第一篇：關于物聯網學科前沿講座的報告

關于物聯網學科前沿講座的報告

物聯網是新興的產業，具有很好的前景，能夠給人們的生產生活帶來本質的變革，學校請計算機科學學院楊曉輝院長在這方面給了一個講座，讓我拓展知識面，開闊了視野，也對以后的方向做了初步的規劃。

帶著對物聯網的期待與好奇，我聽過講座后自己又查了一些關于物聯網的資料，發現中國處于物聯網先進國家的行列，這個領域中國涉入的比較早，擁有一定的話語權，這使中國處于主動地位，不像計算機在中國起步晚，發展也不能和國外先進水平相比。對于這個連協議和規則都沒有形成的物聯網來說，我們中國，我們河北省，我們河北大學無疑是走在了最前面，我想這是個巨大的機遇。正如上次進入互聯網時代一樣，我個人認為這次的變革將更具實質性，聯系到身邊的每一個事物，通過傳感器和互聯通信，建設一個幾乎包括所有東西的大的實物網絡，帶來的發展空間和服務空間將是巨大的，人類的生產生活將被新的形式取代。據我所知，現在關于物聯網的大學研究在中國也沒有幾所，我想很多大學生和我一樣，不想錯過利用這一變革的時機，引領新的潮流與尖端技術。

物聯網架構可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器構成，包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS等感知終端。感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源。網絡層由各種網絡，包括互聯網、廣電網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，是整個物聯網的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

和傳統的互聯網相比，物聯網有其鮮明的特征。首先，它是各種感知技術的廣泛應用。物聯網上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據。其次，它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網，通過各種有線和無線網絡與互聯網融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要 通過網絡傳輸，由于其數量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協議。還有，物聯網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以適應不同用戶的不同需求，發現新的應用領域和應用模式。此外，物聯網的精神實質是提供不拘泥于任何場合，任何時間的應用場景與用戶的自由互動，它依托云服務平臺和互通互聯的嵌入式處理軟件，弱化技術色彩，強化與用戶之間的良性互動，更佳的用戶體驗，更及時的數據采集和分析建議，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撐。

2009年9月，在北京舉辦的物聯網與企業環境中歐研討會上，歐盟委員會信息和社會媒體司RFID部門負責人Lorent Ferderix博士給出了歐盟對物聯網的定義：物聯網是一個動態的全球網絡基礎設施，它具有基于標準和互操作通信協議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網絡無縫整合。物聯網將與媒體互聯網、服務互聯網和企業互聯網一道，構成未來互聯網。由此可見物聯網的寬度與廣度都是以前任何通信技術不可比擬的，但是物聯網中的物有明確的規定，這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯網”的范圍：

1、要有相應信息的接收器；

2、要有數據傳輸通路；

3、要有一定的存儲功能；

4、要有CPU；

5、要有操作系統；

6、要有專門的應用程序；

7、要有數據發送器；

8、遵循物聯網的通信協議；

9、在世界網絡中有可被識別的唯一編號。可見物聯網將是一個多學科交叉的綜合技術，涵蓋傳感，控制，通信，安全等，而實物的生產又與機械密不可分，物聯網著實是一個新時代最綜合最有實際意義的領域。

2009年10月24日，在中國第四屆中國民營科技企業博覽會上，西安優勢微電子公司宣布：中國的第一顆物聯網的中國芯——“唐芯一號”芯片研制成功，中國已經攻克了物聯網的核心技術。唐芯一號芯片是一顆2.4G超低功耗射頻可編程片上系統PSoC，可以滿足各種條件下無線傳感網、無線個域網、有源RFID等物聯網應用的特殊需要，為我國的物聯網產業的發展奠定了基礎。“與計算機、互聯網產業不同，中國在‘物聯網’領域享有國際話語權！”中科院上海微系統與信息技術研究所副所長、中科院無錫高新微納傳感網工程中心主任劉海濤自豪的說。目前，我國的無線通信網絡已經覆蓋了城鄉，從繁華的城市到偏僻的農村，從海島到珠穆朗瑪峰，到處都有無線網絡的覆蓋。無線網絡是實現“物聯網”必不可少的基礎設施，安置在動物、植物、機器和物品上的電子介質產生的數字信號可隨時隨地通過無處不在的無線網絡傳送出去。“云計算”技術的運用，使數以億計的各類物品的實時動態管理變得可能。

2012年由重慶郵電大學研發的全球首款支持三大國際工業無線標準的物聯網核心芯片——渝“芯”一號（uz/cy2420）在渝正式發布，標志著我國在工 業物聯網技術領域達到了世界領先水平，為我國掌握物聯網核心技術的國際競爭話語權奠定了堅實基礎，對加快推進工業化與信息化的深度融合具有重要意義。

而在“物聯網”這個全新產業中，我國的技術研發水平處于世界前列，具有重大的影響力。中科院早在１９９９年就啟動了傳感網研究，與其它國家相比具有同發優勢。該院組成了２０００多人的團隊，先后投入數億元，在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、傳感器終端機、移動基站等方面取得重大進展，目前已擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈。在世界傳感網領域，中國與德國、美國、韓國一起，成為國際標準制定的主導國之一。業內專家表示，掌握“物聯網”的世界話語權，不僅僅體現在技術領先，更在于我國是世界上少數能實現產業化的國家之一。這使我國在信息技術領域迎頭趕上甚至占領產業價值鏈的高端成為可能。

