关于物联网学科前沿讲座的报告

第一篇：关于物联网学科前沿讲座的报告

关于物联网学科前沿讲座的报告

物联网是新兴的产业，具有很好的前景，能够给人们的生产生活带来本质的变革，学校请计算机科学学院杨晓辉院长在这方面给了一个讲座，让我拓展知识面，开阔了视野，也对以后的方向做了初步的规划。

带着对物联网的期待与好奇，我听过讲座后自己又查了一些关于物联网的资料，发现中国处于物联网先进国家的行列，这个领域中国涉入的比较早，拥有一定的话语权，这使中国处于主动地位，不像计算机在中国起步晚，发展也不能和国外先进水平相比。对于这个连协议和规则都没有形成的物联网来说，我们中国，我们河北省，我们河北大学无疑是走在了最前面，我想这是个巨大的机遇。正如上次进入互联网时代一样，我个人认为这次的变革将更具实质性，联系到身边的每一个事物，通过传感器和互联通信，建设一个几乎包括所有东西的大的实物网络，带来的发展空间和服务空间将是巨大的，人类的生产生活将被新的形式取代。据我所知，现在关于物联网的大学研究在中国也没有几所，我想很多大学生和我一样，不想错过利用这一变革的时机，引领新的潮流与尖端技术。

物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要 通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。此外，物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合，任何时间的应用场景与用户的自由互动，它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，弱化技术色彩，强化与用户之间的良性互动，更佳的用户体验，更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。

2009年9月，在北京举办的物联网与企业环境中欧研讨会上，欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。由此可见物联网的宽度与广度都是以前任何通信技术不可比拟的，但是物联网中的物有明确的规定，这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：

1、要有相应信息的接收器；

2、要有数据传输通路；

3、要有一定的存储功能；

4、要有CPU；

5、要有操作系统；

6、要有专门的应用程序；

7、要有数据发送器；

8、遵循物联网的通信协议；

9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。可见物联网将是一个多学科交叉的综合技术，涵盖传感，控制，通信，安全等，而实物的生产又与机械密不可分，物联网着实是一个新时代最综合最有实际意义的领域。

2009年10月24日，在中国第四届中国民营科技企业博览会上，西安优势微电子公司宣布：中国的第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，中国已经攻克了物联网的核心技术。唐芯一号芯片是一颗2.4G超低功耗射频可编程片上系统PSoC，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID等物联网应用的特殊需要，为我国的物联网产业的发展奠定了基础。“与计算机、互联网产业不同，中国在‘物联网’领域享有国际话语权！”中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、中科院无锡高新微纳传感网工程中心主任刘海涛自豪的说。目前，我国的无线通信网络已经覆盖了城乡，从繁华的城市到偏僻的农村，从海岛到珠穆朗玛峰，到处都有无线网络的覆盖。无线网络是实现“物联网”必不可少的基础设施，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。“云计算”技术的运用，使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。

2012年由重庆邮电大学研发的全球首款支持三大国际工业无线标准的物联网核心芯片——渝“芯”一号（uz/cy2420）在渝正式发布，标志着我国在工 业物联网技术领域达到了世界领先水平，为我国掌握物联网核心技术的国际竞争话语权奠定了坚实基础，对加快推进工业化与信息化的深度融合具有重要意义。

而在“物联网”这个全新产业中，我国的技术研发水平处于世界前列，具有重大的影响力。中科院早在１９９９年就启动了传感网研究，与其它国家相比具有同发优势。该院组成了２０００多人的团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。业内专家表示，掌握“物联网”的世界话语权，不仅仅体现在技术领先，更在于我国是世界上少数能实现产业化的国家之一。这使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。

多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高于美国和以色列的防入侵产品，国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。至2009年8月，仅浦东机场直接采购传感网产品金额为４０００多万元，加上配件共５０００万元。刘海涛称，若全国近２００家民用机场如果都加装防入侵系统，将产生了上百亿的市场规模。

正如演讲老师所说，现在还没有一个人是这方面的专家，我想对于这个未知的新领域，还有很多东西需要我们开发与拓展。作为感知中国的中心，无疑是一块很好的实验基地，这对于我们计算机科学与技术学院的学生来说也是一个不可多得得机遇。

未来的工作方向可能与物联网密切相关，也许用不了多久物联网人才就会成为最紧缺的专门人才，能作为计算机科学与技术学院的学生，这正是一件很荣幸的事情，为了以后的发展，这将是不断学习有关知识的动力与源泉，我个人也会因此不断努力，达到一定的高度，朝着新的机遇和变革勇往直前。

xxxx

学号：xxxxxxxxxx

计算机科学与技术专业

第二篇：学科前沿讲座

学科前沿讲座

专业班级： 光信13-3_

姓 名： 朱家兴_

学 号： _10134425__

任课教师： 张国营

2016年 11月 11 日

量子计算与量子计算机

【摘要】量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理，列举了典型的量子算法，阐明了量子计算机的优越性，最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。

