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物联网相关资料 一、物联网化工作组织与国内标准化工作进程 1.1 标准化工作组织 1.1.1 国际标准化工作组织 国际上针对不同技术领域的物联网标准化工作早已开展。物联网技术体系庞杂，因此其标准化工作分散在不同标准化组织，各有侧重。 RFID：标准比较成熟，ISO/IEC、EPCglobal标准应用最广。 传感器网络：ISO/IEC JTC1 WG7负责标准化工作。 架构技术：ITU-T SG13对NGN环境下无所不在的泛在网需求和架构进行了研究和标准化。 M2M：ETSI M2M TC开展了对M2M需求和M2M架构等方面的标准化，3GPP在M2M核心网和无线增强技术方面正开展一系列研究和标准化工作。 通信和网络技术：重点由ITU、3GPP、IETF、IEEE等组织开展标准化工作。目前IEEE 802.15.4近距离无线通信标准被广泛应用，IETF标准组织也完成了简化IPv6应用的部分标准化工作。 SOA：相关标准正由多个国际组织，如W3C、OASIS、WS-I、TOG、OMG等研究制定。 智能电网：国际上主要有IEC、NIST、ITU-T、IEEE P2030、CEN/CENELEC/ETSI等组织进行智能电网标准化工作。 智能交通：国际上主要有ISO TC204、ITU、IEEE以及欧洲的ETSI等组织开展智能交通标准化工作。 智能家居：智能家居相关国际标准化组织包括X-10、CEBus、LonWorks、DLNA、UPnP、Broadband Forum等。 1.1.2 国内标准化工作组织 国内物联网标准化工作组织是物联网标准联合工作组，由多个工作组联合构成，如图1-1所示。 图1-1 物联网标准联合工作组在内部章程的规约下开展工作，分配工作组内各成员单位相关工作任务；工作组内各成员单位需按期缴纳会费并服从工作组的相关工作任务安排。联合工作组目前的9个成员工作组（标委会）包括：全国物品编码标委会、工信部电子标签标准工作组、传感器网络标准工作组、工信部资源共享协同服务标准工作组、中国急诊医师协会标委会、工信部宽带无线IP标准工作组、全国工业过程与测量控制标委会、工信部十进制网络标准工作组、全国智能建筑及居住区数字化标委会。 全国信息技术标准化技术委员会（常简称“信标委”）下属分会的SC27负责信息安全方面的标准化工作。信标委直属工作组之一，传感器网络标准工作组的组长单位是中科院上海微系统与信息技术研究所，官方网站是www.wgsn.org。 1.2 国内标准化工作进程 2011年7月13日，国家传感器网络标准工作组第八次全体会议在江苏无锡市举行，工作组正式发布了我国已完成的传感网首批6项标准征求意见稿。包括：《总则》、《术语》、《低速无线传感器网络网络层和应用支持子层技术规范》、《信号接口规范》、《信息安全通用技术规范》、《标识传感节点编码规范》。 上述标准征求意见稿只对组内成员及邀请成员开放。据悉，这些标准对传感器网络的总体功能要求及体系架构给出了规定；在参照国内外传感器网络领域术语的基础上对传感网术语进行了梳理与汇总；从机械、电气及软件三个层面对传感网中的传感器接口提出了规范；对传感网内统一的节点编码给出了编码规则等。相关标准名称如表1-1所示： 表1-1 相关立项标准 计划编号 项目名称 标准性质 制/修订 完成年限 主管部门 技术归口单位 20091414-T-469 传感器网络 第1部分：总则 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 20091415-T-469 传感器网络 第2部分：术语 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 20091416-T-469 传感器网络 第3部分：通信与信息交互 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 20091417-T-469 传感器网络 第4部分：接口 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 20091418-T-469 传感器网络 第5部分：安全 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 20091419-T-469 传感器网络 第6部分：标识 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 2009-2807T-SJ 机场围界传感器网络防入侵系统技术要求 推荐 制订 2010 工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会 2009-2810T-SJ 