chǎng)場(chǎng)防入侵侵應(yīng)用世博會(huì)應(yīng)應(yīng)用太湖水文文及排污污監(jiān)測(cè)應(yīng)應(yīng)用浙江天目目山森林林管理來自工業(yè)業(yè)和信息息化部電電信研究究院我國(guó)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用情況7RFID應(yīng)用成為美、英后全全球第三三大應(yīng)用用市場(chǎng)2009年RFID應(yīng)用份額額：證照防偽偽45.2%；電子支付付占24.9%；出入控制制15.9%；倉儲(chǔ)物流流6.4%；物品追蹤蹤等其它它7.6%來自工業(yè)業(yè)和信息息化部電電信研究究院我國(guó)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用情況8M2M應(yīng)用已規(guī)模開開展，運(yùn)運(yùn)營(yíng)商M2M終端超過過500萬智能電網(wǎng)網(wǎng)：南方方電網(wǎng)、北京、重慶等等104萬臺(tái)電表表 的遠(yuǎn)遠(yuǎn)程抄表表。智能交通通：北京京、上海海、遼寧寧等地超超過110萬臺(tái)

5、車載載。社區(qū)管理理：重慶慶市1200部電梯部部署帶有有傳感器器的M2M終端。來自工業(yè)業(yè)和信息息化部電電信研究究院Anadhocnetworkofvehicleswith sensorsApplications:- RoadTrafficMonitoring- On-board AutomotiveDiagnostics&Notification- RoadSurfaceDiagnostics- OpportunisticDataTransportHttp:/overview.html智能交通通智能交通通環(huán)境感知知車外的溫溫度、氣氣壓、路路況、車車距、人人流等環(huán)環(huán)境信息息車內(nèi)的座座椅壓力力、煙霧

6、霧、空調(diào)調(diào)溫度等等環(huán)境信信息多級(jí)通信信網(wǎng)絡(luò)車內(nèi)的基基于CAN總線的局局部網(wǎng)（例如車車況實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行狀狀態(tài)控制制、汽車車黑匣子子等）車與車之之間的點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或或者點(diǎn)對(duì)對(duì)多點(diǎn)的的通信（例如緊緊急剎車車時(shí)通知知50米車距內(nèi)內(nèi)的車緊緊急避讓讓、高速速公路上上的車距距警示等等）車外的客客戶/服務(wù)器模模式的前前端對(duì)后后臺(tái)系統(tǒng)統(tǒng)的通信信（例如如C/S信息服務(wù)務(wù)、故障障的在線線診斷、遠(yuǎn)程維維護(hù)與控控制）智能交通通時(shí)空特性性程序運(yùn)行行的時(shí)間間和并發(fā)發(fā)概念，以支持持實(shí)時(shí)操操作（例例如剎車車信號(hào)同同時(shí)到達(dá)達(dá)四個(gè)輪輪子，即即剎車信信號(hào)同步步）程序運(yùn)行行的空間間概念（例如GPS導(dǎo)航、空空間位置置、無人人駕駛（軍事）或

7、者智智能巡航航時(shí)的方方向控制制）系統(tǒng)行為為是可預(yù)預(yù)測(cè)的、可靠的的合可驗(yàn)驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)化的的開環(huán)控控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴噴油嘴和和氣門實(shí)實(shí)時(shí)控制制（根據(jù)據(jù)環(huán)境動(dòng)動(dòng)態(tài)變化化情況）無人駕駛駛（軍事事）、智智能巡航航等基于組件件驗(yàn)證的的系統(tǒng)驗(yàn)驗(yàn)證由CANBus把汽車電電子個(gè)ECU的信息收收集至車車載的TCU通過無線線通信后后臺(tái)的TSP組成汽車車遠(yuǎn)程信信息服務(wù)務(wù)系統(tǒng)智能交通通智能電網(wǎng)網(wǎng)接入VZW虛擬數(shù)據(jù)據(jù)網(wǎng)光纖到電電網(wǎng)關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)駐地家庭能源源管理系系統(tǒng)智能建筑筑與智能能設(shè)備數(shù)據(jù)中心心/ NOCVZ智能中心心骨干EVDO to MPLS虛擬IP(MPLS)網(wǎng)SSSSSMS端到端安安全設(shè)計(jì)計(jì)與管理理來自工業(yè)業(yè)和信息息化部

