The Internet of things & Industry IT Kyland Technology co., Ltd. 2010-11-04

议题 Ⅰ：Introduction of internet of things and market opportunity 物联网的定义、起源、发展动态、市场容量以及面临的技术问题、产业链。 Ⅱ： Internet of things对自动化、信息化融合的推进作用及工业物联网特点 Ⅲ：The Internet of things在工业行业中的应用举例 物联网的具体体现：智能电网、智能交通、矿山智能化、石油化工、工厂自动化等应用案例的介绍。

第一部分：The Internet of things介绍与市场机遇

物联网的定义 业界对IOT( Internet of things)的通用理解 1、从技术理解 物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的之智能网络。 大家都知道，互联网解决了人和人之间的通信，那么物联网是解决物与物、人与物之间的通信问题，业界对物联网的理解可以从两个方面去解读，从技术方面去理解：物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的之智能网络。如上图中智能家居的智能控制器与洗衣机、灯光控制器等智能设备之间可以按照设定的内容进行工作。

物联网的定义 业界对IOT( Internet of things)的通用理解 2、从应用理解 物联网是指把世界上的所有物体都联接在一个网络中，形成“ IOT”，然后“IOT”又与现有的互联网、专用网络结合，实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。 从应用角度理解：物联网(Internet of Things) 是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 概括的讲，“物联网是指把世界上的所有物体都联接在一个网络中，形成“IOT”，然后“IOT”又与现有的互联网、专用网络结合，实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。”

物联网的定义 物联网的三个特征 全面感知，利用RFID、传感器、二维码等随时随地的获取物体的信息。 可靠的传递，通过各种专用网络、互联网络的融合，将物体的信息实时准确的传输出去 智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术、对海量的数据和信息进行分析处理，对物体实施智能化的控制。 根据物联网的定义，物联网具有三个特征：第一个特征：全面感知，利用RFID、传感器、二维码等随时随地的获取物体的信息。第二个特征：可靠的传递，通过各种专用网络、互联网络的融合，将物体的信息实时准确的传输出去。第三个特征：智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术、对海量的数据和信息进行分析处理，对物体实施智能化的控制。

物联网的技术 Internet of things 感知技术 神经网络 专网通信 M2M 智慧地球 Internet 移动网 智能处理 物联网涵盖的技术包括：感知技术、神经网络（Zigbee\WLAN）、专网通信(工业以太网)、M2M（工业以太网）、互联网、移动网以及智能处理等，东土科技从事物联网中的神经网络、工业专网通信以及M2M的通信网络产品的研究与开发。 智能处理

物联网的演变 From Internet to Internet of things 应用规模 物体定位 商务在线 目标跟踪 网络银行 WEB\e-mail 网络银行 环境感知 政务在线 应用规模 智能家居 在线点播 我们已经基本清楚了物联网的基本概念，接下来看看物联网的演变过程，在1998年之前，互联网只是用来做浏览和E-mail,随之时间的推移，互联网进入了服务的年代，开始出现电子商务、网络银行、政务在线、在线点播、在线支付，但只是提供了人与人之间的服务，在2006年之后，人类更需要对我们赖以生存的环境、地震、海啸、食品安全等进行感知，物联网也就随之开始大规模开始研究与开发，目前最主要表现在机器与机器之间的通信。 随着经济危机的出现，各国政府为了进一步拉动经济，改善产业结构，物联网成为改善全球经济的共识。这一点推动了物联网的快速发展。 虚拟现实 在线支付 智能计算 Internet Internet of services Internet of things 1998 2006 Time

