物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其主要應(yīng)用學(xué)生：張魯指導(dǎo)老師：趙書俊主要章節(jié)第一章緒論（物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景、過程及其定義）第二章物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)第三章物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用第四章物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中亟待解決的四大問題第五章物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前景與趨勢第一章緒論物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景和過程：進(jìn)入21世紀(jì)后，在信息化推動社會生產(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展觀發(fā)生深刻的變革的背景下，物聯(lián)網(wǎng)逐漸進(jìn)入人們的視野。并在最近10年中呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢。全球各國紛紛將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)作為各自信息領(lǐng)域的國家級戰(zhàn)略。從2003年美國《技術(shù)評論》首次明確提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首到如今物聯(lián)網(wǎng)在歐美形成“智慧地球”的概念，2012兩會期間溫家寶政府工作報(bào)告中，物聯(lián)網(wǎng)再次被提為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，國家將繼續(xù)大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，加快三網(wǎng)融合、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范工作步伐。物聯(lián)網(wǎng)定義：

最早的物聯(lián)網(wǎng)的定義很簡單，即：把所有物品通過射頻識別和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理。在早期的概念中，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上等同于RFID技術(shù)加互聯(lián)網(wǎng)。

最新的物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)該具有三個(gè)特征：一是全面的感知；二是可靠傳遞；三是數(shù)據(jù)處理。

目前比較流行，能夠被各方所接受的物聯(lián)網(wǎng)定義為：通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識別和管理。其核心是將互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展應(yīng)用于我們所生活的各個(gè)領(lǐng)域第二章物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該遵循以下幾條原則：（1）多樣性原則，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)須根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、節(jié)點(diǎn)的不同，分別設(shè)計(jì)多種類型的體系結(jié)構(gòu)。（2)互聯(lián)性原則，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)需要平滑地與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。（3)擴(kuò)展性原則，對于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，應(yīng)該具有一定的擴(kuò)展性設(shè)計(jì)，以便最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)省成本。（4)安全性原則，因此物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和存儲數(shù)據(jù)應(yīng)能夠防御大范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)攻擊，應(yīng)具備相當(dāng)好的安全性和可靠性。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型和節(jié)點(diǎn)等情況，下面給出一種由感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層和應(yīng)用層組成的3層物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。

體系結(jié)構(gòu)圖：感知層：感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，主要功能是信息感知與采集，主要包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、各種傳感器等。如溫度感應(yīng)器、聲音感應(yīng)器、震動感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等。網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦—用于傳遞信息和處理信息。

網(wǎng)絡(luò)層解決的是傳輸和預(yù)處理感知層所獲得數(shù)據(jù)的問題。這些數(shù)據(jù)可以通過移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)、小型局域網(wǎng)等進(jìn)行傳輸。

網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、

分析、挖掘和理解，以及基于感知數(shù)據(jù)決策的理論與技術(shù)。

云計(jì)算平臺作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲、分析平臺，將是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的重要組成部分，也是應(yīng)用層中眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。應(yīng)用層。應(yīng)用程式物聯(lián)網(wǎng)的是“社會分工”—結(jié)合行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，結(jié)合行業(yè)需求實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的特定服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控）、查詢型（智能檢索、遠(yuǎn)程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路燈控制）和掃描型（手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi)）等。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的體現(xiàn)，軟件開發(fā)、智能控制技術(shù)將會為用戶提供豐富多彩的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的主要技術(shù)：1.射頻識別（RFID）：RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，他通過射頻信號自動讀取目標(biāo)對象電子標(biāo)簽內(nèi)存儲的信息，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。

最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：標(biāo)簽、閱讀器、天線2.無線傳感網(wǎng)：將一系列在空間上分散的傳感器單元通過自組織的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，以實(shí)現(xiàn)對空間分散范圍內(nèi)的環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控。主要由分布式傳感器節(jié)點(diǎn)、基站節(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)和用戶界面等構(gòu)成。3.M2M：物物互聯(lián)（M2M）M2M技術(shù)是所有機(jī)器設(shè)備都具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，它讓機(jī)器之間、人與機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)