8、電電信研究究院智能水利利哈德森河河生態(tài)保保護(hù)恢復(fù)復(fù)計(jì)劃從保護(hù)環(huán)環(huán)境和資資源管理理出發(fā)，以建立立區(qū)域經(jīng)經(jīng)濟(jì)生態(tài)態(tài)模式、制定區(qū)區(qū)域長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)發(fā)展政政策為中中心,旨在幫助助管理水水產(chǎn)資源源，維護(hù)護(hù)山地資資源（休休憩用地地，自然然景觀和和生物多多樣性），提升升流域休休閑旅游游業(yè)，通通過提高高水質(zhì)和和修復(fù)污污染重振振流域經(jīng)經(jīng)濟(jì)。來自IBM錢大群智能水利利IBM新一代水水資源管管理解決決方案由移動(dòng)和和固定無無線傳感感器組成成的一個(gè)個(gè)分布式式傳感器器網(wǎng)絡(luò)通過IBM的新的“流計(jì)算算”技術(shù)術(shù)進(jìn)行傳傳感器數(shù)數(shù)據(jù)的收收集和處處理融合采集集到的數(shù)數(shù)據(jù)信息息“創(chuàng)建建“可可視化的的虛擬河河流帶來的好好處科學(xué)家、教育工工作者通

9、通過由電電腦綜合合數(shù)據(jù)形形成的“虛擬”河，以以進(jìn)一步步了解生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)，觀察察沉積物物和化學(xué)學(xué)污染物物，深入入了解人人類對(duì)水水質(zhì)和魚魚類的遷遷移的影影響。幫助政府府決策者者修定區(qū)區(qū)域發(fā)展展政策和和模式。來自IBM錢大群健康檢測(cè)測(cè)新健康體體系康復(fù)指導(dǎo)導(dǎo)健康干預(yù)預(yù)醫(yī)療支持持標(biāo)準(zhǔn)化和和信息安安全新通信技技術(shù)感知健康康后臺(tái)數(shù)據(jù)據(jù)處理3G增值服務(wù)務(wù)需求支持醫(yī)療活動(dòng)動(dòng)健康管理理行動(dòng)融合合行動(dòng)融合合應(yīng)用技術(shù)術(shù)信息技術(shù)術(shù)智能醫(yī)療療來自中國(guó)國(guó)電信3G手機(jī)健康康管理系系統(tǒng)女性健康康管理 產(chǎn)后/育兒管理理體重管理理食療管理理健康管理理壓力管理理慢性病管管理企業(yè)健康康管理老年健康康管理心理危機(jī)機(jī)管理美容養(yǎng)生生管理來自

10、中國(guó)國(guó)電信A地B地C地D地提供即時(shí)時(shí)、及時(shí)時(shí)醫(yī)療咨咨詢,給予恰當(dāng)當(dāng)?shù)慕】悼抵笇?dǎo)全時(shí)空醫(yī)醫(yī)院（醫(yī)醫(yī)療咨詢?cè)儥C(jī)構(gòu)）視頻健康康管理互動(dòng)類健健康產(chǎn)品品全覆蓋的的健康咨咨詢管理理體系來自中國(guó)國(guó)電信感知健康康系列產(chǎn)產(chǎn)品醫(yī)院健康康管理個(gè)人健康康管理健康監(jiān)控控?zé)o處不不在來自中國(guó)國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)化數(shù)數(shù)字醫(yī)療療服務(wù)系系統(tǒng)移動(dòng)支付付日本韓國(guó)具有RFID移動(dòng)錢包功能（Felica類）的手機(jī)7800萬1200萬移動(dòng)錢包活躍用戶1700萬6800萬移動(dòng)智能卡360萬1800萬T-money智能卡采用RF功能POS商家60.8萬50萬市場(chǎng)規(guī)模（2008）84億美元來源：ITIF 2009年11月來自工業(yè)業(yè)和信息息化部電電信研究究

