物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用-基于人工智能經(jīng)典案例 課件全套 黃如 第1-5章 物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述 -AI賦能的智慧城市與運(yùn)作調(diào)控

物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用1引言物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述物聯(lián)網(wǎng)作為第三次信息浪潮的代表技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。對于我國而言，物聯(lián)網(wǎng)能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的改變及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式更加合理，并帶來更大的經(jīng)濟(jì)收益；對于企業(yè)而言，物聯(lián)網(wǎng)帶來的既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，抓住物聯(lián)網(wǎng)所帶來的技術(shù)革新，能讓企業(yè)在新時代站穩(wěn)腳跟，占據(jù)優(yōu)勢；對于個人而言，了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識，能讓人們更好、更便捷地利用身邊存在的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如智能家居等，提高生活質(zhì)量。本章概述以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks，WSNs）為核心載體的物聯(lián)網(wǎng)工程的基本概念和支撐技術(shù)，重點討論物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、發(fā)展歷程、體系架構(gòu)和現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使讀者了解物聯(lián)網(wǎng)的基本體系構(gòu)架、重要支撐技術(shù)和廣闊的應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings,IoT）：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，核心是物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)。兩層含義：物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)。用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。31物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述物聯(lián)網(wǎng)概述

技術(shù)理解應(yīng)用理解狹義理解泛在理解關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)絡(luò)

關(guān)鍵詞：服務(wù)應(yīng)用關(guān)鍵詞：物物相聯(lián)關(guān)鍵詞：融合架構(gòu)綜合運(yùn)用傳感器、微機(jī)電、嵌入式計算、分布式信息處理和無線通信等技術(shù)，將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ男畔⑻幚碇行?，最終實現(xiàn)物與物、人與物之間的自動化信息交互和處理的智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的應(yīng)用層面的各種服務(wù)的總和。為用戶提供生產(chǎn)、生活的遠(yuǎn)程監(jiān)控、指揮調(diào)度、采集測量、智能識別、定位跟蹤等方面的應(yīng)用服務(wù)，達(dá)到以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)與生活的目標(biāo)通過無線射頻識別、感應(yīng)設(shè)備、定位系統(tǒng)等技術(shù)手段和載體，按約定的協(xié)議把世界上所有的物體都連接起來，并與現(xiàn)有的“互聯(lián)網(wǎng)”結(jié)合，實現(xiàn)人類社會與物理世界的普遍聯(lián)系聯(lián)系各類物理基礎(chǔ)設(shè)施與信息功能的融合體系。將物聯(lián)網(wǎng)理解為一種基于多類型網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、通信交流和信息處理的融合體系架構(gòu)，而非一個物理上獨立存在的實體網(wǎng)絡(luò)41物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景對于我國：促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的改變及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。使經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式更加合理，帶來更大的經(jīng)濟(jì)收益。對于企業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)帶來的既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。抓住物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)革新，企業(yè)能在新時代站穩(wěn)腳跟，占據(jù)優(yōu)勢。對于個人：了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識，能更好地利用身邊的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如智能家居），提高生活質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的核心載體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks,WSNs）：物聯(lián)網(wǎng)的核心載體，負(fù)責(zé)信息的獲取、傳輸與處理。特點：數(shù)據(jù)中心、自組織、多跳路由、動態(tài)拓?fù)?、密分布集等。代表“后PC時代”更小、更廉價的低功耗計算設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)目標(biāo)可尋址、可通信、可控制：數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、泛在化與開放模式逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的演進(jìn)目標(biāo)。1物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用領(lǐng)域軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家居、工業(yè)自動化、反恐等：物聯(lián)網(wǎng)在多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，推動各行業(yè)的智能化發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的未來展望物聯(lián)網(wǎng)作為第三次信息浪潮的代表技術(shù)：具有廣闊的應(yīng)用前景，將深刻改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。領(lǐng)

域用

途軍

事兵力和裝備的監(jiān)控、目標(biāo)定位、情報獲取等；戰(zhàn)場情況監(jiān)視和占領(lǐng)區(qū)的偵察等；協(xié)助智能彈藥對目標(biāo)進(jìn)行攻擊及對戰(zhàn)場破壞情況進(jìn)行評估；核武器、生物武器的成分及攻擊后的監(jiān)測和偵察等環(huán)

境監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤情況、空氣情況；大面積的地表監(jiān)測和行星探測；氣象和地理研究；地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測；生物環(huán)境的研究；森林火災(zāi)的等

醫(yī)

療通過傳感器節(jié)點可對病人的心跳速率、血壓等進(jìn)行實時監(jiān)測，提供對人體狀況遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷；用于醫(yī)院中的藥品管理，對藥品種類進(jìn)行分類、辨識等家居及城市管理智能家居通過布置于房間內(nèi)的溫度、濕度、光照、空氣成分無線傳感器等，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對家庭環(huán)境進(jìn)行自動控制，提供智慧、舒適的居住環(huán)境橋梁建筑安全通過布置于建筑物內(nèi)的圖像、聲音、氣體、溫度、壓力、輻射傳感器等，發(fā)現(xiàn)異常事件并及時報警，自動啟動應(yīng)急措施工業(yè)自動化大型設(shè)備的監(jiān)控反恐和公共安全通過特殊用途的傳感器（如生物化學(xué)傳感器）監(jiān)測有害物、危險物的信息，準(zhǔn)確判定生化物質(zhì)的成分及泄漏源位置，可用于反恐襲擊，提高對突發(fā)事件的應(yīng)變能力561物聯(lián)網(wǎng)的基本特征物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述從物聯(lián)網(wǎng)定義的技術(shù)理解角度來看，物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比有其自身鮮明的特征。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳輸和智能處理。（1）全面感知。物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用各種感知技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中部署了海量的多種類型的傳感器，整體構(gòu)成了分布式異構(gòu)信源系統(tǒng)，并且因為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域存在廣泛性、分布環(huán)境存在復(fù)雜性和工作時空存在差異性，所以不同類型的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容、信息格式及時空變化規(guī)律都存在差異性，這使得物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的信息呈現(xiàn)海量性、多源性、分布式性等多樣性的特征。（2）可靠傳輸。物聯(lián)網(wǎng)通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳輸出去。由物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器所定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，因此在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。（3）智能處理。物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，而且具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器技術(shù)、無線通信和微機(jī)電技術(shù)與智能處理機(jī)制相結(jié)合，利用云計算、模式識別等各種智能技術(shù)擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的多樣性信息中分析、加工和處理有意義的數(shù)據(jù)，可適應(yīng)用戶的不同需求并拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。71物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述路由技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議特性能量有限：傳感器節(jié)點能量有限，路由協(xié)議需考慮能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存期。基于局部信息：節(jié)點無法存儲大量路由信息，需在局部拓?fù)湫畔⑾聦崿F(xiàn)高效路由。以數(shù)據(jù)為中心：應(yīng)用關(guān)注的是滿足某種條件的感知數(shù)據(jù)，路由需以數(shù)據(jù)為中心。應(yīng)用相關(guān)：不同應(yīng)用需求不同，路由協(xié)議需針對具體應(yīng)用設(shè)計。路由協(xié)議分類平面網(wǎng)絡(luò)路由：所有節(jié)點地位相同，協(xié)同工作。特點：簡單、健壯性好，適合小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。層次網(wǎng)絡(luò)路由：節(jié)點按分簇方法分為不同簇，邏輯結(jié)構(gòu)為層次。特點：通過簇間多跳通信和數(shù)據(jù)融合，降低能耗。

