物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)課件

第二講物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)1謝謝觀賞2019-6-29復(fù)習(xí)上節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容

物聯(lián)網(wǎng)工程的概念；物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)；物聯(lián)網(wǎng)工程的開(kāi)發(fā)過(guò)程。2謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程的定義：***

物聯(lián)網(wǎng)工程是研究物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施與管理的工程科學(xué)。要求從業(yè)人員根據(jù)客戶(hù)的需求和目標(biāo)，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，制定物聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)方案、協(xié)助招標(biāo)、開(kāi)展設(shè)計(jì)、具體實(shí)施、管理與運(yùn)維等工程活動(dòng)。3謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程的總體目標(biāo)**

物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)：是在系統(tǒng)工程科學(xué)方法指導(dǎo)下，根據(jù)用戶(hù)的需求和目標(biāo)，設(shè)計(jì)完善的實(shí)施方案，優(yōu)選各種技術(shù)和產(chǎn)品，科學(xué)組織工程實(shí)施，建成一個(gè)可靠性高、性?xún)r(jià)比高、易于使用、滿(mǎn)足用戶(hù)需求的應(yīng)用系統(tǒng)。4謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程開(kāi)發(fā)過(guò)程***

5謝謝觀賞2019-6-296謝謝觀賞2019-6-29本次課的主要內(nèi)容：一、物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)：四部分。1感知層技術(shù)；2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)；3應(yīng)用層技術(shù)；4公共技術(shù)。二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1感知層的核心技術(shù)；2網(wǎng)絡(luò)層的核心技術(shù)；3應(yīng)用層的核心技術(shù)；4共性支撐技術(shù)。三、物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)7謝謝觀賞2019-6-29一、物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)**

8謝謝觀賞2019-6-29一、物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)

1感知層技術(shù)；P5數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻等數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及到傳感器、RDIF、多媒體信息采集、二維條碼和實(shí)時(shí)定位等技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同信息處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)短距離傳輸、自組網(wǎng)的協(xié)同信息處理。9謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)

2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)；P5實(shí)現(xiàn)廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到信息無(wú)障礙、高可靠性、高安全性地進(jìn)行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相結(jié)合。10謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)

3應(yīng)用層技術(shù)；P6應(yīng)用層主要包括應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流等行業(yè)應(yīng)用。11謝謝觀賞2019-6-29物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)架構(gòu)

4公共技術(shù)；P6公共技術(shù)不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某個(gè)特定層面，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的三層都有關(guān)系，包括標(biāo)識(shí)與解析、安全技術(shù)、物流管理和服務(wù)質(zhì)量管理等。12謝謝觀賞2019-6-29二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要分為三個(gè)方面：

第一，終端的數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、終端網(wǎng)絡(luò)的部署和協(xié)同等，以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的RFID為代表；

第二，異構(gòu)的接入網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)的核心網(wǎng)絡(luò)，包括基礎(chǔ)的NGN核心網(wǎng)和3G、Wi-Fi、藍(lán)牙等接入技術(shù)；

