1、1南京邮电大学毕 业 论 文题 目 物联网在智能家居领域的发展与应用专 业 信息管理与信息系统学生姓名班级学号指导教师指导单位2毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。论文作者签名：日期： 年 月 日3摘 要（ “摘要 ”之间空两格，采用三号字、黑体、居中，与内容空一行）智能家居作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公
2、共服务以及政府需求来看，凸显出发展智能家居产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居产业的发展具有重大意义。物联网技术的发展与成熟，使得跨产业、跨领域技术和业务融合成为现实，并成为智能家居行业的产业化加速器。在物联网给智能家居产业带来机遇的同时，物联网和智能家居所面临的问题同样是不可忽视的，挑战与机遇并存。关键词：物联网；智能家居；互联网；信息技术；4ABSTRACT（采用三号字、 Times New Roman 体字、加黑、居中、与内容空一行）Intelligent household as a family
3、 of informatization of realization, has become the social informatization development important component. From personal, public service and the government needs to see, which highlights the urgency of intelligent household industry development. In countries promote of industrialization and informat
4、ion fusion of two big background, content networking is intelligence household industry will be in the process of the development of a more realistic breach of intelligent household industry, the development is of great significance. Content development and networking technologies across the industr
5、y, mature, makes interdisciplinary technology and business amalgamation to become a reality, and become intelligent household industry of the industrialization of the accelerator. For intelligent household in content networking industry with opportunities at the same time, the thing networking and i
6、ntelligent household problems facing is also not ignore, the challenge and opportunity. Key words：Intelligent household ；tent networking；The Internet；Information technology；5目 录ABSTRACT.4第一章 绪论 .11.1 研究背景及其意义 .11.2 主要研究内容及研究方法 .2第二章 物联网的概述 .32.1 物联网概念 .s32.2 物联网的发展 .42.3 物联网相关技术 .4第三章 智能家居的概述 .73.1
7、智能家居的内涵 .73.2 智能家居建设的意义 .8第四章 智能家居中的物联网应用及问题分析 .94.1 现有智能家居中物联网的应用及主要运用范围 .94.2 现有物联网应用中可能存在的问题及分析 .104.3 对于可能存在问题的改进与拓展 .10第五章 智能家居对于物联网的具体应用方向及建议 .125.1 调查某市物联网应用的发展状况及方向 .125.2 总结其现状及实际存在的问题 .135.3 分析问题并提出可行的解决方案 .155.4 解决方案的推广及物联网发展建议 .16第六章 总结及应用发展前景展望 .17结束语 .22致 谢 .23南京邮电大学 2007 届本科生毕业设计（论文）1
8、第一章 绪论1.1 研究背景及其意义 1物联网(InternetofThings, IoT)被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视,美国、欧盟、日本等甚至将其纳入国家和区域信息化战略。1991年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。1995年比尔盖茨在未来之路一书中也曾提及物联网,但未引起广泛重视。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内
