物聯(lián)網(wǎng)大作業(yè)

1、物聯(lián)網(wǎng)四班大作業(yè)班級： 02121427姓名：董國慶學(xué)號： 0121427關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居、汽車制造業(yè)采購物流及無線環(huán)境檢測的應(yīng)用一、物聯(lián)網(wǎng)概述1、物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是在 1999 年被提出的 ,它的英文名是 Internet of Things(IOT), 也稱為 WebofThings 。 2005 年 ,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,國際電信聯(lián)盟在于突尼斯舉行的信息社會世界峰會上 ,發(fā)布了 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告 2005:物聯(lián)網(wǎng) ,正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概 念。博欣將物聯(lián)網(wǎng)定義為通過各種信息傳感設(shè)備、裝置和技術(shù),實時采集所有需要監(jiān)控、連接、互動的物體和過程 ,采集其

2、光、聲、熱、電、力學(xué)、生物、化學(xué)、位置等各種人們需要 的信息 ,再結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò) ,以實現(xiàn)物體與物體 ,物體與人、 物品與網(wǎng)絡(luò)之間的 連接 ,方便識別、管理和控制。2、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)目前一般講物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三個層次,分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其結(jié)構(gòu)如圖所示。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)感知層的主要作用是完成數(shù)據(jù)的釆集,包括傳感器和短距離傳輸 M 絡(luò)兩個部分。傳感器部分實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的采集 ,而短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將傳感器釆集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是傳遞信息 ,它是基于現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)建立的,包括接入單元和接入網(wǎng)絡(luò)兩個組成部分。接入單元負(fù)責(zé)接收感知層發(fā)送過來的數(shù)據(jù),并將數(shù)

3、據(jù)傳輸至接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)即為現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò),包括有線電話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等。用戶通過接入網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳入互聯(lián)網(wǎng)。應(yīng)用層的主要作用是對數(shù)據(jù)進行管理和處理,并與物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用相結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層包括中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用兩個部分。中間件是一個獨立的軟件或服務(wù)程序,用于將一些公用能力統(tǒng)一封裝以提高應(yīng)用的 發(fā)效率。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用即各種供用戶使用的應(yīng)用,如家庭安防等。3、物聯(lián)網(wǎng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：自物聯(lián)網(wǎng)的概念問世以來 ,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展 ,被應(yīng)用于交通、物流、電力、 工業(yè)等很多領(lǐng)域。 目前美歐及日韓等發(fā)達國家在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣度和深度等方面處于領(lǐng)先地位。在國內(nèi) ,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用總體還處于發(fā)展初期,雖然

4、國內(nèi)開展了一系列物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的項目在電力、醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務(wù)等領(lǐng)域取得了一些進展,但總體來說 ,國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟發(fā)達國家相比還有很大差距。二、智能家居：1、簡介： 現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)一般可以分為內(nèi)網(wǎng)、 外網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)三部分。 其中內(nèi)網(wǎng)是負(fù)責(zé)連接各種家 電和其他設(shè)施的局域網(wǎng) ,外網(wǎng)一般是小區(qū)局域網(wǎng) ,Internet 等 ,功能是實現(xiàn)遠距離傳輸 ,網(wǎng)關(guān)的作 用是連接內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng) ,實現(xiàn)外網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)的控制。智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖智能家居發(fā)展大致經(jīng)歷了 4 代。第一代主要是基于同軸線、兩芯線進行家庭組網(wǎng),實現(xiàn)燈光、窗簾控制和少量安防等功能。第二代主要基于RS-485 線 ,部分基于 IP

5、技術(shù)進行組網(wǎng)實現(xiàn)可視對講、安防等功能。第三代實現(xiàn)了家庭智能控制的集中化,控制主機產(chǎn)生 ,業(yè)務(wù)包括安防、控制、計量等業(yè)務(wù)。第四代基于全 IP 技術(shù),末端設(shè)備基于 Zigbee 等技術(shù) ,智能家居業(yè) 務(wù)采用“云”技術(shù) ,并可根據(jù)用戶需求實現(xiàn)定制化、個性化。這與物聯(lián)網(wǎng)的興起密不可分。 目前智能家居系統(tǒng)的功能主要由以下幾個方面 :家電智能控制 :對家電進行自動控制 ,如根據(jù)室內(nèi)溫度自動 關(guān)空調(diào)或調(diào)解空調(diào)的工作狀 態(tài)。燈光智能控制 :根據(jù)室內(nèi)的光線強度自動調(diào)節(jié)照明設(shè)備的開關(guān)或照明強度。以保持室內(nèi) 光線在合適的亮度。家庭智能安防功能 :目前家庭安防系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控火警、煤氣泄漏和非法闖入等。一旦出現(xiàn)以