【关键词】量子计算；量子计算机；量子算法；量子信息处理 1.引言

在人类刚刚跨入21世纪的时刻！科技的重大突破之一就是量子计算机的诞生。德国科学家已在实验室研制成功5个量子位的量子计算机，而美国LosAlamos国家实验室正在进行7个量子位的量子计算机的试验【1】。它预示着人类的信息处理技术将会再一次发生巨大的飞跃，而研究面向量子计算机以量子计算为基础的量子信息处理技术已成为一项十分紧迫的任务。2.子计算的物理背景

任何计算装置都是一个物理系统。量子计算机足根据物理系统的量子力学性质和规律执行计算任务的装置【2】。量子计算足以量子计算目L为背景的计算。是在量了力。4个公设（postulate）下做出的代数抽象。Feylllilitn认为，量子足一种既不具有经典耗子性，亦不具有经典渡动性的物理客体（例如光子）。亦有人将量子解释为一种量，它反映了一些物理量（如轨道能级）的取值的离散性。其离散值之问的差值（未必为定值）定义为量子。按照量子力学原理，某些粒子存在若干离散的能量分布。称为能级。而某个物理客体（如电子）在另一个客体（姻原子棱）的离散能级之间跃迁（transition。粒子在不同能量级分布中的能级转移过程）时将会吸收或发出另一种物理客体（如光子），该物理客体所携带的能量的值恰好是发生跃迁的两个能级的差值。这使得物理“客体”和物理“量”之问产生了一个相互沟通和转化的桥梁；爱因斯坦的质能转换关系也提示了物质和能量在一定条件下是可以相互转化的因此。量子的这两种定义方式是对市统并可以相互转化的。量子的某些独特的性质为量了计算的优越性提供了基础。3.量子计算机的特征

量子计算机，首先是能实现量子计算的机器，是以原子量子态为记忆单元、开关电路和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算，是指组成计算机硬件的各种元件达到原子级尺寸，其体积不到现在同类元件的1%。量子计算机是一物理系统，它能存储和处理关于量子力学变量的信息【3】。量子计算机遵从的基本原理是量子力学原理：量子力学变量的分立特性、态迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力学变量的分立特性使它们可以记录信息：即能存储、写入、读出信息，信息的一个量子位是一个二能级（或二态）系统，所以一个量子位可用一自旋为1/2的粒子来表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的两个极化方向来表示0和1；或用一原子的基态代表0第一激发态代表1。就是说在量子计算机中，量子信息是存储在单个的自旋’、光子或原子上的。对光子来说，可以利用Kerr非线性作用来转动一光束使之线性极化，以获取写入、读出；对自旋来说，则是把电子（或核）置于磁场中，通过磁共振技术来获取量子信息的读出、写入；而写入和读出一个原子存储的信息位则是用一激光脉冲照射此原子来完成的。量子计算机使用两个量子寄存器，第一个为输入寄存器，第二个为输出寄存器。函数的演化由幺正演化算符通过量子逻辑门的操作来实现。单量子位算符实现一个量子位的翻转。两量子位算符，其中一个是控制位，它确定在什么情况下目标位才发生改变；另一个是目标位，它确定目标位如何改变；翻转或相位移动。还有多位量子逻辑门，种类很多。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行交换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现【4】。经典计算机具有如下特点：

a其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即10110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加Cl10110110>+C2I1001001>。

b经典计算机内部的每一步变换都将正交态演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。

相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。因此量子计算机的特点为：

c量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；

d量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算的输出结果。这种计算称为量子并行计算，量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，这是量子计算机的优越性之一。

4.量子智能计算

自Shor算法和Grover算法提出后，越来越多的研究员投身于量子计算方法的计算处理方面，同时智能计算向来是算法研究的热门领域，研究表明，二者的结合可以取得很大的突破，即利用量子并行计算可以很好的弥补智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能计算研究主要包括：量子人工神经网络，量子进化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神经网络算法和量子进化算法已经成为目前学术研究领域的热点，并且取得了相当不错的成绩，下面将以量子进化算法为例。

量子进化算法是进化算法与量子计算的理论结合的产物，该算法利用量子比特的叠加性和相干性，用量子比特标记染色体，使得一个染色体可以携带大数量的信息。同时通过量子门的旋转角度表示染色体的更新操作，提高计算的全局搜索能力。

目前量子进化算法已经应用于许多领域，例如：工程问题、信息系统、神经网络优化等。同时，伴随着量子算法的理论和应用的进一步发展，量子进化算法等量子智能算法有着更大的发展前景和空间。

5.量子计算的应用

1.量子叠加态的计算魅力。在经典物理学中，物质在确定的时刻仅有确定的一个状态。量子力学则不同，物质会同时处于不同的量子态上。因为处于叠加态，这就意味着，量子计算一次运算就可以处理210=1024个数（从0到1023被同时处理一遍）【6】。以此类推，量子计算的速度与量子比特数是2的指数增长关系。一个64位的量子计算机一次运算就可以同时处理264=***709551616个数。如果单次运算速度达到目前民用电脑CPU的级别（1GHz），那么这个64位量子计算机的数据处理速度将是世界上最快的“天河二号”超级计算机（每秒33.86千万亿次）的545万亿倍。

