物联网体系结构

物联网体系结构物联网体系结构 目目 录录 1.物联网的定义物联网的定义 2.物联网技术体系物联网技术体系 3.物联网的应用物联网的应用 目目 录录 1.物联网的定义物联网的定义 2.物联网技术体系物联网技术体系 3.物联网的应用物联网的应用1.1 物联网概念 物联网的英文名称为物联网的英文名称为“The Internet of Things”，简称简称IOT。由该名称可见，物联网就是由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联物物相连的互联网网”。从网络结构上看，物联网就是通过从网络结构上看，物联网就是通过Internet将众多信将众多信息传感设备与应用系统连接起来并在广域网范围内息传感设备与应用系统连接起来并在广域网范围内对物品身份进行识别的分布式系统。对物品身份进行识别的分布式系统。1.1 物联网概念物联网的概念是由物联网的概念是由麻省理工学院麻省理工学院Auto-ID研究中心研究中心于于1999年提出的。当时基于互联网、年提出的。当时基于互联网、RFID技术、技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网品信息实时共享的实物互联网。1.2 物联网定义 目前较为公认的物联网的定义是：目前较为公认的物联网的定义是：通过通过射频识别（射频识别（RFID）装置）装置、红外感应器红外感应器红外感应器红外感应器、全球定位系全球定位系统统GPS、激光扫描器激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，等信息传感设备，按约定的协议，把任何把任何物品与互联网物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化实现智能化识别识别、定位定位、跟踪跟踪、监控监控和和管理管理的一种网络。的一种网络。当每个而不是每种物品能够被唯一标识后，利用识别、当每个而不是每种物品能够被唯一标识后，利用识别、通信和计算等技术，在互联网基础上，构建的连接各种通信和计算等技术，在互联网基础上，构建的连接各种物品的网络，就是人们常说的物联网。物品的网络，就是人们常说的物联网。物联网中的物联网中的“物物”的涵义要满足以下条件才能够被纳入的涵义要满足以下条件才能够被纳入“物联网物联网”的范围：的范围：要有相应信息的要有相应信息的接收器接收器；要有要有数据传输通路数据传输通路；要有一定的要有一定的存储存储功能；功能；要有要有CPU；1.2 物联网定义 要有要有操作系统操作系统；要有专门的要有专门的应用程序应用程序；要有要有数据发送器数据发送器；遵循物联网的遵循物联网的通信协议通信协议；在世界网络中有可被识别的在世界网络中有可被识别的唯一编号唯一编号。1.2 物联网定义 1.3 物联网的发展与形成 物联网的发展跟互联网是分不开的，主要两个层面物联网的发展跟互联网是分不开的，主要两个层面的意思：的意思：第一，物联网的第一，物联网的核心和基础核心和基础仍然是仍然是互联网互联网，它是在互，它是在互联网基础上的延伸和扩展联网基础上的延伸和扩展；第二，物联网是比互联网更为庞大的网络，其网络连第二，物联网是比互联网更为庞大的网络，其网络连接延伸到了接延伸到了任何的物品和物品任何的物品和物品之间，这些物品可以通之间，这些物品可以通过各种信息传感设备与互联网络连接在一起，进行更过各种信息传感设备与互联网络连接在一起，进行更为复杂的信息交换和通信。为复杂的信息交换和通信。一般认为一般认为,物联网具有以下的三大特征物联网具有以下的三大特征:1）全面感知全面感知利用利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取、传感器、二维码等随时随地获取和采和采集集物体的信息。物体的信息。2）可靠传递可靠传递通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给用户。准确地传递给用户。1.4 物联网的三大特征 3）智能处理智能处理利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。能化的控制。物联网概念模型物联网概念模型 1.4 物联网的三大特征 目目 录录 1.物联网的定义物联网的定义 2.物联网技术体系物联网技术体系 3.物联网的应用物联网的应用 2.1 物联网技术概论物联网是典型的交叉学科，它所涉及的核心技术包物联网是典型的交叉学科，它所涉及的核心技术包括括IPv6技术技术、云计算技术云计算技术、传感技术传感技术、RFID智能智能识别技术识别技术、无线通信技术无线通信技术等。等。