9、涵已经发生了较大变化。2005年国际电信联盟(ITU-T)发布的物联网报告1中提出:通过一些关键技术,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网。这些关键技术包括通信技术、RFID、传感器、机器人技术、嵌入式技术和纳米技术等。在未来10年左右时间里,物联网将得到大规模应用,革命性地改变世界的面貌。2004年日本总务省(MIC)提出u-Japan计划6,该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。2009年7月,日本IT战略本部发布了日本新一代信息化“i-Ja-pan”战略3,提出到2015年通过数字技术实
10、现“新的行政改革”,使行政流程效率化、标准化和透明化,同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。韩国于2006年确立了u-Korea计划3, 7,该计划旨在建立无所不在的社会(ubiquitous society),在民众的生活环境里建设智能型网络(如IPv6、BcN、USN)和各种新型应用(如DMB、Telematics、RFID),让民众可以随时随地享有科技智慧服务。2009年韩国通信委员会出台了物联网基础设施构建基本规划3,将物联网确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。2009年欧盟执委
11、会发表了欧洲物联网行动计划3,描绘了物联网技术的应用前景,提出欧盟政府要加强对物联网的管理,促进物联网的发展。行动方案的主要内容为: (1)加强物联网管理; (2)完善隐私和个人数据保护; (3)提高物联网的可信度、接受度和安全性; (4)评估现有物联网的有关标准并推动新标准的制定; (5)推进物联网方面的研发;(6)通过欧盟竞争力和创新框架计划(CIP)推动物联网应用; (7)加强南京邮电大学 2007 届本科生毕业设计（论文）2对物联网发展的监测、统计和管理等。2009年1月, IBM与美国信息技术与创新基金会(ITIF)智库组织共同向奥巴马政府提交了“复兴的数字之路:增加工作、提高生产率
12、和复兴美国的刺激计划”建议报告3,提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会,美国政府如果新增300亿美元的ICT投资(包括智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域),就可以创造出94. 9万个就业机会。2009年1月,在奥巴马就任总统后的首次美国工商业领袖圆桌会议上, IBM首席执行官建议政府投资建设新一代的智能基础设施,提议得到了奥巴马总统的积极回应,美国政府把宽带网络等新兴技术定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的关键战略,随后出台的总额为7 870亿美元的复苏和再投资法中对上述提议进行具体落实。复苏和再投资法中鼓励物联网发展的政策主要体现在推动能源、宽带通信与医疗三大领域实施
13、物联网应用。我国在物联网领域与技术先进国家相比不算落后3。2009年2月IBM大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM论坛上发布了“智慧地球”发展策略;中国移动总裁王建宙多次表示物联网将会是中国移动未来的发展重点。2009年8月温总理“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮,无锡市率先建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。物联网是继PC、互联网、无线通信技术之后第四次信息技术革命,有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系
14、。物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。根据美国权威咨询机构FORRESTER预测3,到2020年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将达到30比1,因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。1.2 主要研究内容及研究方法物联网处于起步阶段,关键技术有待突破,应用和市场有待于发展。未来10年中物联网技术和应用将会获得长足进步。物联网领域主要研究内容我们认为有下述几个方面1-4, 33:(1)物联网的网络架构:物联网是基于现有网络的泛在融合网络,它应该既与现有网络兼容,又有自己独特的网络架构。那么物联网的网络架构究竟应该是怎样的?现有的架构如何
15、演进到物联网?(2)物联网的通信技术:无线通信、无线智能传感器网络、微型传感器、网络通信、多媒体通信及宽带通信等已经相对成熟,但这些技术与物联网的关系、物联网给通信技术带来南京邮电大学 2007 届本科生毕业设计（论文）3的新的问题等还未有深入的研究。与此相关的技术包括传感技术、识别技术、发现技术、计算技术、网络通信技术、嵌入式智能技术、软件技术等。(3)物联网的数据融合:物联网中有海量的物体信息数据,如何处理海量的多样的数据信息,并将不同类型的数据进行融合是物联网的技术难题之一。(4)物联网的异构网络融合:物联网本质上是泛在网络,需要融合现有的各种通信网络,并引入新的通信网络。要实现泛在的物
