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1、物物联联网概述网概述1迎接物联联网时时代物联网概述 无线传 感器网络技术2迎接物联联网时时代物联网概述 无线传 感器网络技术3物联联网概述物联网概念发展历程 物联网体系结构 物联网应用4物联联网概述物联网概念发展历程 物联网体系结构 物联网应用5物联联网概念发发展历历程2005200519991999 MITMIT建立了建立了“自动识别中心（自动识别中心（Auto-IDAuto-ID）”，提出，提出“万物皆可通过万物皆可通过 网络互联网络互联”，阐明了物联网的基本含义。，阐明了物联网的基本含义。1111月月1717日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS
2、WSIS）上，国际电信联盟）上，国际电信联盟 （ITUITU）发布）发布ITUITU互联网报告互联网报告20052005：物联网：物联网，引用了，引用了“物联网物联网”的概念的概念 。不再只是指基于。不再只是指基于RFIDRFID技术的物联网。技术的物联网。200920091 1月月2828日日 IBMIBM：互联网物联网智慧地球：互联网物联网智慧地球20092009199119916MITMIT的的Kevin Ash-ton Kevin Ash-ton 教授首次提出物联网的概念。教授首次提出物联网的概念。20092009年年8 8月温家宝总理提出月温家宝总理提出“感知中国感知中国”以来以来,
3、 , 物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一 。 物联联网概念发发展历历程 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其 用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进 行信息交换和通信的一种网络概念。 其定义是：通过射频识别 （RFID）、无线传感 器网络、全球定位系统、激光扫描器等信息传 感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网 相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化 识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概 念。 7物联联网概念发发展历历程 中科院在1999年就提出来了物联网相关计划 。不过当时不叫“物联网”而叫传感网。 2010年全国高等院校
4、物联网专业学科建设研 讨会 ，物联网专业作为一个全新学科，受到 各高校的高度重视。8物联联网概述物联网概念发展历程 物联网体系结构 物联网应用9物联联网体系结结构 上层：互联网络 物物网的信息存储 物物网的信息决策 中层：泛在接入 物物网的信息传输 底层：物物网络 智能嵌入式设备 感知、标识、通信 协同、互动10物联联网体系结结构 网络技术3G网络、无线传 感网络、移动网络、局域网 传感器技术物理信号转化成电信号，检测 、控制 RFID技术Radio Frequency Identification 单芯片电子标签 、多电子标签识读 、无线可读可写、无源 电子标签 的远距离识别 、适应高速移动
5、物体的RFID数据库 技术 云计算 移动计算11物联联网概述物联网概念发展历程 物联网体系结构 物联网应用12物联联网应应用物流、零售、自动服务生产、安全、防灾、水电油气污染检测、报警设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋交易、订单、跟踪、识别物联网 管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗 遥感勘测军事农业林业 水务电力煤炭石化设备、安全、节能防火、勘察、报警水质、水量、污染、安全物联网智能温室抄表、监控、节能侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备瓦斯、
6、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息13迎接物联联网时时代物联网概述 无线传 感器网络技术14无线传线传 感器网络络技术术无线传 感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线网络对 比 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用15无线传线传 感器网络络技术术无线传 感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线网络对 比 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用16无线传线传 感器网络络概述 早期的物联网研究主要针对RFID。随着人们 对物联网的认识的发展，无线传感器网络成 为了一个重要分支。 电系统、片上系统（SO
7、C）、无线通信和低 功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感 器网络(WSN, Wireless Sensor Networks) 。 无线传感器网络应该 具备：低功耗、低成本 、分布式和自组织的特点。17无线传线传 感器网络络概述 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大 量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通 信方式形成的一个多跳自组织网络。18无线传线传 感器网络络技术术与应应用无线传 感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线网络对 比 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用19无线传线传 感器网络络的结结构20无线传线传 感器网络络技术术与应应用无线传