第三，由中間件、信息開(kāi)放平臺(tái)和服務(wù)支撐子層以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域示范系統(tǒng)等。13謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)P61.感知節(jié)點(diǎn)（1）傳感器的靜態(tài)特性。（2）傳感器的動(dòng)態(tài)特性。（3）傳感器的線性度。14謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)2.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由獨(dú)立分布的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)。通常，一個(gè)典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)包括：傳感器接口、ADC、微處理器、電源以及無(wú)線收發(fā)裝置。構(gòu)建一個(gè)典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，必須要考慮以下四個(gè)重要的因素：網(wǎng)絡(luò)選擇、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、功耗以及兼容性。15謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)3.射頻識(shí)別技術(shù)RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)。只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體，系統(tǒng)由一個(gè)讀寫(xiě)器和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。16謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)4.條碼技術(shù)條碼是一種機(jī)器識(shí)讀語(yǔ)言，由一組規(guī)則排列的條、空及其對(duì)應(yīng)字符組成的標(biāo)記，用以表示一定的信息。17謝謝觀賞2019-6-291.3.1感知層的核心技術(shù)4.條碼技術(shù)條碼識(shí)讀原理是利用條碼的寬窄和反射率不同進(jìn)行識(shí)讀的。由光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)照射到條碼符號(hào)上面，光強(qiáng)信號(hào)在光電轉(zhuǎn)換器上產(chǎn)生電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)濾波、整形，被譯碼器解釋為計(jì)算機(jī)可以直接接受的數(shù)字信號(hào)。18謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)4.條碼技術(shù)條碼可分為一維條碼和二維條碼。一維條碼也就是我們通常所說(shuō)的傳統(tǒng)條碼，按照應(yīng)用可分為商品條碼和物流條碼。商品條碼包括EAN碼和UPC碼，物流條碼包括128碼、ITF碼、39碼、庫(kù)德巴碼等。19謝謝觀賞2019-6-294.條碼技術(shù)二維條碼根據(jù)構(gòu)成原理、結(jié)構(gòu)形狀的差異，可分為行排式二維條碼和矩陣式二維條碼。20謝謝觀賞2019-6-291.3.1感知層的核心技術(shù)5.智能IC卡技術(shù)IC卡的基本工作原理是：射頻讀寫(xiě)器向IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)協(xié)振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，這樣在電磁波激勵(lì)下，LC串聯(lián)協(xié)振電路產(chǎn)生共振，從而使電容有了電荷；在這個(gè)電荷的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接受讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)。21謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)6.光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)光學(xué)字符識(shí)別（OpticalCharacterRecognition，簡(jiǎn)稱(chēng)OCR）是指對(duì)文本資料進(jìn)行掃描，然后對(duì)圖像文件進(jìn)行分析處理，獲取文字及版面信息的過(guò)程。22謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)7.聲音識(shí)別/語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)也被稱(chēng)為自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別（AutomaticSpeechRecognition，簡(jiǎn)稱(chēng)ASR），其目標(biāo)是將人類(lèi)語(yǔ)音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的輸入，例如按鍵、二進(jìn)制編碼或者字符序列。23謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.1感知層的核心技術(shù)8.中間件技術(shù)中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)間共享資源。中間件位于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器在操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算機(jī)資源和網(wǎng)絡(luò)通訊，是連接兩個(gè)獨(dú)立應(yīng)用程序或獨(dú)立系統(tǒng)的軟件。相連接的系統(tǒng)，即使它們具有不同的接口，但通過(guò)中間件相互之間仍能交換信息。24謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)P111.異構(gòu)網(wǎng)融合技術(shù)網(wǎng)絡(luò)不具有相同的傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議。目前，不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)之間的鏈接大多是異構(gòu)網(wǎng)間的鏈接。25謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)2.遠(yuǎn)程控制技術(shù)遠(yuǎn)程控制是管理人員在異地通過(guò)計(jì)算機(jī)異地?fù)芴?hào)或雙方接入Internet的手段，連通需被控制的計(jì)算機(jī)，將被控計(jì)算機(jī)的桌面環(huán)境顯示到本地計(jì)算機(jī)上，通過(guò)本地計(jì)算機(jī)對(duì)遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)進(jìn)行配置、軟件安裝程序、修改等工作。26謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)3.存儲(chǔ)資源管理技術(shù)存儲(chǔ)資源管理是一類(lèi)應(yīng)用程序，它們管理和監(jiān)控物理及邏輯層次上的存儲(chǔ)資源，從而簡(jiǎn)化了管理，提高了數(shù)據(jù)的可用性。27謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)4.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)建立的一種信息技術(shù)（InformationTechnology，簡(jiǎn)稱(chēng)IT）。28謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)5.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義：為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：物理層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議。29謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)6.M2M技術(shù)M2M是將數(shù)據(jù)從一臺(tái)終端傳送到另一臺(tái)終端，也就是機(jī)器與機(jī)器（MachinetoMachine）。人對(duì)機(jī)器（MantoMachine）、機(jī)器對(duì)人（Man