物联网的国际动态 USA—智慧地球 欧盟---《物联网---欧洲行动计划》 日本--- “u-Japan”（2004）~“i-Japan” （2009） 韩国--- “u-Korea” ~"IT839战略 在2009年IBM提出“智慧地球”之后。奥巴马对此给予积极应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。此后，物联网产业引发全美工商界的高度关注，并认为”智慧地球“有望成为又一个”信息高速公路“计划，从而在世界范围内引起轰动。 欧盟早在2006年就成立工作组，专门进行RFID技术研究，并于2008年发布《2020年的物联网---未来路线》。2009年6月，欧盟委员会发布《物联网---欧洲行动计划》，提出了包括监管、隐私保护、芯片、基础设施保护、标准修改、技术研发等在内的14项框架内容，对物联网未来发展以及重点研究领域给出了明确的路线图，并计划于2011年～2013年间每年新增2亿欧元加强研发力度，同时出资3亿欧元，专门支持物联网相关公私合作短期项目建设。 日本政府早在2004年就推出了“u-Japan”计划，着力于发展泛在网及相关产业，并希望由此催生新一代信息科技革命，在2010年实现“无所不在的日本”。在2009年8月，日本又将“u-Japan”升级为“i-Japan”战略，提出“智慧泛在”构想，将传感网列为其国家重点战略之一，致力于构建一个个性化的物联网智能服务体系，充分调动日本电子信息企业积极性，确保日本在信息时代的国家竞争力始终位于全球第一阵营。同时，日本政府希望通过物联网技术的产业化应用，减轻由于人口老龄化所带来的医疗、养老等社会负担。 韩国也十分重视信息技术产业化发展，在2004年几乎与日本同步提出了“u-Korea”战略，并制定了详尽的“IT839战略”，重点支持泛在网建设。在2009年10月韩国颁布了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联 网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题，并提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础设施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT（信息通信技术）强国”的目标。 此外，法国、德国、澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网经济发展战略，加快推进下一代网络基础设施的建设步伐。 中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。 2009 年8月7日 温家宝在无锡视察中科院“物联网”技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。 2009年9月11日 “传感器网络标准工作组成立大会暨”感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。 中国政府将物联网列入了《国家中长期科学与技术发展规划(2006－2020 年)》。 由此可见发展物联网成为全球振兴经济的共识。 法国、德国、澳大利亚、新加坡等 中国---感知中国 发展物联网成为全球振兴经济的共识

物联网带来的巨大商机 法国IDATE调研数据表明到2006年全球范围内M2M应用已经达到200亿欧元，而到2010年，应用的数量将达到2200亿欧元，年复合增长率达到49%； 美国Alexander Resources的调查公司预测，到2010年，全球M2M市场总额将增长至2700亿美元。 计世资讯数据显示：2010年中国物联网产业市场规模将达到1800亿元，至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7000亿元，年复合增长率超过30％，市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场 。 物联网得到了全球的重视，其市场容量和前景如何？我们看一下几家研究机构的预测， 1）法国IDATE调研数据表明到2006年全球范围内M2M应用已经达到200亿欧元，而到2010年，应用的数量将达到2200亿欧元，年复合增长率达到49%； 2）美国Alexander Resources的调查公司预测，到2010年，全球M2M市场总额将增长至2700亿美元。 3）中国计世资讯数据显示：2010年中国物联网产业市场规模将达到1800亿元，至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7000亿元，年复合增长率超过30％，市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场 。 4）美国研究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，物联网将会形成下一个万亿元级别的通信业务。物联网自身就能打造一个巨大的产业链。 通过以上数据显示，物联网将具有一个万亿元的业务，所以得到了各个国家的重视，那么物联网能服务那些行业？ 美国研究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，物联网将会形成下一个万亿元级别的通信业务。物联网自身就能打造一个巨大的产业链。

物联网服务的行业 石化 智能运输 工业自动化 气象 煤炭 智能建筑 智能电网 公共安全 Internet of things 军事 供应链 消防 物联网将会服务于具有专用网络的智能电网、煤炭、石油化工、工业自动化、智能交通、军事等，还会服务于通过互联网络的金融、环境保护、遥感勘测、水务、供应链、公共安全、智能楼宇、气象、智能医疗等行业。 移动POS 金融 农业、林业 水务 环境保护 智能医疗 遥感勘测

行业专用网络 物联网应层 应用层 应用集成 网络管理 云计算 解析服务 WEB服务 互联网、通信网 网络层 智能家居 RFID 智能冶金自动糊系统 智能油气测量控制系统 感知层 传感器网络 智能电网测量系统 智能矿山测量系统 智能医疗 智能交通测量系统 工厂自动化系统 上网卡 手机/电话

