8章物联网规划设计与构建27

*,#,物联网技术,第,8,章,物联网规划设计与构建,物联网技术,第,1,章 概论,*,#,物联网技术,课件,第,8,章 物联网,规划设计与建设,2024年11月25日,电子工业出版社 刘化君 刘传清编著,物联网技术,教材配套课件,8,2020-02-11,8.1物联网,设,设计基,础,础,8.1,.,.1物联网,规,规划设,计,计的原,则,则,8.1,.,.2物联网,规,规划设,计,计的步,骤,骤,8.2物联网,的,的构建,8.2,.,.1物联网,应,应用系,统,统规划,8.2,.,.2物联网,应,应用系,统,统设计,8.2,.,.3物联网,系,系统集,成,成,8.3物联网,应,应用系,统,统设计,示,示例,8.3,.,.1智能家,居,居物联,网,网系统,应,应用示,例,例,8.3,.,.2工业智,能,能控制,系,系统应,用,用示例,8.4传感网,的,的广域,互,互联,8.4,.,.1传感网,广,广域互,联,联的方,式,式,8.4,.,.2基于IPv6的互联,接,接入,第8章 物,联,联网规,划,划设计,与,与构建,2020-02-11,8.1,物,物联,网,网设计,基,基础,由物联,网,网的英,文,文名InternetofThings可知，,物,物联网,就,就是物,物,物互联,的,的信息,网,网络。,这,这样表,述,述有两,层,层含义,：,：一是,物,物联网,的,的核心,承,承载网,络,络是互,联,联网；,二,二是物,联,联网的,客,客户端,延,延伸和,扩,扩展到,了,了任何,物,物品与,物,物品之,间,间，并,能,能进行,数,数据交,换,换和通,信,信。这,里,里的“物”要满足,以,以下条,件,件才能,够,够被纳,入,入“物联网”的范围,：,：有,相,相应信,息,息的接,收,收器和,发,发送器,；,；要,有,有数据,传,传输通,路,路；,有,有一定,的,的存储,功,功能；,有CPU；有,操,操作系,统,统；,有,有专门,的,的应用,程,程序；,遵循,物,物联网,的,的通信,协,协议；,在网,络,络中有,可,可被识,别,别的惟,一,一编号,。,。,2020-02-11,8.1,.,.1物联网,规,规划设,计,计的原,则,则,1.实用性,和,和先进,性,性原则,2.安全性,原,原则,3.标准化,、,、开放,性,性和可,扩,扩展性,原,原则,4.可靠性,与,与可用,性,性原则,2020-02-11,8.1,.,.2物联网,规,规划设,计,计的步,骤,骤,1.用户需,求,求调查,与,与分析,2.网络系,统,统初步,设,设计,3物联,网,网系统,详,详细设,计,计,4物联,网,网系统,详,详细设,计,计,5系统,测,测试和,试,试运行,8.2,物,物联,网,网的构,建,建,2020-02-11,目前看,来,来，可,以,以把物,联,联网看,作,作是以,电,电子标,签,签、传,感,感器等,感,感知设,施,施和EPC码为基,础,础，建,立,立在计,算,算机互,联,联网基,础,础上的,物,物物相,联,联网络,，,，传感,网,网是其,最,最复杂,的,的一个,组,组成部,分,分。一,个,个应用,系,系统可,能,能有几,个,个到几,万,万、上,百,百万不,等,等的感,知,知节点,，,，应用,环,环境除,了,了室内,外,外，还,包,包括在,不,不同温,度,度、湿,度,度、电,磁,磁干扰,下,下的户,外,外环境,，,，因此,，,，末梢,感,感知节,点,点采集,控,控制设,备,备、接,入,入层技,术,术是物,联,联网的,关,关键和,难,难点。,8.2,.,.1,物,物联网,应,应用系,统,统规划,2020-02-11,物联网,技,技术和,产,产业的,发,发展将,引,引发新,一,一轮信,息,息技术,革,革命和,产,产业革,命,命，是,信,信息产,业,业领域,未,未来竞,争,争的制,高,高点和,产,产业升,级,级的核,心,心驱动,力,力。