物联网-课件讲义

物联网

一、物联网的基本概念

1．物联网的定义和发展历史 物联网现在还处于概念发展阶段，就像互联网的概念一样。

（1）物联网定义的发展

1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中提及了“物联网”，但是

没有在世界上引起太大的关注，他在书中描述了他家里的东西都可以连在

网络上，因此他能够知道这些东西在干什么，并能够控制这些东西。

1999年，美国麻省理工学院的Ashton教授在研究RFID（Radio Fre-

quency Identification射频识别、电子标签）时，最早提出了“The In-

ternet of Things”的概念，因此他被称为是“物联网之父”。顾名思

义，物联网就是“物物相连的互联

网”。它有两层意思：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一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了

任何物品与物品之间，物品与人之

间，进行信息交换和通信。这个物体

可以是各种机器、装置、车辆甚至还

可以是植物、动物等。

2005年，在国际电信联盟

（ITU）发布的报告中，物联网的定

义和范围发生了变化：通过射频识别

（RFID）、红外感应器、全球定位系

统、激光扫描器等信息传感设备，按

约定的协议，把任何物品与互联网相

连接，进行信息交换和通信，以实现

智能化识别、定位、跟踪、监控和管

理的一种网络概念。这是到现在为止最为明确的物联网的定义。

1 物联网

2 （2）物联网的通俗解释和详细解释

通俗地说，物联网就是把人和物通过互联网联系起来。

详细地说，物联网的定义大概包含有四个方面。第一是把物联系起来

的设备，有射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器

等信息传感设备。第二是要按约定的协议，互联网上原有的协议主要解决

了人与人之间的信息传递问

题，传感设备转换出来的信

息，需要遵循一定的协议才能

在互联网上进行连接，才能实

现物品与物品、物品与人之间

的相互连接。第三是物联网能

够把任何物品与互联网相连

接，进行信息交换和通信。第

四是物联网的最终目的，是要

实现智能化识别、定位、跟

踪、监控和管理。

2．RFID的定义和发展历史

（1）RFID的定义

RFID即电子标签、射频识别。有了RFID后，物体就变成活的了，能感

应了，物体的信息能进入互联网了，能与人对话了。

RFID射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，是

一种可以将物品编码采用无线标签方式进行记录和供读取的小型发射设

备，是目前比较先进的一种非接触式识别技术。

RFID射频识别技术定义是：射频识别技术（Radio Frequency Iden-

tification）是一项利用无线射频信号，通过空间耦合（交变磁场或电磁

场），实现无接触信息识别目的的技术。 物联网

3 （2）RFID技术的发展历史

1）RFID技术的产生

RFID技术源于二战时期的雷达技术。1948年，美国人哈里·斯托克曼

（Harry Stock-man）发表的《利用反射能率的通讯》（Communication

by Means of Reflected Power）奠定了RFID技术的理论基础。

20世纪60年代，出现了RFID技术的第一例商业应用，主要用于商品安

全管理。为了防止商品的失窃，在商品上附着只有一位（1bit）存储单元

的RFID，以0与1来区别商品是否已经付款了，然后在商店的出口设一个射

频阅读器进行识别并报警。这个应用一直延续到今天。

2）RFID技术的发展

20世纪80年代，由于成本的降低，促进了RFID技术的大量应用，主要

用于高速公路的收费。它首先在北欧国家挪威得到应用。由于北欧国家人

口比较少，人工成本比较贵，所以，以RFID技术为基础的电子收费系统是

一个很好的选择。行进在高速公路上的汽车带有一个有源的RFID标签，高

速公路的收费处设有一个射频识别的阅读器，当汽车经过时，阅读器与

RFID标签发生交互作用，系统将计算车辆的里程并自动地在车主的相应账

户上扣除高速公路整段路程的相应费用。后来，法国等欧洲国家也纷纷采

用这样的公路电子收费系统（ETC系统）。

3）RFID进入高速发展期

1999年，美国麻省理工大学的教授提出了物联网概念。21世纪后，

RFID进入高速发展期。RFID被更多地担当条形码替代产品的角色，受到如

沃尔玛、乐购、家乐福等世界著名的零售业和物流公司的大力追捧。随着

物联网概念的提出，RFID现已成为使物品进入信息系统的一种重要手段。

4）RFID在我国的发展

随着我国国民经济的高速发展，现代物流产业更是以超常规的速度发

展。以天津滨海新区保税区为例，当一辆装载着集装箱的货车通过关口的

时候，海关人员面前的计算机能够立即获得准确的进出口货物名称、数

量、放出地、目的地、货主、报关信息等，海关人员就能够立即根据这些

信息来决定放行或检查，而支持快速、自动货物通关信息系统的数据采集

技术正是无线的RFID技术。因此，现代物流产业的发展，对物资流通过程

