走進物聯(lián)網(wǎng)

--科技讓生活更美好2013年11月目錄0201物聯(lián)網(wǎng)的前世今生物聯(lián)網(wǎng)架構和關鍵技術第一章物聯(lián)網(wǎng)的前世今生1.1物聯(lián)網(wǎng)起源和發(fā)展1.2國外物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀1.3國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀1.1物聯(lián)網(wǎng)起源和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)起源（1）

二戰(zhàn)時期，英國布置雷達網(wǎng)對德軍戰(zhàn)機進行探測。雷達觀測到敵機群后,確定其航向和高度,發(fā)出警報并將目標“轉交”給其他雷達。早期雛形物聯(lián)網(wǎng)起源（2）越戰(zhàn)時期，美軍為了切斷胡志明小道，在胡志明小道投下2萬多枚，被稱為“熱帶樹”的戰(zhàn)場傳感器，“熱帶樹”探測到周圍物體產(chǎn)生的震動和聲音信息，并通過無線電通信傳送到指揮中心，為轟炸機提供準確的信息。物聯(lián)應用物聯(lián)網(wǎng)起源（3）20世紀80年代，美國進行分布式傳感網(wǎng)項目，并基本確定傳感網(wǎng)的架構。軍方意識到傳感網(wǎng)的優(yōu)勢，傳感網(wǎng)也成為網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的核心。進一步發(fā)展1995年，比爾蓋茨在《未來之路》中提及物聯(lián)網(wǎng)思想。物聯(lián)網(wǎng)思想出現(xiàn)2005年，國際電信聯(lián)盟在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中正式推出物聯(lián)網(wǎng)概念。物聯(lián)網(wǎng)概念正式提出物聯(lián)網(wǎng)ITU定義國際電信聯(lián)盟（ITU）：對物聯(lián)網(wǎng)的涵義進行了擴展，即信息與通信技術的目標已經(jīng)從任何時間、任何地點連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，而萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)國內(nèi)定義2010年溫家寶在11屆人大三次會議的政府工作報告中定義：通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、圖像感知器等信息傳感設備，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?；ヂ?lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)認識誤區(qū)通常誤區(qū)：把傳感網(wǎng)或RFID網(wǎng)或RFID直接等同于物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)還有GPS、視頻識別、激光、掃描等信息手段去感知設備，不僅僅是通過RFID，RFID不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。通過信息感知設備還需要與互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，并實現(xiàn)智能化的定位、監(jiān)控、管理等功能。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢各國加大對物聯(lián)網(wǎng)的支持力度，并陸續(xù)推出自己的物聯(lián)網(wǎng)計劃，如歐盟的E-Europe全民信息社會計劃，日本的U-Japan信息社會計劃。快速發(fā)展2008年，IBM推出”智慧地球”構想，賦予物以智能，而物聯(lián)網(wǎng)是其中重要的技術基礎。智能化新發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)全球發(fā)展規(guī)模目前，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場將呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，2012年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模已超過1700億美元，2015年將接近3500億美元，年均增長率接近25%。目前全球物聯(lián)網(wǎng)應用點大致如下：到2011年末有近2200萬家用電表連入物聯(lián)網(wǎng)中，而這個數(shù)目將在接下來的10年內(nèi)以每年50%的速度迅速增長。目前有2060萬聯(lián)網(wǎng)設備用于住宅以及工業(yè)設施的安保目的，預計年均增長率37%。世界范圍內(nèi)應該有3080萬聯(lián)網(wǎng)設備已經(jīng)投入這個領域應用，大多數(shù)都用于對車輛尤其是貨車的位置追蹤，而且這個數(shù)據(jù)可能將會以每年27%的速度增長。