物联网技术及智能决策

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1、Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research CenterChinese Academy of Science 中科院杭州射频识别技术研发中心物联网技术与智能决策 中国科学院上海微系统与信息技术研究所中 科 院 杭 州 射 频 识 别 技 术 研 发 中 心Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center2目录物联网概述物联网关键技术概述物联网核心技术RFID介绍 物联网智能决策：服装行业智能感知仓库方案介绍 H

2、angzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center3物联网概述物联网(The Internet of things)的概念是在1999年提出的，又名传感网，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center4 物联网物联网(The Internet (The Internet of things)of things)，把新一代，把新一代ITIT技技术充分运用在各行业中，如术充

3、分运用在各行业中，如能源、交通、建筑、家庭、能源、交通、建筑、家庭、市政系统等，然后与现有通市政系统等，然后与现有通信网结合，实现人类社会与信网结合，实现人类社会与物理系统的整合。物理系统的整合。 人类可以更加精细和动人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，态的方式管理生产和生活，达到达到“智慧智慧”状态，提高资状态，提高资源利用率和生产力水平，改源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。善人与自然间的关系。 物联网的核心是对信息数据的采集和处理物联网的核心是对信息数据的采集和处理物联网的核心是对信息数据的采集和处理物联网的核心是对信息数据的采集和处理物联网的定义Hangzhou RFI

4、D Research CenterHangzhou RFID Research Center5 2009 2009年，欧洲物联网研究项目工作组，在欧盟委员会资助下制定了年，欧洲物联网研究项目工作组，在欧盟委员会资助下制定了物联网物联网战略研究路线图战略研究路线图、RFIDRFID与物联网模型与物联网模型等意见书。等意见书。 20092009年日本制定年日本制定i-Japani-Japan计划，强调电子政务和社会信息股务等信息化工作。计划，强调电子政务和社会信息股务等信息化工作。物联网发展历史2009年年8月月 感知中国感知中国2008年年11月月 智慧地球智慧地球2009年年6月月 物联网行动

5、计划物联网行动计划20092009年年8 8月月7 7日，温总理在日，温总理在无锡考察无锡考察“ “中科院高新微中科院高新微纳传感网工程中心纳传感网工程中心” ”提出提出要重视物联网技术，发展要重视物联网技术，发展“ “感知中国感知中国” ”。20092009年年1 1月月2828日，奥巴马日，奥巴马就任美国总统后，就任美国总统后，IBMIBM首首席执行官彭明盛首次提出席执行官彭明盛首次提出“ “智慧地球智慧地球” ”这一概念，这一概念，建议新政府投资新一代的建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。智慧型基础设施。2009年年8月月 i-Japan战略战略Hangzhou RFID Resear

6、ch CenterHangzhou RFID Research Center6 杭州市于2010年6月12日成立杭州市物联网行业协会，目前杭州已经在无线传感网络技术研究与系统集成、射频识别(RFID)技术开发与生产制造等物联网产业核心领域形成初步优势。上海：发布了上海推进物联网产业发展行动方案(20102012年)。目标：传感器、短距离无线通信、通信和网络设备以及物联网服务等 。无锡：成立感知中国中心；物联网产业化研究院；设立中国物联网产业基 金；建设物联网产业项目示范区，加快物联网产业的更快推广与应用。目标：产业化，物联网产业的目标是2015年达到2500亿元左右产值规模 。 成都：发布了成

7、都市物联网产业发展规划（20102012）。目标：电子识别与定位跟踪、新型传感器、软件及信息服务物联网产业的三 大产业重点 中国物联网产业发展布局Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center7物联网的应用领域Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center8q感知层主要完成信息的收集与简单处理感知层主要完成信息的收集与简单处理, , 部分学者将该层称部分学者将该层称为感知延伸层为感知延伸层, , 该层由传统的该层由传统的WSNWSN、RFIDRFID和执行

8、器组成；和执行器组成；q接入层主要完成各类设备的网络接入接入层主要完成各类设备的网络接入, , 该层重点强调各类接该层重点强调各类接入方式入方式, , 比如比如3G/4G3G/4G、MeshMesh网络、网络、WiFiWiFi、有线或者卫星等方式；、有线或者卫星等方式；q支撑层又称中间件支撑层又称中间件, , 或者业务层或者业务层q对下需要对网络资源进行认知对下需要对网络资源进行认知, , 进而达到自适应传输的目的进而达到自适应传输的目的; ; q本层的完成信息的表达与处理本层的完成信息的表达与处理, , 最终达到语义互操作和信息共享的目的最终达到语义互操作和信息共享的目的; ; q对上提供统

