物聯(lián)網(wǎng)推薦-文檔資料

1、LOGO1物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)The Internet of thingsLOGO2LOGO3IOT應(yīng)用場景：物體說話4物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)v物聯(lián)網(wǎng)的來源及概念物聯(lián)網(wǎng)的來源及概念v物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次 v物聯(lián)網(wǎng)的四個支撐技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的四個支撐技術(shù)5物聯(lián)網(wǎng)來源物聯(lián)網(wǎng)來源Mark Weiser（1952-1999）前施樂公司首席科學(xué)家前施樂公司首席科學(xué)家 1991年在權(quán)威雜志年在權(quán)威雜志美國科學(xué)美國科學(xué)發(fā)表文章發(fā)表文章預(yù)測：預(yù)測： 計算機將最終計算機將最終“消失消失”，演變?yōu)樵?，演變?yōu)樵谖覀儧]有意識到其存在時，就已融入人們我們沒有意識到其存在時，就已融入人們的生活中的境地。的生活中的境地。6計算模式的發(fā)

2、展計算模式的發(fā)展v“十五年周期定律” IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點，認(rèn)為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“十五年周期定律”。 19651965年前后的年前后的“大型機大型機”； 19801980年前后的年前后的“個人計算機個人計算機”； 19951995年前后的年前后的“互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)”； 20102010年前后年前后“物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)”。v在當(dāng)下的“15年”，一場新的變革正悄然興起，那就是“”。有人將2010年稱為“”。7v從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)分析，它是信息技術(shù)發(fā)展到一定階從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)分析，它是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)

3、用聚合性應(yīng)用與與技術(shù)提升技術(shù)提升，是將各，是將各種種感知感知技術(shù)、技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和技術(shù)和人工智能與自動化人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用實現(xiàn)人與物對話，創(chuàng)造智慧技術(shù)聚合與集成應(yīng)用實現(xiàn)人與物對話，創(chuàng)造智慧的世界。被稱為的世界。被稱為信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。v第一次：第一次：PC機機時代時代v第二次：第二次：互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)時代時代v第三次：第三次：物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)時代時代89物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)定義v2010 2010 年年溫總理溫總理在十一屆人大三次會議上所在十一屆人大三次會議上所 作政府工作報告中對物聯(lián)網(wǎng)做了這樣的作政府工作報告中對物聯(lián)網(wǎng)做了這樣的定定義義： 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是

4、指通過是指通過信息傳感設(shè)備信息傳感設(shè)備，按照約定，按照約定的的協(xié)議協(xié)議，把，把任何物品任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行進行信息交換信息交換和和通訊通訊，以實現(xiàn)，以實現(xiàn)智能化識別智能化識別、定位定位、跟蹤跟蹤、監(jiān)控監(jiān)控和和管理管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)。 10物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)定義v歐盟定義歐盟定義：將現(xiàn)有的互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)擴：將現(xiàn)有的互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)擴展到互聯(lián)的物品網(wǎng)絡(luò)。展到互聯(lián)的物品網(wǎng)絡(luò)。 v國際電信聯(lián)盟國際電信聯(lián)盟(ITU)的定義的定義：物聯(lián)網(wǎng)主要解：物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品決物品到物品( Thing t

5、o Thing, T2T) ,人到人到物品物品(Human to Thing, H2T) ,人到人人到人(Human to Human,H2H)之間的互連。之間的互連。11物聯(lián)網(wǎng)基本定義物聯(lián)網(wǎng)基本定義v物聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things，IOT）的基本定義：的基本定義： 通過射頻識別（通過射頻識別（RFIDRFID）、紅外感應(yīng)器、全）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備信息傳感設(shè)備，按約定的，按約定的協(xié)議協(xié)議，將，將任何物品任何物品通過通過有線與有線與無線方式無線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接與互聯(lián)網(wǎng)連接，進行，進行通信和信息通信和信息交換交

6、換，以實現(xiàn)，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。的一種網(wǎng)絡(luò)。 12我的理解我的理解v物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感技術(shù)（RFID、傳感器、傳感器、GPS、攝像機、激光掃描器、攝像機、激光掃描器）、各種通訊手）、各種通訊手段（有線、無線、長距、短距段（有線、無線、長距、短距），將任何物），將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，采集其聲、光、熱、電、力體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。

