物联网应用技术专业的背景

2013-07-16 11:55:19   来源:计算机信息技术工程系站点   

一、物联网技术概论

1、物联网定义

    物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是:就是把所有物品通过射频识别(RFID)条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。其实质就是将(RFID)技术与互联网相结合加以应用。

    物联网主要解决物品到物品,人到物品,人到人之间的互联。这里与传统互联网不同的是,人到物品是指人利用通用装置与物品之间的连接,人到人是指人之间不依赖于个人电脑而进行的互连。

2、物联网的特征

 

3、物联网整体架构

    物联网主要由感知层、网络层、应用层三部分构成。

    (1)感知层是实现物的世界连接和感知的基础,物联网全面感知的基础,作用是感知和识别物体,采集和捕获信息,

    (2)网络层是物联网成为普遍服务前提,作用连接感知层和应用层,随时随地的连接实现,是当前最成熟的部分。

    (3)应用层是物联网智能处理的中枢,作用是信息技术与行业专业技术结合,实现广泛智能化应用的解决方案集合。

4、物联网发展现状

    (1)国外物联网现状

    1995年,比尔・盖茨在其《未来之路》一书中已提及物联网概念。

    2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。

    2009年1月,IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想,其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分,而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应,并提升到国家级发展战略。

    美国智慧地球计划,IBM认为建设智慧地球需三个步骤:各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中;人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络;智能处理。   

    日本u-Japan战略,希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境,100%的国民可以利用高速或超高速网络。

    韩国配合 u-Korea 推出的 u-Home ,是韩国的 u-IT839 八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备,并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。

    (2)国内物联网现状

    1999年,中国开始研究传感网。

    2004年初,全球产品电子代码管理中心授权中国物品编码中心为国内代表机构,负责在中国推广EPC与物联网技术。4月,北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。

    2009年8月7日,温总理在无锡调研时,对微纳传感器研发中心予以高度关注,提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。

    2009年9月11日,“传感器网络标准工作组成立大会暨‘感知中国’高峰论坛”在北京举行,会议提出传感网发展相关政策。

    2009年9月14日,《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。

    2009年11月3日,温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话,将“物联网”并入信息网络发展的重要内容。

    美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。

    物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。

二、物联网应用领域

    物联网应用领域遍及智能楼宇、智能家居、路灯监控、智能医院、智慧能源、智能交通、水质监测、智能消防、物流管理、政府工作、公共安全、资产管理、军械管理、环境监测、工业监测、矿井安全管理、食品药品管理、票证管理、老人护理、个人健康等诸多领域。

    (1) 智能电网

    目标: 可靠安全;经济高效;环境友好

    典型应用:绿色发电;可靠供电;安全输电、变电配电;智能用电

         绿色发电

  • 远程监控设备,保障发电安全
  • 发电效率最大化

    (2)智慧物流

    目标:自动化;信息化

    典型应用:智能仓储;自动化物流;企业智慧供应链;产品可追溯网络;物流过程可视化

       智慧物流—智能仓储

  • 射频技术,自动收货、发货
  • 数据实时性强,掌握库存情况
  • 掌握物资情况,加快配送速度

    (3)精细农业

    目标:减少污染、浪费;提高产量质量

    典型应用:智能温室;病虫害诊断预警;集约化水产养殖;精量饲喂;农产品运输与追溯

              精细农业—智能农业

    智能农业将无线传感器网络布设于农田、园林、温室、禽舍等目标区域,网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量,精准地获取土壤水分、pH值、氮素等农业生产相关信息。

    有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。将从三个方面有效促进农业的发展:

  • 节约能耗,降低污染
  • 增产增收、提高品质

    保障食品安全

  1. 精细农业—病虫害诊断预警

  1. 精细农业—精量饲喂

  1. 精细农业—集约化水产养殖

    通过水质参数的准确检测、数据图像的实时传输,智能处理和预测预警信息发布、辅助决策,实现水产养殖的科学养殖与管理,最终实现节能降耗、绿色环保、增产增收的目标

  1. 精细农业—农产品运输与追溯

    给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码,这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上,消费者可通过手机阅读二维码,知道牲畜的成长历史,确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。

    (4)智能家居

    目标:高效节能;使用方便;安全性高

    典型应用:智能家电;家庭节能;家庭照明和通风;家庭安防

  智能家居—智能家电

  1. 感知医疗远程医疗

    患者通过网络可以远程诊疗,医生们通过远程进行会诊,医学院学生通过远程进行现场培训

    (6)智能环保

    目标: 环境监测;环境灾难预警

    典型应用:城市空气污染检测;森林火灾检测

  1. 智能环保—环境监测

    物联网技术应用到环境监测领域,将使我们实时、准确、连续、完整地获取到环境信息,在信息手段的辅助下更加科学有效地管理环境,将对环境问题由事后监管转为事先预防。目前,物联网的相关技术已经应用到了污染源监控、环境在线监控和环境卫星遥感等方面,极大地提高了我国环境监测手段。

 