面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求 推荐 制订 2010 工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会   传感器网络网关技术要求 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会   传感器网络协同信息处理支撑服务及接口 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会   传感器网络节点中间件数据交互规范 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会   传感器网络 数据描述规范 推荐 制订 2010 国家标准化管理委员会、工业和信息化部 全国信息技术标准化技术委员会               1.3 标准体系框架 国内物联网标准化工作组织——物联网标准联合工作组制订物联网标准的总体思想是：首先，针对物联网在不同应用领域的共性特征和技术要求建立系列标准化功能模块和条目；其次，由共性平台标准选取不同标准功能模块进行组合，形成系统解决。如图1-2所示。 图1-2 物联网标准体系的设计思想 基于上述总体思想建立的标准体系框架如图1-3所示。图中，物联网标准体系主要由基础平台标准和应用子集标准构成。基础平台标准涵盖通用规范、接口、通信与信息交互、服务支持、协同信息处理、网络管理、信息安全、测试等方面。应用子集标准涵盖公共安全、环境保护、医疗和家庭看护、工业控制、军事、精细化农业、智能交通、智能建筑、太空探索、能源和智能电网等物联网具有代表性应用领域。 基础平台标准 图1-3 物联网标准体系框架 二、大数据（Big Data） 2.1 发展概述 上世纪90年代末，美国航空航天局的研究人员创造了大数据一词。大数据自诞生以来，一直是一个模糊而诱人的概念。大约从2009年开始，大数据才成为互联网信息技术行业的流行词汇，跃升为一个主流词汇。2012年3月22日，奥巴马政府宣布投资2亿美元拉动大数据相关产业发展，将“大数据战略”上升为国家战略。奥巴马政府甚至将大数据定义为“未来的新石油”。 2.2 基本概念 大数据指数据量规模巨大，无法透过目前主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理并整理成为辅助决策依据的数据。 大数据无法用单台计算机处理，必须采用分布式计算架构，其特色在于对海量数据的挖掘。 大数据并非单指人在互联网上产生的信息，全世界的工业设备、汽车、电表等上有着无数的数码传感器，随时测量和传递着有关位置、运动、震动、温度、湿度乃至空气中化学物质变化的信息，产生了海量数据。物联网、云计算、移动互联网、车联网、手机、平板电脑、PC以及遍布全世界各个角落的各种各样的传感器，无一不是大数据的来源者或者承载者。 大数据的核心在于挖掘和提纯数据中蕴藏的价值，而不是软硬件的堆砌。从各种各样类型的数据中快速获得有价值信息的能力，就是大数据技术。 2.3 主要特点 大数据的主要特点是4V：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。大数据是由数量巨大、结构复杂、类型众多、高速传送的数据构成的数据集合。 第一，数据体量巨大。从TB级别，跃升到PB级别。第二，数据类型繁多。如网络日志、视频、图片、地理位置信息等等。第三，价值密度较低。以视频为例，连续不断监控过程中，有用数据可能仅有一两秒钟。第四，处理速度很快。即所谓1秒定律。最后这一点也是大数据技术与传统数据挖掘技术的本质不同。 2.4 分析方法 2.4.1 Hadoop Hadoop是一个能够对大量数据进行分布式处理的软件框架。Hadoop以可靠、高效、可伸缩方式进行数据处理。Hadoop之所以可靠，因为其假设计算元素和存储会失败，因此维护多个工作数据副本，确保能够针对Hadoop失败的节点重新分布处理。Hadoop之所以高效，因为其以并行方式工作，通过并行处理加快处理速度。Hadoop之所以可伸缩，因为其能够处理PB级数据。此外，Hadoop依赖于社区服务器，成本较低，任何人都可以使用。 2.4.2 HPCC HPCC，High Performance Computing and Communications，高性能计算与通信。1993年，美国科学、、技术联邦协调理事会向国会提交了“重大挑战项目：高性能计算与通信”的报告，即HPCC报告。HPCC是美国总统科学战略项目，其目的是通过加强研究与开发，解决一批重要的科学与技术挑战问题。HPCC是美国实施信息高速公路而实施的计划。该计划耗资百亿美元，主要目标是达到：开发可扩展的计算系统及相关软件，以支持太位级网络传输性能，开发千兆比特网络技术，扩展研究和教育机构及网络连接能力。 