物联网面临的问题 IP资源的问题：IPV4？IPV6？ 从发展角度看一定是IPV6 技术标准问题： 智能电网---IEC61850 智能交通？ 互联网之初，只有电脑需要IP地址，目前，越来越多的事物在接入互联网,它们都需要地址，如：手机需要,电纸书需要,机顶盒需要,新的平板电视需要,智能电力当中的诸多设备需要,城市监控当中的摄像头和传感器需要,医疗仪器需要……，概括的讲:移动互联网和物联网会极大加速地址消耗的速度.这种地址危机。 IPv4地址的确快分配完了.IANA(互联网数字分配机构)对于IPv4地址分配结束大约在2010年底;APNIC(亚太互联网络信息中心)分配结束大约在2011年底. 如何解决IPV4地址的耗尽的问题呢？ 方法一：通过各种技术的和管理的手段设法降低IPv4地址消耗的速度(节流)，也就是说广泛的采用私有地址、动态地址分配、无类域间路由和子网掩码等地址复用技术，以及收紧地址分配策略等政策手段，节约了大量的IPv4地址资源，极大地推后了IPv4地址空间耗尽的时间点。 方法二：开始具有海量地址空间的IPv6技术的研究和标准化工作(开源)。 方法一的优缺点： IPv4发展的大量地址复用技术，恶化了全球互联网的运行和发展环境，使网络的复杂性加速增加，导致业务创新、部署和运营成本不断攀升，同时也给溯源等安全问题带来新的挑战。 方法二的优缺点：对互联网络进行重复的投资，进行网络的切换。 所以，目前的互联网络，面临的第一个挑战难度就是从IPV4如何有效的切换到IPV6的技术基础上来。 物联网是一个新兴事物，是一个信息的采集、传输和应用，所以在不同的行业需要不同的技术标准，如在智能电网中，已经基本上统一到IEC61850\IEC61870-104等规约上，但在其他行业还需要进一步统一技术标准。如智能交通、智能物流等行业，当然技术标准统一的过程也是每个国家、每个企业发展的机会，是争夺话语权的机会，也是一个国家从制造到创造的重要历史历程碑。 智能物流？ 。。。。。。。。

Ⅱ：Internet of things对自动化、信息化融合的推进作用及工业物联网特点

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 首先理念上的突破 “感知中国”、“智慧地球” “智能电网”、“智能交通”、 “感知矿山” 等 经济政策的倾斜 中国“智能电网”--未来10年在智能电网上的总投入将超过4万亿。 进入新世纪，面对信息化带来的难得机遇与挑战 ，我国已经将“信息化带动工业化、工业化促进信息化“作为我国的基本国策，随着物联网概念的出现，进一步推进了工业自动化与信息化的融合。具体体现在以下几个方面：首先是各级管理者理念的提升，无论是中国政府提出的”感知中国“，美国政府提出的”智慧地球“还是工业行业提出的”智能电网“、”智能交通“、”感知矿山 “等，都充分证明了这一点。其次，是经济政策的倾斜，如中国国家电网公司未来10年在智能电网上的总投入将超过4万亿；中国高速铁路在2010年的投入7000亿元的高额投入，而且未来还将继续。 在各级领导的重视下，煤炭等高危企业对安全生产的也加大了资金的投入，高耗能企业在节能降耗自动上也加进了投资步伐。物联网概念的出现从思想理念、政策资金方面推进了工业信息化、自动化的进一步融合。 中国“高速铁路”----2010年7000亿元的投入 节能降耗高额投入------- 生产安全的高额投入-----

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 工业企业生产、经营和管理模式的改变 企业、客户、市场更为密切 企业管理层次减少或扁平化具备了基本条件，决策更为有效 对于制造业而言，由于物联网的存在，使得企业与客户、市场的联系更为紧密，企业可以感知到市场的瞬息变化，如钢铁价格的涨幅变化，元材料的变化等，由于物联网的存在，对生产过程的追踪力度大为提上，可以有效的控制和调整生产进度的。同时，可以为用户提供客制化的服务，提高产品的生命周期。 管理层次减少或扁平化具备了基本条件，决策更为有效。扁平化管理思想的出现，主要是追求管理效率带来的要求，而在物联网的信息技术支持选，企业的社会化分工将为专业，完成全制造过程链上的各个 企业具有天然的平等地位，扁平管理不仅是追求管理效率的需求，同时也是真正具备了实现扁平管理的组织前提和支撑条件。 生产组织更为柔性，将在社会集成的层面上适应市场变化的需求，企业的专业化高效运行、制造资源的社会化无缝集成，使得制造可以在无边边界企业的意义上的社会化环境下及时重组，实现更大跨度的资源集成。 生产组织更为柔性，将在社会集成的层面上适应市场的变化需求。

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 工业物联网的技术特点 控制数据的实时性 工业数据可靠性 系统的安全性 兼容性 节能运行 工业物联网的技术特点包括五方面的内容：控制数据的实时性、工业数据的可靠性、系统的安全性、系统的兼容性、节能环保的运行。 节能运行