因此，从技术角度讲，物联网专业主要涉及的专业因此，从技术角度讲，物联网专业主要涉及的专业有：计算机科学与工程、电子与电气工程、电子信有：计算机科学与工程、电子与电气工程、电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精密仪器、电息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精密仪器、电子商务等等。子商务等等。欧盟于欧盟于_年年_月发布的欧盟物联网战略研究路月发布的欧盟物联网战略研究路线图白皮书中列出线图白皮书中列出13类关键技术，包括：标识技类关键技术，包括：标识技术、物联网体系结构技术、通信与网络技术、数据术、物联网体系结构技术、通信与网络技术、数据和信号处理技术、软件和算法、发现与搜索引擎技和信号处理技术、软件和算法、发现与搜索引擎技术、电源和能量储存技术等。术、电源和能量储存技术等。2.1 物联网技术概论2.2 物联网的层次结构2.2 物联网的层次结构感知层感知层实现对物理世界的实现对物理世界的智能感知识别智能感知识别、信息采集处理信息采集处理和和自动控制自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。用层。网络层网络层主要实现主要实现信息的传递信息的传递、路由和控制路由和控制，包括延伸网、，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互璇网也接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互璇网也可以依托行业专用通信网络。可以依托行业专用通信网络。应用层应用层类似于人类社会的类似于人类社会的“分工分工”，包括应用基础设施包括应用基础设施中间件和各种物联网应用，应用基础设施中间件为物联中间件和各种物联网应用，应用基础设施中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。应用。2.2 物联网的层次结构 物联网感知层关键技术1.RFID技术技术2.条形码条形码3.传感器技术传感器技术4.无线传感器网络无线传感器网络技术技术5.产品电子代码产品电子代码EPC RFID技术 RFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别，即射频识别，俗称电子标签。俗称电子标签。RFID射频识别是一种射频识别是一种非接触式非接触式的的自动自动识别识别技术，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，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。通过射频信号自动识别对象并获取相关操作快捷方便。通过射频信号自动识别对象并获取相关数据完成信息的自动采集工作数据完成信息的自动采集工作，RFID是物联网最关键是物联网最关键的一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的的一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的管理。管理。RFID基本上是由基本上是由3部分组成部分组成:1）标签标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成：由耦合元件及芯片组成，每个标签具每个标签具有唯一的电子编码有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象附着在物体上标识目标对象；2）阅读器阅读器(Reader)或读写器或读写器：读取：读取(有时还可以写入有时还可以写入)标签信息的设备标签信息的设备,可设计为手持式或固定式可设计为手持式或固定式;3）天线天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。：在标签和读取器间传递射频信号。RFID技术RFID标签打印机标签打印机 RFID技术感应式读写器感应式读写器 RFID技术RFID工作原理工作原理 标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感标签进入磁场后，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无源标签或被动标签)，或者主动发送某，或者主动发送某一频率的信号一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签有源标签或主动标签)；解读；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。