2.4.3 Storm Storm是自由开源软件，一个分布式、容错的实时计算系统。Storm可以可靠处理庞大的数据流，用于处理Hadoop的批量数据。 Storm支持许多种编程语言，使用方便。 Storm可应用于诸多领域，如实时分析、在线机器学习、不停顿计算、分布式RPC(远程调用协议，一种通过网络从远程计算机程序上请求服务)、ETL（Extraction-Transformation-Loading，即数据抽取、转换和加载）等等。Storm处理速度惊人，经测试，每节点每秒钟可处理100万个数据元组。Storm可扩展、可容错，便于设置和操作。 2.4.4 Apache Drill 为帮助企业用户寻找更为有效、加快Hadoop数据查询的方法，Apache软件基金会近日发起了一项名为“Drill”的开源项目。Apache Drill实现了Google's Dremel。 MapR Technologies公司产品经理Tomer Shiran介绍，“Drill”已经作为Apache孵化器项目来运作，将面向全球软件工程师持续推广。 该项目帮助谷歌实现海量数据集的分析处理，包括分析抓取Web文档，跟踪安装在Android Market上的应用程序数据，分析垃圾邮件，分析谷歌分布式构建系统上的测试结果等等。 通过开发“Drill”Apache开源项目，组织机构有望建立Drill所属的API接口和灵活强大的体系架构，从而帮助支持广泛的数据源、数据格式和查询语言。 2.4.5 RapidMiner RapidMiner是世界领先的数据挖掘解决方案，其数据挖掘任务涉及范围广泛，包括各种数据艺术，能简化数据挖掘过程的设计和评价。 2.4.6 Pentaho BI Pentaho BI平台不同于传统的BI产品，它是一个以流程为中心、面向解决方案(Solution)的框架,其目的在于将一系列企业级BI产品、开源软件、API等等组件集成起来，方便商务智能应用的开发。它的出现，使得一系列面向商务智能的独立产品,如Jfree、Quartz等，能够集成在一起，构成一项复杂、完整的商务智能解决方案。 Pentaho BI平台、Pentaho Open BI套件核心架构和基础，以流程为中心，其中枢控制器是一个工作流引擎。工作流引擎使用流程来定义在BI平台上执行的商业智能流程。流程容易定制，也可以添加新流程。BI平台包含组件和报表，用以分析流程的性能。目前，Pentaho的主要组成元素包括报表生成、分析、数据挖掘和工作流管理等等。这些组件通过J2EE、WebService、SOAP、HTTP、Java、JavaScript、Portals等技术集成到Pentaho平台。Pentaho主要以Pentaho SDK的形式发行。 2.5 SOA管理大数据 SOA的三个数据中心模型分别是数据即服务(DaaS)模型、物理层次结构模型和架构组件模型。DaaS数据存取模型描述了数据是如何提供给SOA组件的。物理模型描述了数据是如何存储以及存储的层次图是如何传送到SOA数据存储器上的。最后，架构模型描述了数据、数据管理服务和SOA组件之间的关系。 大数据正在以不可阻拦的磅礴气势，与当代同样具有革命意义的最新科技进步 (如纳米技术、生物工程、全球化等)一起，揭开人类新世纪的序幕。简言之，以往人类社会基本处于蒙昧状态中的不发展阶段，即自然发展阶段。现在，这一不发展阶段随着2012年的所谓“世界末日”之说而永远成为过去。大数据宣告21世纪是人类自主发展的时代，是不以所谓“上帝”意志为转移的时代，是“上帝”失业的时代。 对于地球上每一个普通居民，大数据有什么应用价值呢?只要看看周围正在变化的一切就可以知道，大数据对每个人的重要性不亚于人类初期对火的使用。大数据让人类对一切事物的认识回归本源，大数据通过影响经济生活、政治博弈、社会管理、文化教育科研、医疗保健休闲等等行业，与每个人产生着密切联系。 大数据技术离你我都并不遥远，它已经来到我们身边，渗透我们每个人的日常生活消费之中，时时刻刻，事事处处，我们无法逃遁，因为它无微不至：它提供了光怪陆离的全媒体，难以琢磨的云计算，无法抵御的仿真环境。大数据依仗无处不在的传感器，比如手机、发带，甚至是能够收集司机身体数据的汽车，或是能够监控老人下床和行走速度与压力的“魔毯”(由GE与Intel联合开发)，洞察了一切。通过大数据技术，人们能够在医院之外得悉自己的健康情况;而通过收集普通家庭的能耗数据，大数据技术给出人们切实可用的节能提醒;通过对城市交通的数据收集处理，大数据技术能够实现城市交通的优化。 随着科学技术的发展，人类必将实现数千年的机器人梦想。早在古希腊、古罗马的神话中就有冶炼之神用黄金制造机械仆人的故事。《论衡》中也记载有鲁班曾为其母巧公制作一台木马车，“机关具备，一驱不还”。而到现代，人类对于机器人的向往，从机器人频繁出现在科幻小说和电影中已不难看出。