CIMS基本知识与支撑技术-物联网

专题一：

CIMS基本知识与支撑技术(下)朱海平haipzhu@机械学院制造装备数字化国家工程中心/工业工程系现代集成制造系统物联网技技术物联网概概述RFID无线传感感器网络络22020-02-10物联网的起起源与发发展1995年比尔·盖茨在《未来之路路》一书中就就已经提提及类似似于物品品互联的的想法，，只是当当时受限限于无线线网络、、硬件及及传感设设备的发发展，并并未引起起重视。。物联网的的起源与与发展1999年，美国国麻省理理工大学学Auto-ID研究中心心的创建建者之一一的KevinAshton教授在他他的一个个报告中中首次使使用了““InternetofThings”这个短语语Auto-ID中心的目目标就是是在Internet的基础上上建造一一个网络络，实现现计算机机与物品品（objects）之间的的互联，，这里的的物品包包括各种种各样的的硬件设设备、软软件、协协议等等等。物联网的起起源与发发展1999年至2003年，物联联网方面面的工作作局限于于实验室室中，这这一时期期的主要要工作集集中在物物品身份份的自动动识别，，如何减减少识别别错误和和提高识识别效率率是关注注的重点点。2003年，“EPC决策研讨讨会”在在芝加哥哥召开。。作为物物联网方方面第一一个国际际会议，，该研讨讨会得到到了全球球90多个公司司的大力力支持。。从此，，物联网网相关工工作开始始走出实实验室。。EPC::ElectronicProductCode((产品电子子代码)物联网的起起源与发发展经过工业业界与学学术界的的共同努努力，2005年物联网网终于大大放异彩彩。这一一年，国国际电信信联盟（（ITU）发布了了题为《ITU互联网报报告2005：物联网网》的报告，，物联网网概念开开始正式式出现在在官方文文件中。。物联网的起起源与发发展从此以后后，物联联网获得得跨越式式的发展展，美国国、中国国、日本本以及欧欧洲一些些国家纷纷纷将发发展物联联网基础础设施列列为国家家战略发发展计划划的重要要内容。。在美国，，IBM提出了““智慧地地球”的的构想，，其中物物联网是是不可缺缺少的一一部分，，2009年1月，美国国将其提提升到国国家战略略。物联网的起起源与发发展在欧洲，，2009年6月，欧盟盟在比利利时首都都布鲁塞塞尔向欧欧洲议会会、欧洲洲理事会会、欧洲洲经济与与社会委委员会和和地区委委员会提提交了以以《物联网——欧洲行动动计划》为题的公公告，其其目的是是希望欧欧洲通过过构建新新型物联联网管理理框架来来引领世世界物联联网发展展。物联网的起起源与发发展欧盟委员员会提出出物联网网的三方方面特性性：第一，不不能简单单的将物物联网看看做互联联网的延延伸，物物联网建建立在特特有基础础设施上上，将是是一系列列新的独独立系统统，当然然，部分分基础设设施仍要要依存于于现有的的互联网网。第二，物物联网将将伴随新新的业务务共同发发展；第三，物物联网包包括了多多种不同同的通信信模式，，物与人人通信，，物与物物通信，，其中特特别强调调了包括括机对机机通信（（M2M）。物联网的起起源与发发展在我国，，2009年8月温家宝宝总理视视察无锡锡中科院院物联网网技术研研发中心心时指出出并强调调，要尽尽快突破破物联网网核心技技术，把把传感技技术和TD的发展结结合起来来此后，我我国官方方对物联联网的多多次提议议和众多多规划表表示我国国物联网网的发展展已正式式提上议议事日程程。物联网概念念物联网的的英文名名称为““TheInternetofThings”，由该名名称可见见，物联联网就是是“物物物相连的的互联网网”从网络结结构上看看，物联联网就是是通过Internet将众多信信息传感感设备与与应用系系统连接接起来并并在广域域网范围围内对物物品身份份进行识识别的分分布式系系统。物联网概念念物联网的的概念是是在1999年提出的的。