81路由技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述典型路由協(xié)議洪泛路由（Flooding）：每個節(jié)點收到數(shù)據(jù)包后廣播給所有鄰居節(jié)點。優(yōu)點：簡單、可靠，適合節(jié)點運(yùn)動劇烈的場景。缺點：內(nèi)爆、交疊問題，導(dǎo)致重復(fù)分組，占用網(wǎng)絡(luò)資源。SPIN路由（SensorProtocolforInformationviaNegotiation）：通過ADV、REQ、DATA三種消息實現(xiàn)數(shù)據(jù)在感興趣節(jié)點間傳輸。優(yōu)點：避免洪泛路由的內(nèi)爆和交疊問題，降低能耗。定向擴(kuò)散路由（DirectedDiffusion,DD）：基于查詢的路由協(xié)議，匯聚節(jié)點通過興趣消息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù)。優(yōu)點：能量有效性好、延遲小、可擴(kuò)展性強(qiáng)。缺點：梯度建立階段耗費大，不適合連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。91物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述無線媒體接入技術(shù)MAC協(xié)議分類固定分配MAC協(xié)議：特點：固定時槽分配，避免沖突，但能耗較大。典型協(xié)議：TRAMA、TDMA-W。隨機(jī)競爭MAC協(xié)議：特點：節(jié)點隨機(jī)競爭信道，適合低負(fù)載網(wǎng)絡(luò)。典型協(xié)議：S-MAC、T-MAC、B-MAC?；旌螹AC協(xié)議：特點：結(jié)合固定分配和隨機(jī)競爭的優(yōu)點，適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。典型協(xié)議：Z-MAC。MAC協(xié)議的主要特性及面臨的問題能量有限性：節(jié)點能量有限，MAC協(xié)議需控制節(jié)點在信息采集和傳輸過程中節(jié)省能量。可擴(kuò)展性：MAC協(xié)議需適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠蛐诺拉h(huán)境的動態(tài)變化。網(wǎng)絡(luò)效率：提高信道的吞吐量、帶寬利用率，減小網(wǎng)絡(luò)延遲。面臨的問題：空閑監(jiān)聽、沖突（碰撞）、控制開銷、串?dāng)_（串音）。101物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述無線媒體接入技術(shù)典型MAC協(xié)議TRAMA（Traffic-AdaptiveMediumAccess）協(xié)議：特點：流量自適應(yīng)，動態(tài)調(diào)整占空比，降低能耗。優(yōu)點：適用于周期性數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。缺點：實現(xiàn)復(fù)雜，對時間同步依賴大，端到端時延較大。TDMA-W協(xié)議：特點：使用固定時槽收發(fā)數(shù)據(jù)，節(jié)點周期性喚醒。優(yōu)點：適用于基于事件的數(shù)據(jù)量不大的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。缺點：存儲開銷大，時延大，發(fā)生沖突碰撞的概率大。S-MAC（Sensor-MAC）協(xié)議：特點：節(jié)點周期性休眠，減少空閑監(jiān)聽，降低能耗。優(yōu)點：適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，降低功耗。缺點：通信時延較大，不適用于時間性要求嚴(yán)格的領(lǐng)域。111物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述信息融合技術(shù)信息融合技術(shù)概述定義：信息融合是利用計算機(jī)技術(shù)對多傳感器的觀測信息進(jìn)行自動分析、綜合處理，以完成決策和估計任務(wù)的過程。核心：多傳感器系統(tǒng)是信息融合的硬件基礎(chǔ)，多源信息是信息融合的加工對象，協(xié)調(diào)優(yōu)化和綜合處理是信息融合的核心。信息融合分類數(shù)據(jù)級融合（像素級融合）：特點：直接結(jié)合原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)損失小，精度高。缺點：實時性差，要求傳感器同類，數(shù)據(jù)通信量大。典型算法：卡爾曼濾波算法。特征級融合：特點：對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，降低數(shù)據(jù)量，保持重要信息。典型算法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、聚類算法。決策級融合：特點：結(jié)合實體的位置、屬性或身份信息，得出最終解決方案。優(yōu)點：處理信息量小，容錯性強(qiáng)，傳感器可異類。典型算法：貝葉斯推理、D-S證據(jù)理論。121物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)博弈論在網(wǎng)絡(luò)抗毀性中的應(yīng)用博弈論簡介：研究多個個體或團(tuán)隊在特定條件下的策略選擇，實現(xiàn)利益最大化或風(fēng)險最小化。在網(wǎng)絡(luò)抗毀性中的應(yīng)用：通過非合作博弈，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。應(yīng)用場景：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建、網(wǎng)絡(luò)損毀恢復(fù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)抗毀性中的應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介：模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)，得到符合要求的抗毀性指標(biāo)權(quán)重。在網(wǎng)絡(luò)抗毀性中的應(yīng)用：通過訓(xùn)練多個網(wǎng)絡(luò)，得到最優(yōu)的抗毀性指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用場景：防空反導(dǎo)指控網(wǎng)絡(luò)抗毀性評估。131物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述中間件技術(shù)中間件技術(shù)的簡介定義：中間件是介于應(yīng)用系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件，用于管理計算機(jī)資源和網(wǎng)絡(luò)通信，連接兩個獨立應(yīng)用程序或獨立系統(tǒng)。功能：屏蔽操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的差異，提供多種通信機(jī)制，支持物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的有效開發(fā)與穩(wěn)固運(yùn)行。特點：獨立于架構(gòu)、數(shù)據(jù)流、處理流、標(biāo)準(zhǔn)化。中間件技術(shù)的應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)：通過中間件技術(shù)，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的訪問和數(shù)據(jù)交互。企業(yè)應(yīng)用集成：通過中間件技術(shù)，集成不同應(yīng)用系統(tǒng)，提高企業(yè)運(yùn)營效率。分布式計算：通過中間件技術(shù)，實現(xiàn)分布式環(huán)境下的任務(wù)協(xié)作和數(shù)據(jù)共享。141物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述人工智能人工智能的定義像人一樣行動的系統(tǒng)：通過行為測試（如圖靈測試）判斷系統(tǒng)是否具有智能。核心：系統(tǒng)能否通過行為測試，表現(xiàn)出與人類相似的智能行為。像人一樣思考的系統(tǒng)：關(guān)注系統(tǒng)的推理步驟是否與人類相似。核心：系統(tǒng)是否能夠模擬人類的思維過程。理性地思考的系統(tǒng)：通過邏輯推理和符號計算，實現(xiàn)智能決策。核心：系統(tǒng)是否能夠基于邏輯和規(guī)則進(jìn)行理性推理。理性地行動的系統(tǒng)：系統(tǒng)通過行動獲得最佳結(jié)果，尤其是在不確定環(huán)境下。核心：系統(tǒng)是否能夠通過行動實現(xiàn)最優(yōu)目標(biāo)。151物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述人工智能人工智能的分類弱人工智能（NarrowAI）：專注于特定任務(wù)，不具備通用智能。示例：語音助手（如Siri）、圖像識別系統(tǒng)、推薦算法。特點：只能執(zhí)行特定任務(wù)，無法進(jìn)行自主思考。強(qiáng)人工智能（StrongAI）：具備與人類相當(dāng)?shù)耐ㄓ弥悄?，能夠進(jìn)行自主思考和決策。示例：科幻電影中的智能機(jī)器人（如《終結(jié)者》中的Skynet）。特點：具備自主意識，能夠處理復(fù)雜任務(wù)。超人工智能（SuperAI）：超越人類智能，具備遠(yuǎn)超人類的能力。示例：理論上的超級智能系統(tǒng)，能夠解決人類無法解決的問題。特點：智能水平遠(yuǎn)超人類，可能具備自我進(jìn)化的能力。161物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述云計算和霧計算云計算的定義與發(fā)展史定義：云計算是一種通過網(wǎng)絡(luò)提供按需計算資源的模式，用戶可以根據(jù)需求獲取計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。發(fā)展史：1963年：美國國防部高級研究計劃局（DARPA）啟動MAC項目，提出“計算機(jī)公共事業(yè)”概念。20世紀(jì)90年代：虛擬機(jī)的流行推動了云計算基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的發(fā)展。2006年：谷歌、亞馬遜和IBM提出云端應(yīng)用，云計算概念正式提出。2010年至今：云計算成為全球信息技術(shù)企業(yè)的轉(zhuǎn)型目標(biāo)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。云計算的服務(wù)類型基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）：提供虛擬化的計算資源，如服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)。示例：AmazonEC2、MicrosoftAzure。平臺即服務(wù)（PaaS）：提供開發(fā)和部署應(yīng)用程序的平臺，用戶無需管理底層基礎(chǔ)設(shè)施。示例：GoogleAppEngine、Heroku。軟件即服務(wù)（SaaS）：提供通過互聯(lián)網(wǎng)訪問的應(yīng)用程序，用戶無需安裝和維護(hù)軟件。示例：GoogleWorkspace、Salesforce。171物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述軟件定義網(wǎng)絡(luò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)簡史2006年：美國GENI項目資助斯坦福大學(xué)開設(shè)CleanSlate課題，旨在重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。2007年：Ethane項目提出通過集中式控制器定義網(wǎng)絡(luò)流的安全控制策略。2008年：基于OpenFlow的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）概念正式提出。2009年：第一個商業(yè)化SDN產(chǎn)品發(fā)布，SDN開始得到推廣。2008年：谷歌部署SDN，推動SDN在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用，并擴(kuò)展到電信網(wǎng)絡(luò)。181物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述軟件定義網(wǎng)絡(luò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的特點簡單化：通過集中控制簡化復(fù)雜的協(xié)議處理，降低網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度。快速部署與維護(hù)：SDN能夠快速部署和調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，適應(yīng)動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)需求。