無縫連接，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)流程的自動化。4.產(chǎn)品電子代碼（EPC）：EPC系統(tǒng)是一個(gè)非常先進(jìn)的綜合性和復(fù)雜的系統(tǒng)，其最終目標(biāo)是為每一個(gè)單品建立全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)。EPC代碼作為產(chǎn)品信息溝通的紐帶，通過識別承載EPC代碼信息的RFID標(biāo)簽，利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈中物品的自動識別、信息交換和共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物品的實(shí)時(shí)跟蹤和透明化管理。5.云計(jì)算：云計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)。以云計(jì)算為代表的分布式網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)正是解決互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所帶來的巨量數(shù)據(jù)存儲與處理需求的絕佳途徑。第三章物物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)在各領(lǐng)領(lǐng)域的主主要應(yīng)用用一、智能能交通系系統(tǒng)面對機(jī)動動化水平平提高帶帶來的交交通擁堵堵和道路路安全等等問題，，智能交交通系統(tǒng)統(tǒng)的概念念逐漸被被提出及及應(yīng)用，，可以認(rèn)認(rèn)為智能能交通系系統(tǒng)是將將信息技技術(shù)應(yīng)用用于交通通的設(shè)計(jì)計(jì)、規(guī)劃劃、管理理的一種種新型交交通系統(tǒng)統(tǒng)。智能交通通系統(tǒng)的的主要應(yīng)應(yīng)用體現(xiàn)現(xiàn)在：交交通信息息管理系系統(tǒng)、公公共交通通系統(tǒng)、、車輛控控制系統(tǒng)統(tǒng)、貨運(yùn)運(yùn)管理系系統(tǒng)、電電子收費(fèi)費(fèi)系統(tǒng)。。關(guān)鍵技術(shù)術(shù)有：顯顯示技術(shù)術(shù)、自動動車輛識識別技術(shù)術(shù)、數(shù)據(jù)據(jù)庫技術(shù)術(shù)、自動動控制技技術(shù)公交行駛駛過程中中通過GPS將定位信信息發(fā)送送給管控控中心，然后后在車站站站牌顯顯示當(dāng)前車輛輛位置實(shí)實(shí)時(shí)信息息。當(dāng)?shù)缆窊頁矶聲r(shí)，，可使用用智能調(diào)度系系統(tǒng)向車車輛發(fā)出出暫時(shí)調(diào)整行行車路線線的信息息，避開擁堵堵路段，，減緩城城市交通壓力力。二、智能能電網(wǎng)它是建立立在集成成的、高高速雙向向通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的基基礎(chǔ)上，，通過信信息化手手段，使使能源資資源開發(fā)發(fā)、轉(zhuǎn)換換（發(fā)電電）、輸輸電、配配電、供供電、售售電及用用電的電電網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)的各個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)，，進(jìn)行智智能交流流，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)精確供供電、互互補(bǔ)供電電、提高高能源利利用率、、供電安安全，節(jié)節(jié)省用電電成本的的目標(biāo)，這樣的電電力網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，稱為為智能電電網(wǎng)。智能電網(wǎng)網(wǎng)體現(xiàn)出出電力流流、信息息流和業(yè)業(yè)務(wù)流高高度融合合的顯著著優(yōu)勢：（1）穩(wěn)定性性增強(qiáng)，，迅速排排除故障障：可獲取電電網(wǎng)的全全景信息息，及時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、、預(yù)見可可能發(fā)生生的故障障。故障障發(fā)生時(shí)時(shí)，電網(wǎng)網(wǎng)可以快快速隔離離故障，，實(shí)現(xiàn)自自我恢復(fù)復(fù)，從而而避免大大面積停停電的發(fā)發(fā)生。（2）網(wǎng)廠協(xié)調(diào)調(diào)、智能能調(diào)度、、電力儲儲能、配配電自動動化等技技術(shù)的廣廣泛應(yīng)用用，使電電網(wǎng)運(yùn)行行控制更更加靈活活、經(jīng)濟(jì)濟(jì)。（3）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)和非實(shí)實(shí)時(shí)信息息的高度度集成、、共享與與利用，，為運(yùn)行行管理展展示全面面、完整整和精細(xì)細(xì)的電網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)營狀狀態(tài)圖，，同時(shí)能能夠提供供相應(yīng)的的輔助決決策支持持、控制制實(shí)施方方案和應(yīng)應(yīng)對預(yù)案案。