当时时基于互互联网、、RFID技术、EPC标准，在在计算机机互联网网的基础础上，利利用射频频识别技技术、无无线数据据通信技技术等，，构造了了一个实实现全球球物品信信息实时时共享的的实物互互联网““Internetofthings””（IOT，简称物物联网））。物联网定义义及组成成1.物联网定定义目前较为为公认的的物联网网的定义义是：通过射频频识别（（RFID）装置、、红外感感应器、、全球球定位系系统、激激光扫描描器等信信息传感感设备，，按约定定的协议议，把任任何物品品与互联联网相连连接，进进行信息息交换和和通信，，以实现现智能化化识别、、定位、、跟踪、、监控和和管理的的一种网网络。当每个而而不是每每种物品品能够被被唯一标标识后，，利用识识别、通通信和计计算等技技术，在在互联网网基础上上，构建建的连接接各种物物品的网网络，就就是人们们常说的的物联网网。物联网定义义及组成成物联网中中的“物”的的涵义要要满足以以下条件件才能够够被纳入入“物联联网”的的范围：：①要有有相应信信息的接接收器；；②要有有数据传传输通路路；③要有有一定的的存储功功能；④要有有CPU；物联网定义义及组成成⑤要有有操作系系统；⑥要有有专门的的应用程程序；⑦要有有数据发发送器；；⑧遵循循物联网网的通信信协议；；⑨在世世界网络络中有可可被识别别的唯一一编号。。物联网定义义及组成成2.物联网的的发展与与形成物联网的的发展跟跟互联网网是分不不开的，，主要两两个层面面的意思思：物联网的的核心和和基础仍仍然是互互联网，，它是在在互联网网基础上上的延伸伸和扩展展;第二，物物联网是是比互联联网更为为庞大的的网络，，其网络络连接延延伸到了了任何的的物品和和物品之之间，这这些物品品可以通通过各种种信息传传感设备备与互联联网络连连接在一一起，进进行更为为复杂的的信息交交换和通通信。物联网定义义及组成成3物联网的的三大特特征一般认为为,物联网具具有以下下的三大大特征:①全面感知知利用RFID、传感器器、二维维码等随随时随地地获取物物体的信信息。②可靠传传递通过无线线网络与与互联网网的融合合，将物物体的信信息实时时准确地地传递给给用户。。物联网定义义及组成成③智能处处理利用云计计算、数数据挖掘掘以及模模糊识别别等人工工智能技技术，对对海量的的数据和和信息进进行分析析和处理理，对物物体实施施智能化化的控制制。物联网概概念模型型物联网技技术概论论物联网是是典型的的交叉学学科，它它所涉及及的核心心技术包包括IPv6技术、云云计算技技术、传传感技术术、RFID智能识别别技术、、无线通通信技术术等。因此，从从技术角角度讲，，物联网网专业主主要涉及及的专业业有：计计算机科科学与工工程、电电子与电电气工程程、电子子信息与与通讯、、自动控控制、遥遥感与遥遥测、精精密仪器器、电子子商务等等等。物联网技术术概论物联网3层结构感知层智能嵌入入式标识、感感知协同、互互动网络层融合接入入信息存储储应用层数据挖掘掘决策物联网技术术概论物联网的的技术体体系框架架物联网技术术体系1.感知、网网络通信信和应用用关键技技术①传感感和识别别技术是物联网网感知物物理世界界获取信信息和实实现物体体控制的的首要环环节。传感器将将物理世世界中的的物理量量、化学学量、生生物量转转化成可可供处理理的数字字信号。。识别技术术实现对对物联网网中物体体标识和和位臵信信息的获获取。物联网技术术体系②网络络通信技技术主要实现现物联网网数据信信息和控控制信息息的双向向传递、、路由和和控制.重点包括括低速近近距离无无线通信信技术、、低功耗耗路由、、自组织织通信、、无线接接入M2M通信增强强、IP承载技术术、网络络传送技技术、异异构网络络融合接接入技术术以及认认知无线线电技术术。物联网技术术体系③海量量信息智智能处理理综合运用用高性能能计算、、人工智智能、数数据库和和模糊计计算等技技术，对对收集的的感知数数据进行行通用处处理，重重点涉及及数据存存储、并并行计算算、数据据挖掘、、平台服服务、信信息呈现现等。