物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)論文28726

1、科技信息職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文 題 目：物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)引起國內(nèi)學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和新聞媒體的高度重視，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的定義、內(nèi)在原理、體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)模型等方面還存在很多值得探討的問題，通過對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)文獻和應(yīng)用實例的分析，探討了物聯(lián)網(wǎng)與下一代網(wǎng)、網(wǎng)路化物理系統(tǒng)和無線傳感網(wǎng)的關(guān)系；提出了物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型和節(jié)點分類，設(shè)計了基于無源、有源和互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)模型；在總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)特征的基礎(chǔ)上，對物聯(lián)網(wǎng)的研究提出了建議。在物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)中，介紹了一種面向應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)，也就是我們通常所說的將萬維網(wǎng)嵌入到系統(tǒng)中，與此同時采用相應(yīng)的萬

2、維網(wǎng)服務(wù)形式來使用的物聯(lián)網(wǎng)。另一個就是自主體系結(jié)構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)是為了適應(yīng)于異構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)無線通信環(huán)境而進行相關(guān)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用的是一種自主的通信技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)中，分別從做成物聯(lián)網(wǎng)的四大關(guān)鍵技術(shù)介紹，較為詳細的解說了rfid技術(shù)、m2m技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、兩化融合問題。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)networking architecture and its key technologyabstract: the technology of the internet of sthings(dt) has attracted highly atten

3、tion of academia, industry,and newmedia there are still many open issues in the definition,initmal principles,architectures and system models of dt. through the analysis of current technical materials and application cases of dt., this paper discusses the relations between next generation network,cy

4、ber-physical systems, wireless sensor network and the dt. it proposes service types and node calssification of dt and designs the architecture and system model of dt basesd onpassive, active and internet nodes structure of dt. after, summary of the feature of dt, if proposes the suggestions on the r

5、esearches and development of dt.in network architecture, this paper introduces a kind of application oriented networking, namely what we say normally to the world wide web is embedded into the system, at the same time the corresponding web services to form using the internet of things. another is th

6、e independent system structure. the internet of things independent architecture to adapt to heterogeneous network wireless communication environment and related design of the system structure, the structure is made using an autonomous communication technology.the key technology in the internet of th

7、ings, from the network made four key techniques are introduced, detailed explanation of the rfid technology, m2m technology, wireless sensor network technology, the integration of the two issues.keywords: internet of the things network architecture the key technology of internet of things目 錄一、物聯(lián)網(wǎng)的體系

8、結(jié)構(gòu)11.1 物聯(lián)網(wǎng)的前景與背景11.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)31.2.1 感知層41.2.2 網(wǎng)絡(luò)層41.2.3 應(yīng)用層5二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)62.1 rfid技術(shù)62.1.1 rfid技術(shù)簡介72.1.2 epc/無線射頻識別技術(shù)(rfid)技術(shù)72.1.3 epc/rfid技術(shù)應(yīng)用92.2 解析m2m102.2.1 m2m的基本概念112.2.2 基于m2m的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)112.3 無線傳感器網(wǎng)技術(shù)122.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述132.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)的選擇132.3.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議142.3.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲152.3.5 系統(tǒng)功耗152.3.6 兼容性162.4 兩化融合問題172.4

9、.1 中國裝備制造業(yè)的升級之路一定要走“兩化融合”之路182.4.2 在兩化融合大趨勢下，制造企業(yè)cio必須應(yīng)對的八大挑戰(zhàn)19總 結(jié)22參 考 文 獻23一、物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)1.1 物聯(lián)網(wǎng)的前景與背景物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用rfid、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“internet of things”。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)是利用射頻自動識別(rfid)技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。簡而言之，在物聯(lián)網(wǎng)時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世

10、界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議就提出，“傳感網(wǎng)是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”。2003年，美國技術(shù)評論提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。 2005年8月24日，中國移動總裁王建宙在臺灣公開演講中，也提到了物聯(lián)網(wǎng)這個概念。2008年11月，在北京大學(xué)舉行的第二屆中國移動政務(wù)研討會“知識社會與創(chuàng)新2.0”提出移動技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展代表著新一代信息技術(shù)的形成，并帶動了經(jīng)濟社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動了面向知識社會的以

11、用戶體驗為核心的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）形態(tài)的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。而創(chuàng)新2.0形態(tài)的形成又進一步推動新一代信息技術(shù)的健康發(fā)展。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。工信部總工程師朱宏任在中國工業(yè)運行2009年夏季報告會上表示，物聯(lián)網(wǎng)是個新概念，到現(xiàn)在為止還沒有一個約定俗成的，大家公認的概念。他說，總的來說，“物聯(lián)網(wǎng)”是指各類傳感器和現(xiàn)有的“互聯(lián)網(wǎng)”相互銜接的一種新技術(shù)。 2009年8月7日，溫家寶總理到中科院無錫微納傳

12、感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察時說：“當(dāng)計算機和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時，我們因為沒有掌握核心技術(shù)而走過一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術(shù)?！碧岢鲆涌焱七M傳感網(wǎng)發(fā)展，建立中國傳感信息中心。 “物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式。”南京航空航天大學(xué)國家電工電子示范中心主任趙國安說。業(yè)內(nèi)專家表示，物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，引發(fā)和帶動生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和生活方式的深刻變革，成為經(jīng)濟社會綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)和重要引擎。主要表現(xiàn)在兩方面:一方面物聯(lián)網(wǎng)市場空間廣闊，受眾群突破人口限制，擴大到幾乎所有的生產(chǎn)資料/機器終端/傳感器網(wǎng)絡(luò)，據(jù)fo