開放性：OpenFlow協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)控制與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分離，用戶可以根據(jù)需求自定義網(wǎng)絡(luò)。安全性：集中式控制能夠快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)威脅，阻止惡意軟件的擴(kuò)散。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景智能城市：通過SDN管理城市中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，優(yōu)化交通、能源和公共安全系統(tǒng)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：SDN支持工業(yè)設(shè)備的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，提升生產(chǎn)效率。智能家居：SDN優(yōu)化家庭網(wǎng)絡(luò)，支持智能設(shè)備的互聯(lián)和協(xié)同工作。智能交通：SDN優(yōu)化交通信號控制和車輛通信，提升交通系統(tǒng)的效率和安全性。191物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述深度學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)簡介定義：深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個分支，通過多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦的學(xué)習(xí)過程，處理復(fù)雜數(shù)據(jù)。特點：自動特征提取：無需人工設(shè)計特征，直接從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。強(qiáng)大的模式識別能力：能夠處理圖像、語音、文本等復(fù)雜數(shù)據(jù)。應(yīng)用領(lǐng)域：計算機(jī)視覺、自然語言處理、語音識別、自動駕駛等。深度學(xué)習(xí)的典型模型卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）：特點：通過卷積層提取圖像特征，適用于圖像識別和處理。應(yīng)用：圖像分類、目標(biāo)檢測、人臉識別。示例：LeNet-5、AlexNet。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）：特點：通過循環(huán)結(jié)構(gòu)處理序列數(shù)據(jù)，適用于時間序列分析和自然語言處理。應(yīng)用：語音識別、文本生成、時間序列預(yù)測。示例：長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）、門控循環(huán)單元（GRU）。生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）：特點：由生成器和判別器組成，通過博弈生成逼真數(shù)據(jù)。應(yīng)用：圖像生成、視頻生成、數(shù)據(jù)增強(qiáng)。示例：條件GAN、WassersteinGAN。201物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡介定義：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是指具有自組織、自相似、吸引子、小世界、無標(biāo)度等特性的網(wǎng)絡(luò)。研究內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)的幾何性質(zhì)、形成機(jī)制、演化規(guī)律、模型性質(zhì)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、演化動力學(xué)機(jī)制等。應(yīng)用領(lǐng)域：社交網(wǎng)絡(luò)、生物網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特點結(jié)構(gòu)復(fù)雜：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多種不同特征。連接多樣性：節(jié)點之間的連接權(quán)重不同，可能存在方向性。動力學(xué)復(fù)雜性：節(jié)點集可能屬于非線性動力學(xué)系統(tǒng)，節(jié)點狀態(tài)隨時間發(fā)生復(fù)雜變化。節(jié)點多樣性：任何事物都可以成為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。多重復(fù)雜性融合：結(jié)構(gòu)、連接和動力學(xué)復(fù)雜性相互影響，使網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。211物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述普適計算普適計算的定義與特性定義：普適計算（UbiquitousComputing）強(qiáng)調(diào)將計算能力融入環(huán)境，使計算機(jī)從人們的視線中消失，用戶可以在任何時間、任何地點以任何方式獲取和處理信息。特性：普適性：隨時隨地獲取計算服務(wù)。透明性：計算過程對用戶不可見，用戶專注于任務(wù)本身。動態(tài)性：用戶和設(shè)備處于不斷移動狀態(tài)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動態(tài)變化。自適應(yīng)性：系統(tǒng)根據(jù)用戶需求自動調(diào)整服務(wù)。永恒性：系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，無需關(guān)機(jī)或重啟。

普適計算的應(yīng)用場景智能家居：通過傳感器和智能設(shè)備實現(xiàn)家居環(huán)境的自動化控制。智能會議室：支持多人協(xié)同工作，提供沉浸式遠(yuǎn)程會議體驗。可穿戴健康設(shè)備：實時監(jiān)測用戶健康數(shù)據(jù)，提供個性化健康建議。移動辦公：通過游牧計算技術(shù)實現(xiàn)隨時隨地的辦公需求。221物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述大語言模型大語言模型的定義與發(fā)展歷程定義：大語言模型（LargeLanguageModel,LLM）是一種旨在理解和生成人類語言的人工智能模型，通常包含數(shù)百億或更多參數(shù)。發(fā)展歷程：20世紀(jì)90年代：統(tǒng)計語言模型。2003年：深度學(xué)習(xí)與語言模型結(jié)合（Bengio的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語言模型）。2018年：Transformer架構(gòu)的崛起（如GPT、BERT）。2020年后：大規(guī)模語言模型的涌現(xiàn)（如GPT-3、PaLM）。大語言模型在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用與影響應(yīng)用：智能設(shè)備交互：通過自然語言與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互（如智能家居控制）。數(shù)據(jù)分析與決策：處理物聯(lián)網(wǎng)生成的海量數(shù)據(jù)，提供智能分析與決策支持。自動化運(yùn)維：通過語言模型實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自動化管理與故障診斷。影響：提升物聯(lián)網(wǎng)的智能化水平，增強(qiáng)用戶體驗。推動物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的深度融合，拓展應(yīng)用場景。引發(fā)對數(shù)據(jù)隱私、安全性和倫理問題的關(guān)注。231物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述本章小結(jié)物聯(lián)網(wǎng)的定義、發(fā)展歷程、基本特征定義：物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感器、RFID等技術(shù)，將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展歷程：從1995年比爾·蓋茨的《未來之路》到2016年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展元年，物聯(lián)網(wǎng)逐漸普及并廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域?；咎卣鳎喝娓兄⒖煽總鬏敗⒅悄芴幚?。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)及未來發(fā)展方向支撐技術(shù)：路由技術(shù)、節(jié)能機(jī)制、無線媒體接入技術(shù)、信息融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)、中間件技術(shù)。未來發(fā)展方向：硬件系統(tǒng)：納米材料、智能傳感器設(shè)備的引入，降低功耗并提高智能性。軟件系統(tǒng)：協(xié)議規(guī)范、體系結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計的革新，提升物聯(lián)網(wǎng)的處理能力。人工智能關(guān)鍵技術(shù)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用人工智能關(guān)鍵技術(shù)：云計算和霧計算、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、普適計算、大語言模型。在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用：云計算和霧計算：提供強(qiáng)大的計算資源，支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理;軟件定義網(wǎng)絡(luò)：優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升物聯(lián)網(wǎng)的靈活性和安全性;深度學(xué)習(xí)：提升物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的高效處理;大語言模型：通過自然語言處理技術(shù)，增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的交互能力。物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信系黃如副教授2引言物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)在當(dāng)今快速發(fā)展的技術(shù)時代，智能物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為連接物理世界與數(shù)字世界的重要橋梁。隨著智能設(shè)備和傳感器的普及，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景變得越來越廣泛，從智能家居到工業(yè)自動化，從健康監(jiān)測到智慧城市，智能物聯(lián)網(wǎng)正在深刻改變著我們的工作和生活方式。為了實現(xiàn)這些多樣化應(yīng)用，一個統(tǒng)一、高效、可靠的物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)至關(guān)重要。本章將重點關(guān)注智能物聯(lián)網(wǎng)的體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)，深入探討近場無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議，包括Bluetooth、高速WPAN、ZigBee、WLAN和高速WMAN，分析它們在智能物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的角色和適用場景。此外，本章還將詳細(xì)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的三個關(guān)鍵層級：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，以及它們?nèi)绾喂餐ぷ饕詫崿F(xiàn)智能物聯(lián)網(wǎng)的互操作性。進(jìn)一步地，本章將探討智能物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)智能架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用。這些內(nèi)容將為讀者提供一個全面的視角，了解如何利用智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)建更智能、更互聯(lián)的系統(tǒng)和服務(wù)。262物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)近場無線通信技術(shù)概述無線通信技術(shù)分類近場無線通信技術(shù)傳輸距離較短，通常在幾米到幾百米之間。