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物联网工程概论第一章物联网概述仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建：Anytime、Anywhere、AnythingConnection，UbiquitousNetworksandUbiquitousComputing，无处不在的网络和计算Ø在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接，扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。Ø物联网概念的兴起，很大程度上得益于ITU2005年以物联网为标题的年度互联网报告。Ø国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建欧盟对物联网的定义Ø物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口，并与信息网络无缝整合。Ø物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器和各类传感器等信息传感设备，按约定的协议，以有线或无线的方式，把任何物品与互联网相连接，实时采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等信息，并进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。1.1物联网的概念仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建感知层全面感知•RFID•红外感应器•GPS•二维码•激光扫描器•等传感设备和短距离传输设备网络层可靠传递•无线网络•有线网络•长距离网络•短距离网络•等电信网和互联网应用层智能处理•识别•定位•跟踪•监控•管理•等智能计算和管控系统物联网InternetofThings信息交换和通信信息识别、采集和预处理信息处理和使用普通对象设备化智能终端互联化普适服务智能化1.1物联网的概念仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建全面感知：利用RFID、传感器、二维码，及其它各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象，全面感知世界。它是各种感知技术的广泛应用。n物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。n传感器获得的数据具有实时性和自动化的特点，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。物联网的特征仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建可靠传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送。它是一种建立在互联网上的泛在网络。n物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。n在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。物联网的特征（续）仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到了人与物的沟通。n物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。n物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。n从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。物联网的特征（续）仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建智慧地球的概念：把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体地说是，把传感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，形成物联网，并通过超级计算机和云计算将“物联网”整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。Ø2009年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联化(Instrumented)更透彻的感知——利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，任何事物或人群都可以被感知到o互联化(Interconnected)更全面的互联互通——人与人、人与物和物与物之间都可以无障碍地互联互通，先进的系统可按新的方式协同工作o智能化(Intelligent)更深入的智能分析——利用先进技术获取更智能的洞察并付诸实践，进而创造新的价值“世界正在变得更小、更扁平，而且变得更智能。”3个“I”仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网、互联网、泛在网Ø美国权威咨询机构forrester预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30:1，社会进入物联网时代。Ø物联网并不是凭空出现的事物，它的神经末梢是传感器，它的信息通信网络则可以依靠传统的互联网和通信网等，对于海量的信息的运算处理则主要依靠云计算、网格计算等计算方式。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建互联网：最早的是固定互联网，离开了连接线不可能进入网络。后来，随着移动通讯的发展，出现了移动互联网。但不论移动的还是固定的互联网，都是人和人相连。p物联网：在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。p两者关系：物联网依托现有互联网，通过感知技术，实现对物理世界的信息采集，从而实现物物互联。物联网与互联网仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建（U网络）Ø“泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。Ø泛在网网络具备超强的环境感知、内容感知及智能性，它是在现有技术基础上的应用创新，是不断融合新的网络，不断向泛在网络注入新的业务和应用，直至“无所不在、无所不包、无所不能”。Ø泛在网络的概念反映了信息社会发展的远景和蓝图，具有比“物联网”更广泛的内涵。它将实现多网络、多行业、多应用、异构多技术的融合与协同。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建传感器网是泛在/物联网的组成部分o物联网是泛在网发展的物联阶段o通信网、互联网、物联网之间相互协同融合是泛在网发展的目标。1.3物联网、互联网、泛在网仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建为例：o实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别、信息的互联与共享、以及智能控制。o在物联网中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网的工作步骤物联网的开展步骤主要如下：（1）对物体属性进行标识，包括静态和动态的属性。（2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。（3）将物体的信息通过网络传输到信息处理中心。（4）对信息进行处理和分析。（5）根据信息处理结果，对物体进行管理或处置。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前的传感器网络。感知层是物联网发展和应用的基础。o数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，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、二维码和实时定位等技术。oRFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术。o传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网的网络层将建立在现有的移动通信网和互联网基础上。o网络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。o网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术，其包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解及基于感知数据决策和行为的理论和技术。2.3物联网体系架构总述仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网的应用层利用经过分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。o应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。n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。n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2.3物联网体系架构总述仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系o它包括:n标识与解析n安全技术n网络管理n服务质量(QoS)管理2.3物联网体系架构总述仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建感知层由各种类型的采集和控制模块组成，完成物联网应用的数据采集和设备控制功能n如温度传感应器、声音感应器、振动感应器、压力感应器、RFID读写器、二维码识读器等o感知层还包括数据接入到网关之前的传感器网络。o感知层是物联网的重要基础。仅内部使用PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建物联网关键技术之一——RFIDoRFID是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别过程无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。oRFID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。RFID技术与互联网、通信等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。oRFID基本上由三部分组成：标签、读写器和天线。o具体技术将在第3章详细介绍。仅内部使用PDF文件使用pdfF