7、其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，進而與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，進而實現(xiàn)實現(xiàn)“管理、控制、營運管理、控制、營運”一體化的一種網(wǎng)絡(luò)。一體化的一種網(wǎng)絡(luò)。13“物物”的涵義的涵義v這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：v1、要有數(shù)據(jù)傳輸通路；v2、要有一定的存儲功能；v3、要有CPU；v4、要有操作系統(tǒng)；v5、要有專門的應(yīng)用程序；v6、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；v7、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。14與任何物體相連與任何物體相連15物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次感知層感知層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層應(yīng)用層16物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次v感知層感知層：據(jù)

8、據(jù)采集與感知采集與感知主要用于采集物理主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)物理量、標(biāo)識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、傳感器、RFID、多媒體信、多媒體信息采集、二維碼和實時定位息采集、二維碼和實時定位等技術(shù)。等技術(shù)。 17感知感知傳輸傳輸智能智能利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時隨地采集物體的動態(tài)信息。通過網(wǎng)絡(luò)將感知的各種信息進行實時傳送。利用計算機技術(shù)，及時地對海量的數(shù)據(jù)進行信息控制，真正達(dá)到了人與物的溝通、物與物的溝通。18物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次v網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層

9、：實現(xiàn)實現(xiàn)更加廣泛的更加廣泛的互聯(lián)功能互聯(lián)功能，能夠，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動全性地進行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。經(jīng)過十余通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。經(jīng)過十余年的快速發(fā)展，年的快速發(fā)展，移動通信、互聯(lián)網(wǎng)移動通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)等技術(shù)已比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳已比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。輸?shù)男枰?19物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次v應(yīng)用層應(yīng)用層：應(yīng)用層主要包含：應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐平臺子應(yīng)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺

10、子。其中應(yīng)用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的的信息協(xié)同、共享、互通信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等居、智能物流、智能電力等行業(yè)應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用。 20物聯(lián)網(wǎng)的三個層次物聯(lián)網(wǎng)的三個層次v 物聯(lián)網(wǎng)三個重要特征：v 1、全面感知，利用RFID，傳感器，二維碼等隨時隨地獲取物體的信息，比如 裝載在高層建筑、橋梁上的監(jiān)測設(shè)備； 人體攜帶的心跳、血壓、脈搏等監(jiān)測醫(yī)療設(shè)備； 商場貨架上的電子標(biāo)簽；v 2、可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物

11、體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去；v 3、智能處理，利用云計算，模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。21物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù) v物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)包括射頻識別(RFID)裝置、WSN 網(wǎng)絡(luò)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、Internet 與移動網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，行業(yè)應(yīng)用軟件。在這些技術(shù)當(dāng)中，又以底層嵌入式設(shè)備芯片開發(fā)最為關(guān)鍵，引領(lǐng)整個行業(yè)的上游發(fā)展，以下我們著重介紹 RFID 技術(shù)和 WSN 技術(shù)。 22RFDIRFDI技術(shù)技術(shù)v 無線射頻識別技術(shù)（無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification,RFID），或稱），或稱

12、射頻識別技術(shù)，是從二十世紀(jì)射頻識別技術(shù)，是從二十世紀(jì)90年代興起的一項非接觸式自年代興起的一項非接觸式自動識別技術(shù)。它是利用射頻方動識別技術(shù)。它是利用射頻方式進行非接觸雙向通信，以達(dá)式進行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動識別目標(biāo)對象并獲取相到自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強、抗干擾強、操作快境能力強、抗干擾強、操作快捷等許多優(yōu)點。捷等許多優(yōu)點。p沃爾瑪使用的沃爾瑪使用的RFID23RFID的組成的組成v應(yīng)答器：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。v閱讀器：由天線，耦合元件，

13、芯片組成，讀取（有時還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備v應(yīng)用軟件系統(tǒng) ：是應(yīng)用層軟件，主要是把收集的數(shù)據(jù)進一步處理，并為人們所使用。24RFID系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成RFID系統(tǒng)系統(tǒng)電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽 (Tag)天線天線(Antenna) 閱讀器閱讀器 (Reader)25v日本東京大學(xué)坂村健日本東京大學(xué)坂村健教授在計算所介紹教授在計算所介紹RFID。v蘿卜上的蘿卜上的RFID記錄了記錄了整個蘿卜生產(chǎn)信息整個蘿卜生產(chǎn)信息（產(chǎn)地、施肥、農(nóng)（產(chǎn)地、施肥、農(nóng)藥），運輸信息等。藥），運輸信息等。買家在超市可以追蹤買家在超市可以追蹤這些信息。這些信息。v桌子上的煙、酒、飲桌子上的煙、酒、飲料都有料都有RFID。26IP