量子力学叠加态赋予了量子计算机真正意义上的“并行计算”，而不像经典计算机一样只能并列更多的CPU来并行。因此在大数据处理技术需求强烈的今天，量子计算机越来越获得互联网巨头们的重视。

2.肖尔算法――RSA加密技术的终结者。1985年，牛津大学的物理学家戴维・德意志提出了量子图灵机模型的概念。随后贝尔实验室的彼得・肖尔于1995年提出了量子计算的第一个解决具体问题的思路，即肖尔因子分解算法。

我们今天在互联网上输入的各种密码，都会用到RSA算法加密。这种技术用一个很大的数的两个质数因子生成密钥，给密码加密，从而安全地传输密码。由于这个数很大，用目前经典计算机的速度算出它的质数因子几乎是不可能的任务。但利用量子计算的并行性，肖尔算法可以在很短的时间内通过遍历算法来获得质数因子，从而破解掉密钥，使RSA加密技术不堪一击。

量子计算机会终结任何依靠计算复杂度的加密技术，但这不意味着从此我们会失去信息安全的保护。量子计算的孪生兄弟――量子通信，会从根本上解决信息传输的安全隐患。

6.量子计算机的应用前景

目前经典的计算机可以进行复杂计算，解决很多难题。但依然存在一些难解问题，它们的计算需要耗费大量的时间和资源，以致在宇宙时间内无法完成【7】。量子计算研究的一个重要方向就是致力于这类问题的量子算法研究。量子计算机首先可用于因子分解。因子分解对于经典计算机而言是难解问题，以至于它成为共钥加密算法的理论基础。按照Shor的量子算法，量子计算机能够以多项式时间完成大数质因子的分解。量子计算机还可用于数据库的搜索。1996年，Grover发现了未加整理数据库搜索的Grover迭代量子算法。使用这种算法，在量子计算机上可以实现对未加整理数据库Ⅳ的平方根量级加速搜索，而且用这种加速搜索有可能解决经典上所谓的NP问题。量子计算机另一个重要的应用是计算机视觉，计算机视觉是一种通过二维图像理解三维世界的结构和特性的人工智能。计算机视觉的一个重要领域是图像处理和模式识别。由于图像包含的数据量很大，以致不得不对图像数据进行压缩。这种压缩必然会损失一部分原始信息 参考文献

1.王书浩，龙桂鲁.大数据与量子计算

2.张毅，卢凯，高颖慧.量子算法与量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吴楠，宋方敏。量子计算与量子计算机

5.苏晓琴，郭光灿。量子通信与量子计算。量子电子学报，2004，21（6）：706-718

6.White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蕴，黄德才，俞攸红.量子计算及量子算法研究进展.

第三篇：学科前沿讲座

听学科前沿讲座有感

学科前沿是指整个科技体系或学科群中居于主导地位具有带动其它科学发展并影响人们科学观念转变的学科。学科前沿是指某一学科中最能代表该学科发展趋势制约该学科当前发展的关键性科学问题、难题及相应的学说。

在即将毕业之际，即将踏入工作生涯，了解学科前沿是至关重要的。学院在这个时候给我们安排学科前沿讲座，意义是非凡的，我们也应该抓住这次机会认真学习学科前沿知识，为以后的工作生涯和人生打下结实的基础。

因此在听完三位老师的讲座，不禁有感而发，对机械学科的前沿有了更深入的了解。

一、对我国汽车前沿的感悟

中国汽车发展历程

新中国刚一成立就决定发展自己的汽车工业，1953年第一汽车制造厂破土动工，毛泽东主席为奠基仪式亲自题写了“第一汽车制造厂奠基纪念”。1956年我国生产的第一辆汽车下线，毛主席又亲自为其命名———解放，对于当时工业整体水平非常落后的中国人来说，这确实是一次经济上的解放。1956年是中国汽车史上令人难忘的一年。5月，第一汽车制造厂试制成功东风牌轿车，送往北京向党的八大”献礼，这是中国自制的第一部轿车，6月，北京第一汽车厂附件厂试制成功井冈山牌轿车，同时工厂更名为北京汽车制造厂。8月一汽又设计试制成功第一辆红旗牌高级轿车，9月上海汽车配件厂试制成功第一辆凤凰牌轿车。在大跃进的年代，这几辆稚嫩的国产轿车确实让全国人民欢欣鼓舞了一阵子。

