物联网技术及智能决策118

HangzhouRFIDResearchCenterHangzhouRFIDResearchCenterChineseAcademyofScience中科院杭州射频识别技术研发中心物联网技术与智能决策中国科学院上海微系统与信息技术研究所中科院杭州射频识别技术研发中心HangzhouRFIDResearchCenter2目录物联网概述物联网关键技术概述物联网核心技术RFID介绍物联网智能决策：服装行业智能感知仓库方案介绍HangzhouRFIDResearchCenter3物联网概述物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的，又名传感网，它的定义很简单：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。HangzhouRFIDResearchCenter4物联网(TheInternetofthings)，把新一代IT技术充分运用在各行业中，如能源、交通、建筑、家庭、市政系统等，然后与现有通信网结合，实现人类社会与物理系统的整合。人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网的核心是对信息数据的采集和处理物联网的定义HangzhouRFIDResearchCenter52009年，欧洲物联网研究项目工作组，在欧盟委员会资助下制定了《物联网战略研究路线图》、《RFID与物联网模型》等意见书。2009年日本制定i-Japan计划，强调电子政务和社会信息股务等信息化工作。物联网发展历史2009年8月感知中国2008年11月智慧地球2009年6月物联网行动计划2009年8月7日，温总理在无锡考察“中科院高新微纳传感网工程中心”提出要重视物联网技术，发展“感知中国”。2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。2009年8月i-Japan战略HangzhouRFIDResearchCenter6杭州市于2010年6月12日成立杭州市物联网行业协会，目前杭州已经在无线传感网络技术研究与系统集成、射频识别(RFID)技术开发与生产制造等物联网产业核心领域形成初步优势。上海：发布了《上海推进物联网产业发展行动方案(2010~2012年)》。目标：传感器、短距离无线通信、通信和网络设备以及物联网服务等。无锡：成立感知中国中心；物联网产业化研究院；设立中国物联网产业基金；建设物联网产业项目示范区，加快物联网产业的更快推广与应用。目标：产业化，物联网产业的目标是2015年达到2500亿元左右产值规模。成都：发布了《成都市物联网产业发展规划（2010—2012）》。目标：电子识别与定位跟踪、新型传感器、软件及信息服务物联网产业的三大产业重点中国物联网产业发展布局HangzhouRFIDResearchCenter7物联网的应用领域HangzhouRFIDResearchCenter8感知层主要完成信息的收集与简单处理,部分学者将该层称为感知延伸层,该层由传统的WSN、RFID和执行器组成；接入层主要完成各类设备的网络接入,该层重点强调各类接入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或者卫星等方式；支撑层又称中间件,或者业务层对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的;本层的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;对上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。应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。网络层为原有的互联网、电信网或者电视网,主要完成信息的远距离传输等功能；泛在网五层结构HangzhouRFIDResearchCenter9中国移动定义的物联网结构HangzhouRFIDResearchCenter10公共感知层感知层介绍HangzhouRFIDResearchCenter11城域网/虚拟VPN互联网（有线、WiFi、Mesh）2G,3G,4G网络卫星网广电电视网络、BWM网络网络层介绍HangzhouRFIDResearchCenter12应用层介绍HangzhouRFIDResearchCenter13（信息量）物联信息的海量化（设备接入）亿万异构设备的泛在接入（网络架构）信息和存储的物理边缘化（网络管理）网络管理的高度自治化（物物互联）物物互动的协同和智能化（物理安全）隐私的易泄露，面临更多安全（设备制造）设备的小型微型化（能量获取）能量自取、大容量。。。物联网的特征HangzhouRFIDResearchCenter14物联网关键技术5.软件服务与算法6.硬件7.功率和能量存储8.安全和隐私技术9.标准1.物联网架构技术2.标识与感知3.通信技术4.网络技术HangzhouRFIDResearchCenter15目标：信息互通框架达到健壮、可扩展性以及公平性目的挑战：开放的竞争环境，框架必须模块化和可扩展性SOA架构中，内容提供者和使用者之间如何进行便捷的交流，即语义的互操作性事件驱动结构使得无法采用一种办法解决所有的问题物体的离线特性非中心控制的分布式架构增加解决方案提供者的参与，形成一个竞争的市场1、物联网架构技术需求分析存储和计算能力的边缘化物体具有存储、处理能力局部物体间协同工作物体间断性通信连接物体移动、无线链路动态变化分布式的缓存和信息融合支持物体的移动和环境变化物体移动带来信息的移动物体上下文不断变化网中网物体之间自治的、动态的组网已有多种网络的操作平台、信息结构、文档格式等都存在异构特征HangzhouRFIDResearchCenter16研究内容端到端的分布式开放架构，异构系统的互操作性；非中心控制的自治架构；边缘节点移动智能架构；云计算技术，事件驱动架构，掉线和同步操作；使用市场机制来增加竞争和参与；支持语义互操作的体系结构；事件驱动的体系结构；支持有效缓存、信息同步和分布式信息融合的体系结构。