13、rrester咨詢公司預(yù)測，到2020年，地球上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達到30：1，因此物聯(lián)網(wǎng)被稱為下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)；另一方面物聯(lián)網(wǎng)獲得國家層面的重視，政策的扶持和資金投入都在加大，物聯(lián)網(wǎng)第一次寫入政府工作報告，并被納入7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，去年各大部委對物聯(lián)網(wǎng)的研究扶持資金投入已經(jīng)超過20億。不少地方政府近期都在熱衷建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基地，給予相關(guān)企業(yè)在稅收、資金、用工、服務(wù)等一系列的優(yōu)惠政策，吸引物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈在地方落地，從而帶動地方社會發(fā)展，提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展方式的深刻轉(zhuǎn)變。不過，也有觀點認為，物聯(lián)網(wǎng)迅速普及的可能性有多大，尚難以輕言判

14、定。畢竟rfid早已為市場所熟知，但新大陸等擁有rfid業(yè)務(wù)的相關(guān)上市公司定期報告顯示出業(yè)績的高成長性尚未顯現(xiàn)出來，所以，對物聯(lián)網(wǎng)的普及速度存在著較大的分歧。但可以肯定的是，在國家大力推動工業(yè)化與信息化兩化融合的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)會是工業(yè)乃至更多行業(yè)信息化過程中，一個比較現(xiàn)實的突破口。而且，rfid技術(shù)在多個領(lǐng)域多個行業(yè)所進行的一些閉環(huán)應(yīng)用。在這些先行的成功案例中，物品的信息已經(jīng)被自動采集并上網(wǎng)，管理效率大幅提升，有些物聯(lián)網(wǎng)的夢想已經(jīng)部分的實現(xiàn)了。所以，物聯(lián)網(wǎng)的雛形就象互聯(lián)網(wǎng)早期的形態(tài)局域網(wǎng)一樣，雖然發(fā)揮的作用有限，但昭示著的遠大前景已經(jīng)不容質(zhì)疑。1.2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的價值在于讓物體也

15、擁有了“智慧”，從而實現(xiàn)人與物、物與物之間的溝通，物聯(lián)網(wǎng)的特征在于感知、互聯(lián)和智能的疊加。因此，物聯(lián)網(wǎng)由三個部分組成：感知部分，即以二維碼、rfid、傳感器為主，實現(xiàn)對“物”的識別；傳輸網(wǎng)絡(luò)，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；智能處理，即利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘、中間件等技術(shù)實現(xiàn)對物品的自動控制與智能管理等。目前在業(yè)界物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)也大致被公認為有這三個層次，底層是用來感知數(shù)據(jù)的感知層，第二層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則是內(nèi)容應(yīng)用層，如圖1所示。圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，三層的關(guān)系可以這樣理解：感知層相當(dāng)于人體的皮膚和五官；網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于人體的神經(jīng)中樞和大腦

16、；應(yīng)用層相當(dāng)于人的社會分工，具體描述如下。 感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官識別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、rfid標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、gps等，主要作用是識別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。 網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心和信息處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進行傳遞和處理，類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。 應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會分工，最終構(gòu)成人類社會。 在各層之間，信

17、息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動態(tài)信息。下面對這三層的功能和關(guān)鍵技術(shù)進行分別介紹。1.2.1 感知層這里的“物”并不是自然物品，而是要滿足一定的條件才能夠被納入物聯(lián)網(wǎng)的范圍，例如有相應(yīng)的信息接收器和發(fā)送器、數(shù)據(jù)傳輸通路、數(shù)據(jù)處理芯片、操作系統(tǒng)、存儲空間等，遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議，在物聯(lián)網(wǎng)中有可被識別的標(biāo)識?？梢钥吹浆F(xiàn)實世界的物品未必能滿足這些要求，這就需要特定的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的幫助才能滿足以上條件，并加入物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具體來說就是嵌入式系統(tǒng)、傳感器、rfid等.物聯(lián)網(wǎng)感知層解決的就是人

18、類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，包括各類物理量、標(biāo)識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。感知層處于三層架構(gòu)的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，具有物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心能力。作為物聯(lián)網(wǎng)的最基本一層，感知層具有十分重要的作用。 感知層一般包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩部分，即首先通過傳感器、攝像頭等設(shè)備采集外部物理世界的數(shù)據(jù)，通過藍牙、紅外、zigbee、工業(yè)現(xiàn)場總線等短距離有線或無線傳輸技術(shù)進行協(xié)同工作或者傳遞數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)設(shè)備。也可以只有數(shù)據(jù)的短距離傳輸這一部分，特別是在僅傳遞物品的識別碼的情況下。在實際上，感知層這兩個部分有時很難以明確區(qū)分開。1.2.2 網(wǎng)絡(luò)層物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立起來的，它與目前

19、主流的移動通信網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)一樣，主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，特別是當(dāng)三網(wǎng)融合后，有線電視網(wǎng)也能承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?在物聯(lián)網(wǎng)中，要求網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知層感知到的數(shù)據(jù)無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，它解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，尤其是遠距離地傳輸問題。同時，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將承擔(dān)比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更大的數(shù)據(jù)量和面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求，所以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)尚不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，這就意味著物聯(lián)網(wǎng)需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行融合和擴展，利用新技術(shù)以實現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。 由于廣域通信網(wǎng)絡(luò)在早期物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的缺位，早期的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用往往在部署范圍、應(yīng)用領(lǐng)域等諸多方面有所局限，終端之

20、間以及終端與后臺軟件之間都難以開展協(xié)同。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，建立端到端的全局網(wǎng)絡(luò)將成為必須。由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是建立在internet和移動通信網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，除具有目前已經(jīng)比較成熟的如遠距離有線、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，為實現(xiàn)“物物相連”的需求，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將綜合使用ipv6、2g/3g、wi-fi等通信技術(shù)，實現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。同時，網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的技術(shù)。 1.2.3 應(yīng)用層應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動力和