    随着我国经济的发展,城市空气污染问题日益加剧。实时的检测空气污染情况非常必要。

    (7)公共安全

    目标:生产安全;食品安全;减灾防灾;社会安全

    典型应用:生产安全防护;基础设施安全防护;特定场所安全防护;城市公共安全防护

  1. 公共安全—基础设施安全防护
  1. 公共服务—城市公共安全

    利用部署在大街小巷的全球眼监控探头,实现图像敏感型智能分析与110、119、112等交互,实现探头与探头之间,探头与人,探头与报警该系统之间的联动,从而构建和谐安全的城市生活环境。

    (8)智能交通

    目标:安全;畅通;环保

    典型应用:自适应交通控制;智能交通诱导和交通信息服务;电子收费系统;公共交通管理;智能汽车

  1. 智能交通—自适应交通控制

    交通信号控制系统是城市交通管理系统的一个重要子系统,其主要功能是自动调整控制区域内的配时方案,均衡路网内交通流运行,使停车次数、延误时间及环境污染等减至最小,充分发挥道路系统的交通效益,系统能够根据检测到的交通信息实时优化计算控制区域的控制方案,使其适应交通流的变化,满足车辆通行的需求,系统也可通过指挥中心人工干预,疏导交通。

  1. 智能交通—智能收费系统

    当汽车接近收费站时,汽车上的车载单元接收到收费站天线发出的信号后,由车载单元反馈一个信号给收费站天线。收费站天线再把这个信号传给车道控制装置,收费计算机收费后把有关信息传到收费中心,完成收费。同时车道控制装置开启栏杆,汽车通过收费站。

  1. 智能交通—智能汽车

    智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。智能汽车包括导航系统、不停车电子收费系统及自动避撞系统等。

三、物联网技术的发展前景

    (1)物联网与智慧城市

    在物联网等新一代信息技术(智慧技术)的推动下,一个以智慧城市为核心与代表的智慧时代正在到来。

    “智慧城市”在广义上指城市信息化。即通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等信息化社区,逐步实现城市国民经济和社会的信息化,使城市在信息化时代的竞争中立于不败之地。通信网+互联网+物联网构成了智慧城市的基础通信网络;并在通讯网络上迭加城市信息化应用。

智慧城市的构成如下图所示:

    由此可以看到,城市化是人类社会的发展趋势,物联网及新一代信息通讯技术的充分应用是智慧城市的实现途径。下图所示为智慧城市的全景图。

(2)德州职业技术学院物联网应用技术专业

    物联网应用技术专业是德州职业技术学院计算机信息技术工程系的新一代信息技术专业,由计算机网络系统管理、电子信息等专业老师共同组成。教学过程实现了理论与实践的一体化结合,目前建有多个综合实训室(如电工电子实训室、微控制器实训室、传感实训室、综合布线实训室、物联网综合实训室等)。

    以实现智慧城市的多种示范应用为目标,自主创新、鼓励创业、校企合作,本专业将培养具有物联网技术能力、应用创新能力、跨专业的复合型的技术人员及技术操作人员,工作重点在应用、服务、生产领域。

    如上图所示物联网产业链,本专业毕业生将面向物联网相关设备制造商、物联网工程公司、物联网网络公司、物联网系统使用单位等岗位,能从事物联网领域网络的运营管理和维护,从事物联网工程系统的安装、调试、运行、维护和管理等工作。

   主要就业部门:生产部、工程部、技术研发部、销售部、维修部。

   可从事的工作岗位:物联网终端设备技术支持工程师、物联网系统管理员、物联网产品制作技术员、物联网产品开发工程师、物联网系统集成工程师、物联网产品销售工程师等。

四、物联网应用技术的展望

    “物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前,美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。

    我国高度重视物联网的研究,目前在物联网领域已经形成了金字塔形的层次结构:处在金字塔顶端的是物联网业务支撑平台产品;处在第二层的是标准化、规范化的物联网通信模块产品;第三层是关键行业应用方案;第四层是物联网的基础网络优化;第五层是技术人才的组织和支持。

    物联网前景非常广阔,它将极大地改变我们目前的生活方式。业内专家表示,物联网把我们的生活拟人化了,万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。可以说,物联网描绘的是充满智能的世界。

    有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及,这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场,其产业要比互联网大30倍。

    EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域,2010~2015年物体互联,2015~2020年物体进入半智能化,2020年之后物体进入全智能化。

    有业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前,加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本、韩国等都在投入巨资深入研究探索物联网。同时,有专家认为,物联网架构建立需要明确产业链的利益关系,建立新的商业模式,而在新的产业链推动矩阵中,核心则是明确电信运营商的龙头地位。

    作为物联网的积极推动者的欧盟则梦想建立“未来物联网”。欧盟信息社会和媒体司2009年5月20日公布的《未来互联网2020:一个业界专家组的愿景》报告指出,欧洲正面临经济衰退、全球竞争、气候变化、人口老龄化等诸多方面的挑战,未来互联网不会是万能灵药,但坚信,未来互联网将会是这些方面以及其他方面解决方案的一部分甚至是主要部分。

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