处理。RFID技术条形码是一种信息的条形码是一种信息的图形化图形化表示方法，可以把信息制表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。入到计算机中。条形码扫描器一维条形码 条形码条形码分为条形码分为一维条码一维条码和和二维条码二维条码，一维条形码将宽一维条形码将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。二维条形码是在用以表达一组信息的图形标识符。二维条形码是在二维空间水平和竖直方向存储信息的条形码。它的二维空间水平和竖直方向存储信息的条形码。它的优点是优点是信息容量大信息容量大，译码可靠性高译码可靠性高，纠错能力强纠错能力强，制作成本低制作成本低，保密与防伪性能好保密与防伪性能好。条形码传感器是指能感知预定的被测指标并按照一定规律传感器是指能感知预定的被测指标并按照一定规律转换成可用信号的器件和装置，通常有转换成可用信号的器件和装置，通常有敏感元件敏感元件和和转换元件转换元件组成组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器技术物联网中传感器节点是在传感器基础上增加了协同、物联网中传感器节点是在传感器基础上增加了协同、计算、通信功能构成了具有计算、通信功能构成了具有感知感知能力、能力、计算计算能力和能力和通信通信能力的传感器节点。能力的传感器节点。智能化智能化是传感器的重要特是传感器的重要特点，嵌入式智能技术是实现传感器智能化的重要手点，嵌入式智能技术是实现传感器智能化的重要手段。段。传感器技术无线传感器网络无线传感器网络(WSN,wireless sensor network)它它是是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统的网络信息系统,以其以其低成本低成本、微型化微型化、低功耗低功耗和灵和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视到广泛重视,是关系国民经济发展和国家安全的重要是关系国民经济发展和国家安全的重要技术。技术。无线传感器网络EPC系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用的基础上，利用全球统一标识系统编码技术全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”。产品电子代码EPCEPC 系统主要由如下六方面组成：系统主要由如下六方面组成：p（1）EPC编码标准编码标准 p（2）EPC 标签标签 p（3）识读器识读器 p（4）Savant(神经网络软件神经网络软件)p（5）对象名解析服务对象名解析服务(Object Naming Service：ONS)p（6）实体标记语言实体标记语言（Physical Markup Language PML）产品电子代码EPC1.ZigBee2.WIFI无线网络无线网络3.蓝牙技术蓝牙技术4.GPS技术技术 物联网网络层关键技术ZigBee技术是一种技术是一种近距离近距离、低复杂度低复杂度、低功耗低功耗、低速低速率率、低成本低成本的的双向无线双向无线通讯通讯技术。这一名称来源于蜜技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和是靠飞翔和“嗡嗡嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的地抖动翅膀的“舞蹈舞蹈”来与同伴传递花粉所在来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。中的通信网络。ZigBee网络主要特点是网络主要特点是低功耗、低成本、低功耗、低成本、时延短时延短、网网络容量大、络容量大、可靠、安全。主要适合用于可靠、安全。主要适合用于自动控制自动控制和和远远程控制程控制领域，可以嵌入各种设备。领域，可以嵌入各种设备。ZigBeeZigBee设备类型设备类型 ZigBee1.ZigBee1.ZigBee协调器协调器（CoordinatorCoordinator）2.ZigBee2.ZigBee路由器路由器（RouterRouter）3.ZigBee3.ZigBee终端设备终端设备（End-deviceEnd-device）一个一个ZigbeeZigbee网络由网络由一个一个协调器节点、协调器节点、多个多个路由器和路由器和多多个个终端设备节点组成。终端设备节点组成。WIFI无线网络 Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手、手机）等终端以机）等终端以无线无线方式互相连接的技术。