11、院智能物流流Forinternaluse only業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)戰(zhàn)挪威電信信期望通通過高增增值的業(yè)業(yè)務(wù)來擴(kuò)擴(kuò)展他的的客戶和和收入。 它將將目標(biāo)瞄瞄準(zhǔn)快速速成長(zhǎng)的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)市場(chǎng)，這種業(yè)業(yè)務(wù)使用用RFID和傳感器器來追蹤蹤和監(jiān)視視分散的的設(shè)備。為了提提供新業(yè)業(yè)務(wù)，挪挪威電信信需要將將傳統(tǒng)的的解決方方案轉(zhuǎn)型型為高度度靈活、共享的的業(yè)務(wù)平平臺(tái)?；赗FID的M2M解決方案案開創(chuàng)新新的收入入渠道來自IBM錢大群ForInternalUse Only智能物流流解決方案案挪威電信信與IBM的GBS和GTS合作向中中小企業(yè)業(yè)提供基基于RFID的資產(chǎn)管管理。通通過基于于IBM的WebSphere軟件和其其它IBM解決

12、方案案的SOA體系架構(gòu)構(gòu)，IBM和Telenor建立了低低成本的的、服務(wù)務(wù)共享的的M2M平臺(tái)。這這個(gè)新的的M2M平臺(tái)幫助助Telenor為其客戶戶提高了了供應(yīng)鏈鏈的透明明度，優(yōu)優(yōu)化了決決策和業(yè)業(yè)務(wù)流程程。帶來的好好處提高了ARPU值開拓了中中小企業(yè)業(yè)市場(chǎng)空空間提高了挪挪威電信信網(wǎng)絡(luò)的的無線數(shù)數(shù)據(jù)流量量來自IBM錢大群ForInternalUse Only3G數(shù)字互動(dòng)動(dòng)教室Forinternaluse only交互式電電子白板板數(shù)字講臺(tái)臺(tái)電子書包包終端設(shè)設(shè)備（電子書書閱讀器器、數(shù)字字課桌、3G手機(jī)）：具有電電子書閱閱讀功能能；手寫寫支持；支持3G（WiFi）等無線線聯(lián)網(wǎng)設(shè)設(shè)備）3G數(shù)字互動(dòng)動(dòng)教室

13、26教師電子閱讀讀器手寫屏教教師上課課機(jī)交互式電電子白板板手寫液晶晶屏學(xué)生教師可以以直接在在屏幕上上手寫批批注師生交互互設(shè)備，可對(duì)課課件進(jìn)行行批注，播放并并保存多多媒體文文件等功功能完成所有有電腦操操作，還還能直接接在屏幕幕上對(duì)教教案進(jìn)行行圈改、批注、注釋具有電子子書閱讀讀功能；手寫支支持；支支持3G（WiFi）等無線線聯(lián)網(wǎng)，可與其其它設(shè)備備交互實(shí)實(shí)時(shí)通信信；多媒媒體支持持等功能能。通過閱讀讀器可以以從學(xué)校校主服務(wù)務(wù)器獲取取數(shù)字版版權(quán)的教教材書籍籍。3G數(shù)字互動(dòng)動(dòng)教室數(shù)字出版版與發(fā)行行（電子子書）系系統(tǒng)無線轉(zhuǎn)感感器網(wǎng)與與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的服務(wù)務(wù)融合系系統(tǒng)-viasensorsnetworkWorldWide SensorWeb制約物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)軟件件發(fā)展的的主要因因素計(jì)算科學(xué)學(xué)和物理理科學(xué)的的差異性性計(jì)算需求求和物理理需求的的描述不不同語義框架架不同離散和連連續(xù)的處處理方式式不同系統(tǒng)確認(rèn)認(rèn)方式不不同（形形式化驗(yàn)驗(yàn)證和仿仿真技術(shù)術(shù)）程序缺乏乏時(shí)空特特性時(shí)間和并并發(fā)語義義空間概念念程序運(yùn)行行沒有可可預(yù)測(cè)性性，行為為沒有可可驗(yàn)證性性制約物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)軟件件發(fā)展的的主要因因素系統(tǒng)的不不確定性性問題影響系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行的的可靠性性影響開環(huán)環(huán)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)控制