9、一的接口与虚拟化支撑对上提供统一的接口与虚拟化支撑, , 虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容。虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容。q应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。q网络层为原有的互联网、电信网或者电视网网络层为原有的互联网、电信网或者电视网, , 主要完成信息主要完成信息的远距离传输等功能；的远距离传输等功能；泛在网五层结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center9中国移动定义的物联网结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou

10、 RFID Research Center10公共感知公共感知层感知层介绍Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center11城域网城域网/虚虚拟VPNq互联网（有线、WiFi、Mesh）q2G, 3G, 4G网络q卫星网q广电电视网络、BWM网络网络层介绍Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center12应用层介绍Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center13q（信息量）物联信息的海

11、量化q（设备接入）亿万异构设备的泛在接入q（网络架构）信息和存储的物理边缘化q（网络管理）网络管理的高度自治化q（物物互联）物物互动的协同和智能化q（物理安全）隐私的易泄露，面临更多安全q（设备制造）设备的小型微型化q（能量获取）能量自取、大容量q。物联网的特征Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center14 物联网关键技术物联网关键技术q5. 软件服务与算法q6. 硬件q7. 功率和能量存储q8. 安全和隐私技术q9. 标准q1.物联网架构技术q2. 标识与感知q3. 通信技术q4. 网络技术Hangzhou RFID

12、Research CenterHangzhou RFID Research Center15目目标： ：信息互通信息互通q框架达到健壮、可扩展性以及公平性目的挑挑战： ：q开放的竞争环境，框架必须模块化和可扩展性qSOA架构中，内容提供者和使用者之间如何进行便捷的交流，即语义的互操作性q事件驱动结构使得无法采用一种办法解决所有的问题q物体的离线特性q非中心控制的分布式架构q增加解决方案提供者的参与，形成一个竞争的市场1、物联网架构技术需需 求求 分分 析析存储和计算能力的边缘化q物体具有存储、处理能力q局部物体间协同工作物体间断性通信连接q物体移动、无线链路动态变化 q分布式的缓存和信息融合支

13、持物体的移动和环境变化q物体移动带来信息的移动q物体上下文不断变化网中网q物体之间自治的、动态的组网q已有多种网络的操作平台、信息结构、文档格式等都存在异构特征Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center16研究内容研究内容q端到端的分布式开放架构，异构系统的互操作性；q非中心控制的自治架构；q边缘节点移动智能架构；q云计算技术，事件驱动架构，掉线和同步操作；q使用市场机制来增加竞争和参与；q支持语义互操作的体系结构；q事件驱动的体系结构；q支持有效缓存、信息同步和分布式信息融合的体系结构。1、物联网架构技术Hangzho

14、u RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center17q逻辑和功能模块q概念、工具和服务的平台方法1、物联网架构技术参考结构聚合器/网关节点聚合器/网关节点聚合器/网关节点主机管理信息系统主机管理信息系统主机管理信息系统广域通信和网络以及互联网执行器执行器执行器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center181、物联网架构技术我们理解的参考结构Cable NetWiFiZigbee区域区域 服服务器器家庭网关家庭网关IP/IPv6IP/ID/IPv6有有线相相对分布的集中

15、式管理分布的集中式管理相相对集中的分布式支撑集中的分布式支撑Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center191、物联网架构技术区域服务器参考结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center201、物联网架构技术与云计算支撑平台的结合区域服务器分布式存储功能区域服务器分布式计算功能Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center21q谁控制唯一识别符？ 2、标识与感知标识概述q标识的必要

16、性?银行卡银行卡银行卡银行卡会员卡会员卡会员卡会员卡交通卡交通卡交通卡交通卡社保卡社保卡社保卡社保卡公园门票公园门票公园门票公园门票小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center222、标识与感知需求与研究内容挑挑战： ：q如何处理物体的组合合成拆分替换带来的UID变化q如何处理UID与物体之间关系的映射关系，比如同一批次的产品编号是否相近q如何确保国家、企业、个人均具有一定的UID分配权利q不透明UID与匿名机制q支持已有ID机制q虚拟物体的I

17、D分配问题需求分析需求分析目目标： ：对物体物体进行行统一一标识q进行物体的区分查找标识基本需求基本需求q对单个物体进行唯一标识q支持一类物品的标识【某类物品的查询】q复合物体：有多个组件，每个部件都有标识号【动态变化】安全需求安全需求q非层次命名：标识应该独立于自身位置和上下文环境等信息q层次结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center23研究内容研究内容q标识的分配q标识的管理q标识加密解密q标识存储q匿名标识技术q标识映射机制q标识结构设计2、标识与感知需求与研究内容Hangzhou RFID Research