6、上情況 ,安防系統(tǒng)將有助于事件得到緊急處理以降低損失。幾種短距離通信技術(shù)的比較在智能家居系統(tǒng)中 ,所有節(jié)點都在一所住宅之內(nèi) ,節(jié)點與節(jié)點之間的距離一般在十幾米之 內(nèi) ,最多不會超過數(shù)十米 ,節(jié)點與節(jié)點之間通信的時候只需傳遞很少量的信息,所以對系統(tǒng)的傳輸距離、資源大小和帶寬沒有太多的要求,但是對網(wǎng)絡(luò)大小有一定的要求。此外,節(jié)點一般以電池供電 ,節(jié)點的功耗以及電池的使用壽命是我們關(guān)注的對象。通過對表中各種無線網(wǎng)絡(luò)對比可知 ,ZigBee 工作時功耗低 ,電池的使用壽命長 ,適用于低 數(shù)據(jù)量的傳輸 ,且它的 1 米到 100 米左右的傳輸距離對于一般的智能家居系統(tǒng)來說已經(jīng)足夠 是搭建智能家居系統(tǒng)的理

7、想網(wǎng)絡(luò)。因此,本文選擇基于 ZigBee 來設(shè)計簡單的智能家居系統(tǒng)。2、ZigBee 技術(shù)簡介ZigBee 是一種基于 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議 ,其目的是適用于低功耗 ,無線 連接的監(jiān)測和控制系統(tǒng) 14 。它是由 ZigBee 聯(lián)盟推出的。 ZigBee 協(xié)議的基礎(chǔ)是 IEEE 無線個 域網(wǎng)工作組所制定的 IEEE802.15.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE802.15.4 是 ZigBee 協(xié)議的底層標(biāo)準(zhǔn) ,它主 要規(guī)范了無線網(wǎng)絡(luò)的物理層和 MAC 層的協(xié)議 ,其標(biāo)準(zhǔn)是由國際電工學(xué)協(xié)會 IEEE 組織制定并 推廣的。ZigBee 和 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)都適用于

8、低速率數(shù)據(jù)傳輸 ,最大傳輸速率只有 250KBpS, 與目前其他常用的無線技術(shù)相比 ,ZigBee 的缺點在于理論最大傳輸距離相對較近,但是對于數(shù)據(jù)采集和控制信號來說 ,傳輸距離并非考慮重點 ,首要考慮的因素是成本、功耗等。所以目 前 ZigBee 技術(shù)的主要應(yīng)用于要求低速率、低功耗和低成本的領(lǐng)域。此外 ,使用 ZigBee 技術(shù)還有一個好處 ,它的網(wǎng)絡(luò)可以很大 ,可以實現(xiàn)數(shù)千個傳感器節(jié)點間 的通信 ,可以通過接力傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)通過一個傳感器節(jié)點傳輸?shù)较乱粋€節(jié)點,這樣能夠提高通信效率。 對于一般的無線網(wǎng)路來說 ,通信距離越大 ,相應(yīng)電路就越復(fù)雜 ,發(fā)送功率也就越高 成本也就越高。 而具有高效

9、、 低成本等優(yōu)點的短距離接力傳輸方式為無線網(wǎng)絡(luò)提供了一種理 想的解決方案 ,相對于其他現(xiàn)有的無線通信技術(shù) ,ZigBee 技術(shù)的低功耗、 低成本等特性使得它 成為適合傳感器網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn) ,3、ZigBee 協(xié)議框架ZigBee 協(xié)議是專門為低速率傳輸網(wǎng)絡(luò)制定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它在物理層、 MAC 層和數(shù)據(jù)鏈路層上都采用了 IEEE802.15.4 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) ,并對他進行了完善和擴展。 ZigBee 各層規(guī)范均由 ZigBee 聯(lián)盟制 ,協(xié)議的整體框架結(jié)構(gòu)如圖所示。Zigbee 協(xié)議框架圖ZigBee 協(xié)議棧由一組子層構(gòu)成 ,每個子層為其上層提供服務(wù) :數(shù)據(jù)服務(wù)有數(shù)據(jù)實體提供 , 而其他服務(wù)則由管理

