物联网入门手册

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1、1 物物联联网入网入门门手册手册 2 目目录录 一、物一、物联联网网简简介介.5 1.1 常见定义.5 1.2 主要特征.5 1.3 产生背景.6 1.3.1物联网实践追溯.6 1.3.2物联网发展.6 1.3.3智慧地球.7 1.3.4 物联网成为新兴战略产业7 1.4 物联网的技术架构8 1.5 物联网发展的近况.9 1.5.1政府部门积极推动物联网发展.9 1.5.2国内形成了RFID、M2M、传感网等丰富的物联网应用.10 1.5.3全社会对物联网的内涵尚未取得共识.11 二、物二、物联联网相关技网相关技术简术简介介11 2.1 物联网技术.11 2.1.1射频识别（RFID）11 2

2、.1.2 RFID的基本组成部分.12 2.1.3 RFID技术的基本工作原理.12 2.1.4 RFID标签的类别.13 2.1.5. 工作频率指南和典型应用.15 2.1.6 RFID技术的典型应用.19 2.2 全球定位系统22 2.2.1 GPS构成分为以下部分22 2.2.2 GPS功用.23 2.3 红外线感应器24 2.3.1红外线感应器原理.24 2.4 嵌入式系统技术24 三、物三、物联联网相关网相关产产品及解决方案品及解决方案25 3.1.物联网的终端产品分类.25 3.2.物联网产品的层次关系.26 3.3 相关产品举例.27 3.4 物联网解决方案27 四、常四、常见见

3、的物的物联联网网站网网站.30 3 一、物一、物联联网网简简介介 1.1 常见定义 从信息技术的角度来说，物联网是指具有感知和智能处理能力的 可标识的亿万物品，基于标准的、可互操作的通信协议，在宽带移动 通信、下一代网络和云计算平台等技术的支撑下，智能处理物品或环 境的状态信息，提供对其进行管理和控制的决策依据，甚至在人类直 接干预或无需人工干预情况下实现联动，从而形成信息获取、物品管 理和控制的安全可信的全球性信息系统。 物联网是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息 化的第三次浪潮，是传感网、互联网（移动通信）、云计算，以及智能信 息处理等信息技术发展到一定阶段，在应用需求和供给

4、创新的双轮驱 动下，通过水平分层与垂直整合技术脉络与产业链条而形成的全球性 信息系统。 1.2 主要特征 和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征：首先，它是各种感 知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传 感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格 式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集 环境信息，不断更新数据。 其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要 4 基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合， 将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的 信息需要通过网络传输，由于其数量极其

5、庞大，形成了海量信息，在 传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网 络和协议。 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处 理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相 结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传 感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不 同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。 1.3 产生背景 1.3.1 物联网实践追溯 物联网的实践具体可以追溯到 1990 年施乐公司的网络贩售机，具 体概是 1999 年在美国的移动计算和网络国际会议上提出来。2005 年， 经过了 5 年多的

6、探索与发展，物联网技术不断丰富和完善，无所不在 的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从 房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、 传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。 1.3.2 物联网发展 2008 年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府 开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。在中国，同年 5 11 月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创 新 2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形 成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会 的以用户体验为

7、核心的下一代创新（创新 2.0）形态的形成，创新与发 展更加关注用户、注重以人为本。而创新 2.0 形态的形成又进一步推 动新一代信息技术的健康发展。 1.3.3 智慧地球 2009 年，IBM 大中华区首席执行官钱大群提出“智慧地球” 的概 念。IBM 认为，IT 产业要把新一代 IT 技术充分运用在各行各业之中， 具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、 建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形 成物联网。 如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能 够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国 打造一个成熟的智慧基础

8、设施平台。IBM 希望“智慧的地球”策略能 掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。今天， “智慧地球”战略 被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被 他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如 当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界 所关注。 1.3.4 物联网成为新兴战略产业 2009 年 8 月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时， 6 对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国” 以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工 作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关

9、注程度是 在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。 截至 2010 年，发改委、工 信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以 形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发 展。 1.4 物联网的技术架构 从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传 感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、 摄像头、GPS 等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤 等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能 是识别物体，采集信息。 网络层由各种私有网络、

