#月日物聯(lián)網講義

1、衢州市專業(yè)技術人員繼續(xù)教育公需課講義物聯(lián)網技術衢州市人力資源開發(fā)服務中心目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章：緒論1第二章：射頻識別技術5 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 第三章：傳感器及檢測技術 12 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 第四章：物聯(lián)網通信與網絡技術 17 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 第五章：無線傳感網 24 HYPERLINK l b

2、ookmark102 o Current Document 第六章：物聯(lián)網數(shù)據(jù)融合及管理 30 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 第七章：云計算 34 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 第八章：物聯(lián)網規(guī)劃設計與構建 39/ 42第一章 緒論一、物聯(lián)網地基本概念1物聯(lián)網概念地提出物聯(lián)網概念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨 1995 年出版地未來之路一書 , 當時并未引 起世人地重視 .1998 年, 美國麻省理工學院 MIT）創(chuàng)造性地提出了 EPC系統(tǒng)地“物聯(lián) 網”構想 .1999 年,美國 Auto-ID

3、 首先提出“物聯(lián)網”地概念 .2005 年, 國際電信聯(lián) 盟ITU）正式提出了物聯(lián)網地概念 .2008 年在蘇黎世舉行了全球首個國際物聯(lián)網會議“物聯(lián)網 2008” .IBM 首席執(zhí) 行官彭明盛首次提出“智慧地球”地概念 .2009 年 8 月溫家寶總理在無錫提出“感 知中國”地理念 , 標志著中國政府對物聯(lián)網產業(yè)地關注已提升到國家戰(zhàn)略層面.2009年 9 月 , “傳感器網絡標準工作組成立大會”在北京舉行 ,11 月中國移動與無錫市人 民政府簽署“共同推進 TD-SCDMA與物聯(lián)網融合”地戰(zhàn)略合作協(xié)議 , 成立中國移動物 聯(lián)網研究院 .2018 年, 我國正式成立傳感 物聯(lián)）網技術產業(yè)聯(lián)盟 .

4、2物聯(lián)網地定義物聯(lián)網通過各種信息傳感設備及系統(tǒng) 傳感網,射頻識別系統(tǒng) ,紅外感應器 ,激光 掃描器）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng) ,按約定地通信協(xié)議 , 將物與物、人與物、 人與人連接起來 ,通過各種接入網、互聯(lián)網進行信息交換 , 以實現(xiàn)智能化識別、定 位、跟蹤、監(jiān)控和管理地一種信息網絡 .該定義地核心是物聯(lián)網地主要特征是每個物件都可以尋址 , 每個物件都可以控 制, 每個物件都可以通信 .3物聯(lián)網地基本屬性物聯(lián)網地核心要素可歸納為“感知、傳輸、智能、控制” , 具體有四個基本屬 性：1 ） 全面感知：利用 RFID、傳感器、二維碼等智能感知設施 , 可隨時隨地感 知、獲取物體地信息；2 ）可

5、靠傳輸：通過各種信息網絡與計算機網絡地融合 , 將物體地信 息實時準 確地傳送到目地地；3 ）智能處理：利用數(shù)據(jù)融合及處理、云計算等各種計算技術 , 對海量地分布式 數(shù)據(jù)信息進行分析、融合和處理 , 向用戶提供信息服務；4 ）自動控制：利用模糊識別等智能控制技術對物體實行智能化控制和利用 .4. 物聯(lián)網地主要類型按物聯(lián)網地用戶范圍分 , 可分為公用物聯(lián)網和專用物聯(lián)網；按接入網絡地復 雜程度分 , 可分為簡單接入和多跳接入網絡；按應用類型分 , 可分為數(shù)據(jù)采集應用、 自動化控制應用、日常便利性應用及定位類型應用等 .二、物聯(lián)網地體系結構物聯(lián)網地自主體系結構一種采用自主通信技術地物聯(lián)網自主體系 ,

6、 所謂自主通信是指以自主件為核心 地通信. 物聯(lián)網自主體系結構由四個部分組成：數(shù)據(jù)面、控制面、知識面和管理面 . 數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組地傳送；控制面通過向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息 , 優(yōu)化數(shù)據(jù)面 地吞吐量 , 提高可靠性；知識面是最重要地一個面 ,它提供整個網絡信息地完整視圖 并且提煉成為網絡系統(tǒng)地知識 , 用于指導控制面地適應性控制；管理面用于協(xié)調數(shù)1 / 42據(jù)面、控制面和知識面地交互 , 提供物聯(lián)網地自主能力 .其自主特征主要是由 STP/SP 協(xié)議棧和智能層取代了傳統(tǒng)地 TCP/IP 協(xié)議棧. 2物聯(lián)網地 EPC體系結構EPC即電子產品代碼 , 物聯(lián)網地 EPC體系結構主要由 EPC 編碼

7、體系、射頻識別 系統(tǒng)及信息網絡系統(tǒng)三個部分組成 .EPC 物聯(lián)網系統(tǒng)是在計算機互聯(lián)網基礎之上 , 通 過中間件系統(tǒng)、對象名解讀服務和 EPC信息服務來實現(xiàn)物物互聯(lián) .3物聯(lián)網地 UID 體系UID體系是一個開放性地技術體系 , 目地是為了建立和普及自動識別物品所需地 基礎性技術 , 實現(xiàn)計算無處不在 .三、物聯(lián)網體系結構構架1一種實用地層次結構性物聯(lián)網體系結構：如下圖所示, 根據(jù)物聯(lián)網服務類型和節(jié)點等情況 , 物聯(lián)網由感知層、接入層、網絡層和應用層組成 .應用及控制 : 瀏覽器、各類用戶移動 終端（如手機）、信息管理中心（編 碼、認證、授權、計費）、數(shù)據(jù)庫、 計算能力集等核心承載網絡： 3G/

8、B3G、4G網 絡、 WiFi 、WiMAX、互聯(lián)網等接入網：匯聚節(jié)點、接入網關、M2M終端、末梢網絡，以及分布 式數(shù)據(jù)融合與處理等信息感知采集 : 條碼識讀器、 RFID讀 寫器、傳感器、視頻攝像頭等2物聯(lián)網體系結構架構原則物聯(lián)網地主要目地是從應用出發(fā) , 利用互聯(lián)網、無線通信技術等進行業(yè)務數(shù)據(jù) 地傳送, 是互聯(lián)網、移動通信、自動化控制等技術地綜合應用 , 設計物聯(lián)網體系結構 時應遵循以下原則：多樣性、時空性、互聯(lián)性、擴展性、安全性、健壯性原則 .四、物聯(lián)網系統(tǒng)基本組成從物聯(lián)網系統(tǒng)組成來看 , 可分為硬件平臺和軟件平臺兩大部分 .1物聯(lián)網硬件平臺組成物聯(lián)網是以數(shù)據(jù)為中心地面向應用地網絡 ,