14、v6v物聯(lián)網(wǎng)的前提是必須為物品賦以獨一無二的地址物聯(lián)網(wǎng)的前提是必須為物品賦以獨一無二的地址v現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)IPv4只支持大概只支持大概40億（億（232次方）個網(wǎng)絡(luò)次方）個網(wǎng)絡(luò)地址，平均每個人不到地址，平均每個人不到1個，人都不夠分的。個，人都不夠分的。vIPv6IPv6是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版（是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版（IPv4IPv4）的更新版）的更新版pPv6支持支持2128（約（約3.4 1038）個地址，這等價于）個地址，這等價于在地球上每平方英寸有在地球上每平方英寸有4.31020地址（地址（6.71017地址地址mm2）p豐富的地址資源使得物聯(lián)網(wǎng)成為可能。豐富的地址資源使得物聯(lián)網(wǎng)成為可能。

15、27RFID與條形碼比較 28RFID標(biāo)簽 分類v按供電方式分為有源卡和無源卡。按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，但壽命有限、體積較大、成距離較遠(yuǎn)，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；無源卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術(shù)無源卡內(nèi)無電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對有源卡卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對有源卡短，但壽命長且對工作環(huán)境要求不高。短，但壽命長且對工作環(huán)境要求不高。29被動式被動式標(biāo)

16、簽沒有內(nèi)部供電電源。其內(nèi)部集成電路通過接收到的電磁波進行驅(qū)動，這些電磁波是由RFID讀取器發(fā)出的。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強度的訊號時，可以向讀取器發(fā)出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括ID號（全球唯一標(biāo)示ID），還可以包括預(yù)先存在于標(biāo)簽內(nèi)EEPROM中的數(shù)據(jù)。由于被動式標(biāo)簽具有價格低廉，體積小巧，無需電源的優(yōu)點。市場的RFID標(biāo)簽主要是被動式的。半主動式一般而言，被動式標(biāo)簽的天線有兩個任務(wù)，第一：接收讀取器所發(fā)出的電磁波，藉以驅(qū)動標(biāo)簽IC；第二：標(biāo)簽回傳信號時，需要靠天線的阻抗作切換，才能產(chǎn)生0與1的變化。問題是，想要有最好的回傳效率的話，天線阻抗必須設(shè)計在“開路與短路”，這樣又會使信號完全反射，無法被標(biāo)簽IC

17、接收，半主動式標(biāo)簽就是為了解決這樣的問題。半主動式類似于被動式，不過它多了一個小型電池，電力恰好可以驅(qū)動標(biāo)簽IC，使得IC處于工作的狀態(tài)。這樣的好處在于，天線可以不用管接收電磁波的任務(wù)，充分作為回傳信號之用。比起被動式，半主動式有更快的反應(yīng)速度，更好的效率。主動式與被動式和半被動式不同的是，主動式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對外的訊號。一般來說，主動式標(biāo)簽擁有較長的讀取距離和較大的記憶體容量可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。3031RFID工作原理工作原理系統(tǒng)工作原理32RFID的優(yōu)點的優(yōu)點非接觸操作非接觸操作，長距離識別，長距離識別(幾厘米至幾十米幾厘米

18、至幾十米)，完成，完成識別工作時無須人工干預(yù)，應(yīng)用便利識別工作時無須人工干預(yù)，應(yīng)用便利無機械磨損無機械磨損，壽命長，壽命長，可工作于可工作于各種油漬、灰塵各種油漬、灰塵污染等污染等惡劣的環(huán)境惡劣的環(huán)境可可識別高速運動識別高速運動物體并同時物體并同時識別多個電子標(biāo)簽識別多個電子標(biāo)簽讀寫器具有讀寫器具有不直接對最終用戶開放不直接對最終用戶開放的物理接口，的物理接口，保證其自身的安全性保證其自身的安全性讀寫器與標(biāo)簽讀寫器與標(biāo)簽之間存在之間存在相互認(rèn)證相互認(rèn)證的過程，實現(xiàn)安的過程，實現(xiàn)安全通信和存儲全通信和存儲v 數(shù)據(jù)安全數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分方面除電子標(biāo)簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分

