16第02章_物联网相关技术--感知层

第02章物联网相关技术--感知层战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育内容目录3.传感器4.无线传感网络5.其他感知和识别技术2.射频识别技术1.条码技术战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1条码技术商品外包装上，都印有一种宽度丌同、黑白相间的条纹，这就是商品的身份证——条形码。作为已经走入我们生活的新朋友，“二维码”越来越显示出了它时尚的本质。除了活跃于各类IT设备，二维码还被融入到了日常生活的点点滴滴，成为一种新的社交介质。甚至，巧克力、饼干都可以傍着它“说话”了。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.1条码的身世战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.2条码工作原理识别原理扫描原理战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.3商品条形码简介商品条形码包括零售商品、非零售商品、物流单元、位置的代码和条码标识。我国采用国际通用的商品代码及条码标识体系，推广应用商品条形码，建立我国的商品标识系统。EAN商品条形码亦称通用商品条形码，由国际物品编码协会制定，通用于世界各地，是目前国际上使用最广泛的一种商品条形码。EAN商品条形码分为EAN－13（标准版）和EAN－8（缩短版）两种。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.4二维码简介二维码（2-dimensionalbarcode），又称二维条码，最早起源于日本，它是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙。在现代商业活动中，可实现的应用十分广泛，如：产品防伪/溯源、广告推送、网站链接、数据下载、商品交易、定位/导航、电子凭证、车辆管理、信息传递、名片交流、wifi共享等等。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.5二维码原理矩阵式原理堆叠式/行排式原理矩阵式二维码原理战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.6二维码应用二维码印章战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.6二维码应用婚礼应用票务销售应用表单应用保密应用追踪应用证照应用战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.1.6二维码应用盘点应用备份应用报纸应用网络资源下载产品溯源应用景点门票应用车辆管理应用战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育内容目录3.传感器4.无线传感网络5.其他感知和识别技术2.射频识别技术1.条码技术战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，缩写RFID），是20世纪80年代发展起来的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场戒电磁场）实现无接触信息传递幵通过所传递的信息达到识别目的，对静止戒移动物体的自动识别。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术RFID技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签数据可以加密、存储数据容量大、存储信息可以随意修改、可以识别高速运动中的物体，可识别多个标签，可以在恶劣环境下工作等优点。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术随着物联网概念的兴起，RFID在社会生产生活中的应用再一次推向了高潮。目前RFID应用范围越来越广，涉及商品防伪、国防军事、智能交通、电子门票、身份识别和一卡通等多个领域。2.2.1RFID起源及发展战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.2RFID工作原理RFID系统主要由电子标签、天线、读写器和主机组成读写器射频模块主机标签ID传送天线标签战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.2RFID工作原理RFID的工作原理读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当RFID进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去，系统接收天线接收到标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育RFID电子标签内部结构战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育RFID电子标签内部结构战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育RFID电子标签内部结构战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育RFID技术分类（根据有源和无源）有源RFID标签（主动式）卡内装有电池，价格较高识别距离较长（可达十几米）寿命有限（3~10年）无源RFID标签（被动式）无电池，利用读卡器的微波信号的电磁波提供能量免维护、重量轻、体积小、寿命长、成本低发射距离有限（一般只有几十厘米）2.2.3RFID产品分类战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.3RFID产品分类•有源电子标签又称主动标签（Activetag），标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池也给标签的无线发射和接收装置供电。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.3RFID产品分类•半有源射频标签又称为半被动标签（Semi-passivetag），可以使用微型纽扣电池给芯片供电，而天线接收发射仍然通过阅读器发射的电磁波获取能量，因此本身耗电很少。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.3RFID产品分类•无源电子标签又称为被动标签（Passivetag），没有内部电池，当标签处在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，而在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源能量。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.4RFID工作频率按照标签的工作频率分类•低频段电子标签30kHz～300kHz•中高频段电子标签3MHz～30MHz•超高频与微波标签433.92MHz，862(902)～928MHz，2.45GHz，5.8GHz战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2.5RFID产品优势读取方便快捷识别速度快数据容量大使用寿命长，应用范围广标签数据可动态更改更好的安全性战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID的典型应用证件管理•从2004年开始，采用了RFID技术的中国第二代居民身份证，在全国范围内开始换发，截至2008年，中国第二代身份证发行量已经达到9亿多张，是迄今为止全球最大的RFID应用项目。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID的典型应用射频门禁•射频门禁系统可采用射频卡，并且一卡可以多用，比如作工作证、出入证、停车卡、旅馆住宿卡甚至旅游护照等等，目的是帮助识别人员身份、安全管理、收费等，这样可以简化出入手续、提高工作效率。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID应用实例RFID电子门票•RFID技术作为电子门票在中国已经广泛地应用于大型演出、公园、展览馆等方面。2008年北京奥运会门票成功应用RFID技术。另外为奥运会、残奥会开、闭幕式实名制查验及人员管理，为奥运会赛事管理、安全提供了有力的保障。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID应用实例电子溯源溯源技术大致有三种：一种是RFID无线射频技术，在产品包装上加贴一个带芯片的标识，产品进出仓库和运输就可以自动采集和读取相关的信息，产品的流向都可以记录在芯片上；一种是二维码，消费者只需要通过带摄像头的手机拍摄二维码，就能查询到产品的相关信息，查询的记录都会保留在系统内，一旦产品需要召回就可以直接发送短信给消费者，实现精准召回；还有一种是条码加上产品批次信息（如生产日期、生产时间、批号等），采用这种方式生产企业基本不增加生产成本。电子溯源系统可以实现所有批次产品从原料到成品、从成品到原料100%的双向追溯功能。这个系统最大的特色功能就是数据的安全性，每个人工输入的环节均被软件实时备份。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID应用实例食品溯源采用RFID技术进行食品药品的溯源在一些城市已经开始试点，包括宁波，广州，上海等地，食品药品的溯源主要解决来食品来路的跟踪问题，如果发现了有问题的产品，可以简单的追溯，直到找到问题的根源。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.2射频识别技术2.2.6RFID应用实例博物馆博物馆认为这是参观了解博物馆的一种最好的方法，因为这样参观者能够实现与展示会之间的互动。这种RFID腕圈很像一个带有饰物的手链。它是由一个三英寸长一英寸宽的黑色橡皮圈将该博物馆的标签固定住的。每一个RFID标签都有一个特有的16位长的数字密码粘贴在饰物上面。数字密码被刻在一个薄膜状的蓝绿色铝制金属薄片天线上，天线中央是一个十分显眼的数字配线架——日立公司推出的μ-Chip。这种仅0.4平方毫米大的μ-chip是最小的用于标识日期的RFID芯片，工作频率为2.45GHz，其最适合用于像技术创新博物馆的应用程序之类的闭环系统。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育内容目录3.传感器4.无线传感网络5.其他感知和识别技术2.射频识别技术1.条码技术战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器传感器是一种检测装置，能够感受被测量信息，并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节，是物联网应用中的信息来源。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器技术•传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。•在物联网应用中，传感器可以说是物联网的基石。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器技术2.3.1传感器的定义及作用国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器技术2.3.1传感器的定义及作用“传感器”在新韦式大词典中定义为：从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器（Transducer）”来称谓“传感器”。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器2.3.2传感器介绍电阻式传感器•电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器技术2.3.2传感器介绍电阻应变式传感器•传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。战略性信息产业教育服务提供商联世界育未来——创新物联教育2.3传感器技术2.3.2传感器介