9、主要完成信息感知、數(shù)據(jù)處理、數(shù) 據(jù)回傳 , 以及決策支持等功能 . 如下圖所示：其硬件平臺由傳感網、核心承載網和/ 42信息服務系統(tǒng)等幾個大地部分組成 . 其中傳感網包括感知節(jié)點 數(shù)據(jù)采集、控制）和 末稍網絡 匯聚節(jié)點、接入網關等）；核心承載網為物聯(lián)網業(yè)務地基礎通信網 絡；信息服務系統(tǒng)主要負責信息地處理和決策支持 .電 池RIFD射頻 讀寫器 控制器 傳感器感知節(jié)點匯聚節(jié)點末稍網絡2G、 3G、 4G移動通信 網、互聯(lián)網、 WiFi 、 WiMAX、企業(yè)專網等核心承載網絡信息服務系統(tǒng)物聯(lián)網硬件平臺示意圖1）感知節(jié)點感知節(jié)點由各種類型地采集和控制模塊組成 , 如溫度傳感器、聲音傳感器、振 動傳感

10、器、壓力傳感器、 RFID 讀寫器、二維碼識讀器等 , 完成物聯(lián)網應用地數(shù)據(jù)采 集和設備控制等功能 .2）末稍網絡末稍網絡即接入網絡 ,包括匯聚節(jié)點、接入網關等 , 完成應用末稍感知節(jié)點地組 網控制和數(shù)據(jù)匯聚 , 或完成向感知節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)地轉發(fā)等功能 .3）核心承載網核心承載網絡可以有很多種 , 主要承擔接入網與信息服務系統(tǒng)之間地數(shù)據(jù)通信 任務. 根據(jù)具體應用需要 , 承載網絡可以是公共通信網 , 譬如 2G、 3G、 4G 移動通信 網、WiFi、WiMAX、互聯(lián)網 , 以及企業(yè)專用網 , 甚至是新建地專用于物聯(lián)網地通信網 .4）信息服務系統(tǒng)硬件設施 物聯(lián)網信息服務系統(tǒng)硬件設施由各種應用服務

11、器 包括數(shù)據(jù)庫服務器）組成 , 還 包括用戶設備 如 PC、手機）、客戶端等 .2物聯(lián)網軟件平臺組成 一般來說,物聯(lián)網軟件平臺建立在分層地通信協(xié)議體系上 , 通常包括數(shù)據(jù)感知系 統(tǒng)軟件、中間件系統(tǒng)軟件、網絡操作系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)）以及物聯(lián)網管理和信息中 心地管理信息系統(tǒng)等 .1）數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件主要完成物品地識別和物品 EPC 碼地采集和處理 , 主要由企 業(yè)生產地物品、物品電子標簽、傳感器、讀寫器、控制器、物品代碼EPC）等部分組成.2）物聯(lián)網中間件系統(tǒng)軟件中間件是位于數(shù)據(jù)感知設施 讀寫器）與在后臺應用軟件之間地一種應用系統(tǒng) 軟件. 中間件具有兩個關鍵特征：一是為系統(tǒng)應用提供平

12、臺服務, 這是基本條件；二是需要連接到網絡操作系統(tǒng) , 并保持運行工作狀態(tài) .3）網絡操作系統(tǒng) 物聯(lián)網通過互聯(lián)網實現(xiàn)物理世界中地任何物品地互聯(lián), 在任何地方、任何時間可識別任何物品 , 使物品成為附有動態(tài)信息地“智能產品” , 并使物品信息流和物流 完全同步 , 從而為物品信息共享提供一個高效、快捷地網絡通信及云計算平臺 .4）物聯(lián)網信息管理系統(tǒng)物聯(lián)網也要管理 , 類似于互聯(lián)網上網絡管理 ./ 42五、物聯(lián)網地關鍵技術物聯(lián)網關鍵技術可分為感知技術、網絡通信技術、數(shù)據(jù)融合與智能技術、云計1節(jié)點感知技術節(jié)點感知技術是實現(xiàn)物聯(lián)網地基礎 . 它包括用于對物質世界進行感知識別地電 子標簽、新型傳感器、智

13、能化傳感網節(jié)點技術等 .1） 電子標簽在感知技術中 , 電子標簽用于對采集點信息進行標準化標識 , 通過射頻識別讀寫 器、二維碼識讀器等實現(xiàn)物聯(lián)網應用地數(shù)據(jù)采集和設備控制 .RFID射頻識別）通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù), 識別過程無須人工干預 , 可工作于各種惡劣環(huán)境 .RFID 技術可識別高速運動物體并可同時識 別多個標簽 , 操作快捷方便 .RFID與條形碼相比 , 優(yōu)勢是 1）閱讀器可以同時識讀多個 RFID 標簽 2）閱讀時 不需要光線 ,不受非金屬覆蓋地影響 ,惡劣條件下可讀取 3）存儲容量大 ,可反復讀寫 4）可以在高速運動中讀取 .RFID 主要存在地技術難點有

14、1）反碰撞、防沖突問題 2）天線研究 3）工作頻 率地選擇 4）安全與隱私問題 .2）新型傳感器傳統(tǒng)傳感器正向微型化、智能化、信息化、網絡化發(fā)展 .六、節(jié)點組網及通信網絡技術1. 傳感網技術傳感網 WS）N是集分布式數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理技術于一體地網絡系統(tǒng), 以低成本、微型化、低功耗和靈活地組網方式、鋪設方式和適合移動目標等特點受重視 目前, 面向物聯(lián)網地傳感網主要涉及以下幾個關鍵技術： 1）傳感網體系結構及底 層協(xié)議 2）協(xié)同感知技術 3）對傳感網自身地監(jiān)測與自組織 4）傳感網安全 5） Zigbee 技術核心承載網通信技術核心承載網有多種 , 可以是公共通信網 ,如 2G、3G 移動通信網

15、、互聯(lián)網、無線 局域網、企業(yè)專用網等 .互聯(lián)網技術。若將物聯(lián)網建立在數(shù)據(jù)分組交換技術基礎之上, 則將采用數(shù)據(jù)分組網 即 IP網）作為核心承載網 .七、數(shù)據(jù)融合與智能技術1數(shù)據(jù)融合與處理所謂數(shù)據(jù)融合是指將多種數(shù)據(jù)或信息進行處理 , 組合出高效、符合用戶要求地 信息地過程 .2海量數(shù)據(jù)智能分析與控制海量數(shù)據(jù)智能分析與控制是指依托先進地軟件項目技術 , 對物聯(lián)網地各種數(shù)據(jù) 進行海量存儲與快速處理 ,并將處理結果實時反饋給網絡中地各種“控制”部件 . 智 能分析與控制技術主要包括人工智能理論、先進地人 - 機交互技術、智能控制技術 與系統(tǒng)等 ./ 42八、云計算云計算是一個美好地網絡應用模式 ,由 G

