物联网技术_2

物联网技术1物联网的概况2物联网的架构3物联网的关键技术4物联网应用1物联网的概况“物联网”（IOT：InternetofThings）定义1：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。定义2：任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联。定义3：由具有标识、虚拟个性的的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在只能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。定义4：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有自组织能力、智能接口与信息网络无缝整合，是未来互联网的一部分。从技术上理解物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。从应用上理解物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”,然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。1物联网的概况1物联网的概况物联网的本质就是将IT基础设施融入到物理基础设施中，也就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，实现实时的、智慧的、动态的管理和控制。1物联网的概况物联网认识的误区把传感网或RFID网等同于物联网。传感技术、RFID技术仅是信息采集技术之一,仅只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。现实中没必要也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。认为物联网是空中楼阁很难实现的技术。（物流、智能交通）对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升。把物联网当成个筐，什么都往里装。基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如，仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电；把产品贴上了RFID标签，就成了物联网应用等等。1物联网的概况发展趋势EPOSS在《InternetofThingsin2020》报告中分析预测,2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。1物联网的概况1物联网的概况物联网的特征全面感知RFID传感器等任何时间任何地点任何方式可靠传递互联网智能处理海量数据云计算智能化控制军事物联网与民用物联网的差异比较项民用物联网军用物联网应用目标提高经济效益和生产力军事效能和战斗力提升应用模式不区分目标协作关系区分目标协作关系应用环境互联网专用网络安全要求一般严格物联对象低敏感高敏感器件要求指标低指标高关键技术共性关键技术（共性+军事专用）关键技术标准协议商用协议自主产权1物联网的概况2物联网架构功能角度：NetworkedAuto-IDuIDIoTUSNPhysical-netM2MSENSEIIoT-AAOA模型角度：MNN&SOF物联网总体架构2物联网架构物联网体系结构评价指标特有属性环境感知性（Context-awareness）环境交互性（Interactivity）自适应性（Adaptability）基本属性水平性（Horizontality）可扩展性（Scalability）安全性（Security）抗毁性（Resilience）互操作性（Interoperability）必要属性NetworkedAuto-ID1999年年由美国麻省理工学院Auto-ID实验室提出，目的“把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2物联网架构uIDIoT日本东京大学发起的非盈利标准化组织uID中心制订的物联网体系结构，目的“通过RFID和二维码来标识物体，由网络化传感器采集周围环境信息（Contextt），并根据采集的环境信息调整信息服务。2物联网架构USN2007年9月瑞士日内瓦召开的ITU-T下一代网络全球标准举措会议NGN-GSI上由韩国的电子与通信技术研究所ETRI提出。虽然USN是作为一种物联网体系结构提出的，但是它并没有对各层之间的接口做出统一的规则定义。2物联网架构Physical-net美国弗吉尼亚大学针对多用户多环境下管理与规划异构传感和执行资源的问题提出的一个分层物联网体系结构。定义了各层之间进服务调用的统一接口即远程方法调用（RMI）。将应用需求与资源分配分离开来支持动态移动管理和实时应用配置，通过协调层实现多个应用程序在同一资源上或跨网络和管理域并发运行。2物联网架构M2MSENSEIPhysical-net、M2M与SENSEI都将底层感知网络抽象为服务或资源，这样降低了后端信息服务器的计算需求，因此比NetworkedAuto-ID、uIDIoT、USN具有更好的可扩展性。2物联网架构IoT-A针对大规模异构物联网环境中由无线与移动通信带来的问题，提出了一个沙漏形的物联网参考模型。IoT-A的M2MAPI层更加明确地定义了资源之间进行交互的方式和接口。IoT-AAOAAOA是法国巴黎第六大学针对在Internet上广泛使用的TCP/IP协议在能耗、可靠性与服务质量保证方面的问题，为物联网的数据传输层提出的自主体系结构（AutonomicOrientedArchitecture）。2物联网架构MNN&SOFMNN&SOF体系结构分为两级，一级是基于类人体神经网络模型（ManlikeNeutralNetworkMNN），另一级是基于社会组织架构（SocialOrganizationFramework，SOF）将多个本地物联网集成为更高层次的物联网。M&DC代表每一个本地物联网，iM&DC代表行业物联网，nM&DC代表的国家物联网。