公元2035年，智能型机器人已被人类广泛利用，送快递、遛狗、打扫卫生，……，这是电影《我，机器人》里描绘的场景。事实上，今天人们已经享受到了部分家用智能机器人给生活带来的便利。比如，智能吸尘器以及广泛应用于汽车工业领域的机器手等等。有意思的是，2010年松下公司专门为老年人开发了“洗发机器人”，它可以自动完成从涂抹洗发水、按摩到用清水洗净头发的全过程。未来的智能机器人不会是电影《变形金刚》中的庞然大物，而会越来越小。目前，科学家研发出的智能微型计算机只和雪花一样大，却能够执行复杂的计算任务，将来可以把这些微型计算机安装在任何物件上，用以监测环境和发号施令。随着大数据时代的到来和技术的发展，科技最终会将我们带进神奇的智能机器人时代。 在大数据时代，人脑信息转换为电脑信息成为可能。科学家们通过各种途径模拟人脑，试图解密人脑活动，最终用电脑代替人脑发出指令。正如今天人们可以从电脑上下载所需的知识和技能一样，将来也可以实现人脑中的信息直接转换为电脑中的图片和文字，用电脑施展读心术。2011年，美国军方启动了“读心头盔”计划，凭借读心头盔，士兵无需语言和手势即可以互相“阅读”彼此的脑部活动，在战场上依靠“心灵感应”，用意念与战友互通讯息。目前，“读心头盔”已经能正确“解读”45%的命令。随着这项“读心术”的发展，人们不仅可以用意念写微博、打电话，甚至连梦中所见都可以转化为电脑图像。据美国《纽约时报》报道，奥巴马政府将绘制完整的人脑活动地图，全面解开人类大脑如何思考、如何储存和检索记忆等思维密码作为美国科技发展的重点，美国科学家已经成功绘出鼠脑的三维图谱。2012年，美国IBM计算机专家用运算速度最快的96台计算机，制造了世界上第一个“人造大脑”，电脑精确模拟大脑不再是痴人说梦。试想一下，如果人类大脑实现了数据模拟，或许你的下一个BOSS是机器人也不一定。 总而言之，大数据技术的发展有可能解开宇宙起源的奥秘，因为，计算机技术将一切信息，无论是有与无、正与负，都归结为0与1，一切均存在于数的排列组合之中，在于大数据之中。 三、智慧城市（Smart city,smarter city） 3.1 基本概念 智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会创新环境下的城市形态，智慧城市以新一代信息技术为支撑，通过物联网、云计算等新一代信息技术，以及通过维基、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的应用，实现整个城市全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用，并能够实现以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。 智慧城市的定义和研究归纳起来主要集中于以下三点： 第一，智慧城市建设必然以信息技术应用为主线。智慧城市可以被认为是城市信息化的高级阶段，必然涉及到信息技术的创新应用，而信息技术是以物联网、云计算、移动互联和大数据等新兴热点技术为核心和代表的。 第二，智慧城市是一个复杂，相互作用的系统。在这个系统中，信息技术与其它资源要素优化配置并共同发生作用，促使城市更加智慧地运行。 第三，智慧城市是城市发展的新兴模式。智慧城市的服务对象面向城市主体——政府、企业和个人，它的结果是城市生产、生活方式的变革、提升和完善，终极表现为人类拥有更美好的城市生活。 综上所述，智慧城市的本质在于信息化与城市化的高度融合，是城市信息化向更高阶段发展的表现。 智慧城市将成为一个城市的整体发展战略，作为经济转型、产业升级、城市提升的新引擎，达到提高民众生活幸福感、企业经济竞争力、城市可持续发展的目的，体现了更高的城市发展理念和创新精神。 3.2 发展概述 欧盟2006年发起欧洲Living Lab组织，采用新工具和新方法、先进信息和通讯技术，调动方方面面的“集体智慧和创造力”，为解决社会问题提供机会，并发起欧洲智慧城市网络。 2008年11月，在纽约召开的外国关系理事会上，IBM提出了“智慧地球” 这一概念，进而引发智慧城市建设的热潮。 2010年，IBM正式提出“智慧城市”愿景，希望为世界城市发展贡献力量。IBM认为，城市是由——关系城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个核心系统组成：组织（人）、业务/政务、交通、通讯、水、能源；这些系统不是零散的，而是以一种协作的方式相互衔接；城市本身则是由这些系统所组成的宏观系统。 以下是另外一组数据。 新加坡2006年启动“智慧国2015”计划，通过物联网等新一代信息技术的积极应用，将新加坡建设成为经济、社会发展一流的国际化城市。在电子政务、服务民生及泛在互联方面，新加坡成绩引人注目，其中智能交通系统通过各种传感数据、运营信息及丰富的用户交互体验，为市民出行提供实时、适当的交通信息。 