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 控制数据的实时性 K1 K2 K3 K4 K1 K2 K3 K4 变电站1 变电站2 小区1 小区2 小区3 小区N K1 K2 K3 K4 控制数据的实时性以智能电网供电为例，当小区2由于某种原因出现故障，智能电网需要快速的将小区2隔离，开管K2在20ms内必须断开，若K2不能及时断开，小区2的故障可能会引起更多的生命和财产的损失，所以智能电网规定从故障发生到故障隔离必须在20ms 内完成。这样既保障了最小范围内停电，减少停电带来的对生活、生产的影响，同时也提高了电网的工作效率和经济效益。 变电站1 变电站2 小区1 小区2 小区3 小区N

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 ？？ 工业数据可靠性 MU1 MU2 MU3 MU4 MU5 工业控制数据必须可靠的到达发送的目底地，若象无线网络中一个扇区中只能同时支持8个用户同时通信，第九个用户是无法上网，这样将造成数据的传输延迟或丢包，致使系统的可靠性不能得到很好的保证。 ？？ MU1 MU2 MU3 MU4 MU5

物联网对工业自动化和信息化融合的影响 从工业自动化行业对数据信息的特点可以看出 工业物联网，必须采用专用网络来完成数据的传输。 如:智能电网的配电通信网络、智能变电站内的专用通信网络、智能交通的专用通信网络、智能矿山的通信网络。

Ⅲ：The Internet of things在工业行业中的应用举例 物联网之----智能电网 物联网之----智能交通 物联网之----智能矿山

物联网之----智能电网 智能电网 发电—工业物联网 变电站---工业物联网 城市配电---工业物联网 高压输电---工业物联网

发电—工业物联网 清洁能源---风力发电 PLC RTU 上级控制中心 控制中心 气象系统 KIEN1005 清洁能源—风力发电系统中，工业物联网是通过风机的各种检测的传感器将振动、转速、风向、风桨位置、电力等信息进行才进才进和处理，并通过专用网络（工业以太网）传送到控制中心。然后再通过公共网络（INTERNET）传送给上级系统中。 SICOM3009 RTU

发电—工业物联网 清洁能源—水力发电系统 清洁能源—水力发电系统包括两大部分：主控系统（水轮机控制系统、电力监测系统）、辅助系统（大坝监测系统、水位监测系统、库区气象系统），通过工业以太网交换机将水轮机的状态信息、电力监测信息、大坝的渗漏信息、大坝的位移信息、水位信息、气象信息联网，并通过INTERNET传送到电网控制系统中。

发电—工业物联网 火力发电—物联网 火力发电系统是典型的物联网的应用系统，该系统包括两大部分：主控系统（锅炉控制系统、电气控制系统、热机控制系统）、辅助系统（水、煤、灰供应控制系统）。该系统的传输网络采用工业以太网交换机组成双星型或双环型网络，火电厂的控制系统提供可靠的网络保障。

智能变电站—工业物联网 智能变电系统，是对变电站内部的信息进行数字化处理、并经过本地的智能装置进行处理和联动，提高变电站的工作效率，在中国，智能变电站的等级包括：750KV、500KV、330KV、220KV、110KV,在智能变电站中，测量信号是通过光纤传感器测量不同等级的电流、电压信号，然后通过合并单元（MU）进行打包处理，通过过程层工业以太网交换机传输给各种智能控制装置（IED），IED通过计算处理，发送相关的控制报文如：GOOSE报文。然后，IED将相关的测量信息分别发送给智能操作箱，电网的切换。同时上传给站控层的信息网络中，站控层系统通过路由器传送给调度控制中心。

智能变电站—工业物联网 阿海法公司采用我司的SICOM系列工业以太网交换机在国外完成的智能电网项目。

智能配电自动化—工业物联网 08年北京奥运智能配电系统 国家电网控制总中心 08年北京奥运智能配电系统涉及到北京市内所有场馆的配电通信，该系统涉及到鸟巢、水立方等31个主场馆，该网络覆盖了北京市的朝阳区、海淀区、丰台区、石景山区以及昌平区和顺义区等。控制网络系统采用了SICOM3024系列工业以太网交换机，传输该配电系统的测量和控制信心、多媒体监控信息。并通过北京电力公司专用的骨干网络，将测量和控制信息传送到前门控制中心和国家电网总中心。