18、CenterHangzhou RFID Research Center24q物联网RFIDqRFID的成功经验能否推广到物联网？qRFID具有单向寻址的特点2、标识与感知RFID标识分配的成功经验Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center25 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温

19、差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度，例如-200 2000。温差电偶热敏电阻半导体温度传感器2、标识与感知温度传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center26铂电阻温度传感器是一种用途广泛的高精度温度传感器具有温度敏感性，其外观以及典型电阻-温度特性如下图所示如上图中的电阻-温度特性曲线所示，铂电阻在很宽的温度范围内，其电阻与温度具有良好的线性特性，非常适合作为温度传感器来使用。对于PT100系列铂电阻温度传感器，在0850范围内，电阻阻值与温度

20、的关系为其中2、标识与感知温度传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center27常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。一种车用电容式压力传感器Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构2、标识与感知压力传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center28湿度传感器主要包括电阻式和电容式两个类别。电阻式湿度传感器也成为湿敏电阻，利用氯化锂，碳，陶瓷等材料的电阻率的湿度敏

21、感性来探测湿度。电容式湿度传感器也称为湿敏电容，利用材料的介电系数的湿度敏感性来探测湿度。一种电容式湿敏传感器结构图一种电阻式陶瓷湿敏传感器结构图几种湿度传感器2、标识与感知湿度传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center29光传感器可以分为光敏电阻以及光电传感器两个大类。 光敏电阻主要利用各种材料的电阻率的光敏感性来进行光探测。 光电传感器主要包括光敏二极管和光敏三极管，这两种器件都是利用半导体器件对光照的敏感性。光敏二极管的反向饱和电流在光照的作用下会显著变大，而光敏三极管在光照时其集电极、发射极导通，类似于受光

22、照控制的开关。此外，为方便使用，市场上出现了把光敏二极管和光敏三极管与后续信号处理电路制作成一个芯片的集成光传感器。 光传感器的不同种类可以覆盖可见光，红外线（热辐射），以及紫外线等波长范围的传感应用。光敏电阻结构图与实物光敏三极管集成光传感器2、标识与感知光敏传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center30霍尔（磁性）传感器 霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁性传感器。霍尔效应是指：把一个金属或者半导体材料薄片置于磁场中，当有电流流过时，由于形成电流的电子在磁场中运动而收到磁场的作用力，会使得材料中产生与电流方向

23、垂直的电压差。可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。霍尔效应霍尔传感器2、标识与感知霍尔效应传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center31霍尔传感器结合不同的结构，能够间接测量电流，振动，位移，速度，加速度，转速等等，具有广泛的应用价值。基于霍尔器件的精密电流传感器霍尔转速传感器霍尔液位传感器霍尔流速传感器2、标识与感知霍尔效应传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center32 微机电系统的英文名称是Micro-Elec

24、tro-Mechanical Systems，简称MEMS，是一种由微电子、微机械部件构成的微型器件，多采用半导体工艺加工。目前已经出现的微机电器件包括压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等等。微机电系统的出现体现了当前的器件微型化发展趋势。2、标识与感知微机电传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center33微机电压力传感器 某轮胎压力传感器的内部结构以及外观如下图所示。该压力传感器利用了传感器中的硅应变电阻在压力作用下发生形变而改变了电阻来测量压力；测试时使用了传感器内部集成的测量电桥。传感器外形M

25、EMS压力传感器结构传感器中集成的测量电桥2、标识与感知微机电传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center34微机电加速度传感器主要通过半导体工艺在硅片中加工出可以在加速运动中发生形变的结构，并且能够引起电特性的改变，如变化的电阻和电容。应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图电容式MEMS加速度传感器的结构图2、标识与感知微机电传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center35微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于

26、空调等设备的监测与控制。气体流速传感器显微照片气体流速传感器结构图无气流时的温度分布有气流时的温度分布2、标识与感知微机电传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center36智能传感器（smart sensor）是一种具有一定信息处理能力的传感器，目前多采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。 智能传感器能够显著减小传感器与主机之间的通信量，并简化了主机软件的复杂程度，使得包含多种不同类别的传感器应用系统易于实现；此外，智能传感器常常还能进行自检、诊断和校正。2、标识与感知智能传感器Hangzhou RFID Re

27、search CenterHangzhou RFID Research Center37智能压力传感器 下图显示的是Honeywell公司开发的PPT系列智能压力传感器的外形以及内部结构。传感器内部结构PPT系列智能压力传感器2、标识与感知智能传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center38 下面是一种车用智能压力传感器的芯片布局图。该芯片中把微机电压力传感器，模拟接口、8位模-数转换器、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器、以及串行接口 （SPI）等集成在一个芯片上，主要用于汽车的各种压力传感。2、标识与感知智