10、實體提供。每個服務(wù)實體通過一個服務(wù)接入點 (SAP) 為其上層提供服務(wù) 接口,并且為每個 SAP提供了一系列的基本服務(wù)指令來完成相應(yīng)的功能。 ZigBee 的通信頻率 是由物理層來規(guī)范的。 ZigBee 為不同的國家和地區(qū)規(guī)定了不同的工作頻率,分別為 2.4GHz和 868/915MHz 。因此 ,ZigBee 定義了兩個物理層標(biāo)準(zhǔn) :2.4GHz 和 868/915MHz 物理層。其中 2.4GHz 為全球統(tǒng)一的免費的無線網(wǎng)絡(luò)頻段 ,速度傳輸速率為 250kb/s, 傳輸速率較大 ,通信延時 較小。而 868MHz 和 915MHz 頻段分別針對美國和歐洲市場 ,868MHz 上的傳輸速率為

11、 20kb/s, 916Mhz 上的傳輸速度為 40kb/s,他們的傳輸速率相對較小 ,但是避開了其它設(shè)備在 2.4GHz 頻 段的干擾 ,因此對接收設(shè)備的靈敏度要求較低 ,且有較大的通信距離。介質(zhì)接入控制子層 (MAC) 通過 CSMA 機制對各個信道進行調(diào)配與切換 ,它的主要功能是 對數(shù)據(jù)包進行分段和重組 ,以及確保數(shù)據(jù)包按正確順序傳輸。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是為 MAC 層能夠正常工作提供必要的函數(shù) ,以及位應(yīng)用層提供合適 的服務(wù)接口。網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),通過網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)實體提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)?？陆j(luò)管理服務(wù)主要包括初始化一個網(wǎng)絡(luò)、連接網(wǎng)絡(luò)、路由發(fā)現(xiàn)等,數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)包括指定

12、拓?fù)鋫鬏斅酚傻?。ZigBee 應(yīng)用層包括應(yīng)用支持層 (APS),ZigBee 設(shè)備對象 (ZDO) 和設(shè)備綁定表 (AF) 。其中 APS 層有維持綁定表和給提供數(shù)據(jù)傳輸途徑給相互綁定的設(shè)備等功能。設(shè)備綁定表的作用 是根據(jù)各個設(shè)備職能和需求自動配置設(shè)備,并存儲它們的配置信息。 ZDO 完成定義各個設(shè)備在整個網(wǎng)絡(luò)中的角色 (比如 ZigBee 協(xié)調(diào)器 ),發(fā)起和響應(yīng)綁定請求等功能 ,以及在設(shè)備之間建立 安全機制等。此外 ZDO 還有發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備己經(jīng)決定向這些設(shè)備提供哪些服務(wù)的功能。4、總體設(shè)計方案目前常用的智能家居系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多為基于互聯(lián)網(wǎng)的采集控制系統(tǒng)。 典型的基于 物聯(lián)網(wǎng)的采控系統(tǒng)

13、結(jié)構(gòu)如圖所示 ,網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩部分 ,連接方式有有線連接和無 線連接方式兩種。在如圖所示的智能家居系統(tǒng)中 ,帶有傳感器的末端節(jié)點負(fù)責(zé)監(jiān)測和采集相應(yīng)的數(shù)據(jù),并通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到家庭網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)通過短信將信息轉(zhuǎn)發(fā)到用戶手機或者通過 Internet 將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶 PC 機。反之 , 用戶可以通過同樣的方法將命令發(fā)送至家庭網(wǎng)關(guān),由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的末端節(jié)點。本文主要介紹該系統(tǒng)的局域網(wǎng)部分,局域網(wǎng)部分主要包括家庭網(wǎng)關(guān)和一些末端節(jié)點,末端節(jié)點為帶有功能各異傳感器的監(jiān)控節(jié)點或者控制相應(yīng)智能家電操作的控制節(jié)點,這些節(jié)點被安放在住宅內(nèi)重要的位置 ,監(jiān)控節(jié)點主要有室內(nèi)舒適度監(jiān)

14、控節(jié)點和家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點。物聯(lián)網(wǎng)采集控制系統(tǒng)室內(nèi)舒適度監(jiān)控包括主要溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊等,而家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控包括或火警監(jiān)測模塊。 空氣煤氣含量檢測模塊和紅外幕簾傳感器模塊等。 如圖展示了智能家居 系統(tǒng)的各個監(jiān)控模塊。智能家居系統(tǒng)中的監(jiān)控模塊5、展望：一個簡單的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)一些簡單的監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、報警、控制功能 ,但是系統(tǒng)還有很多需要改進的地方,需要日后進行更深一步的研究。(1) 在節(jié)點的使用壽命問題上 ,選用更加耐用的傳感器 ,改進節(jié)點的硬件和軟件設(shè)計 ,以延長 節(jié)點的使用壽命。(2) 在節(jié)點的供電問題上 ,可以利用大自然中的光、熱等進行能量轉(zhuǎn)化后給節(jié)電供