方式互相连接的技术。WIFI突出优势：突出优势：其一，无线电波的覆盖范围广其一，无线电波的覆盖范围广其二，传输速度非常快其二，传输速度非常快其三，厂商进入该领域的门槛比较低其三，厂商进入该领域的门槛比较低 WIFI无线网络 Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于所持有。目的是改善基于标准的无线网标准的无线网路产品之间的互通性。路产品之间的互通性。是是IEEE(电子工程师协会电子工程师协会)最初制定的一个最初制定的一个无线局域网无线局域网标准标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取。用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取。蓝牙，是一种支持设备蓝牙，是一种支持设备短距离短距离通信（一般通信（一般10m内）的内）的无线电技术。能在包括移动电话、无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息无线信息交换交换。蓝牙技术蓝牙技术优势优势：稳定、全球可用、设备范围广、易于：稳定、全球可用、设备范围广、易于使用、通用规格。使用、通用规格。蓝牙技术GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是，全球定位系统）是利用利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位卫星，在全球范围内实时进行定位定位、导导航航的系统。全球四大卫星导航系统：美国全球定位系的系统。全球四大卫星导航系统：美国全球定位系统（统（GPS）、俄罗斯）、俄罗斯“格洛纳斯格洛纳斯”系统、欧洲系统、欧洲“伽利伽利略略”系统、中国系统、中国“北斗北斗”系统。系统。GPS技术30-100美元（模块）成本相对较高覆盖广、质量好大范围语音和数据传输应用无线通信无线通信约20美元高功耗、协议开销大、需要接入点使用现有网络、高速率、组网灵活（前向、后向兼容）Web/Email/Video等相关应用WiFi（802.11b)50美分左右美分左右缺少安全性规范和完善的标准可靠、电源和成本优势、组网方便家庭、楼宇自动化以及监控类应用ZigBee5-50美分无处理能力，单向成本低、无功耗物流、军事、防伪等多种行业无源无源RFID低于5美元以移动电话为中心，每网最多8个节点应用较多、成本较低且方便使用替代有线：替代有线：遥感勘测、移动电子商务、数字电子设备、工业控制、智能化建筑、家庭和办公自动化、电子商务、无线公文包、军事蓝牙蓝牙节点成本节点成本缺点缺点优点优点主要应用主要应用主要技术主要技术无线传输技术*zigbee实际的售价在100元以上 物联网应用层关键技术云计算具有弹性收缩、快速部署、资源抽象和按用云计算具有弹性收缩、快速部署、资源抽象和按用量收费的特性，按照云计算的服务类型可以将云分量收费的特性，按照云计算的服务类型可以将云分为三层：为三层：基础架构即服务基础架构即服务、平台即服务平台即服务、软件即服软件即服务务。云计算技术 云计算技术云计算涉及的关键技术云计算涉及的关键技术基础架构即服务基础架构即服务位于最底层，该层提供的是最基本的计位于最底层，该层提供的是最基本的计算和存储能力，在这其中算和存储能力，在这其中自动化自动化和和虚拟化虚拟化是核心技术是核心技术。平台即服务平台即服务位于三层服务的中间位于三层服务的中间，该层该层涉及两个涉及两个关键技关键技术术：基于云的软件开发基于云的软件开发、测试测试及及运行运行技术技术和和大规模大规模分布分布式应用运行环境式应用运行环境。软件即服务软件即服务位于最顶层位于最顶层，该层该层的的Mashup、应用多租户应用多租户技术技术、应用虚拟化应用虚拟化等技术等技术。云计算技术软件和算法在物联网的信息处理和应用集成中发挥重要软件和算法在物联网的信息处理和应用集成中发挥重要作用，是物联网智慧性的集中体现。这其中的关键技术作用，是物联网智慧性的集中体现。这其中的关键技术主要包括主要包括面向服务的体系架构面向服务的体系架构(SOA)和和中间件技术中间件技术，重点，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。等。软件和算法 面向服务的体系架面向服务的体系架构构(ServiceorientedArchitecture，SOA)是一种是一种松耦合松耦合的软件组件技术，它将应用程序的不同的软件组件技术，它将应用程序的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发和部署实现快速可重用的系统开发和部署。