21、目的。應(yīng)用層的主要功能是把感知和傳輸來的信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。這一層解決的是信息處理和人機界面的問題。 具體的講，應(yīng)用層將網(wǎng)絡(luò)層傳輸來的數(shù)據(jù)通過各類信息系統(tǒng)進行處理，并通過各種設(shè)備與人進行交互。這一層也可按形態(tài)直觀地劃分為兩個子層：一個是應(yīng)用程序?qū)?；另一個是終端設(shè)備層。應(yīng)用程序?qū)舆M行數(shù)據(jù)處理，完成跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能，包括電力、醫(yī)療、銀行、交通、環(huán)保、物流、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、家居生活等，可用于政府、企業(yè)、社會組織、家庭、個人等，這正是物聯(lián)網(wǎng)作為深度信息化網(wǎng)絡(luò)的重要體現(xiàn)。而終端設(shè)備層主要是提供人機界面，物聯(lián)網(wǎng)

22、雖然是“物物相連的網(wǎng)”，但最終是要以人為本的，最終還是需要人的操作與控制，不過這里的人機界面已遠遠超出現(xiàn)在人與計算機交互的概念，而是泛指與應(yīng)用程序相連的各種設(shè)備與人的反饋。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），查詢型（智能檢索、遠程抄表），控制性（智能交通、智能家居、路燈控制），掃描型（手機錢包、高速公路不停車收費）等。目前，軟件開發(fā)、智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用層技術(shù)將會為用戶提供豐富多彩的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。同時，各種行業(yè)和家庭應(yīng)用的開發(fā)將會推動物聯(lián)網(wǎng)的普及，也給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來利潤。二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)是根據(jù)具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用要求，在傳感器節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上具體服務(wù)于

23、特定行業(yè)或者實現(xiàn)特定功能的技術(shù)。按照具體的任務(wù)來分，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)主要包括:rfid、m2m、傳感網(wǎng)和兩化融合。圖2 物聯(lián)網(wǎng)的四大關(guān)鍵技術(shù)2.1 rfid技術(shù)在這些物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)中，無線射頻識別作為物聯(lián)網(wǎng)最底層的基礎(chǔ)性構(gòu)件，充當(dāng)了讓物品“開口回答問題”甚至“搶答”的角色。rfid是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的排頭兵，作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)中所有的個體“身份”都需要rfid、感應(yīng)器等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)支持。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，rfid標(biāo)簽中存儲著規(guī)范且具有互用性的信息，通過有線或無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把信息自動采集到中央信息系統(tǒng)，并對物品(商品)進行識別，進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享，最終實現(xiàn)對物品的

24、“透明”管理。2.1.1 rfid技術(shù)簡介 無線射頻識別技術(shù)（radio frequency identification technology，rfid technology）是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。rfid系統(tǒng)一般由四個部分組成，即電子標(biāo)簽（tag）和閱讀器（reader）、rfid中間件和rfid應(yīng)用系統(tǒng)軟件。 在rfid系統(tǒng)的應(yīng)用中，標(biāo)簽附著在被識別的物體上（表面或內(nèi)部），一旦帶有電子標(biāo)簽的被識別物體進入讀寫器可識讀范圍時，讀寫器以自動無接觸的方式將約定的信息從標(biāo)簽中讀取出來，從而完成自動識別

25、物品或者自動收集物品標(biāo)志信息的功能。 閱讀器與電子標(biāo)簽之間的信息交換具有以下特點：可以非接觸識別；無需“視線”所及，可以穿過水、油漆、木材甚至人體進行識別；可以識別快速移動物品；可同時識別多個物品等。采用rfid技術(shù)最大的好處就是可以對企業(yè)的業(yè)務(wù)處理過程進行可視化管理，以有效地降低成本。2.1.2 epc/無線射頻識別技術(shù)(rfid)技術(shù) 無線射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它的工作原理如下：使用射頻電磁波通過空間耦合(交變磁場或電磁場)在閱讀器和進行識別、分類和跟蹤的移動物品（物品上附著有rfid標(biāo)簽）之間實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。rfid是一種利用電磁能

26、量實現(xiàn)自動識別和數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)，可以提供無人看管的自動監(jiān)視與報告作業(yè)。具體的工作原理如下：當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的物體接近微波天線時，閱讀器受控發(fā)出微波查詢信號。安裝在物體表面的電子標(biāo)簽收到經(jīng)微波天線發(fā)出的查詢信號后，根據(jù)查詢信號中的命令要求，將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息反射回微波天線。微波天線接收到電子標(biāo)簽反射回的微波合成信號后，經(jīng)閱讀器內(nèi)部微處理器處即可將電子標(biāo)簽中的識別代碼等信息分離出來。這些識別信息作為物體的特征數(shù)據(jù)被傳送到控制計算機作進一步處理，從而完成與物體有關(guān)的信息查詢、統(tǒng)計、管理等應(yīng)用。整個識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。rfid技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，并且閱讀器能

27、自行判斷rfid標(biāo)簽是否被重復(fù)讀取處理。rfid技術(shù)的這些功能特性很適合流水線上產(chǎn)品的控制，以實現(xiàn)流水作業(yè)管理，得以使整個流水線管理自動化。rfid系統(tǒng)一般由rfid系統(tǒng)由閱讀器、應(yīng)答器（標(biāo)簽）和應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成，通過電波在響應(yīng)媒介和詢問媒介間傳遞信息。閱讀器，一般是一臺內(nèi)含天線和芯片解碼器的閱讀(有時還可以寫入)設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別體的目的。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。應(yīng)用系統(tǒng)，一般是由計算機支撐的有線或無線管理系統(tǒng)。視不同應(yīng)用要求，對于實時型的智能型控制器，不一定必須要

