传感器演讲讲座之物联网及其特点介绍.ppt

物联网及其特点回顾 物联网基本定义及特征 顾名思义 物联网就是物物相连的互联网 第一 物联网的核心和基础仍然是互联网 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络 第二 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 其目的是实现物与物 物与人 所有的物品与网络的连接 方便识别 定位 跟踪 监控和管理的一种网络 与传统互联网相比 各种感知技术的广泛应用 物联网上部署了海量的多种类型传感器 而且传感器获得的数据具有实时性 其次 它是一种建立在互联网上的泛在网络 由于大量传感器 形成了海量信息 在传输过程中 为了保障数据的正确性和及时性 必须适应各种异构网络和协议 其本身也具有智能处理的能力 能够对物体实施智能控制 利用云计算 分析 加工和处理出有意义的数据 以适应不同用户的不同需求 不同类型的定义 中国定义物联网指的是将无处不在的终端设备和设施 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 的 如贴上RFID的各种资产 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 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 应用大集成 以及基于云计算的SaaS营运等模式 在内网 专网 和或互联网环境下 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 领导桌面等管理和服务功能 实现对 万物 的 高效 节能 安全 环保 的 管 控 营 一体化 欧盟定义物联网是一个动态的全球网络基础设施 它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力 其中物理的和虚拟的 物 具有身份标识 物理属性 虚拟的特性和智能的接口 并与信息网络无缝整合 物联网将与媒体互联网 服务互联网和企业互联网一道 构成未来互联网 三层的技术架构三种基本的应用模式四大关键领域 1 RFID2 传感网3 M2M4 两化融合 RFID 射频识别技术 RFID 20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术 俗称电子标签 射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合 交变磁场或电磁场 实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据 识别工作无须人工干预 可工作于各种恶劣环境 RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签 操作快捷方便 RFID的基本组成部分 标签 由耦合元件及芯片组成 每个标签具有唯一的电子编码 附着在物体上标识目标对象 阅读器 读取 有时还可以写入 标签信息的设备 可设计为手持式或固定式 天线 在标签和读取器间传递射频信号 RFID是一种无线系统 只有两个基本器件 该系统用于控制 检测和跟踪物体 系统由一个询问器 或阅读器 和很多应答器 或标签 组成 RFID技术的基本工作原理 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 或者主动发送某一频率的信号 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 所以 一套完整的RFID系统还应当包括应用软件系统三个部份所组成 阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换 同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序 在实际应用中 可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集 处理及远程传送等管理功能 应答器是RFID系统的信息载体 目前应答器大多是由耦合原件 线圈 微带天线等 和微芯片组成无源单元 RFID的分类 按应用频率的不同分为低频 LF 高频 HF 超高频 UHF 微波 MW 相对应的代表性频率分别为 低频135KHz以下 高频13 56MHz 超高频860M 960MHz 微波2 4G 5 8G 低频 从125KHz到134KHz 其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广 该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用 通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流 可作供电电压使用 磁场区域能够很好的被定义 但是场强下降的太快 高频 工作频率为13 56MHz 在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制 可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线 感应器一般通过负载调制的方式的方式进行工作 也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化 实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制 如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开 那么这些数据就能够从感应器传输到读写器 三 甚高频 工作频率为860MHz到960MHz之间 甚高频系统通过电场来传输能量 电场的能量下降的不是很快 但是读取的区域不是很好进行定义 该频段读取距离比较远 无源可达10m左右 主要是通过电容耦合的方式进行实现 射频识别技术的发展 1940 1950年 雷达的改进和应用催生了射频识别技术 1948年奠定了射频识别技术的理论基础 1950 1960年 早期射频识别技术的探索阶段 主要处于实验室实验研究 1960 1970年 射频识别技术的理论得到了发展 开始了一些应用尝试 1970 1980年 射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期 各种射频识别技术测试得到加速 出现了一些最早的射频识别应用 1980 1990年 射频识别技术及产品进入商业应用阶段 各种规模应用开始出现 1990 2000年 射频识别技术标准化问题日趋得到重视 射频识别产品得到广泛采用 射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分 2000年后 标准化问题日趋为人们所重视 射频识别产品种类更加丰富 有源电子标签 无源电子标签及半无源电子标签均得到发展 电子标签成本不断降低 规模应用行业扩大 条型码系统是以平行的线条和分隔的间隙组成数据 由宽的和窄的线条或间隙组成的序列 通过激光扫描器读出 即通过在黑色线条和白色间隙上的激光的不同反射来读出 RFID电子标签由标签天线 或线圈 及标签芯片组成 芯片是具有无线收发和存贮功能的单片系统 它存有一定格式的电子数据 可根据需要标识信息 RFID电子标签可制成各种不同形状和大小 极薄 具有弯曲性 可黏贴于除金属外的各种信息载体上 安全性高 为何如此推崇RFID 光笔读取条型码时 人工操作 效率低 须一条条逐一处理 易出差错 劳动强度大 受环境条件影响也大 相比较而言 RFID电子标签具更多优势 其阅读器无需可见光源 具有穿透性 可透过外部材料直接读取信息 能同时处理多个射频标签 批量处理 简化了劳动强度 并实时跟踪物品位置 出差错极低 受环境条件影响不是很大 现在 作为世界上最顶尖的商品零售业巨头沃尔玛 截斯科 麦德龙却要求其供应商提供的商品必须有RFID标签 新加坡图书馆凭借RFID技术 借阅率增长了30倍 每年节省了2800万美元的开销和2000名工作人员的人力成本 存在的问题 1 技术的突破 调查所显示 即使贴上双重标签 RFID仍有3 无法读出 只贴一个标签的卷标牌则只有78 正确读出 此外 RFID电子标签与阅读器具有方向性及射频识别讯号容易被物体阻断 2 成本的降低3 国际标准的制定与推行 在标准的制定过程中 我国要么自主制定自己的RFID标签标准 要么承认欧美或日本的标准 很多产品要出口到国际市场 我们不能期望国际市场都来支持中国的RFID标签标准 为何如此推崇RFID 光笔读取条型码时 人工操作 效率低 须一条条逐一处理 易出差错 劳动强度大 受环境条件影响也大 相比较而言 RFID电子标签具更多优势 其阅读器无需可见光源 具有穿透性 可透过外部材料直接读取信息 能同时处理多个射频标签 批量处理 简化了劳动强度 并实时跟踪物品位置 出差错极低 受环境条件影响不是很大 应用领域存在的问题 对人体与环境的不良作用作为一种电子产品 RFID标 当RFID标签被大量使用的时候 例如大型购物场所 人们可能陷在个充满电磁辐射的危险环境中 这可能会带给人们健康方面的损害对于长期与RFID接触的人员 可能因此患上罕见的疾病 签的大范围大量使用必然有其副作用 RFID标签必将是大规模使用的产品 我们必须面对现代社会对 绿色环保的要求 因此 做好废弃RFID标签处理与回收利用的工作 既是责任也是道德要求 RFID标签采用的是信息交互技术 随着它在人体 医疗和制造业中的应用RFID标签的应用领域呈现扩大化的趋势 对于用于确定身份物件追踪 贵重物品管理的RFID标签不应扩散使用人或单位的隐私或个体信息只有专门的权力机构 如公共安全部门才有权在法律允许范围内处理 手机钱包 传统手机支付 费用通过手机账单收取或者将用户的银行账号或信用卡号与其手机号联接起来 用户通过发送短信的方式 在系统短信指令的引导下完成交易支付请求 操作简单 可以随时随地