《智能建造技術(shù)與裝備》 課件 第四章 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

智能建造技術(shù)與裝備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用目錄一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用目錄一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起源“物聯(lián)網(wǎng)”的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單：把所有物品通過射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。也就是說，物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的起源一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起源1940-1950年：由于雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步從而衍生出了RFID技術(shù),1948年RFID的理論基礎(chǔ)誕生。1950-1960年：人們開始對RFID技術(shù)進(jìn)行探索，但是并沒有脫離實驗室研究。

1960-1970年：相關(guān)理論不斷發(fā)展，并且將這一系統(tǒng)在實際中開始運(yùn)用。1970-1980年：RFID技術(shù)不斷更新，產(chǎn)品研究逐步深入，對于RFID的測試開始進(jìn)一步加速。并且實現(xiàn)了對相關(guān)系統(tǒng)得應(yīng)用。1980-1990年：RFID技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品被開發(fā)并且應(yīng)用在市場中，并且出現(xiàn)了多種領(lǐng)域的運(yùn)用。1990-2000年：人們開始對RFID的標(biāo)準(zhǔn)化問題給予重視，并且在生活的多個領(lǐng)域可以見到RFID系統(tǒng)的身影。2000年后：人們普遍認(rèn)識到標(biāo)準(zhǔn)化問題的重要意義，RFID產(chǎn)品的種類進(jìn)一步豐富發(fā)展，無論是有源、無源還是半有源電子標(biāo)簽都開始發(fā)展起來，相關(guān)生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增加。2020年，射頻電路是廣泛應(yīng)用于無線通信中的集成電路，上至衛(wèi)星通信，下至手機(jī)、WiFi、共享單車。設(shè)計是射頻產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，射頻電子設(shè)計自動化（EDA）軟件是射頻電路設(shè)計的使能端，也是射頻產(chǎn)業(yè)的重要基石。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念RFID的技術(shù)理論得到了進(jìn)一步的豐富和發(fā)展，人們研發(fā)單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、適應(yīng)高速移動物體的RFID技術(shù)不斷發(fā)展，并且相關(guān)產(chǎn)品也走入我們的生活，并開始廣泛應(yīng)用。一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(intemetofThings，loT)起源于傳媒領(lǐng)域，是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。末端設(shè)備(Devices)&設(shè)施(Facilities)傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)貼上RFID的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個人與車輛等，“智能化物件或動物”或“智能塵?！备鞣N無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)提供安全可控乃至個性化的在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面、等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保"的“管、控、營”一體化。實現(xiàn)互聯(lián)互通、應(yīng)用大集成以及基于云計算的SaaS營運(yùn)等模式“內(nèi)在智能”“外在使能”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)原理物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)原理是在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的擴(kuò)展，它利用全球定位、傳感器、射頻識別、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)來創(chuàng)造一個覆蓋世界上萬事萬物的巨型網(wǎng)絡(luò)，就像一個蜘蛛網(wǎng)，可以連接到任意角落。一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)原理云邊端協(xié)同的AIoT體系架構(gòu)一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)原理AIoT系統(tǒng)軟件平臺一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值定位類具有GPS定位功能的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)類無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，從而實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的控制應(yīng)用模式物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可以在移動終端中實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備其他終端設(shè)備/智能硬件，如智能音箱等終端電腦等設(shè)備軟件服務(wù)云計算后臺服務(wù)感知類無線技術(shù)、傳感器和標(biāo)簽等構(gòu)成各類傳感器移動終端手機(jī)（App）、平板電腦等協(xié)議類窄帶物聯(lián)網(wǎng)（4C/5C/NB-IoT）、無線傳輸網(wǎng)（LTE-A）設(shè)備互聯(lián)基于物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸能力所形成的產(chǎn)品/系統(tǒng)統(tǒng)稱為“物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品”工業(yè)4.0是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的，而物聯(lián)網(wǎng)正是以此為基礎(chǔ)的。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用產(chǎn)品分類一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制。