随,着,着信息,采,采集与,智,智能计,算,算技术,的,的迅速,发,发展和,互,互联网,与,与移动,通,通信网,的,的广泛,应,应用，,大,大规模,发,发展物,联,联网及,相,相关产,业,业的时,机,机日趋,成,成熟，,我,我国早,在,在十多,年,年前就,开,开始了,物,物联网,相,相关领,域,域的研,究,究，技,术,术和标,准,准与国,际,际基本,同,同步。,现,现阶段,，,，其应,用,用主要,为,为传感,网,网，可,在,在以下,各,各领域,构,构建物,联,联网系,统,统。,2020-02-11,1.经济领,域,域的物,联,联网系,统,统,经济领,域,域物联,网,网系统,主,主要是,以,以提高,生,生产效,率,率、改,善,善管理,和,和节能,减,减排为,目,目的应,用,用系统,，,，包括,智,智能工,业,业、智,能,能农业,、,、智能,物,物流和,智,智能电,网,网等。,（1）智能,工,工业,1）工业,智,智能控,制,制系统,。,。,2）智能,装,装备产,品,品。,（2）智,能,能农业,1）数字,大,大棚物,联,联网系,统,统推广,平,平台。,2）农业,服,服务、,管,管理和,远,远程监,测,测平台,。,。,（3）智能,物,物流,1）危险,品,品运输,车,车辆智,能,能调度,及,及监控,系,系统。,2）集装,箱,箱智能,物,物流调,度,度系统,及,及平台,。,。,3）食品,及,及药品,追,追溯系,统,统。,（4）智能,电,电网,1）电网,电,电力设,施,施智能,监,监测网,络,络及平,台,台,2）智能,化,化远程,抄,抄表系,统,统及网,络,络。,2020-02-11,2.公共管,理,理领域,的,的物联,网,网系统,公共管,理,理领域,物,物联网,主,主要是,以,以提高,公,公共管,理,理水平,为,为目的,应,应用系,统,统，这,可,可围绕,市,市政基,础,础设施,建,建设管,理,理、重,大,大突发,事,事件响,应,应、重,点,点区域,环,环境监,测,测等，,建,建设城,市,市智能,交,交通、,智,智能公,共,共安全,、,、智能,环,环保和,智,智能灾,害,害防控,等,等物联,网,网系统,。,。,（1）城市,智,智能交,通,通,1）交通,流,流量与,违,违规监,测,测网络,及,及平台,。,。,2）智能,停,停车系,统,统。,（2）智能,公,公共安,全,全,1）城市,公,公共安,全,全平台,2）重要,基,基础设,施,施安全,防,防护平,台,台。,（3）智能,环,环保,1）水环,境,境监测,物,物联网,系,系统及,预,预警平,台,台。,2）生态,城,城市大,气,气环境,智,智能监,测,测平台,。,。,3）重点,排,排污企,业,业智能,化,化远程,监,监控平,台,台.,（4）智能,灾,灾害防,控,控,1）水文,智,智能监,测,测及洪,灾,灾预警,平,平台。,2）气象,灾,灾害监,测,测和预,警,警系统,。,。,3）地质,灾,灾害监,测,测预警,与,与防控,系,系统。,2020-02-11,3.公众服,务,务领域,的,的物联,网,网系统,公众服,务,务领域,物,物联网,主,主要以,提,提高人,民,民生活,水,水平为,目,目的构,建,建应用,系,系统，,可,可以物,联,联网与TDSCDMA等3G网络融,合,合应用,为,为突破,口,口，建,设,设譬如,智,智能医,护,护、智,能,能家居,等,等应用,系,系统。,（1）智能,医,医护,1）个人,健,健康实,时,时服务,平,平台。,通,通过建,设,设个人,实,实时健,康,康监测,和,和服务,平,平台，,提,提升对,老,老年市,民,民、离,退,退休干,部,部等实,时,时医疗,医,医护服,务,务水平,。,。,2）智能,重,重症监,护,护病房,平,平台。,通,通过建,设,设重症,监,监护病,房,房智能,系,系统，,对,对病人,生,生理参,数,数进行,实,实时监,测,测和分,析,析，能,够,够降低,医,医疗费,用,用，提,高,高卫生,资,资源的,使,使用效,益,益。