16、oogle 首先提出 . 云計算最基本地概念 是透過網絡將龐大地計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小地子程序 , 再交由多部服 務器所組成地龐大系統(tǒng)經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶 .云計算是分布式計算技術地一種 , 可以從狹義和廣義兩個角度理解 . 狹義地云計算是指 IT 基礎設施地交付和使用模式 , 指通過網絡以按需、易擴展 地方式獲得所需地資源；廣義云計算是指服務地交付和使用模式 , 指通過網絡以按 需、易擴展地方式獲得所需地服務 . 這種服務可以是 IT 與軟件、互聯(lián)網相關地 , 也 可以是任意其它地服務 , 它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨特功效 .云計算地核心是要提供服務

17、. 如 Microsoft 地云計算有三個典型特點：即軟件 + 服務、平臺戰(zhàn)略和自由選擇 . 未來地互聯(lián)網世界將會是“云 +端”地組合 ,用戶可以 便捷地使用各種終端設備訪問云端中地數(shù)據(jù)和應用, 這些設備可以是便攜式計算機和手機 , 甚至是電視等大家熟悉地各種電子產品 , 同時用戶在使用各種設備訪問云中 服務時, 得到地是完全相同地無縫體驗 .物聯(lián)網地發(fā)展需要“軟件即服務”、“平臺即服務”、按需計算等云計算模式 地支撐 , 云計算是物聯(lián)網應用發(fā)展地基石 . 云計算以下面幾種方式支撐物聯(lián)網地應 用發(fā)展：1單中心、多終端應用模式2多中心、多終端應用模式3信息與應用分層處理 , 海量終端應用模式云計

18、算地關鍵技術是虛擬化技術 . 通過虛擬化技術 , 單個服務器可以支持多個虛 擬機運行多個操作系統(tǒng)和應用 , 從而提高服務器地利用率 . 虛擬機地核心技術是虛擬 機監(jiān)控程序 .第二章 射頻識別技術 傳感網技術是物聯(lián)網技術中一項格外重要地技術 . 物聯(lián)網正是通過遍布在各個 角落和物體上地形形色色地傳感器節(jié)點以及由他們組成地傳感網 , 來感知整個物質 世界地 . 物聯(lián)網與互聯(lián)網地業(yè)務是不同地 , 互聯(lián)網是全球化地 , 只要計算機接入互聯(lián) 網就與全球相連 .物聯(lián)網是區(qū)域性地 , 它建設在互聯(lián)網之上 , 但并不是任何人、任何 物品都能接入地 .一、射頻識別技術概述1射頻識別技術定義射頻識別 RFID）是

19、非接觸式地自動識別技術 , 利用射頻信號及其空間耦合地傳 輸特性實現(xiàn)對靜止或移動物品地自動識別 . 射頻識別常稱為感應式電子芯片或近接 卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等 .一個簡單地 RFID 由閱讀器、應答器、和電子標簽組成 . 其原理是由讀寫器發(fā)射 一特定頻率地無線電波能量給應答器 ,用以驅動應答器電路 , 讀取應答器內部地 ID 碼. 應答器其形式有卡、鈕扣、標簽等多種類型 , 電子標簽具有免用電池、免接觸、 不怕臟污 , 且芯片密碼為世界惟一無法復制 , 安全性高、長壽命等特點 . 所以,RFID 標 簽可以貼在或安裝不同物品上 , 由安裝在不同地理位置地讀寫器讀取存儲于標簽

20、中 地數(shù)據(jù), 實現(xiàn)對物品地自動識別 .RFID 地應用非常廣泛 , 目前典型應用有動物芯片、 汽車芯片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理、校園一卡通/ 42 等.射頻識別地主要特點是通過電磁耦合方式來傳送識別信息 , 不受空間限制 , 可快 速地進行物體跟蹤和數(shù)據(jù)交換 . 除此之外還具有如下特點：數(shù)據(jù)地讀寫功能、電子 標簽地小型化和多樣化、耐環(huán)境性、可重復使用、穿透性、數(shù)據(jù)地記憶容量大、系 統(tǒng)安全性等 .2RFID技術分類對 RFID 技術, 可依據(jù)標簽地供電形式工、工作頻率、可讀性和工作方式進行分 類.1）根據(jù)標簽地供電形式分：有源式電子標簽、無源式電子標簽、半有源式電 子

21、標簽）有源電子標簽有源式電子標簽通過標簽自帶地內部電池進行供電 , 它地電能充足 , 工作可靠性 高, 信號傳送地距離遠 . 有源式標簽地缺點主要是價格高 , 體積大 ,標簽地使用壽命受 到限制,而且隨著標簽內電池電力地消耗 ,數(shù)據(jù)傳輸?shù)鼐嚯x會越來越小 , 影響系統(tǒng)地 正常工作 .）無源電子標簽無源式標簽地內部不帶電池 , 需靠外界提供能量才能正常工作 . 無源式標簽具有 永久地使用期 , 常常用在標簽信息需要每天讀寫或頻繁讀寫多次地地方 ,而且無源式 標簽支持長時間地數(shù)據(jù)傳輸和永久性地數(shù)據(jù)存儲 . 無源式標簽地缺點主要是數(shù)據(jù)傳 輸?shù)鼐嚯x要比有源式標簽短 , 但它地價格、體積、易用性決定了它是

22、電子標簽地主 流.）半有源標簽 半有源標簽內地電池供電僅對標簽內要求供電維持數(shù)據(jù)地電路或者標簽芯片工 作所需電壓地輔助支持 , 為本身耗電很少地標簽電路供電 .2 ）根據(jù)標簽地工作頻率分：低頻段電子標簽、中高頻段電子標簽、超高頻與 微波標簽）低頻段電子標簽低頻段電子標簽 , 簡稱為低頻標簽 , 其工作頻率范圍為 30kHz300kHz.典型工作 頻率有： 125KHz、133KHz也有接近地其它頻率地 ,如 TI 公司使用 134.2KHz）.低頻 標簽一般為無源標簽 , 其工作能量通過電感耦合方式從讀寫器耦合線圈地輻射近場 中獲得 . 低頻標簽地閱讀距離一般情況下小于 1m.低頻標簽地典型應

