桂小林 物聯(lián)網(wǎng)技術導論(第1章 概念模型)

桂小林11物聯(lián)技術導論（第1章緒論-概念與發(fā)展）2024-課程思政版桂小林西安交通大學計算機科學與技術學院桂小林1桂小林2第一章緒論

物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展桂小林西安交通大學桂小林2我們的生活為什么越來越便利？桂小林3桂小林3下面哪些系統(tǒng)可以理解為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)？上課考勤(刷一卡通?)汽車進小區(qū)自動抬杠(刷車牌?)身份證進高鐵站(刷臉/RFID)購物掃碼支付(二維碼？）ABCD提交桂小林4多選題2分我們的生活為什么越來越便利？一卡通上課考勤？身份證刷卡進高鐵站？刷支付寶坐公交和地鐵？開車過門禁、進小區(qū)？手機拍照？手機導航？手機輸入（語音）？（手寫）？發(fā)朋友圈？用雨課堂在線授課？我們身邊到處都是物聯(lián)網(wǎng)桂小林5請思考西安交通大學梧桐苑二樓就餐自動結賬原理桂小林5農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開物聯(lián)網(wǎng)哪個國家是最大的農(nóng)業(yè)國？哪個國家是最大農(nóng)產(chǎn)品出口國？桂小林6桂小林6農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開物聯(lián)網(wǎng)傳感器桂小林7桂小林7物聯(lián)網(wǎng)的本質：將物理世界與信息世界