28、能传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center39智能温湿度传感器 下面显示的是 Sensirion公司推出的SHT11/15温湿度智能传感器的外形，引脚，以及内部框图。2、标识与感知智能传感器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center40 智能液体浑浊度传感器 下面显示的是Honeywell公司推出的AMPS-10G型智能液体浑浊度传感器的外形，测量原理，以及内部框图。2、标识与感知智能传感器Hangzhou RFID Research Ce

29、nterHangzhou RFID Research Center413. 通信技术通信技术现状分析q高层通信协议多样性qSensorML；TransducerML；O&M；CAP；OASIS EDXL-DE；ANSI N42.42；CBRN Data Model；NIEM。q已有多种标准的无线技术q包含有线（同轴电缆、光纤、ADSL、LAN等），无线（SMS、USSD、MMS、GPRS、CDMA、3G、WLAN、蓝牙、ZigBee、UMA、HSDPA、LTE等）。q大量的通信需求q物与物通信，物与人通信q从物理世界的感知信息到数字世界的通信q执行器完成物理世界动作的通信q存储感知信息的分布式

30、存储系统的通信q数据挖掘和服务的通信、对实体跟踪和定位的通信Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center42需求分析需求分析目目标： ：解决海量物体的通信问题挑挑战： ：q提供一个完整的端到端系统q网络连接的范围将成指数增长，可测量性，互操作性q如何确保网络运营商的投资回报q新的射频技术和需要满足新设备的连接需求研究内容研究内容q物体间信息交换的通信技术q底层无线协议之间的互操作q分布式数据存储和传感数据收集，认证和跟踪系统相关的通信问题q与物理世界用户的交互相关的通信问题q数据挖掘和服务的通信与处理问题q软件无线电技术和

31、认知无线电通信技术q无连接的通信问题3. 通信技术需求与研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center433. 通信技术当前相关的解决方案多协议的互操作本本本本体体体体翻翻翻翻译译Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center44q传感器网络组网方式qRFID组网方式qDTN组网方式q移动通信或者卫星等其他简单组网方式4. 组网技术感知层组网技术现状分析Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Resea

32、rch Center454. 组网技术接入组网现状分析传感网络之上建立IP网络IP网络之上建立传感网络Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center464. 组网技术接入组网现状分析基于普通网关的组网结构基于DTN网关的组网结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center47需求分析需求分析目目标： ：集合有线和无线方式，实现物体无缝和透明接入挑挑战： ：q支持现有网络结构q组网系统间可扩展、跨平台兼容q支持芯片级的组网q减小开销并为物体提供有效连接的解

33、决方案q芯片通信结构中参数动态配置q通信基础设施随网络负荷和变化q通过功率感知来进行自适应q可能以IP为基础研究内容研究内容q开发“网络中的网络”的基础设施，支持动态区域组网q匿名组网qIP和后IP技术q移动断续连接场景下的组网技术q网络自治管理技术：自感知、自学习、自配置、自修复、自管理q适用于固定、移动、有线、无线的多层次组网技术q无连接的通信，甚至无IP的通信4. 组网技术需求与研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center484. 组网技术当前相关的已有产品q6LoWPAN：基于IPv6的传感器网络Hangz

34、hou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center49需求分析需求分析目目标： ：实现不同软件的统一与互操作挑挑战： ：q如何在大量无关软件模块中建立一个固有应用软件q将不同的环境下的软件整合成一个系统q面向服务的计算松耦合组织网络服务，并建立一个虚拟网络q互联网之上，定义一个新的协议来描述和解决服务实例q分布式智能，解决可扩展性的关键研究内容研究内容q服务发现和组合q语义互操作性和语义传感Webq人机交互q自管理技术来克服增加的复杂度和节能q分布式自适应软件q开放性中间介q能量有效的微操作系统q虚拟化软件q数据挖掘等数学模型和算法5.

