物联网关键技术及其应用

1题目:物联网关键技术及其应用指导老师:袁逸萍学生姓名：任飞所属院系：机械工程学院专业：工业工程班级：08-1完成日期：2012.2.212目录摘要…………………………………………………………………………………………………3前言…………………………………………………………………………………………………51.EPC系统的组成与特点……………………………………………………………………61.1EPC系统的组成………………………………………………………………………………6l.2EPC系统的特点……………………………………………………………………………62.关键技术及其应用………………………………………………………………………………72.1EPC/无线射频识别技术（RFID）……………………………………………………………72.2EPC/RFID技术应用………………………………………………………………………83物联网的发展与市场趋势………………………………………………………………………9结论………………………………………………………………………………………………11参考文献…………………………………………………………………………………………12致谢………………………………………………………………………………………………133中文摘要至上个世纪九十年代物联网概念出现以来，越来越多的人们对其产生兴趣。物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频和无线数据通信、计算机等技术，构成一个覆盖世界上万物万事的实物互联网。本文主要结束了物联网的研究背景和EPC的内容，然后讲述相关技术之一即EPC/无线射频技术的相关原理及其实际应用。首先，本文介绍EPC的系统组成及其系统特点；其次，EPC的关键技术及其应用，在本文里会着重介绍到一种技术即：EPC/无线射频识别技术RFID技术。最后，我们会降到EPC/RFID技术的应用，在未来世界里，物联网将无处不在。[1]关键字：物联网；EPC；RFID；自动识别；电子编码4ABSTRACTSincetheemergenceofthefirstcenturyofThingsinthe1990stheconceptofmoreandmorepeopleinterestedinit.InternetofThingsisonthebasisofthecomputerInternet,theuseofRFandwirelessdatacommunications,computersandothertechnologytoformacoveroftheworldkindofthingseverythingInternet.Inthispaper,overtheInternetofThingsresearchbackgroundandthecontentoftheEPC,andthentellsoneoftherelatedtechnologiesthatEPC/radiofrequencytechnologyprinciplesandtheirpracticalapplication.First,thisarticledescribestheEPCsystemcomponentsandsystemcharacteristics;Secondly,thekeytechnologyanditsapplicationoftheEPC,inthisarticlefocusesonatechnologythat:EPC/RFIDtechnologyRFIDtechnology.Finally,wewilldroptheapplicationofEPC/RFIDtechnologyintheworldofthefutureInternetofThingswillbeeverywhere.[8]Keywords:InternetofThings;theEPC;ofRFID;automaticidentification;electroniccoding5前言本文主要介绍了物联网的研究背景和EPCN内容，然后讲述相关技术之一即EPC／无线射频技术的相关原理及其实际应用。物联网(InternetofThings)是将无处不在(Ubiquitous)的末端设备(Devices)和设施(Facilities),包括具备“内在智能的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产(Assets)、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物或“智能尘埃(Mote)，通过各种无线和／或有线的长距离和／或短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(GrandIntegration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式在内网(Intranet)、专网(Extranet)、和／或互联网(Interne1)环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面(集中展示的CockpitDashboard)等管理和服务功能，实现对“万物的“高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国以来，物联网被正式列为困家五火新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告，物联网在中刚受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。[2]6EPC系统组成与特点1.1EPC系统的组成(1)EPC编码标准EPC编码是EPC系统的重要组成部分，它是对实体及实体的相关信息进行代码化，通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。(2)EPC标签EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签，通常EPC标签是安装在被识别对象上，存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。(3)解读器解读器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。(4)Sayant(神经网络软件)Sayant是一个物联网系统的“中间件，用来处理从一个或多个解读器发出的标签流或传感器数据，之后将处理过的数据发往特定的请求方。[3](5)对象名解析服务(0bjectNamingService：ONS)EPC标签对于一个开放式的，全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电予代码，计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务(ObjectNamingService：ONS)担当，它是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务(DNS)，DNS是将一台计算机定位到万维网上的某-具体地点的服务。[5](6)物理标记语言(PhysicalMarkupLanguagePML)实体标记语言(PML)通过一种通用的、标准的方法来描述我们所在的物理世界。PML的目标是为物理实体的远程监控和环境监控提供一种简单、通用的描述语言。可广泛应用在存货跟踪、自动处理事务、供应链管理、机器控制和物对物通讯等方面。[3]1.2EPC系统的特点(1)开放的体系结构EPC系统采用全球蕞犬的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性，同时大降低了系统的成本，并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明，一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。(2)独立的平台和高度的互动性EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象，因此，不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时，不同地区，不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互操作性。EPC系统网络建j立．在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作(3)灵活的可持续发展的体系7EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系，可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。2．关键技术及其应用2.1EPC/无线射频识别技术(RFID)技术无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它的工作原理使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物晶(物品上附着有RFID标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术，可以提供无人看管的自动监视与报告作业。[4]具体的工作原理当装有电子标签的物体接近微波天线时，阅读器受控发出微波查询信号。安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后，根据查询信号中的命令要求，将标签中的数据信息反射回微波天线。微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后，经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理，从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。整个识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，并且阅读器能自行判断RFID标签是否被重复读取处理。RFID技术的这些功能特性很适合流水线上产品的控制，以实现流水作业管理，得以使整个流水线管理自动化。RFID系统一般由阅读器、应答器(标签)和应用系统三部分组成，通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。阅读器，一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读（有事还可以写入）设备，可设计为手持式或固定式；阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。应用系统，一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。视不同应用要求，对于实时型的智能型控制器，不一定必须要有后台应用系统。标签，主要是射频标签，响应端内含天线，两者组成所谓的“雷达收发机”，以卡、标签等形式存在。整体的EPC网络操作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入，使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因供应链数据可以通过网络即时地检查、更新或者交换信息。在有EPC标签、识读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器。PML服务器以及众多数据库组成的互联网中，识读器独处的EPC知识一个信息参考（指针），由这个信息参考从INTERNET找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，并采用分布式Savant软件系统处理和管理由识读器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC来提供一种自动化的网络数据库服务，Savant将EPC传给ONS，ONS指示Savant到一8个保存着产品文件的PML服务器查找，该文件可有Savant复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。EPC系统是一个全球的大系统，供应链各个环节，各个节点，各个方面都可受益，但对低价值的识别对象来说，如：食品，消费品等，它们对EPC系统引起的附加价格十分敏感。EPC系统正在考虑通过本身技术的进步，进一步减少成本，同时通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作，提高效益,以便抵消和降低附加价格。[6]EPC/RFID物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点(1)唯一标识。条码只能识别一类产品，而无法识别单品，因此条码容易伪造。RFID却可以为单品提供唯一标识。(2)读取方便。条码是可视传播技术。即扫描仪必须“看见”条码才能读取它，这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反，无线电识别并不需要可视传输技术，射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了，甚至可以穿过外包装进行识别。这大大减少了人的参与，提高了识别效率。[7](3)长寿耐用。纸型条码容易破损和受到污染。而RFID电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。(4)动