物联网技术术体系④面向向服务的的体系架架构（Service-orientedArchitecture，SOA）是一种松松耦合的的软件组组件技术术，它将将应用程程序的不不同功能能模块化化，并通通过标准准化的接接口和调调用方式式联系起起来，实实现快速速可重用用的系统统开发和和部署。。SOA可提高物物联网架架构的扩扩展性，，提升应应用开发发效率，，充分整整合和复复用信息息资源。。物联网技术术体系2.支撑技术术物联网支支撑技术术包括嵌嵌入式系系统、微微机电系系统（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）、软件件和算法法、电源源和储能能、新材材料技术术等。①微机机电系统统可实现对对传感器器、执行行器、处处理器、、通信模模块、电电源系统统等的高高度集成成，是支支撑传感感器节点点微型化化、智能能化的重重要技术术。物联网技术术体系②嵌入入式系统统是满足物物联网对对设备功功能、可可靠性、、成本、、体积、、功耗等等的综合合要求，，可以按按照不同同应用定定制裁剪剪的嵌入入式计算算机技术术，是实实现物体体智能的的重要基基础。③软件和和算法是实现物物联网功功能、决决定物联联网行为为的主要要技术，，重点包包括各种种物联网网计算系系统的感感知信息息处理、、交互与与优化软软件与算算法、物物联网计计算系统统体系结结构与软软件平台台研发等等。物联网技术术体系④电源源和储能能是物联网网关键支支撑技术术之一，，包括电电池技术术、能量量储存、、能量捕捕获、恶恶劣情况况下的发发电、能能量循环环、新能能源等技技术。⑤新材材料技术术主要是指指应用于于传感器器的敏感感元件实实现的技技术。传传感器敏敏感材料料包括湿湿敏材料料、气敏敏材料、、热敏材材料、压压敏材料料、光敏敏材料等等。新敏敏感材料料的应用用可以使使传感器器的灵敏敏度、尺尺寸、精精度、稳稳定性等等特性获获得改善善。物联网技术术体系3.共性技术术物联网共共性技术术涉及网网络的不不同层面面，主要要包括架架构技术术、标识识和解析析、安全全和隐私私、网络络管理技技术等。。物联网架架构技术术目前处处于概念念发展阶阶段。物物联网需需具有统统一的架架构，清清晰的分分层，支支持不同同系统的的互操作作性，适适应不同同类型的的物理网网络，适适应物联联网的业业务特性性。物联网技术术体系①标识识和解析析技术是对物理理实体、、通信实实体和应应用实体体赋予的的或其本本身固有有的一个个或一组组属性，，并能实实现正确确解析的的技术。。物联网标标识和解解析技术术涉及不不同的标标识体系系、不同同体系的的互操作作、全球球解析或或区域解解析、标标识管理理等。物联网技术术体系②安全全和隐私私技术包括安全全体系架架构、网网络安全全技术、、“智能物体体”的广泛部部署对社社会生活活带来的的安全威威胁、隐隐私保护护技术、、安全管管理机制制和保证证措施等等。网络管理理技术重重点包括括管理需需求、管管理模型型、管理理功能、、管理协协议等。。为实现对对物联网网广泛部部署的"智能物体体"的管理，，需要进进行网络络功能和和适用性性分析，，开发适适合的管管理协议议。物联网技技术物联网概概述RFID无线传感感器网络络322020-02-10什么是RFIDRFID（RadioFrequencyIdentification）即无线射频频识别技术，是是一种通通信技术术，可通通过无线线电讯号号识别特特定目标标并读写写相关数数据。RFID可开发出出许多新新的应用用领域，，被视为为最可能能带动下下一波产产业革命命的技术术之一。。33一套完整整的RFID系统,由三个部部份所组组成：阅读器(Reader)、电子标标签(Tag)、应用软软件系统统(Softwaresystem)。其工作原原理是：：Reader发射一特特定频率率的无线线电波能能量给Tag,,用以驱动动Tag电路将内内部的数数据送出出，此时时Reader便依序接接收解读读数据,送给应用用程序做做相应的的处理。。ReaderTagSoftwaresystemRFID系统工作原理穿透性：：非接触触，非可可视化远距离：：可达3-10m多点同时时读取：：无须逐逐一扫描描，同时时读取150个目标可重复读读和写：：并可识识别移动动目标无方向性性：作用用范围内内，任意意方向，，均可读读取标识能力：：IPv6，可给地地球上每每平方米6.5**10E+23个地址耐环境性性：在水水、油、、黑暗或或脏污环环境中，，也可读读取数据据安全：先先进的标标签级别别的安全全加密编编码和算算法缺点：无无法穿透透金属RFID技术特点点1897年：发明无线电