28、有后臺應(yīng)用系統(tǒng)。標(biāo)簽，主要是射頻標(biāo)簽，響應(yīng)端內(nèi)含天線，兩者組成所謂的“雷達收發(fā)機”，以卡、標(biāo)簽等形式存在。整體的epc網(wǎng)絡(luò)操作依賴于rfid系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的介入，使產(chǎn)品信息有效的傳播。安裝在不同需求鏈環(huán)境的解讀器可以讀取標(biāo)簽中儲存的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。因此供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)及時地檢查、更新或者交換信息。epc系統(tǒng)是一個全球的大系統(tǒng)，供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)，各個節(jié)點，各個方面都可受益，但對低價值的識別對象來說，如：食品，消費品等，它們對epc系統(tǒng)引起的附加價格十分敏感。epc系統(tǒng)正在考慮通過本身技術(shù)的進步，進一步陽氏成本，同時通過系統(tǒng)的整體運作使供應(yīng)鏈管理得到更好的運作，提高效益，以便抵消和降低附加價格。

29、 epc/rfid物品識別的目標(biāo)是為每一物理實體提供唯一標(biāo)識。它與傳統(tǒng)條碼技術(shù)相比有以下幾方面的優(yōu)點：（1）唯一標(biāo)識。 本文來自論文資源庫 ，轉(zhuǎn)載請保留此標(biāo)記。 條碼只能識別一類產(chǎn)品， 而無法識別單品， 因此條碼容易偽造。rfid卻可以為單品提供唯一標(biāo)識。（2）讀取方便。條碼是可視傳播技術(shù)。即掃描儀必須“看見”條碼才能讀取它， 這表明人們通常必須將條碼對準(zhǔn)掃描儀才有效。相反， 無線電識別并不需要可視傳輸技術(shù)， 射頻標(biāo)簽只要在識讀器的讀取范圍內(nèi)就可以了， 甚至可以穿過外包裝進行識別。這大大減少了人的參與， 提高了識別效率。（3）長壽耐用。紙型條碼容易破損和受到污染。而rfid電子標(biāo)簽可以應(yīng)用于粉

30、塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境。（4）動態(tài)更改。條碼信息一旦需要更改就必須重貼， 而rfid電子標(biāo)簽中的信息可以編輯， 便于更新。（5）可擴展性。rfid電子標(biāo)簽存儲的是電子數(shù)據(jù)， 在需要的時候可以改變其中的編碼結(jié)構(gòu)， 便于升級。（6）rfid電子標(biāo)簽可以設(shè)置密碼， 保密性強。雖然epc/rfid與條碼技術(shù)相比有巨大的優(yōu)勢， 但是條碼技術(shù)作為一項十分成熟的技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中仍然可以起到一定的作用。epc代碼實際上是種編碼手段， epc并沒有對其信息載體進行任何限制， 我們現(xiàn)在有飛速發(fā)展起來的射頻識別技術(shù)， 也有成熟的條碼技術(shù)， epc碼可以儲存在rfid芯片中， 同樣可以儲存在條碼中。電子標(biāo)簽廣

31、泛采用后的隱私間題和環(huán)保問題一直有爭論。而epc在某些產(chǎn)品上采用條碼技術(shù)，可以有效的解決目前普遍關(guān)注的射頻標(biāo)簽如何避免隱私的問題、磁污染問題和廢棄標(biāo)簽中芯片的處理間題。2.1.3 epc/rfid技術(shù)應(yīng)用 我們現(xiàn)在來分析三個rfid的應(yīng)用案例，這三個案例分別來源于沃爾瑪公司、醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域和國防領(lǐng)域。 1.沃爾瑪公司的rfid應(yīng)用。在眾多己經(jīng)實施了rfid的公司當(dāng)中，最受媒體關(guān)注的非沃爾瑪公司莫屬了。這個零售業(yè)中的巨人因為有效的供應(yīng)鏈管理獲取了這個微利行業(yè)當(dāng)中最大的成功。它時刻在全球進行成千上萬種商品的采購，沃爾瑪在rfid應(yīng)用上的努力，使得被人冷落己久的rfid技術(shù)又回到了聚光燈下，并且成為了

32、供應(yīng)鏈it技術(shù)當(dāng)中的主角。有預(yù)測說：沃爾瑪全部推行rfid之后，其每年節(jié)省的成本將高達83.5億美元，這個數(shù)字比世界500強當(dāng)中半數(shù)以上的公司的年收入還要高。盡管這個數(shù)字是板上釘釘?shù)模譅柆斖菩衦fid的進程仍然相當(dāng)?shù)木徛?003年7月4日，沃爾瑪宣布它將要要求它的前100名供貨商在2005年1月份之前在所有的貨箱和貨盤上面貼上rfid標(biāo)簽。這一舉動直接影響到了它的全部供貨商，這些供貨商都迅速地開始學(xué)習(xí)rfid以及如何推行rfid的相關(guān)知識。沃爾瑪和它的供貨商在rfid的實施過程當(dāng)中，很快就發(fā)現(xiàn)了很多挑戰(zhàn)性問題。比如它們用來作為標(biāo)準(zhǔn)的uhf頻率不能穿透很多商店當(dāng)中銷售的常見產(chǎn)品(金屬包裝的液

33、體產(chǎn)品等)。這迫使沃爾瑪把實施的最后日期往后推了。截至2007年1月份，前100名的供貨商只有60%把它們的產(chǎn)品貼上了rfid標(biāo)簽。不過，沃爾瑪仍然是第一家在整個供應(yīng)鏈當(dāng)中推行rfid技術(shù)，并且強迫它的供貨商也推行的大型零售企業(yè)。沃爾瑪?shù)倪@種舉動，使得rfid在業(yè)界的推行更加有效 。 2.臺灣醫(yī)療的rfid應(yīng)用。臺灣對rfid的推行從2003年開始，2004年成為全面啟動的一年。臺灣的“經(jīng)濟部”提出的關(guān)于信息技術(shù)2008年之前的規(guī)劃中把rfid的推行也作為一個重點。他們主要在島內(nèi)醫(yī)院的以下幾個方面應(yīng)用rfid技術(shù)應(yīng)用rfid到臺灣醫(yī)療產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，我們總結(jié)取得了以下效益： (1)在取藥過程當(dāng)中，透