1、物联网架构技术HangzhouRFIDResearchCenter17逻辑和功能模块概念、工具和服务的平台方法1、物联网架构技术参考结构聚合器/网关节点聚合器/网关节点聚合器/网关节点主机管理信息系统主机管理信息系统主机管理信息系统广域通信和网络以及互联网执行器执行器执行器HangzhouRFIDResearchCenter181、物联网架构技术我们理解的参考结构CableNetWiFiZigbee区域服务器家庭网关IP/IPv6IP/ID/IPv6有线相对分布的集中式管理相对集中的分布式支撑HangzhouRFIDResearchCenter191、物联网架构技术区域服务器参考结构HangzhouRFIDResearchCenter201、物联网架构技术与云计算支撑平台的结合区域服务器分布式存储功能区域服务器分布式计算功能HangzhouRFIDResearchCenter21谁控制唯一识别符？2、标识与感知标识概述标识的必要性?HangzhouRFIDResearchCenter222、标识与感知需求与研究内容挑战：如何处理物体的组合\合成\拆分\替换带来的UID变化如何处理UID与物体之间关系的映射关系，比如同一批次的产品编号是否相近如何确保国家、企业、个人均具有一定的UID分配权利不透明UID与匿名机制支持已有ID机制虚拟物体的ID分配问题需求分析目标：对物体进行统一标识进行物体的区分\查找标识基本需求对单个物体进行唯一标识支持一类物品的标识【某类物品的查询】复合物体：有多个组件，每个部件都有标识号【动态变化】安全需求非层次命名：标识应该独立于自身位置和上下文环境等信息层次结构HangzhouRFIDResearchCenter23研究内容标识的分配标识的管理标识加密解密标识存储匿名标识技术标识映射机制标识结构设计2、标识与感知需求与研究内容HangzhouRFIDResearchCenter24物联网RFIDRFID的成功经验能否推广到物联网？RFID具有单向寻址的特点2、标识与感知RFID标识分配的成功经验标签读写器中间件/支撑平台本地信息服务器ONS远程信息服务器Internet代码代码URL物品信息代码代码物品信息HangzhouRFIDResearchCenter25常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本低廉，线性度好等优点。温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度，例如-200℃~2000℃。温差电偶热敏电阻半导体温度传感器2、标识与感知温度传感器HangzhouRFIDResearchCenter26铂电阻温度传感器是一种用途广泛的高精度温度传感器具有温度敏感性，其外观以及典型电阻-温度特性如下图所示如上图中的电阻-温度特性曲线所示，铂电阻在很宽的温度范围内，其电阻与温度具有良好的线性特性，非常适合作为温度传感器来使用。对于PT100系列铂电阻温度传感器，在0~850℃范围内，电阻阻值与温度的关系为20()1RtRAtBt其中370100,3.908310C,5.77510CRAB2、标识与感知温度传感器HangzhouRFIDResearchCenter27常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。一种车用电容式压力传感器Honeywell24PC压力传感器及其内部结构2、标识与感知压力传感器HangzhouRFIDResearchCenter28湿度传感器主要包括电阻式和电容式两个类别。电阻式湿度传感器也成为湿敏电阻，利用氯化锂，碳，陶瓷等材料的电阻率的湿度敏感性来探测湿度。电容式湿度传感器也称为湿敏电容，利用材料的介电系数的湿度敏感性来探测湿度。一种电容式湿敏传感器结构图一种电阻式陶瓷湿敏传感器结构图几种湿度传感器2、标识与感知湿度传感器HangzhouRFIDResearchCenter29光传感器可以分为光敏电阻以及光电传感器两个大类。光敏电阻主要利用各种材料的电阻率的光敏感性来进行光探测。光电传感器主要包括光敏二极管和光敏三极管，这两种器件都是利用半导体器件对光照的敏感性。光敏二极管的反向饱和电流在光照的作用下会显著变大，而光敏三极管在光照时其集电极、发射极导通，类似于受光照控制的开关。此外，为方便使用，市场上出现了把光敏二极管和光敏三极管与后续信号处理电路制作成一个芯片的集成光传感器。光传感器的不同种类可以覆盖可见光，红外线（热辐射），以及紫外线等波长范围的传感应用。光敏电阻结构图与实物光敏三极管集成光传感器2、标识与感知光敏传感器HangzhouRFIDResearchCenter30霍尔（磁性）传感器霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁性传感器。霍尔效应是指：把一个金属或者半导体材料薄片置于磁场中，当有电流流过时，由于形成电流的电子在磁场中运动而收到磁场的作用力，会使得材料中产生与电流方向垂直的电压差。可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。霍尔效应霍尔传感器2、标识与感知霍尔效应传感器HangzhouRFIDResearchCenter31霍尔传感器结合不同的结构，能够间接测量电流，振动，位移，速度，加速度，转速等等，具有广泛的应用价值。基于霍尔器件的精密电流传感器霍尔转速传感器霍尔液位传感器霍尔流速传感器2、标识与感知霍尔效应传感器HangzhouRFIDResearchCenter32微机电系统的英文名称是Micro-Ele