2物联网架构物联网体系结构比较2物联网架构物联网体系结构比较水平性可扩展性环境感知性环境交互性自适应性安全性抗毁性互操作性NetworkedAuto-IDuIDIoTOUSNOOOOPhysical-netOOOOOOOM2MOOOOOSENSEIOOOOOOOIoT-AOOOOOOOOAOAOOO2物联网架构商用物联网总体架构2019/8/2传感器RFID自动化仪表多媒体信息数据采集短距无线传输技术自组织组网技术协同信息处理传感器中间件技术传感器网络组网和协同信息处理感知层下一代承载网M2M无线接入移动通信网互联网互联网、移动通信网及其他专网通信层异构网融合资源和存储管理专用网络远程控制应用通信中间件信息开放平台云计算平台服务支撑平台物联网应用支撑子层环境监测工业控制智能物流智能电网物联网应用应用层传感网与通信网的互通数字城市智能交通智能水利智能楼宇公共技术系统及网络管理安全技术QoS管理标识管理数据采集数据传输数据处理2物联网架构2物联网架构感知层感知层是IOT的基础，解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。主要通过各类信息采集、执行设备和识别设备，采用多种网络通信技术、信息处理技术、物化安全可信技术、中间件及网关技术等，实现物理空间与信息空间的感知互动。包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、实时定位等技术。2物联网架构传输层传输层实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。传输层涉及到的技术就包括IPV4/IPV6、3G/LTE、自组织网络、WiFi无线网络、WiMax等2物联网架构应用层应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。2物联网架构3物联网关键技术——感知技术传感器技术RFID技术条形码技术产品电子代码EPC无线传感网络技术感知技术……•RFID(RadioFrequencyIdentification)，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，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数据完成信息的自动采集工作，RFID是物联网最关键的一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的管理。RFID系统电子标签(Tag)天线(Antenna)阅读器(Reader)3物联网关键技术——感知技术•条形码是一种信息的图形化表示方法，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入到计算机中。3物联网关键技术——感知技术SmartHouse智能家居SmartAgriculture智能农业SmartBuilding智能大楼SmartEnergy智能电网SensorTechnologies传感技术SmartHealth智能医疗Logistics物流3物联网关键技术——感知技术Shockdetection振动检测Acceleration加速度Angularvelocitydetection角速度检测FingerprintDetection指纹检测Magneticdetection磁性检测Piezoelectric压电体Si硅Magneto-resistive磁阻Distancemeter测距仪Semicon-ductive半导体Si硅Angledetection角度检测Overcurrentdetection过流检测Temperaturedetection温度检测Thermistor热敏电阻GyroSensor陀螺仪传感器MRSensor磁性传感器RotaryPositionSensor角度位置传感器AMRSensor磁性传感器UltrasonicSensor超声波传感器RotarySensor旋转传感器AccelerationSensor加速度传感器PyroelectricSensor热电型红外传感器MultifunctionSmartSensor多功能智能传感器3物联网关键技术——感知技术Identify,Readandwritetheinformationofarticles识别，读写物品信息CO2Sensor二氧化碳传感器VitalSignSensor生命体征传感器RFIDTag/RWRFID标签/读写器EnergyHarvest能量采集UVSensor紫外线传感器SmokeSensor烟雾传感器PHSensorPH值传感器3物联网关键技术——感知技术•无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。•包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等；•传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具有联网功能的电子元件；•节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：ZigBee）。无线传感器网络（WSN）3物联网关键技术——感知技术产品电子代码EPC•EPC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，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internetofthings”。•EPC系统主要由如下六方面组成：（1）EPC编码标准（2）EPC标签（3）读写器（4）Savant服务器：管理系统平台，数据校对、识读器协调、数据传输、数据存储和任务管理。（5）对象名解析服务(ObjectNamingService：ONS)：为Savant系统指明存储产品有关信息的服务器。（6）实体标记语言服务（PhysicalMarkupLanguagePML）：描述产品信息的计算机语言。3物联网关键技术——感知技术接入技术（节点、会聚节点、接入网关、异构网络接入融合技术）物联网终端：