1880年：对电磁场的基本理解

1922年：雷达技术诞生

1950年：RFID在实验室应用

1950年：航空业开始使用

1970年：RFID的商业应用

1960年：EAS的发明1970－1980年：工业自动化和动物识别的应用1987年：电子收费系统在挪威应用1990年：RFID开始在美国变热，美国铁路开始使用1990年：在SCM和企业系统中应用2000年：沃尔玛开始筹备使用2003年：EPC标准和联盟形成，标志RFID进驶快车道RFID发展历史史与现状状RFID与条码RFID的频率区区段低频(LF，介于9～135KHz)读取范围围短，约15～20厘米高频(HF，为13.56MHz)读取范围围最大约约为1.5米超高频(UHF，介于300～1,200MHz，其中欧欧规为868MHz，美国为为915MHz))长距离读读取功能能，约为4～7米微波(2.45或5.8GHz))38RFID主要频段段的特性性39RFID标签特性性有源RFID无源RFID标签电源内置于标签内读卡器通过无线电频率传输能量标签电池有无所需信号强度低高范围可达100m3到5米读取多标签1000个3米内几百个数据存储128Kb可读可写128字节可读可写40RFID标签的封封装41RFID标签打印印机42RFID读写器43RFID读写方式式44出库RFIDReaderRFIDAntennaRFIDTagRFID实验出库RFIDReaderRFIDAntennaRFIDTagRFID实验出库RFIDReaderRFIDAntennaRFIDTagRFID实验出库RFIDReaderRFIDAntennaRFID实验基于RFID系统的基基本结构构4950基于RFID系统的基基本结构构51基于RFID系统的基基本结构构DOD

工业制造两个在线DLA配送中心SanJoaquin,CA和Susquehanna,PARFID企业部署HDSmithPurdueWal*MartTargetAlbertsonsBestBuyStaplesInternationalPaperBoeingPacificCycle航空业McCarran和香港国际机场AsianaAirlinesVirginAtlanticBoeing零售店供应链|零售业|CPG工业仓库RFID的典型应应用行业业52物流与供供应链领领域

由于缺货损失的收入*高达690亿美元配送中心/商店/货架的库存周转率较差问题供应商应遵循：对所有包装箱和货盘贴上标签使用RFID实现可视性和货架跟踪自动化解决方案提高配送中心商店货架的库存周转率实时可视性降低库存更好的供需平衡结果供应商零售商商店零售商配送中心(DC)53制造领域域入口主要优势势区域配送送中心零售商店店具有RFID功能的坚坚固耐用用的移动动数据终终端读取器和天线RFID标签签只读读写双极天线线标签制造厂避免手动动库存管管理准确管理理库存提高存货货可视性性和可跟跟踪性减少库存存量减少仓储储要求通过JIT和库存共共享提高高生产率率减少库存存损耗提高对产产品召回回的响应应自动更新新供应系系统更好的失失窃检测测54零售店内可可视性RFID标签签每个物品品零售商制制造工厂厂每日库存存可见性性和每周周、每月月库存可可见性更好的货货架商品品可售性性解决产品品缺货问问题（平平均缺货货率7.1%%）减少失窃窃商店A商店B55工业仓库库库存跟踪踪地面上的的标签可可用于跟跟踪叉车车位置装运、收收货和检检验处理理时间可缩短短20倍至60倍配送中心心可节省省20%的运营成成本读取货架架标签以以验证正正确的货货盘放置置位置56下一代的的机场技技术更出色的安全性提高了旅客安全检查和登机的

