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物联网技术 2020 3 20 1 物联网技术及其应用 2020 3 20 2 物联网概念 其英文名称是 TheInternetofthings 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 相关知识 云计算第二 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 相关知识 传感器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相连接 进行信息交换和通信 以实现对物品的智能化识别 定位 跟踪 监控和管理的一种网络 实现物与物 物与人 所有的物品与网络的连接 方便识别 管理和控制 2020 3 20 3 物 的涵义这里的 物 要满足以下条件才能够被纳入 物联网 的范围 1 要有数据传输通路 2 要有一定的存储功能 3 要有CPU 4 要有操作系统 5 要有专门的应用程序 6 遵循物联网的通信协议 7 在世界网络中有可被识别的唯一编号 2020 3 20 4 InternetofThings概念 中国工信部 物联网是个新概念 到现在为止还没有一个约定俗成的 大家公认的概念 总的来说 物联网 是指各类传感器和现有的 互联网 相互衔接的一种新技术 是在现有计算机互联网的基础上 利用RFID 无线数据通信等技术 构造一个覆盖世界上万事万物的信息系统 2020 3 20 5 无线数据通信 无线数据通信 通过无线电波传送数据信息的一种通信方式 它是在有线数据通信的基础上发展起来的 能实现移动状态下的数据通信 主要是用来实现人与计算机以及计算机与计算机之间的通信 无线数据通信系统 是地面有线数据通讯网的延伸和补充 该系统以蜂窝小区组网方式为主 由基站和无线终端组成 无线终端可以是便携电脑或是设计成便携或专为移动操作的设备 通常使用的频率在800MHz频段 无线移动数据通信网通过与有线数据通信网的互连 使数据通信网的应用进行扩展 2020 3 20 6 RFID 射频识别即RFID RadioFrequencyIDentification 技术 又称电子标签 无线射频识别 是一种通信技术 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触 又被叫做智能标签或标签 RFID电子电梯合格证的阅读器 读写器 通过天线与RFID电子标签进行无线通信 可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作 典型的阅读器包含有高频模块 发送器和接收器 控制单元以及阅读器天线 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 识别工作无需人工干预 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 2020 3 20 7 物联网 IOT 的定义 2020 3 20 8 中国式 物联网定义最简洁明了的定义 物联网 InternetofThings 是一个基于互联网 传统电信网等信息承载体 让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络 物联网这个概念 在中国早在1999年就提出来了 不过 当时不叫 物联网 而叫传感网罢了 中科院早在1999年就启动了传感网的研究和开发 与其它国家相比 我国的技术研发水平处于世界前列 具有同发优势和重大影响力 2020 3 20 9 物联网 IOT 的起源 2020 3 20 10 广义的物联网涵义 利用条码 射频识别 RFID 传感器 全球定位系统 激光扫描器等信息传感设备 按约定的协议 实现人与人 人与物 物与物的在任何时间 任何地点的连接 anything anytime anywhere 从而进行信息交换和通讯 以实现智能化识别 定位 跟踪 监控和管理的庞大网络系统 2020 3 20 11 各国物联网战略或计划 2020 3 20 12 十五年周期定律 IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点 计算模式每隔15年发生一次变革 每一次这样的技术变革都引起企业间 产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化 而互联网革命一定程度上是由美国 信息高速公路 战略所催熟 2020 3 20 13 物联网 IOT 的特征 全面感知 可靠传输 智能处理 利用RFID 传感器 二维码等能够随时随地采集物体的动态信息 通过网络将感知的各种信息进行实时传送 利用计算机技术 及时地对海量的数据进行信息控制 真正达到了人与物的沟通 物与物的沟通 2020 3 20 14 物联网 IOT 的特征 全面感知 可靠传输 智能处理 利用RFID 传感器 二维码等能够随时随地采集物体的动态信息 通过网络将感知的各种信息进行实时传送 利用计算机技术 及时地对海量的数据进行信息控制 真正达到了人与物的沟通 物与物的沟通 2020 3 20 15 物联网 IOT 结构示意图 2020 3 20 16 智慧星球 2020 3 20 17 感知中国 中国物联网发展 2020 3 20 18 面临五个主要技术问题 1 技术标准问题世界各国存在不同的标准 中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组 2009年9月 传感器网络标准工作组正式成立了PG1 国际标准化 PG2 标准体系与系统架构 PG3 通信与信息交互 PG4 协同信息处理 PG5 标识 PG6 安全 PG7 接口 和PG8 电力行业应用调研 等8个专项组 开展具体的国家标准的制定工作 2 安全问题信息采集频繁 其数据安全也必须重点考虑 