適用于設(shè)備間的短距離通信。主要技術(shù)：Bluetooth、高速WPAN、ZigBee、WLAN、高速WMAN。遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)傳輸距離較長，通常覆蓋幾公里到幾十公里。適用于廣域網(wǎng)通信，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等。272Bluetooth標(biāo)準(zhǔn)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)Bluetooth技術(shù)特征工作頻段全球通用使用2.4GHzISM頻段，全球范圍內(nèi)無需許可，解決了蜂窩移動電話的“國界”障礙。設(shè)備可以快速搜索并建立連接，通過控制軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。兼容性和抗干擾能力強(qiáng)獨立于操作系統(tǒng)，兼容性好，支持多種操作系統(tǒng)。采用跳頻技術(shù)，有效避免ISM頻帶的干擾源，抗干擾能力強(qiáng)。傳輸距離較短典型傳輸距離為10米，增大射頻功率后可擴(kuò)展至100米。在有效范圍內(nèi)保證傳輸速度不受影響。低功耗支持多種低功耗模式，包括激活、呼吸、保持和休眠模式，適用于電池供電設(shè)備。282Bluetooth低功耗協(xié)議棧物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)藍(lán)牙低功耗協(xié)議棧結(jié)構(gòu)物理層（PHY）工作頻率：2.4GHz，傳輸速率：1Mb/s，采用自適應(yīng)跳頻技術(shù)（GFSK）減小干擾和信號衰減。鏈路層（LL）控制設(shè)備狀態(tài)，包括就緒、廣播、掃描、發(fā)起、連接等狀態(tài)。廣播狀態(tài)：設(shè)備在沒有連接的情況下對外傳輸數(shù)據(jù)。掃描狀態(tài)：設(shè)備監(jiān)聽廣播數(shù)據(jù)。發(fā)起狀態(tài)：設(shè)備對廣播發(fā)出回應(yīng)，請求加入網(wǎng)絡(luò)。連接狀態(tài)：設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)，充當(dāng)主機(jī)或從機(jī)。主機(jī)控制接口層（HCI）控制層與主機(jī)層之間的橋梁，負(fù)責(zé)通信與交互。邏輯鏈路控制和適配協(xié)議層（L2CAP）提供數(shù)據(jù)封裝和邏輯上的端到端傳輸。292Bluetooth低功耗協(xié)議棧物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)藍(lán)牙低功耗協(xié)議棧結(jié)構(gòu)物理層（PHY）工作頻率：2.4GHz，傳輸速率：1Mb/s，采用自適應(yīng)跳頻技術(shù)（GFSK）減小干擾和信號衰減。鏈路層（LL）控制設(shè)備狀態(tài)，包括就緒、廣播、掃描、發(fā)起、連接等狀態(tài)。廣播狀態(tài)：設(shè)備在沒有連接的情況下對外傳輸數(shù)據(jù)。掃描狀態(tài)：設(shè)備監(jiān)聽廣播數(shù)據(jù)。發(fā)起狀態(tài)：設(shè)備對廣播發(fā)出回應(yīng)，請求加入網(wǎng)絡(luò)。連接狀態(tài)：設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)，充當(dāng)主機(jī)或從機(jī)。主機(jī)控制接口層（HCI）控制層與主機(jī)層之間的橋梁，負(fù)責(zé)通信與交互。邏輯鏈路控制和適配協(xié)議層（L2CAP）提供數(shù)據(jù)封裝和邏輯上的端到端傳輸。2高速WPAN標(biāo)準(zhǔn)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)30高速WPAN特點高速率支持高達(dá)55Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，適用于多媒體應(yīng)用，如高質(zhì)量影像和聲音傳輸。短距離最優(yōu)通信距離小于10米，適合家庭和辦公環(huán)境。QoS支持提供服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障，確保多媒體業(yè)務(wù)的流暢性。低功耗先進(jìn)的功率管理功能，延長設(shè)備電池壽命。超寬帶（UWB）技術(shù)簡介頻帶寬使用3.1GHz～10.6GHz頻段，帶寬可達(dá)500MHz～7.5GHz，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)。低功耗采用低占空比脈沖，功耗極低，系統(tǒng)耗電量僅為傳統(tǒng)無線通信設(shè)備的幾百分之一到幾十分之一。高傳輸速率在短距離內(nèi)可實現(xiàn)幾百Mb/s的傳輸速率。多徑分辨率高采用窄脈沖技術(shù)，抗多徑干擾能力強(qiáng)，適用于復(fù)雜環(huán)境。2ZigBee標(biāo)準(zhǔn)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)31ZigBee技術(shù)特征工作頻段靈活支持2.4GHz（全球）、868MHz（歐洲）、915MHz（美國）頻段，均為免執(zhí)照頻段。低速率數(shù)據(jù)傳輸速率較低：20kb/s（868MHz）、40kb/s（915MHz）、250kb/s（2.4GHz）。低功耗支持休眠模式，兩節(jié)5號電池可供電6個月以上，適用于長時間運(yùn)行的設(shè)備。通信范圍有限典型通信距離為10～75米，適合家庭和辦公室環(huán)境。低成本協(xié)議簡單，硬件成本低，支持8位單片機(jī)控制。數(shù)據(jù)傳輸可靠采用CSMA/CA防碰撞機(jī)制和確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。網(wǎng)絡(luò)容量大單個網(wǎng)絡(luò)支持255個設(shè)備，通過協(xié)調(diào)器可擴(kuò)展至64000個節(jié)點。組網(wǎng)方式靈活支持星形網(wǎng)、簇形網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。自配置設(shè)備可自動加入或退出網(wǎng)絡(luò)，支持自組織和自配置的組網(wǎng)模式。安全模式支持認(rèn)證與鑒權(quán)，提供三個等級的安全處理：無安全模式、安全模式（ACL）、高級加密模式（AES-128）。2WLAN標(biāo)準(zhǔn)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)32WLAN簡介定義無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是通過無線通信技術(shù)在一定局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的功能。發(fā)展歷史起源于20世紀(jì)70年代的ALOHANET，1990年IEEE啟動802.11項目，標(biāo)志著WLAN技術(shù)的成熟。主要標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax。應(yīng)用場景家庭、辦公、公共場所（如機(jī)場、咖啡店）等，提供高速無線網(wǎng)絡(luò)接入。2高速WMAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)介紹物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)33IEEE802.16簡介定義IEEE802.16是無線城域網(wǎng)（WMAN）的標(biāo)準(zhǔn)，提供寬帶無線接入服務(wù)，覆蓋范圍幾公里到幾十公里。發(fā)展歷程1999年IEEE802.16工作組成立，2002年發(fā)布10～66GHz標(biāo)準(zhǔn)，2003年推出2～11GHz的IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)。2004年發(fā)布IEEE802.16d（固定WiMax），2005年發(fā)布IEEE802.16e（支持移動性）。協(xié)議棧結(jié)構(gòu)物理層：支持TDD和FDD，涉及頻率帶寬、調(diào)制方式、糾錯技術(shù)等。MAC層：包括特定服務(wù)匯聚子層、MAC公共部分子層、安全子層，提供系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接管理等功能。WiMax技術(shù)優(yōu)勢覆蓋范圍廣基站覆蓋范圍可達(dá)50公里，典型覆蓋范圍為6～10公里，適合城市范圍的無線寬帶接入。高速率下行速率可達(dá)1Gb/s，上行速率可達(dá)100Mb/s，滿足移動用戶的多媒體需求。支持移動性IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)支持移動環(huán)境，適用于移動寬帶接入。靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持點到多點（PMP）和網(wǎng)狀網(wǎng)（Mesh）結(jié)構(gòu)，適合不同應(yīng)用場景。低成本基站建設(shè)成本低，適合大規(guī)模部署。2物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概述物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)34三層架構(gòu)感知層功能：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和物體的識別。主要技術(shù)：傳感器、RFID、二維碼、GPS等。應(yīng)用場景：環(huán)境監(jiān)測、智能家居、工業(yè)自動化等。網(wǎng)絡(luò)層功能：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理。主要技術(shù)：互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線城域網(wǎng)（WMAN）等。應(yīng)用場景：數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)備互聯(lián)等。應(yīng)用層功能：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用服務(wù)。主要技術(shù)：云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等。應(yīng)用場景：智能交通、智慧城市、智能醫(yī)療等。2感知層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)35EPC技術(shù)定義電子產(chǎn)品編碼（ElectronicProductCode，EPC）是全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)的擴(kuò)展，用于對單品進(jìn)行全球唯一標(biāo)識。特點全球唯一標(biāo)識，支持供應(yīng)鏈管理和物流跟蹤。與條形碼技術(shù)結(jié)合使用，未完全取代條形碼。應(yīng)用場景物流管理、供應(yīng)鏈跟蹤、零售業(yè)等。傳感器技術(shù)定義傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置。組成敏感元件：直接感受被測量。轉(zhuǎn)換元件：將物理量信號轉(zhuǎn)換為電信號。變換電路：對電信號進(jìn)行放大和調(diào)制。常見傳感器溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、光傳感器、霍爾傳感器等。2感知層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)36RFID技術(shù)定義射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象，并對其信息進(jìn)行標(biāo)志、登記、存儲和管理。系統(tǒng)組成電子標(biāo)簽：存儲唯一識別碼，附著在物體上。讀寫器：讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息。天線：在標(biāo)簽和讀寫器間傳輸射頻信號。應(yīng)用場景倉儲管理、智能交通、門禁系統(tǒng)等。特性低頻高頻超高頻微波工作頻率125～134kHz13.56MHz868～915MHz2.45～5.8GHz市場占有率74%17%6%3%速度慢中等快很快潮濕環(huán)境影響無影響無影響影響較大影響較大方向性無無部分有全球適用頻率是是部分（歐盟、美國）部分（非歐盟國家）現(xiàn)有ISO標(biāo)準(zhǔn)11784/85，1422318000-3.1/14443EPCC0，C1，C2，G218000-4主要應(yīng)用范圍進(jìn)出管理、固定設(shè)備、天然氣、洗衣店圖書館、產(chǎn)品跟蹤、貨架、運(yùn)輸貨架、卡車、拖車跟蹤收費站、集裝箱2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)37M2M技術(shù)定義機(jī)器對機(jī)器（Machine-to-Machine，M2M）是一種在系統(tǒng)之間、遠(yuǎn)程設(shè)備之間、機(jī)器與人之間建立無線連接的技術(shù)。系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用層：數(shù)據(jù)存儲、業(yè)務(wù)分析、用戶界面。