8、感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线网络对 比 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用21无线线网络对络对 比Bluetooth WiFi ZigBee22Bluetooth 单个设备覆盖范围2-10m 数据传输速率1-3Mbps 协议复杂、庞大 不适用于低成本、低功耗的应用23WiFi24 单个设备覆盖范围30m 100m 数据传输速率1 11Mbps 主要应用于手机、PC机、平板电脑等设备 联入互联网 5G Wi-Fi（802.11ac）（使用博通5G芯片 的有苹果手机iphone5、三星手机GALAXY S4、HTC one 、腾达11ac 千兆无线
9、路由 器） 传输速度最高提升到了1Gbps，每秒可以 传输约 125MB的内容。ZigBee 工作频段灵活 对MCU的资源要求较低 安全、可靠的数据传输 功耗低 网络结构灵活25无线传线传 感器网络络技术术与应应用无线传 感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线网络对 比 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用26ZigBee无线传线传 感器网络络ZigBee网络概述 ZigBee解决方案 ZigBee芯片CC2530特点27ZigBee无线传线传 感器网络络ZigBee网络概述 ZigBee解决方案 ZigBee芯片CC2530特点28ZigBee网络络概述
10、 ZigBee名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂 (bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“ 舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就 是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通 信网络。 ZigBee技术有自己的无线电标 准，众多微小 的传感器之间相互协调实现 网络通信。 这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方 式通过无线电波将数据从一个传感器传到另 一个传感器，因此它们的通信效率非常高。29ZigBee网络络概述 ZigBee的基础是IEEE 802.15.4，这是IEEE 无线个人区域网（PAN）工作组的一项标准 ，被称作IEEE802.15.4（ZigBee）技术标准 。 ZigB
11、ee不仅只是IEEE802.15.4的名字。IEEE 仅处理低级MAC层和物理层协议 ，而 ZigBee联盟对其网络层协议 和API进行了标 准化，还开发了安全层。30ZigBee网络络概述（ZigBee 标标准） 2001年8月，ZigBee Alliance成立。 2004年,ZigBee V1.0诞生。它是zigbee的第一个规范. 但由于推出仓促，存在一些错误。 2006年，推出ZigBee 2006，比较完善； 2007年底，ZigBee PRO推出； 2009年3月，zigbee RF4CE推出，具备更强的灵活性和 远程控制能力； 2009年开始，zigbee采用了IETF(Int
12、ernet Engineering Task Force)的IPv6 6Lowpan标准作为新一代智能电网 Smart Energy（SEP 2.0）的标准，致力于形成全球统 一的易于与互联网集成的网络，实现端到端的网络通 信。随着美国及全球智能电网的大规模建设和应用，物 联网感知层技术标准将逐渐由zigbee技术向IPv6 6Lowpan标准过渡。31ZigBee无线传线传 感器网络络ZigBee网络概述 ZigBee解决方案 ZigBee芯片CC2530特点32ZigBee解决方案 组合式解决方案（普通单片机+ZigBee无线模 组，如ATmega16+NRF2401） 集成式解决方案（C
13、C2430、CC2530片上系 统）33ZigBee无线传线传 感器网络络ZigBee网络概述 ZigBee解决方案 ZigBee芯片CC2530特点34ZigBee芯片CC2530简简介 CC2530是TI公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应 用的低功耗片上系统。 在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存 和微控制器。 8 位MCU（增强型、标准8051指令集）。 256 KB Flash和8 KB 的RAM，内部16MHz RC 和 32kHz RC 振荡器。 8路12位ADC；18个中断源；4个Timer；硬件支持 的AES128 ；WDT(1.9ms-1s)；32 kH
14、z晶振的休眠 模式定时器、POR(上电复位)、BOD(掉电检测 )， 以及21 个通用I/O 。35无线传线传 感器网络络技术术与应应用无线传 感器网络技术概述 无线传 感器网络结 构 无线传 感器网络种类 ZigBee无线传 感器网络 ZigBee无线传 感器网络典型应用36 物联网智能温室系统嵌入式网关界面ZigBee无线传线传 感器网络络典 型应应用37ZigBee无线传线传 感器网络络典 型应应用网关系统传感器网络 温湿度监测 光照度监测 安防监测 控制风扇促进光合作用 控制空气温湿度 视频监测 局域网/GPRS远程访问控 制 控制参数设定及浏览 显示实时数据和历史数据3839CC25
15、30CC2530概述概述40CC2530概述CC2530 硬件资源概述 培训相关硬件 培训相关软件 CC2530 IO端口概述41CC2530概述CC2530 硬件资源概述 培训相关硬件 培训相关软件 CC2530 IO端口概述42CC2530硬件资资源概述43CC2530概述CC2530 硬件资源概述 培训相关硬件 培训相关软件 CC2530 IO端口概述44培训训相关硬件ZigBee节点 控制节点 主板串口45培训训相关硬件ZigBee节点 控制节点 主板串口46ZigBee节节点 不带传感器的ZigBee节 点47ZigBee节节点 主板（扩展板）上各接口说明48ZigBee节节点 光照度传感器节点49ZigBee节节点 温湿度(SHT10)传感器节点50ZigBee节节点 热释电 人体红外传感器节点51培训训相关硬件ZigBee节点 控制节点 主板串口52控制节节点（执执行器） 用途：控制大功率设备。 控制板主要完成继电器的控制工作。 控制板上共有四个继电器，每个继电器都 有一个电压输 出指示灯（AU、AD、BU、 BD）与之对应。53控制节节点 控制节点实物如图所 示54当控制节点上4 个绿色的LED中 的某个亮起，表 示对应 的继电 器吸合。培训训相关硬件说说明ZigBee节点 控制节点 主板串口55