多種傳感手段組成一個協同系統后，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。由于效率高于美國和以色列的防入侵產品，國家民航總局正式發文要求，全國民用機場都要采用國產傳感網防入侵系統。至2009年8月，僅浦東機場直接采購傳感網產品金額為４０００多萬元，加上配件共５０００萬元。劉海濤稱，若全國近２００家民用機場如果都加裝防入侵系統，將產生了上百億的市場規模。

正如演講老師所說，現在還沒有一個人是這方面的專家，我想對于這個未知的新領域，還有很多東西需要我們開發與拓展。作為感知中國的中心，無疑是一塊很好的實驗基地，這對于我們計算機科學與技術學院的學生來說也是一個不可多得得機遇。

未來的工作方向可能與物聯網密切相關，也許用不了多久物聯網人才就會成為最緊缺的專門人才，能作為計算機科學與技術學院的學生，這正是一件很榮幸的事情，為了以后的發展，這將是不斷學習有關知識的動力與源泉，我個人也會因此不斷努力，達到一定的高度，朝著新的機遇和變革勇往直前。

xxxx

學號：xxxxxxxxxx

計算機科學與技術專業

第二篇：學科前沿講座

學科前沿講座

專業班級： 光信13-3_

姓 名： 朱家興_

學 號： _10134425__

任課教師： 張國營

2016年 11月 11 日

量子計算與量子計算機

【摘要】量子計算的強大運算能力使得量子計算機具有廣闊的應用前景。該文簡要介紹了量子計算的發展現狀和基本原理，列舉了典型的量子算法，闡明了量子計算機的優越性，最后預測了量子計算及量子計算機的應用方向。

【關鍵詞】量子計算；量子計算機；量子算法；量子信息處理 1.引言

在人類剛剛跨入21世紀的時刻！科技的重大突破之一就是量子計算機的誕生。德國科學家已在實驗室研制成功5個量子位的量子計算機，而美國LosAlamos國家實驗室正在進行7個量子位的量子計算機的試驗【1】。它預示著人類的信息處理技術將會再一次發生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎的量子信息處理技術已成為一項十分緊迫的任務。2.子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統。量子計算機足根據物理系統的量子力學性質和規律執行計算任務的裝置【2】。量子計算足以量子計算目L為背景的計算。是在量了力。4個公設（postulate）下做出的代數抽象。Feylllilitn認為，量子足一種既不具有經典耗子性，亦不具有經典渡動性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個物理客體（如電子）在另一個客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉移過程）時將會吸收或發出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發生躍遷的兩個能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產生了一個相互溝通和轉化的橋梁；愛因斯坦的質能轉換關系也提示了物質和能量在一定條件下是可以相互轉化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統并可以相互轉化的。量子的某些獨特的性質為量了計算的優越性提供了基礎。3.量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現量子計算的機器，是以原子量子態為記憶單元、開關電路和信息儲存形式，以量子動力學演化為信息傳遞與加工基礎的量子通訊與量子計算，是指組成計算機硬件的各種元件達到原子級尺寸，其體積不到現在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統，它能存儲和處理關于量子力學變量的信息【3】。量子計算機遵從的基本原理是量子力學原理：量子力學變量的分立特性、態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，量子力學變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個量子位是一個二能級（或二態）系統，所以一個量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個極化方向來表示0和1；或用一原子的基態代表0第一激發態代表1。就是說在量子計算機中，量子信息是存儲在單個的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉動一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計算機使用兩個量子寄存器，第一個為輸入寄存器，第二個為輸出寄存器。函數的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現。單量子位算符實現一個量子位的翻轉。兩量子位算符，其中一個是控制位，它確定在什么情況下目標位才發生改變；另一個是目標位，它確定目標位如何改變；翻轉或相位移動。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計算，首先看經典計算。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行交換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來實現【4】。經典計算機具有如下特點：

a其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本征態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b經典計算機內部的每一步變換都將正交態演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。

相應于經典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計算機的特點為：

c量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；

d量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態之后，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結果。這種計算稱為量子并行計算，量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優越性之一。

4.量子智能計算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計算方法的計算處理方面，同時智能計算向來是算法研究的熱門領域，研究表明，二者的結合可以取得很大的突破，即利用量子并行計算可以很好的彌補智能算法中的某些不足【5】。

目前已有的量子智能計算研究主要包括：量子人工神經網絡，量子進化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經網絡算法和量子進化算法已經成為目前學術研究領域的熱點，并且取得了相當不錯的成績，下面將以量子進化算法為例。

量子進化算法是進化算法與量子計算的理論結合的產物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標記染色體，使得一個染色體可以攜帶大數量的信息。同時通過量子門的旋轉角度表示染色體的更新操作，提高計算的全局搜索能力。

目前量子進化算法已經應用于許多領域，例如：工程問題、信息系統、神經網絡優化等。同時，伴隨著量子算法的理論和應用的進一步發展，量子進化算法等量子智能算法有著更大的發展前景和空間。

5.量子計算的應用

1.量子疊加態的計算魅力。在經典物理學中，物質在確定的時刻僅有確定的一個狀態。量子力學則不同，物質會同時處于不同的量子態上。因為處于疊加態，這就意味著，量子計算一次運算就可以處理210=1024個數（從0到1023被同時處理一遍）【6】。以此類推，量子計算的速度與量子比特數是2的指數增長關系。一個64位的量子計算機一次運算就可以同時處理264=***709551616個數。如果單次運算速度達到目前民用電腦CPU的級別（1GHz），那么這個64位量子計算機的數據處理速度將是世界上最快的“天河二號”超級計算機（每秒33.86千萬億次）的545萬億倍。