35、软件服务与算法参考结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center505. 软件服务与算法当前相关热点介绍q参考架构中的研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center51qqTinyOSTinyOSTinyOSTinyOSq特点：事件驱动, NetCq加州大学伯克利分校qquCLinuxuCLinuxuCLinuxuCLinuxq特点：与Linux兼容qLineo公司产品5. 软件服务与算法当前相关热点介绍微操作系统qContiki OSCont

36、iki OSq支持IPv6，即6LoWPANqqMANTISMANTISMANTISMANTISOSOSOSOS (MOS) (MOS) (MOS) (MOS)q特点：支持快速、灵活的搭建WSNq美国科罗拉多大学qq其他还有：其他还有：其他还有：其他还有：SOS, TinyDB, SOS, TinyDB, SOS, TinyDB, SOS, TinyDB, MagnetOSMagnetOSMagnetOSMagnetOS、SenOSSenOSSenOSSenOS、PEEROSPEEROSPEEROSPEEROS、AmbitentRTAmbitentRTAmbitentRTAmbitentRT、

37、BerthaBerthaBerthaBertha等等等等Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center52需求分析需求分析目目标： ： 低功耗多处理系统中的自适应硬件和并行处理相关研究挑挑战： ：q对配置进行动态修改和设置q处理自适应和自配置设计时的不可预测问题q根据具体应用和上下文的通信需求按需调整基础设施之间的互联情况研究内容研究内容q纳米技术-小型化q传感技术-嵌入式传感器执行器q桥接纳米技术和微系统(SOC)解决方案q通信-天线，能量有效RF前端技术q自配置，自优化，自愈合电路结构q聚合电子q低功耗微处理器微控制器，

38、硬件加速器q自旋电子q抗干扰技术6. 硬件需求与研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center536. 硬件当前相关的已有产品CC 2430CC 2431SoC产品Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center54需求分析需求分析目目标： ： 让传感设备从环境中获取能量，这些物体的电池可以自动地进行充电挑挑战： ：q能量收集技术仍然不够q微功率技术的应用q大能量存储设备的小型化问题q能源高效利用研究内容研究内容q微能源技术q光电池、微燃料电池和微反

39、应堆、微高容量能量存储等技术q静电、压电和电磁能量转化机制q印刷电池、热电系统、微型制冷器和微燃料发电机q基于微机电系统（MEMS）设备的能量获取技术q能量感知协议7. 物联网能量技术需求与研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center55q太阳能电池7. 物联网能量技术相关的已有产品Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center56需求分析需求分析目目标： ：保护个人隐私、商业机密、国际安全挑挑战： ：q阻止非授权实体的识别和跟踪q阻止未授权信息

40、的访问q物体位置、数据所有性等需要考虑研究内容研究内容q非集中式的认证和信任模型q数据所有权关系q责任和义务q异构设备间的隐私保护技术q离散认证和可信模型q能量高效的加密和数据保护q云计算的安全和信任q隐私策略管理8. 安全和隐私技术需求与研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center57需求分析需求分析目目标： ：异构设备通过标准接口和数据模型来确保不同系统间的信息交互挑挑战： ：q物联网的异构设备互联（接口标准与数据模型）q已有多个标准（硬件、组网、通信等技术都存在各种各样的标准，物联网设备应该向支持多协议，多频

41、段发展）q信息产生和收集（完整、可信）研究内容研究内容q互操作方面：互操作方面：语义数据模型q无线方面：无线方面：频谱分配、发射功率及通信协议的标准化q数据方面：数据方面：数据生成、数据可追溯的质量和完整性q研究物联网异构设备接口接口的标准化和标识技术标识技术的标准化9. 标准需求和研究内容Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center58q2007年国标委正式批准在全国信标委下成立无线传感器网络工作组 q首届ISO/IEC JTC1 传感器网络研究组（SGSN）会议在中国召开(2008年6月)q第四次会议于2009年召开，

42、中、美、德、韩、英等主要成员国代表达成了关于在JTC1下成立传感器网络标准化工作组，10月份在JTC1大会上递交该倡议。9. 标准ISO/IEC JTC1 SGSNHangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center599. 标准国内现状2009200720082006全国信标委开始组织相关单位进行传感器网络标准方面的研究工作国标委正式批准在全国信标委下成立无线传感器网络工作组准备工作的管理文件，在11月的无锡会议上初步得到工作组内的认可分为8个项目组，召开工作组全会，开展具体国家标准的制定工作q中国传感器网络标准化工作组，现有成

43、员单位近80余家，工信部电子工业标准化研究所为组长单位，中科院微系统所为秘书处挂靠单位。q目前工作组分为PG1（国际标准化）、PG2（标准体系与系统架构）、PG3（通信与信息交互）、PG4（协同信息处理）、PG6（安全）、PG7（接口）、PG8（行业应用调研）等8个项目组。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center609. 标准国内现状q2010年4月1 日 CCSA成立泛在网工作组(TC10)成立qWG1：总体工作组qWG2：应用工作组qWG3：网络工作组qWG4：感知延伸工作组q泛在网论坛筹备会议将于2010年4月2

