物联网技术及其应用38

,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,物联网技术及其应用,重庆机电职业技术学院,高级工程师 郑小发,物联网,定,定义,物联网,（The Internet of things,IOT）,：,指的是,把,把任何,物,物体通,过,过信息,传,传感设,备,备，按,约,约定的,协,协议，,与,与互联,网,网相连,接,接的一,种,种巨大,网,网络。,信息传,感,感设备,:,:,射频识,别,别,(RFID),装置、,红,红外感,应,应器、,全,全球,定,定位系,统,统、激,光,光扫描,器,器等。,目的:,让所有,的,的物品,与,与网络,相,相连接,，,，进行,信,信息交,换,换和通,信,信，以,实,实现智,能,能化识,别,别、定,位,位、跟,踪,踪、监,控,控和管,理,理等。,两层意,思,思：,物联网,（The Internet of Things）,“物物,相,相连的,互,互联网,”,”,物联网,的,的核心,和,和基础,仍,仍然是,互,互联网,，,，它是,互,互联网,的,的延伸,和,和扩展,；,；,物联网,的,的用户,端,端延伸,扩,扩展到,了,了任何,物,物体，,实,实现了,在,在任何,物,物体与,物,物体之,间,间进行,信,信息交,换,换和通,讯,讯。,业界对,物,物联网,的,的通用,理,理解,从技术,理,理解物联网,是,是一种,智,智能网,络,络。物,联,联网中,的,的所有,物,物体信,息,息通过,智,智能感,应,应装置,，,，经传,输,输网络,，,，传到,指,指定的,信,信息处,理,理中心,或,或将信,息,息从信,息,息处理,中,中心传,送,送给物,体,体，最,终,终实现,物,物与物,、,、人与,物,物之间,的,的自动,化,化信息,交,交互与,处,处理。,从应用,理,理解物联网,是,是指把,世,世界上,所,所有的,物,物体都,联,联接到,一,一个网,络,络中，,形,形成“,物,物联网,”,”,然,后,后“物,联,联网”,又,又与现,有,有的互,联,联网结,合,合,实,现,现人类,社,社会与,物,物理系,统,统的整,合,合，达,到,到以更,加,加精细,和,和动态,的,的方式,管,管理生,产,产和生,活,活的目,的,的。,如何理,解,解物联,网,网,手机定,位,位,如果手,机,机=RFID,装,装置，,基,基站=,阅,阅读器,，,，手机,用,用户=,物,物品；,即,即使用,户,户不打,电,电话，,这,这也是,一,一个与,物,物联网,很,很类似,的,的应用,。,。,基站会,定,定时给,手,手机发,出,出信息,，,，手机,接,接收后,再,再应答,，,，以便,网,网络获,得,得手机,的,的状态,和,和位置,；,；而当,网,网络将,手,手机号,（,（RFID）,与,与用户,（,（物品,）,）对应,后,后，网,络,络就可,以,以确切,地,地知道,物,物品的,位,位置等,一,一系列,信,信息。,如何看,待,待物联,网,网,物联网,的,的应用：如同Internet一样,，,，应用,广,广泛且,还,还有很,多,多内容,有,有待探,索,索；可,以,以发挥,想,想象力,，,，充分,想,想象；,以超市,为,为例：,条形码,：,：逐一扫,描,描条码,+,+结账,RFID：一次性,扫,扫描（,你,你可以,推,推着购,物,物车迅,速,速通过RFID阅读,器,器）+,结,结账；,物联网,：,：一次性,扫,扫描和,结,结账同,时,时完成,（,（超市,和,和银行,联,联网）,，,，超市,终,终端没,有,有收银,员,员，你,可,可以推,着,着车直,接,接从阅,读,读器走,出,出去，,所,所有的,商,商品就,同,同时完,成,成了结,账,账。并,且,且消费,者,者可以,知,知道每,件,件物品,的,的历史,。,。