期末作业物联网综述(修改中).ppt

,关于物联网的理解和物联网应用的综述,丰诗崧 2010313283 2013年12月5日,物联网的概念 物联网的形成过程 物联网与互联网的区别 物联网的技术体系结构 物联网的关键技术 物联网在现实生活中的应用,物联网的概念,物联网(Internet of Things)至今没有统一的定义,大家众说纷纭。有的认为RFID的互联就是物联网,有的认为传感网络就是物联网,有的认为M2M(machine to machine)就是物联网,有的认为把互联网的用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间就是物联网。 国际通用的物联网的定义是: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,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,物联网的概念,出现物联网没有统一定义这种局面的原因是物联网还处于初级的概念阶段和探索阶段,还没有具有说服力的完整的大规模的应用。互联网是先发展起来,后有互联网这个名词术语;而物联网是先提出名词概念,希望通过这个名词概念来推动实际网络的发展。 物联网本质就是让地球上的物品能说话,让人们能通过网络智能地听见物品说话、看见物品的行为,同时又能让物品智能地听话,智能地动作,达到让物质世界与人智能对话的目的。,物联网的形成过程,Internet of Things的概念最初来源于Bill Gates1995年发表的未来之路，书中提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。 1999年美国麻省理工学院（MIT）首次提出物联网的概念，由美国统一代码委员会UCC、吉列公司、宝洁、沃尔玛等100多家大公司赞助，在美国麻省理工大学生成立了Auto-ID中心，集中对EPC进行研究和开发，全世界共有六所顶尖高校参考其中的工作。包括：美国的MIT、英国的剑桥大学、日本的庆应大学、澳大利亚的阿德雷德大学、瑞士的圣加仑大学、中国的复旦大学。Auto-ID中心于2003年11月1日更名为Auto-ID Lab，为EPC global提供技术支持。EPC global旨在改变整个世界，搭建一个可以自动识别任何地方、任何事物的开放性的全球网络也就是我们所说的“物联网”原型。,物联网与互联网的区别,物联网的英文名称是Internet of Things，即“物物相连的网络”。人们既可以把它看作传统互联网的自然延伸，因为物联网的信息传输基础仍然是互联网；也可以把它看作是一种新型网络，因为其用户端延伸和扩展到了物品与物品之间，这与互联网那种“电脑相连的网络”大不一样。,物联网与互联网的区别,相比互联网，物联网具有以下诸多特点： 1、终端的多样化。小到手表、钥匙各种家电，大到汽车、房屋、桥梁、道路，甚至那些有生命的东西（包括人和动植物）都能连接进网络。 2、感知的自动化。物联网在各种物体上植入微型感应芯片，这样，任何物品都可以变得“有感受、有知觉”。它主要是依靠一种名为RFID（射频识别）的技术来实现的。 3、智能化。物联网通过感应芯 片和RFID时时刻刻地获取人和物体的最新特征、位置、状态等信息，这些信息将使网络变得更加“博闻广识”。 据美国权威咨询机构Forrester（弗雷斯特研究公司）预测，到2020年世界上物联网业务将达到互联网业务的30倍。因此，“物联网”也被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。,技术体系结构,物联网的技术体系结构分为感知层、网络层、应用层三个大层次。,感知层,感知层是让物品说话的先决条件，主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量身份标识、位置信息、音频、视频数据等。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。 感知层又分为数据采集与执行、短距离无线通信。 数据采集与执行主要是运用智能传感器技术身份识别以及其他信息采集技术，对物品进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。 短距离无线通信完成小范围内的多个物品的信息集中与互通功能，相当于物品的脚。,网络层,网络层完成大范围的信息沟通，主要借助于已有的广域网通信系统(如PSTN网络、2G /3G移动网络、互联网等)，把感知层感知到的信息快速、可靠、安全地传送到地球的各个地方，使物品能够进行远距离、大范围的通信，以实现在地球范围内的通信。,应用层,应用层完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、决策等功能，相当于物联网的控制层、决策层。 应用层完成物品与人的最终交互，前面两层将物品的信息大范围地收集起来，汇总在应用层进行统一分析、决策，用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通，提高信息的综合利用度，最大程度地为人类服务。如智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等。,物联网的关键技术,射频识别技术 传感技术 纳米技术 智能嵌入技术 云计算 IPv6技术,射频识别技术,RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即为射频识别技术，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，读卡距离最远可超过20米。一套完整的RFID系统，其基本组成部分包括标签（Tag）、阅读器（Reader）和应用软件系统。