網(wǎng)絡(luò)傳輸層：數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)備終端層：數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。應(yīng)用場景遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能電網(wǎng)、智能交通等。2網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)386LoWPAN技術(shù)定義IPv6overLowPowerWirelessPersonalAreaNetwork，將IPv6引入低功耗無線個域網(wǎng)。技術(shù)優(yōu)勢普及性、適用性、更多地址空間、支持無狀態(tài)自動地址配置、易接入、易開發(fā)。協(xié)議棧物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)適配層、IPv6層。TD-SCDMA與光纖通信技術(shù)TD-SCDMA中國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)，頻譜利用率高，適用于物聯(lián)網(wǎng)承載網(wǎng)。光纖通信技術(shù)頻帶寬、傳輸損耗低、抗電磁干擾、保密性強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕。2應(yīng)用層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)39云計算與霧計算云計算特征：超大規(guī)模、彈性服務(wù)、資源池化、服務(wù)可計費、泛在接入、可靠性。架構(gòu)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）。霧計算定義：在用戶和云服務(wù)層之間增加霧層，利用邊緣設(shè)備提供計算資源。架構(gòu)：終端用戶層、霧計算層、云計算中心層。服務(wù)與管理技術(shù)服務(wù)技術(shù)提供數(shù)據(jù)挖掘、存儲、計算和處理服務(wù)，支持各種應(yīng)用場景。管理技術(shù)包括服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證、安全管理、計費管理、資源監(jiān)控等。2智能物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)40智能設(shè)備及解決方案功能：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集、抓取、分揀及搬運(yùn)。主要設(shè)備：傳感器、攝像頭、智能終端等。應(yīng)用場景：智能家居、智能工廠、智慧城市等。操作系統(tǒng)層（OS層）功能：連接與控制設(shè)備層，進(jìn)行數(shù)據(jù)智能分析與處理。技術(shù)能力：業(yè)務(wù)邏輯、統(tǒng)一建模、全鏈路技術(shù)能力、高并發(fā)支撐能力。形態(tài)：通常以PaaS（平臺即服務(wù)）形態(tài)存在?；A(chǔ)設(shè)施功能：提供服務(wù)器、存儲、AI訓(xùn)練和部署能力等IT基礎(chǔ)設(shè)施。主要組件：數(shù)據(jù)中心、云計算資源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。2物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)41專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)知識庫存儲專家級的知識和經(jīng)驗，用于問題解決。推理機(jī)根據(jù)知識庫中的知識進(jìn)行推理和判斷，生成解決方案。用戶界面提供用戶與專家系統(tǒng)的交互接口，用戶可以通過界面了解系統(tǒng)的推理過程和結(jié)果。解釋器解釋系統(tǒng)的推理過程和結(jié)果，增強(qiáng)系統(tǒng)的透明性。專家系統(tǒng)的特點專業(yè)性擁有專家級的知識與經(jīng)驗，解決問題的能力越強(qiáng)。啟發(fā)性運(yùn)用專門知識與經(jīng)驗進(jìn)行判斷、推理和聯(lián)想，而非單一的邏輯知識。透明性用戶可以通過專家系統(tǒng)了解其知識內(nèi)容和推理思路。靈活性專業(yè)知識與推理機(jī)構(gòu)相互分離，系統(tǒng)可以不斷接納新的知識。2物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用-建筑人居物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)42智能家居功能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)家庭設(shè)備的智能控制，如智能照明、智能溫控、智能安防等。應(yīng)用場景家庭自動化、遠(yuǎn)程控制、能源管理等。智能酒店功能通過人臉識別或移動設(shè)備實現(xiàn)快速入住和退房，客房內(nèi)的智能設(shè)備根據(jù)客人喜好自動調(diào)整設(shè)置。應(yīng)用場景智能客房、智能服務(wù)機(jī)器人、智能能源管理等。智能辦公環(huán)境功能通過預(yù)約系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)會議室的照明、空調(diào)和投影設(shè)備，提高會議效率。應(yīng)用場景智能會議室、環(huán)境監(jiān)測、資產(chǎn)管理等。典型應(yīng)用AIoT的應(yīng)用智能酒店服務(wù)更多以智能終端與智能服務(wù)機(jī)器人服務(wù)住客，配以入住系統(tǒng)，智能導(dǎo)航與智能服務(wù)系統(tǒng)優(yōu)化住客體驗家居/酒店室內(nèi)智能以傳感設(shè)備感知居住環(huán)境，收集用戶居住習(xí)慣數(shù)據(jù)，通過AIoT平臺與邊緣智能算法改善居住環(huán)境條件，并與用戶習(xí)慣自適應(yīng)和自匹配辦公環(huán)境能耗管理以智能網(wǎng)關(guān)與智能電器為數(shù)據(jù)入口，利用AIoTPaaS平臺實時監(jiān)測能耗，并通過AI算法實現(xiàn)設(shè)備自動啟閉，能源自主降耗2物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用–工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)43設(shè)備管理功能通過傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立設(shè)備故障預(yù)測模型，實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)。應(yīng)用場景工業(yè)設(shè)備監(jiān)控、故障診斷、維護(hù)管理等。能源管理功能基于機(jī)器學(xué)習(xí)的歷史數(shù)據(jù)能耗分析，優(yōu)化能源使用，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。應(yīng)用場景工業(yè)能耗監(jiān)控、能源優(yōu)化、用能風(fēng)險預(yù)警等。工業(yè)視覺功能通過基于深度學(xué)習(xí)的視覺技術(shù)檢測工件表面瑕疵、尺寸等參數(shù)，判斷工件品質(zhì)。應(yīng)用場景產(chǎn)品表面瑕疵檢測、尺寸檢測、質(zhì)量監(jiān)控等。安全監(jiān)控功能通過巡檢機(jī)器人或監(jiān)控系統(tǒng)對煙火、高溫、特殊氣體泄漏等進(jìn)行實時監(jiān)控和告警。應(yīng)用場景工廠安全監(jiān)控、危險區(qū)域監(jiān)測、異常行為檢測等。2物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用–城市物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)44交通監(jiān)管功能通過AI攝像頭實現(xiàn)車輛信息識別、違規(guī)行為檢測、駕駛員危險行為預(yù)警等。應(yīng)用場景智能交通管理、電子停車收費、交通流量監(jiān)控等?；A(chǔ)設(shè)施管理功能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的自動化運(yùn)維，減少人工干預(yù)。應(yīng)用場景智能管網(wǎng)監(jiān)控、基礎(chǔ)設(shè)施故障處理、網(wǎng)絡(luò)可靠性管理等。城市電網(wǎng)功能基于全網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能負(fù)荷預(yù)測，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。應(yīng)用場景智能電網(wǎng)管理、電力負(fù)荷預(yù)測、電網(wǎng)故障檢測等。2本章小結(jié)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)45智能物聯(lián)網(wǎng)的體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)近場無線通信技術(shù)主要技術(shù)：Bluetooth、高速WPAN、ZigBee、WLAN、高速WMAN。應(yīng)用場景：智能家居、工業(yè)自動化、智慧城市等。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)三層架構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。功能：數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理與應(yīng)用。智能物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與應(yīng)用AIoT體系架構(gòu)：智能設(shè)備及解決方案、操作系統(tǒng)層、基礎(chǔ)設(shè)施。關(guān)鍵層級：機(jī)器感知交互層、通信層、數(shù)據(jù)層、智能處理層。物聯(lián)網(wǎng)專家系統(tǒng)與工程應(yīng)用專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)：知識庫、推理機(jī)、用戶界面、解釋器。特點：專業(yè)性、啟發(fā)性、透明性、靈活性。工程應(yīng)用建筑人居：智能家居、智能酒店、智能辦公環(huán)境。工業(yè)：設(shè)備管理、能源管理、工業(yè)視覺、安全監(jiān)控、倉儲物流。城市：交通監(jiān)管、城市電網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施管理。2本章小結(jié)物聯(lián)網(wǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議架構(gòu)46智能物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢技術(shù)融合物聯(lián)網(wǎng)與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的深度融合，推動智能化應(yīng)用的發(fā)展。邊緣計算邊緣計算技術(shù)的普及，使得數(shù)據(jù)處理更接近數(shù)據(jù)源，減少延遲，提高效率。5G與物聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為物聯(lián)網(wǎng)提供更高的傳輸速率和更低的延遲，支持更多設(shè)備接入。安全與隱私隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及，數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)將成為未來發(fā)展的重要方向。標(biāo)準(zhǔn)化與互操作性物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和互操作性的提升，將促進(jìn)不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的無縫連接。物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信系黃如副教授3引言物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境前兩章對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)理論知識進(jìn)行了介紹，但技術(shù)主要為了服務(wù)于應(yīng)用，在應(yīng)用前，為防止不必要的損失，一般都會進(jìn)行仿真實驗，確保整個系統(tǒng)的正確性與可行性。本章將介紹物聯(lián)網(wǎng)實驗開發(fā)板—ZT-EVB開發(fā)平臺及CVT-IOT-VSL教學(xué)實驗箱，以及物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)工具—IAR軟件，并通過它們實現(xiàn)射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實驗和物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗。同時本章還介紹在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的Python及其對應(yīng)環(huán)境的配置，以助于后續(xù)章節(jié)中物聯(lián)網(wǎng)案例從設(shè)備數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、可視化到機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能的全方位開發(fā)。493物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境概述物聯(lián)網(wǎng)實驗的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境概述：物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)需要硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境的支持，以確保系統(tǒng)的正確性與可行性。硬件平臺：提供物聯(lián)網(wǎng)實驗所需的硬件資源，支持傳感器、通信模塊等的集成。軟件開發(fā)環(huán)境：提供編程、調(diào)試、仿真等工具，幫助開發(fā)者實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。硬件平臺ZT-EVB開發(fā)平臺：由多個ZigBee節(jié)點模塊組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。支持傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、無線通信技術(shù)等。核心芯片：TI公司的CC2530，支持ZigBee和RF4CE應(yīng)用。主要接口：DEBUG接口、USB接口、RS232接口、RS485接口等。CVT-IOT-VSL教學(xué)實驗箱：集成了ZigBee、藍(lán)牙、RFID等多種通信技術(shù)。核心處理器：Cortex-A9，支持Linux/Android/WinCE操作系統(tǒng)。支持多種傳感器模塊：光照傳感器、溫濕度傳感器、紅外傳感器等。模塊化設(shè)計，兼容各種傳感器網(wǎng)絡(luò)。503物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境概述軟件開發(fā)工具IAR軟件：用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。支持8051、ARM等多種微控制器。提供代碼編寫、調(diào)試、編譯、下載等功能。Python：廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、可視化等任務(wù)。簡潔易學(xué)，擁有豐富的庫支持。Anaconda：開源的數(shù)據(jù)科學(xué)平臺，專為Python和R語言開發(fā)。包含包管理器Conda和圖形界面AnacondaNavigator。預(yù)裝了大量數(shù)據(jù)科學(xué)包和工具，如NumPy、Pandas、JupyterNotebook等。513物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境ZT-EVB開發(fā)平臺ZT-EVB開發(fā)平臺簡介概述：ZT-EVB開發(fā)平臺是一個基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺，適用于物聯(lián)網(wǎng)實驗和開發(fā)。特點：支持多種傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、無線通信技術(shù)。提供豐富的硬件資源，便于開發(fā)者進(jìn)行自由開發(fā)。低功耗設(shè)計，適合長時間運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。硬件組成ZigBee節(jié)點模塊：多個ZigBee節(jié)點模塊組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。支持無線數(shù)據(jù)的收發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)及無線自組織網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。CC2530芯片：符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片。支持ZigBee和RF4CE應(yīng)用，具有高接收靈敏度和抗干擾特性。內(nèi)置8KB閃存，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧（如Z-Stack、RemoTI、SimpliciTI）。523物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境CVT-IOT-VSL教學(xué)實驗箱CVT-IOT-VSL教學(xué)實驗箱簡介概述：CVT-IOT-VSL教學(xué)實驗箱是一個全功能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，集成了多種通信技術(shù)和傳感器模塊。特點：支持ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、RFID等多種通信技術(shù)。采用Cortex-A9嵌入式處理器，支持多種操作系統(tǒng)（Linux/Android/WinCE）。提供豐富的實驗例程，便于物聯(lián)網(wǎng)課程的學(xué)習(xí)和實踐。硬件組成Cortex-A9處理器：高性能嵌入式處理器，支持復(fù)雜的計算任務(wù)。ZigBee模塊：支持ZigBee通信，兼容TICC2530和STSTM32W方案。藍(lán)牙模塊：支持藍(lán)牙4.0通信，適用于低功耗設(shè)備。Wi-Fi模塊：支持Wi-Fi通信，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸。RFID模塊：支持125K、ISO14443、900MHz等多種RFID標(biāo)準(zhǔn)。533物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境IAR軟件的安裝與應(yīng)用IAR軟件的安裝步驟步驟1：雙擊autorun.exe文件，選擇“InstallIAREmbeddedWorkbench”。步驟2：接受許可協(xié)議，輸入序列號，選擇安裝路徑。步驟3：選擇完全安裝或自定義安裝，完成安裝。步驟4：安裝完成后，配置開發(fā)環(huán)境，確保與硬件平臺兼容。IAR軟件的應(yīng)用創(chuàng)建工程：打開IAR軟件，創(chuàng)建新的Workspace工作空間。選擇工程類型（如8051），創(chuàng)建新工程并命名。編寫代碼：創(chuàng)建C文件，編寫程序代碼。將C文件加入工程，配置工程選項（如Target、Stack/Heap等）。調(diào)試程序：使用仿真器連接開發(fā)平臺，下載程序到硬件。設(shè)置斷點，監(jiān)控變量值，調(diào)試程序運(yùn)行。543物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境Anaconda與Python環(huán)境配置Anaconda的安裝步驟步驟1：進(jìn)入Anaconda官網(wǎng)，下載適合操作系統(tǒng)的安裝包。步驟2：雙擊安裝包，選擇安裝路徑，單擊“Next”按鈕。步驟3：接受許可協(xié)議，選擇“Justme”安裝選項。步驟4：選擇安裝路徑，單擊“Install”按鈕，等待安裝完成。步驟5：安裝完成后，配置系統(tǒng)環(huán)境變量，確保Anaconda命令可用。TensorFlow和PyTorch的環(huán)境配置TensorFlow環(huán)境配置：創(chuàng)建虛擬環(huán)境：condacreate-ntensorflowpython=3.7激活環(huán)境：condaactivatetensorflow安裝TensorFlow：pipinstalltensorflow==2.5.0PyTorch環(huán)境配置：創(chuàng)建虛擬環(huán)境：condacreate-npytorchpython=3.7激活環(huán)境：condaactivatepytorch安裝PyTorch：根據(jù)官網(wǎng)提供的命令安裝適合的版本。553物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實驗概述實驗設(shè)備ZT-EVB開發(fā)平臺：基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺。支持多種傳感器和通信模塊，適用于射頻類網(wǎng)絡(luò)實驗。CVT-IOT-VSL實驗箱：集成了ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等多種通信技術(shù)的教學(xué)實驗箱。提供豐富的硬件資源和實驗例程，便于射頻類網(wǎng)絡(luò)實驗的開展。射頻類網(wǎng)絡(luò)與通信實驗的目的目的：掌握ZigBee無線通信技術(shù)，理解射頻類網(wǎng)絡(luò)的工作原理。熟悉Z-Stack協(xié)議棧的運(yùn)行機(jī)制，掌握綁定控制、廣播與單播通信的實現(xiàn)方法。通過實驗加深對物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的理解，提升實際開發(fā)能力。563物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境Z-Stack協(xié)議棧運(yùn)行實驗實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)ZigBee協(xié)議棧：理解ZigBee協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)和工作原理。熟悉Z-Stack架構(gòu)：掌握Z-Stack協(xié)議棧的核心代碼架構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制。實現(xiàn)LED控制功能：通過修改協(xié)議棧代碼，實現(xiàn)LED的控制功能。實驗步驟安裝Z-Stack協(xié)議棧：下載并安裝Z-Stack協(xié)議棧，確保開發(fā)環(huán)境配置正確。分析協(xié)議棧軟件架構(gòu)：打開IAR軟件，加載Z-Stack協(xié)議棧工程，分析協(xié)議棧的目錄結(jié)構(gòu)和代碼架構(gòu)。重點關(guān)注main函數(shù)、osal_init_system函數(shù)和osal_start_system函數(shù)的執(zhí)行流程。調(diào)試協(xié)議棧代碼：在IAR軟件中設(shè)置斷點，調(diào)試協(xié)議棧代碼，觀察函數(shù)調(diào)用和變量值的變化。修改協(xié)議棧代碼，添加LED控制功能，驗證代碼的正確性。573物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境綁定控制機(jī)制實驗實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)ZigBee綁定機(jī)制：理解ZigBee綁定機(jī)制的工作原理和應(yīng)用場景。修改按鍵驅(qū)動：掌握按鍵驅(qū)動的修改方法，實現(xiàn)綁定請求的觸發(fā)。實現(xiàn)綁定控制：通過實驗實現(xiàn)終端設(shè)備間的綁定控制，驗證綁定機(jī)制的有效性。實驗步驟配置硬件接口：將ZT-EVB開發(fā)平臺的DEBUGGER接口與計算機(jī)連接，配置電源和通信接口。設(shè)計綁定控制流程圖：設(shè)計綁定控制的流程圖，明確綁定請求的觸發(fā)和處理流程。修改按鍵驅(qū)動：修改協(xié)議棧中的按鍵驅(qū)動，實現(xiàn)綁定請求的觸發(fā)功能。在應(yīng)用層添加綁定請求的處理函數(shù)，確保綁定請求的正確發(fā)送和處理。583物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境廣播與單播通信實驗實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)ZigBee廣播與單播通信技術(shù)：理解廣播與單播通信的工作原理和區(qū)別。掌握無線數(shù)據(jù)的收發(fā)方法：通過實驗掌握無線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方法。驗證通信功能的正確性：通過實驗觀察網(wǎng)關(guān)與終端設(shè)備的通信狀態(tài)，驗證通信功能的正確性。實驗步驟配置硬件：將ZT-EVB開發(fā)平臺通過USB接口與計算機(jī)連接，配置電源和通信接口。編譯并下載程序：在IAR軟件中編譯廣播與單播通信的程序，下載到開發(fā)平臺。觀察通信狀態(tài)：通過串口調(diào)試助手觀察網(wǎng)關(guān)與終端設(shè)備的通信狀態(tài)，驗證數(shù)據(jù)的正確收發(fā)。593物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境光照傳感器采集實驗實驗?zāi)康恼莆展庹諅鞲衅鞯牟僮鞣椒ǎ毫私夤庹諅鞲衅鞯墓ぷ髟恚莆掌鋽?shù)據(jù)采集方法。實現(xiàn)光照數(shù)據(jù)的采集與顯示：通過實驗采集環(huán)境光照數(shù)據(jù)，并通過串口調(diào)試助手顯示采集結(jié)果。實驗步驟配置硬件：將光照傳感器模塊連接到ZT-EVB開發(fā)平臺或CVT-IOT-VSL實驗箱。確保傳感器與開發(fā)平臺的電源和通信接口正確連接。編寫采集程序：使用IAR軟件或Python編寫光照數(shù)據(jù)采集程序。