44、8 日召开q中国物联网研究发展中心将于2010年6月入住无锡，该中心由江苏省、中科院和无锡市共同发起。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center61小结 物联网从技术角度并没有革新的、革命性的东西，更多的是传达一种理念； 物联网的关键在于规范行业应用，让相关的设备与物品在同一平台便捷的接入； 物联网的核心在于和行业应用标准的建立； 物联网不只是因为“物联”而“互联”？而在于这种互联能够带给人们的价值。 物联网更多的是一种产业化的描述。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID R

45、esearch Center62第三部分：RFID技术及应用 RFID与物联网 其它标识方式回顾 RFID发展及技术介绍 RFID的应用情况 RFID技术与生产管理Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center64一维与二维条码 条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。条形码分为一维条码和二维条码，下面分别介绍。1. 一维条形码 条形码或者条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的一维条形码是

46、由黑条（简称条）和白条（简称空）排成平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因此在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等很多领域得到了广泛的应用。 一维条形码条形码扫描器其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center652. 二维条形码 通常一维条形码所能表示的字符集不过10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数为128个ASCII字符，信息量非常有限，因此二维条形码诞生了。 二维条形码是在二维空间水平和

47、竖直方向存储信息的条形码。它的优点是信息容量大，译码可靠性高，纠错能力强，制作成本低，保密与防伪性能好。以常用的二维条形码PDF417码为例，可以表示字母、数字、ASCII字符与二进制数；该编码可以表示1850个字符/数字，1108个字节的二进制数，2710个压缩的数字；PDF417码还具有纠错能力，即使条形码的某个部分遭到一定程度的损坏，也可以通过存在于其他位置的纠错码将损失的信息还原出来。 其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center66 2009年12月10日，我国铁道部对火车票进行了升级改版。新版火车票

48、明显的变化是车票下方的一维条码编程二维防伪条码，火车票的防伪能力增强。进站口检票时，检票人员通过二维条码识读设备对车票上的二维条形码进行识读，系统自动辨别车票的真伪并将相应信息存入系统中。下面给出了我国使用的一维条形码与二维条形码火车票的比较。其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center67 作为一种比较廉价实用的技术，一维条码和二维条码在今后一段还会在各个行业中得到一定的应用。然而，条形码表示的信息依然很有限，而且在使用过程中需要用扫描器以一定的方向近距离地进行扫描，这对于未来物联网中动态、快读、大数据量以及

49、有一定距离要求的数据采集，自动身份识别等有很大的限制，因此需要采用基于无线技术的射频标签（RFID）。 其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center68磁卡（magnetic card）：一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息，用来识别身份或其他用途。其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center69IC卡（integrated circuit card）：也叫做智能卡（smart card），它是通过在集成电路

50、芯片上写的数据来进行识别的。IC卡与IC卡读写器，以及后台计算机管理系统组成了IC卡应用系统。 其它标识方式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center70什么是RFID? 射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触、双向数据通信对目标加以识别。一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。 有源无源Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research C

51、enter71RFID 技术工作原理RFID技术的基本工作原理： 标签进入磁场后，接受读卡器发出的射频信号，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），或者主动发送出某一频率的信号（Active Tag,有源标签或主动标签）；读卡器读取信息并解码后，送至后台信息系统进行有关数据处理读卡器电子标签电磁信号查询携带有标签信息的反射信号Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center72 RFID技术的发展最早可以追溯至第二次世界大战时期，那时它被用来在空中作战行动中进行敌我识

52、别。 最早的RFID技术应用Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center73 RFID技术的发展阶段 时间时间 RFIDRFID技术发展技术发展 1941-1950年 雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。 1951-1960年 早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 196l-1970年 RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1971-1980年 RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。 198

53、1-1990年 RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。 1991-2000年 RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。 2001-今 标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低。 RFIDRFID并不是一个崭新的技术并不是一个崭新的技术 Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center74唯一标识（UID）的重要性挑挑战： ：q如何处理物体的组合合成拆分替换带来的UID变化q如何处理UID与物体之

54、间关系的映射关系，比如同一批次的产品编号是否相近q如何确保国家、企业、个人均具有一定的UID分配权利q不透明UID与匿名机制q支持已有ID机制q虚拟物体的ID分配问题需求分析需求分析目目标： ：对物体物体进行行统一一标识q进行物体的区分查找标识基本需求基本需求q对单个物体进行唯一标识q支持一类物品的标识【某类物品的查询】q复合物体：有多个组件，每个部件都有标识号【动态变化】安全需求安全需求q非层次命名：标识应该独立于自身位置和上下文环境等信息q层次结构Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center75RFID标签有源无源Ha

55、ngzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center76RFID读写器Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center77 RFID工作频率高频 13.5MHz7kHz低频 135kHz特高频 433MHz，866960MHz，2.45GHz 超高频 5.8GHz，24GHzHangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center78RFID 频段特性频段频段描述描述作用距离作用距离穿透能力穿透能力125-1

