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物联网技术基础第3页目录010203物联网的体系结构物联网关键技术的行业应用物联网的关键技术第4页030102理解物联网的体系结构，对物联网组成有一个基本认识了解物联网关键技术的行业应用情况。了解物联网中的各种核心关键技术第5页030201能够说出物联网各功能环节的应用模式熟练掌握物联网各功能环节在物联网整体应用体系中的作用和地位能够根据实际应用需求对物联网应用系统的功能分配有一个完整认识第6页物联网时代到来：未来三种职业最吃香s首席物联网官第7页1PARTONE物联网的体系结构第8页第一节物联网的体系结构物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。但是由于物联网发展过程中不同机构、组织、国家对于物联网的发展仍处于无序阶段，所以国际上对物联网没有统一的说法，但在物联网体系结构方面基本上统一了认识，认为物联网主要由感知层、网络层和应用层组成。第9页网络层应用层感知层网络层相当于人体的神经中枢和大脑，它通过移动通信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。应用层相当于人的社会分工，它与行业需求相结合，对感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。感知层相当于人体的皮肤和五官，它利用RFID、摄像头、传感器、GPS、二维码等随时随地识别和获取物体的信息。物联网各层的关系可以这样理解第一节物联网的体系结构第10页物联网三层结构模型第一节物联网的体系结构第11页第一节物联网的体系结构为了更好地理解各层的含义，下图对物联网三层结构做一个详细说明。应用层物联网应用环境监测智能电网智能交通工业控制物联网应用支撑子层公共中间件信息开放平台云计算平台服务支撑平台网络层移动通信、互联网及其他专网异构网融合资源和存储管理专用网远程监控下一代承载网M2M无线接入移动通信网互联网感知层低速和中高速短距离传输技术自组织组网技术协同信息处理技术传感器网络中间件技术数据采集传感器二维条码RFID多媒体信息网络层与感知层互通公共技术标识解析安全技术QoS管理网络管理……智能家居传感网络组网并协同信息处理物联网三层技术体系框架在以上三层之外，还包括一些公共技术，它们是管理和保障物联网整体性能的技术，包括网络管理、QoS（QualityofService，服务质量）管理、安全技术、标识解析等。第12页第一节物联网的体系结构感知层感知层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、音频和视频数据等。物联网数据采集涉及的技术有多种，主要包括传感器、RFID、多媒体信息采集、实时定位等。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、自组织组网及多个传感器对数据的协同信息处理过程。第13页第一节物联网的体系结构网络层不单单是互联网功能，它能够实现更加广泛的互联功能。在理想的物联网中，网络层可以把感知层感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地传输。为了实现这一宏伟目标，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术等相融合。经过多年的发展，移动通信技术、互联网技术都已经比较成熟，基本上可以满足要求。当然，随着技术的发展，这些功能将会更加完善。网络层第14页第一节物联网的体系结构应用层主要包含支撑平台和应用服务。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家居、智能电网、智能交通、智能物流等行业应用。应用层智能家居智能交通。。。。。。智能电网智能物流第15页第一节物联网的体系结构还有一些单位或者机构将物联网结构定义为四层，即感知层、网络层、支撑层和应用层。四层结构的内容与三层结构基本一致，只是划分不一样，它们主要的区别是四层结构中支撑层在高性能计算机技术的支撑下，将网络内海量的信息资源通过计算整合成一个互联互通的大型智能网络，为上层服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠、可信的支撑技术平台。应用层感知层支撑层网络层第16页第一节物联网的体系结构应用层运营平台信息中心内容服务专家系统……支撑层智能处理分布式计算云计算管理系统及数据库……网络层互联网移动网络无线网络卫星……感知层射频识别传感器网络短距离无线网络定时定位……物联网四层结构示意图第17页第一节物联网的体系结构右图为一个农业生产中的物联网连接示意图。通过这张图，可以对物联网的技术体系框架有一个更加深入的认识。温室大棚的物联网连接示意图第18页2PARTTWO物联网的关键技术第19页第二节物联网的关键技术132物联网的关键技术信息处理与服务技术感知与识别技术通信与网络技术第20页第二节物联网的关键技术1感知与识别技术物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。感知与识别是物联网技术了解外界的触角，感知层是整个感知与识别技术的综合体。在感知层中利用最多的是RFID、传感器、摄像头和GPS等技术，感知层的目标是利用上述诸多技术形成对客观世界的全面感知。第21页延伸阅读第二节物联网的关键技术物联网是一个层次化的网络。物联网在传统网络的基础上，从原有网络用户终端向“下”延伸和扩展，扩大通信的对象范围，即通信不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与现实世界的各种物体之间的通信。这里的“物”并不是自然物品，而是要满足一定的条件才能够被纳入物联网的范围，例如有相应的信息接收器和发送器、数据传输通路、数据处理芯片、操作系统、存储空间等，遵循物联网的通信协议，在物联网中有可被识别的标识。可以看到现实世界的物品未必能满足这些要求，这就需要特定物联网设备的帮助才能满足以上条件，并加入物联网。物联网设备具体来说就是嵌入式系统、传感器、RFID等。第22页第二节物联网的关键技术1感知与识别技术标识音频视频数据物理量物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题，包括以下几点：感知层处于三层体系结构的最底层，是物联网发展和应用的基础，具有物联网全面感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知层具有十分重要的作用。