23、用有：動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜帶有內置應答器地汽車鑰匙）等 .低頻標簽地主要優(yōu)勢體現(xiàn)在標簽芯片一般采用普通地CMOS工藝, 具有省電、廉價地特點；工作頻率不受無線電頻率管制約束；可以穿透水、有機組織、木材等； 非常適合近距離、低速度、數(shù)據(jù)量要求較少地識別應用等 . 低頻標簽地劣勢主要體 現(xiàn)在：標簽存貯數(shù)據(jù)量較少；只能適合低速、近距離識別應用 .）中高頻段電子標簽中高頻段電子標簽地工作頻率一般為 330MHz.典型工作頻率為 13.56MHz. 高頻電子標簽一般也采用無源方式 , 其工作能量通過電感耦合方式從讀寫器耦 合線圈地輻射近場中獲得 . 中頻標簽地閱讀距離一般情況下也小

24、于 1m最大讀取距離 為 1.5m） .高頻標簽因為可方便地做成卡狀 , 典型應用包括：電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜 電子遙控門鎖控制器）等 . 相關地國際標準有： ISO 14443 、ISO/ 4215693、ISO 18000-3928MHz、2.45GHz、5.8GHz.微波電子標簽可分為有源標簽與無源標簽兩類. 工作時通過電磁耦合方式從讀寫器耦合線圈地輻射近場中獲得 . 閱讀距離一般大于 1m,典型情況為 47m,最大可 達 10m以上 .微波電子標簽地典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多標 簽讀寫、是否適合高速識別應用 ,讀寫器地發(fā)射功率容限 , 電子標簽及讀

25、寫器地價格 等方面.微波電子標簽地典型應用包括移動車輛識別、電子身份證、倉儲物流應用、電 子閉鎖防盜 電子遙控門鎖控制器）等 . 相關地國際標準有 ISO10374、ISO 18000- 42.45GHz）、 -55.8GHz）、 -6860930 MHz）、 -7433.92 MHz ） ,ANSI NCITS 256-1999 等.3）根據(jù)標簽地可讀性分：只讀 RO）標簽、可讀可寫 RW）標簽、一次寫入多 次讀出 只讀標簽只讀標簽內部只有只讀存儲器 可讀可寫標簽可讀可寫標簽內部地存儲器 ,除了 ROM、緩沖存儲器之外 , 還有非活動可編程記 憶存儲器 . 具有在適當?shù)貤l件下允許多次對原有數(shù)

26、據(jù)地擦除以及重新寫入數(shù)據(jù)地功 能.可讀寫標簽一般存儲地數(shù)據(jù)比較大 ,一般電子標簽地 ROM區(qū)存放有產商代碼和無重復地序列碼 , 每個產商地代碼是 固定和不同地 , 每個產商地每個產品地序列碼也是肯定不同地 . 所以每個電子標簽都 有惟一碼,這個惟一碼又是存放在 ROM中,所以標簽就沒有可仿制性 , 是防偽地基礎 點.3）一次寫入和多次讀出標簽應用中 , 還廣泛存在著一次寫入多次讀出 Write Once Read Many,WORM）地電 子標簽. 這種 WORM概念即有接觸式改寫地電子標簽存在 ,也有無接觸式改寫地電子 標簽存在 . 這類 WORM標簽一般大量用在一次性使用地場合 ,如航空行

27、李標簽 , 特殊身 份證件標簽等 .RW卡一般比 WORM卡和 RO卡價格高得多 , 如電話卡、信用卡等： WORM卡是用戶 可以一次性寫入地卡 , 寫入后數(shù)據(jù)不能改變 , 比 RW卡要便宜 .RO 卡存有一個惟一地 ID 號碼 , 不能修改 , 具有較高地安全性 .4）根據(jù)標簽地工作方式分：主動式、被動式、半主動式 . 一般來講 , 無源系統(tǒng) 為被動式 , 有源系統(tǒng)為主動式 .3 RFID技術應用如下表所示 RFID 在一些領域地具體應用應用領域應用說明/ 42物流物流倉儲是 RFID 最有潛力地應用領域之一 ,UPS、DHL、Fedex 等國際物流巨頭都在積極 實驗 RFID 技術,以期在

28、將來大規(guī)模應用提升其物流能力 . 可應用地過程包括：物流過程中地 貨物追蹤 , 信息自動采集 ,倉儲管理應用 ,港口應用 ,郵政包裹 ,快遞等交通高速不停車 , 出租車管理 , 公交車樞紐管理 , 鐵路機車識別等 . 已有不少較為成功地案例 .汽車制造、防盜、定位、車鑰匙 . 可以應用于汽車地自動化 ,個性化生產 , 汽車地防盜、汽車 地定位 , 可以做為安全性極高地汽車鑰匙 . 國際上有成功案例 .零售由沃爾瑪、麥德隆等大超市一手推動地RFID應用, 可以為零售業(yè)帶來包括降低勞動力成本、商品地可視度提高 , 降低因商品斷貨造成地損失 , 減少商品偷竊現(xiàn)象等等好處 . 可應用地 過程包括商品地

29、銷售數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計、補貨、防盜等 .身份識別RFID 技術因為天生地快速讀取與難偽造性 , 而被廣泛應用于個人地身份識別證件 . 如現(xiàn) 在開展地電子護照項目、我國地第二代身份證、學生證等其它各種電子證件 .制造業(yè)應用于生產過程地生產數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、質量追蹤、自動化生產、個性化生產等. 在貴重及精密地貨品生產領域應用更為迫切 .服裝業(yè)可以應用于服裝地自動化生產、倉儲管理、品牌管理、單品管理、渠道管理等過程, 隨著標簽價格地降低 , 這一領域將有很大地應用潛力 .但在應用時 , 必須得仔細考慮如何保護個 人隱私問題 .醫(yī)療可以應用于醫(yī)院地醫(yī)療器械管理、病人身份識別、嬰兒防盜等領域 . 醫(yī)療行業(yè)對標簽地

30、 成本比較不敏感 , 所以該行業(yè)將是 RFID 應用地先鋒之一 .防偽RFID 技術具有很難偽造地特性 , 但是如何應用于防偽還需要政府和企業(yè)地積極推廣. 可以應用地領域包括貴重物品 煙、酒、藥品）地防偽、票證地防偽等資產管理各類資產 貴重地或數(shù)量大相似性高地或危險品等）. 隨著標簽價格地降低 , 幾乎可以涉及到所有地物品 .食品水果、蔬菜、生鮮、食品等保鮮度管理 .因為食品、水果、蔬菜、生鮮上含水份多 , 會影 響正常地標簽識別 , 所以該領域地應用將在標簽地設計及應用模式上有所創(chuàng)新 .動物識別訓養(yǎng)動物、畜牧牲口、寵物等識別管理 , 動物地疾病追蹤 , 畜牧牲口地個性化養(yǎng)殖等 . 在 國際上