19、可用一些算法實現(xiàn)安全管理可用一些算法實現(xiàn)安全管理與目前廣泛使用的自動識別技術(shù)例如與目前廣泛使用的自動識別技術(shù)例如攝像、條碼、磁卡、攝像、條碼、磁卡、IC卡卡等相比，射頻識別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點：等相比，射頻識別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點： 33RFID 技術(shù)技術(shù)-標(biāo)準(zhǔn)概況標(biāo)準(zhǔn)概況 v RFID 系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)主要與數(shù)據(jù)采集相關(guān)，其中包括電子標(biāo)簽與讀寫器之間的接口、讀寫器與計算機之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID 標(biāo)簽與讀寫器的性能和一致性測試規(guī)范以及 RFID 標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。在 RFID 標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼領(lǐng)域，各路

20、標(biāo)準(zhǔn)競爭最為激烈。目前全球共有五大標(biāo)準(zhǔn)組織，分別代表了國際上不同團體或者國家的利益。其中 EPCGlobal 是由北美 UCC 產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲 EAN 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有上百家成員，并且得到了零售巨頭沃爾瑪、制造業(yè)巨頭強生、寶潔等大型企業(yè)的強力支持。而 AIM、ISO、UID 則代表一部分歐美國家以及日本對 RFID 標(biāo)準(zhǔn)的爭奪；IP-X 的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國家為主，比較而言，EPCGlobal 得到更多廠商的認(rèn)可和支持。 3435物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN36 WSN網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)概述 v無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是集計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、智能計算、傳

21、感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個領(lǐng)域交叉綜合的新興學(xué)科，它將大量的多種類傳感器節(jié)點(傳感、采集、處理、收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)于一體)組成自治的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對物理世界的動態(tài)智能協(xié)同感知。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域，如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、健康監(jiān)護、家庭自動化、以及交通控制等。v無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發(fā)器、一個很小的微控制器和一個能源（通常為電池）。單個傳感器節(jié)點的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節(jié)點的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及單個傳感器節(jié)點所需的復(fù)雜度。傳感器

22、節(jié)點尺寸與復(fù)雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與帶寬的受限。v傳感器網(wǎng)絡(luò)由三部分組成，WSN硬件、WSN軟件與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 37 WSN硬件. vWSN硬件一個無線傳感器節(jié)點可視為是一臺微型的計算機，具有基本的組件和接口。強調(diào)省電和構(gòu)成分布式的自主網(wǎng)絡(luò)平臺。 38WSN軟件.v傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件關(guān)鍵技術(shù)主要有無線數(shù)據(jù)庫技術(shù)，比如使用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢，和用于和其他傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議，其中以Zigbee(IEEE802.15.4)為代表。v網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的微嵌入式軟件：由于WSN的定位是大量布建在各種各樣的遠(yuǎn)程連結(jié)環(huán)境中，并采用類似ad hoc的特殊多跳移動無線網(wǎng)絡(luò)。無線傳

23、感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點基本上屬于嵌入式系統(tǒng)的一種，也就是采用比一般目的操作系統(tǒng)更為精簡的嵌入式操作系統(tǒng)。39網(wǎng)絡(luò)協(xié)議v 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：有文獻指出，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器結(jié)點通過無線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。這些應(yīng)用一般不需要很高的帶寬，但是對功耗要求卻很高，大部分時間必須保持低功耗。由于無線傳感結(jié)點通常使用存儲容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。另外，WSN對網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點自動配置、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重組等方面也有一定的要求。 v WSN的特殊性對應(yīng)用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了較高要求。目前，ZigBee技術(shù)已經(jīng)在WSN領(lǐng)域得到了較為廣泛

24、的應(yīng)用，是最具競爭力的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但有文獻認(rèn)為，Parmar表示，從長遠(yuǎn)來看，Zigbee在安全性、技術(shù)成熟度、節(jié)點管理、QoS特性、設(shè)備互操作性等方面都不及Wi-Fi。40WSN/ZigBee技術(shù)技術(shù) 無線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個要素通過一個統(tǒng)一的協(xié)議進行信無線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個要素通過一個統(tǒng)一的協(xié)議進行信息的傳輸，這個協(xié)議就是息的傳輸，這個協(xié)議就是ZigBeeZigBee。ZigBeeZigBee是是IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。v