六七十年代，除了红旗外，中国惟一大批量生产的轿车就是上海牌轿车。1964年，凤凰牌轿车改名为上海牌，并对制造设备做了一系列改进。首先制成了车身外板成套冲模，结束了车身制造靠手工敲打的落后生产方式，又以此为基础制成各种拼装台，添置点焊机，实现拼装流水线生产，轿车质量得到稳定和提高。1965年上海轿车通过一机部技术鉴定，批准定型。到1979年，上海牌轿车共生产了一万七千多辆，成为我国公务用车和出租车的主要车型。1972年起还对车身进行了改型，并减轻了自重。1980年，该车年产量突破5000辆。1985年，已经开始与德国大众公司合资的上海轿车厂和嘉定县联营另行建厂继续生产上海轿车，并继续做了一些技术改进，一直生产到90年代。在相当长的时间里，上海轿车支撑着国内对轿车的需求，为社会发展做出了贡献。但当时我国的汽车工业是以载货车为主导的，对轿车缺乏应用的重视，这使得我国的轿车工业技术水平长期处于极为幼稚的状态。

改革开放后，我国经济迅速发展，对轿车的需求越来越强，我国落后的轿车工业根本无法满足这种需求。一时间，外国轿车洪水般涌入我国。1984年至1987年，我国进口轿车64万辆，耗资266亿元。为了迅速提高中国轿车生产能力和技术水平，我国汽车工业开始走上与国外汽车企业合作、引进消化外国先进技术的发展道路。具体方式基本都是从进口全部散件组装开始，逐渐提高国产化率。纯种的中国汽车也在不断发展，长城、吉利、奇瑞等车厂已经发展壮大起来，技术也越来越好，反正自己孩子自己养，国人支持，他们肯定能做好。

中国汽车的发展方向

中国车企目前还处于开阔市场阶段，但从长远方向看，提高自身产品才是第一要旨。所以中国汽车业将在逐步占领世界市场的同时，加强品牌建设，提高汽车质量和性能，将中国从一个汽车生产大国向汽车研发大国转变。现代汽车电子化、智能化、多媒体化和网络化的应用，不仅提高了汽车的动力性、经济性、安全和环保性，改善了行驶的稳定性和舒适性，推动了汽车工业的发展，还为电子产品开拓了广阔的市场，从而推动了电子工业的发展。因此，大力发展汽车电子化、智能化、多媒体化和网络化，加快汽车电子化速度，是启动和振兴汽车工业的重要手段。也是中国汽车零部件企业的新的经济增长点。

二、矿用绞车前沿感悟

听完李老师的讲座，我深感到矿山机械设备的落后，据李老师所说，矿山设备要落后一般机械二十年。在那里生产的资源推动着中国的发展，然而却没有人去推动他们的发展。

在这里也深刻体会到我校老师独自走入深山的寂寞，也希望国家和社会给予更多的关注，来回馈矿山，感知矿山。解救那些用生命换来工业粮食的矿山工人们，那些对矿上不离不弃的矿大人

三、中国矿业大学的机械电子的感悟

机电是中国矿业大学起步较早的一门学科，也是社会发展的一门前沿学科，机电控制、机电一体化和机电自动化都是现代制造技术所必须的学科。在之前发展也是我校的强势学科，但由于学校领导的不只是，导至学科人才流失，技术失传，相对其他学校机械电子的大发展，而我校的机电学科有逆水行舟不进则退之势。加上学校对机电学科教学的忽视，导至学生对机电的不了解，在以后工作当中对出现问题不知道如何去解决！在这里我也希望学校和学院领导关注一下机电学科的发展，提高学生的综合素质，拓宽学生的知识面。

小结

中国矿业大学有很大一批老师机械学科前沿，为矿业大学机械学科发展付出了不懈的努力。希望学校领导给予大力支持，支持机电学院的老师，支持矿大的机械学科的发展，支持机械学科的教育工作。让我们更有能力去回馈矿山、感知矿山、去为那些为中国发展提供资源和生命的矿山人，为矿山安全、高效开采奉献知识和生命

第四篇：物联网报告

物联网技术的架构与应用

摘要：继计算机、移动通信网络和互联网之后的第三次信息产业浪潮一物联网，因其广阔的行业应用前景而受到了各国政府的重视。物联网的架构体系、关键技术对物联网的应用起到了决定性的作用。物联网的应用，可以改变传统行业的管理模式，让管理变得更加智能，更加高效。

关键词：物联网；IKFID；J2EE；ZIGBEE 物联网是通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，全自动、智能化采集、传输与处理信息的，实现随时随地和科学管理的一种网络；是对当今各种新技术、新理念的高度融合，它打通了电子技术、自动化技术、通信技术、生物技术、机械技术、材料技术等以往关联不大的技术之间的通道，使得这些技术真正融合为一个整体，从而实现了通信从人与人向人与物、物与物的拓展。物联网行业应用需求广泛，潜在市场规模巨大，它将成为全球下一个万亿元级规模的新兴产业。目前物联网技术发展已列入我国国家级重大科技专项，可以肯定其代表了下一代信息技术发展方向，将会像互联网一样成为全球经济发展的又一个驱动器，带领全球经济走出危机。

