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課程設計
題目： 物聯網的介紹及相關應用
日期：2023年6月24日至 2023年6月28日
指導老師錢慎一
姓名：姬偉東
金曉明學號：541007010113
541007010114
班級：電腦科學與技術10-01班
目錄1 物聯網研究背景 2
2 物聯網的基本概念 3
3. 物聯網體系結構及核心技術 6
3.1 物聯網的體系結構 6
3.2 物聯網核心技術 8
3.2.1 標識技術 9
3.2.2 感知技術 10
3.2.3 通訊技術與網路融合技術 12
3.2.4 智慧型資訊處理技術 13
4. 物聯網的應用 14
4.1 物聯網在科技中的應用 14
4.1.1 物聯網與下一代網路 14
4.1.2物聯網與cps 15
4.1.3 物聯網與無線感測器網路 18
4.2 物聯網在生活中的應用 19
4.2.1物聯網對城市管理的影響 19
4.2.2 物聯網對個人生活的影響 21
5 總結 22
6 參考文獻 22
隨著**對於物聯網研究和開發的高度重視,物聯網已經引起國內學術界、工業界和新聞**的高度重視,物聯網研究和技術的報道已經十分普及。2023年10月,通過谷歌查詢「物聯網」關鍵詞,獲得了約500多萬條結果,如表1所示。可以看出,對於物聯網的關注程度相當於對「商品房**」和「感測器網路」的關注程度,遠小於對「軟體」(2億多條) 、「網際網路」(1億多條) 、「奧運會」(約3千萬條)的關注程度;大於對「物價指數」(約300萬條)的關注程度,遠大於對「第三代移動通訊」(約71萬條)的關注程度。
通過與物聯網相關技術的搜尋可以看出,雖然物聯網的被關注程度遠小於「網路安全」、「rf id(radio frequency identification) 」、「下一代網路」和「嵌入式系統」(超過或者接近1千萬條)技術的被關注程度,但是,與「感測器網路」的關注程度十分接近,而感測器網路發展歷史遠長於物聯網。從以上搜尋結果可以看出,物聯網已經迅速成為當前具有影響力的技術。
社會各界在較短時間內對於物聯網產生了極大的關注,說明許多人相信物聯網可能對人類社會、人們日常生活產生巨大的影響。無論國內還是國外,物聯網的研究和開發才處於起步階段,有關物聯網的定位和特徵還存在一些混亂的概念,物聯網的系統模型和結構尚沒有形成標準,物聯網的研究和開發在國內還存在一定程度的盲目性。
從科學研究的角度看,物聯網的研究和開發存在一些值得思考的問題。例如,物聯網是否就是感測器網路? 什麼是物聯網研究和開發的核心技術?
什麼是物聯網的創新技術? 物聯網與網際網路存在哪些本質的區別? 如何開展對我國經濟和社會發展有價值的物聯網研究和開發?
本文在分析物聯網相關的技術和應用的基礎上,試圖回答以上有關物聯網的問題;在分析和研究已有物聯網技術方案的基礎上,嘗試提出一種物聯網互連體系結構,用於指導物聯網的理論研究;在分析和研究物聯網應用例項的基礎上,試圖提出一種物聯網系統模型,用於指導物聯網技術標準的研究和應用系統的開發。在以上研究基礎上,試圖得出物聯網不同於網際網路的特徵,從中推導出科學地開展物聯網研究和開發的基本原則,為我國的物聯網研究和開發提供有科學依據的參考。
中國物聯網校企聯盟將物聯網定義為當下幾乎所有技術與計算機、網際網路技術的結合，實現物體與物體之間：環境以及狀態資訊實時的實時共享以及智慧型化的收集、傳遞、處理、執行。廣義上說，當下涉及到資訊科技的應用，都可以納入物聯網的範疇。
《計算機學報》刊發的《物聯網體系結構與實現方法的比較研究》一文對其體系結構、實現方法進行了分析介紹。
而在其著名的科技融合體模型中，提出了物聯網是當下最接近該模型頂端的科技概念和應用。物聯網是乙個基於網際網路、傳統電信網等資訊承載體，讓所有能夠被獨立定址的普通物理物件實現互聯互通的網路。其具有：
智慧型、先進、互聯的三個重要特徵]。物聯網通過智慧型感知、識別技術與普適計算、泛在網路的融合應用，被稱為繼計算機、網際網路之後世界資訊產業發展的第三次浪潮。
國際電信聯盟( itu) 發布的itu 網際網路報告，對物聯網做了如下定義: 通過***識讀裝置、射頻識別(rfid) 裝置、紅外感應器、全球定位系統和雷射掃瞄器等資訊感測裝置，按約定的協議，把任何物品與網際網路相連線，進行資訊交換和通訊，以實現智慧型化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。
圖2.1 物聯網三層結構的形象化
根據國際電信聯盟(itu)的定義,物聯網主要解決物品與物品(thing to thing,t2t),人與物品 (human to thing,h2t),人與人(human to human,h2h)之間的互連。但是與傳統網際網路不同的是,h2t是指人利用通用裝置與物品之間的連線,從而使得物品連線更加的簡化，而h2h是指人之間不依賴於pc而進行的互連。因為網際網路並沒有考慮到對於任何物品連線的問題，故我們使用物聯網來解決這個傳統意義上的問題。
物聯網顧名思義就是連線物品的網路,許多學者討論物聯網中,經常會引入乙個m2m的概念,可以解釋成為人到人(man toman)、人到機器(man to machine)、機器到機器(machine to machine)。從本質上而言,在人與機器、機器與機器的互動,大部分是為了實現人與人之間的資訊互動。
物聯網是指通過各種資訊感測裝置，實時採集任何需要監控、連線、互動的物體或過程等各種需要的資訊，與網際網路結合形成的乙個巨大網路。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網路的連線，方便識別、管理和控制。[4]其在2023年的產業規模超過2600億元人民幣。
構成物聯網產業五個層級的支撐層、感知層、傳輸層、平台層，以及應用層分別佔物聯網產業規模的2.7%、22.0%、33.