2007年，欧盟提出并实施一系列智慧城市建设目标。欧盟对于智慧城市的评价标准包括智慧经济、智慧环境、智慧治理、智慧机动性、智慧居住以及智慧人等6个方面。北欧国家在通过改善交通，促进节能减排方面进行了值得借鉴探索。以瑞典首都斯德哥尔摩为例，该市在治理交通拥堵方面取得了卓越成绩。具体讲，该市在通往市中心的道路上设置18个路边监视器，利用射频识别、激光扫描和自动拍照等技术，实现了对一切过往车辆的自动识别。借助这些设备，该市在周一至周五6时30分至18时30分之间对进出市中心的车辆收取拥堵税，从而使交通拥堵水平降低了25%，同时温室气体排放量减少了40%。 2009年，美国迪比克市与IBM合作，建立美国第一个智慧城市。利用物联网技术，在一个拥有6万居民的社区里将各种城市公用资源（水、电、油、气、交通、公共服务等等）连接起来，监测、分析和整合各种数据以做出智能化响应，更好地服务市民。迪比克市的第一步是向所有住户和商铺安装数控水电计量器，其中包含低流量传感器技术，防止水电泄漏造成的浪费；同时搭建综合监测平台，及时对数据进行分析、整合和展示，使整个城市对资源的使用情况一目了然。更重要的是，迪比克市向个人和企业公布这些信息，使他们对自己的耗能有更清晰认识，对可持续发展有更多的责任感。 日本2009年推出“I-Japan智慧日本战略2015”，旨在将数字信息技术融入生产生活的每个角落。目前已将目标聚焦在电子政务治理、医疗健康服务、教育与人才培养三大公共事业领域。 丹麦拟建造智慧城市哥本哈根（Copenhagen），志在2025年前成为第一个实现碳中和的城市。要实现该目标，主要依靠市政的气候行动计划——启动50项举措，以实现其2015年减碳20%的中期目标。哥本哈根的研究显示，其首都地区绿色产业5年内的营收将增长了55%。 据统计，截止到2012年2月底，我国提出智慧城市建设的总数量已经达到了154个，计划投资规模超过1.1万亿元；“十二五”规划或政府报告中提出建设智慧城市的地级以上城市共有41个，其中副省级城市10个，直辖市中北京、上海、天津均提出了智慧城市建设。 3.3 主要特征 具体来说，智慧城市应具备四个特征：全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以人为本的可持续创新。 3.3.1 全面透彻的感知 通过传感技术，实现对城市管理各方面监测和全面感知。智慧城市利用各类随时随地的感知设备和智能化系统，智能识别、立体感知城市环境、状态、位置等信息的全方位变化，对感知数据进行融合、分析和处理，并能与业务流程智能化集成，继而主动做出响应，促进城市各个关键系统和谐高效的运行。 3.3.2 宽带泛在的互联 各类宽带有线、无线网络技术的发展为城市中物与物、人与物、人与人的全面互联、互通、互动，为城市各类随时、随地、随需、随意应用提供了基础条件。宽带泛在网络作为智慧城市的神经网络，极大地增强了智慧城市作为自适应系统的信息获取、实时反馈、随时随地智能服务的能力。 3.3.3 智能融合的应用 现代城市及其管理是一类开放的复杂巨系统，新一代全面感知技术的应用更增加了城市的海量数据。集大成，成智慧。基于云计算，通过智能融合技术的应用实现对海量数据的存储、计算与分析，并引入综合集成法，通过人的智慧参与，大大提升决策支持能力。基于云计算平台的大成智慧工程将构成智慧城市的大脑。技术的融合与发展还将进一步推动云与端的结合，推动从个人通讯、个人计算到个人制造的发展，推动实现智能融合、随时、随地、随需、随意的应用，进一步彰显个人的参与和力量。 3.3.4 以人为本的可持续创新 面向知识社会的下一代创新重塑了现代科技以人为本的内涵，也重新定义了创新中个人的角色、应用的价值、协同的内涵和大众的力量。智慧城市的建设尤其注重以人为本、市民参与、社会协同的开放创新空间的塑造以及公共价值与独特价值的创造。注重从市民需求出发，汇聚公众智慧，不断推动个人创新、开放创新、大众创新、协同创新，以人为本实现经济、社会、环境的可持续发展。 3.4 发展愿景 21世纪的智慧城市，能够充分运用信息和通信技术，感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动等等在内的各种需求做出智能响应，为人类创造更美好的城市生活。 四、IC卡(Integrated Circuit Card，集成电路卡)和RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）技术 粗略地说，IC卡是工艺，RFID是技术。 目前， IC智能卡分为两大类：接触式和非接触式；非接触式又分为四小类：偶合式、接近式、邻近式、长距离。IC卡分类如图3-1所示。 图3-1 智能IC卡分类 目前，与IC智能卡有关的国际标准化组织及所制订的相关标准如图3-2所示。 图3-2 ISO/IEC Comittees委员会组成