一、物联网的应用架构

(一)基于RFID的物联网应用架构。RFID可能是三类技术体系中最灵活的能够把“物”改变成为智能物件的，它的主要应用是把移动和非移动资产贴上标签，实现各种跟踪和管理。RFID只是编码的一种载体，此外还有其他基于物理、化学过程的载体。

(二)基于传感网络的物联网应用架构。物联网中的传感网络主要是指无线传感网络(WSN，Wireless Sensor Networks)。WSN由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成，共同协作完成对特定周边环境状况，包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等的监控。

(三)基于M2M的物联网应用架构。业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分内容，也覆盖了有线和无线两种通信方式，一个典型的M2M系统包括：M2M应用，M2M中间件，网络层，M2M网关层，远程设备。

二、物联网中的关键技术 物联网涉及的新技术很多，其中关键技术主要有射频识别技术、传感器技术、网络通信技术和云计算(传输数据计算)。

(一)射频识别技术。俗称“电子标签”，是特联网中非常重要的技术，是实现物联网的基础与核心。这一技术由三个部分构一63～成：标签(Tag)，附着在物体上以标识目标对象；阅读器(Reader)，用来读取(有时还可以写入)标签信息，既可以是固定的也可以是移动的；天线(Antenna)，其作用是在标签和读取器之间传递射频信号。此技术的可以应用于供应链管理系统，高速公路的自动收费系统。射频技术发展面临的主要问题和难点有：射频识别的碰撞防冲突问题，射频天线研究，工作频率的选择，安全与隐私问题。

(二)传感器技术。传感器是提取信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。由于物联网通常处于自然环境中，传感器要长期经受恶劣环境的考验。即使是最现代化的电子计算机，假如没有准确的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现。在物联网方面的应用中，需要传感器在感知信息方面和自身的智能化和网络化方面有较大方面的提高。

(三)网络通信技术。最基础的物物之间的感知通信是不可替代的关键技术。网络通信技术包括各种有线和无线传输技术、交换技术、组网技术、网关技术等。其中M2M技术是指所有实现人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段，同时也可代表人对机器(Man-To—Machine)、机器对人(Machine—To—Man)、移动网络对机器(Mobile-To—Machine)之间的连接与通信。M2M技术适用范围广泛，可以结合wifi、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB等近距离连接技术，此外还可以结合XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术等。此技术可用于安全监测、自动售货机、货物跟踪领域。目前M2M技术的重点在于机器对机器的无线通信，而将来的应用则将遍及军事、金融、交通、气象、电力、水利、石油、煤矿、工控、零售、医疗、公共事业管理等各个行业。

三、物联网的典型应用

智能家居。物联网的预期应用中，智能家居是一个重要的应用领域。智能家居，由网络家民和家庭网络所组成的家庭设施，通过学习、推理等方法为用户提供服务和自主管理能力。家庭网络，是融合控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，用以实现在家庭范围内信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、家庭求助报警、保安(监控)装置及水电气热表等设备的信息互联。网络家电，是将普通家用电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计改进的新型家电产品，可以实现互联组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。

物联传感技术是全球第一个利用物联网来控制灯饰及电子电器产品（我们现在通称为zigbee产品），并将其作为智能家居主流产品走向了商业化。ZigBee最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起，ZigBee又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元，这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞，而ZigBee能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信，并且这些单元只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容，易使用，易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。目前来看，物联网和ZigBee技术在智能家居、工业监测和健康保健等方面的应用有很大的融合性。

值得注意的是，物联网的兴起将给ZigBee带来广阔的市场空间。因为物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来从而形成一个巨大的网络，在这个巨大网络中，传感传动单元与通信网络之间需要数据的传输，而相对其他无线技术而言，ZigBee以其在投资、建设、维护等方面的优势，必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。物联传感控制规格遂成为当今家庭智能家居自动化控制规格的主要领导者。

随着智能家居的迅猛发展，越来越多的家居开始引进智能化系统和设备。智能化系统涵盖的内容也从单纯的方式向多种方式相结合的方向发展。但较之于欧美发达国家，我国的我国智能家居系统起步稍晚，所以目前市场主流的产品（系统）还无法很好地解决产品本身与市场需求的矛盾，使得智能家居市场的僵冰还没有被完全打破，所以很大程度上阻碍了智能家居产业的发展。在此情形之下，从产品（系统）的技术角度上看什么才是解决这个难题的方法？据市场调研显示，只有智能家居交互平台才是最好的手段之一。

而随着云技术的发展，近日市面上出现了将云语音控制融入到控制系统的智能家居控制软件，不需要专业的设备，任意一台智能手机或是平板电脑安装上软件即可，其兼容 windows IOS android系统，开启手机软件，启用监听模式，在声场的覆盖的范围内，即可与系统对话控制电气设备，更强大的是该系统还可以接入互联网系统，进行日常信息查询，浏览网页，搜索音乐等功能，整个交互的过程，可以是全语音也可以是屏幕显示。