34、過即時的警告，提高藥品取藥和用藥的正確性。 (2)增加原有的鑒定技術(shù)所涵蓋的信息，現(xiàn)在可以包含藥品劑量/劑型、血袋血型/溫度、急救醫(yī)療病人位置/急救類型、住院病人的身份確認等。 (3)提高在藥品、血液、大量病人身份辨識的準(zhǔn)確性，住院病人需要急救時即時通報照護人員，強化病人的安全。 (4)減少了護士的工作負擔(dān)、透過血液調(diào)撥有效利用珍貴資源、增加急救醫(yī)療調(diào)度的時效性、對住院病人的護理品質(zhì)。 (5)提高管制藥品、血袋流向、急救醫(yī)療資源的透明度，管制藥品運送授權(quán)和實體驗證，降低了使用假冒藥品的可能。 3.美國海軍基地的rfid應(yīng)用。2004年5月份，美國海軍結(jié)束了它們在給艦船集裝箱裝載補給中應(yīng)用被動r

35、fid系統(tǒng)的試運行。這個試運行計劃是在維吉尼亞州，諾福克的艦隊和工業(yè)補給中心進行的，最初的目標(biāo)是降低裝載補給時，因為手工輸入或者名義上的自動輸入中產(chǎn)生的錯誤記錄。在這次試運行當(dāng)中，艦隊和工業(yè)補給中心使用了被動標(biāo)簽技術(shù)，在裝載過程中讓叉車搬運貼上了被動標(biāo)簽的補給物品通過一個裝有特定閱讀器的入口，來自動獲得補給貨物的記錄。艦隊和工業(yè)補給中心在這個項目上總共花費了306000美元，或者可以說93美分每批貨物。在最后的實施階段，rfid使得貨物的檢查程序速度大大提高。盡管試運行的目標(biāo)不包括得到最優(yōu)的投資收益，但是最后的報告顯示“有多達12名人員可以被安排到其它的任務(wù)上”，因為對rfid系統(tǒng)的監(jiān)控不需要

36、和以前一樣多的人手。在試運行過程當(dāng)中，艦隊工業(yè)補給中心在應(yīng)用rfid系統(tǒng)方面收獲了很多有價值的經(jīng)驗。2.2 解析m2mm2m是物聯(lián)網(wǎng)四大支撐技術(shù)之一?！癿2m”是“machine-to-machine”的縮寫，用來表示機器對機器之間的連接與通信。比如，機器間的自動數(shù)據(jù)交換（這里的機器也指虛擬的機器比如應(yīng)用軟件）從它的功能和潛在用途角度看，m2m引起了整個“物聯(lián)網(wǎng)”的產(chǎn)生。 2.2.1 m2m的基本概念首先，m2m有以下三個基本特征：1數(shù)據(jù)和節(jié)點（dep）2通信網(wǎng)絡(luò) 3數(shù)據(jù)融合點（dip）。dep和dip可以用于任何子系統(tǒng)集成。例如，一個完整的過程（x）到一個it應(yīng)用（y）。這個解決方案也被稱為

37、“端對端的m2m”。（x）和應(yīng)用（y）構(gòu)成了事實上的功能端點。一般而言，一個數(shù)據(jù)端點（dep）指的是一個微型計算機系統(tǒng)，一個連接到程序或者是更高層次子系統(tǒng)的端點。另一個端點連接到通信網(wǎng)絡(luò)。在大多數(shù)的msm 應(yīng)用中，都有幾個dep。另一方面，一個典型的m2m應(yīng)用只有一個數(shù)據(jù)結(jié)合點。雖說是這樣，但是可以設(shè)想m2m應(yīng)用有多個dip。對于dip沒有硬性的規(guī)定。例如可以形成一個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器或特殊的軟件應(yīng)用在交通控制主機。m2m應(yīng)用的信息流也未必是面向服務(wù)器的。相反，dip和dip之間的直接通信路線是被支持的，還有單個dep之間直接和間接的聯(lián)系，就像我們所熟知的p2p（peer-to-peer）聯(lián)系一樣。

38、如上所述，m2m應(yīng)用的通信網(wǎng)絡(luò)是dep（數(shù)據(jù)終點）和dip（數(shù)據(jù)集成電）之間的中央連接部分。就物理部分來說，這種網(wǎng)絡(luò)的建立可以使用局域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)/isdn，或者是類似的。2.2.2 基于m2m的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)如今，無數(shù)的應(yīng)用程序使用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中大多數(shù)系統(tǒng)履行每天24小時、每周7天、沒有任何人監(jiān)督的服務(wù)。個別子系統(tǒng)故障，整個應(yīng)用程序至少是一部分將受到損害。然而，盡快檢測出具體的故障仍是一個問題。圖3 基于m2m的監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)圖3顯示了一個基于m2m的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測的解決方案。該數(shù)據(jù)終點（dep）在每一種情況下都通過特殊的監(jiān)測傳感器檢查基礎(chǔ)設(shè)施組成部分的可用性。任何潛在的故障都能通

39、過dep被迅速監(jiān)測。單獨的dep通過通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控應(yīng)用軟件相連接。這個應(yīng)用軟件用于數(shù)據(jù)集成點（dip）。它從單獨的監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施的 dep接收失敗、錯誤和故障信息（圖的x、y和z）。除了與dep連接之外，dip監(jiān)控軟件還有另外兩個接口：配置接口和通知接口。配置接口是決定誰、什么時候?qū)ο到y(tǒng)負責(zé)。這通常使得可能設(shè)想不同的通知方案。該接口對監(jiān)控行為進行明確界定。通知接口發(fā)送各種消息（sms、電子郵件、自動發(fā)送傳真，或者撥打某個電話號碼和播放音頻文件）?；趃sm、gprs、edge和umts的m2m概念在進一步發(fā)展和節(jié)省開銷方面都潛力巨大。但是目前大多數(shù)對象還不能彼此溝通。缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的接口和數(shù)據(jù)端點與