31、已有不少較為成功地案例 .圖書館書店、圖書館、出版社等應用 . 可以大大減少書籍地盤點、管理時間, 可以實現(xiàn)自動租借、還書等功能 . 在美國、歐洲、新加坡等已有圖書館應用成功案例 . 在國內有圖書館正在測 試中.航空制造、旅客機票、行李包裹追蹤 . 可以應用于飛機地制造 , 飛機零部件地保養(yǎng)及質量追 蹤、旅客地機票、快速登機、旅客地包裹追蹤 .軍事彈藥、槍支、物資、人員、卡車等識別與追蹤 .美國在伊拉克戰(zhàn)爭中已有大量使用 . 美國 國防部已與其上萬地供應商正在對軍事物資進行電子標簽標識與識別 .其它門禁、考勤、電子巡更、一卡通、消費、電子停車場等 .、RFID系統(tǒng)地組成從端到端地角度來看 ,一

32、個 RFID 系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器天線、讀寫器、傳感器/ 執(zhí)行器/ 報警器、控制器、主機和軟件系統(tǒng)、通信設施等部分組成 . 如下圖所示 ./ 42電子標簽讀寫器 天線通信設施讀寫器 控制器應用軟傳感器 / 執(zhí)行器 / 報警器若從功能實現(xiàn)地角度觀察 ,可將 RFID 系統(tǒng)分成邊沿系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分 如下圖所示 .邊沿系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)電子標讀寫天傳感器/執(zhí)行器/報警器邊沿接中間企業(yè) 應用 接口通信設施1RFID系統(tǒng)地硬件組件RFID系統(tǒng)中硬件組件包括電子標簽、讀寫器、控制器和讀寫天線、主機、應用 軟件程序等 .1 ）電子標簽電子標簽也稱應答器 ,是一個微型無線收發(fā)裝置 , 由內置天線和芯片組成

33、 .具有 持久性, 信息接收傳播穿透性強 , 存儲信息容量大、種類多等特點 . 根據(jù)組成原理和 工作種方式可分為：被動式、主動式、半主動式電子標簽 .1）被動式電子標簽被動式電子標簽無板載電源 ,其電源由讀寫器供給 . 被動式標簽與讀寫器之間地 通信,總是由讀寫器發(fā)起 ,標簽響應, 然后由讀寫器接收標簽發(fā)出地數(shù)據(jù) , 被動式標簽 地讀寫距離小于主動式和半主動式標簽 , 一般在 3cm 9m.標簽天線是電子標簽與讀寫器地空中接口 , 不管是何種電子標簽讀寫設備均少 不了天線或耦合線圈 . 一個偶極子天線由直線電導體組成 , 總長度是半個波長 . 雙偶 極子天線是由兩個偶極子組成 ,大大降低了標簽

34、地敏感性 .因此, 讀寫器可以在不同 地標簽環(huán)境下讀標簽 . 疊偶天線由兩個或兩個以上地直電導體并聯(lián)在一起構成 , 每導 體半個波長長 . 當兩個導體折疊時稱為 2 線折疊偶極子天線 , 由 3 個導體折疊地偶極 子稱為 3 線折疊偶極子天線 .被動式電子標簽具有構造簡單、價格低、壽命長、抗惡劣環(huán)境等特點 , 應用于 門禁、交通系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、身份證、消費卡等 .2）主動式電子標簽 主動式電子標簽有一個板載電源為標簽電子電路工作提供能量 . 主動式電子標/ 42 簽可以主動向讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù) , 它不需要讀寫器發(fā)射來激活數(shù)據(jù)傳輸 . 主動式電子標簽能夠連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù) , 通常具有較長地生存時間 ,

35、 閱讀距離一般可 以在 30m以上 .3）半主動式電子標簽 半主動式電子標簽也有板載電源和完成特殊任務地電子元件 , 板載電源僅僅為 標簽地運算操作提供能量；其發(fā)送信號由讀寫器提供電源 . 半主動式電子標簽能對 高速移動目標讀取數(shù)據(jù) , 具有很好地可讀性 , 其讀寫器距離大約在 30m內 .2）讀寫器讀寫器是一個捕捉和處理 RFID 標簽數(shù)據(jù)地設備 ,可以是單獨地個體 , 也可以嵌 入到其它系統(tǒng)之中 .1） 讀寫器地組成結構 讀寫器地硬件部分通常由收發(fā)機、微處理器、存儲器、外部傳感器/ 執(zhí)行器/ 報警器地輸入 /輸出接口、通信接口 , 以及電源等部件組成 .2）讀寫器功能 主要有三個功能：一是

36、發(fā)送和接收功能 , 用來與標簽和分離地單個物品進行通 信；二是對接收信息進行初始化處理；三是連接主機網絡將信息傳送到數(shù)據(jù)交換與 管理系統(tǒng).3 ）控制器控制器是讀寫器芯片有序工作地指揮中心 . 最重要地是對讀寫器芯片地控制操 作.）讀寫器天線 天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號功率接收或輻射出去地設備 , 是電路 與空間地界面器件 ,用來實現(xiàn)導行波與自由空間波能量地轉化 . 在 RFID 系統(tǒng)中, 天線 分為電子標簽天線和讀寫器天線 , 分別承擔接收能量和發(fā)射能量地作用 .RFID 系統(tǒng)地天線主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等 . 偶極子天線 輻射能力強 , 制造工藝簡單 , 成本低

37、, 具有全方向性 ,通常用于遠距離 RFID 系統(tǒng)；微 帶貼片天線地方向是定向地 , 但工藝較復雜 , 成本較高；線圈天線用于電感耦合方式 用于近距離地 RFID系統(tǒng) .2RFID系統(tǒng)中地軟件組件RFID 系統(tǒng)中地軟件組件主要完成數(shù)據(jù)信息地存儲、管理以及對 RFID 標簽地讀 寫控制, 是獨立于 RFID硬件之上地部分 .RFID 系統(tǒng)歸根結底是為應用服務地 , 讀寫器 與應用系統(tǒng)之間地接口通常軟件組件來完成 .一般,RFID 軟件組件包含有：邊沿接口系統(tǒng)；中間件 , 為實現(xiàn)采集地信息地 傳遞與分發(fā)而開發(fā)地中間件；企業(yè)應用接口, 為企業(yè)前端軟件 , 主要完成讀寫功能、防碰撞功能、安全功能、檢測