56、34 KHz低频（LF）0.45m能穿透大部分物体13.553-13.567 MHz高频（HF）1-3m勉强能穿透金属和液体400-1000MHz超高频（UHF）3-9m穿透能力弱2.45 GHz微波（Microwave）100m(有源)穿透能力弱Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center79 RFID 已经在日常生活中得到了广泛的应用，RFID技术的发展得益于多项技术的综合发展，所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线通信技术、数据交换与编码技术、信息处理技术和计算机技术。 RFID技术无处不在Hangzho

57、u RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center80 RFID网络化发展GPS 结合现代通信、计算机、全球定位（GPS）等技术，从独立系统应用走向网络化应用，实现跨地区、跨行业的综合应用。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center81 RFID与物联网 RFID是物联网发展的排头兵 ，新型低功耗传感器与RFID网络的复合是物联网节点的一种重要形式，在交通、电力、环保、公共安全、现代农业、商业与物流、城市信息等众多领域有着广泛的应用，具有广阔的市场前景。Hangzhou

58、 RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center82 价格在标签中的挑战20美分 托盘级10美分 高端产品 药品防伪 行李5美分 书籍、杂志、服装1美分 绝大部分产品20美分10美分5美分1美分Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center83 标签性能的挑战失配效应 贴于物体表面时自由辐射空间属性改变堆集效应 当多个标签放在一起时会产生相互影响， 性能与单个标签存在差异水和潮湿物体 水气对于电磁波有较强的吸收效应金属物体表面 会产生反射，遮挡、屏蔽效应Hangzhou R

59、FID Research CenterHangzhou RFID Research Center84 RFID标签的机会特定包装的标签设计 考虑包装和使用环境的专业天线设计导电油墨印刷天线 通过印刷的方法设计天线直接装芯片集成于包装 在生产线上便并芯片集成于包装上Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center85 RFID标签的机会聚合物印刷集成电路+=Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center86 读写器的成本挑战1000美元 沃尔玛、麦德龙仓库或码

60、头500美元 工业传送带 行李分类100美元 智能仓储，超市自动结算10美元 手机中集成读写器，广泛使用$ 20002000$ 500500$ 100100$ 1010？Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center87 RFID读写器的机会读写距离多读写器工作方式读写率、读写速度抗干扰噪声性能嵌入式系统网络结口仓储系统中有着更高的要求近场读写特定场景下高速阅读特定场景下高码率空中接口、多读写器主机共享嵌入式系统有着特定的要求低功耗、精简结构形式Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RF

61、ID Research Center88 RFID读写器的方向小体积超高频读写器 精简的读写器芯片读写器的普及化 读写器在现在电子产品中的嵌入Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center89 RFID的市场需求市场的关键在于成本Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center90 性能与价格的平衡Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center91RFID的产业链RFID电子标签七大产业链

62、1）标准制订；2）芯片设计与制造；3）天线设计与制造；4）电子标签封装；5）读写设备开发与生产；6）系统集成和数据管理软件平台；7）应用系统开发。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center92RFID产业的机遇与挑战中国在RFID产业链各环节如射频芯片、封装、软件/中间件、系统集成产业的逐渐壮大,使得中国已经初步形成较完善的RFID产业链。比较于欧美等发达国家或地区，我国在RFID产业起步较晚，发展还较为落后。但是，得到国家通过金卡工程等试点工程和第二代身份证等大项目的积极推动; 巨大潜在市场价值吸引的各方企业投入;以及

63、配套设施的日渐成熟，使得国内市场发展步伐在不断加快，产业链日渐立体化，RFID产品逐渐丰富，应用领域在各行业扩展的程度也在不断加深。产业发展前景可期。一、是自主编码体系和标准未定，二、是超高频以上的芯片设计及制造能力有待提高，三、是应用规模较小，难以发挥规模经济效益，应用成本较高，四、应用试点和推广工作还需各方共同推动 。机遇：挑战：Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center93身边的RFID：门禁、考勤Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center9

64、4 身边的RFID:手机支付Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center95 身边的RFID:仿伪Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center96一名顾客正在香港mi-tu店内使用RFID智能试衣系统 身边的RFID:试衣镜Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center97 身边的RFID:智能医疗Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID

65、Research Center98 身边的RFID:仓储与物流Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center99传送机、生产线管理天线天线- 智能清点、记录、分配物料- 大幅度提高设备使用率Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center100文档追踪与图书馆Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center101集装箱电子封条Hangzhou RFID Research CenterHang