15、電,以使節(jié)點持續(xù)工作 ,這方面需要設(shè)計合適的電路 ,同時又要考慮到降低電路成本的問題。(3) 在降低能耗方面 ,可以選擇更耗能更好的芯片 ,或者設(shè)計更優(yōu)化的算法 ,減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù) 的傳輸 ,以降低能耗。(4) 系統(tǒng)的功能可擴展性方面 ,可以新增一些其它的功能 ,由于各種終端節(jié)點原理相似 ,所以 加入一些新功能相對簡單。(5) 在數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和安全性方面有待于進一步研究。三、在汽車制造業(yè)采購物流方面應(yīng)用：1、技術(shù)基礎(chǔ)： 物聯(lián)網(wǎng)是一次技術(shù)革命 ,代表未來計算機和通信的走向 ,其發(fā)展依賴于在諸多領(lǐng)域內(nèi)活躍 的技術(shù)創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)則融合了傳感器技術(shù)、射頻識別、 ZigBee 技術(shù)、智能服務(wù) 等

16、多種技術(shù) ;RFID 是一種非接觸式自動識別技術(shù) ,可以快速讀寫、長期跟蹤管理、在智能識 別領(lǐng)域有著非?？春玫陌l(fā)展前景 ;以短距、低功耗為特點的傳輸網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得搭建無處不 在的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榭赡?;以微機電系統(tǒng) (MEMS) 為代表的傳感器技術(shù)拉近了人與自然世界的距離 ; 智能服務(wù)技術(shù)則為發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供了服務(wù)內(nèi)容。(1) RFID 技術(shù)RFID 技術(shù)作為本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一,己得到全球業(yè)界的高度重視 ;中國擁有產(chǎn)品門類最為齊全的裝備制造業(yè),又是全球 IT 產(chǎn)品最重要的生產(chǎn)加工基地和消費市場 ,同時還是世界第三大貿(mào)易國。 這些都為中國電子標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的發(fā)展提供了巨大的市場空 間

17、,帶來了難得的發(fā)展機遇 ,RFID 技術(shù)的應(yīng)用必將成為中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和信息化建設(shè)的一 個新機遇、成為國民經(jīng)濟新的增長點。未來的十年內(nèi) ,所有的東西都將會被植入 RFID 標(biāo)簽。雖然這項技術(shù)的有效范圍一般都很 短,但是其應(yīng)用的方面卻是相當(dāng)廣泛 ,比如說征收車輛過路費、無線觸式安全通道、汽車定位 (利用內(nèi)置感應(yīng)標(biāo)簽的鑰匙 ),以及醫(yī)院病人或者家畜的身份識別等。下面將對 RFID 進行全面介紹。 RFID 簡介RFID (Radio Frequency Identification) 無線射頻識別技術(shù) ,是開始興起于 20 世紀(jì) 90 年代的 一種非接觸式自動識別技術(shù) ,其基本原理是利用射頻信號通

18、過空間親合(交變磁場或電磁場 )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。 它是一種利用射頻方式進行非接觸 式雙向通信的自動識別技術(shù) ,具有非接觸操作、多識別目標(biāo)、物體高速識別、抗干擾能力、 具備耐久性等相關(guān)特征 ,展示了其巨大的發(fā)展?jié)摿?,成為 21 世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之 一。電子標(biāo)簽是 RF1D 的通俗叫法。與目前廣泛使用的自動識別技術(shù)例如攝像、 條碼、磁卡、 IC卡等相比 ,RFID 技術(shù)具有很 多突出的優(yōu)點 :a. 非接觸操作 , 長距離識別 (幾厘米指幾十米 ), 因此完成識別工作時無須人工干預(yù),應(yīng)用便利。b. 無機器磨損 ,壽命長 ,并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡

19、劣的環(huán)境。c. 可識別高速運動物體 ,并可同時識別多個電子標(biāo)簽。d. 讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口,保證其自身的安全性。e. 數(shù)據(jù)安全方面除了電子標(biāo)簽的密碼保護外,數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理。f. 讀寫器與標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過程 ,實現(xiàn)安全通信和存儲。目前 RFID 技術(shù)在工業(yè)自動化、物體跟蹤、物流管理等方面有著廣泛的應(yīng)用。RFID 系統(tǒng)由以下三個部分組成 ,如圖所示。RFID 系統(tǒng)a. 電子標(biāo)簽 :由親合元件及芯片組成 ,且每個電子標(biāo)簽具有全球惟一的的識別號(ID), 無法修改、無法仿造 ,這樣提供了安全性。電子標(biāo)簽附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。電子標(biāo)簽 中一般保存有約定格