能源產(chǎn)業(yè)交通安防監(jiān)控醫(yī)療衛(wèi)生將擁有150萬聯(lián)網(wǎng)設備，年均增長率處于20%到25%之間。1.2國外物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀口號現(xiàn)狀趨勢美國智慧地球2008年底，IBM向美國政府提出“智慧地球”戰(zhàn)略，獲得奧巴馬的認可。美國在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)勢正在加強與擴大。國防部的“智能微塵”（SMARTDUST）、國家科學基金會的“全球網(wǎng)絡研究環(huán)境”（GENI）等項目提升了美國的創(chuàng)新能力；物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、建筑、醫(yī)療、空間和海洋探索等領域投入應用。美國物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)、國防等領域成為重點投入和發(fā)展方向，其在爭取繼續(xù)完全控制IPv6的同時在全球推行EPC標準體系，力圖主導全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。歐盟E-Europe2009年6月18日，歐盟委員會向歐盟議會、理事會等遞交《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，2009年9月15日，歐盟發(fā)布《歐盟物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》，提出歐盟到2010、2015、2020三個階段物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)路線圖，并提出物聯(lián)網(wǎng)在航空航天、汽車、醫(yī)藥、能源等18個主要應用領域和識別、數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)架構等12個方面需要突破的關鍵技術。目前，除了進行大規(guī)模的研發(fā)外，作為歐盟經(jīng)濟刺激計劃的一部分，歐盟物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在智能汽車、智能建筑等領域進行應用，在民生領域的物聯(lián)網(wǎng)應用成為大勢所趨。日本U-JapanI-Japan2004年日本政府在兩期E-Japan戰(zhàn)略目標均提前完成的基礎上，提出了“U-Japan”戰(zhàn)略，物聯(lián)網(wǎng)包含在泛在網(wǎng)的概念之中，并服務于U-Japan及后續(xù)的信息化戰(zhàn)略。通過這些戰(zhàn)略，日本開始推廣物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)、遠程監(jiān)測、智能家居、汽車聯(lián)網(wǎng)和災難應對等方面的應用。日本針對本國具體特點，在物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略方面在未來將側重對災害防護及移動支付等的發(fā)展。美國物聯(lián)網(wǎng)應用概況智慧物流沃爾瑪?shù)乃拓涇囮犥囕v全部安裝了綜合了GPS衛(wèi)星定位、移動通訊網(wǎng)絡等功能的車載終端根據(jù)車載終端設備采集的信息，調(diào)度中心可實時掌握車輛及貨物的情況，合理安排運量和路程，最大限度地發(fā)揮運輸潛力，高效利用物流資源設施，沃爾瑪可以精確到小時智慧物流系統(tǒng)，使沃爾瑪?shù)呐渌统杀緝H占銷售額的２%，遠低于同行高達10%甚至20%的物流成本通常銷售商的商品配貨周期較長，一般平均約兩周補貨一次，另外配貨運輸效率不夠高，根據(jù)統(tǒng)計，國外貨車的空載率較高歐盟物聯(lián)網(wǎng)應用概況在IBM及其合作伙伴的協(xié)助下，斯德哥爾摩市政府使用RFID、激光掃描、自動拍照等技術，自動檢測標識車輛，并向進出市中心的車輛收取相關費用采用智能交通技術提高道路管理水平后，交通量降低20%，尾氣排放量減少12%瑞典智能交通平均每天有45萬輛汽車駛過城市中央商務區(qū)，嚴重交通擁堵時有發(fā)生日本物聯(lián)網(wǎng)應用概況智能服裝管理Flandre服裝公司與Liti信息科技有限公司合作，每件貨品及包裝箱都貼附RFID電子標簽，從工廠到倉庫到零售店全過程記錄貨品信息顧客可以選購要求，通過電腦搜索得到所有符合條件的服裝樣式，以及該服裝所處的貨架位置。店員在盤點服裝時，只需使用讀取器掃過衣服即可，原先需要1.5小時的盤點工作，現(xiàn)在只需15分鐘就可以完成顧客在大型服裝商場中挑選合適的衣物需要耗費較多精力，銷售人員對服裝的盤點記錄工作量也較大1.3國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀2004200520092010現(xiàn)在北京建立了第一個物聯(lián)網(wǎng)概念演示中心國家煙草專賣局實現(xiàn)用RFID出庫掃描，商業(yè)企業(yè)到貨掃描溫家寶在無錫考察時指出，要加快推進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，提出了“感知中國”物聯(lián)網(wǎng)首次進入政府工作報告，并被列為國家“十二五”信息化規(guī)劃重大專項