程序功能：讀取光照傳感器的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為光照強(qiáng)度值。通過串口將采集到的光照數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)。調(diào)試與運(yùn)行：將程序下載到開發(fā)平臺，運(yùn)行程序。通過串口調(diào)試助手觀察光照數(shù)據(jù)的實時變化。。603物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境藍(lán)牙組網(wǎng)配置實驗實驗?zāi)康恼莆账{(lán)牙4.0通信原理：理解藍(lán)牙4.0的低功耗特性和通信機(jī)制。組建藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)：通過實驗實現(xiàn)藍(lán)牙主從設(shè)備的組網(wǎng)，掌握藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的配置方法。實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：驗證藍(lán)牙設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸功能，確保通信的穩(wěn)定性和可靠性。實驗步驟配置藍(lán)牙模塊：將藍(lán)牙模塊插入ZT-EVB開發(fā)平臺或CVT-IOT-VSL實驗箱。確保模塊與開發(fā)平臺的電源和通信接口正確連接。燒錄程序：使用IAR軟件或Python編寫藍(lán)牙通信程序。主設(shè)備程序：掃描周圍的藍(lán)牙從設(shè)備，發(fā)起連接請求。從設(shè)備程序：廣播自身信息，等待主設(shè)備連接。將程序分別燒錄到主從設(shè)備中。組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸：啟動主從設(shè)備，觀察設(shè)備間的連接狀態(tài)。通過主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，驗證數(shù)據(jù)傳輸功能。613物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗概述物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗的目的目的：通過綜合實驗，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法。理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)控、定位和資源管理中的應(yīng)用。提升對物聯(lián)網(wǎng)硬件、軟件和通信協(xié)議的綜合應(yīng)用能力。實驗內(nèi)容區(qū)域異常溫度監(jiān)控：通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域溫度，實現(xiàn)異常溫度的實時報警。網(wǎng)絡(luò)無線定位：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線定位功能，掌握定位算法的應(yīng)用。車位資源監(jiān)控：模擬停車位資源的無線監(jiān)控，實現(xiàn)車位占用狀態(tài)的實時顯示?；谏疃葰埐罹W(wǎng)絡(luò)的垃圾分類：基于ResNet構(gòu)建垃圾分類模型，實現(xiàn)對垃圾圖像的自動分類。623物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境區(qū)域異常溫度無線監(jiān)控實驗實驗?zāi)康膶崿F(xiàn)區(qū)域異常溫度的無線監(jiān)控：通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域溫度，實現(xiàn)異常溫度的實時報警。驗證綁定機(jī)制在異常事件驅(qū)動數(shù)據(jù)收集中的應(yīng)用。實驗步驟配置硬件：將溫度傳感器模塊連接到ZT-EVB開發(fā)平臺。確保傳感器與開發(fā)平臺的電源和通信接口正確連接。設(shè)計監(jiān)控流程圖：設(shè)計區(qū)域異常溫度監(jiān)控的流程圖，明確數(shù)據(jù)采集、傳輸和報警流程。編寫監(jiān)控程序：使用IAR軟件編寫溫度數(shù)據(jù)采集和傳輸程序。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，實現(xiàn)異常溫度的實時監(jiān)控。633物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)無線定位實驗實驗?zāi)康恼莆諢o線定位算法：理解基于RSSI的無線定位原理，掌握三邊定位算法和極大似然估計法。實現(xiàn)ZigBee無線定位：通過實驗實現(xiàn)無線定位功能，驗證定位算法的有效性實驗步驟配置硬件：將多個ZT-EVB開發(fā)平臺配置為信標(biāo)節(jié)點和盲節(jié)點。確保節(jié)點間的通信接口正確連接。設(shè)計定位流程圖：設(shè)計無線定位的流程圖，明確數(shù)據(jù)采集、距離計算和坐標(biāo)估計流程。編寫定位程序：使用IAR軟件編寫定位程序，實現(xiàn)RSSI數(shù)據(jù)的采集和定位算法的計算。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將定位坐標(biāo)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，實現(xiàn)無線定位功能。643物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境車位資源無線監(jiān)控實驗實驗?zāi)康哪M停車位資源的無線監(jiān)控：通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控停車位的占用狀態(tài)，實現(xiàn)車位資源的實時管理。驗證無線通信在資源監(jiān)控中的應(yīng)用。實驗步驟配置硬件：將ZT-EVB開發(fā)平臺配置為車位監(jiān)控終端和協(xié)調(diào)器。確保終端與協(xié)調(diào)器的通信接口正確連接。設(shè)計監(jiān)控流程圖：設(shè)計車位資源監(jiān)控的流程圖，明確數(shù)據(jù)采集、傳輸和顯示流程。編寫監(jiān)控程序：使用IAR軟件編寫車位狀態(tài)采集和傳輸程序。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將車位狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，實現(xiàn)車位資源的實時監(jiān)控。653物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境基于深度殘差網(wǎng)絡(luò)的垃圾分類實驗實驗?zāi)康牧私馍疃葰埐罹W(wǎng)絡(luò)：理解深度殘差網(wǎng)絡(luò)（ResNet）的基本原理和優(yōu)勢。設(shè)計垃圾分類系統(tǒng)：基于ResNet構(gòu)建垃圾分類模型，實現(xiàn)對垃圾圖像的自動分類。評估模型性能：通過實驗評估模型的分類準(zhǔn)確率、召回率和F1分?jǐn)?shù)。實驗步驟數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：下載TrashNet數(shù)據(jù)集，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理（如去噪、裁剪、歸一化）。將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集。模型構(gòu)建：構(gòu)建ResNet50網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)置初始超參數(shù)（如學(xué)習(xí)率、批量大小）。數(shù)據(jù)增強(qiáng)：應(yīng)用數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)（如旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、翻轉(zhuǎn)）提高訓(xùn)練數(shù)據(jù)的多樣性。超參數(shù)優(yōu)化：使用粒子群優(yōu)化（PSO）等算法調(diào)整模型的超參數(shù)，提高訓(xùn)練效率和分類精度。模型訓(xùn)練和評估：使用訓(xùn)練集訓(xùn)練模型，在驗證集上調(diào)整超參數(shù)。在測試集上評估模型性能，計算分類準(zhǔn)確率、召回率和F1分?jǐn)?shù)。663物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的硬件平臺和軟件開發(fā)環(huán)境本章小結(jié)硬件平臺：ZT-EVB開發(fā)平臺：基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺，支持多種傳感器和通信模塊。CVT-IOT-VSL實驗箱：集成了ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi等多種通信技術(shù)的教學(xué)實驗箱，提供豐富的硬件資源和實驗例程。軟件開發(fā)環(huán)境：IAR軟件：用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境，支持代碼編寫、調(diào)試、編譯和下載。Python與Anaconda：廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和可視化。TensorFlow和PyTorch：深度學(xué)習(xí)框架，支持復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和模型訓(xùn)練。射頻類實驗：Z-Stack協(xié)議棧運(yùn)行實驗：學(xué)習(xí)ZigBee協(xié)議棧，熟悉Z-Stack架構(gòu)，實現(xiàn)LED控制功能。綁定控制機(jī)制實驗：學(xué)習(xí)ZigBee綁定機(jī)制，實現(xiàn)終端設(shè)備間的綁定控制。廣播與單播通信實驗：掌握ZigBee廣播與單播通信技術(shù)，驗證通信功能的正確性。物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗：區(qū)域異常溫度監(jiān)控：通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域溫度，實現(xiàn)異常溫度的實時報警。網(wǎng)絡(luò)無線定位：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線定位功能，掌握定位算法的應(yīng)用。車位資源監(jiān)控：模擬停車位資源的無線監(jiān)控，實現(xiàn)車位占用狀態(tài)的實時顯示?；谏疃葰埐罹W(wǎng)絡(luò)的垃圾分類實驗：設(shè)計垃圾分類系統(tǒng)，評估模型性能。物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信系黃如副教授4引言AI賦能的智慧生活與健康管理隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，為傳統(tǒng)領(lǐng)域注入了新的活力。在這個萬物互聯(lián)的時代，AI賦能的智慧生活與健康管理正成為人們追求高質(zhì)量生活的重要途徑。本章將基于案例深入介紹AI如何在安防、醫(yī)療和家居領(lǐng)域發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，提升生活品質(zhì)，以及如何通過智能化的手段，為我們的健康管理提供更加精準(zhǔn)和個性化的服務(wù)。讓我們一起走進(jìn)這個充滿創(chuàng)新與變革的世界，感受AI帶來的無限可能。694AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居簡介智能家居的定義定義：智能家居是指通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將家居設(shè)備連接起來，實現(xiàn)智能化控制和管理，提升家庭生活的舒適性、安全性和便利性。核心目標(biāo)：通過自動化、智能化的手段，優(yōu)化家庭資源的配置，提升生活質(zhì)量。2.物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用設(shè)備互聯(lián)：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，家居設(shè)備（如燈光、空調(diào)、安防系統(tǒng)等）可以實現(xiàn)互聯(lián)互通。遠(yuǎn)程控制：用戶可以通過手機(jī)、平板等設(shè)備遠(yuǎn)程控制家中的設(shè)備。智能場景：根據(jù)用戶的生活習(xí)慣，自動調(diào)整家居設(shè)備的狀態(tài)（如回家自動開燈、離家自動關(guān)閉電器等）。3.智能家居的發(fā)展階段單品連接：單個設(shè)備實現(xiàn)智能化，如智能燈泡、智能插座等。物物聯(lián)動：多個設(shè)備之間實現(xiàn)聯(lián)動，如燈光與窗簾的聯(lián)動。平臺集成：通過統(tǒng)一的智能家居平臺，實現(xiàn)所有設(shè)備的集中管理和控制。704AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居的挑戰(zhàn)1.