20、式的電子數(shù)據(jù) ,在實際應(yīng)用中 ,電子標(biāo)簽附著在待識別物體的表面。b. 天線 :在電子標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號,即電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息。C. 讀寫器 :讀取(或?qū)懭?)電子標(biāo)簽信息的設(shè)備 ,可設(shè)計為手持式或固定式。讀寫器可無接觸 地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù),從而達到自動識別物體的目的。通常讀寫器與計算機相連 ,所讀取的電子標(biāo)簽信息被傳送到計算機上,進行下一步處理。 RFID 的特征a. 數(shù)據(jù)的讀寫 (Read Write)機能:只要通過 RFID 閱讀器即可不需接觸 ,直接讀取信息至數(shù)據(jù) 庫內(nèi) ,且可一次處理多個標(biāo)簽 ,并可以將物流處理的狀態(tài)寫入標(biāo)簽 ,供下一階段物流處理 使用。b.

21、 容易小型化和多樣化的形狀 :RFID 在讀取上并不受尺寸大小與形狀的限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外 ,RFID 電子標(biāo)簽更可往小型化與多 樣化形態(tài)發(fā)展 ,以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。C. 耐環(huán)境性 :紙張一受到臟污就會看不到 ,但 RFID 對水、 油和藥品等物質(zhì)卻又強力的抗污 性。 RFID 在黑暗或臟污的環(huán)境之中 ,也可以讀取數(shù)據(jù)。d. 可重復(fù)使用 :由于 RFID 為電子數(shù)據(jù) ,可以反復(fù)被覆寫 ,因此可以回收標(biāo)簽重復(fù)使用。 如被 動式 RFID, 不需要電池就可以使用 ,沒有維護保養(yǎng)的需要。e. 穿透性 :RFID 若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)包覆,也

22、可以進行穿透性通信。不過如果是鐵質(zhì)金屬 ,就無法進行通信。f. 數(shù)據(jù)的記憶容量大 :數(shù)據(jù)容量會隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴大,未來物品所需攜帶的資料輛愈來愈大 ,對卷標(biāo)所能擴充容量的需求也增加 ,對此 RFID 不會受到限制。h.系統(tǒng)安全 :將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從中央計算機中轉(zhuǎn)存到工件上將為系統(tǒng)提供安全保障,大大地提高系統(tǒng)的安全性。i.數(shù)據(jù)安全 :通過校驗或循環(huán)冗余校驗的方法來保證射頻標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 RFID 的工作原理通常情況下 ,RFID 的應(yīng)用系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽讀寫器和 RFID 卡兩部分組成。其中讀寫 器一般作為計算機終端 ,用來實現(xiàn)對 RFID 卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲 ,它是由控制單元、高頻

23、通信模塊和天線組成 ;而 RFID 卡則是一種無源的應(yīng)答器 ,主要是由一塊集成電路 (IC) 芯片及其外 接天線組成 ,其中 RFID 芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路,有的甚至將天線一起集成在同一芯片上RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是 RFID 卡迸入讀寫器的射頻場后 ,其天線獲得的感應(yīng)電 流經(jīng)升壓電路作為芯片的電源 ,同時將帶信息的感應(yīng)電流通過射頻前端電路檢得數(shù)學(xué)信號送 入邏輯控制電路進行信息處理 ;所需回復(fù)的信息則從存儲器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射 頻前端電路 ,最后通過天線發(fā)回給讀寫器。(2) EPC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)RFID 電子標(biāo)簽的物流管理系統(tǒng)是通過物聯(lián)網(wǎng) (EPC N

24、etwork) 系統(tǒng)實現(xiàn)的 ,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 比傳統(tǒng)的物流管理的智能化程度要高得多,它通過互聯(lián)網(wǎng)上的 ONS 服務(wù)器和 PML 服務(wù)器可以對全世界所有的物品進行全方位的管理和流動。物聯(lián)網(wǎng)的工作工程如下 : 任何一個零售超市或物品倉庫和任何一個具有 RFID 電子標(biāo)簽的物品或商品 , 只要 經(jīng)過流動 (甚至不經(jīng)過流動 ),都可以在 RFID 閱讀器上讀出其 RFID 電子標(biāo)簽中的電子物品代 碼 ,這個電子物品代碼在全球是唯一的 ,這個電子產(chǎn)品代碼是傳統(tǒng)的條形碼代碼的超集,讀出這個代碼后 ,既可以在本地的物品管理數(shù)據(jù)庫中對這些物品進行管理,這就類似于傳統(tǒng)的條形碼物流管理系統(tǒng)。 但 RFID 電子標(biāo)簽使