1%、37.5%和4.7%。
而物聯網感知層、傳輸層參與廠商眾多，成為產業中競爭最為激烈的領域。
圖2.2 物聯網感知層介紹
在市場應用方面，2023年從整體來看，佔據中國物聯網市場主要份額的應用領域為智慧型工業、智慧型物流、智慧型交通、智慧型電網、智慧型醫療、智慧型農業和智慧型環保。其中智慧型工業佔比最大，為20.0%。
產業分布上，國內物聯網產業已初步形成環渤海、長三角、珠三角，以及中西部地區等四大區域集聚發展的總體產業空間格局。其中，長三角地區產業規模位列四大區域之首。
2023年我國物聯網產業市場規模達到3650億元，比2023年增長38.6%。從智慧型安防到智慧型電網，從***普及到智慧型城市落地，作為被寄予厚望的新興產業，物聯網正四處開花，悄然影響著人們的生活。
隨著我國物聯網產業發展迅猛的態勢和產業規模集群的形成，我國物聯網時代下的產業革命也初露端倪。從具體的情況來看，我國物聯網技術已經融入到了紡織、冶金、機械、石化、製藥等工業製造領域。在工業流程監控、生產鏈管理、物資**鏈管理、產品質量監控、裝備維修、檢驗檢測、安全生產、用能管理等生產環節著重推進了物聯網的應用和發展，建立了應用協調機制，提高了工業生產效率和產品質量，實現了工業的集約化生產、企業的智慧型化管理和節能降耗。
隨著物聯網技術的研發和產業的發展，預計2023年中國物聯網市場規模將達4896億元，到2023年，這一規模將達到7500億元，發展前景將超過計算機、網際網路、移動通訊等傳統it領域。作為資訊產業發展的第三次革命，物聯網涉及的領域越來越廣，其理念也日趨成熟，可定址、可通訊、可控制、泛在化與開放模式正逐漸成為物聯網發展的演進目標。而對於" 智慧型城市"的建設而言，物聯網將資訊交換延伸到物與物的範疇，價值資訊極大豐富和無處不在的智慧型處理將成為城市管理者解決問題的重要手段。
物聯網應是乙個開放型的架構，它使用開放型協議，支援各種基於網際網路的應用，除此之外，物聯網還應包括可擴充套件、安全、語義表示等中間鍵來推動現實世界資料與網際網路的融合。 因此，通過總結大量文獻的研究工作，並結合我們提出的物聯網的特點，嘗試提出了如圖 1 所示的物聯網體系結構，用以指導物聯網的理論研究。 模型側重物聯網的定性描述而不是協議的具體定義。
因此，物聯網應是乙個包含感知控制層、網路互聯層、資源管理層、資訊處理層、應用層的五層體系結構。
圖3.1 物聯網五層體系結構
感知控制層： 它是物聯網發展和應用的基礎， 包括rfid 讀寫器、智慧型感測節點和接入網關等組成。 各種感測節點通過感知目標環境的娃閘道器資訊， 並自行組網傳遞到閘道器接入點， 閘道器將收集到的資料通過網際網路絡提交到後台處理。
網路互聯層：主要負責通過各種接入裝置實現網際網路、移動通訊網等不同型別的網路融合。此外，還提供路由、格式轉換、位址轉換等功能。
資源管理層： 提供資源的初始化， 監測資源的執行狀況，協調多個資源之間的工作，實現跨域資源間的互動。
資訊處理層：實現感知資料的語義理解、推理、決策以及提供資料的查詢、儲存、分析、挖掘等。雲計算為感知資料的儲存、分析提供了很好的平台，是資訊處理的重要組成部分，也是應用層各種應用的基礎。
應用層：物聯網應用層利用經過分析處理的感知資料，為使用者提供多種不同型別的服務。 物聯網的應用可分為監控型（物流監控、汙染監控），控制型（智慧型交通、智慧型家居），掃瞄型（手機錢包、高速公路不停車收費）等。
此外，物聯網還應包括安全機制、容錯機制、服務質量控制等貫穿各層的支撐技術來為使用者提供各種具體的應用支援。
通過上述對體系結構的分析可知，物聯網發展的關鍵技術如圖 2 所示，其中負責物體標識的 rfid 技術、感知物體動態資訊的感測器技術、實現資訊傳遞的通訊技術和網路融合技術、資訊處理的智慧型技術我們稱之為物聯網的四大關鍵技術。
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