,物联网,基,基础知,识,识,物联网,三,三个重,要,要特征,：,：,1、全,面,面感知，利用,射,射频识,别,别（RFID,）,），传,感,感器，,二,二维码,等,等随时,随,随地获,取,取物体,的,的信息,；,；,2、可,靠,靠传递，通过,各,各种网,络,络与互,联,联网的,融,融合，,将,将物体,的,的信息,实,实时准,确,确地传,递,递出去,；,；,3、智,能,能处理，利用,云,云计算,，,，模糊,识,识别等,各,各种智,能,能计算,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,技,技术,IBM,智,智慧地,球,球设想,IOT,基,基本理,论,论模型,智能卡,条形码,二维码,GPS,网关设备,近距离,通信,因特网,跟踪定,位,位,高速,数据,网络,传感器,技术,物联网,关,关键技,术,术,射频识,别,别技术,IPv6地址,WSN,网,网络,射频识,别,别技术,（,（RFID）,射频识,别,别技术,（RadioFrequency Identification,RFID,）,）,射频识,别,别技术,是,是从二,十,十世纪90年,代,代兴起,的,的一项,非,非接触,式,式自动,识,识别技,术,术。,它是以,射,射频方,式,式进行,非,非接触,双,双向通,信,信，达,到,到自动,识,识别和,获,获取相,关,关数据,的,的一种,技,技术。,其具有,精,精度高,、,、适应,环,环境能,力,力强、,抗,抗干扰,强,强、操,作,作快捷,等,等许多,优,优点。,沃尔玛,使,使用的RFID芯片,RFID技术,的,的基本,工,工作原,理,理,通常电,子,子标签,安,安置在,物,物体上,，,，阅读,器,器通过,天,天线发,送,送出一,定,定频率,的,的射频,信,信号;,当,当电子,标,标签进,入,入阅读,器,器的电,波,波接收,覆,覆盖范,围,围时，,其,其微形,天,天线产,生,生感应,电,电流，,电,电子标,签,签获得,能,能量被,激,激活并,向,向阅读,器,器发送,识,识别所,需,需的数,据,据等信,息,息(电,子,子标签,从,从接收,到,到的射,频,频脉冲,中,中解调,出,出指令,送,送到控,制,制逻辑,，,，控制,逻,逻辑接,收,收指令,完,完成存,储,储、发,送,送数据,或,或其他,操,操作),;,;阅读,器,器接收,到,到来自,电,电子标,签,签的载,波,波信号,，,，对信,号,号进行,解,解调和,解,解码并,送,送至计,算,算机主,机,机进行,处,处理;,计,计算机,系,系统根,据,据逻辑,运,运算判,断,断该标,签,签的合,法,法性，,针,针对不,同,同的设,定,定做出,相,相应的,处,处理和,控,控制，,发,发出指,令,令信号,。,。,电磁频,谱,谱图,RFID技术,实,实例,图为日,本,本东京,大,大学坂,村,村健教,授,授在介,绍,绍RFID。,萝卜上,的,的RFID记,录,录了整,个,个萝卜,生,生产信,息,息（产,地,地、施,肥,肥、农,药,药），,运,运输信,息,息等。,买,买家在,超,超市可,以,以追踪,这,这些信,息,息。,桌子上,的,的烟、,酒,酒、饮,料,料都有RFID。,RFID技术,的,的典型,应,应用,物流和,供,供应管,理,理,生产制,造,造和装,配,配,航空行,李,李处理,邮件/,快,快运包,裹,裹处理,文档追,踪,踪/图,书,书馆管,理,理,动物身,份,份标识,运动计,时,时,门禁控,制,制/电,子,子门票,道路自,动,动收费,IPv6地址,物联网,的,的前提,是,是必须,为,为物体,赋,赋以独,一,一无二,的,的地址,。,。,现有标,准,准IPv4（,互,互联网,协,协议第,四,四版）,只,只支持,大,大概40亿（2,32,）个网,络,络地址,，,，平均,每,每个人,不,不到1,个,个，人,都,都不够,分,分。,IPv6是一种,互,互联网,协,协议标,准,准,是IPv4的更,新,新版,Pv6,支,支持21,28,（约3,.,.4,10,38,）个地,址,址，这,等,等价于,在,在地球,上,上每平,方,方英寸,有,有4.310,20,个地址（6.710,17,地址mm,2,）,IPv6标准,以,以丰富,的,的地址,资,资源使,得,得物联,网,网成为,可,可能。