中间件中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。软件和算法安全和隐私技术包括安全和隐私技术包括安全体系架构安全体系架构、网络安全网络安全技术、技术、“智能物体智能物体”的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、隐隐私保护私保护技术、技术、安全管理机制安全管理机制和和保证措施保证措施等。等。为实现对物联网广泛部署的为实现对物联网广泛部署的智能物体智能物体的管理，需要进的管理，需要进行网络功能和适用性分析，开发适合的管理协议。行网络功能和适用性分析，开发适合的管理协议。信息和隐私安全技术是对是对物理实体物理实体、通信实体通信实体和和应用实体应用实体赋予的或其赋予的或其本身本身固有的一个或一组属性，并能实现正确解析的技术。固有的一个或一组属性，并能实现正确解析的技术。物联网的标示主要包括物联网的标示主要包括物体物体标示和标示和通信通信标示，物联网标示，物联网标识和解析技术涉及不同的标识体系、不同体系的互标识和解析技术涉及不同的标识体系、不同体系的互操作、全球解析或区域解析、标识管理等。操作、全球解析或区域解析、标识管理等。标识和解析技术 目目 录录 1.物联网的定义物联网的定义 2.物联网技术体系物联网技术体系 3.物联网的应用物联网的应用 物联网的应用领域物流管理医疗管理 交通管理 食品安全 动物识别 图书管理 煤矿安全 资产管理 票证管理 汽车管理 金融支付 RFID防伪 航空管理 军事管理环境保护 政府工作 公共安全 智能家居 智能消防 工业监测 精准农业智能交通 老人护理 个人健康 人员安全目前目前，国外对物联网的研发国外对物联网的研发、应用主要集中在美应用主要集中在美、欧欧、日日、韩等少数国家韩等少数国家，其最初的研发方向主要是条形码其最初的研发方向主要是条形码、RFID等技术在商业零售等技术在商业零售、物流领域应用物流领域应用，而随着而随着RFID、传感器技术传感器技术、近程通信以及计算技术等的发展近程通信以及计算技术等的发展，近年来近年来其研发其研发、应用开始拓展到应用开始拓展到环境监测环境监测、生物医疗生物医疗、智智能基能基础设施础设施等领域等领域。物联网的应用领域目前目前，物联网的应用主要有物联网的应用主要有智能交通智能交通中的电子车牌及中的电子车牌及电子不停车收费系统电子不停车收费系统（ETC）、智能电网智能电网、智能医疗智能医疗的医疗监护的医疗监护、智慧城市智慧城市、环境保护环境保护、智能农业智能农业等方面等方面。物联网的应用领域电子车牌作为物联网在智能交通中的应用电子车牌作为物联网在智能交通中的应用，它是一种新它是一种新兴兴无线射频自动识别无线射频自动识别技术技术，具有具有高速识别高速识别、防拆防拆、防磁防磁、加密加密、储存储存等特点等特点，公安交通管理部门应用该技术公安交通管理部门应用该技术，能能精确精确、全面地获取交通信息全面地获取交通信息，规范车辆使用和驾驶行为规范车辆使用和驾驶行为，抑制车辆乱占道抑制车辆乱占道、乱变道乱变道、超速等违法违规行为超速等违法违规行为，并能并能有效打击肇事逃逸有效打击肇事逃逸、克隆克隆、涉案等违法车辆涉案等违法车辆。物联网的应用领域智能电网在智能电网在发电环节发电环节上对常规机组、水库、新能源风电上对常规机组、水库、新能源风电机组等布置机组等布置传感监测点传感监测点；在；在输电环节输电环节上堆雷电、线路气上堆雷电、线路气象环境、线路覆冰、线路在线增容、导地线微风振动、象环境、线路覆冰、线路在线增容、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、输电线路图像与视频、导线温度与弧垂、输电线路风偏、输电线路图像与视频、杆塔倾斜在线监测与预警等方面充分利用杆塔倾斜在线监测与预警等方面充分利用传感技术传感技术。配配电环节电环节上对配电设备状态监测、配电网现场作业管理，上对配电设备状态监测、配电网现场作业管理，以及智能巡检也充分利用各类以及智能巡检也充分利用各类传感和识别传感和识别技术。技术。物联网的应用领域在智能医疗的医疗监护应用中，医疗监护人身上可以安在智能医疗的医疗监护应用中，医疗监护人身上可以安装不同的装不同的传感器传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时，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，达到实时监测智能分过手机，提醒您去医院检查身体，达到实时监测智能分析自动预警。析自动预警。