16、联网,异构网络的融合是一个重要的技术问题。(5)物联网的智能终端:智能终端的研究关系到物联网的感知延伸层能否得以实现。现有的智能终端主要有智能手机、PDA等,如何将现有的智能终端用到物联网中或者开发物联网需要的智能终端是一个重要研究内容。(6)物联网的信息安全和保密:安全和隐私将会是物联网面临的最大挑战。需要研究物联网的网络安全体系结构和安全技术,主要包括物联网的物理安全策略、访问控制策略、信息加密策略以及网络安全管理策略、系统安全技术、网络安全技术、应用安全技术、安全管理体系结构等。(7)物联网相关标准研究:物联网还没有全球统一的标准,标准的缺失将大大制约技术的发展和规模化应用。标准建立是物
17、联网产业发展的首要先决条件。(8)物联网应用和业务开发:推动物联网快速发展必须实现一些应用领域的示范应用,因此相关技术的研究和应用系统的开发实现是推动物联网发展的重要途径。可以通过“局部试点、重点示范”的产业发展模式来带动物联网产业的持续健康发展。第二章 物联网的概述2.1 物联网概念物联网的英文名称为“ The Internet of Things” ，简称：IOT。从字面上解释，物联网就是“ 物物相连的互联网”。可以从两方面去理解：其一，物联网是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络， 物联网的核心和基础仍然是互联网；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。关于
18、物联网的定义到现在还没有一个统一的定义， 有一个较为普遍认同的定义是物联网通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备，按约定的协议，把任何南京邮电大学 2007 届本科生毕业设计（论文）4物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2.2 物联网的发展究其来源，其实只不过是在20 多年前，提出的“ 泛在计算”框架下的一个小分支。但是物联网的第一次提出源于1999 年，美国麻省理工学院成立Auto- ID 研究中心，进行RFID 技术的研发，将RFID 与互联网结合，提出了产品电子代码（ EPC） 解决方案
19、。这是物联网的雏形，一直到现在为止，RFID 的发展还是物联网发展的重要部分。2003 年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005 年，在突尼斯举行的世界电联报告中明确提出了“ 物联网”的概念，国际电信联盟(ITU) 发布了ITU 互联网报告2005：物联网。近几年金融危机之后的复苏时期，物联网概念迅速风行，受到各国政府的重视。我国的国家中长期科学与技术发展规划(20062020 年)和“ 新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将物联网列入重点研究领域。2.3 物联网相关技术物联网技术不是对现有技术的颠覆性革命，而是通过对现有技术的综合运用。物联网技术融合现有
20、技术实现全新的通信模式转变，同时，通过融合也必定会对现有技术提出改进和提升的要求，催生出一些新的技术。在通信业界，物联网通常被公认为有 3个层次从下到上依次是感知层、传送层和应用层，如图 1 所示。如果拿人来比喻的话，感知层就像皮肤和五官，用来识别物体，采集信息；传送层则是神经系统，将信息传递到大脑进行处理；应用层类似人们从事的各种复杂的事情，完成各种不同的应用。物联网涉及的关键技术非常多，从传感器技术到通信网络技术，从嵌入式微处理节点到计算机软件系统，包含了自动控制、通信、计算机等不同领域，是跨学科的综合应用。南京邮电大学 2007 届本科生毕业设计（论文）5(1)感知层物联网的感知层主要完
21、成信息的采集、转换和收集。感知层包含两个部分：传感器(或控制器)、短距离传输网络。传感器(或控制器)用来进行数据采集及实现控制，短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。感知层的关键技术主要为传感器技术和短距离传输网络技术，例如射频标识(RFID)标签与用来识别 RFID 信息的扫描仪、视频采集的摄像头和各种传感器中的传感与控制技术、短距离无线通信技术(包括由短距离传输技术组成的无线传感网技术)。在实现这些技术的过程中，又涉及到芯片研发、通信协议研究、RFID 材料研究、智能节点供电等细分领域。(2)传送层物联网的传送层主要完成信息传递和处理，传送层包括两个部
22、分：接入单元、接入网络。接入单元是连接感知层的网桥，它汇聚从感知层获得的数据，并将数据发送到接入网络。接入网络即现有的通信网络，包括移动通信网、有线电话网、有线宽带网等。通过接入网络，人们将数据最终传入互联网。传送层是基于现有通信网和互联网建立起来的层。传送层的关键技术既包含了现有的通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网(PSTN)技术、Wi-Fi 通信技术等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。(3)应用层物联网的应用层主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合。应用层包括两部分：物联网中间件、物联网应用。物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。中间件将许多可以公用的能力进行统一封装，提供给丰富多样的物联网应用。统一封装的能力包括通信的管理能力、设备的控制能力、定位能力等。物联网应用是用户直接使用的各种应用，种类非常多。物联网应用包括家庭物联网应用，如家