各地紛紛推出自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃國內(nèi)各地物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃

陜西省“十二五”物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃成都市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010－2012）

雙流縣物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010-2012年）

山東省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要(2011—2015)

青島市物聯(lián)網(wǎng)應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案

江蘇省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2009－2012年）

無錫市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2015年）

徐州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2012）

上海推進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案(2010－2012年)

浙江省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010—2015年）

杭州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010-2015年）

嘉興市無線傳感網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010～2020年）

福建省加快物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動方案（2010～2012年）國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略工信部披露的公開信息顯示，中國物聯(lián)網(wǎng)在十二五期間將重點發(fā)展十大應用領域、四大核心技術，并希望在2015年形成核心技術2000億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。十大應用領域智能電網(wǎng)智能交通智能物流智能家居安全環(huán)境工業(yè)自動化醫(yī)療監(jiān)控精細農(nóng)牧業(yè)金融服務業(yè)國防軍事四大核心技術傳感器系統(tǒng)與試驗檢測芯片、中間件集成模塊與設備工程實施、服務開發(fā)與系統(tǒng)運維2015目標1、建成50個應用示范工程2、形成5-10個物聯(lián)網(wǎng)示范城市3、核心技術產(chǎn)業(yè)規(guī)模達2000億江蘇節(jié)能環(huán)保智慧服務平臺核安全與核輻射監(jiān)測預警河流斷面自動監(jiān)測城市空氣自動監(jiān)測環(huán)境質量監(jiān)測環(huán)保服務中心平臺固廢循環(huán)再利用噪聲污染監(jiān)測污染源在線監(jiān)測汽車尾氣監(jiān)測環(huán)境信息感知載體化學品污染監(jiān)測系統(tǒng)鋪設了3萬多個傳感節(jié)點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測