38、糾錯功能 , 如設備供應商提供地系統(tǒng)演示軟件、 驅動軟件、接口軟件、集成商或者客戶自行開發(fā)地 RFID 前端操作軟件等；應用 軟件,主要指企業(yè)后端軟件 , 如后臺應用軟件、管理信息系統(tǒng) 軟件等.三、RFID系統(tǒng)地工作原理RFID 系統(tǒng)地基本工作原理：由讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率地射頻信號 , 當電子標簽進入有效工作區(qū)域時產生感應電流 ,從而獲得能量被激活 , 使得電子標簽 將自身編碼信息通過內置天線發(fā)射出去；讀寫器地接收天線接收到從標簽發(fā)送來地 調制信號 , 經天線地調制器傳送到讀寫器信號處理模塊 , 經解調和解碼后將有效信息 送到后臺主機系統(tǒng)進行相關處理；主機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算識別該標簽地

39、身份 , 針對/ 42 不同地設定做出相應地處理和控制 , 最終發(fā)出信號控制讀寫器完成不同地讀寫操作 . 從電子標簽到讀寫器之間地通信和能量感應方式來看 ,RFID 系統(tǒng)一般可以分為 電感耦合 磁耦合）系統(tǒng)和電磁反向散射耦合 電磁場耦合）系統(tǒng) . 電感耦合系統(tǒng)是 通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合 ,依據(jù)地是電磁感應定律；電磁反向散射耦合 , 即雷 達原理模型 ,發(fā)射出去地電磁波碰到目標后反射 ,同時攜帶回目標信息 , 依據(jù)地是電 磁波地空間傳播規(guī)律 .電感耦合方式一般適合于中、低頻率工作地近距離RFID 系統(tǒng)；電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作頻率地遠距離 RFID系統(tǒng) .四、RFID中

40、間件技術RFID中間件Middleware ）技術將企業(yè)級中間件技術延伸到 RFID 領域,是 RFID 產業(yè)鏈地關鍵共性技術 . 它是 RFID 讀寫器和應用系統(tǒng)之間地中介 .RFID 中間件屏蔽 了 RFID 設備地多樣性和復雜性 , 能夠為后臺業(yè)務系統(tǒng)提供強大地支撐 , 從而驅動更 廣泛、更豐富地 RFID 應用 .1RFID中間件地組成與特點 RFID中間件是介于前端讀寫器硬件模塊與后端數(shù)據(jù)庫、應用軟件之間地一類軟 件, 是 RFID 應用部署運作地中樞 . 中間件是一種獨立地系統(tǒng)軟件或服務程序 , 使用中 間件主要有 3 個目地：隔離應用層與設備接口；處理讀寫器與傳感器捕獲地原 始數(shù)

41、據(jù)；提供應用層接口用于管理讀寫器、查詢 RFID 觀測數(shù)據(jù) .1 ）組成： 3 個組件讀寫適配器、事件管理器、應用程序接口 .2 ）功能： RFID 中間件地主要任務是對讀寫器傳來地與標簽相關地數(shù)據(jù)行過 濾、匯總、計算等 , 減少從讀寫器傳往應用系統(tǒng)地大量原始數(shù)據(jù) ,生成加入了語義解 釋地事件數(shù)據(jù) , 主要有四大功能：數(shù)據(jù)實時采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)共享、安全服務.3 ）特點： RFID 中間件地特點有 1 ）標準地協(xié)議和接口 , 具備通用性、易用性2）分布式計算 , 提供網絡、硬件、操作系統(tǒng)透明性 3）滿足大量應用需要 4）能運 行于多種硬件和操作系統(tǒng)平臺 .五、 RFID 系統(tǒng)地安全首先 ,R

42、FID 系統(tǒng)中地傳輸是基于無線通信方式 , 使得傳送地數(shù)據(jù)容易被“偷 聽”；其次 ,在 RFID 系統(tǒng)中, 特別是在電子標簽上 ,計算能力和可編程能力都被標簽 本身地成本要求所約束 . 更準確地講 , 在一個特定地應用中 , 標簽地成本越低 , 它地計 算能力也就越弱 ,可防止安全被威脅地可編程能力也越弱 .一般, 常見地安全攻擊有 以下四種類型：電子標簽數(shù)據(jù)地獲取攻擊、電子標標簽和讀寫器之間地通信侵入、 侵犯讀寫器內部地數(shù)據(jù)、主機系統(tǒng)侵入 .第三章 傳感器及檢測技術一、傳感器概述1傳感器定義 傳感器是一種能把特定地被測量信息按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出地器 件或裝置 , 以滿足信息地傳輸

43、、處理、記錄、顯示和控制等要求 .其中有兩個含義一 是檢測信號；二是能把檢測地信息變換成一種與被測量有確定函數(shù)關系地而且便于 傳輸和處理地量 .2傳感器性能參數(shù)/ 421 ）閾值：即零位附近地分辨力 , 也就是指能使傳感器輸出端產生可測變化量地 最小被測輸入量值 .2 ）漂移：指一定時間間隔內傳感器輸出量存在著與被測輸入量無關地、不需 要地變化 , 包括零點漂移與靈敏度漂移 .3 ）過載能力：指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標永久改變地條件下 , 允許超過 測量范圍地能力 .4 ）穩(wěn)定性：指傳感器在具體時間內仍保持其性能地能力 .5 ）重復性：指傳感器輸入量在同一方向做全量程內連續(xù)重復測量所得輸出

44、/ 輸入特性曲線不一致地程度 . 產生不一致地主要原因是傳感器地機械部分不可避免地 存在著間隔、摩擦及松動等 .6 ）可靠性：通常包括工作壽命、平均無故障時間、保險期、疲勞性能、絕緣 電阻、耐壓等指標 .傳感器工作主要要求：高精度、低成本、高靈敏度、穩(wěn)定性好、工作可靠、 抗干擾能力強、動態(tài)特性好、結構簡單、使用維護方便、功耗低等 .二、傳感器地分類1按被測量分類 按用途分類）：被測量地類型主要有：機械量 , 如位移、 力、速度、加速度等；熱工量 , 如溫度、熱量、流量 速）、壓力 差）、液位 等；物性參量 , 如濃度、粘度、比重、酸堿度等；狀態(tài)參量 , 如裂紋、缺陷、泄 露、磨損等 .2按測量

45、原理分類 ：電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、磁電式、 光纖、激光、超聲波等傳感器；3按信號變換特征分類 ：結構型 主要通過傳感器結構參量地變化實現(xiàn)信號地 變換）、物性型 利用敏感元件材料本身物理屬性地變化來實現(xiàn)信號地變換）；4按能量關系分類： 能量轉換型 傳感器直接由被測對象輸入能量使其工作） 和能量控制型 傳感器從外部獲得能量使其工作 , 由被測量地變化控制外部供給能量 地變化, 如電阻式、電感式）；5按工作原理分類： 電學式傳感器 常用地有電阻式、電容式、電感式、磁電 式、電渦流式傳感器）、磁學式傳感器 利用鐵磁物質地一些物理效應制成地 , 主要 用于位移、轉矩等參數(shù)地測量）、光電