智能電網(wǎng)網(wǎng)通過大量分布布式傳感感技術(shù)將信息通通信技術(shù)術(shù)與傳統(tǒng)統(tǒng)電網(wǎng)融融合，極極大地提提升了電電網(wǎng)的信信息感知知、信息息互聯(lián)和和智能控控制能力力，實(shí)現(xiàn)了了實(shí)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)程管控控，使電網(wǎng)運(yùn)運(yùn)行更加加經(jīng)濟(jì)和和高效。三、智慧慧農(nóng)業(yè)智慧農(nóng)業(yè)業(yè)與傳統(tǒng)統(tǒng)農(nóng)業(yè)相相比，主主要有以以下特點(diǎn)點(diǎn)：（1）合理施施用化肥肥，降低低生產(chǎn)成成本，減減少環(huán)源源污染：：智能農(nóng)農(nóng)業(yè)采用用因土、、因作物物、因時(shí)時(shí)全面平平衡施肥肥（2）減少和節(jié)節(jié)約水資資源：由由作物動動態(tài)監(jiān)控控技術(shù)定定時(shí)定量量供給水水分，采用智能能滴灌微灌灌等一系系列新型型灌溉技技術(shù)。（3）農(nóng)作物的的物質(zhì)營營養(yǎng)得到到合理利利用，保保證了農(nóng)農(nóng)產(chǎn)品的的產(chǎn)量和和質(zhì)量：：因?yàn)橹侵腔坜r(nóng)業(yè)業(yè)通過采采用先進(jìn)進(jìn)的現(xiàn)代代化高新新技術(shù)，，對農(nóng)作作物的生生產(chǎn)過程程進(jìn)行動動態(tài)監(jiān)測測和控制制，及時(shí)采取相應(yīng)應(yīng)的措施施。將無線傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)布設(shè)設(shè)于農(nóng)田田、園林林、溫室室等目標(biāo)標(biāo)區(qū)域，，網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點(diǎn)大量量實(shí)時(shí)地地收集溫溫度、濕濕度、光光照、氣氣體濃度度等物理理量，精精準(zhǔn)地獲獲取土壤壤水分、、壓實(shí)程程度、電電導(dǎo)率、、pH值、氮素素等土壤壤信息。。無線傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)有助助于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、、數(shù)字化化、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化。因此，智智慧農(nóng)業(yè)業(yè)應(yīng)用中中最關(guān)鍵鍵的即為為傳感器器技術(shù)電化學(xué)離離子敏傳傳感器（土壤N、P、K,重金屬含含量快速速檢測）光照傳傳感、溫溫度傳感感、濕度度傳感等等等四、智慧慧醫(yī)療目前國內(nèi)公共共醫(yī)療管管理系統(tǒng)統(tǒng)不完善善，醫(yī)療療成本高高、渠道道少、覆覆蓋面低低，大醫(yī)院人人滿為患患，病人人就診手手續(xù)繁瑣瑣。而智慧醫(yī)療療通過快快捷完善善的數(shù)字字化信息息系統(tǒng)提提升診療療速度，同時(shí)提提高醫(yī)院院的運(yùn)營營效率和和監(jiān)管效效率（1）智能醫(yī)醫(yī)療服務(wù)務(wù)：電子子病歷--記錄醫(yī)療療過程中中生成的的文字、、圖形、、數(shù)據(jù)、、影像等等多種信信息，存儲門門診、住住院治療療記錄，，方便就就診，提提高醫(yī)療療工作人人員效率率（2）智能醫(yī)醫(yī)療監(jiān)護(hù)護(hù)：生命命體征監(jiān)監(jiān)測----可穿戴的的醫(yī)療監(jiān)監(jiān)控報(bào)警警系統(tǒng)。。采用多多參數(shù)采采集機(jī)制制，對病病人的血血壓、脈脈搏、體體溫、血血液含氧氧量進(jìn)行行監(jiān)控，，把采集集后的信信號通過過藍(lán)牙傳傳輸?shù)结t(yī)護(hù)中心實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測。（3）醫(yī)療產(chǎn)品管管理：藥品防防偽---一般采用RFID電子標(biāo)簽識別別技術(shù)。生廠廠商為每一批批藥品甚至每每一個(gè)藥瓶都都配置唯一的的產(chǎn)品電子代代碼，將RFID標(biāo)簽粘貼在每每一批藥品上上。在整個(gè)流流通環(huán)節(jié)，所所有可能涉及及藥品的生產(chǎn)產(chǎn)商、批發(fā)商商、零售商和和用戶等都可可以利用RFID讀卡器讀取藥藥品的序列號號和其他信息息獲得，還可以根據(jù)據(jù)藥品序列號號、通過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)到數(shù)據(jù)庫中中檢查藥品的的真?zhèn)巍＿h(yuǎn)程醫(yī)療：遠(yuǎn)程醫(yī)療會診診在醫(yī)學(xué)專家家和病人之間間建立起全新新的聯(lián)系，使使病人在原地地、原醫(yī)院即即可接受遠(yuǎn)地地專家的會診診并在其指導(dǎo)導(dǎo)下進(jìn)行治療療和護(hù)理。