上海浦東機場防侵入系統(tǒng)系統(tǒng)采用目標識別、多點融合、協(xié)同感知與定位等核心技術，實現(xiàn)機場的入侵目標的有效分類和高精度區(qū)域定位可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵目錄0102物聯(lián)網(wǎng)的前世今生物聯(lián)網(wǎng)架構和關鍵技術第二章物聯(lián)網(wǎng)架構和關鍵技術2.1物聯(lián)網(wǎng)架構2.2物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術—大數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)匯聚與存儲數(shù)據(jù)融合與處理數(shù)據(jù)挖掘分析…開發(fā)服務服務管理協(xié)同處理應用層建設工程領域…化工安全領域農(nóng)業(yè)領域汽車領域2.1物聯(lián)網(wǎng)架構技術與業(yè)務標準體系系統(tǒng)安全可靠保障體系感知層手機攝像頭RFID傳感器網(wǎng)絡視頻電話報警器全球定位系統(tǒng)…傳輸層移動通信網(wǎng)（2G/3G/4G/GPRS)衛(wèi)星本地寬帶網(wǎng)…云計算大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構-感知層二維碼標簽和識讀器RFID標簽和讀寫器攝像頭GPS傳感器和M2M終端傳感器網(wǎng)絡和傳感器網(wǎng)關等更敏感、更全面的感知感知設備低功耗感知設備小型化感知設備低成本感知和識別物體采集和捕獲信息傳感器種類關鍵問題發(fā)展方向物聯(lián)網(wǎng)架構-傳輸層網(wǎng)絡類型各種通信網(wǎng)絡3G/4G網(wǎng)絡WIFIGPRS/GSM網(wǎng)絡廣電網(wǎng)絡發(fā)展方向更高的傳輸能力傳輸網(wǎng)絡低功耗向下與感知層的結合傳輸網(wǎng)絡是真正體現(xiàn)萬物相聯(lián)的關鍵物聯(lián)網(wǎng)架構-平臺及應用層應用類型關鍵問題發(fā)展方向智慧綠色農(nóng)業(yè)智能工業(yè)監(jiān)控公共安全智慧醫(yī)療智能交通環(huán)境監(jiān)測云計算和大數(shù)據(jù)技術感知信息處理物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺信息和隱私安全技術應用層標準體系更強的智能化分析更快速的系統(tǒng)反應深入的數(shù)據(jù)挖掘應用層2.2物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術-大數(shù)據(jù)facebook社交網(wǎng)絡淘寶、ebuy電子商務微博、Apps移動互聯(lián)21世紀是數(shù)據(jù)信息大發(fā)展的時代，移動互聯(lián)、社交網(wǎng)絡、電子商務等極大拓展了互聯(lián)網(wǎng)的邊界和應用范圍，各種數(shù)據(jù)正在迅速膨脹并變大?；ヂ?lián)網(wǎng)（社交、搜索、電商）、移動互聯(lián)網(wǎng)（微博）、物聯(lián)網(wǎng)（傳感器，智慧地球）、車聯(lián)網(wǎng)、GPS、醫(yī)學影像、安全監(jiān)控、金融（銀行、股市、保險）、電信（通話、短信）都在瘋狂產(chǎn)生著數(shù)據(jù)?！按髷?shù)據(jù)”的誕生：半個世紀以來，隨著計算機技術全面融入社會生活，信息爆炸已經(jīng)積累到了一個開始引發(fā)變革的程度。它不僅使世界充斥著比以往更多的信息，而且其增長速度也在加快，”大數(shù)據(jù)”的概念誕生。如今，這個概念幾乎應用到了所有人類智力與發(fā)展的領域中。大數(shù)據(jù)的爆炸性增長GBTBPBEBZB地球上至今總共的數(shù)據(jù)量：在2006年，個人用戶才剛剛邁進TB時代，全球一共新產(chǎn)生了約180EB的數(shù)據(jù)；在2011年，這個數(shù)字達到了1.8ZB。知名研究機構IDC預測：到2020年，全球數(shù)據(jù)總量將超過40ZB(相當于4萬億GB)，是2011年的22倍。1GB