25、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Wireless Sensor NetworksWireless Sensor Networks 包含傳感器節(jié)點，按計算能力可分為普通節(jié)點和匯聚包含傳感器節(jié)點，按計算能力可分為普通節(jié)點和匯聚節(jié)點等；節(jié)點等； 傳感器節(jié)點包含了具有采集環(huán)境數(shù)據(jù)功能的感應(yīng)器和傳感器節(jié)點包含了具有采集環(huán)境數(shù)據(jù)功能的感應(yīng)器和具有聯(lián)網(wǎng)功能的電子元件；具有聯(lián)網(wǎng)功能的電子元件； 節(jié)點間能夠通過特有無線通信方式互聯(lián)（如：節(jié)點間能夠通過特有無線通信方式互聯(lián)（如：ZigBeeZigBee）。）。41ZigBee自身的技術(shù)優(yōu)勢自身的技術(shù)優(yōu)勢低成本低成本高安全高安全短時延短時延低速率低速率低功耗低功耗近

26、距離近距離高容量高容量免執(zhí)照免執(zhí)照頻段頻段42WSN特點和結(jié)構(gòu) WSNWSN兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)： WSN通信體系平面結(jié)構(gòu)通信體系平面結(jié)構(gòu) 1 1，平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): :所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處于相同的平等地位所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處于相同的平等地位, ,不存不存在任何的等級和層次差異在任何的等級和層次差異, ,所以也被稱為對等式結(jié)構(gòu)。所以也被稱為對等式結(jié)構(gòu)。 43WSN特點和結(jié)構(gòu) WSN的的邏輯分層結(jié)構(gòu)邏輯分層結(jié)構(gòu) 2 2，邏輯分層結(jié)構(gòu)，邏輯分層結(jié)構(gòu): :網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按照某種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按照某種規(guī)則（如地理位置、規(guī)則（如地理位置、應(yīng)用需求）分成各應(yīng)用需求）分成各個簇，每個簇由簇個簇，每個簇由簇頭和成

27、員節(jié)點構(gòu)成。頭和成員節(jié)點構(gòu)成。 44WSN與RFID技術(shù)的融合v技術(shù)優(yōu)勢如下:v“WSN和RFID技術(shù)的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對它的應(yīng)用是個限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結(jié)合起來，利用前者高達(dá)100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量。”同時，Zigbee無線電有希望成為主動的RFID標(biāo)簽。Zigbee產(chǎn)品可以利用更多的傳感器和更少的網(wǎng)關(guān)，它們可以降低主動RFID的成本。 45WSN與RFID技術(shù)的融合46WSN與RFID技術(shù)的融合47WSN與RFID技術(shù)的融合48 事實上傳感技術(shù)也好、事實上傳感技術(shù)也好、RFID技術(shù)也好，都技

28、術(shù)也好，都僅僅是信息采集技術(shù)之一。除傳感技術(shù)和僅僅是信息采集技術(shù)之一。除傳感技術(shù)和RFID技術(shù)外，技術(shù)外，GPS、視頻識別、紅外、激、視頻識別、紅外、激光、掃描等光、掃描等所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別與物物所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別與物物通信的技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集通信的技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術(shù)技術(shù)。傳感網(wǎng)或者。傳感網(wǎng)或者RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用，但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。種應(yīng)用，但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。49物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖5050物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 無線葡萄園2002 年，英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個無線葡萄園。傳感器節(jié)點被分布在葡萄園的每個角落，每隔

29、一分鐘檢測一次土壤溫度、濕度或該區(qū)域有害物的數(shù)量，以確保葡萄可以健康生長。研究人員發(fā)現(xiàn)，葡萄園氣候的細(xì)微變化可極大地影響葡萄酒的質(zhì)量。通過長年的數(shù)據(jù)記錄以及相關(guān)分析，便能精確的掌握葡萄酒的質(zhì)地與葡萄生長過程中的日照、溫度、濕度的確切關(guān)系。這是一個典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的實例。葡萄園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)示意圖5151物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 5252物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 2002年，由英特爾的研究小組和加州大學(xué)伯克利分校以及巴港大西洋大學(xué)的科學(xué)家把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視大鴨島海鳥的棲息情況。位于緬因州海岸大鴨島上的海燕由于環(huán)境惡劣，海燕又十分機警，研究人員無法采用通常方法進行跟蹤觀察。