说了很久的“智能家居”，最近有了一些新的动向：以往“智能家居”似乎只是家电厂家的事，但与互联网有着密切联系的手机厂家最近开始频频参与进来，魅族与海尔U-Home智能家居搭上了手，而早些时候小米与美的实现了股权合作，海尔跟美的是国内白色家电名列前茅的品牌，与手机厂家联手有着很深远的意义。仅仅两三年时间，“智能家居”真有点连片成形的感觉。人们不禁要问，真正的“智能家居”还有多远？“看”点：“硬+软”阵容扩大

如果说前两年“智能家居”初现雏形的时候，人们还有点模糊。最初，“智能家居”在各种家电展会上，体现的是家电产品的一枝独秀。当“手机+家电”纷纷联手之后，思路已经越来越清晰。在小米去年底宣布入股美的之后，不久前，手机品牌魅族与海尔的U-Home智能家居及海尔旗下的日日顺物流、海尔云贷宣布联手，在智能家居、物流仓储和金融服务等方面展开生态链式的合作。在软件方面，魅族Flyme系统将会在海尔U+智能家居平台中植入魅族的智能家居LifeKit应用；硬件方面，手机、家电等产品可以通过联网功能实现“大一统”的融合，手机远程操控家电已经不再是难事。

考虑到海尔与美的堪称目前国内白色家电的两大阵营，与手机行业牵手意味着“智能家居”生态链已经开始蔓延。而拥有众多中小企业资源的阿里巴巴，作为互联网的代表，在智能生态圈中发挥着“联动”的作用。阿里云系统(YunOS)与海尔U-Home、魅族LifeKit打通，融合上下游软硬件服务商，可以支持多达上百种智能设备。

“亮”点：智能灯泡强势出现

“硬+软”的配合下，各种服务融为一体，催生出很多类型的新智能家居应用。各种空气盒子、空气魔方、空调以及智能灯泡，甚至智能体质分析仪都可以实现联动。目前，最流行的是智能电灯泡，比如魅族与海尔合作的微智X-Light Plus智能灯泡可在每次亮起时，亮度由弱变强，效法自然，模拟日出的光线变化，不觉刺眼；此前，小米生态链中也有智能电灯泡的展示。

而在1月初的美国CES展会上，国外公司所展示的智能灯泡，可以在开灯的时候播放音乐，还带有摄像头监控功能，可以录制视频作为监控资料，可识别家庭内部人员的身份。通过灯泡中内置的摄像头、麦克风和扬声器，主人可以远程监控家庭当中的安全状况，看清楚闯入家门的是熟人还是贼。

显然，智能灯泡只是“智能家居”的一个缩影。它的出现将“智能家居”的概念范畴从传统的家用电子设备，上升到各种家居设备当中。爱立信方面不久前发布的数据则显示，到2020年预计会有500亿互联设备相连。不光是可通电的设备，就连纸张都可以通过人体生物电的传导方式实现与外界联网——这确确实实形成了物物有机相连的“物联网”世界。

瓶颈：平台“破局”有门槛

前景的看好，并不意味着一帆风顺。目前“智能家居”最大的问题就是平台各自为政。几乎每家都有自己的平台，比如创维曾经公布过基于安卓衍生出来的智能家居平台，三星将自己的Tizen系统应用于智能电视，LG方面则推出了HomeChat智能家居系统，魅族Flyme加上海尔U+平台目前聚合了40多个厂家、50多个品类的最新应用，甚至老牌芯片商美国高通公司也趁热打铁推出Qualcomm AllPlay智能媒体平台。

对于普通消费者而言，很少有家庭会购买单一品牌的全套家电、手机等产品，这就意味着不同品牌之间如果不能互通，那么所有设备就很难连接到一起，“智能家居”也就只能停留在概念上了。跨品牌、跨平台之间实现“智能家居”，门槛较高。所以，下一步，很有可能将会形成品牌与品牌之间的平台融合，而手机、互联网企业很可能在其中发挥穿针引线的作用。

物联网的发展涉及产业创新、结构调整和发展方式转变，直接推动国家信息化进程，是改善民生、利国惠民的重要技术手段和推动新兴产业发展的突破口，更是提升国家综合国力的关键。我国有着广阔的市场空间，但国内的生产现状还停留在低附加值的状况，物联网这一新技术的出现，不仅对传感器市场带来具大的潜力，更会对传统行业带来新的发展机遇。参考文献：

[1】李航，陈后金．物联网的关键技术及其应用前景卟北京交通大学电子信息工程学院

【2】许亿祺．物联网与家电Ⅱ]冲国电器科学研究院

[3】刘鹏程．浅谈物联网与物品编码标准化U]．北京交通大学经济管理学院 [4】崔曼，卢建军，赵安新，卫晨．基于物联网的煤炭企业物流信息平台卟西安科技大学，西安邮电学院