实现快速、准确管理的需求是推动RFID技术发展的真正动力。 物联网

4 物联网可以分成三个层次：标识与感知（感知层）、信息传输（网络

层）和信息处理（应用层）。

感知层主要是RFID芯片与RFID识别器（阅读器），还有红外感应器、

全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备等等；网络层由互联网和无线

通信网组成；应用层由各种应用系统软件与服务器硬件等组成。

物联网功能的实现过程包括三个过程：感知、传输与处理。有人将它

比喻为人的认识过程：感官、神经与大脑。感官用来获取信息，神经用来

传输信息，大脑用来处理信息，使人具有适应外部世界变化的智能。

3.物联网与互联网的关系

物联网是互联网的一种延伸，它从人与人的联系延伸到人与

物、物与物的联系。物联网又是互联网的提高，要实现人与物、物

与物之间直接实现连通和信息交换，就需要有不同于互联网的技术

与标准，因此就要提升互联网的技术。

4.物联网的基本要素 物联网

5 二、物联网的应用和建设意义

1．物联网的应用

（1）物流业

现代物流从末梢神经到整个运行过程的实时监控和实时决策必

须由物联网来支持。

传统的物流配送过程是由多个业务流程组成的，受人为因素和

时间的影响很大。因此，实现现代物流的一个关键问题是从任何一

种原材料的采购、生产、运输的末梢神经到整个系统的运行过程都

需要实现自动化、网络化。物联网的应用可以实现整个过程的实时

监控和实时决策。

物联网可以在物流的“末梢神经”的产品上和原材料数据采集

环节使用RFID（射频识别技术）与传感器网络技术，在多企业系统

工作中应用互联网计算模式，在物流运输过程中应用GIS（地理信

息系统）、GPS（全球定位系统）及时准确定位、跟踪与调度，在

产品销售环节应用电子订货与电子销售POS设备。当物流系统的任

何一个神经末梢收到一个需求信息时，该系统都可以在极短的时间

内做出反应，并拟定详细的配送计划，通知各环节开始工作。现代

工业生产追求“零库存”与“准时制”，以降低成本，优化库存结

构，减少资金占压，缩短生产周

期，保障现代生产的高效进行。

由此，物联网是现代物流进一步

降低生产成本，解放劳动生产

力，提高产品的市场竞争力最有

效的技术手段。 物联网

作为一个宣扬物流、信息流和资金流“三流统一”的第三方物流

供应商，UPS用世界港阐释了什么是对物流和信息流的强大管理能力：

货物从货机上卸下后马上被直接送往分拣中

心。分拣中心是一幢巨大的厂房，在这里，总

长达122英里的1.7万条传送带以最优化的方式

交错分布其间，每小时有30.4万件发往全球的

包裹在上面运行。几乎每一件包裹都有自己清

晰无误的方向。同时，装卸工人排班表也是根

据UPS系统传来的目前还在公路上“旅行”的

包裹数量、不断实时更新的交通状况、延迟程

度以及已有库存所预测的未来24小时将要到达

的货物量来决定的。 案例1

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现代物流企业的仓库。物流企业的仓库需要适应电子商务的节

奏，做很多革命性的改造。B2C电子商务的仓库的订单特点是批次多、

批量小，库存里堆积着成千上万种产品，如何迅速地将需要的产品一

件件地分拣出来是关键。要想达到迅速地分拣，就应该从入库、收

货、摆放开始改变做法，提高工作效率。收货时通过做长、宽、高的

标准化测量优化包装成本，同时通

过给货物称重保证商品不会错；上

架时工作人员手中的PDA会记录下商

品所在的位置，这就是randomstore

系统，货品都有自己固定的独立身

份，这样也可以最合理地应用库存

面积；拣货时，工作人员的PDA会提

供一个最佳路径，他们只要按此路

径去拣货即可。 案例2 物联网

2.建设和发展物联网的意义 （2）交通业

智慧的城市交通架构由综合应用层、信息平台层、业务应用层及系统

支撑层组成。包括底层数据采集、数据存储、数据预处理，中间层数据分

析、处理、运算、预测、数据展示、控制、辅助决策等众多内容。

（3）医疗业

将物联网技术用于医疗领域，借由数字化、可视化模式使有限医疗资

源让更多人共享——这样的“智能医疗”模式正是未来医疗服务产业发展

的新方向。上海市已确立医疗领域作为物联网十大应用示范工程，“云海

计划”中将重点支持使用自主创新云计算产品与解决方案构建以健康档案

为核心的云计算模式卫生信息系统。

“智能医疗”是指通过物

联网技术的运用，实现对人的

智能化医疗和对物的智能化管

理工作，区域内有限医疗资源可全面共享，病人就诊便捷、获得精准诊治。

（1）对个人

改变人的生活方式、工作方式、学习方式等各个方面。

“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是

将物理基础设施和IT基础设施分开：

一方面是机场、公路、建筑物，而另

一方面是数据中心，个人电脑、宽带

等。而在“物联网”时代，钢筋混凝

土、电缆将与芯片、宽带整合为统一

的基础设施。在此意义上，基础设施

更像是一块新的地球工地，世界就运

转在它的上面，其中包括经济管理、

生产运行、社会管理乃至个人生活。

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