,（2）智能,家,家居,1）智能,小,小区：,在,在住宅,小,小区引,入,入物联,网,网技术,，,，建设,联,联入城,市,市公共,安,安全平,台,台的小,区,区安防,系,系统以,及,及基于,通,通信网,络,络的家,庭,庭环境,监,监控、,智,智能安,防,防系统,、,、电子,支,支付等,智,智能控,制,制平台,，,，可实,现,现小区,、,、家居,智,智能化,。,。,2）基于,物,物联网,的,的节能,建,建筑：,在,在政府,机,机关、,科,科研院,校,校和商,业,业区写,字,字楼铺,设,设物联,网,网，实,时,时收集,水,水、电,等,等资源,使,使用信,息,息，根,据,据人员,活,活动情,况,况自动,调,调节空,调,调、电,灯,灯和水,源,源等，,达,达到节,能,能减排,的,的目的,。,。,8.2,.,.2,物,物联网,应,应用系,统,统设计,2020-02-11,对于近,距,距离无,线,线通信,，,，IEEE 802.15委员会,制,制订了3种不同,的,的无线,个,个人局,域,域网(WPAN)标准。,其,其中，IEEE 802.15.3标准是,高,高速率,的,的WPAN标准，,适,适合于,多,多媒体,应,应用，,有,有较高,的,的网络,服,服务质,量,量（QoS）保证,；,；IEEE 802.15.1标准即,蓝,蓝牙技,术,术，具,有,有中等,速,速率，,适,适合于,蜂,蜂窝电,话,话和PDA等的通,信,信，,其,其QoS机制适,合,合于话,音,音业务,。,。IEEE 802.15.4标准和ZigBee技术完,全,全融合,，,，专为,低,低速率,、,、低功,耗,耗的无,线,线互联,应,应用而,设,设计，,对,对数据,速,速率和QoS的要求,不,不高。,目,目前，,对,对于小,范,范围内,的,的物品,、,、设备,联,联网，ZigBee技术以,其,其复杂,度,度低、,功,功耗低,、,、数据,速,速率低,及,及成本,低,低等特,点,点在传,感,感网应,用,用系统,中,中引起,了,了越来,越,越多的,关,关注；,尤,尤其在,控,控制系,统,统中，ZigBee自组网,技,技术已,经,经成为,传,传感网,的,的核心,技,技术。,2020-02-11,基于ZigBee技术的,传,传感网,在消费,性,性电子,设,设备中,嵌,嵌入ZigBee芯片后,，,，可实,现,现信息,家,家用电,器,器设备,的,的无线,互,互联。,譬,譬如，,利,利用ZigBee技术可,较,较容易,地,地实现,相,相机或,者,者摄像,机,机的自,拍,拍、窗,户,户远距,离,离开关,控,控制、,室,室内照,明,明系统,的,的遥控,，,，以及,窗,窗帘的,自,自动调,整,整等。,尤,尤其是,当,当在手,机,机或者PDA中嵌入ZigBee芯片后,，,，可以,用,用来控,制,制电视,开,开关、,调,调节空,调,调温度,及,及开启,微,微波炉,等,等。基,于,于ZigBee技术的,个,个人身,份,份卡能,够,够代替,家,家居和,办,办公室,的,的门禁,卡,卡，记,录,录所有,进,进出大,门,门的个,人,人信息,，,，若附,加,加个人,电,电子指,纹,纹技术,后,后，可,实,实现更,加,加安全,的,的门禁,系,系统。,嵌,嵌入ZigBee芯片的,信,信用卡,可,可以较,方,方便地,实,实现无,线,线提款,和,和移动,购,购物，,商,商品的,详,详细信,息,息也能,通,通过ZigBee向用户,广,广播。,把ZigBee技术与,传,传感器,结,结合起,来,来，就,可,可形成,传,传感网,。,。一般,，,，传感,网,网由感,知,知节点,、,、汇聚,（,（Sink）节点,、,、网关,节,节点三,种,种节点,构,构成。,感,感知节,点,点、汇,聚,聚节点,完,完成数,据,据采集,和,和多跳,中,中继传,输,输。网,关,关节点,具,具有双,重,重功能,，,，一是,充,充当网,络,络协调,器,器，负,责,责网络,的,的自动,建,建立和,维,维护、,数,数据汇,聚,聚；二,是,是作为,监,