物联网PPT讲述

《物联网PPT讲述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网PPT讲述（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、LOGO 物联联网 The Internet of things LOGO LOGO IOT应用场景：物体说话 物联网 v物联网的来源及概念 v物联网的三个层次 v物联网的四个支撑技术 物联网来源 Mark Weiser（1952-1999） 前施乐公司首席科学家 1991年在权威杂志美国科学发表文章 预测： 计算机将最终“消失”，演变为在我 们没有意识到其存在时，就已融入人们的 生活中的境地。 计算模式的发展 v“十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点 ，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判 断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周 期定律”。 1965年前

2、后的“大型机”； 1980年前后的“个人计算机”； 1995年前后的“互联网”； 2010年前后“物联网”。 v在当下的“15年”，一场新的变革正悄然兴起， 那就是“物联网物联网”。有人将2010年称为“物联网 物联网 元年元年”。 v从物联联网本质质分析，它是信息技术发术发 展到一定阶阶 段后出现现的一种聚合性应应用与技术术提升，是将各 种感知技术术、现代网络技术术和人工智能与自动化 技术术聚合与集成应应用实现实现 人与物对话对话 ，创创造智 慧的世界。被称为为信息产业产业 第三次浪潮。 v第一次：PC机时代 v第二次：互联网时代 v第三次：物联网时代 物联网定义 v2010 年温总理在十一

3、届人大三次会议上所 作政府工作报告中对物联网做了这样的定 义： 物联网是指通过信息传感设备，按照约定 的协议，把任何物品与互联网连接起来， 进行信息交换和通讯，以实现智能化识别 、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 物联网定义 v欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩 展到互联的物品网络。 v国际电信联盟(ITU)的定义：物联网主要解 决物品到物品( Thing to Thing, T2T) ,人到 物品(Human to Thing, H2T) ,人到人 (Human to Human,H2H)之间的互连。 物联网基本定义 v物联网（The Interne

4、t of things，IOT）的 基本定义： 通过射频识别（RFID）、红外感应器、全 球定位系统、激光扫描器等信息传感设备 ，按约定的协议，将任何物品通过有线与 无线方式与互联网连接，进行通信和信息 交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一种网络。 我的理解 v物联联网是通过过各种传传感技术术（RFID、传传感器、 GPS、摄摄像机、激光扫扫描器）、各种通讯讯手 段（有线线、无线线、长长距、短距），将任何物 体与互联联网相连连接，采集其声、光、热热、电电、力 学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互 联联网结结合形成的一个巨大网络络。其目的是实现实现 物 与物、物与人，所有的

5、物品与网络络的连连接，进进而 实现实现 “管理、控制、营营运”一体化的一种网络络。 “物”的涵义义 v这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“ 物联网”的范围： v1、要有数据传输 通路； v2、要有一定的存储功能； v3、要有CPU； v4、要有操作系统； v5、要有专门 的应用程序； v6、遵循物联网的通信协议 ； v7、在世界网络中有可被识别 的唯一编号 。 与任何物体相连 物联网的三个层次 感知层 网络层 应用层 物联网的三个层次 v感知层：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

6、 息采集、二维码和实时定位等技术。 全面感知全面感知可靠传输可靠传输智能处理智能处理 感知传输智能 利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态 信息。 通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。 利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通。 物联网的三个层次 v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。经过十余 年的快速发展，移动通信、互联网等技术 已比较成熟，基本能够满足物联网数据传 输的需要。 物联网的三个层次 v应用层：应用层主要

7、包含应用支撑平台子 层和应用服务子层。其中应用支撑平台子 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 务子层包括智能交通、智能医疗、智能家 居、智能物流、智能电力等行业应用。 物联网的三个层次 v 物联网三个重要特征： v 1、全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信 息，比如 装载在高层建筑、桥梁上的监测设备； 人体携带的心跳、血压、脉搏等监测医疗设备； 商场货架上的电子标签； v 2、可靠传递，通过各种电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； v 3、智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的 数据和信息

8、进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。 物联网核心技术 v物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置 、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统 、Internet 与移动网络，网络服务，行业应 用软件。在这些技术当中，又以底层嵌入 式设备芯片开发最为关键，引领整个行业 的上游发展，以下我们着重介绍 RFID 技术 和 WSN 技术。 RFDI技术 v 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification,RFID），或称 射频识别技术，是从二十世纪 90年代兴起的一项非接触式自 动识别技术。它是利用射频方 式进行非接触双向通信，以达 到自动识别目标对象并获取相 关数

9、据，具有精度高、适应环 境能力强、抗干扰强、操作快 捷等许多优点。 p沃尔玛使用的RFID RFID的组组成 v应答器：由天线，耦合元件及芯片组成， 一般来说都是用标签 作为应 答器，每个标 签具有唯一的电子编码 ，附着在物体上标 识目标对 象。 v阅读 器：由天线，耦合元件，芯片组成， 读取（有时还 可以写入）标签 信息的设备 v应用软件系统 ：是应用层软 件，主要是把 收集的数据进一步处理，并为人们所使用 。 RFID系统组成 RFID 系统 电子标签 (Tag) 天线 (Antenna) 阅读器 (Reader) v日本东京大学坂村健 教授在计算所介绍 RFID。 v萝卜上的RFID记录