10、互联网、有线和无线通信网、网络管理系 统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处 理感知层获取的信息。 应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与 行业需求结合，实现物联网的智能应用。 物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前绿色农业、工 7 业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境 监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累一些成功 的案例。 图（1）技术架构图示 1.5 物联网发展的近况 总体上，我国信息化进程尚未完成人与人广泛互联互通的阶段， 离物联网的显著特征还具有很长的距离。 1.5.1 政府部门积极推动物联网发展

11、 2009 年 8 月温家宝总理在考察无锡高新微纳传感网工程技术研 发中心时指出，要积极创造条件，在无锡建立中国的传感网中心(“感 知中国”中心)，发展物联网。11 月在首都科技界大会再次提出发展物 联网。各部门、各地区积极响应，纷纷出台各项举措，推动物联网发展。 国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020 年)和“新一代宽带移 8 动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。工业和信 息化部开展物联网的调研，将从技术研发、标准制定、推进市场应用、 加强产业协作四个方面支持物联网发展。无锡市大力建设国家传感网 创新示范区(国家传感信息中心)，在物联网人才引进、资金、税收、土 地等

12、方面对相关企业进行大力支持，吸引了中科院、清华大学、北京 邮电大学、中国移动、中国联通、中国电信等企事业单位在无锡设立 机构。北京着手启动物联网的规划工作，市经济和信息化委员会与中 关村管委会成立中关村物联网产业联盟。其它地区也从制定规划、设 立相应机构等方面着手推动物联网的发展。 1.5.2 国内形成了 RFID、M2M、传感网等丰富的物联网应用 虽然物联网的概念在我国最近才得到广泛关注，但物联网的应用 很早就在我国开展，目前主要以 RFID、M2M、传感网三种形态为主。 在 RFID 方面，2009 年中国 RFID 产业市场规模达 110 亿元，相比 2008 年增长 36.8%，已用于

13、物流、城市交通、工业生产、食品追溯、移 动支付等方面，特别是随着 3G 网络开始运营，各运营商推出了移动 支付方式，如中国移动于 11 月宣布采用 RFID 技术的 SIM 卡，在星 巴克和上海世博园园区内将可以通过手机近端刷卡消费。在 M2M 方 面，电信运营商积极开展 M2M 应用。如中国移动从 2004 年开始发 展 M2M 业务，2008 年 M2M 终端数量发展了 229 万，目前已超过 300 万部，预计未来年增长率将超过 60%，在智能楼宇、路灯监控等 方面得到广泛应用。国内在传感器网络方面则处于发展初级阶段，基 本上还是依托于科研项目、科研成果的示范，使用的协议也 还是专 9

14、用协议。 1.5.3 全社会对物联网的内涵尚未取得共识 虽然物联网受到全社会的普遍关注，但目前物联网的概念和技术 架构缺乏统一的清晰描述，全社会对物联网的内涵尚未取得共识。有 的认为物联网就是传感网；有的认为物联网必然与 RFID 相关；有的 认为 EPC 网络就是物联网；有的认为物联网不是网络，而是应用；还 有的，认为物联网太过遥远，只是一个概念。本报告所提出的观点：物 联网从广义上认为是深度信息化，狭义上认为是此深度信息化的承载 网络，这其中的“深度”体现在与当前信息化的三大显著不同特征上， 仅是一家之言，还需要与业内人士共同探讨，不断发展完善。 二、物二、物联联网相关技网相关技术简术简介

15、介 2.1 物联网技术 “物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技 术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任 何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义 是：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，将任何物品与互联网相连接，进行 信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种 网络技术叫做物联网技术。 2.1.1 射频识别（RFID） 射频识别即 RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子 10 标签、无线射频识别，是一种通信

16、技术，可通过无线电讯号识别特定 目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光 学接触。RFID 是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用 于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答 器（或标签）组成。 2.1.2 RFID 的基本组成部分 标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，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 ； 阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计 为手持式或固定式； 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。 2.1.3 RFID 技术的基本工作原理 RFID 技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读 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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发 送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信 息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 一套完整的 RFID 系统， 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也 就是