【5]m寿文，李冉．物联港规划与建igU]．北京交通大学交通运输学院 [作者简介]林艳(1980一)，女，辽宁阜新人，学士学位，助理工程师，研究方向：信息系统与信息管理；林源(1985一)，男，辽宁阜新人，学士学位，助理工程师，研究方向：计算机应用。

第五篇：关于物联网报告

物联网发展与应用探讨

摘 要：

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。它被认为是当前最具发展潜力的产业之一，将 有力带动传统产业转型升级，引领战略性新兴产业的发展目前，美国、欧盟、中 国等都在投入巨资深入研究探索物联网。物联网的产生及其发展，备受人们的关 注，它涵盖了生活中的方方面面，而且已经用于或将用于生活的方方面面。本文 从宏观上分析了物联网概念的提出、物联网的发展背景及发展前景、对经济的影 响、应用领域、目前市场的使用情况、物联网目前存在的问题等方面来分析物联 网这个行业。

关键词：物联网 ； 浪潮 ；新兴产业 ； 经济效益 ； 技术动力 引 言：

物联网概念提出来短短的几年时间，就受到了很多的追捧。它的发展空间，它的价值，它对未来很长一段时间经济发展的影响，都倍受关注和期望。目前，国外对物联网的研发、应用主要之中在美、欧、日、韩等少数国家，其最初的研发方向主要是条形码、RFID、等技术在商业零售、物流领域应用，而 随着 RFID、传感器技术、远程通信以及计算技术等的发展，今年来其研发、应 用开始拓展到环境监测，生物医疗、智能基础设施等领域。思科、IBM 等公司都 已经开始研究物联网方面的应用。美国，欧盟、日本、韩国等政府也都给出了发 布了很多相关政策扶持物联网的建设。国内，政府部门也给予了极大的关注。2009 年 8 月温家宝总理在无锡考察 传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确 要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。目前清华大学等 众多高校也都纷纷开设物联网专业。目前也有很多的企业也开始了对物联网方面 的研究及开发，部分相关产品也已经开始投入市场了。

1.物联网的基本内涵

物联网被视为互联网的应用扩展，应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

英文名： Internet of Things（IOT），也称为Web of Things。物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任

何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。“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。

2.从互联网到物联网的演进

在互联网从IPv4向IPv6过渡的同时，移动通信网络已实现了从2G向3G 转变，现正在向LTE演进。移动通信与Internet的融合，极大地延伸了网络的发展应用空间，移动互联网的概念已悄然兴起，“网络即一切（Network is Everything）”的理想正在变成现实。以互联网为主要核心技术，带动了网络信息化技术的发展。

1998年美国率先提出了“数字地球”的概念，这是一个与3S（3S技术即遥感RS，地理信息系统GIS 和全球定位系统 GPS的有机结合）、网络、虚拟现实等密切相关的概念。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然 和社会活动诸方面的问题，最大限度地优化和利用自然和社会资源，并能通过多种方式技术快速交换与获取信息。从技术层面上看，要实现数字化地球的构想，其主要支撑基础包括信息高速公路（宽带高速网）的建设、高分辨率空间影像和其它相关空间技术的研发、海量数据处理与科学计算、可视化和虚拟现实技术等。

1999年美国麻省理工大学首次提出了物联网概念。物联网即是指通过射频识别（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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。最初，物联网只是一个用于物流管理的网络。但随着技术和应用的发展，物联网的内涵产生了较大的变化，2005 国际电信联盟 ITU 的《互联网系列报告：物联网》中强调了物联网是对互联网和移动网络的进一步拓展，并在报告中提出：信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，而万物的连接就形成了物联网。物联网是信息通信网络高度普及、互联网应用渗透到各行各业、以信息化带动传统产业现代化的必然产物，是继人与人之间通信 和信息交互需求得到基本满足之后，向人与物及物与物连接、感知和互动扩，通过将虚拟信息与物理世界进行紧密结合，使人类的经济和社会活动更加智能、便捷、高效。

物联网是未来的发展趋势，因此也是各国战略布局中的重要组成部分。2008年美国IBM公司正式提出“智慧地球”（Smart Planet）的概念，不久后成为美国国家战略的一部分。“智慧地球”的核心理念是要把传感器嵌入到各个领域的仪器装备中，形成所谓“物联网”实现全面感知。并通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。2009年，温家宝总理提出“感知中国”，则拉开了全面建设中国物联网的序幕。

从技术层面上看，物联网与互联网有着天然的紧密联系，二者都是基于某种开放的网络间通信协议，实现了同构或异构网络的互联与信息交换。如果说互 联网更多的是指利用通信线路把分布在不同地点上 的多个独立的计算机系统连接起来，构成网络资源共享的系统，那么物联网则是要把所有具备信息传感功能的设备或物体互联，从而形成的一个巨大的传感器智能网，最终可达到“全面感知、可靠传送、智能处理”的综合功能。