40、數(shù)據(jù)結(jié)合點間的數(shù)據(jù)格式仍然是一個問題2.3 無線傳感器網(wǎng)技術(shù)自人類踏入信息時代，自然界的信息通過傳感器源源而來。而隨著技術(shù)的發(fā)展，人們已不滿足于原有單一的、獨立的傳感器系統(tǒng)。很多時候，我們需要將來自不同區(qū)域的信息聯(lián)合匯總，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場狀況的綜合判斷。 隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network)技術(shù)的發(fā)展，這些瓶頸被一一化解。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每一個節(jié)點都能夠獨立采集，并將數(shù)據(jù)匯總。根據(jù)應(yīng)用規(guī)模的不同，節(jié)點的數(shù)目可以達到上萬，監(jiān)測超過幾十平方公里范圍內(nèi)的各類信號。2.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由獨立分布的節(jié)點以及網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)。安放在不

41、同地點的傳感器節(jié)點不斷采集著外界的物理信息，如溫度、聲音、震動等。相互獨立的節(jié)點之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點都能夠?qū)崿F(xiàn)采集，數(shù)據(jù)的簡單處理，還能接收來自其他節(jié)點的數(shù)據(jù)，并最終將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。工程師可以從網(wǎng)關(guān)獲取數(shù)據(jù)，查看歷史數(shù)據(jù)記錄或進行分析。通常，一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)包括：傳感器接口、adc、微處理器、電源以及無線收發(fā)裝置。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)誕生于上世紀70年代，最早被應(yīng)用于美國軍方資助項目。經(jīng)過近30年的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向民用，在森林、河流的環(huán)境監(jiān)測中、在建筑環(huán)境的智能化應(yīng)用中，以及一些無法放置有線傳感器的工業(yè)環(huán)境中都已經(jīng)出現(xiàn)了它的身

42、影。在1999年和2003年，美國商業(yè)周刊和mit技術(shù)評論雜志相繼將其評價為21世紀最具影響力的20項技術(shù)以及改變世界的10大新技術(shù)。作為一種針對應(yīng)用而開發(fā)的技術(shù)，在項目中選擇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須考慮到實用性。構(gòu)建一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，必須要考慮以下四個重要的因素：網(wǎng)絡(luò)選擇，拓撲結(jié)構(gòu)，功耗以及兼容性。2.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)的選擇 無線技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最關(guān)鍵的一個部分。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用中，通常采集節(jié)點被放置在相距較遠的位置，甚至有時處于室外的采集節(jié)點無法連接到電網(wǎng)，所以在挑選無線網(wǎng)絡(luò)時，帶寬、傳輸距離以及功耗是三個主要考慮因素。 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)誕生之初，已有的無線協(xié)議很難滿

43、足低功耗，低花費，高容錯性的要求。此時zigbee技術(shù)應(yīng)運而生。發(fā)展近10年來，zigbee已被證明是最適合用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線技術(shù)：它擁有250kbps的帶寬，傳輸距離可達1km以上。并且功耗更小，采用普通aa電池就能夠支持設(shè)備在高達數(shù)年的時間內(nèi)連續(xù)工作。2.3.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由在空間分布的和獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的。節(jié)點包含有傳感器來監(jiān)控節(jié)點的物理或環(huán)境條件，如溫度、聲音、震動、壓力、運動或污染物等。每個節(jié)點通常帶有無線電收發(fā)器或其他無線設(shè)備通信設(shè)備以通過網(wǎng)絡(luò)把傳感數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫和其他用戶。這樣，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于數(shù)據(jù)收集(datacollection)、目標(biāo)跟蹤(

44、objecttracking)以及報警監(jiān)控(alarmmonitoring)等。過去幾年來，國內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業(yè)自動化、樓宇控制、智能計量和電源管理市場等市場尤為顯著。同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作進展迅速，大大減少了智能傳感器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。例如，國際電機及電子學(xué)工程師聯(lián)合會(ieee)的1451工作組(ieee1451)建立了一個智能傳感器即插即用(plug-and-play)的標(biāo)準(zhǔn)，使所有符合標(biāo)準(zhǔn)的傳感器能和其他儀器和系統(tǒng)一起工作。這一系列標(biāo)準(zhǔn)被稱為ieee1451的智能傳感器(包括傳感器和驅(qū)動器)接口標(biāo)準(zhǔn)，包括界定不同接

45、口的不同標(biāo)準(zhǔn)用來連接傳感器和微處理器、儀表系統(tǒng)以及控制異地網(wǎng)絡(luò)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，ieee1451.5部分是目前很多研發(fā)活動的集中點。ieee1451.5部分規(guī)定了能使與1451兼容的傳感器和其他設(shè)備進行無線通訊的技術(shù)。 ieee目前也正在制定無線個人區(qū)域網(wǎng)路(即wpan)的兩個標(biāo)準(zhǔn)ieee802.11和ieee802.15。其中，ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)正逐漸被接受成為低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(lr-wpans)物理層和媒體訪問控制的標(biāo)準(zhǔn)。另外，無線傳感器網(wǎng)領(lǐng)域還有兩個基于ieee 802.15.4的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：zigbee和wirelesshart。zigbee是一種作為一個開放的全球標(biāo)準(zhǔn)而制

46、定的無線技術(shù)，是為解決低成本、低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊需求開發(fā)的。該標(biāo)準(zhǔn)充分利用ieee 802.15.4的無線收發(fā)器物理層規(guī)范，并采用在全球均可經(jīng)營而無需特殊許可的頻率范圍：2.4002.484千兆赫，902928 兆赫和868.0868.6兆赫;wirelesshart是另一個由hart通信基金會開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該協(xié)議采用了時間同步、自我組織和自我修復(fù)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該協(xié)議目前支持通過使用ieee 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線電媒體并在2.4ghz ism波段操作。此外，其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和專有系統(tǒng)也可能作為用于實施無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選擇。例如，enocean是在樓宇自動化領(lǐng)域廣