30、為此他們使用了包括光、濕度、氣壓計、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的近10種傳感器類型數(shù)百個節(jié)點，系統(tǒng)通過自組織無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?00英尺外的基站計算機內(nèi)，再由此經(jīng)衛(wèi)星傳輸至加州的服務(wù)器。在那之后，全球的研究人員都可以通過互聯(lián)網(wǎng)察看該地區(qū)各個節(jié)點的數(shù)據(jù)，掌握第一手的環(huán)境資料，為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個極為有效便利的平臺。 大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 5353物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 利用部署在大街小巷的全球眼監(jiān)控探頭，實現(xiàn)圖像敏感性智能分析并與110、119、112等交互，實現(xiàn)探頭與探頭之間、探頭與人、探頭與報警系統(tǒng)之間的聯(lián)動，從而構(gòu)建和諧安全的城市生活環(huán)境。平安城市建設(shè)5454物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 對珍貴的古老

31、建筑進行保護，是文物保護單位長期以來的一個工作重點。將具有溫度、濕度、壓力、加速度、光照等傳感器的節(jié)點布放在重點保護對象當(dāng)中，無需拉線鉆孔，便可有效地對建筑物進行長期的監(jiān)測。此外，對于珍貴文物而言，在保存地點的墻角、天花板等位置，監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度是否超過安全值，可以更妥善地保護展覽品的品質(zhì)。文物保護5555物聯(lián)網(wǎng)管理平臺移動POS金融供應(yīng)鏈智能運輸工業(yè)自動化智能建筑消防公共安全環(huán)境保護氣象數(shù)字化醫(yī)療遙感勘測軍事農(nóng)業(yè)林業(yè)水務(wù)電力煤炭石化物流、零售、自動服務(wù)設(shè)備、安全、節(jié)能生產(chǎn)、安全、防災(zāi)、水電油氣防火、勘察、報警污染檢測、報警水質(zhì)、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤抄表、監(jiān)控、節(jié)能

32、設(shè)備、臨床、輔助診斷、病程險情、油井、運輸、管線聯(lián)動、消防栓、定位、調(diào)度照明、信號、應(yīng)急、災(zāi)害、識別大地勘測、森林、地震、海洋偵查、監(jiān)控、定位、評估降水、防洪、遠(yuǎn)程設(shè)備交易、訂單、跟蹤、識別通風(fēng)、瓦斯、救災(zāi)定位庫存、車隊、監(jiān)控、導(dǎo)航、識別、貨物電子支付、實時信息總結(jié) 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用頻譜 56v人身上可以安裝不同的傳感器，對人的健康參數(shù)進行監(jiān)控，并且實時傳送到相關(guān)的醫(yī)療保健中心，如果有異常，保健中心通過手機，提醒您去醫(yī)院檢查身體。57v 無線自動庫存管理無線自動庫存管理v 結(jié)合定位功能我們常?？梢栽谒幤愤M出庫的地方放置觸發(fā)器，當(dāng)成箱的藥品進入倉庫后我們不需要一一掃描，系統(tǒng)自動讀完數(shù)據(jù)并記錄保存。當(dāng)藥

33、品要被出庫時同樣會被系統(tǒng)記錄。自動減去庫存。降低人工錄入敲錯鍵盤的風(fēng)險。vv 58v 醫(yī)務(wù)人員管理：醫(yī)務(wù)人員的流動性大，在醫(yī)院重要點位設(shè)置固定RFID閱讀器讀取每個工作人員的RFID胸卡判斷其所在位置，從而實現(xiàn)人員室內(nèi)跟蹤，為調(diào)度醫(yī)務(wù)人員及時診療與救護提供支持。在此基礎(chǔ)上，集成門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)。防止外來人員隨便進入，以提高綜合管理能力。v使用RFID腕帶，可便利地實現(xiàn)無線移動護理以及患者定位，對精神病、老人、兒童、急診患者、傳染病管理尤其有價值。v帶傳感器的RFID可用于SARS等病區(qū)患者的體溫狀態(tài)監(jiān)測，降低感染傳染或擴散幾率。59 醫(yī)療設(shè)備管理：醫(yī)療設(shè)備管理的最終目的是使醫(yī)療設(shè)備處于良好的運行狀態(tài)，確保醫(yī)院的社會、經(jīng)濟、技術(shù)效益最大化?；赗FID技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備管理通過標(biāo)簽植入，智能實現(xiàn)入庫出庫、科室管理、資產(chǎn)盤點、保修報損、防盜報警等功能。此外，還可以通過功能完備的信息系統(tǒng)，