交通基础设施智能化基础课件 第五章 物联网概述

第5章物联网概述本章重点物联网概念感知识别网络传输应用场景IOT什么是物联网？物联网：物联网（IoT，IntenetofThings）是通过射频识别、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。物联网的三层体系结构物联网体系构成感知层是物联网全面感知的基础物联网感知层感知层作用标识物体采集和捕获信息感知层实现方式RFID标签和读写器传感器网络和网关摄像头和监控GPS/北斗定位智能家居网关M2M终端和传感器感知层突破方向更敏感和更全面的感知能力解决小型化和低成本问题解决低功耗的问题无线&有线RFID读写M2M终端传感器网络摄像头GPS/北斗智能家居网关物联网体系构成网络层是物联网无处不在的前提物联网网络层网络层作用连接感知层和应用层当前最成熟的部分网络层主要层次接入网：无线/光纤各种类型的接入形式业务支撑：业务统一管理部署和运营支撑核心网：统一IP协议上的大宽带的可靠网络网络层突破方向扩展规模，以实现无处不在简化结构，上下层面融合业务可扩展的管理运营能力随时随地连接实现IP统一协议有效降低实现成本规模扩展带来IPv6的发展动力业务平台鉴权平台计费平台经营分析平台业务支撑平台提供终端和业务的通道和联动控制逻辑实现不同终端和业务统一管理、部署和扩展核心网络&业务网关统一IP协议的高效率的核心网络/设备/接口边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发接入网络无线接入：2G/3G/WLAN有线接入：光纤和铜线（xDSL）物联网体系构成应用层是物联网智能处理的核心物联网平台及应用层平台及应用层作用信息技术与行业专业技术结合应用层主要方向智能家居智慧城市智慧交通应用层突破方向信息技术与行业的深度融合基于云计算的应用整体架构信息社会化共享和安全保障实现广泛智能化应用的解决方案集合云计算是应用大规模部署关键智能电力智能通信服务智慧医疗云计算资源计算能力存储能力云计算业务SaaSPaaSlaaS物联网应用发展六大热点领域智慧交通智能医疗智慧城市智能通信服务物联网发展我国物联网发展趋势国家网信办发布《数字中国发展报告（2020年）》，“十四五”时期推动物联网全面发展，加快交通等传统基础设施的智能化升级，提升感知设施的资源共享和综合利用水平本章重点物联网概念感知识别网络传输应用场景IOT感知识别传感器：由敏感元件和转换元件组成，能感受被测量的信息，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。敏感元件传感器中能直接感受或响应被测量的部分是传感器的核心元件直接感受被测非电学量输出与被输出有确定对应关系的转换元件所能接受的其他物理量转换元件将对象特性和状态参数转换成可测定的电学量，然后将电学量分离出，送入传感器系统加以评测或标示转换元件可与敏感元件合为一体，如：热电偶传感器类型能量：有源传感器和无源传感器效应：物理传感器和化学传感器原理：电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、光电式传感器等。感知识别传感器特性：静态特性和动态特性静态特性动态特性检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时,系统的输出与输入之间的关系线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移、分辨力、阈值在输入是准动态信号或动态信号时，传感器的输出特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示标准输入信号：阶跃信号和正弦信号传感器发展：1.

高精度、高量程、高灵敏度；2.微型化；3.智能化和数字化；4.低功耗和无源化。无线传输感知识别MEMS传感器：MEMS（MicroelectroMechanicalSystems）传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。数字化价格低低功耗MEMS传感器的发展优势微型化可集成MEMS传感器的种类及应用涉及学科：物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科交叉。系统组成：微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信感知识别RFID：射频识别技术（RadioFrequency

Identification，RFID），是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的主动式RFID被动式RFID原理：凭借感应电流发送出存储在芯片中的产品信息，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。RFID组成结构感知识别EPC：EPC(ElectronicProductCode，产品电子代码)是基于射频识别、无线数据通信，以及Internet的一项物流信息管理新技术。EPC旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准。系统构成名称注释全球产品电子代码编码体系EPC编码标准识别目标的特定代码射频识别系统

EPC标签贴在物品之上或者内嵌在物品中识读器识读EPC标签信息网络系统

EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务（ONS）进行物品解析EPC信息服务（EPCIS）提供产品相关信息接口，采用XML进行信息描述EPC与RFID：EPC是复杂的、综合的系统，RFID只是其中组成部分之一。感知识别室外感测技术-全球导航卫星系统：全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。包括：美国GPS、欧盟伽利略、俄罗斯GLONASS和中国北斗系统感知识别室内定位技术：采用无线通讯、基站定位、惯导定位、动作捕捉等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。包括：WIFI定位、蓝牙定位、Zigbee技术、红外技术和RFID技术。感知识别网关：能连接多台设备，并具备直接连接到互联网的功能的机界和软件。作用：无法直接连接网络进行通信的传感器等感知设备，通过网关与网络层进行信息交互，将感知层数据进行网络传输。本章重点物联网概念感知识别网络传输应用场景IOT网络传输有线连接：在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方。串行通信采用RS-232C等串行通信来连接其他设备，实现主机与外设以及主机之间的数据传输优：自由度及灵活度高缺：传送效率低以太网采用以太网电缆与网关相连接，是一种计算机局域网技术。优：抗干扰性强缺：体积大USB用于规范电脑与外部设备的连接和通讯的外部总线标准优：传输方式简单，传输速度快，使用方便，独立供电缺：主机端协议栈过于复杂网络传输无线连接：使用无线技术建立设备之间的通讯链路，为设备之间的数据通讯提供基础。蓝牙是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的无线连接技术优：传输速率快缺：传输距离短WI-FI是当今使用最广的一种无线网络传输技术优：传输速度快缺：耗电大Zigbee是一种低速短距离传输的无线网上协议优：耗电量低缺：传输速度慢，需要专门接收器用户协议IP协议为主机提供一种无连接、不可靠的、尽力而为的数据报传输服务TCP协议面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议用户协议HTTP协议运行在TCP协议之上的简单的请求-响应协议MQTT协议采用订阅、发布机制的消息列队传输协议移动互联网移动互联网移动通信终端与互联网相结合成为一体，是用户使用手机、PAD或其他无线终端设备，通过速率较高的移动网络，在移动状态下(如在地铁、公交车等)随时、随地访问Internet以获取信息，使用商务、娱乐等各种网络服务。移动互联网4G将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰5G具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。对比4G而言，5G的优势数据传输效率更高空白频谱容易获取传输速率更高优化传输距离更高的能源效率本章重点物联网概念感知识别网络传输应用场景IOT应用场景无线传感器网络无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地