物联网概论期末设计作业.doc

物联网概论期末设计作业1、简述物联网的定义，分析物联网的“物”的含义。(10分)答：物联网是通过射频识别（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，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 特别注意的是物联网中的“物”，不是普通意义的万事万物，这里的“物”要满足以下条件：1、要有相应信息的接收器 2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能； 4、要有处理运算单元(CPU)；5、要有操作系统； 6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器； 8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号2、请分析物联网、传感网及互联网三者之间的关系。(10分)答：传感网（sensornetwork）主要是指由无线传感器组成的无线传感器网络（WSN），另一类传感器网络是由智能光纤传感器组成的光纤传感器网络。无论是采用无线传感器网络，还是光纤传感器网络，它们是物联网的重要组成部分。 物联网是在互联网基础上发展起来的，它与互联网在基础设施上有一定程度的重合，但是它不是互联网概念、技术与应用的简单扩展。互联网扩大了人与人之间信息共享的深度与广度，而物联网更加强调它在人类社会生活的各个方面、国民经济的各个领域广泛与深入地应用。物联网的主要特征是：全面感知、可靠传输、智能处理。未来将会出现互联网与物联网是并存的局面。3、RFID电子标签系统由哪几部分组成？简述RFID系统的工作原理。(15分) 答：RFID系统基本都由电子标签（tag）、阅读器(Reader)和数据交换与管理系统(Processor)三大部分组成。 电子标签(或称射频卡、应答器等)，由耦合元件及芯片组成，其中包含带加密逻辑、串行EEPROM(电可擦除及可编程式只读存储器)、微处理器CPU以及射频收发及相关电路。电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电渡与读写设备进行数据交换。工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。阅读器有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。 RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），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。4、阐述无线传感器网络的特征。(15分)答：1、大规模:传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 2、自组织：在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方，传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。 3、动态性：传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：环境因素或电能耗尽造成的传感器节点故障或失效；环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性； 4、可靠性：WSN特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，节点可能工作在露天环境中，遭受日晒、风吹、雨淋，甚至遭到人或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。 5、以数据为中心：互联网是先有计算机终端系统，然后再互联成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络中惟一的IP地址标识，资源定位和信息传输依赖于终端、路由器、服务器等网络设备的IP地址。如果想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的服务器IP地址。可以说现有的互联网是一个以地址为中心的网络。 6、集成化：传感器节点的功耗低，体积小，价格便宜，实现了集成化。其中，微机电系统技术的快速发展为无线传感器网络接点实现上述功能提供了相应的技术条件，在未来，类似“灰尘”的传感器节点也将会被研发出来。5、利用物联网技术的一种或几种技术设计一个你感兴趣的系统，并阐述系统的工作原理。(50分)。一.设计一个无线葡萄园监控系统。基本原理：传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量，通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。从而构建一个典型的精准农业、智能耕种的实例。 二. 设计一个智能家居的小型系统，实现通过手机连网控制家庭空调的运行。基本原理：首先利用计算机建立一个网页，编写代码使网页中具有空调遥控器的各种功能按键，然后将制作好的网页嵌入到单片机中；其次，将单片机通过DM9000模块与路由器连接，再连接红外发射模块准备与空调无