物联网---智能交通 智能高速铁路 智能城市轨道交通 智能高速公路 。。。。。。。。。。

智能高速铁路 智能高速铁路 智能高速铁路涉及到了信号控制系统、列车控制系统、牵引电力控制系统、高速铁路环境动力控制系统、高速铁路防灾系统等。

智能高速铁路 京津350KM高速铁路信号控制系统 CTC系统是对某一路段的信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥、管理的技术装备，完成列车的运行、车次、编组、进出站的路线等的管理，实现调度员、司机、车辆段之间的通信。本系统采用了工业以太网组成双冗余环形网络的拓扑，保障系统双热备份的运行。最终达到高效安全的车辆运行。

智能高速铁路 武广高速铁路牵引电力SCADA系统

智能高速铁路 沪杭390KM高速铁路列车控制系统 列控系统由地面设备和车载设备构成，其中列控系统地面设备主要由车站列控中心、轨道电路、应答器设备、工业以太网交换机等组成。 车载列控系统由车载安全计算机、轨道信息接收单元（STM）、应答器信息接收单元（BTM）、制动接口单元、记录单元、人机界面（DMI）、速度传感器、轨道信息接收天线、应答器信息接收天线等组成。 系统的主要功能包括载频切换功能、速度与距离计算及防滑防空转、数据记录、位置校正、应答器信息接收与处理、与乘务员进行信息交互、设备制动优先和司机制动优先、防溜功能 、CTCS级间切换等。 通过对各种传感器对列车运行过程中的状态进行监测，并将列车运行信息上传到路段裂列车调度中心。实现可视化系统调度。

智能高速铁路 高原铁路环境动力监控系统 青藏铁路环境动力综合监控系统，主要是测量青藏铁路沿线的GSM-R机房内的电源状态、门禁、非法入侵、机房内的视频以及室外沿线的动物防护栏等。该系统平均6KM安装一个系统。根据实际的分布情况，骨干网络采用了当时成熟的SDH传输系统，接入网络采用了工业以太网交换机，控制中心分别设置在拉萨、格尔木两个地点，总控制中心设置在西宁。这个照片是我在2006年11月20号参与青藏铁路工程验收期间拍摄的。

智能交通---城市地铁 地铁综合监控系统 地铁综合监控系统包括了电力SCADA系统、火灾控制系统、环境控制系统等该系统采用千兆工业以太网作为骨干网络，采用百兆的工业以太网作为站内的网络，站内的网络分布到站台的两侧、各个地铁的进出口等位置。将站内的电力信息、站内的温度、空气流通情况、滚梯运行状态、屏蔽门的开关状态以及烟雾、火灾等情况实时的上传到控制中心。控制系统可以根据实际情况作出具体的判断，并发出相应的指令。

智能交通---城市地铁 地铁售检票系统 上图是北京地铁13号线的轻轨的售检票系统示意图，该系统已每个站点为骨干，采用千兆工业以太网交换机组成骨干网络，每个站内采用百兆工业以太网形成站内环形网络，站内的环形网络分别接入自动售票机、自动充值系统、自动检票机、安检系统，实现了整个地铁线的自动售检票。同时，在该条线路的控制中心，会将本线路无法结算的数据传输到其他线路中，进行票务资金的统一结算。

智能交通---高速公路 智能高速公路,是通过各种智能传感器.如摄象机、雷达测速器、风速传感器、浓雾探测器、火灾传感器进行实时测量，并将测量数据通过工业以太网交换机传送到高速公路的控制中心，控制中心根据实时的测量数据感知到整个高速公路以及车辆的运行状态。并输出关闭和开放高速公路的决定。

感知矿山 姚桥矿井综合监控系统 隔爆箱 矿山作业存在着许多危险，如可燃爆炸性气体、渗水、塌方、缺氧、地质变化等，如果不对以上问题进行检测和根治，矿山工人的生命安全是无法做到保障。对于煤矿井下检测系统而言，通过瓦斯传感器对可燃气体进行检测、通过风力传感器对通风系统进行检测、通过渗漏传感器对地下水进行检测，同时通过电流、电压传感器对井下供电系统进行检测，通过无线传感器对井下人员进行定位和检测。以上信息汇集到每个分站，然后通过工业以太网传输到井上的控制中心对所有信息的汇总，为安全生产提供决策的基础。

感知矿山 开源煤矿综合自动化系统

物联网—天然气输送 Monitoring System of Natural Gas Pipeline 油气输送管道的管理是油汽公司最为关键的业务，本系统通过温度传感器、流量传感器、压力传感器、视频摄像机，检测输油汽管道的温度、流量、压力等参数，控制泵站的传输效率，同时通过视频信息 可以直观的看到输油管道沿线的认为和环境情况。

结论 随着物联网的发展 工业物联网将成为最为关注的行业