行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的技術(shù)協(xié)議問題描述：不同廠商采用不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備之間難以兼容。影響：用戶在選擇智能家居產(chǎn)品時面臨兼容性問題，限制了智能家居的普及。解決方案：推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，制定統(tǒng)一的技術(shù)協(xié)議。2.智能家居技術(shù)未成熟問題描述：部分智能家居功能（如信息處理、環(huán)境調(diào)節(jié)等）尚未完全成熟。影響：用戶體驗不佳，功能不穩(wěn)定，難以滿足用戶需求。解決方案：加大研發(fā)投入，提升技術(shù)成熟度。3.市場接受程度低問題描述：智能家居產(chǎn)品價格較高，用戶對其功能了解不足，導(dǎo)致市場接受度低。影響：智能家居的普及速度緩慢，難以進(jìn)入普通家庭。解決方案：降低產(chǎn)品成本，加強(qiáng)市場教育，提升用戶認(rèn)知。714AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居系統(tǒng)分類1.智能家居控制系統(tǒng)功能：集中控制家中的各類設(shè)備，如燈光、窗簾、空調(diào)、家電等。特點：通過智能終端（如手機(jī)、平板）實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和場景設(shè)置。示例：智能燈光控制、智能窗簾控制。2.安防系統(tǒng)功能：提供家庭安全保障，包括入侵報警、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等。特點：實時監(jiān)控家庭安全狀態(tài)，異常情況自動報警。示例：智能門鎖、監(jiān)控攝像頭、煙霧報警器。3.媒體娛樂系統(tǒng)功能：提供家庭娛樂功能，如家庭影院、背景音樂、視頻聊天等。特點：支持多房間媒體播放，個性化娛樂體驗。示例：智能音響、家庭影院系統(tǒng)。4.環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)功能：監(jiān)測家庭環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、空氣質(zhì)量等。特點：實時反饋環(huán)境數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)家居設(shè)備以優(yōu)化環(huán)境。示例：溫濕度傳感器、空氣質(zhì)量監(jiān)測儀。724AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居應(yīng)用實例-智能別墅解決方案1.燈光控制功能：用戶可以通過智能終端（如手機(jī)、平板）控制別墅內(nèi)的燈光。特點：支持多種場景模式（如會客、用餐、派對等），燈光組合和亮度可自由調(diào)節(jié)。示例：通過語音指令或手機(jī)App切換燈光模式。2.入戶門及房間門控制功能：采用智能門鎖，支持遠(yuǎn)程開門、自動放行、推送通知等功能。特點：無需手動開門，支持身份識別和記錄。示例：當(dāng)有人進(jìn)入時，智能App會發(fā)送推送通知，記錄來訪者信息。3.電器控制功能：用戶可以通過智能手機(jī)一鍵啟動別墅內(nèi)的各類電器。特點：支持電器組合模式，根據(jù)用戶喜好自動調(diào)節(jié)電器狀態(tài)。示例：啟動影院模式時，自動打開環(huán)繞音響、關(guān)閉窗簾、調(diào)節(jié)燈光。4.安防監(jiān)控控制功能：提供全方位的家庭安全保障，包括入侵報警、視頻監(jiān)控等。特點：異常情況自動報警，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和模擬住家功能。示例：當(dāng)檢測到入侵時，全屋燈光亮起，音響系統(tǒng)發(fā)出警告音。734AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居應(yīng)用實例-寵物智能家居1.數(shù)據(jù)采集模塊功能：負(fù)責(zé)采集寵物家居環(huán)境的數(shù)據(jù)，如喂食、喂水?dāng)?shù)量、溫濕度、寵物身體狀態(tài)等。特點：通過壓力傳感器、水位傳感器、溫濕度傳感器、可穿戴設(shè)備等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。示例：監(jiān)測寵物的飲食和活動情況。2.遠(yuǎn)程控制模塊功能：用戶可以通過手機(jī)App遠(yuǎn)程控制寵物家居設(shè)備。特點：支持定時投食、喂水、實時語音視頻等功能。示例：用戶在外出時通過手機(jī)App遠(yuǎn)程查看寵物狀態(tài)并控制設(shè)備。3.中央處理模塊功能：負(fù)責(zé)管理其他模塊，處理采集的數(shù)據(jù)并與云數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比。特點：根據(jù)預(yù)設(shè)模型判斷寵物狀態(tài)，觸發(fā)相應(yīng)的控制指令。示例：當(dāng)檢測到寵物狀態(tài)異常時，自動發(fā)送報警信息。4.報警模塊功能：當(dāng)檢測到寵物狀態(tài)異?；颦h(huán)境參數(shù)超標(biāo)時，向用戶發(fā)送報警信息。特點：支持多種報警方式，如手機(jī)推送、短信通知等。示例：當(dāng)寵物長時間未進(jìn)食或環(huán)境溫度過高時，系統(tǒng)自動報警。744AI賦能的智慧生活與健康管理智能家居應(yīng)用實例-老人跌倒檢測1.應(yīng)用背景背景：隨著人口老齡化加劇，老年人跌倒問題日益嚴(yán)重，亟需智能化的跌倒檢測系統(tǒng)。需求：實時監(jiān)測老年人的身體狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)跌倒并報警。目標(biāo)：通過智能家居技術(shù)，為老年人提供安全保障。2.傳感器技術(shù)加速度傳感器：測量老人在三個方向上的加速度變化，檢測身體的突然加速或減速。陀螺儀：測量老人的角速度變化，分析身體的運(yùn)動姿態(tài)。磁力計：與其他傳感器結(jié)合使用，提供更全面的運(yùn)動信息。3.數(shù)據(jù)融合與閾值設(shè)置數(shù)據(jù)融合：將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高跌倒檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。閾值設(shè)置：通過分析歷史數(shù)據(jù)，設(shè)定合適的閾值，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)超過閾值時，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生了跌倒事件。示例：當(dāng)檢測到老人身體姿態(tài)突然變化且加速度超過閾值時，系統(tǒng)自動報警。754AI賦能的智慧生活與健康管理智能安防系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1.環(huán)境感知系統(tǒng)功能：通過各類傳感器（如紅外傳感器、超聲波傳感器、溫濕度傳感器等）采集安防區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息。特點：實時監(jiān)測人員和動物的非法入侵、環(huán)境變化及設(shè)備運(yùn)行狀況。示例：紅外傳感器檢測入侵者，溫濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境變化。2.多態(tài)通信系統(tǒng)功能：融合有線通信和無線通信技術(shù)，確保信息的可靠、快速傳輸。特點：支持多種通信模式（如Wi-Fi、3G、4G等），實現(xiàn)全覆蓋的通信網(wǎng)絡(luò)。示例：通過Wi-Fi和4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程報警和數(shù)據(jù)傳輸。3.智能分析系統(tǒng)功能：通過建立感知數(shù)據(jù)模型、智能分析數(shù)據(jù)模型等，對安防區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析。特點：當(dāng)系統(tǒng)認(rèn)為環(huán)境數(shù)據(jù)異常時，自動觸發(fā)報警系統(tǒng)。示例：通過智能分析系統(tǒng)識別入侵行為并發(fā)出警報。4.云平臺功能：處理安防區(qū)域內(nèi)收集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)范化、規(guī)格化清洗，剔除垃圾數(shù)據(jù)。特點：支持海量數(shù)據(jù)的存儲和分析，提供數(shù)據(jù)可視化和管理功能。示例：通過云平臺實時監(jiān)控安防區(qū)域的狀態(tài)，生成數(shù)據(jù)分析報告。764AI賦能的智慧生活與健康管理物聯(lián)網(wǎng)在智能安防中的應(yīng)用1.視頻監(jiān)控功能：通過智能識別技術(shù)對關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，分析目標(biāo)人物或物體是否違反規(guī)定。特點：相較于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控，智能視頻監(jiān)控具有更高的可靠性和智能化。示例：當(dāng)檢測到異常行為時，系統(tǒng)自動觸發(fā)報警。2.拓寬監(jiān)測手段功能：通過物聯(lián)網(wǎng)中的各類傳感器，拓寬安防系統(tǒng)的監(jiān)測手段。特點：克服傳統(tǒng)安防系統(tǒng)監(jiān)測手段單一的缺點，提高安防區(qū)域的安全性。示例：通過紅外傳感器、超聲波傳感器等實現(xiàn)全方位的環(huán)境監(jiān)測。3.提供定位功能功能：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)安防區(qū)域內(nèi)的實時定位。特點：在非法行為發(fā)生時，能夠迅速定位事件發(fā)生的位置，減小損失。示例：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或非法入侵時，系統(tǒng)自動定位事件發(fā)生的位置并發(fā)出警報。774AI賦能的智慧生活與健康管理物聯(lián)網(wǎng)在智能安防中的應(yīng)用1.智能視頻監(jiān)控功能：通過智能分析技術(shù)對視頻流進(jìn)行智能化處理，實時監(jiān)控安防區(qū)域。特點：支持運(yùn)動物體、火苗、煙霧、溫濕度等多種因素的監(jiān)測，異常情況自動報警。示例：當(dāng)檢測到火苗或煙霧時，系統(tǒng)自動觸發(fā)火災(zāi)報警。2.周界安防功能：通過電子圍欄技術(shù)和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提高周界安防的檢測精度和實時性。特點：降低漏報率和誤報率，提高對入侵技術(shù)的檢測和防御能力。示例：通過三層防御系統(tǒng)（電子圍欄、視頻監(jiān)控、智能分析）實現(xiàn)周界安防。3.聯(lián)動報警功能：通過傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算技術(shù)等，評估進(jìn)入安防區(qū)域內(nèi)的行為性質(zhì)，對違反規(guī)定的行為進(jìn)行識別與告警。特點：支持多種報警方式（如手機(jī)應(yīng)用報警、短信報警、警鈴報警等），具備定位功能。示例：當(dāng)檢測到非法入侵時，系統(tǒng)自動向用戶發(fā)送報警信息并定位事件發(fā)生的位置。4.門禁系統(tǒng)功能：對出入口通道進(jìn)行管制，記錄人員出入情況，實現(xiàn)實時監(jiān)控、防盜報警、遠(yuǎn)程控制等功能。特點：支持多種門禁方式（如感應(yīng)卡式、指紋、虹膜、面部識別等），提高安全性。示例：通過面部識別門禁系統(tǒng)，確保只有授權(quán)人員可以進(jìn)入特定區(qū)域。784AI賦能的智慧生活與健康管理智能安防應(yīng)用實例-看守所解決方案1.視頻監(jiān)控子系統(tǒng)功能：對看守所內(nèi)的各個區(qū)域進(jìn)行24小時實時監(jiān)控，記錄視頻數(shù)據(jù)。特點：支持高清視頻錄制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻回放，異常情況自動報警。示例：當(dāng)檢測到異常行為時，系統(tǒng)自動觸發(fā)報警并保存相關(guān)視頻片段。2.報警控制子系統(tǒng)功能：通過傳感器技術(shù)，檢測看守所內(nèi)的非法闖入、火災(zāi)等異常事件，并觸發(fā)報警。特點：支持多種報警方式（如聲光報警、短信報警等），具備實時響應(yīng)能力。示例：當(dāng)檢測到非法闖入時，系統(tǒng)自動觸發(fā)聲光報警并通知安保人員。3.門禁及巡更子系統(tǒng)功能：對看守所的出入口進(jìn)行管制，記錄人員出入情況，并支持電子巡更功能。特點：支持多種門禁方式（如感應(yīng)卡式、指紋識別等），確保只有授權(quán)人員可以進(jìn)入。示例：通過電子巡更系統(tǒng)，確保安保人員按時巡查各個區(qū)域。4.智能分析子系統(tǒng)功能：通過智能分析技術(shù)，對看守所內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行實時分析，識別異常行為。特點：支持人臉識別、行為分析等功能，提高安防系統(tǒng)的智能化水平。示例：通