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物联网技术目录物联网概述物联网核心技术物联网应用实例我国物联网的挑战、策略及发展趋势物联网概述什么是物联网？“通过射频识别（RFID）、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。”上述定义看起来比较复杂，实际上其本质就是“物物相连的互联网”。这句话有两层含义:第一，互联网依然是物联网的核心与基础，物联网利用互联网进行扩展和延伸;第二，物联网终端可以延伸和扩展到任何物品之间，这些物品利用相关技术借助互联网进行智能化信息交换与通讯。物联网的起源物联网（IOT）提出的背景各国物联网战略或计划感知中国智慧星球物联网和互联网的结合•将会带来许多意想不到的效果。其最显著的特点，是使各种物品在生产、流通、消费的各个过程都具备智能，直至使智能遍及整个生态系统，这不仅可以提高管理的效率，更提高了物品和自然资源使用的效率。•一些重要商品上的条形码、电子标签和互联网连接后，就可以使我们能够控制这些商品的流向。比如现在查询邮递快件转到了何地，不是像过去那样根据人工搜索跟踪，而是通过射频技术，并在传递物体上植入芯片等技术手段，取得物品的相关具体信息。物联网将引发新的“聚合服务”•泛在化•一体化•个性化•智能化个人家庭集团•全面感知•可靠传输•智能处理信息聚合聚合服务10物联网的特征全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。•物联网通过相关技术可以实现物品间的全面感知、可靠传输和智能处理，其实质是利用事先在物品或设施中嵌入的传感器与现代化数据采集设备将客观世界中的物品信息最大程度的数据化，再利用物品识别技术与通讯技术将数据化的物品信息联入互联网，然后再把这些信息传递到后台服务器上进行整理、加工、分析和处理，最后利用分析与处理的结果对客观世界中的物品进行管理和相应控制。感知技术应用状况根据对各种案例统计分析，中国物流信息化领域，应用最普遍的物联网感知技术首先就是RFID技术，占38%；其次是GPS/GIS技术，占32%；视频与图像感知技术居第三位，占9%的案例中采用了视频或图像的感知技术，这一技术目前还停留在监控阶段；传感器的感知技术居于第四位，大约不到4%的案例采用了传感器感知技术；其他感知技术在物流领域也有应用，不足4%。0%5%10%15%20%25%30%35%40%RFIDGPS视频识别等传感技术其他感知技术网络技术应用状况企业物流系统的网络架构，以局域网为主体；社会物流往往是互联网与企业局域网相结合。数据通信方面一般无线通信与有线通信相结合。根据不完全的对物流信息化案例的统计分析，采用互联网技术的占68%，采用局域网技术的占63%，采用无线局域网技术的占24%，有的系统采用多种网络技术。如下图所示：0%10%20%30%40%50%60%70%局域网互联网无线网网络技术智能管控技术应用状况根据相关资料统计分析，目前物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多，物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用。专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。目前只是在企业物流系统中，部分物流系统还可以做到与企业生产管理系统无缝结合，智能运作；在部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统，可以做到全自动化与智能化物流作业。物联网三层技术模型•物联网的关键在“网”而不在“物”，因为“物”只有有了“网”才会在任何地点、任何时间变得有“智慧”，只有有了支撑层中的“智能信息处理平台”，“物”才会变得“智能”。在三层模型中，没有突出“物联接入”中的“网”，也没有突出“智能处理”中的“智能”。因此，在物联网的架构中必须突出物联接入层和智能处理层。物联网五层体系构架•信息感知层关键技术：在信息感知层，通过各类传感器对物质属性、环境状态、行为态势等信息进行大规模、分布式的信息获取与状态辨识，采用协同处理的方式，针对具体的感知任务，对多种感知信息进行在线计算与控制。•物联接入层关键技术：物联接入层的主要任务是将信息感知层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的信息整合到一起，以供处理。•网络传输层关键技术：该层的主要功能是将海量的信息整合成一个大型的智能网络，为上层建立起一个高效、可靠、可信的基础设施平台。•智能处理层关键技术：智能处理层是“智慧”的来源，智能处理层对下层网络传输层的网络资源进行认知，进而达到自适应传输的目的。对上层的应用接口层提供统一的接口与虚拟化支撑，虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容。而智能处理层本层则要完成信息的表达与处理，最终达到语义互操作和信息共享的目的。•应用接口层关键技术：应用层主要是根据行业特点，开发各类的行业应用接口和解决方案，将物联网的特点与行业的信息化管理、生产经营、组织调度结合起来，形成各行各业的物联网解决方案。IOT基本理论模型智能卡条形码二维码GPS传感器技术网关设备近距离通信因特网跟踪定位高速数据网络物联网核心技术：RFIDRFID系统工作原理RFID主要频段标准及特性RFID应用领域中国RFID发展思路WSNWSN体系结构WSN体系结构：平面拓扑结构WSN体系结构：逻辑分层结构WSN体系结构传感器节点体系结构传感器网络协议栈WSN的特征WSN通信WSN在无线通信框架中的位置应用前景RFID和WSN融合RFID侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般WSN并不具有节点标识功能。RFID与WSN的结合存在很大的契机。RFID与WSN可以在两个不同的层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN的融合，传感器网络架构下RFID与WSN的融合。