量子力學疊加態賦予了量子計算機真正意義上的“并行計算”，而不像經典計算機一樣只能并列更多的CPU來并行。因此在大數據處理技術需求強烈的今天，量子計算機越來越獲得互聯網巨頭們的重視。

2.肖爾算法――RSA加密技術的終結者。1985年，牛津大學的物理學家戴維?德意志提出了量子圖靈機模型的概念。隨后貝爾實驗室的彼得?肖爾于1995年提出了量子計算的第一個解決具體問題的思路，即肖爾因子分解算法。

我們今天在互聯網上輸入的各種密碼，都會用到RSA算法加密。這種技術用一個很大的數的兩個質數因子生成密鑰，給密碼加密，從而安全地傳輸密碼。由于這個數很大，用目前經典計算機的速度算出它的質數因子幾乎是不可能的任務。但利用量子計算的并行性，肖爾算法可以在很短的時間內通過遍歷算法來獲得質數因子，從而破解掉密鑰，使RSA加密技術不堪一擊。

量子計算機會終結任何依靠計算復雜度的加密技術，但這不意味著從此我們會失去信息安全的保護。量子計算的孿生兄弟――量子通信，會從根本上解決信息傳輸的安全隱患。

6.量子計算機的應用前景

目前經典的計算機可以進行復雜計算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計算需要耗費大量的時間和資源，以致在宇宙時間內無法完成【7】。量子計算研究的一個重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計算機首先可用于因子分解。因子分解對于經典計算機而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎。按照Shor的量子算法，量子計算機能夠以多項式時間完成大數質因子的分解。量子計算機還可用于數據庫的搜索。1996年，Grover發現了未加整理數據庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計算機上可以實現對未加整理數據庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應用是計算機視覺，計算機視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結構和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數據量很大，以致不得不對圖像數據進行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息 參考文獻

1.王書浩，龍桂魯.大數據與量子計算

2.張毅，盧凱，高穎慧.量子算法與量子衍生算法 3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吳楠，宋方敏。量子計算與量子計算機

5.蘇曉琴，郭光燦。量子通信與量子計算。量子電子學報，2004，21（6）：706-718

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

7.王蘊，黃德才，俞攸紅.量子計算及量子算法研究進展.

第三篇：學科前沿講座

聽學科前沿講座有感

學科前沿是指整個科技體系或學科群中居于主導地位具有帶動其它科學發展并影響人們科學觀念轉變的學科。學科前沿是指某一學科中最能代表該學科發展趨勢制約該學科當前發展的關鍵性科學問題、難題及相應的學說。

在即將畢業之際，即將踏入工作生涯，了解學科前沿是至關重要的。學院在這個時候給我們安排學科前沿講座，意義是非凡的，我們也應該抓住這次機會認真學習學科前沿知識，為以后的工作生涯和人生打下結實的基礎。

因此在聽完三位老師的講座，不禁有感而發，對機械學科的前沿有了更深入的了解。

一、對我國汽車前沿的感悟

中國汽車發展歷程

新中國剛一成立就決定發展自己的汽車工業，1953年第一汽車制造廠破土動工，毛澤東主席為奠基儀式親自題寫了“第一汽車制造廠奠基紀念”。1956年我國生產的第一輛汽車下線，毛主席又親自為其命名———解放，對于當時工業整體水平非常落后的中國人來說，這確實是一次經濟上的解放。1956年是中國汽車史上令人難忘的一年。5月，第一汽車制造廠試制成功東風牌轎車，送往北京向黨的八大”獻禮，這是中國自制的第一部轎車，6月，北京第一汽車廠附件廠試制成功井岡山牌轎車，同時工廠更名為北京汽車制造廠。8月一汽又設計試制成功第一輛紅旗牌高級轎車，9月上海汽車配件廠試制成功第一輛鳳凰牌轎車。在大躍進的年代，這幾輛稚嫩的國產轎車確實讓全國人民歡欣鼓舞了一陣子。

六七十年代，除了紅旗外，中國惟一大批量生產的轎車就是上海牌轎車。1964年，鳳凰牌轎車改名為上海牌，并對制造設備做了一系列改進。首先制成了車身外板成套沖模，結束了車身制造靠手工敲打的落后生產方式，又以此為基礎制成各種拼裝臺，添置點焊機，實現拼裝流水線生產，轎車質量得到穩定和提高。1965年上海轎車通過一機部技術鑒定，批準定型。到1979年，上海牌轎車共生產了一萬七千多輛，成為我國公務用車和出租車的主要車型。1972年起還對車身進行了改型，并減輕了自重。1980年，該車年產量突破5000輛。1985年，已經開始與德國大眾公司合資的上海轎車廠和嘉定縣聯營另行建廠繼續生產上海轎車，并繼續做了一些技術改進，一直生產到90年代。在相當長的時間里，上海轎車支撐著國內對轎車的需求，為社會發展做出了貢獻。但當時我國的汽車工業是以載貨車為主導的，對轎車缺乏應用的重視，這使得我國的轎車工業技術水平長期處于極為幼稚的狀態。