25、用的意義完全不同于傳統(tǒng)的物流案例,它的偉大意義是要建立一個全球統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng) ,將全球的物品全部通過這個物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來,通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品從生產(chǎn)到流通 ,再到消費的全球性的智能物品管理網(wǎng)絡(luò),這就是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 從 RFID 閱讀器中讀出的電子物品代碼經(jīng)過物品管理系統(tǒng)向互聯(lián)網(wǎng)上的 ONS 目標(biāo) 名字服務(wù)器發(fā)出請求 ,尋找相應(yīng)的 PML 服務(wù)器 ,ONS 目標(biāo)名字服務(wù)器反饋給相應(yīng)的進行物品 管理的零售超市或物品倉庫。 零售超市或物品倉庫的管理計算機將已讀出的物品電子代碼向指定的 PML 服務(wù)器 查詢 ,即可査詢到制定的物品的全部信息。這些信息通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議回饋給進行物品管理的零 售超市或物品倉庫。 進

26、行物品管理的零售超市或物品倉庫根據(jù)所查詢到的物品信息對物品進行相應(yīng)的 處理。 比如在零售店中自動定期地檢查商品的有效期等,當(dāng)商品有效期快到時 ,自動進行訂貨這樣就很容易實現(xiàn)商品管理?；谖锫?lián)網(wǎng)的汽車制造企業(yè)采購物流汽車制造企業(yè)采購物流分析汽車制造企業(yè)的采購 物流從系統(tǒng)的角度來看屬于 " 輸入一轉(zhuǎn)換一產(chǎn)出 " 中的輸入環(huán)節(jié) ,是保證良好產(chǎn)出的基礎(chǔ)。一 臺整車由上萬個處自制零部件外 ,外購零部件來自全國各地 ,甚至是國外的配套供應(yīng)廠商。采 購物流涉及范圍廣 ,難度大 ,成本也高。據(jù)統(tǒng)計 ,在汽車企業(yè)物流中 ,采購物流環(huán)節(jié)的物流成本約 占物流總成本的 25-30% 。目前 ,我國

27、約有 100 多家汽車制造企業(yè)和 3000 多家零配件制造企業(yè)。 其中,零配件制造企 業(yè)普遍規(guī)模不大、技術(shù)水平不高、布局較為松散。而汽車制造企業(yè)縱向一體化嚴(yán)重,每個大型汽車制造企業(yè)周圍 ,都有由數(shù)目龐大的零配件制造企業(yè)群所構(gòu)成的垂直分布的單一配套體 系,如上海大眾擁有 500 多家零配件供應(yīng)商 ,一汽、東風(fēng)的零配件配套體系則多達千家零配件 企業(yè) ,形成了以整車配套為主的 " 依附式 "發(fā)展模式。每個零配件配套體系又由數(shù)目更加龐大 的原材料生產(chǎn)企業(yè)構(gòu)成。此外 ,零配件制造企業(yè)由于受到地理空間和信息傳遞等方面的限制 加之干線運輸可靠性差的原因 ,在汽車制造企業(yè)周圍設(shè)立中間倉庫

28、,為汽車制造企業(yè)提供及時 的配送服務(wù)。如此龐大的零配件供應(yīng)群體和相應(yīng)運輸、配送環(huán)節(jié),使采購網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。汽車制造企業(yè)的采購物流體系如圖所示 :汽車制造企業(yè)的采購物流體系傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)采購物流存在以下問題 :(1) 成本高 汽車制造企業(yè)由于要直接面對眾多供應(yīng)商,而不得不設(shè)立一套龐大的管理體系負(fù)責(zé)工位配送的管理、 控制和作業(yè) ,這需要汽車制造企業(yè)大量的人力、 物力、財力 ,形成高額運行成本。 此外 ,由于現(xiàn)階段運輸企業(yè)大多處于低水平的價格競爭階段,無法為企業(yè)提供全程跟蹤的高質(zhì)量的服務(wù) ,使得運輸成為整個物流過程中最難以控制的一個環(huán)節(jié)。供應(yīng)商由于信息不暢、加 之運力沒有很好整合 ,常會出現(xiàn)多車空載