物联网的应用领域在智慧城市的平安城市建设应用中，利用部署在大街小在智慧城市的平安城市建设应用中，利用部署在大街小巷的巷的全球眼监控探头全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与，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。城市生活环境。物联网的应用领域环境保护应用中，使用环境保护应用中，使用无线传感技术无线传感技术应用于生态环境监应用于生态环境监测、生物种群研究、气象和地理研究、洪水、火灾检测。测、生物种群研究、气象和地理研究、洪水、火灾检测。如跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫栖息，分区域监测水位及如跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫栖息，分区域监测水位及相关水资源与污染信息，铺设大量节点随时监控林区内相关水资源与污染信息，铺设大量节点随时监控林区内部火险情况，生活环境部火险情况，生活环境-水质、大气、电磁辐射、噪声、水质、大气、电磁辐射、噪声、降水、土壤地质灾害检测等。降水、土壤地质灾害检测等。物联网的应用领域农业农业物联网定义物联网定义：农业物联网指的是将各种各样的传农业物联网指的是将各种各样的传感器节点自动组织起来构成感器节点自动组织起来构成传感网络传感网络，通过各种传感通过各种传感器实时采集农田信息并及时反馈给农户器实时采集农田信息并及时反馈给农户,使农民足不使农民足不出户便可掌握监控区域的农出户便可掌握监控区域的农田田环境及作物信息环境及作物信息,另外另外,农民也可以通过手机或者电脑远程控制设备农民也可以通过手机或者电脑远程控制设备,自动控自动控制系统减少了灌溉、作物管理的用工人数制系统减少了灌溉、作物管理的用工人数,提高了生提高了生产效率。产效率。农业物联网农业农业物联网物联网体系架构体系架构 与物联网感知层、网络层、应用层的三层体系架构对与物联网感知层、网络层、应用层的三层体系架构对应应,农业物联网也分为三个层次农业物联网也分为三个层次:信息感知层信息感知层、信息传信息传输层输层、信息应用层信息应用层。农业物联网 农业物联网农业物联网体系架构农业物联网体系架构广义上广义上M2M包括包括机器与机器机器与机器之间的通信之间的通信(Machine-to-Machine)、机器与人机器与人之间的通信之间的通信(Machine-to-Man)、人与机器人与机器之间的通信之间的通信(Man-to-Machine)。狭义上。狭义上M2M是是机器与机器之间的通信机器与机器之间的通信(Machine-to-Machine)。物联网在智能农业中的关键技术M2M特点：特点：p1）M2M表达的是多种不同类型表达的是多种不同类型通信技术通信技术的有机结合的有机结合,包括机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以包括机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以及移动互联通信。及移动互联通信。p2）M2M让机器、设备在应用处理过程中与后台信息让机器、设备在应用处理过程中与后台信息处理系统建立处理系统建立无线连接无线连接、共享信息共享信息,并与操作者共享信并与操作者共享信息。息。p3）M2M技术综合了技术综合了数据采集数据采集、远程监控远程监控、GPS等系统等系统,能够使业务流程自动化能够使业务流程自动化,集成公司的集成公司的IT设备和非设备和非IT设设备备,并创造相关增值服务。并创造相关增值服务。物联网在智能农业中的关键技术WSN(Wireless Sensor Network)指的是无线传感器网络指的是无线传感器网络,它由部署在监测范围内的各种各样的传感器节点构成的它由部署在监测范围内的各种各样的传感器节点构成的网络系统网络系统,此网络系统通过此网络系统通过自组织自组织和和多跳多跳的方式形成的方式形成,依依靠无线通信方式实现数据感知、采集、处理和传输。靠无线通信方式实现数据感知、采集、处理和传输。物联网在智能农业中的关键技术从定义可以看出从定义可以看出WSN是由三个要素组成，分别为是由三个要素组成，分别为传感传感器器、感知对象感知对象和和观察者观察者。通过传感器检测环境温度、。通过传感器检测环境温度、环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照等数据，并由环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照等数据，并由无线通信网络将采集的数据传送给管理人员，管理人无线通信网络将采集的数据传送给管理人员，管理人员收到信息后便可直接掌握现场状况，从而进行调控员收到信息后便可直接掌握现场状况，从而进行调控相应的配套设施。