速度和效率57药品跟踪踪与未来医药管管制的符合性防止失窃窃和假冒冒提高对到到期药品品和存货货量的控控制58图书馆管管理病房管理病房管理汽车生产产车间的的数据采采集62PLC自动控制与AVI系统集成冲压车间冲压件库存焊装车间WBS涂装车间PBS总装车间成品车库存内饰线底盘线合装线打码机控制条码扫描RFID自动识别设备控制电子看板按灯智能料架条码扫描RFID实现焊装转序、、PBS路由等多多个环节节的自动动控制单批次和批批量控制制路由器等设设备的状状态监控控基于RFID的PBS控制控制器RFID读取器装配线RFID标签RFID主要的效效益降低库存存降低人员员成本改善工作效效率、提提升管理理效率可视化供供应链流流程、改改进决策策体系货物辨别别改善对供供应链的的整合、、提高顾顾客满足足提高设备备使用率率64物联网技技术物联网概概述RFID无线传感感器网络络652020-02-10无线传感器网网络无线传感感器网络络（WirelessSensorNetworks，WSN）是由大大量部署署在作用用区域内内的、具具有无线线通信与与计算能能力的微微小传感感器节点点通过自自组织方方式构成成的能根根据环境境自主完完成指定定任务的的分布式式智能化化网络系系统。传感网络络的节点点间距离离很短，，一般采采用多跳跳（multi-hop）的无线线通信方方式进行行通信。。传感器网网络可以以在独立立的环境境下运行行，也可可以通过过网关连连接到Internet，使用户户可以远远程访问问。无线传感器网网络传感器网网络综合合了传感感器技术术、嵌入入式计算算技术、、现代网网络及无无线通信信技术、、分布式式信息处处理技术术等，能够通过过各类集集成化的的微型传传感器协协作地实实时监测测、感知知和采集集各种环环境或监监测对象象的信息息，通过嵌入入式系统统对信息息进行处处理，并并通过随随机自组组织无线线通信网网络以多多跳中继继方式将将所感知知信息传传送到用用户终端端。EPC信息服务务（EPCIS）模块无线传感感器网络络工程案案例图传感器的组成和和结构1.传感器的的组成传感器一一般由敏敏感元件件、转换换元件和和测量电电路三部部分组成成，有时时还加上上辅助电电源，其其典型组组成如下下图所示示。传感器的组成和和结构（1）敏感元元件敏感元件件（SensitiveElement）直接感感受被测测量，并并输出与与被测量量成确定定关系的的某一物物理量的的元件。。（2）转换元元件转换元件件（TransductionElement）是传感感器的核核心元件件，它以以敏感元元件的输输出为输输入，把把感知的的非电量量转换为为电信号号输出。。转换元元件本身身可作为为一个独独立的传传感器使使用。这这样的传传感器一一般称为为元件传传感器。。传感器的组成和和结构转换元件件也可不不直接感感受被测测量，而而是感受受与被测测量成确确定关系系的其它它非电量量，再把把这一““其它非非电量””转换为为电量。。这时转转换元件件本身不不作为一一个独立立的传感感器使用用，而作作为传感感器的一一个转换换环节。。而在传感感器中，，尚需要要一个非非电量(同类的或或不同类类的)之间的转转化环节节。这一一转换环环节，需需要由另另外一些些部件（（敏感元元件等））来完成成，这样样的传感感器通常常称为结结构式传传感器。。传感器的组成和和结构（3）变换电电路变换电路路（TransductionCircuit）将上述述电路参参数接入入转换电电路，便便可转换换成电量量输出。。实际上，，有些传传感器很很简单，，仅由一一个敏感感元件（（兼作转转换元件件）组成成，它感感受被测测量时直直接输出出电量，，如热电电偶。有些传感感器由敏敏感元件件和转换换元件组组成，没没有转换换电路。。有些传感感器，转转换元件件不止一一个，要要经过若若干次转转换，较较为复杂杂，大多多数是开开环系统统，也有有些是带带反馈的的闭环系系统。