,WSN,网,网络,无线传,感,感器网,络,络,(WirelessSensor Network,WSN),WSN,网,网络,是,是由部署,在,在监测,区,区域内,大,大量的,廉,廉价微,型,型传感,器,器节点,组,组成，,通,通过无,线,线通信,方,方式形,成,成的一,个,个自组,织,织网络,。,。,传感器,网,网络将,能,能扩展,人,人们与,现,现实世,界,界进行,远,远程交,互,互的能,力,力。无,线,线传感,器,器网络,能,能够实,时,时监测,和,和采集,网,网络分,布,布区域,内,内的各,种,种检测,对,对象的,信,信息，,以,以实现,复,复杂的,指,指定范,围,围内目,标,标检测,与,与跟踪,，,，具有,快,快速展,开,开、抗,毁,毁性强,等,等特点,，,，有着,广,广阔的,应,应用前,景,景。,美国商,业,业周刊,和,和 MIT,技,技术评,论,论在预,测,测未来,技,技术发,展,展的报,告,告中，,分,分别将,无,无线传,感,感器网,络,络列为21,世,世纪,最,最有影,响,响的21,项,项技术,和,和改变,世,世界的10,大,大技,术,术之一,。,。,WSN,网,网络,构,构成,WSN,网,网络,通,通常分,为,为:,物理层:物理,层,层定义WSN,中,中的,接,接收器Sink,Node 间,的,的通信,物,物理参,数,数，使,用,用哪个,频,频段，,使,使用何,种,种信号,调,调制解,调,调方式,等,等。,MAC,层,层:MAC,层,层定义各,节,节点的,初,初始化,，,，通过,收,收发beacon,request,associate,等,等消息,完,完成自,身,身网络,定,定义，,同,同时定,义,义MAC 帧,的,的调试,策,策略，,避,避免多,个,个收发,节,节点间,的,的通信,冲,冲突。,网络层:网络,层,层完成逻,辑,辑路由,信,信息采,集,集，使,收,收发的,网,网络包,裹,裹能够,按,按照不,同,同策略,使,使用最,优,优化路,径,径到达,目,目标节,点,点。,传输层:传输,层,层提供包,裹,裹传输,的,的可靠,性,性，为,应,应用层,提,提供入,口,口。,应用层:应用,层,层最终将,收,收集后,的,的节点,信,信息整,合,合处理,，,，满足,不,不同应,用,用程序,计,计算需,要,要。,物联网,应,应用,物联网,的,的演进,路,路径：,1995年比,尔,尔.盖,茨,茨在,未,未来之,路,路书,中,中首次,提,提出”,物,物物,“,“相联,的,的雏形,，,，1999,年,年EPCglobal联合100,多,多家企,业,业成立IOT,联,联盟并,正,正式提,出,出物联,网,网概念,。,。10,年,年间，,世,世界各,国,国都在,加,加紧研,究,究。,从技术,演,演进视,野,野来看,，,，物联,网,网的发,展,展主要,分,分为四,个,个阶段,：,：1、第,一,一阶段大型机,、,、主机,的,的联网2、第,二,二阶段台式机,、,、笔记,本,本与互,联,联网相,联,联3、第,三,三阶段一些移,动,动设备,（,（如手,机,机、PDA等,）,）的互,联,联4、第,四,四阶段嵌入式,互,互联网,兴,兴起阶,段,段，更,多,多与人,们,们日常,生,生活紧,密,密相关,的,的应用,设,设备，,包,包括洗,衣,衣机、,冰,冰箱、,电,电视、,微,微波炉,等,等都将,加,加入互,联,联互通,的,的行列,，,，最终,形,形成全,球,球统一,的,的“物,联,联网”,的,的互联,物联网,的,的影响,对信息,产,产业的,拉,拉动,基础元,器,器件（,传,传感器,）,）、无,线,线通信,、,、网络,、,、安全,各行各,业,业应用,物流：UPS,特,特快专,递,递、远,洋,洋运输,、,、铁路,运,运输,超市：,交通监,管,管：,