其基本的工作原理：标签进入磁场后，要么接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（这一类标签我们称之为被动标签），要么主动发送某一频率的信号（这一类标签我们称之为主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。不管是主动式还是被动式标签，可以实现同时识别多个电子标签。在物联网中，RFID是一个可以让物品开口说话的关键技术，是物联网的基础技术。RFID标签中存储着各种物品的信息，利用无线数据通信网络把它们采集到中央信息系统，实现物品的识别。,传感技术,传感技术是对从自然信息源获取的信息进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别等技术。传感器是指测量某一类物理变量，并将它转化为设备可以识别的电子信号的器件。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。传感器的种类繁多，按照技术类别分有超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、压力传感器、加速度传感器、图像传感器、电量传感器和位移传感器等。 传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造的一个关键。,纳米技术,纳米技术，主要用于研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米技术关注当物质到达纳米尺度（0.1-100纳米这个范围空间）时，物质所展现出来的特殊物理特性。例如：铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热；铁钴合金，把它做成大约2030纳米大小，它的磁性要比原来高1000倍。 纳米技术的发展，使得我们可以制造更微型的电子标签，用以跟踪和监测小型物体或者分子级别的信息变化。,智能嵌入技术,智能嵌入技术是将信息处理部件嵌入到应用系统中的一种技术，它将硬件系统和软件系统固化到一起。嵌入式技术是在Internet的基础上产生和发展的，具有安全性和能快速地与外界进行信息交换的特点，而嵌入式系统一般情况下都是小型的专用系统，这样就使得嵌入式系统很难承受占有大量系统资源的服务。如何实现嵌入式系统的Internet接入和嵌入式Internet安全技术，是智能嵌入技术的关键和核心。 在物联网的时代，一个个具备信息计算功能和网络接入的智能物品可以随时与物品的主人和其他物品进行信息交互。例如冰箱可以提醒主人牛奶快过期了，当它发现鸡蛋用完了时会主动发信息给超市进行购买，这些都是智能嵌入式技术在物联网中的应用。,云计算,云计算指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。提供资源的网络为“云”，这是一种可以随时获取、按需使用、随时扩展、按使用付费的计算资源。云的计算能力非常强大，例如Google的云服务器有100多万台，Yahoo和Amazon也拥有几十万台服务器。云计算支持用户在任何地点使用任何终端来获取计算资源，所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。 在物联网中，有成千上万的物品信息随时在变化更新，云计算就是为这些服务提供强大的计算能力。,IPV6技术,IPv6技术是下一版本的互联网协议，随着互联网的发展，IPv4定义的有限网络地址将被耗尽，为了扩大网络地址空间，拟通过IPv6协议重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在20052010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以为地球上每一粒沙子分配一个IP地址。 在物联网中，我们试图构造一个任意物体之间的网络互联，因此每一个物体都需要一个IP地址，这个时候现有的IPv4协议肯定无法满足物联网的需求，因此大力发展IPv6技术是实现物联网的网络基础条件。,应用领域概况,RFID在我国的应用情况,应用领域,在车间流水线应用,RFID就是电子工票，在车位上安装一个RFID电子阅读器，工人在做完一扎衣服后刷下工票卡，可以实时采集工人生产信息：对车间现场进行实时管理、安排调度和效率改善。.电子工票系统为管理人员、车间现场之间建立了一个信息平台，每个工人的生产进度可以直接反馈到管理人员，管理人员的指令（例如通知等）也可以直接达到工人的屏幕，帮助管理人员平衡各生产线产能，实时统计工人计件工资，评估工人表现，从而提高服装企业的生产效率和管理决策能力。,在图书馆里的应用,在食品监管的应用,在食品供应链中将全面运用RFID电子标签技术，实现食品的安全信息全程溯源。进入园区的蔬菜、水果、水产品、蛋等初级产品及配送的餐饮半成品等，包装袋上都将戴上RFID标签，这个标签会储存种植养殖企业或生产单位、品名、产地、生产日期、保质期等信息，在专供食品的物流货车上也配备相应的RFID设备，对装载冷藏、冷冻食品的车辆配备RFID等温度连续监控设备。在食品进入园区时，工作人员通过手持式RFID读取器，就能在现场快速追溯食品和原料的来源。,RFID在服装行业的应用,RFID技术在服装行业的应用越来越收到服装企业主的重视，通过RFID技术提供供应链管理的透明度，提高库存转转率，减少缺货损失，提升门店的消费体验. 通过RFID技术基本上为服装行业带来四大类的利益： 1. 快：物流效率快，货品交接点数快，提高物流作业效率 2 .准：数据准，在供应链的各个环节对服装的流通数据采集准确 3. 防：通过嵌入RFID芯片到服装内部，实现防窜