物聯(lián)網(wǎng)中的“智能物體”或者“智能對象”指的是現(xiàn)實物理世界的人或物，只是我們給它增加了“感知”“通信”與“計算”能力。在每一件快遞上打上標(biāo)簽，通過識別菜鳥裹裹身份碼及快遞的標(biāo)簽，在后臺匹配成功后則成功出庫，這便是物聯(lián)網(wǎng)的體現(xiàn)。一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號來識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，作為條形碼的無線版本。RFID標(biāo)簽（電子標(biāo)簽）快遞分揀應(yīng)用一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得人們能通過部署在城市道路上的感知設(shè)備及時感知道路狀況；交通管理者可利用實時感知的交通道路信息在智能調(diào)度系統(tǒng)的輔助下。環(huán)境監(jiān)測是物聯(lián)網(wǎng)最早的應(yīng)用之一，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。大量低成本的無線傳感器結(jié)點(diǎn)部署在人們不便于觀測的環(huán)境中，可有效地檢測各種水污染、大氣參數(shù)、海洋參數(shù)、森林生態(tài)、火山活動等。智慧交通環(huán)境檢測一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值如智能手環(huán)、智能手表等可穿戴設(shè)備，為人們提供健康輔助信息與建議;同時這些參數(shù)可以上傳到醫(yī)療信息中心，建立健康參數(shù)庫在農(nóng)田里部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集田地里的水、肥等與農(nóng)作物生長有關(guān)的參數(shù)，及時控制農(nóng)作物生長所需的各種環(huán)境使得農(nóng)作物的品質(zhì)更高。健康檢測智慧農(nóng)業(yè)一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要——物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價值物聯(lián)網(wǎng)與各種生產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合，使得工業(yè)生產(chǎn)“可見即可得”，這樣就加快了產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的速度，更快速地響應(yīng)用戶需求，提高企業(yè)的效益智能電網(wǎng)來源于電力自動化，其目標(biāo)是在保障電力系統(tǒng)可靠性的同時，以更加經(jīng)濟(jì)的方式合理調(diào)配電能，使得電力企業(yè)和用戶獲得滿意的效益。智慧生產(chǎn)智慧電網(wǎng)目錄一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展歷程物聯(lián)網(wǎng)實踐起源于可樂販賣，概念范圍不斷擴(kuò)大后進(jìn)入中國，隨新技術(shù)涌現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)亦進(jìn)入加速發(fā)展階段物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展歷程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的起源可以追溯到1990年代，當(dāng)時美國科學(xué)家KevinAshton提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，旨在解決物品與互聯(lián)網(wǎng)之間的連接問題。1999年，Ashton在為寶潔公司工作時，首次提出了“物聯(lián)網(wǎng)這個概念，以解決供應(yīng)鏈管理中物品信息的追蹤和管理問題。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展美國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展01廣泛召集物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專家，討論形成對于信息物理系統(tǒng)基本概念的共同理解與方法論，定義技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的基本原則，促進(jìn)其在不同領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用。2014年成立信息物理系統(tǒng)工作組(CPSPWG)02“智慧地球”框架下的多個典型智能解決方案已經(jīng)在全球開始推廣。旨在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變政府、公司和人們之間的交互方式，從而實現(xiàn)更透徹的感知，更廣泛的互聯(lián)互通和更深入的智能化。2009年IBM推出“智慧地球”03發(fā)布《改善關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全的框架》發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品安全高級指南發(fā)布《確保物聯(lián)網(wǎng)安全的戰(zhàn)略原則》白皮書四加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)信息安全03“移動生產(chǎn)線”進(jìn)一步發(fā)展04“自動化檢驗領(lǐng)域擴(kuò)大化"05"工廠安全升級"專業(yè)發(fā)展01“邊緣化”加速發(fā)展02“AI應(yīng)用擴(kuò)大”持續(xù)發(fā)展日本物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)在《lntemetofThingsin2020》報告中分析預(yù)測，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個階段：2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域；2010—2015年物體互聯(lián)2015—2020年物體進(jìn)入半智能化；2020年之后物體進(jìn)入全智能化。在歐洲，“物聯(lián)網(wǎng)”概念受到了歐盟委員會（EC）的高度重視和大力支持，也正式確立了歐洲信息通信技術(shù)的戰(zhàn)略性發(fā)展計劃——《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，作為全球首個物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，該計劃的制定標(biāo)志著歐盟已經(jīng)從國家層面將“物聯(lián)網(wǎng)”實現(xiàn)提上日程。歐洲物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀就目前而言，許多物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)仍在開發(fā)測試階段，離不同系統(tǒng)之間融合、物與物之間的普遍鏈接的遠(yuǎn)期目標(biāo)還存在一定差距。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