有機連接聲光電…模擬信號高鐵進站、小區(qū)門禁、環(huán)境監(jiān)控…數(shù)字信號二進制…桂小林8桂小林8桂小林91.1物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)概念的起源可以追溯到1995年，比爾·蓋茨在《未來之路》一書中對信息技術未來的發(fā)展進行了預測1《未來之路》：如果您的孩子需要零花錢，您可以從電腦錢包中給他轉帳5美元。此外，當您駕車駛過機場大門時，電腦錢包將會與機場購票系統(tǒng)連接，檢驗您是否購買了機票。2《未來之路》：音樂銷售將出現(xiàn)新的模式。那些對光盤和磁帶等耗材產(chǎn)品感到頭疼的用戶將不會再受到磨損的困擾，未來的音樂將存儲在一臺服務器上，供用戶通過互聯(lián)網(wǎng)下載。課程思政：理想是創(chuàng)新的源泉桂小林9桂小林10物聯(lián)網(wǎng)的起源3《未來之路》：未來您將可以選擇收看自己喜歡的節(jié)目，而不是被動的等著電視臺播放。4《未來之路》：一對鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中間插播電視廣告的時段，兩家電視中卻出現(xiàn)完全不同的節(jié)目。中年夫妻家中的電視廣告節(jié)目是退休理財服務廣告，而年輕夫婦的電視中播放的是假期旅行廣告。5《未來之路》：如果您計劃購買一臺冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員嘮叨，因為電子公告板上有各種正式和非正式的評價信息。課程思政：理想是創(chuàng)新的源泉桂小林10桂小林11物聯(lián)網(wǎng)的起源6《未來之路》：未來人們在觀看電影《飄》時，可以用自己的面孔替換片中的嘉寶等知名演員，實實在在體會一下當明星的感覺。7《未來之路》：用戶遺失或遭竊的照相機將自動發(fā)回信息，告訴用戶所處的具體位置，甚至當它已經(jīng)身處不同的城市。8《未來之路》中寫道：可以親自進入地圖之中，方便的找到每一條街道或每一座建筑?！段磥碇贰罚ㄋ滓锥?，然而充滿睿智、遠見。它成為1996年度全球最暢銷書。書中涉及的內(nèi)容與我們生活休戚相關。課程思政：理想是創(chuàng)新的源泉桂小林11比爾.蓋茨之所以能夠成功，你認為最主要的原因是什么？學習文憑社會機遇刻苦耐勞創(chuàng)新意識ABCD提交桂小林12多選題1分桂小林13物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1998年，MIT提出基于RFID技術的唯一編號方案，即產(chǎn)品電子代碼（ElectronicProductCode，EPC），并以EPC為基礎，研究從網(wǎng)絡上獲取物品信息的自動識別技術。物聯(lián)網(wǎng)概念的正式提出是在國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：“TheInternetofThings”》報告中。桂小林13桂小林14物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2007年，美國率先在馬薩諸塞州劍橋城打造全球第一個全城無線傳感網(wǎng)。2009年1月IBM首席執(zhí)行官彭明盛提出“智慧地球”的概念2009年6月，歐盟委員會正式提出了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》桂小林14桂小林15物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1999年，中科院就啟動了傳感網(wǎng)的研究2009年8月7日，時任總理在無錫微納傳感網(wǎng)工程技術研發(fā)中心視察并發(fā)表重要講話，提出了“感知中國”的理念2010年，教育部設立物聯(lián)網(wǎng)工程本科新專業(yè)。桂小林15桂小林-1616物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學什么？物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識體系物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)除了數(shù)學、物理、人文社科等通識知識外，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)本身的特點，將本專業(yè)的知識體系劃分為專業(yè)基礎知識域、專業(yè)核心知識域、領域應用知識域。本專業(yè)的基礎知識包括：算法與程序設計（離散數(shù)學、算法設計、數(shù)據(jù)結構、程序語言）電路與電子技術（數(shù)電、模電、電路）計算機系統(tǒng)（組成、系統(tǒng)結構、操作系統(tǒng)、微機與接口）計算機網(wǎng)絡（網(wǎng)絡原理、網(wǎng)絡安全）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫原理、數(shù)據(jù)處理）嵌入式系統(tǒng)（MCU、嵌入式操作系統(tǒng)）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識體系專業(yè)的核心知識最小集：物聯(lián)網(wǎng)技術體系（體系、功能、邏輯結構）標識、感知、定位（RFID、條碼、GPS）數(shù)據(jù)傳輸（短距離、無線、互聯(lián)網(wǎng)）數(shù)據(jù)處理（大數(shù)據(jù)存儲、分析、管理）反饋控制（反饋、智能控制）隱私與信息安全（數(shù)據(jù)安全、隱私安全）項目設計（集成、創(chuàng)新、實踐）桂小林-1717桂小林18物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展脈絡。。。？18共同點:融合各種信息技術，突破互聯(lián)網(wǎng)的限制，將物體接入信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”在網(wǎng)絡泛在的基礎上，將信息技術應用到各個領域，從而影響到國民經(jīng)濟和社會生活的方方面面未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在由信息網(wǎng)絡向全面感知和智能應用兩個方向拓展、延伸和突破。日本：2009年8月i-Japan戰(zhàn)略中國：2009年8月感知中國歐盟：2009年6月物聯(lián)網(wǎng)行動計劃美國：2008年底IBM向美國政府提出的”智慧的地球”戰(zhàn)略強調傳感等感知技術的應用，提出建設智慧型基礎設施具體而務實，強調RFID的廣泛應用，注重信息安全在u-Japan的基礎上，強調電子政務和社會信息服務應用中國與世界同步桂小林18桂小林19全面感知、可靠傳送、智能處理物聯(lián)網(wǎng)：實現(xiàn)人與自然和諧相處物聯(lián)網(wǎng)=物理世界與信息網(wǎng)絡的無縫連接智能交通遠程醫(yī)療智能家居環(huán)境監(jiān)測公共安全綠色農(nóng)業(yè)工業(yè)監(jiān)控19物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設備按照約定的協(xié)議，把任何物品與信息網(wǎng)絡連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡。物流管理桂小林19物聯(lián)網(wǎng)：支撐第四次工業(yè)革命人機物深度融合物體信息融合系統(tǒng)2000CPS系統(tǒng)桂小林20物聯(lián)網(wǎng)：支撐第四次工業(yè)革命物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)開創(chuàng)了第四次工業(yè)革命。第四次工業(yè)革命的核心是“人-機-物”深度融合。門禁系統(tǒng)人臉識別、語音識別、車牌識別。一卡通：刷卡用餐身份證：刷卡進高鐵站微信、支付寶：刷二維碼坐公交和地鐵手機拍照、手機導航、手寫、發(fā)朋友圈高速ETC?交通測速?路面攝像頭？智能電飯鍋？智能洗衣機？智能掃地機？桂小林21桂小林22物聯(lián)網(wǎng)支撐萬物互聯(lián)（中國）桂小林22物聯(lián)網(wǎng)：支撐中國制造2025借鑒德國版工業(yè)4.0計劃，我國推出了“中國制造2025”?！爸袊圃?025”的基本思路是，借助兩個IT的結合（IndustryTechnology&InformationTechnology，工業(yè)技術和信息技術），改變中國制造業(yè)現(xiàn)狀，令中國到2025年躋身現(xiàn)代工業(yè)強國之列。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)中華民族偉大復興桂小林23桂小林23物聯(lián)網(wǎng)：支撐中國制造2025【課程思政】最近幾年，中國制造取得了輝煌成就。包括：中國研發(fā)了空中造樓機，挑戰(zhàn)超高層建筑，世界第一。使用諸多傳感與控制器的空中造樓機，擁有4000多噸的頂升力，使用它在千米高空進行施工作業(yè)毫無難度。而且它還能在八級大風中平穩(wěn)進行施工，四天一層的施工速度更是讓國內(nèi)外驚艷，這臺空中造樓機完美的展現(xiàn)了中國超高層建筑施工技術，在全世界領先的地位。桂小林24中國研發(fā)了全球最牛的穿隧道架橋機，讓世界震撼。近幾年，中國高鐵的發(fā)展速度令世人矚目，逢山開路、遇水架橋，中國速度的背后，離不開一種獨一無二的機械裝備，穿隧道架橋機。架橋機上，前后左右共有上百個傳感器，負責轉向、防撞、測速等功能。根據(jù)這些傳感器數(shù)據(jù)，可以判斷架橋機的運行情況，進行精準控制。桂小林25架橋機視頻物聯(lián)網(wǎng)：支撐中國制造2025【課程思政】中國的“挖隧道神器”——隧道掘進機。2015年12月24日，我國首臺雙護盾硬巖隧道掘進機研制成功，該機器具有掘進速度快、適合較長隧道施工的特點。每臺隧道掘進機上包括使用物聯(lián)網(wǎng)技術的探測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，如激震系統(tǒng)、接收傳感器、破巖震源傳感器、噪聲傳感器等。桂小林26中國在如下哪個時代與國際發(fā)達國家同步，并實現(xiàn)彎道超車？工業(yè)1.0工業(yè)2.0工業(yè)3.0工業(yè)4.0ABCD提交桂小林27單選題2分物聯(lián)網(wǎng)：促進云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能快速發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)需要高效存儲（云計算）數(shù)據(jù)具有4V或5V特征，需要深度分析（大數(shù)據(jù)）通過數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)人機物高效融合（智能控制）物聯(lián)網(wǎng)