29、的現(xiàn)象 ,這些費用都是由汽車制造企業(yè)來承擔(dān),進一步提高汽車制造企業(yè)的成本。(2) 管理難度大 在這個供應(yīng)鏈中 ,倉庫是整個采購物流體系中的關(guān)鍵節(jié)點,但由于這些倉庫分別屬于不同的零配件制造商或由不同的零配件制造商租賃,各倉庫的條件、管理人員的素質(zhì)殘差不齊,管理難度非常大 ,起不到汽車制造企業(yè)與零配件生產(chǎn)供應(yīng)企業(yè)之間的橋梁作用,相反卻在相當(dāng)大的程度上加重了零配件生產(chǎn)企業(yè)的負(fù)擔(dān),而汽車制造企業(yè)對零部件的資源準(zhǔn)備狀況也無法掌握 , 造成庫存水平高 ,要么發(fā)生缺件引起停產(chǎn)(3) 效率低下 由于供應(yīng)商的倉庫規(guī)模不大、數(shù)目繁多、信息化投入不同、標(biāo)準(zhǔn)化無法推,行政管理水平殘差不齊 ,因此 ,配送質(zhì)量不能保證

30、,加上一些汽車制造企業(yè)與零配件倉庫之間沒有科學(xué)的 供貨模式和先進的網(wǎng)絡(luò)平臺。這不僅意味著較高的人工成本,同時由于生產(chǎn)計劃的調(diào)整和變化不能及時溝通 ,由于采購物流系統(tǒng)信息不暢 ,使得物流系統(tǒng)工作效率低下?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的采購物流2 應(yīng)用效果：物網(wǎng)技術(shù) , 可以分類識別不同原料的生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)日期,合理安排采購批次和采購量 ;同 也可以監(jiān)控原材料采購的質(zhì)量 , 保證采購過程的合理和采購效率。 通過對大量復(fù)雜原料和 配件的唯一標(biāo)識的登記 ,便于后期管理和問題識別 ,保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和售后服務(wù)的即時 跟進。利用物聯(lián)網(wǎng)還可以對供應(yīng)商的信息進行有效管理,根據(jù)供應(yīng)商在供應(yīng)環(huán)節(jié)的表現(xiàn) ,對供應(yīng)商進行分類管

31、理 ,針對不同等級的供應(yīng)商采取不同的采購策略 ,從而提高企業(yè)的采購水平 , 培養(yǎng)供應(yīng)商的忠誠度。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在采購物流環(huán)節(jié)的應(yīng)用 ,可以從以下兩個方面來舉例說明 : (1)原材料供應(yīng)需求預(yù)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于主機廠向原材料供應(yīng)商及時提供需求信息。傳統(tǒng)供應(yīng)鏈條件下,制造商需求信息的收集、傳遞成本很高 ,供應(yīng)商很難準(zhǔn)確把握制造商需求 ,為了滿足制造商即時供 貨需求 ,常造成超額生產(chǎn)或過量庫存 ,尤其是在 "按訂單生產(chǎn) "和 "零庫存 "的模式下 ,供應(yīng)商供貨 壓力更大 ,牛鞭效應(yīng)尤為明顯。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后,給每個物品貼一個唯一識別的RFID 電子標(biāo)簽 ,讀寫器能

32、及時、 便捷的采集制造商產(chǎn)品銷售信息 ,從而及時反映制造商的市場需求 ,將此 市場需求信息及時傳遞給供應(yīng)商 ,供應(yīng)商就有條件做到對制造商供貨需求的真實反映、透徹 了解和科學(xué)預(yù)測 ,從而促進協(xié)作預(yù)測、協(xié)同計劃、預(yù)測與補貨計劃及準(zhǔn)時制生產(chǎn),使供應(yīng)商與制造商間的聯(lián)系更為緊密 ,在 VMI （供應(yīng)商管理庫存 ）或 JMI （聯(lián)合管理庫存 ）的實施中也能取 得很好的實施效果。 在 VMI 模式下 ,供應(yīng)商管理設(shè)在制造商處的原材料庫存,物聯(lián)網(wǎng)物流系統(tǒng)原材料供應(yīng)需求預(yù)測業(yè)務(wù)流程如圖所示。 當(dāng)制造商處的原材料庫存由供應(yīng)商和制造商協(xié)同管 理時,原材料需求預(yù)測系統(tǒng)由供應(yīng)商和制造商雙方共同管理、決策。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

33、的原材料供應(yīng)需求預(yù)測（2） 原材料供應(yīng)渠道管理 .在材料、 備件種類繁多的汽車供應(yīng)系統(tǒng)中 ,可運用物聯(lián)網(wǎng)中的 RFID 來快速 '有效的識別 物品 ,使原材料供應(yīng)過程更準(zhǔn)確迅速。而且 ,山于 RFID 標(biāo)簽內(nèi)可寫上生產(chǎn)材料、生產(chǎn)円期、 原廠地、檢測事件等詳細(xì)信息 ,使制造商能夠很容易地追溯原材料采購的源頭,有利于加強對供應(yīng)渠道的控制。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原材料供應(yīng)渠道管理業(yè)務(wù)流程如圖所示基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的原材料供應(yīng)渠道管理四、基于物聯(lián)網(wǎng)的無線環(huán)境監(jiān)測設(shè)計設(shè)計實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件部分根據(jù)實驗室 ZigBee 無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)和 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭建，介紹感知層 Zigb