46、式傳感器、電勢型傳感器、電荷傳感器、半 導體傳感器、諧振式傳感器、電化學式傳感器 .三、傳感器地應用工業(yè)檢測和自動控制系統(tǒng)、汽車、家用電器、機器人、醫(yī)療用人體醫(yī)學、環(huán)境 保護、航空及航天、遙感技術 .四、傳感器地發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢1現(xiàn)狀傳感器技術是一項新興地高技術 , 是電子信息產業(yè)中地基礎行業(yè) . 傳感器是新技 術革命和信息化社會地重要技術基礎 , 美國早在 20 世紀 80 年代就聲稱世界已進入 傳感器時代 , 成立了國家技術小組 , 幫助政府組織和領導各大公司與研究部門地傳感 器技術開發(fā)工作 . 日本則把傳感器技術列為十大技術之一 , 我國從 20 世紀 60 年代開 始傳感技術 .2. 趨

47、勢/ 421）將采用系列高新技術設計開發(fā)新型傳感器2）微型化與微功耗3）集成化與多功能化4）智能化5）數(shù)字化6）網絡化五、傳感器組成與結構1傳感器地組成傳感器一般由敏感元件、轉換元件和變換電路三部分組成 . 如下圖所示：敏 感 元 件敏感元件：直接感受被測量 , 并輸出與被測量成確定關系地某一物理量地元件 . 轉換元件：傳感器地核心元件 ,以敏感元件地輸出為輸入 , 反感知地非電量轉換 成電信號輸出 .變換電路：將電路參數(shù)接入轉換電路 , 可轉換成電量輸出 .2傳感器地結構傳感器地結構形式取決于傳感器地設計思想 , 設計地一個重要特點是選擇信號 地方式, 把選擇出來地信號地某個方面性能在結構上

48、給予具體化 ,以滿足傳感器地技 術要求 . 可分為選擇固定信號方式、選擇補償信號方式、選擇差動信號方式、選擇 平均信號方式、選擇平衡信號方式傳感器 .六、現(xiàn)代檢測技術1現(xiàn)代檢測系統(tǒng)特點檢測技術是多學科知識地綜合應用 , 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)應包含測量、檢驗、故障診 斷、信息處理和決策輸出等內容 .檢測是借助專用地手段和技術工具 , 通過實驗地方 法, 把被測量與同性質地標準量進行比較 , 求出兩地比值 , 從而得到被測量數(shù)值地大 小地過程 . 測量是以確定量值為目地地一系列操作 .一般有以下特點： 1）測量過程軟件控制 2）智能化數(shù)據(jù)處理、 3）高度地靈 活性 4）實現(xiàn)多參數(shù)檢測與信息融合 5）測量速

49、度快 6）智能化功能強 .2測量技術地分類按測量過程地特點分類：直接測量法 偏差法、零位法、微差法）、間接測量 法、組合測量法；按測量地精度因素分：等精度測量法、非等精度測量法； 按測量儀表特點分：接觸測量法、非接觸測量法； 按測量對象地特點分：靜態(tài)測量法、動態(tài)測量法 .3檢測系統(tǒng)組成/ 42合.如下圖所示 , 檢測系統(tǒng)是傳感器與測量儀表、變換裝置等地有機結七、典型傳感器地工作原理及特點1電阻式傳感器是一種把被測量參量轉換為電阻變化地傳感器 . 常用地有：電位器式、電阻應 變式、熱敏效應式等 . 其核心元件是電阻應變片 敏感元件） , 根據(jù)材料與結構不同 , 可分為金屬電阻應變片和半導體應變片

50、 .2壓電式傳感器1）壓電效應：當沿著一定方向受到壓力或者拉力作用而發(fā)生形變時, 其兩個表面會產生符號相反地電荷；當外力去掉時 , 它們又重新回到不帶電地狀態(tài)；當受 力方向變化時 , 電荷地極性也隨著變化 .壓電式傳感器是以具有壓電效應地元件作為轉換元件地有源傳感器 , 可以把機 械能轉化為電能 , 也可以把電能轉化機械能 . 具有體積小、重量輕、工作頻帶寬、靈 敏度和精確度高地優(yōu)點 , 常用于力、加速度、機械沖擊、振動等測量 .2）原理：當壓電晶體片受力時 , 在晶體片地兩表面出現(xiàn)等量地正負電荷 , 晶體 片地兩表面相當于一個電容地兩個極板 , 兩極板之間地物質相當于電容極板間地介 質, 因

51、而壓電晶體片在工作時就等效一只平行板介質電容 .C=A. 表示壓電材料地介電常數(shù) ,A 表示壓電晶體片工作面地面積 , 表示 極板間距 晶片厚度 m）U=q/CP89-P90）兩片壓電晶片 : 串聯(lián)時 電荷不變 , 電壓為單片地 2 倍 , 電容為單片地 1/2 倍）；并聯(lián)時 電荷為單片地 2 倍, 電壓不變, 電容為單片地 2 倍）3磁電式傳感器 利用電磁感應原理將被測量轉換成電信號 , 分為動圈式和磁阻式兩大類 .動圈式傳感器： e=-knbsww表示角速度 s 表示單匝線圈地零度截面積 k 表示與 結構有關地系數(shù) k1）；磁阻式傳感器： f=n/60=w/2 f 表示感應電動勢頻率 w

52、表示圓輪地角速度 N 表 示圓輪地轉速）4光纖式傳感器1 ）工作原理：將來自光源地光經過光纖送入調制器 , 使待測參數(shù)與進入調制區(qū) 地光相互作用后 ,導致光地光學性質發(fā)生變化 , 成為調制地信號光 ,再經過光纖送入 光探測器,經解調器解調后 ,獲得被測參數(shù) .因為光纖既是一種電光材料 , 又是一種磁 光材料, 即同電和磁存在著某些相互作用地效應 , 可以說光纖兼具“傳”和“感”兩 種功能.2 ）分類：導光型 簡稱 NFF,使用多模光纖）和傳感型 多使用單模光纖） . 在導 光型光纖傳感器中 ,光纖僅作為傳播光地介質 , 不是敏感元件 ,即只“傳”不“感” , 對外界信息地“感覺”功能是依靠其他

53、物理性質地功能元件來完成地 . 傳感器中地 光纖是不連續(xù)地 ,其間有中斷 , 中斷地部分要接上其他介質地敏感元件 , 調制器可能 是光譜變化地敏感元件或其他敏感元件 .3 ）主要特點1）光纖傳感器不受電磁場地干擾 . 光信息在光纖中傳輸時 , 不會與電磁場發(fā)生/ 42作用,所以信息在傳輸過程中抗電磁干擾能力很強 , 特別適用于電力系統(tǒng) .2）光纖傳感器地絕緣性能高 .光纖是不導電地非金屬材料 , 其外層地涂敷材料 硅膠也不導電 , 因而光纖絕緣性能高 , 很方便測量帶高壓設備地各種參量 .3）光纖傳感器防爆性能好 , 體積很小、重量輕、耐高壓、耐腐蝕 . 在光纖內部 傳輸?shù)匦盘柲芰亢苄?, 不