相应的配套设施。物联网在智能农业中的关键技术1.物联网在农业种植管理中的应用物联网在农业种植管理中的应用根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。系统平台负责接收无线传感汇植物养分含量等参数。系统平台负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。温、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。物联网在农业领域的应用应用用举例例专家家远程指程指导种植种植传感器实时监测大棚农作物生长条件的环境关键因子专家系统进行分析农作物生长模型库农作物种植管理规范生成指导信息发送到用户手机一号棚温度偏低请及时盖毡农作物生长进入坐果期注意温度控制，夜间注意盖毡例如：环境监测及告警服务应用用举例例成熟度成熟度预报农作物的成熟度与生长环境的温度、光照等因素息息相关。农作物的成熟度与生长环境的温度、光照等因素息息相关。农业物联网系统根据积累的光照时间、积温等参数来预报农业物联网系统根据积累的光照时间、积温等参数来预报农作物的成熟日期。农作物的成熟日期。大棚内传感器采集光照、温度等信息农业物联网系统分析积温数据比对作物生长模型得出成熟度预报应用用举例例智能控制智能控制智能滴灌是现代设施农业的关键技术。利用土壤水分传感智能滴灌是现代设施农业的关键技术。利用土壤水分传感器检测土壤的含水量，物联网农业平台分析并控制滴灌系器检测土壤的含水量，物联网农业平台分析并控制滴灌系统，达到及时、节水、省工的效果。统，达到及时、节水、省工的效果。大棚内传感器采集土壤水分数据农业物联网平台对土壤水分监测根据作物生长模型进行智能滴灌控制2.物联网在物联网在农产品全程履历管理农产品全程履历管理中的应用中的应用绿色履历绿色履历是把种植企业生产现场和生产过程中的实际是把种植企业生产现场和生产过程中的实际植物生长环境的实际数据记下来，并通过植物生长模植物生长环境的实际数据记下来，并通过植物生长模型对植物生长环境的全程进行专业评价，并把真实状型对植物生长环境的全程进行专业评价，并把真实状况向消费者透明披露的一种况向消费者透明披露的一种“农产品全程履历农产品全程履历”。绿色履历把农产品真实的管理状况透明地暴露在消费绿色履历把农产品真实的管理状况透明地暴露在消费者面前，让消费者真实地看到，他者面前，让消费者真实地看到，他/她或他的家庭每天她或他的家庭每天享受的蔬菜或者水果是在什么样的环境下成长起来的。享受的蔬菜或者水果是在什么样的环境下成长起来的。物联网在农业领域的应用基于物联网的农产品全程履历结构图基于物联网的农产品全程履历结构图条码打印机条码扫描器应用用举例例农超超对接接质量追溯量追溯农场茄子直送超市消费者查询绿色履历手工输入追溯码扫描枪读取茄子追溯码详细信息3.物联网在农产品社区直供中的应用物联网在农产品社区直供中的应用利用物联网和智能化技术，实现一种从生产农场到消费利用物联网和智能化技术，实现一种从生产农场到消费者家庭餐桌，不经过任何中间环节的高质量农产品供应者家庭餐桌，不经过任何中间环节的高质量农产品供应模式。解决传统的社区直供方式中存在的管理和服务问模式。解决传统的社区直供方式中存在的管理和服务问题，使得社区直供服务更为准确，及时，高效率，安全题，使得社区直供服务更为准确，及时，高效率，安全可控，成本低廉可控，成本低廉,这样一种新型的农产品供应模式，被这样一种新型的农产品供应模式，被称为智能化社区直供。智能化社区直供可以根据消费者称为智能化社区直供。智能化社区直供可以根据消费者的具体要求做到的具体要求做到“透明的个性化透明的个性化”，是社区直供发展的，是社区直供发展的高级阶段。高级阶段。物联网在农业领域的应用基于物联网的农产品社区直供流程图基于物联网的农产品社区直供流程图应用用举例例农产品智能配送品智能配送3.5 前景展望 物联网的发展为加快实现我国农业智慧化提供了前所未物联网的发展为加快实现我国农业智慧化提供了前所未有的机遇，也必将深刻影响现代农业的未来有的机遇，也必将深刻影响现代农业的未来。现阶段我现阶段我国在运用物联网来加快智慧农业的发展已经具备了一定国在运用物联网来加快智慧农业的发展已经具备了一定的技术和产业化基础的技术和产业化基础。但是，在智慧农业物联网关键技但是，在智慧农业物联网关键技术和标准体系等方面仍存在着一些问题，解决这些问题术和标准体系等方面仍存在着一些问题，解决这些问题需要政府企业科研部门及各个行业的共同努力需要政府企业科研部门及各个行业的共同努力。可以预可以预见，在不久的将来，物联网必将会给农业领域带来革命见，在不久的将来，物联网必将会给农业领域带来革命性的变化性的变化。谢谢！谢谢！