传感器的组成和和结构2传感器的的结构形形式（1）选择固固定信号号方式的的传感器器直接结结构固定信号号方式是是把被测测量以外外的变量量固定或或控制在在某个定定值上，，以金属属导线的的电阻为为例，电电阻是金金属的种种类、纯纯度、尺尺寸、温温度、应应力等的的函数。。如仅选择择根据温温度产生生的变化化作为信信号时就就可制成成电阻温温度计；；如果选择择尺寸或或应力而而变化作作为信号号时就可可制成电电阻应变变片。传感器的组成和和结构选择固定定的信号号方式的的传感器器采用直直接结构构形式。。这种传传感器是是由一个个独立的的传感元元件和其其它环节节构成，，直接将将被测量量转换为为所需输输出量。。直接式式传感器器的构成成方法如如下图所所示。传感器的组成和和结构图（a）是仅有传传感元件件的最简简单的一一种，如如热电偶偶和压电电元件；；图（b）是使用电电源提供供输出能能量，如如光敏晶晶体管；；图（c）是利用磁磁铁为传传感元件件提供能能量，如如磁电式式传感器器；而霍霍尔传感感器则是是（b）（c）两种情情况的结结合。图（d）所示的传传感元件件是阻抗抗元件，，输入信信号改变变其阻抗抗值，为为得到具具有能量量的输出出信号，，必须设设计包括括元件在在内的变变换电路路，如具具有电桥桥电路的的电阻应应变传感感器等。。传感器的组成和和结构（2）选择补补偿信号号方式的的传感器器补偿结结构大多数情情况下，，传感器器特征要要到周围围环境和和内部各各种因素素的影响响，在这这些影响响下不能能忽略时时，必须须采取一一定措施施，以消消除这些些影响。。补偿式传传感器的的构成方方法传感器的组成和和结构（3）选择差差动式信信号方式式的传感感器差动动结构使被测量量反向对对称变化化，影响响量同向向对称变变化，然然后取其其差，就就能有效效地将被被测量选选择出来来，这就就是差动动方式。。传感器差差动式结结构传感器的组成和和结构（4）选择平平均信号号方式的的传感器器平均结结构平均信号号方式来来源于误误差分析析理论中中对随机机误差的的平均效效应和信信号（数数据）的的平均处处理，在在传感器器结构中中，利用用n个相同的的转换元元件同时时感受被被测量，，则传感感器的输输出为各各元件输输出之和和，而随随机误差差则减小小为单个个元件的的误差。。采用平均均结构的的传感器器有光栅栅、磁栅栅、容栅栅、感应应同步器器等，在在具有差差动作用用的同时时，具有有明显的的平均效效果。传感器的组成和和结构（5）选择平平衡信号号方式的的传感器器闭环结结构闭环传感感器采用用控制理理论和电电子技术术中的反反馈技术术，极大大地提高高了性能能。同开开环传感感器相比比较，闭闭环传感感器在结结构上增增加了一一个由反反向传感感器构成成的反馈馈环节，，其原理理结构如如下图所所示。传感器网络体系系结构1.无线传感感器网络络的体系系结构无线传感感器网络络是一种种由大量量小型传传感器所所组成的的网络。。这些小小型传感感器一般般称作sensornode（传感器器节点））或者mote（灰尘））。此种网络络中一般般也有一一个或几几个基站站（称作作sink）用来集集中从小小型传感感器收集集的数据据。传感器网络体系系结构无线传感感器构成成自组织织网络传感器网络体系系结构传感器网网络系统统通常包包括传感感器节点点（sensornode）、汇聚聚节点（（sinknode）和管理理节点。。大量传传感器节节点随机机部署在在监测区区域内部部或附近近，能够够通过自自组织方方式构成成网络。。传感器节节点监测测的数据据沿着其其他传感感器节点点逐跳进进行传输输，在传传输过程程中监测测数据可可能被多多个节点点处理，，经过多多跳后路路由到汇汇聚节点点，最后后通过互互联网或或卫星到到达管理理节点。。用户通过过管理节节点对传传感器网网络进行行配置和和管理，，发布监监测任务务以及收收集监测测数据。。传感器网络体系系结构2.传感器节节点传感器节节点由传传感器模模块、处处理器模模块、无无线通信信模块和和能量供供应模块块四部分分组成。。