10、了 整个萝卜生产信息（ 产地、施肥、农药） ，运输信息等。买家 在超市可以追踪这些 信息。 v桌子上的烟、酒、饮 料都有RFID。 IPv6 v物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址 v现有标准IPv4只支持大概40亿（232次方）个网络 地址，平均每个人不到1个，人都不够分的。 vIPv6是互联网协议第四版（IPv4）的更新版 pPv6支持2128（约3.4 1038）个地址，这等价于 在地球上每平方英寸有4.31020地址（6.71017 地址mm2） p丰富的地址资源使得物联网成为可能。 RFID与条形码比较 RFID标签 分类 v按供电电方式分为为有源卡和无源卡。 有源是指卡内有电

11、电池提供电电源，其作用 距离较远较远 ，但寿命有限、体积较积较 大、成 本高，且不适合在恶恶劣环环境下工作； 无源卡内无电电池，它利用波束供电电技术术 将接收到的射频频能量转转化为为直流电电源为为 卡内电电路供电电，其作用距离相对对有源卡 短，但寿命长长且对对工作环环境要求不高。 被动式 被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这 些电磁波是由RFID读取器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读取器 发出数据。这些数据不仅包括ID号（全球唯一标示ID），还可以包括预先存在于标 签内EEPROM中的数据。 由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点

12、。市场的RFID标签主要 是被动式的。 半主动式 一般而言，被动式标签的天线有两个任务，第一：接收读取器所发出的电磁波，藉 以驱动标签IC；第二：标签回传信号时，需要靠天线的阻抗作切换，才能产生0与1 的变化。问题是，想要有最好的回传效率的话，天线阻抗必须设计在“开路与短路” ，这样又会使信号完全反射，无法被标签IC接收，半主动式标签就是为了解决这样 的问题。半主动式类似于被动式，不过它多了一个小型电池，电力恰好可以驱动标 签IC，使得IC处于工作的状态。这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任 务，充分作为回传信号之用。比起被动式，半主动式有更快的反应速度，更好的效 率。 主动式 与被动

13、式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供应内 部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较 大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。 RFIDRFID主要频段标准及特性主要频段标准及特性 RFID工作原理 系统工作原理 RFID的优点 非接触操作，长距离识别(几厘米至几十米)，完成 识别工作时无须人工干预，应用便利 无机械磨损，寿命长，可工作于各种油渍、灰尘 污染等恶劣的环境 可识别高速运动物体并同时识别多个电子标签 读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口， 保证其自身的安全性 读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安 全

14、通信和存储 v 数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分 可用一些算法实现安全管理 与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC 卡等相比，射频识别技术具有很多突出的优点： RFID 技术-标准概况 v RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两 大部分组成。目前已经发布或者正在制定中的标准主要与 数据采集相关，其中包括电子标签与读写器之间的接口、 读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与读写 器的性能和一致性测试规范以及 RFID 标签的数据内容编 码标准等。在 RFID 标签的数据内容编码领域，各路标准 竞争最为激烈。目前全球共有五大标准组织，分别代表了

15、 国际上不同团体或者国家的利益。其中 EPCGlobal 是由 北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织 联合成立，在全球拥有上百家成员，并且得到了零售巨头 沃尔玛、制造业巨头强生、宝洁等大型企业的强力支持。 而 AIM、ISO、UID 则代表一部分欧美国家以及日本对 RFID 标准的争夺；IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、亚洲 等国家为主，比较而言，EPCGlobal 得到更多厂商的认可 和支持。 物联网核心技术：WSN WSN网络概述 v无线传感器网络（WSN）是集计算机、通信、网络、智能计算、 传感器、嵌入式系统、微电子等多个领域交叉综合的新兴学科，它 将大量的多种类传

16、感器节点(传感、采集、处理、收发、网络于一 体)组成自治的网络，实现对物理世界的动态智能协同感知。无线 传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传 感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、 家庭自动化、以及交通控制等。 v无线传感器网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外，还装 备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为 电池）。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒，小到一粒尘埃。传 感器节点的成本也是不定的，从几百美元到几美分，这取决于传感 器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸 与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与带宽的受限。 v传感器网络由三部分组成，WSN硬件、WSN软件与网络协议。 WSN硬件. vWSN硬件一个无线传感器节点可视为是一 台微型的计算机，具有基本的组件和接口 。强调省电和构成分布式的自主网络平台 。 WSN软件. v传感器网络的软件关键技术主要有无线数据库技 术，比如使用在无线传感器网络的查询，和用于 和其他传感器通讯的网络技