54、會產生火花、高溫、漏電等不安全因素 , 適用于惡劣條件下 地非接觸式、非破壞性、遠距離測量 .4）光纖傳感器信息傳輸量大、導光性能好、靈敏度高 , 對傳輸距離較短地光纖 傳感器來說 , 其傳輸損耗可忽略不計 .5）光纖細而柔軟 , 可以制成非常小巧地光纖傳感器 , 廣泛地應用于位移、溫 度、壓力、速度、加速度、液位、成分、流量等物理量及其他特殊對象和場合地參 數(shù)測量中.八、傳感器與接口技術, 變換為計算機可識, 得到所需地數(shù)據(jù)1傳感器接口電路組成微機檢測系統(tǒng)地任務是對傳感器輸出地模擬信號進行采集 別地數(shù)字信號 , 并由微機根據(jù)不同地需要進行相應地計算和處理 傳感器與微機接口電路地組成如下圖所示

55、：傳感器1調理放大 1采樣保持 1傳感器2調理放大 2采樣保持 2傳感器n調理放大 n采樣保持n信號采集信號調理采樣保持多 路 開 關微計算機2傳感器地信號采集電路1 ）采樣 / 保持器： A/D 轉換器轉換過程需要一定時間 , 需要采樣值在 A/D 轉換過 程中保質不變 , 否則轉換精度會受到影響 , 所以要用 A/D 采樣保持器 .采樣保持器地主要性能參數(shù)：捕捉時間、孔徑時間、孔徑抖動、保持建立時 間、衰減率、傳導誤差 .2 ）多路模擬開關：檢測系統(tǒng)中 , 需要同時采集多個傳感器地參數(shù) , 并進行模數(shù) 轉換,為降低成本 , 一般只用一個 A/D 轉換器, 因此需要一個多路模擬開關 , 輪流

56、把各 傳感器輸出地信號切換到 A/D 轉換器.多路模擬開關技術指標要求導通電阻小 , 斷開 電阻大.3 ）常用 A/D 轉換器1）積分型 A/D 轉換器：單積分 結構簡單、精度低、穩(wěn)定性差）；雙積分 對 稱頻率、抗干擾能力強、精度高、轉換速率慢）；2）比較型 A/D 轉換器：又稱為直接型 A/D 轉換器. 其中逐次近似型 A/D轉換器 是應用廣泛地中、高速轉換器 , 特點是轉換速率快 , 指標性能價格平衡性好；3）無反饋比較型 A/D 轉換器：目前轉換速度最快地轉換器 , 分為并行、串行、 串行并行比較型三種 .4 ） A/D轉換器地選用/ 42選用標準：根據(jù)分辨率、轉換時間、精度等要求 .

57、一般位數(shù)高 , 轉換誤差小 , 精 度高,成本高. 常用地 A/D 轉換器位數(shù)為 8、10、12位,16 位因成本高較少用 . 積分型 和比較 A/D 轉換器是目前使用最多地兩種 .九、智能檢測系統(tǒng)傳感器在原理與結構上千差萬別 , 如何根據(jù)具體地測量目地、測量對象以及測 量環(huán)境合理地選用傳感器 , 組成一個智能檢測系統(tǒng) , 是在進行某個量測量時首先要解 決地問題.智能檢測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成 ,如下圖所示 . 智能檢測系統(tǒng)地核心是 主機, 獲取檢測信息 ,對檢測信息進行初步處理地是分機 .典型智能檢測系統(tǒng)包括一 個主機和多個分機 .智能檢測系統(tǒng)硬件構成圖智能檢測系統(tǒng)地分機多以單片機為數(shù)

58、據(jù)處理核心 特大型智能檢測系統(tǒng)以工控 機或 PC機為分機地數(shù)據(jù)處理核心） , 典型地智能檢測系統(tǒng)包含一個主機和多個分機 組成多機系統(tǒng)或網絡系統(tǒng) .1分機之間地連接分機由傳感器、信號調理、 A/D 轉換、單片機等部分組成 . 將它們聯(lián)接成智能 檢測系統(tǒng)地基本單元 , 是決定系統(tǒng)檢測性能地重要環(huán)節(jié) .2通信標準接口與總線系統(tǒng) 各分機之間地連接方式是組建智能檢測系統(tǒng)地關鍵 .3智能檢測系統(tǒng)設計智能檢測系統(tǒng)設計包括硬件電路、接口選型和軟件設計 . 硬件設計原則：簡化/ 42電路設計、低功耗設計、通用化、標準化、可擴展性、采用通用化接口；軟件設計 原則：優(yōu)化界面、使用編制、修改、調試、運行和升級方便地應

59、用軟件、豐富地軟 件功能.4智能傳感器主要功能 ：數(shù)據(jù)處理、自檢、自診斷、自校正、數(shù)字通信接口 功能、顯示和報警功能、組態(tài)功能、掉電功能、人機對話功能、存儲功能等 .第四章 物聯(lián)網通信與網絡技術一、概述通信是現(xiàn)代信息社會中包括能源、交通、通信在內地三大基礎結構之一 , 是現(xiàn) 代信息社會運行機體地神經系統(tǒng) .在通信領域 , 發(fā)展最快、應用最廣地是無線通信及 通信網絡技術 , 其中寬帶衛(wèi)星通信、蜂窩式無線網絡、移動IP 、WLANWiF）i 、ZigBee、UW、B 藍牙、 WiMAX等都是 21 世紀熱門地無線通信技術應用 .1無線通信技術無線通信 Wireless communication

60、）是利用電磁波信號在自由空間中傳播地 特性進行信息交換地一種通信方式 . 現(xiàn)代無線通信技術基本上是分區(qū)通信或蜂窩通 信, 基于數(shù)字化、移動性和個人通信、分區(qū)制和頻率復用、點對點通信等基本技術.1）蜂窩移動通信因為分配給移動通信地帶寬有限 , 必須用空間地分區(qū)來加以補償 , 將通信空間劃 分成許多通信小區(qū) , 常用六邊形表示 , 形象稱為蜂窩 , 這種移動通信稱為蜂窩通信 , 是 移動通信地主流 .2）多點通信技術是指信號由基站到用戶端以點到多點地方式傳送 , 信號由用戶端到基站以點對 點方式傳送 . 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)是點到多點地系統(tǒng) ,其主要特點是多個移動終端對基 站進行通信或與基站并行通信