改革開放后，我國經濟迅速發展，對轎車的需求越來越強，我國落后的轎車工業根本無法滿足這種需求。一時間，外國轎車洪水般涌入我國。1984年至1987年，我國進口轎車64萬輛，耗資266億元。為了迅速提高中國轎車生產能力和技術水平，我國汽車工業開始走上與國外汽車企業合作、引進消化外國先進技術的發展道路。具體方式基本都是從進口全部散件組裝開始，逐漸提高國產化率。純種的中國汽車也在不斷發展，長城、吉利、奇瑞等車廠已經發展壯大起來，技術也越來越好，反正自己孩子自己養，國人支持，他們肯定能做好。

中國汽車的發展方向

中國車企目前還處于開闊市場階段，但從長遠方向看，提高自身產品才是第一要旨。所以中國汽車業將在逐步占領世界市場的同時，加強品牌建設，提高汽車質量和性能，將中國從一個汽車生產大國向汽車研發大國轉變。現代汽車電子化、智能化、多媒體化和網絡化的應用，不僅提高了汽車的動力性、經濟性、安全和環保性，改善了行駛的穩定性和舒適性，推動了汽車工業的發展，還為電子產品開拓了廣闊的市場，從而推動了電子工業的發展。因此，大力發展汽車電子化、智能化、多媒體化和網絡化，加快汽車電子化速度，是啟動和振興汽車工業的重要手段。也是中國汽車零部件企業的新的經濟增長點。

二、礦用絞車前沿感悟

聽完李老師的講座，我深感到礦山機械設備的落后，據李老師所說，礦山設備要落后一般機械二十年。在那里生產的資源推動著中國的發展，然而卻沒有人去推動他們的發展。

在這里也深刻體會到我校老師獨自走入深山的寂寞，也希望國家和社會給予更多的關注，來回饋礦山，感知礦山。解救那些用生命換來工業糧食的礦山工人們，那些對礦上不離不棄的礦大人

三、中國礦業大學的機械電子的感悟

機電是中國礦業大學起步較早的一門學科，也是社會發展的一門前沿學科，機電控制、機電一體化和機電自動化都是現代制造技術所必須的學科。在之前發展也是我校的強勢學科，但由于學校領導的不只是，導至學科人才流失，技術失傳，相對其他學校機械電子的大發展，而我校的機電學科有逆水行舟不進則退之勢。加上學校對機電學科教學的忽視，導至學生對機電的不了解，在以后工作當中對出現問題不知道如何去解決！在這里我也希望學校和學院領導關注一下機電學科的發展，提高學生的綜合素質，拓寬學生的知識面。

小結

中國礦業大學有很大一批老師機械學科前沿，為礦業大學機械學科發展付出了不懈的努力。希望學校領導給予大力支持，支持機電學院的老師，支持礦大的機械學科的發展，支持機械學科的教育工作。讓我們更有能力去回饋礦山、感知礦山、去為那些為中國發展提供資源和生命的礦山人，為礦山安全、高效開采奉獻知識和生命

第四篇：物聯網報告

物聯網技術的架構與應用

摘要：繼計算機、移動通信網絡和互聯網之后的第三次信息產業浪潮一物聯網，因其廣闊的行業應用前景而受到了各國政府的重視。物聯網的架構體系、關鍵技術對物聯網的應用起到了決定性的作用。物聯網的應用，可以改變傳統行業的管理模式，讓管理變得更加智能，更加高效。

關鍵詞：物聯網；IKFID；J2EE；ZIGBEE 物聯網是通過各種感知設備和互聯網，連接物體與物體的，全自動、智能化采集、傳輸與處理信息的，實現隨時隨地和科學管理的一種網絡；是對當今各種新技術、新理念的高度融合，它打通了電子技術、自動化技術、通信技術、生物技術、機械技術、材料技術等以往關聯不大的技術之間的通道，使得這些技術真正融合為一個整體，從而實現了通信從人與人向人與物、物與物的拓展。物聯網行業應用需求廣泛，潛在市場規模巨大，它將成為全球下一個萬億元級規模的新興產業。目前物聯網技術發展已列入我國國家級重大科技專項，可以肯定其代表了下一代信息技術發展方向，將會像互聯網一樣成為全球經濟發展的又一個驅動器，帶領全球經濟走出危機。

一、物聯網的應用架構

(一)基于RFID的物聯網應用架構。RFID可能是三類技術體系中最靈活的能夠把“物”改變成為智能物件的，它的主要應用是把移動和非移動資產貼上標簽，實現各種跟蹤和管理。RFID只是編碼的一種載體，此外還有其他基于物理、化學過程的載體。

(二)基于傳感網絡的物聯網應用架構。物聯網中的傳感網絡主要是指無線傳感網絡(WSN，Wireless Sensor Networks)。WSN由分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成，共同協作完成對特定周邊環境狀況，包括溫度、濕度、化學成分、壓力、聲音、位移、振動、污染顆粒等的監控。

(三)基于M2M的物聯網應用架構。業界認同的M2M理念和技術架構覆蓋的范圍應該是最廣泛的，包含了EPCGlobal和WSN的部分內容，也覆蓋了有線和無線兩種通信方式，一個典型的M2M系統包括：M2M應用，M2M中間件，網絡層，M2M網關層，遠程設備。