34、ee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和 RFID 系 統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳的方式以及利用數(shù)據(jù)庫 合理的存儲數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng) 要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不 其中涉及多種軟件和硬1、無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計： 一個完整的物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用可以將其結(jié)構(gòu)劃分為物聯(lián)網(wǎng)感知層、 應(yīng)用層三層。 物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用需要獲取不同類型的傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)， 同選擇適合的技術(shù)實現(xiàn)節(jié)點間的通信， 實現(xiàn)感知層與互聯(lián)網(wǎng)的連接， 件技術(shù)。 為了考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，使其易于安全可靠的運行，增強可維護性，物聯(lián)網(wǎng) 工程應(yīng)用的設(shè)計也要遵循感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層設(shè)計的原則。（1） 感知層設(shè)計 利用單片機或嵌入式設(shè)備作為終端節(jié)點搭載由于收集物理世界數(shù)據(jù)的各種傳感器、

35、識 別物體模塊和控制執(zhí)行模塊 （GPS、各種傳感器、攝像頭、 RFID 標(biāo)簽等 ）；在單片機或嵌入 式設(shè)備上配置通信模塊，完成節(jié)點間通信（如 RFID 射頻模塊、 ZigBee 通信模塊等 ），節(jié)點間通信方式設(shè)計， 通信節(jié)點創(chuàng)建、 獲取物理世界的數(shù)據(jù)信息、 節(jié)點接入感知網(wǎng)絡(luò)通過無線信 道進行通信， 應(yīng)用合適的通信協(xié)議實現(xiàn)穩(wěn)定的感知網(wǎng)絡(luò)； 在單片機或嵌入式設(shè)備上接口電路 （如 RS232、USB 接口、并口、 RJ-45 接口等 ） ，通過硬件接口向上層提供數(shù)據(jù)和獲取用戶 發(fā)送的交互命令。（2） 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計設(shè)計硬件接口的輸入和輸出， 獲取感知層獲得的數(shù)據(jù)信息， 并向感知層節(jié)點反饋命令信 息；利用

36、 2G/3G/4G 通信技術(shù)或 TCP/IP 端口通過互聯(lián)網(wǎng) （或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、 專用網(wǎng)絡(luò)等 ）將硬件 接口獲取的數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)用中心。（3）應(yīng)用層設(shè)計 搭建系統(tǒng)應(yīng)用平臺和人機交互系統(tǒng)。綜合運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、特定的 應(yīng)用邏輯和過程控制方式，應(yīng)用下層提供的接口，獲取網(wǎng)絡(luò)層上傳的技術(shù)，并將對 感知節(jié)點的控制命令經(jīng)過一定的安全編碼后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層；編寫人機交互界面，實 現(xiàn)信息從物理世界向用戶的過程和用戶對感知網(wǎng)終端節(jié)點的控制。2、無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 按照三層設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的方法，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖所示。本系統(tǒng)需要綜合運用感知層中將可移動的節(jié)點獲取環(huán)境中溫濕度信息， 通過 Zig

37、Bee 技 術(shù)將數(shù)據(jù)匯聚到 ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點， 通過 ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點的串口通信接口傳輸?shù)椒?wù) 器端的串口通信模塊； 運用 RFID 技術(shù)實時掃描粘貼在物體表面的有源 RFID 標(biāo)簽， RFID 讀寫基站通過串口通信模塊將實時數(shù)據(jù)上傳到 RFID 數(shù)據(jù)客戶端， RFID 數(shù)據(jù)客戶端收到 實時掃描數(shù)據(jù)后立即將數(shù)據(jù)通過 TCP/IP 協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡(luò) （局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng) ）服務(wù)器端。以上實 現(xiàn)的是數(shù)據(jù)采集的過程。在服務(wù)器端，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)合理的存儲和管理數(shù)據(jù)， WEB 服務(wù) 器 Tomcat 通過 Java WEB 組件和數(shù)據(jù)庫交互， 為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)； WEB 服務(wù)器還可以接 受用戶提交的命令，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給硬件接口，通過 TCP/IP 協(xié)議的 Socket 套接字發(fā)送到相 應(yīng)的終端節(jié)點。 在用戶端， 用戶通過在瀏覽器上輸入一定的地