=2^30字節(jié)1TB=2^40字節(jié)1PB

=2^50字節(jié)1EB

=2^60字節(jié)1ZB=2^70字節(jié)典型大數(shù)據(jù)在過去兩年，數(shù)據(jù)量進入井噴時代，據(jù)統(tǒng)計，全球90%的數(shù)據(jù)都是在這兩年中生成的?；ヂ?lián)網(wǎng)：Google每天處理大約24PB的數(shù)據(jù)社交網(wǎng)絡：Facebook每天處理25TB的數(shù)據(jù)Twitter每天處理7TB的數(shù)據(jù)電子商務：2012年，阿里巴巴旗下的淘寶網(wǎng)和天貓交易額突破1萬億元電信：中國移動每天產(chǎn)生10TB+話單、30TB+上網(wǎng)日志和100TB+信令數(shù)據(jù)金融：每交易周期，紐約證券交易所捕獲1TB的交易信息零售：沃爾瑪每小時要處理100萬筆電子交易記錄科研：歐洲核子研究中心的強子對撞機每秒產(chǎn)生40TB數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)定義最早引用大數(shù)據(jù)”這個術語最早期的引用可追溯到apacheorg的開源項目Nutch。當時，大數(shù)據(jù)用來描述為更新網(wǎng)絡搜索索引需要同時進行批量處理或分析的大量數(shù)據(jù)集。IDC定義大數(shù)據(jù)技術將被設計用于在成本可承受（economically）的條件下，通過非?？焖伲╲elocity）的采集、發(fā)現(xiàn)和分析，從大體量（volumes）、多類別（variety）的數(shù)據(jù)中提取價值（value），是IT領域新一代的技術與架構。通常具有4個特征。大數(shù)據(jù)特征大數(shù)據(jù)具有4個V：大數(shù)據(jù)特征Volume數(shù)據(jù)體量巨大Velocity處理速度快Value價值密度低Variety數(shù)據(jù)類型繁多從TB級別，躍升到PB級別網(wǎng)絡日志、視頻、圖片、地理位置信息等各種數(shù)據(jù)以視頻為例，連續(xù)不間斷監(jiān)控過程中，可能有用的數(shù)據(jù)僅僅有一兩秒1秒定律，快速獲得有價值信息大數(shù)據(jù)處理流程具體的大數(shù)據(jù)處理方法確實有很多，總結下普遍適用的大數(shù)據(jù)處理流程，可以概括為四步。采集特點和挑戰(zhàn)：并發(fā)數(shù)高，負載均衡和分片需要深入思考和設計。導入和預處理特點和挑戰(zhàn)：導入的數(shù)據(jù)量大，經(jīng)常會達到百兆，甚至千兆級別。統(tǒng)計和分析特點和挑戰(zhàn)：分析涉及的數(shù)據(jù)量大，其對系統(tǒng)資源，特別是I/O會有極大的占用。數(shù)據(jù)挖掘特點和挑戰(zhàn)：挖掘的算法很復雜，并且計算涉及的數(shù)據(jù)量和計算量都很大?！按髷?shù)據(jù)BigData”很熱門“大數(shù)據(jù)BigData”，爆紅速度僅次于云計算的科技新名詞1、大約從2009年開始，“大數(shù)據(jù)”成為互聯(lián)網(wǎng)技術流行詞匯2、大數(shù)據(jù)BigData和云計算CloudComputing在Google上的搜索趨勢（100代表最大搜索量）上，對數(shù)據(jù)的關注已經(jīng)逐步超過了云計算3、對大數(shù)據(jù)的需求主要集中在分析和使用方面駕馭大數(shù)據(jù)能夠改變什么？-情感輿情分析駕馭大數(shù)據(jù)能夠改變什么？-語言文字分析駕馭大數(shù)據(jù)能夠改變什么？-網(wǎng)絡微博營銷駕馭大數(shù)據(jù)能夠改變什么？-客戶特征分析最早關于大數(shù)據(jù)的故事，發(fā)生在美國第二大的超市塔吉特百貨公司。為了吸引孕婦這一含金量很高的群體，塔吉特以一個迎嬰聚會登記表，對登記表里的顧客消費數(shù)據(jù)建模分析，選出25種典型商品的消費數(shù)據(jù)構建“懷孕預測指數(shù)”，在很小的誤差范圍內(nèi)預測顧客懷孕情況，便能早早把孕婦優(yōu)惠廣告寄給顧客。全球零售業(yè)的巨頭沃爾瑪也通過大數(shù)據(jù)獲益。公司在對消費者購物行為進行分析時發(fā)現(xiàn)，男性顧客在購買嬰兒尿片時，常常會順便搭配幾瓶啤酒來犒勞自己，于是推出了將啤酒和尿布捆綁銷售的促銷手段。這就是大數(shù)據(jù)技術應用的經(jīng)典案例“啤酒＋尿布”。駕馭大數(shù)據(jù)能夠改變什么？-算法欺詐檢測大數(shù)據(jù)未來發(fā)展大數(shù)據(jù)憂慮對于大多數(shù)企業(yè)來說，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為左右戰(zhàn)局的決定性力量，但是大數(shù)據(jù)是把雙刃劍，安全風險也隨之更加凸顯，如果不能不能妥善保管數(shù)據(jù)，將肯定會造成“大數(shù)據(jù)就是大風險”的可怕后果。隱私云數(shù)據(jù)消費化供應鏈網(wǎng)絡安全從信息安全角度：2.5大數(shù)