66、zhou RFID Research Center102 身边的RFID:不停车收费Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center103 身边的RFID:零售业快速结算Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center104 身边的RFID:矿井人员定位Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center105 RFID 将构建虚拟世界与物理世界的桥梁。可以预见，在不久的将来，RFID 技术将会在

67、各行各业被广泛采用。在这一进程中新技术的应用、与物联网的融合、更低的成本将成为市场加速扩大的最重要推动力。Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center106服装行业RFID感知智能仓库管理 服装从工厂运出，对这些商品进行人工盘存、缺货管理以及防盗的服装从工厂运出，对这些商品进行人工盘存、缺货管理以及防盗的成本持续攀升。成本持续攀升。首先，要将全部出入库各类型商品由人工统一管理，是一项异常庞大和烦琐的工作，除了需要进行条码的人工扫描输入，还需要在多个环节进行信息的确认；其次，传统的条码系统有明显的缺点，如易污染、折损、需要停

68、止等待逐个扫描、人工扫描劳动强度大等，批量识读效率不高，无法满足快速准确的需求；对有多个包装整箱的大宗订单，必须逐一拆装包装箱，费时费力更容易引入认为错漏。背景Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center107零售业者面临着实现业务流程投资回报最大化的压力。零售业者面临着实现业务流程投资回报最大化的压力。 借助无线射频识别 (RFID)，整个企业价值链可获得商业智能，从而为快速而准确地制定业务决策提供重要信息。被仿制仿冒等侵权行为层出不穷被仿制仿冒等侵权行为层出不穷 由于缺乏有效的防伪手段，使得企业经济利益和品牌价值受到很

69、大冲击。 背景Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center108 市场竞争日益激烈，提高生产效率、降低运营成本，对于企业来说至关重要。目前，仓储管理系统通常使用条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理。但是条码的易复制、不防污、不防潮、操作繁琐等特点，和人工书写单据的繁琐性，容易造成人为损失，使得现在国内的仓储管理始终存在着缺陷。无线射频识别（RFID）这一最新科技产品的投入应用，可以从根本上解决上述的问题。RFID仓储管理Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID R

70、esearch Center109 电子标签被贴在每个货物的包装上或托盘上，在标签中写入货物的具体资料、存放位置等信息。同时在货物进出仓库时可写入送达方的详细资料，在仓库和各经销管道设置固定式或手持式阅读机，以辨识、侦测货物流通。覆盖采购、存储、生产制造、包装、装卸、运输、流通加工、配送、销售到服务的各个业务环节和流程。使企业能够实时地、精确地掌握整个供应链上的商流、物流、信息流和资金流的流向和变化。 RFID仓储管理Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center110设备布局Hangzhou RFID Research C

71、enterHangzhou RFID Research Center111 可实时跟踪带有RFID标签的运输工具自动打印运输单据，更新运输跟踪记录自动识别运输货品的卡车，并发送自动装运通知（ASN）。 货车进货Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center112 内部和未来供应链运作的资产管理永久性识别货盘及其他容器以减少处理和驻留时间；提升资产可见性,提高资产运用率，减少安全库存，增加资产有助于减少手头的固定资产。 库房流转Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Researc

72、h Center113 引导和跟踪带有RFID标签的叉车-实时定位，优化资产使用率，更好的衡量产值监视存货变化-库存准确率接近 100%，减少清点库存次数，简化手续潜在促进销售。 托盘、货架、叉车Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center114 实时出入库，更新仓库和库存管理系统暂时和永久的货品定位、盘库 ；可立即执行发货接收混合货盘时可节省时间，同时提升准确率- 减少收货成本。 出入库快速盘点Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center115 在装

73、运中提高订单装运准确率： 通过使用箱-货盘关系从而提升准确率，及时的信息以提高货品可见性和货盘利用率，并可方便的进行其它跟踪、装运和收货操作。 运输过程监控Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center116 RFID电子标签拥有全球唯一全球唯一IDID码，无法被复制，可以从根本上解决防伪、防串货问题。仿伪、防窜货Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center117 在过去两年间，美邦规模化扩张极快，年服装产量超1亿件，门店拓展至3000家，仓储容量提高到30万平米。供应链负担大大加重，特别是库存进出量疯涨，仓储检选货效率迅速，货品出入，亟需提升。 美邦目前已利用RFID技术进行服装生产、仓储管理。同时拓展RFID技术的增值应用，增加顾客的“智能化试衣镜”体验感受。应用案例Hangzhou RFID Research CenterHangzhou RFID Research Center118谢谢！徐明徐明 博士博士邮箱:电话:0571-28818878地址：杭州市莫干山路1418-25号中科院杭州射频识别技术研发中心