中國物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動因素——政策驅(qū)動中國政府近年來高度重視并支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，工信部、國務(wù)院、發(fā)改委等部門陸續(xù)頒布了一系列法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)惠政策助力行業(yè)發(fā)展中國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)政策，2012-2020年二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展人工智能物聯(lián)網(wǎng)ASIC芯片憑借性能及成本優(yōu)勢將成為未來端側(cè)人工智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的主要選擇，而AI芯片的發(fā)展將為人工智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)?；涞靥峁┧懔χС?，人工智能物聯(lián)網(wǎng)的大范圍應(yīng)用將驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展人工智能物聯(lián)網(wǎng)ASIC芯片二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)制造原料的靈活配置、制造過程的按需執(zhí)行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應(yīng)，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展不可或缺的核心驅(qū)動力工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)制造業(yè)企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺實施方案及效果圖二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀——國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展重點(diǎn)目錄一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本特征全面感知：利用RFID、二維碼、傳感器等感知、捕獲、測量技術(shù)，隨時隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲取?？煽總魉停和ㄟ^各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，隨時隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。智能處理：利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量的跨地域、跨行業(yè)、跨部門的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，提升對物理世界、經(jīng)濟(jì)社會各種活動和變化的洞察力，實現(xiàn)智能化的決策和控制?；咎匦跃唧w描述互聯(lián)互通在IoT方面，一切事物都可與全球信息通信基礎(chǔ)設(shè)施互連與物相關(guān)的服務(wù)IoT可在物的限制范圍內(nèi)提供與物相關(guān)的服務(wù)，如隱私保護(hù)、物理裝置間的句法一致性以及與之相關(guān)的虛擬事物。差異性IoT的裝置具有差異性，是基于不同的硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)，它們通過不同網(wǎng)絡(luò)與其他裝置或業(yè)務(wù)平臺互動動態(tài)變化裝置的狀態(tài)會動態(tài)變化，如睡眠和喚醒，連接和/或斷開，以及包括位置與速度在內(nèi)的裝置背景狀態(tài)。規(guī)模大需要管理且需要相互通信的裝置數(shù)量要遠(yuǎn)大于當(dāng)前與互聯(lián)網(wǎng)連接的裝置的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)的三大層次

物聯(lián)網(wǎng)的基本框架可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三大層次功能主要用于采集包括各類物理量、標(biāo)識、音頻和視頻數(shù)據(jù)等在內(nèi)的物理世界中發(fā)生的事件和數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理；將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)信息化需求相結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案該層主要用于對感知層和應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，它是連接感知層和應(yīng)用層的橋梁三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)安全標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)安全標(biāo)準(zhǔn)主要是指物聯(lián)網(wǎng)終端、網(wǎng)關(guān)、平臺等關(guān)鍵基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的安全標(biāo)準(zhǔn)目錄一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概要二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用——智慧社區(qū)公安安防商圈服務(wù)醫(yī)療健康學(xué)校教育便民服務(wù)……住宅區(qū)內(nèi)人臉識別聯(lián)網(wǎng)服務(wù)遠(yuǎn)程開門在線報修……智慧社區(qū)住宅區(qū)內(nèi)四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建造中的應(yīng)用——面向智能工地的工程物聯(lián)網(wǎng)工程物聯(lián)網(wǎng)將改善施工現(xiàn)場管理模式，支持實現(xiàn)對

“人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素”的全面監(jiān)管。物聯(lián)網(wǎng)的支持下，施工現(xiàn)場將具備如下特征：萬物互聯(lián)，以移動互聯(lián)網(wǎng)、智能物聯(lián)等多重組合為基礎(chǔ)，實現(xiàn)“人、機(jī)、