此外，可可以选择择的其他他功能单单元包括括：定位位系统、、运动系系统以及及发电装装置等。。传感器网络体系系结构(1)传感器模模块由传感器器和模数数转换功功能模块块组成，，负责区区域内信信息的采采集和数数据转换换；(2)处理器模模块由嵌入式式系统构构成，包包括CPU、存储器器、嵌入入式操作作系统等等，负责责控制整整个传感感器节点点的操作作，存储储和处理理本身采采集的数数据以及及其他节节点发来来的数据据；传感器网络体系系结构(3)无线通信信模块由无线通通信模块块组成，，负责与与其他传传感器节节点进行行无线通通信，交交换控制制信息和和收发采采集数据据；(4)能量供应应模块为传感器器节点提提供运行行所需的的能量，，通常采采用微型型电池。。传感器网络体系系结构在传感器器网络中中，节点点通过各各种方式式大量部部署在被被感知对对象内部部或者附附近。这些节点点通过自自组织方方式构成成无线网网络，以以协作的的方式感感知、采采集和处处理网络络覆盖区区域中特特定的信信息，可可以实现现对任意意地点信信息在任任意时间间的采集集，处理理和分析析。一个典型型的传感感器网络络的结构构包括分分布式传传感器节节点（群群）、sink节点、互互联网和和用户界界面等。。传感器网络体系系结构传感节点点之间可可以相互互通信，，自己组组织成网网并通过过多跳的的方式连连接至Sink（基站节节点），，Sink节点收到到数据后后，通过过网关（（Gateway）完成和和公用Internet网络的连连接。整个系统统通过任任务管理理器来管管理和控控制这个个系统。。传感器网络体系系结构3.传感器网网络协议议栈协议栈包包括物理理层、数数据链路路层、网网络层、、传输层层和应用用层，与与互联网网协议栈栈的五层层协议相相对应。。另外，协协议栈还还包括能能量管理理平台、、移动管管理平台台和任务务管理平平台。这些管理理平台使使得传感感器节点点能够按按照能源源高效的的方式协协同工作作，在节节点移动动的传感感器网络络中转发发数据，，并支持持多任务务和资源源共享。。传感器网络体系系结构传感器网网络协议议栈传感器网络体系系结构无线传感感器网络络的特征征是：（1）无线传传感器网网络包括括了大面面积的空空间分布布;（2）能源受受限制（3）网络自自动配置置，自动动识别节节点（4）网络的的自动管管理和高高度协作作性传感器网络体系系结构5.无线传感感器网络络中的关关键技术术（1）网络拓拓扑控制制（2）网络协协议（3）时间同同步（4）定位技技术（5）数据融融合（6）嵌入式式操作系系统传感器网络体系系结构6.传感器网网络与RFID、物联网网、泛在在网等关关系（1）传感器器与RFID的关系射频标签签（RFID）技术和和传感器器具有不不同的技技术特点点，传感感器网络络可以监监测感应应到的各各种信息息，但缺缺乏对物物品的标标识能力力，而RFID技术恰恰恰具有强强大的标标识物品品能力。。传感器网网络较长长的有效效距离将将会拓展展RFID技术的应应用范围围。传感器网网络和RFID技术的融融合和系系统集成成将极大大地推动动两项技技术的应应用。传感器网络体系系结构（2）传感器器网络与与物联网网的关系系物联网的的概念最最早提出出于1999年，在早早期的概概念中，，物联网网实质上上等于RFID技术加互互联网。。RFID标签可谓谓是早期期的物联联网最为为关键的的技术与与产品环环节。现在的物物联网概概念其实实是传统统物联网网和无线线通信技技术的结结合，等等同于广广义上的的传感器器网络（（即传感感网），，可以理理解为：：物联网网是从产产业和应应用角度度，传感感器网络络是从技技术角度度对同一一事物的的不同表表述，其其实质是是完全相相同的。。传感器网络体系系结构（3）传感器器网络与与泛在网网的关系系泛在（Ubiquitous）网，即即广泛存存在的网网络，即即在任何何时间、、任何地地点、任任何人、、任何物物都能顺顺畅地通通信。泛在网是是把不属属于电信信范畴的的技术，，如传感感器技术术、标签签技术等等各种近近距离通通信技术术纳入其其中，从从而构建建起一个