第23页第二节物联网的关键技术1感知与识别技术数据采集是通过传感器、摄像头等设备采集外部物理世界的数据，信息获取与物品的标识符相关。其次，信息获取与数据采集技术相关，数据采集技术主要有自动识别技术和传感技术。数据采集数据短距离传输是通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等短距离有线或无线传输技术进行协同工作或者传递数据到网关设备，负责将信息在终端装置和网关之间双向传送。数据短距离传输感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分。第24页第二节物联网的关键技术1感知与识别技术传感器技术RFID技术02条码技术03ZigBee技术04蓝牙技术0501第25页第二节物联网的关键技术物联网的关键技术01传感器技术在物联网中，传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。计算机类似于人的大脑，但仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不够的，计算机也需要它们的“五官”——传感器。第26页第二节物联网的关键技术01传感器技术传感器是一种检测装置，能感受到被检测的信息，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，如下图所示，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。压力传感器霍尔传感器电压传感器电流传感器气敏传感器温湿度传感器振动传感器压电加速度传感器无线温度传感器光敏传感器各种类型的传感器第27页小提示第二节物联网的关键技术在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。在未来的物联网中，传感器及其组成的传感器网络将在数据采集前端发挥重要的作用。第28页第二节物联网的关键技术01传感器技术传感器传感器的分类方法多种多样，比较常用的有按传感器的物理量、工作原理、输出信号的性质这3种方式来分类。此外，按照是否具有信息处理功能来分类的意义越来越重要，特别是在未来的物联网时代。按照这种分类方式，传感器可分为一般传感器和智能传感器。第29页第二节物联网的关键技术01传感器技术采集的信息需要计算机进行处理一般传感器01自带的微处理器具有采集、处理、交换信息的能力，具有数据精度高、可靠性高、稳定性强、信噪比高、分辨力高、自适应性强、性价比低等特点。智能传感器02传感器是摄取信息的关键器件，是不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法，对提高经济效益、科学研究与生产技术的水平有着举足轻重的作用。传感器技术水平高低，不但直接影响信息技术水平，而且还影响信息技术的发展与应用。目前，传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域，在工农业生产、科学研究及改善人民生活等方面，起着越来越重要的作用。第30页第二节物联网的关键技术RFID技术02RFID是射频识别（RadioFrequencyIdentification）的英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。第31页第二节物联网的关键技术RFID技术02123RFID系统电子标签（Tag）读写器（Reader）天线（Antenna）电子标签天线计算机系统天线读写器第32页第二节物联网的关键技术RFID技术021RFID系统电子标签（Tag）电子标签芯片具有数据存储区，用于存储待识别物品的标识信息。第33页第二节物联网的关键技术RFID技术022RFID系统读写器（Reader）读写器是将约定格式的待识别物品的标识信息写入电子标签的存储区中（写入功能），或在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子标签内保存的信息读取出来（读出功能）。第34页第二节物联网的关键技术RFID技术023RFID系统天线（Antenna）天线用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签和读写器中。第35页小提示第二节物联网的关键技术物联网的关键技术RFID是一种能够让物品“开口说话”的技术，也是物联网感知层的一个关键技术。在物联网中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过有线或无线的方式把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放式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。RFID既可以看做是一种设备标识技术，也可以归类为短距离传输技术，在本书中更倾向于前者。第36页第二节物联网的关键技术RFID技术02工作原理电子标签进入读写器产生的磁场后，读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）；读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。第37页第二节物联网的关键技术RFID技术02优势适应各种工作环境自动化程度高可实现高速无需接触多标签同时识别识别速度快耐用可靠RFID应用非常广泛，如物流和供应链管理、门禁安防系统、道路自动收费、航空行李处理、文档追踪/图书馆管理、电子支付、生产制造和装配、物品监视、汽车监控、动物身份标识等。第38页第二节物联网的关键技术RFID技术02物流和供应链管理门禁安防系统道路自动收费航空行李处理文档追踪/图书馆管理电子支付生产制造和装配物品监视汽车监控动物身份标识第39页第二节物联网的关键技术RFID技术02以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的读写器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。第40页第二节物联网的关键技术条码技术0