47、泛使用的無線通信系統(tǒng)，也被認為是可能用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)，但它并沒有經(jīng)任何公認的標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)進行標(biāo)準(zhǔn)化。而z-wave是為家庭自動化設(shè)計的無線通訊專有標(biāo)準(zhǔn)，特別針對在家用和輕型商用環(huán)境中的遙控應(yīng)用。該技術(shù)采用低功耗無線收發(fā)器嵌入或裝到家庭電子設(shè)備和系統(tǒng)中，例如照明系統(tǒng)、家庭訪問控制系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)和家用電器。這項技術(shù)已被z-wave聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化。z-wave聯(lián)盟是一個國際生產(chǎn)廠商之間的聯(lián)盟，負責(zé)協(xié)調(diào)z-wave產(chǎn)品和設(shè)備的兼容性。同時，一些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)也正在被修改以適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。例如，基于ieee802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)(wlan)標(biāo)準(zhǔn)、稱作wifi標(biāo)準(zhǔn)、被加入了一種支持低功耗的

48、版本所謂的低功率wifi，以用于實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。美國專利局的數(shù)據(jù)顯示，在無線傳感網(wǎng)技術(shù)方面，美國擁有最多的已授權(quán)的專利，日本其次，加拿大、韓國和法國隨后。同時，美國也擁有最多的已公開的專利申請，韓國其次，日本、瑞典和臺灣隨后。美國頒布的專利總數(shù)依然逐年增加，2009年頒布的專利是2005年的兩倍以上，這表明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)活動在近幾年十分強勁。2.3.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲 對于節(jié)點數(shù)目動輒超過數(shù)十個的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅能夠拓展網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離還能夠保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。星形是最簡單的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，每一個節(jié)點都擁有一條直接通向網(wǎng)關(guān)的通道，然而其傳輸距離有限。采用樹形

49、拓撲能夠解決這個問題，添加路由節(jié)點后，遠處的節(jié)點上的數(shù)據(jù)能夠通過路由節(jié)點傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。然而樹形拓撲仍然存在可靠性的問題，一旦路由節(jié)點產(chǎn)生問題，所有由這個節(jié)點通向網(wǎng)關(guān)的通路將被切斷。所以，對于可靠性要求很高的無線網(wǎng)絡(luò)，建議選擇網(wǎng)狀拓撲(mesh topology)結(jié)構(gòu)。 2.3.5 系統(tǒng)功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常被放置在室外，無法進行長距離的布線，這就牽涉到兩個問題，一是信號的傳輸，二是設(shè)備的供電。信號傳輸問題可以通過選擇無線網(wǎng)絡(luò)解決；而針對設(shè)備供電問題，則必須考慮外部電源，例如電池或小型發(fā)電設(shè)備。由于電池所能供應(yīng)的電量有限，為了滿足設(shè)備長時間使用的要求，必須嚴格控制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能耗。在無線傳

50、感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)中，無線收發(fā)器以及微處理器是耗能大戶。所以用戶一方面應(yīng)選用zigbee技術(shù)保證無線收發(fā)器的低功耗，同時，在保證處理器性能的前提下，還應(yīng)選擇帶有休眠功能并且工作能耗盡可能低的處理器。ni 選用了ti msp430 mcu作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的處理器。它的工作能耗為8mw，而休眠期間能耗僅為0.2 w，僅相當(dāng)于一塊普通adc芯片的休眠功率。采用aa電池供電，就能夠保證它持續(xù)工作三年之久，即使安放在人跡罕至的區(qū)域，仍然能夠保證長時間堅守崗位。 2.3.6 兼容性 最后，我們還需要考慮的是系統(tǒng)的兼容性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠幫助工程師完成遠程數(shù)據(jù)的采集，然而我們還需要考慮到數(shù)據(jù)的分

51、析、顯示以及通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布等功能。例如，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到遠程服務(wù)器，以實現(xiàn)對持續(xù)采集獲得的海量數(shù)據(jù)的記錄和分析；連接到hmi(人機交互界面)，以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的顯示；此外，在一些工業(yè)應(yīng)用中，更有可能將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到多樣的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備，進行協(xié)同工作。在這些情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具備良好的兼容性，實現(xiàn)與各種現(xiàn)場設(shè)備的快速連接。常見的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的是tinyos或者mantis等特殊操作系統(tǒng)，需要采用nesc (network embedded systems c)開發(fā)方式，系統(tǒng)開發(fā)工程師必須學(xué)習(xí)一種新的開發(fā)方式，才能在現(xiàn)有的系統(tǒng)中添加無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為了幫助工程師減少

52、開發(fā)時間，ni采用了統(tǒng)一的開發(fā)平臺labview實現(xiàn)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，遠程數(shù)據(jù)庫以及人機交互界面的開發(fā)。在labview平臺下，工程師不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠程配置，并在節(jié)點上實現(xiàn)算法；同時，還能夠支持所有的ni工業(yè)平臺，例如：自動化控制器compactrio，人機交互界面(hmi)。此外，labview也支持通過opc或者各種工業(yè)總線連接到第三方設(shè)備。為了滿足日益增加的數(shù)據(jù)共享的需求，labview還支持數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，利用web service，我們可以將數(shù)據(jù)快速發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，來自全球各地的工程師都能夠快速訪問到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。工程師無需針對不同的設(shè)備和不同的技術(shù)一一