RFID和WSN融合传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能基站传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能节点传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能传感标签M2M概念•M2M是Machine-to-Machine/Man的简称，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模块，以无线通信等为接入手段，为客户提供综合的信息化解决方案，以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。定义感知能力通信能力应用场景MachinetoMachine/Man,将通信能力植入机器，以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务条形码+RFID+传感器+摄像头，信息的有限感知移动通信技术为主，信息的“有限”传送主要应用于机器监控领域，受网络覆盖、终端功耗、体积受限ThingtoThing，将感知、通信、处理能力植入物体，具有全面感知、可靠传送、智能处理特征的连接物理世界的网络传感器网络+智能芯片+条形码+RFID+传感器+摄像头，信息的全面和透彻感知多种通信技术相结合，信息的更自由传送受限范围缩小，应用极大丰富M2M-机器与机器通信物联网M2M-机器与机器通信物联网M2M•M2M不是简单的数据在机器和机器之间的传输，更重要的是，它是机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。也就是说，即使人们没有实时发出信号，机器也会根据既定程序主动进行通信，并根据所得到的数据智能化地做出选择，对相关设备发出正确的指令。可以说，智能化、交互式成为了M2M有别于其它应用的典型特征，这一特征下的机器也被赋予了更多的“思想”和“智慧”。M2MM2M产品主要由三部分构成：第一，无线终端，即特殊的行业应用终端，而不是通常的手机或笔记本电脑；第二，传输通道，从无线终端到用户端的行业应用中心之间的通道；第三，行业应用中心，也就是终端上传数据的会聚点，对分散的行业终端进行监控。其特点是行业特征强，用户自行管理，而且可位于企业端或者托管。M2M产业链物联网应用实例案例1唐家山堰塞湖实时监测系统灾害监测搭建512汶川大地震应急通信系统，唐家山堰塞湖实时监测系统。案例2烟草现代物流管理系统轮次计划交烟烟农排号烟叶封闭定级微机员确认交烟数据刷卡初检编码烟叶装框烟叶开放磅码烟农确认交烟数据刷卡对应设备轮次排号刷卡设备烟叶定级键盘本地服务终端机刷卡交烟刷卡设备烟叶磅码终端确认刷卡设备刷卡收购流程仓储管理流程扫描装车烟包，每车生成一张RFID运输卡（运输卡包含全部装车烟包信息，运输卡即电子调运单）每车配GPS一台，与RFID运输卡绑定；跟踪运输车辆路线、调度车俩录入烟叶信息，写RFID卡并打印条码；挂RFID标签（附条码）。扫描运输卡获取电子调运单烟点发货信息逐包扫描RFID标签生成调运单实收数据生成二检单扫描抽样烟包的RFID标签并采集对应重量完毕生成磅码单烟叶磅码（抽样方式）为各等级烟叶分配库房调拨出库扫描RFID标签，生成调拨出库明细。盘库、移库时通过扫描标签进行数据管理返回RFID标签至烟草公司返回RFID标签至烟点烟点烟叶打包烟点烟叶出库烟点至仓储中心调运仓储中心接收调运单烟包卸车运输：烟点→仓储中心烟叶二检烟叶抽样磅码烟叶入库房仓储中心库房烟叶存放烟叶调拨烟厂、复烤厂回收标签标签调配烟农交烟账务数据县公司烟叶调运账务数据烟叶调拨结算账务数据烟叶打包设备出库盘点设备信息采集终端案例3机场人员识别通道系统大连机场的人员识别通道示范系统，已成功实施。2009年-2010年将首先在中国民航的10个机场进行推广使用，目前深圳机场、上海虹桥机场、浦东机场也已实施。案例4城市生活地图1.通过采集GPS轨迹，产生城市整体的交通流量的实时数据2.用户上报事件，在用户间和上级机构共享3.用户实时参与进行城市地理信息采集，实时完善商业地图的不足4.利用用户爱好进行兴趣点POI采集5.用户上报实时交通信息和生活信息，系统实时共享6.加载各类人文业务，形成城市互联互动平台案例5停车场管理系统在停车场入口处，每辆车被分配一个RFID标签，里面写入汽车车牌号、汽车型号、起始停靠时间等信息，这些信息在车辆进入停车场时由RFID读写器读出并存储在计算机管理系统的后端数据库中，以供进行安全认证。停车场的每个停车位配有一个传感器和一个RFID读卡器，传感器和读卡器连接到一个ZigBee设备。一辆车停在某个停车位上，传感器感应得知这个停车位已被使用，同时RFID读卡器读取这辆车的RFID标签上的内容，这两部分信息由ZigBee网络以单跳或多跳方式发送到停车场计算机管理系统，这样后端数据库除了包含停车场停靠车辆的个体信息，还能够包括空余停车位的数量与分布情况。后端数据库的信息通过WLAN接入到骨干传输网，发送到世博会的信息中心。观众参观完毕，在停车场的入口处可以通过终端查询系统很方便地查询到自己车辆在停车场的具体位置；在出口处，根据RFID标签中记录的起始停靠时间，还可以很方便地得出车辆停靠时间及应付费用。停车场管理系统采用RFID技术，用户持特定的感应卡进出停车场，使用感应卡读卡器来分辨停车场的用户，停车场收费，月租卡的发售及临时卡的授权均由收费电脑完成，可自动调用每一车辆的进场时存入的数据及出场时存入的数据，并自动计算出收费金额。实现真正的智能化管理。而且系统用视窗操作，中文菜单显示，使用者能轻易掌握可用此系统的操作。驾驶员无需停车，系统自动识别车辆，完成放行（禁止）、纪录等管理功能。节约进出场的时间、提高工作效率，杜绝管理费的流失。停车场信息中心服务器停车场信息中心停车场入口停车场RFID读写器Zigbee设备Zigbee设备Zigbee设备传感器RFID读写器RFID读写器停车场车位信息车辆信息：车号车型车主国籍入场时间出场时间所需费用WiMAX/3G基站车辆位置查询车位信息发布停车场后端数据库RFID读写器终端