二、物聯網中的關鍵技術 物聯網涉及的新技術很多，其中關鍵技術主要有射頻識別技術、傳感器技術、網絡通信技術和云計算(傳輸數據計算)。

(一)射頻識別技術。俗稱“電子標簽”，是特聯網中非常重要的技術，是實現物聯網的基礎與核心。這一技術由三個部分構一63～成：標簽(Tag)，附著在物體上以標識目標對象；閱讀器(Reader)，用來讀取(有時還可以寫入)標簽信息，既可以是固定的也可以是移動的；天線(Antenna)，其作用是在標簽和讀取器之間傳遞射頻信號。此技術的可以應用于供應鏈管理系統，高速公路的自動收費系統。射頻技術發展面臨的主要問題和難點有：射頻識別的碰撞防沖突問題，射頻天線研究，工作頻率的選擇，安全與隱私問題。

(二)傳感器技術。傳感器是提取信息的關鍵器件，是現代信息系統和各種裝備不可缺少的信息采集手段。由于物聯網通常處于自然環境中，傳感器要長期經受惡劣環境的考驗。即使是最現代化的電子計算機，假如沒有準確的捕獲和轉換，一切準確的測試與控制都將無法實現。在物聯網方面的應用中，需要傳感器在感知信息方面和自身的智能化和網絡化方面有較大方面的提高。

(三)網絡通信技術。最基礎的物物之間的感知通信是不可替代的關鍵技術。網絡通信技術包括各種有線和無線傳輸技術、交換技術、組網技術、網關技術等。其中M2M技術是指所有實現人、機器、系統之間建立通信連接的技術和手段，同時也可代表人對機器(Man-To—Machine)、機器對人(Machine—To—Man)、移動網絡對機器(Mobile-To—Machine)之間的連接與通信。M2M技術適用范圍廣泛，可以結合wifi、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB等近距離連接技術，此外還可以結合XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網絡的位置服務技術等。此技術可用于安全監測、自動售貨機、貨物跟蹤領域。目前M2M技術的重點在于機器對機器的無線通信，而將來的應用則將遍及軍事、金融、交通、氣象、電力、水利、石油、煤礦、工控、零售、醫療、公共事業管理等各個行業。

三、物聯網的典型應用

智能家居。物聯網的預期應用中，智能家居是一個重要的應用領域。智能家居，由網絡家民和家庭網絡所組成的家庭設施，通過學習、推理等方法為用戶提供服務和自主管理能力。家庭網絡，是融合控制網絡和多媒體信息網絡于一體的家庭信息化平臺，用以實現在家庭范圍內信息設備、通信設備、娛樂設備、家用電器、自動化設備、照明設備、家庭求助報警、保安(監控)裝置及水電氣熱表等設備的信息互聯。網絡家電，是將普通家用電器利用數字技術、網絡技術及智能控制技術設計改進的新型家電產品，可以實現互聯組成一個家庭內部網絡，同時這個家庭網絡又可以與外部互聯網相連接。

物聯傳感技術是全球第一個利用物聯網來控制燈飾及電子電器產品（我們現在通稱為zigbee產品），并將其作為智能家居主流產品走向了商業化。ZigBee最初預計的應用領域主要包括消費電子、能源管理、衛生保健、家庭自動化、建筑自動化和工業自動化。隨著物聯網的興起，ZigBee又獲得了新的應用機會。物聯網的網絡邊緣應用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構成物聯網的最基礎最核心最廣泛的單元細胞，而ZigBee能夠在數千個微小的傳感傳動單元之間相互協調實現通信，并且這些單元只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個網絡節點傳到另一個節點，所以它的通信效率非常高。這種技術低功耗、抗干擾、高可靠、易組網、易擴容，易使用，易維護、便于快速大規模部署等特點順應了物聯網發展的要求和趨勢。目前來看，物聯網和ZigBee技術在智能家居、工業監測和健康保健等方面的應用有很大的融合性。

值得注意的是，物聯網的興起將給ZigBee帶來廣闊的市場空間。因為物聯網的目的是要將各種信息傳感傳動單元與互聯網結合起來從而形成一個巨大的網絡，在這個巨大網絡中，傳感傳動單元與通信網絡之間需要數據的傳輸，而相對其他無線技術而言，ZigBee以其在投資、建設、維護等方面的優勢，必將在物聯網型智能家居領域獲得更廣泛的應用。物聯傳感控制規格遂成為當今家庭智能家居自動化控制規格的主要領導者。

隨著智能家居的迅猛發展，越來越多的家居開始引進智能化系統和設備。智能化系統涵蓋的內容也從單純的方式向多種方式相結合的方向發展。但較之于歐美發達國家，我國的我國智能家居系統起步稍晚，所以目前市場主流的產品（系統）還無法很好地解決產品本身與市場需求的矛盾，使得智能家居市場的僵冰還沒有被完全打破，所以很大程度上阻礙了智能家居產業的發展。在此情形之下，從產品（系統）的技術角度上看什么才是解決這個難題的方法？據市場調研顯示，只有智能家居交互平臺才是最好的手段之一。

而隨著云技術的發展，近日市面上出現了將云語音控制融入到控制系統的智能家居控制軟件，不需要專業的設備，任意一臺智能手機或是平板電腦安裝上軟件即可，其兼容 windows IOS android系統，開啟手機軟件，啟用監聽模式，在聲場的覆蓋的范圍內，即可與系統對話控制電氣設備，更強大的是該系統還可以接入互聯網系統，進行日常信息查詢，瀏覽網頁，搜索音樂等功能，整個交互的過程，可以是全語音也可以是屏幕顯示。