53、學(xué)習(xí)開發(fā)方式，在一個統(tǒng)一的平臺下就能夠完成一個完整的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。 作為一種新興技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有廣泛的發(fā)展空間。利用無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活、可靠、安全的數(shù)據(jù)采集。相信隨著技術(shù)的進一步完善，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必將被使用在生活工作的各個方面，實現(xiàn)人與自然的無縫溝通。 2.4 兩化融合問題兩化融合是信息化和工業(yè)化的高層次的深度結(jié)合，是指以信息化帶動工業(yè)化、以工業(yè)化促進信息化，走新型工業(yè)化道路；兩化融合的核心就是信息化支撐，追求可持續(xù)發(fā)展模式。在中國共產(chǎn)黨第十六次全國代表大會上，江澤民主席率先提出了“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化”的新型工業(yè)化道路的指導(dǎo)思想；經(jīng)過5年的發(fā)展和完善，在中國共產(chǎn)

54、黨第十七次全國代表大會上胡錦濤主席繼續(xù)完善了“發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，大力推進信息化與工業(yè)化融合”的新科學(xué)發(fā)展的觀念，兩化融合的概念就此形成。經(jīng)過長期發(fā)展和完善，特別是經(jīng)過黨的十六大和十七大會，兩化融合的理論逐漸成熟；在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，兩化融合不斷深入。 工信部確立了“系統(tǒng)推進、多維推進、關(guān)鍵突破”的總體思路，即宏觀、中觀、微觀線（行業(yè)）、面（地域）、點（企業(yè)）的三級推進思路。 在“2010”開放群組中國年會上，國家信息化專家咨詢委員會委員兼中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會常務(wù)副理事長高新民表示，“兩化”效果評價體系取得重大進展，通過對7個行業(yè)的效果評價，證明兩化確實能提升企業(yè)競爭力。高新民表示兩化融合總體目標(biāo)就

55、是建立現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，不是為信息化而信息化；高新民專家還對如何推進兩化融合做了重要解釋：推進兩化融合要從三個層次，行業(yè)層、區(qū)域?qū)?、企業(yè)層三個方面考慮：行業(yè)層次非常重要，涉及行業(yè)產(chǎn)業(yè)群、供應(yīng)鏈、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和服務(wù)。區(qū)域?qū)由婕盎A(chǔ)設(shè)施，不僅僅是網(wǎng)絡(luò)和信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，也包括工業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施。另外，支撐市場的一體化服務(wù)平臺化也要做很多工作。 在企業(yè)這個層次，有三個目標(biāo)，第一個目標(biāo)是企業(yè)提升自己的創(chuàng)新能力，不僅是開發(fā)新產(chǎn)品，而是通過兩化融合在技術(shù)上、商業(yè)模式上、資源利用上、擴展企業(yè)影響力上建立起創(chuàng)新的體系，這種能力是要建立在信息化的基礎(chǔ)上的。第二是提升效率，降低成本。第三是可持續(xù)、低碳化、綠色化。 根據(jù)上述

56、理念，融合最關(guān)鍵的問題要有好的方法論，用方法論來指導(dǎo)融合的過程，可以保證持續(xù)不斷。就是說一定要建立一個體系架構(gòu)，它不是一朝一夕的，而是循環(huán)不斷的，成為企業(yè)發(fā)展的常態(tài)。作為中國工業(yè)化的脊梁，裝備制造企業(yè)大多還處在從傳統(tǒng)工業(yè)化向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型的歷史階段，產(chǎn)業(yè)升級不僅表現(xiàn)在設(shè)備、工藝技術(shù)的提升，更體現(xiàn)在以“兩化融合”為核心自主創(chuàng)新能力大幅度提升。 2.4.1 中國裝備制造業(yè)的升級之路一定要走“兩化融合”之路 然而，當(dāng)前中國裝備制造業(yè)的總體環(huán)境是工業(yè)化與信息化分屬兩大專業(yè)領(lǐng)域，談到管理信息化，眾多的軟件公司還處在靠買軟件光盤、賣lincen的狀態(tài)，軟件作為工具不可能自覺完成“兩化融合”，而單靠企業(yè)方來

57、實現(xiàn)，難度和風(fēng)險巨大，結(jié)果導(dǎo)致單一的咨詢與單一的軟件實施出現(xiàn)工業(yè)化與信息化“兩張皮”的問題。當(dāng)企業(yè)為信息化而信息化時，先進的信息技術(shù)無法轉(zhuǎn)化為中國先進制造的自主創(chuàng)新動力，必須探索出真正實現(xiàn)“兩化融合”的新模式。 十多年前，當(dāng)信息技術(shù)剛剛進入中國，易觀國際，漢普咨詢、延展咨詢等一批本土現(xiàn)代咨詢服務(wù)企業(yè)就定位于“管理+it”，從軟件實施一體化開始，逐步形成“咨詢實施一體化”的服務(wù)模式，這種與企業(yè)一起完成管理與信息整合的深度服務(wù)模式，不僅僅成為“兩化融合”的新模式，也成為軟件企業(yè)向服務(wù)轉(zhuǎn)型的新方向。2008年以來，用友、金蝶等中國流軟件廠商提出的行業(yè)化服務(wù)、客戶經(jīng)營、深度服務(wù)、成為中國企業(yè)的管理專家等思路，就是 在進行“咨詢實施一體化”模式的探索。 咨詢實施一體化，是指咨詢公司不僅僅為客戶提供純管理上的咨詢服務(wù)或者純軟件系統(tǒng)的it服務(wù)，而是進一步通過有效的方法、工具和推進力，將最初的咨詢方案和提升目標(biāo)轉(zhuǎn)變成分階段的、可落地的轉(zhuǎn)型步驟，將實施變成是咨詢公司與企業(yè)共同承擔(dān)的一系列的子目標(biāo)、策略和行為。 “兩化融合”是一個系統(tǒng)工程，軟件實施只是其中一環(huán)，咨詢實施一體化將單純的軟件實施擴展為之前的it戰(zhàn)略規(guī)劃、業(yè)務(wù)流程梳理、流程優(yōu)化、非erp的流程e化、管理和信息化應(yīng)用提升等