3 协议问题物联网是互联网的延伸 在物联网核心层面是基于TCP IP 但在接入层面 协议类别五花八门 GPRS CDMA 短信 传感器 有线等多种通道 物联网需要一个统一的协议栈 4 IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址 就需要一个地址 物联网需要更多的IP地址 IPv4资源即将耗尽 那就需要IPv6来支撑 IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程 因此物联网一旦使用IPv6地址 就必然会存在与IPv4的兼容性问题 5 终端问题 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能 且不同行业需求千差万别 如何满足终端产品的多样化需求 对运营商来说是一大挑战 2020 3 20 19 物联网技术及其应用 2020 3 20 20 物联网的体系架构 2020 3 20 21 物联网的体系架构 2020 3 20 22 物联网技术及其应用 2020 3 20 23 物联网核心技术 RFID 2020 3 20 24 物联网核心技术 RFID 技术沿革 2020 3 20 25 2020 3 20 26 物联网核心技术 RFID 系统工作原理 2020 3 20 27 物联网核心技术 RFID RFID主要频段标准及特性 2020 3 20 28 物联网核心技术 RFID RFID应用领域 2020 3 20 29 物联网核心技术 WSN 2020 3 20 30 物联网核心技术 WSN体系结构 WSN体系结构 平面拓扑结构 WSN体系结构 逻辑分层结构 2020 3 20 31 物联网核心技术 WSN体系结构 传感器节点体系结构传感器网络协议栈 2020 3 20 32 物联网核心技术 WSN的特征 2020 3 20 33 物联网核心技术 WSN通信 WSN在无线通信框架中的位置 2020 3 20 34 物联网核心技术 应用前景 2020 3 20 35 物联网核心技术 RFID RFID侧重于识别 能够实现对目标的标识和管理 同时RFID系统具有读写距离有限 抗干扰性差 实现成本较高的不足 WSN侧重于组网 实现数据的传递 具有部署简单 实现成本低廉等优点 但一般WSN并不具有节点标识功能 RFID与WSN的结合存在很大的契机 RFID与WSN可以在两个不同的层面进行融合 物联网架构下RFID与WSN的融合 传感器网络架构下RFID与WSN的融合 物联网架构下RFID与WSN的融合 RFID和WSN融合 2020 3 20 36 物联网核心技术 传感器网络架构下RFID与WSN的融合 智能节点 RFID和WSN融合 2020 3 20 37 物联网核心技术 传感器网络架构下RFID与WSN的融合 智能传感标签 RFID和WSN融合 2020 3 20 38 物联网技术及其应用 2020 3 20 39 物联网应用示意图 2020 3 20 40 物联网应用示意图 2020 3 20 41 42 物联网应用 给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码 这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上 消费者可通过手机阅读二维码 知道牲畜的成长历史 确保食品安全 我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码 畜牧溯源 2020 3 20 43 物联网应用 无线葡萄园 2002年 英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园 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 研究人员发现 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 这是一个典型的精准农业 智能耕种的实例 葡萄园环境监测系统示意图 44 物联网应用 45 物联网应用 不大可能 人身上可以安装不同的传感器 对人的健康参数进行监控 并且实时传送到相关的医疗保健中心 如果有异常 保健中心通过手机 提醒您去医院检查身体 个人保健 2020 3 20 46 物联网应用 利用部署在大街小巷的全球眼监控探头 实现图像敏感性智能分析并与110 119 112等交互 实现探头与探头之间 探头与人 探头与报警系统之间的联动 从而构建和谐安全的城市生活环境 平安城市建设 2020 3 20 47 数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础 包括各类消费电子产品 通信产品 信息家电及智能家居等 通过不同的互连方式进行通信及数据交换 实现家庭网络中各类电子产品之间的 互联互通 的一种服务 数字家庭的四大功能 信息 通信 娱乐和生活 一台联网的服务器 管理全家生活 信息 通信 物联网应用 未来数字家庭 智能家居其实就是把家中的电器通过网络控制起来 可以想见 物联网发展到一定阶段 家中的电器可以和外网连接起来 通过传感器传达电器的信号 厂家在厂里就可以知道你家中电器的使用情况 也许在你之前就知道你家电器的故障 某一天突然有维修工上门告诉你家中空调有问题 你还惊异地不相信 物联网的发展 必然带动传感器的发展 传感器发展到一定程度 变形金刚会真地出现在我们的面前 48 49 物联网管理平台 移动POS 金融 供应链 智能运输 工业自动化 智能建筑 消防 公共安全 环境保护 气象 数字化医疗 遥感勘测 军事 农业 林业 水务 电力 煤炭 石化 物流 零售 自动服务 设备 安全 节能 生产 安全 防灾 水电油气 防火 勘察 报警 污染检测 报警 水质 水量 污染 安全 大棚 土壤 灌溉 环境 跟踪 抄表 监控 节能 设备 临床 辅助诊断 病程 险情 油井 运