說了很久的“智能家居”，最近有了一些新的動向：以往“智能家居”似乎只是家電廠家的事，但與互聯網有著密切聯系的手機廠家最近開始頻頻參與進來，魅族與海爾U-Home智能家居搭上了手，而早些時候小米與美的實現了股權合作，海爾跟美的是國內白色家電名列前茅的品牌，與手機廠家聯手有著很深遠的意義。僅僅兩三年時間，“智能家居”真有點連片成形的感覺。人們不禁要問，真正的“智能家居”還有多遠？“看”點：“硬+軟”陣容擴大

如果說前兩年“智能家居”初現雛形的時候，人們還有點模糊。最初，“智能家居”在各種家電展會上，體現的是家電產品的一枝獨秀。當“手機+家電”紛紛聯手之后，思路已經越來越清晰。在小米去年底宣布入股美的之后，不久前，手機品牌魅族與海爾的U-Home智能家居及海爾旗下的日日順物流、海爾云貸宣布聯手，在智能家居、物流倉儲和金融服務等方面展開生態鏈式的合作。在軟件方面，魅族Flyme系統將會在海爾U+智能家居平臺中植入魅族的智能家居LifeKit應用；硬件方面，手機、家電等產品可以通過聯網功能實現“大一統”的融合，手機遠程操控家電已經不再是難事。

考慮到海爾與美的堪稱目前國內白色家電的兩大陣營，與手機行業牽手意味著“智能家居”生態鏈已經開始蔓延。而擁有眾多中小企業資源的阿里巴巴，作為互聯網的代表，在智能生態圈中發揮著“聯動”的作用。阿里云系統(YunOS)與海爾U-Home、魅族LifeKit打通，融合上下游軟硬件服務商，可以支持多達上百種智能設備。

“亮”點：智能燈泡強勢出現

“硬+軟”的配合下，各種服務融為一體，催生出很多類型的新智能家居應用。各種空氣盒子、空氣魔方、空調以及智能燈泡，甚至智能體質分析儀都可以實現聯動。目前，最流行的是智能電燈泡，比如魅族與海爾合作的微智X-Light Plus智能燈泡可在每次亮起時，亮度由弱變強，效法自然，模擬日出的光線變化，不覺刺眼；此前，小米生態鏈中也有智能電燈泡的展示。

而在1月初的美國CES展會上，國外公司所展示的智能燈泡，可以在開燈的時候播放音樂，還帶有攝像頭監控功能，可以錄制視頻作為監控資料，可識別家庭內部人員的身份。通過燈泡中內置的攝像頭、麥克風和揚聲器，主人可以遠程監控家庭當中的安全狀況，看清楚闖入家門的是熟人還是賊。

顯然，智能燈泡只是“智能家居”的一個縮影。它的出現將“智能家居”的概念范疇從傳統的家用電子設備，上升到各種家居設備當中。愛立信方面不久前發布的數據則顯示，到2020年預計會有500億互聯設備相連。不光是可通電的設備，就連紙張都可以通過人體生物電的傳導方式實現與外界聯網——這確確實實形成了物物有機相連的“物聯網”世界。

瓶頸：平臺“破局”有門檻

前景的看好，并不意味著一帆風順。目前“智能家居”最大的問題就是平臺各自為政。幾乎每家都有自己的平臺，比如創維曾經公布過基于安卓衍生出來的智能家居平臺，三星將自己的Tizen系統應用于智能電視，LG方面則推出了HomeChat智能家居系統，魅族Flyme加上海爾U+平臺目前聚合了40多個廠家、50多個品類的最新應用，甚至老牌芯片商美國高通公司也趁熱打鐵推出Qualcomm AllPlay智能媒體平臺。

對于普通消費者而言，很少有家庭會購買單一品牌的全套家電、手機等產品，這就意味著不同品牌之間如果不能互通，那么所有設備就很難連接到一起，“智能家居”也就只能停留在概念上了。跨品牌、跨平臺之間實現“智能家居”，門檻較高。所以，下一步，很有可能將會形成品牌與品牌之間的平臺融合，而手機、互聯網企業很可能在其中發揮穿針引線的作用。

物聯網的發展涉及產業創新、結構調整和發展方式轉變，直接推動國家信息化進程，是改善民生、利國惠民的重要技術手段和推動新興產業發展的突破口，更是提升國家綜合國力的關鍵。我國有著廣闊的市場空間，但國內的生產現狀還停留在低附加值的狀況，物聯網這一新技術的出現，不僅對傳感器市場帶來具大的潛力，更會對傳統行業帶來新的發展機遇。參考文獻：

[1】李航，陳后金．物聯網的關鍵技術及其應用前景卟北京交通大學電子信息工程學院

【2】許億祺．物聯網與家電Ⅱ]沖國電器科學研究院

[3】劉鵬程．淺談物聯網與物品編碼標準化U]．北京交通大學經濟管理學院 [4】崔曼，盧建軍，趙安新，衛晨．基于物聯網的煤炭企業物流信息平臺卟西安科技大學，西安郵電學院

【5]m壽文，李冉．物聯港規劃與建igU]．北京交通大學交通運輸學院 [作者簡介]林艷(1980一)，女，遼寧阜新人，學士學位，助理工程師，研究方向：信息系統與信息管理；林源(1985一)，男，遼寧阜新人，學士學位，助理工程師，研究方向：計算機應用。

