物联网知识概述(基础知识)

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1、物联网基础知识概述物联网被称作第三次信息产业革命，受到各国政府重视，自从温家宝总理 2009 年在无 锡提出“感知中国”以来中国物联网产业经过三年多的发展，已经具有一定规模，到底什么 是物联网，都有哪些核心技术，现在的发展状况如何等等，带着这些疑问，笔者对物联网基 础知识做的简单整理，希望能够帮助大家解决这些疑问。（本文仅供大家参考学习）一、什么是物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此， 顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍 然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二

2、，其用户端延伸和扩展到了任何 物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网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，把任何物品与互联网 相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一 种网络。二、物联网认识误区 由于物联网属于新兴的朝阳产业，到目前还没有一股真正意义的概念，目前对其认识存一 下误区。误区之一把传感网或 RFID 网等同于物联网。事实上传感技术也好、 RFID 技术也好，都仅仅是信 息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能 够实现自动识别与

3、物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只 是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。误区之二把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互 连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使 互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分物联网既可以是我们平常意义上的互联网向物的延伸；也可以根据现实需要及产业应用 组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网 都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智慧物流、

4、 智能交通、智能电网等专业网；智能小区等局域网才是最大的应用空间。误区之三认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难 实现的技术。事实上物联网是实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物 联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互 联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。误区之四 把物联网当成个筐，什么都往里装；基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当 成物联网应用。如,仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电；把产品贴上了 RFID 标签，就成了物联网应用等等。三

5、、实现物联网主要核心技术以下是实现物联网的五大核心技术：核心技术之感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术1传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如 果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话， 那么传感器就是“感觉器官”微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重 要技术手段。2射频识别（RFID）技术射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标 并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份证

6、、电子收费系统和物流管理等 领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID 一般不具备数据采集功能，多用来进 行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息 采集层技术。RFID技术工作原理及应用频率目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不 同的产品，而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式， 下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。100 kHzU WIL:Higti FrBquwicyUHF10 GHz亠1 J.L1-|1L 1WMFU

7、HFlOOMH?fiVMHaUS)Low FrequencyRFID应用频率图低频（从 125KHz 到 134KHz）其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的 方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用通过读写器交变 场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用磁场区域能够很好的被定 义，但是场强下降的太快。特性：1. 工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz, TI的工作频率为134.2KHZ。该频段的波长大约为2500m.2. 除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

8、3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。4. 低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用 寿命。5. 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。6. 相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。7感应器的价格相对与其他频段来说要贵。主要应用：1 畜牧业的管理系统2 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用3 马拉松赛跑系统的应用4 自动停车场收费和车辆管理系统5 自动加油系统的应用6 酒店门锁系统的应用7 门禁和安全管理系统符合的国际标准：a) ISO 11784 RFID 畜牧业的应用编码结构b) ISO 11785 RFI

9、D 畜牧业的应用技术理论c) ISO 14223-1 RFID 畜牧业的应用空气接口d) ISO 14223-2 RFID畜牧业的应用一协议定义e) ISO 18000-2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议f) DIN 30745 主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准高频(工作频率为 13.56MHz)在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作天线。感 应器一般通过负载调制的方式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断 开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果 人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就

10、能够从感应器传输到读写器。特性：1. 工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22m。2. 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。 感应器需要离开金属一段距离。3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。4. 感应器一般以电子标签的形式。5. 虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。6. 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签。7. 可以把某些数据信息写入标签中。8. 数据传输速率比低频要快，价格不是很贵。主要应用：1图书管理系统的应用2瓦斯钢瓶的管理应用3服装生产线和物流系统的管理和应用4三表预收费系统5酒店门锁的管理

11、和应用6大型会议人员通道系统7固定资产的管理系统8医药物流系统的管理和应用9智能货架的管理符合的国际标准：a) ISO/IEC 14443近耦合IC卡，最大的读取距离为10cm.b) ISO/IEC 15693疏耦合IC卡，最大的读取距离为1m.c) ISO/IEC 18000-3该标准定义了 13.56MHz系统的物理层，防冲撞算法和通讯协议。d) 13.56MHz ISM Band Class 1 定义 13.56MHz 符合 EPC 的接口定义。超高高频(工作频率为860MHz到960MHz之间)超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很 好进行定义。该

12、频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行 实现。特性：1. 在该频段，全球的定义不是很相同一欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz,北美定 义的频段为902到905MHz之间，在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概 为 30cm 左右。2. 目前，该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为4W,欧洲定义为500mW)。可 能欧洲限制会上升到2W EIRP。3. 甚高频频段的电波不能通过许多材料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物资。相对 于高频的电子标签来说，该频段的电子标签不需要和金属分开来。4. 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种

13、设计，满足不同应 用的需求。5. 该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。6. 有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签。主要应用：1.供应链上的管理和应用2.生产线自动化的管理和应用3.航空包裹的管理和应用4.集装箱的管理和应用5.铁路包裹的管理和应用6.后勤管理系统的应用符合的国际标准：a) ISO/IEC 18000-6定义了甚高频的物理层和通讯协议;空气接口定义了 Type A和Type B 两部分；支持可读和可写操作。b) EPCglobal 定义了电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯的协议。例如： Class 0, Class 1, UHF Gen

14、2。c) Ubiquitous ID 日本的组织，定义了 UID 编码结构和通信管理协议。3.微机电系统(MEMS) 微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器 执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。 MEMS 技 术属于物联网的信息采集层技术。4.GPS 技术GPS 技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新 一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体 信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。核心技术之信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及

15、广域网技术1无线传感器网络（WSN）技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散 的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传 输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应 的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技 术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联 网其他产业具有显著带动作用。2. Wi-FiWi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络 结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合o Wi-Fi技术属于物联网的信 息汇总层技术。3. GPRSGPRS （General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网 络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领