主要利用網(wǎng)絡(luò)絡(luò)進(jìn)行語音和和高清圖像的的交流，實(shí)現(xiàn)專家與病病人、專家與與醫(yī)務(wù)人員之之間異地“面對面”的會診。極大降低了轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)病人的成成本和時(shí)間一定程度上緩緩解偏遠(yuǎn)地區(qū)區(qū)醫(yī)療服務(wù)能能力不足，醫(yī)醫(yī)療水平發(fā)展展不平衡的的的狀況使醫(yī)療突破了了地理范圍的的限制，有利利于臨床研究究的發(fā)展，提提高了中小醫(yī)醫(yī)師的診療水水平。五、智能家居居智能家居是以住宅為平平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通通信技術(shù)、安安全防范技技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)術(shù)將家居生活活有關(guān)的設(shè)施施集成，構(gòu)建建高效的住宅宅設(shè)施與家庭庭日程事務(wù)的的管理系統(tǒng)，，提升家居安安全性、便利利性、舒適性性。智能家居系統(tǒng)統(tǒng)包含的主要要子系統(tǒng)有：：家居布線系系統(tǒng)、家庭網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智智能家居（中中央）控制管管理系統(tǒng)、家家庭安防系統(tǒng)統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家家庭環(huán)境控制系統(tǒng)統(tǒng)等。（1）安全防范：智能安防可以實(shí)時(shí)監(jiān)控控非法闖入、、火災(zāi)、煤氣泄露、緊急呼呼救的發(fā)生。。一旦出現(xiàn)警警情，系統(tǒng)會會自動向中心心發(fā)出報(bào)警信信息進(jìn)入應(yīng)急急聯(lián)動狀態(tài)（2）家電的智能控控制和遠(yuǎn)程控制：如對燈光照明明進(jìn)行場景設(shè)設(shè)置和遠(yuǎn)程控控制、電器開關(guān)的自動控制、中央空調(diào)自自動控制系統(tǒng)統(tǒng)等。（3）始終在線的的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：：將室內(nèi)家電電開關(guān)狀況、、室內(nèi)溫度、、門禁監(jiān)控畫畫面、以及小小區(qū)物業(yè)信息息整合與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制制第四章物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中亟亟待解決的四四大問題（1）制定國家層層面物聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃劃（2）物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展的基礎(chǔ)性戰(zhàn)戰(zhàn)略資源—碼址資源（3）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用的成本較高高（4）建立物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)體系第五章物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前前景與趨勢物聯(lián)網(wǎng)在最近10年發(fā)展速度很很快，特別是是在互聯(lián)網(wǎng)、、信息技術(shù)基基礎(chǔ)較好的歐歐美國家。但但是面臨物聯(lián)網(wǎng)仍然面面臨著人才缺失的的巨大壓力，，近幾年一些些高校的物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)養(yǎng)計(jì)劃處于起步階段段，學(xué)科科、課課程并并不成成熟，，難已已形成成高效效的研研發(fā)團(tuán)團(tuán)體。。同時(shí)時(shí)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用用群體體目前前大多多集中中在大大型企企業(yè)和和政府府采購購中，，覆蓋蓋面較較小，，擴(kuò)展展不足足。所以目目前物物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)機(jī)遇遇與挑挑戰(zhàn)并并存，，需要要物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)體體系的的完善善拉動動整個(gè)個(gè)產(chǎn)業(yè)業(yè)的發(fā)發(fā)展。。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)發(fā)展展趨勢勢：RFID標(biāo)簽的的微型型化物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)在