第五篇：關于物聯網報告

物聯網發展與應用探討

摘 要：

業內專家認為，物聯網一方面可以提高經濟效益，大大節約成本；另一方面可以 為全球經濟的復蘇提供技術動力。它被認為是當前最具發展潛力的產業之一，將 有力帶動傳統產業轉型升級，引領戰略性新興產業的發展目前，美國、歐盟、中 國等都在投入巨資深入研究探索物聯網。物聯網的產生及其發展，備受人們的關 注，它涵蓋了生活中的方方面面，而且已經用于或將用于生活的方方面面。本文 從宏觀上分析了物聯網概念的提出、物聯網的發展背景及發展前景、對經濟的影 響、應用領域、目前市場的使用情況、物聯網目前存在的問題等方面來分析物聯 網這個行業。

關鍵詞：物聯網 ； 浪潮 ；新興產業 ； 經濟效益 ； 技術動力 引 言：

物聯網概念提出來短短的幾年時間，就受到了很多的追捧。它的發展空間，它的價值，它對未來很長一段時間經濟發展的影響，都倍受關注和期望。目前，國外對物聯網的研發、應用主要之中在美、歐、日、韓等少數國家，其最初的研發方向主要是條形碼、RFID、等技術在商業零售、物流領域應用，而 隨著 RFID、傳感器技術、遠程通信以及計算技術等的發展，今年來其研發、應 用開始拓展到環境監測，生物醫療、智能基礎設施等領域。思科、IBM 等公司都 已經開始研究物聯網方面的應用。美國，歐盟、日本、韓國等政府也都給出了發 布了很多相關政策扶持物聯網的建設。國內，政府部門也給予了極大的關注。2009 年 8 月溫家寶總理在無錫考察 傳感網產業發展時明確指示要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術，并且明確 要求盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。目前清華大學等 眾多高校也都紛紛開設物聯網專業。目前也有很多的企業也開始了對物聯網方面 的研究及開發，部分相關產品也已經開始投入市場了。

1.物聯網的基本內涵

物聯網被視為互聯網的應用擴展，應用創新是物聯網的發展的核心，以用戶體驗為核心的創新是物聯網發展的靈魂。

英文名： Internet of Things（IOT），也稱為Web of Things。物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任

何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。“物聯網”被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。

2.從互聯網到物聯網的演進

在互聯網從IPv4向IPv6過渡的同時，移動通信網絡已實現了從2G向3G 轉變，現正在向LTE演進。移動通信與Internet的融合，極大地延伸了網絡的發展應用空間，移動互聯網的概念已悄然興起，“網絡即一切（Network is Everything）”的理想正在變成現實。以互聯網為主要核心技術，帶動了網絡信息化技術的發展。

1998年美國率先提出了“數字地球”的概念，這是一個與3S（3S技術即遙感RS，地理信息系統GIS 和全球定位系統 GPS的有機結合）、網絡、虛擬現實等密切相關的概念。其核心思想是用數字化的手段來處理整個地球的自然 和社會活動諸方面的問題，最大限度地優化和利用自然和社會資源，并能通過多種方式技術快速交換與獲取信息。從技術層面上看，要實現數字化地球的構想，其主要支撐基礎包括信息高速公路（寬帶高速網）的建設、高分辨率空間影像和其它相關空間技術的研發、海量數據處理與科學計算、可視化和虛擬現實技術等。

1999年美國麻省理工大學首次提出了物聯網概念。物聯網即是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按 約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。最初，物聯網只是一個用于物流管理的網絡。但隨著技術和應用的發展，物聯網的內涵產生了較大的變化，2005 國際電信聯盟 ITU 的《互聯網系列報告：物聯網》中強調了物聯網是對互聯網和移動網絡的進一步拓展，并在報告中提出：信息與通信技術的目標已經從任何時間、任何地點連接任何人，發展到連接任何物體的階段，而萬物的連接就形成了物聯網。物聯網是信息通信網絡高度普及、互聯網應用滲透到各行各業、以信息化帶動傳統產業現代化的必然產物，是繼人與人之間通信 和信息交互需求得到基本滿足之后，向人與物及物與物連接、感知和互動擴，通過將虛擬信息與物理世界進行緊密結合，使人類的經濟和社會活動更加智能、便捷、高效。

物聯網是未來的發展趨勢，因此也是各國戰略布局中的重要組成部分。2008年美國IBM公司正式提出“智慧地球”（Smart Planet）的概念，不久后成為美國國家戰略的一部分。“智慧地球”的核心理念是要把傳感器嵌入到各個領域的儀器裝備中，形成所謂“物聯網”實現全面感知。并通過超級計算機和云計算將“物聯網”整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。2009年，溫家寶總理提出“感知中國”，則拉開了全面建設中國物聯網的序幕。

從技術層面上看，物聯網與互聯網有著天然的緊密聯系，二者都是基于某種開放的網絡間通信協議，實現了同構或異構網絡的互聯與信息交換。如果說互 聯網更多的是指利用通信線路把分布在不同地點上 的多個獨立的計算機系統連接起來，構成網絡資源共享的系統，那么物聯網則是要把所有具備信息傳感功能的設備或物體互聯，從而形成的一個巨大的傳感器智能網，最終可達到“全面感知、可靠傳送、智能處理”的綜合功能。