要构成一个巨大的感知网络，如何实现感知是至关重要的。无线传感器网络也是近年来发展起来的一门崭新的技术，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术等多学科交叉研究成果，在传感器网络内通过无线通信的方式形成个多跳的自组织的系统，其目的是协作感知采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够灵活地实时监测网络分布区域内的各种数据，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息传送给用户。无线传感器网络作为终端感知网络，与移动通信网络相结合，将形成物与物（Machine to Machine）、人与人（Man to Man）、物与人（Machine to Man）的互联 网络，也即 M2M。

3.物联网的体系构架

物联网技术与应用目前尚未建立起一套标准的、开放的、可扩展的物联 网体系架构。但可把物联网划分为一个由传感器层、传送层、物联网服务层和 应用层组成的四层体系。

(1)传感器层及M2M终端,主要包括RFID标签和读写器、摄像头、传感器网络和传感器网关等，在这一层次要解决的重点问题是感 知、识别物体，采集信息。为支撑。建设物流领域的信息网络（物流网）是实现物流信息化的关键内容之一 ：建立交通通信服务专网系统，采用现代数 字蜂窝移动通信、计算机网络等通信技术，为物流信息的快速传递与处理提供 硬件基础 ；建立物流信息管理平台，组建网上物资贸易和物资配送服务市场，并采用RFID，GIS，GPS，自动数据交换与处理等技术提高物流信息的搜集、处 理和服务能力，缩短物流信息交换与作业时间，提高效率。物流系统的体系架构。

(2)传输层首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，以将传感器层收集的各类信息进行可靠传送，这一层是目前比较成熟的部分。

(3)物联网服务层包括物联网管理中心、信息中心、专家系统等对海量信息进 行智能处理的部分。

(4)应用层是将物联网技术与行业专业领域技术相结合，比 如物流系统、安全监控、农业监控、灾害监控、智能家居、车辆调度、军事领域等。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业专业技术的深度融合，因此发展针对行业应用的物联网最切实际需求。

4.基于物联网的物流系统

(1)物流网的核心是物流管理中心体系架构，建立一个统一的物流服务平台

与客户的终端接口，物流服务平台应与系统内的电子商务系统、调度监.物联网体系架构图控系统、仓储管理系统等星型连接，并建立一个公共综合信息库存储公共信息。

(2)仓储管理系 统利用条码扫描或RFID 标签结合掌上电脑或移动终端形

式，自动化识别配送物品；在运营商的无线业务平台上构建物流配送系统，实现物流配送物品信息、管理信息的无线数据传输，提供广域的无线 IP 连接；通过接受到的物品配送信息、物品储存、物品监控等信息，准确显示物品位置、进行物品出入验证，实现自动化货仓管理。

(3)调度监控系统将物联网技术应用于信息化监管，使物流车辆和货品能在物流节点被管理和控制。快速、准确地掌握整个流动过程中所发生的信息流、资金流，高效S可靠完成物流配送。

(4)电子商务系统利用互联网技术来完成物流全过程的协调、控制和管理，实现从网络前端到最终用户端的所有中间过程的服务。电子物流包括物流过程中的运输、仓储、配送等各业务流程的组织方式、交易方式、服务方式的电子化。

(5)RFID技术作为物流网前端的自动识别和数据采集技术，可以实现物品跟 踪与信息共享，极大地提高物流企业的运行效率，实现可视化供应链管理。以上基于物联网的物流系统应用只是简单举例，事实上国内

大部分物联网的业务应用还处于起步阶段，首先因为商业模式不清，未形成共赢的、规模化的产业链，其次技术标准规范不统一，可能会影响该业务更大范 围的拓展；终端缺乏标准化、业务运营方面用户认知度低、支撑系统不 完善、成本高等都是需要解决的问题，总之，真正实现大规模推广应用 还需要一定的时间。

5.总结与展望

物联网技术应用市场正在全球范围快速增长，随着通信设备、软件等相关技术的深化，物联网术相关产品成本的下降，物联网业务将逐渐走向全面应用。中国政府也将物联网相关产业正式纳入国家《信息产业科技发展十一五规划及2020年中长期规划纲要十一五规划》重点扶持 项目。物联网所带来的产业价值要比互联网大几十倍，巨大的经济利益 必然驱使激烈的技术竞争。全球科技大国先后都提出了物联网发展战略，掀起了新一轮物联网的浪潮。2010年国务院指出要着力突破传感网、物 联网关键技术。国内各大著名高校和研发机构竞相跃跃欲试、蓄势待发。许多省份也都陆续提出了相应的发展战略，并纷纷兴建示范工程。展望未来，国家和政府已经明确提出了发展物联网“感知中国”的宏伟战略目标。下一步物联网必将向终端标准化、智能化；通信宽带化、多元化、协同化；应用综合化、多媒体化；网络的融合化、自组化、泛在化发展。

参考文献

1.孙忠富,杜克明,尹首一.物联网发展趋势与农业应用展望.农业网络信息.2010,5

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