云計算

大數(shù)據(jù)

人工智能，一脈相承。桂小林28新一代信息技術物聯(lián)網(wǎng)云計算大數(shù)據(jù)人工智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)；海量數(shù)據(jù)需要云存儲桂小林29人工智能：人臉識別桂小林30人工智能：自動駕駛桂小林311.2物聯(lián)網(wǎng)的概念早期，物聯(lián)網(wǎng)是指一個將所有物體連接起來所組成的物-物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡（或系統(tǒng)）。盡管物聯(lián)網(wǎng)從2008年開始經(jīng)過多年發(fā)展，但物聯(lián)網(wǎng)的確切定義尚未統(tǒng)一。物聯(lián)網(wǎng)一般的英文名稱為“InternetofThings（IoT）”。隨著人機物融合的深入，物聯(lián)網(wǎng)也稱為“InternetofEverythings（IoE）”。桂小林321.2物聯(lián)網(wǎng)的概念顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)，作為新一代信息技術，定義還是千差萬別的。一個普遍被大家接受的定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通過使用射頻識別（RFID）、傳感器、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡（或系統(tǒng)）。桂小林33什么是“智能物聯(lián)網(wǎng)”？什么是物聯(lián)網(wǎng)？什么是智能物聯(lián)網(wǎng)？智能物聯(lián)網(wǎng)，有人將其稱為AIoT。AIOT=AI（人工智能）+IoT（物聯(lián)網(wǎng)）？AIOT≥AI（人工智能）+IoT（物聯(lián)網(wǎng)）？AIoT融合AI技術和IoT技術，通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集來自不同維度的、海量的數(shù)據(jù)，并存儲于云端、邊緣端，再通過大數(shù)據(jù)分析，以及更高形式的人工智能，實現(xiàn)萬物數(shù)據(jù)化、萬物智聯(lián)化。桂小林34物聯(lián)網(wǎng)跟智能物聯(lián)網(wǎng)有何異同？通過定義可以發(fā)現(xiàn)，兩者沒明顯、或本質區(qū)別。2012年,《物聯(lián)網(wǎng)技術導論》所描述的物聯(lián)網(wǎng)，實際就是包含智能的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是通過使用RFID、傳感器、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡（或系統(tǒng)）物聯(lián)網(wǎng)的定義，將“檢測與控制”、“傳輸與通信”、“計算機有機融合在一起”，是典型的3C融合新技術。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)

物理世界與信息網(wǎng)絡的無縫連接。桂小林351.3物聯(lián)網(wǎng)的技術特征桂小林36桂小林371.3物聯(lián)網(wǎng)的技術特征1．全面感知“感知”是物聯(lián)網(wǎng)的核心。桂小林371．全面感知桂小林38桂小林391．全面感知感知是指對客觀事物的信息直接獲取并進行認知和理解的過程。人們對于信息獲取的需求促使其不斷研發(fā)新的技術來獲取感知信息，如傳感器、RFID、定位技術等。桂小林39桂小林40桂小林40桂小林411.3物聯(lián)網(wǎng)的技術特征2．可靠傳遞數(shù)據(jù)傳遞的穩(wěn)定性和可靠性是保證物-物相連的關