要構成一個巨大的感知網絡，如何實現感知是至關重要的。無線傳感器網絡也是近年來發展起來的一門嶄新的技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術等多學科交叉研究成果，在傳感器網絡內通過無線通信的方式形成個多跳的自組織的系統，其目的是協作感知采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，它能夠靈活地實時監測網絡分布區域內的各種數據，并對這些數據進行處理，獲得詳盡而準確的信息傳送給用戶。無線傳感器網絡作為終端感知網絡，與移動通信網絡相結合，將形成物與物（Machine to Machine）、人與人（Man to Man）、物與人（Machine to Man）的互聯 網絡，也即 M2M。

3.物聯網的體系構架

物聯網技術與應用目前尚未建立起一套標準的、開放的、可擴展的物聯 網體系架構。但可把物聯網劃分為一個由傳感器層、傳送層、物聯網服務層和 應用層組成的四層體系。

(1)傳感器層及M2M終端,主要包括RFID標簽和讀寫器、攝像頭、傳感器網絡和傳感器網關等，在這一層次要解決的重點問題是感 知、識別物體，采集信息。為支撐。建設物流領域的信息網絡（物流網）是實現物流信息化的關鍵內容之一 ：建立交通通信服務專網系統，采用現代數 字蜂窩移動通信、計算機網絡等通信技術，為物流信息的快速傳遞與處理提供 硬件基礎 ；建立物流信息管理平臺，組建網上物資貿易和物資配送服務市場，并采用RFID，GIS，GPS，自動數據交換與處理等技術提高物流信息的搜集、處 理和服務能力，縮短物流信息交換與作業時間，提高效率。物流系統的體系架構。

(2)傳輸層首先包括各種通信網絡與互聯網形成的融合網絡，以將傳感器層收集的各類信息進行可靠傳送，這一層是目前比較成熟的部分。

(3)物聯網服務層包括物聯網管理中心、信息中心、專家系統等對海量信息進 行智能處理的部分。

(4)應用層是將物聯網技術與行業專業領域技術相結合，比 如物流系統、安全監控、農業監控、災害監控、智能家居、車輛調度、軍事領域等。物聯網通過應用層最終實現信息技術與行業專業技術的深度融合，因此發展針對行業應用的物聯網最切實際需求。

4.基于物聯網的物流系統

(1)物流網的核心是物流管理中心體系架構，建立一個統一的物流服務平臺

與客戶的終端接口，物流服務平臺應與系統內的電子商務系統、調度監.物聯網體系架構圖控系統、倉儲管理系統等星型連接，并建立一個公共綜合信息庫存儲公共信息。

(2)倉儲管理系 統利用條碼掃描或RFID 標簽結合掌上電腦或移動終端形

式，自動化識別配送物品；在運營商的無線業務平臺上構建物流配送系統，實現物流配送物品信息、管理信息的無線數據傳輸，提供廣域的無線 IP 連接；通過接受到的物品配送信息、物品儲存、物品監控等信息，準確顯示物品位置、進行物品出入驗證，實現自動化貨倉管理。

(3)調度監控系統將物聯網技術應用于信息化監管，使物流車輛和貨品能在物流節點被管理和控制。快速、準確地掌握整個流動過程中所發生的信息流、資金流，高效S可靠完成物流配送。

(4)電子商務系統利用互聯網技術來完成物流全過程的協調、控制和管理，實現從網絡前端到最終用戶端的所有中間過程的服務。電子物流包括物流過程中的運輸、倉儲、配送等各業務流程的組織方式、交易方式、服務方式的電子化。

(5)RFID技術作為物流網前端的自動識別和數據采集技術，可以實現物品跟 蹤與信息共享，極大地提高物流企業的運行效率，實現可視化供應鏈管理。以上基于物聯網的物流系統應用只是簡單舉例，事實上國內

大部分物聯網的業務應用還處于起步階段，首先因為商業模式不清，未形成共贏的、規模化的產業鏈，其次技術標準規范不統一，可能會影響該業務更大范 圍的拓展；終端缺乏標準化、業務運營方面用戶認知度低、支撐系統不 完善、成本高等都是需要解決的問題，總之，真正實現大規模推廣應用 還需要一定的時間。

5.總結與展望

物聯網技術應用市場正在全球范圍快速增長，隨著通信設備、軟件等相關技術的深化，物聯網術相關產品成本的下降，物聯網業務將逐漸走向全面應用。中國政府也將物聯網相關產業正式納入國家《信息產業科技發展十一五規劃及2020年中長期規劃綱要十一五規劃》重點扶持 項目。物聯網所帶來的產業價值要比互聯網大幾十倍，巨大的經濟利益 必然驅使激烈的技術競爭。全球科技大國先后都提出了物聯網發展戰略，掀起了新一輪物聯網的浪潮。2010年國務院指出要著力突破傳感網、物 聯網關鍵技術。國內各大著名高校和研發機構競相躍躍欲試、蓄勢待發。許多省份也都陸續提出了相應的發展戰略，并紛紛興建示范工程。展望未來，國家和政府已經明確提出了發展物聯網“感知中國”的宏偉戰略目標。下一步物聯網必將向終端標準化、智能化；通信寬帶化、多元化、協同化；應用綜合化、多媒體化；網絡的融合化、自組化、泛在化發展。

參考文獻

1.孫忠富,杜克明,尹首一.物聯網發展趨勢與農業應用展望.農業網絡信息.2010,5

2.李建中,高宏.無線傳感器網絡的研究進展[J].計算機研究與發展.2008。

3.Texas Instruments.A true system-on-chip solution for

2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBeeTM [Z].2006

4.Texas Instruments.CC2430ZDK ZigBee Development Kit Pro User Manual Rev.1.2.1.2006