to

Machine）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器（MobiletoMachine）之間的連接與通信，它涵蓋了所有現(xiàn)實(shí)的人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段。30謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)7.無(wú)線接入技術(shù)無(wú)線接入技術(shù)（WirelessAccess）是一種利用微波、衛(wèi)星等無(wú)線傳輸技術(shù)將用戶(hù)終端接入到業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，為用戶(hù)提供各種業(yè)務(wù)的通信方式。31謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)8.云計(jì)算技術(shù)云計(jì)算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶(hù)按所需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱(chēng)為“云”。云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)和云設(shè)備。32謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)9.通信技術(shù)（1）Wi-Fi技術(shù)。

（6）802.15.4。（2）ZigBee技術(shù)。

（7）IPv6。（3）WiMax。

（8）4G。（4）藍(lán)牙技術(shù)。（9）WirelessMAN-Advanced。（5）紅外技術(shù)。33謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.3應(yīng)用層技術(shù)P15智能交通

5.車(chē)聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)

6.智能農(nóng)業(yè)智能家居

7.智能旅游智能醫(yī)療8.智能物流34謝謝觀賞2019-6-291.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.3.4共性支撐技術(shù)P17全球定位技術(shù)智能電網(wǎng)

5.嵌入式技術(shù)GPS原理

6.信息安全室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)

7.海量信息存儲(chǔ)4.遙感技術(shù)

8.智能決策支持系統(tǒng)（DSS）35謝謝觀賞2019-6-29三、物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)P211.4.1RFID標(biāo)準(zhǔn)36謝謝觀賞2019-6-29三、

物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)適于組建低速率的、短距離的無(wú)線局域網(wǎng)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無(wú)線傳輸過(guò)程中，采用沖突監(jiān)測(cè)載波監(jiān)聽(tīng)機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是星形網(wǎng)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等網(wǎng)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了三種數(shù)據(jù)傳輸頻率，分別為868MHz、915MHz、2450MHz。前兩種傳輸頻率采取BPSK的調(diào)制方式，后一種采用0-QPSK的調(diào)制方式。各種頻率分別支持20、40、250kbps的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速度，頻率的選擇取決于局域網(wǎng)的規(guī)則和用戶(hù)的選擇，傳輸距離在0~70m。37謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)38謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.2IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)39謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.3ZigBee標(biāo)準(zhǔn)ZigBee標(biāo)準(zhǔn)是一種新興的短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它是基于IEEE802.15.4協(xié)議棧，主要針對(duì)低速率的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的。它功耗低，是最具有可能應(yīng)用在工控場(chǎng)合的無(wú)線方式。它和2.4GHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps，915MHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為40kbps，而868MHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為20kbps。它采用跳頻技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。40謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.3ZigBee標(biāo)準(zhǔn)41謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.4其他標(biāo)準(zhǔn)短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有IrDA協(xié)議、Bluetooth技術(shù)和802.11Wi-Fi等技術(shù)。42謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.4其他標(biāo)準(zhǔn)1.IrDA協(xié)議IrDA（InfraredDataAssociation）是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離很短，一般在0~1m，通信介質(zhì)為波長(zhǎng)為900nm左右的近紅外線，傳輸速率最快可達(dá)16Mbps，其傳輸具備角度?。?0°角以?xún)?nèi)）、距離短、數(shù)據(jù)直線傳輸、傳輸速率較高，保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。IrDA協(xié)議只適用于兩臺(tái)（非多臺(tái)）設(shè)備之間的連接。43謝謝觀賞2019-6-291.4物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)1.4.4其他標(biāo)準(zhǔn)2.BluetoothBluetooth技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，通信距離在10m半徑范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸帶寬最高可達(dá)1Mbps。Bluetooth工作在全球開(kāi)放的2.4GHz

ISM頻段，使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz~2.480GHz的電磁波。