物聯(lián)網(wǎng)新的教案第1頁(yè)/共66頁(yè)第2頁(yè)/共66頁(yè)IOT應(yīng)用場(chǎng)景：物體‘說(shuō)話’第3頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的來(lái)源及概念物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次

物聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)支撐技術(shù)第4頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)源MarkWeiser（1952-1999）前施樂公司首席科學(xué)家

1991年在權(quán)威雜志《美國(guó)科學(xué)》發(fā)表文章預(yù)測(cè)：計(jì)算機(jī)將最終“消失”，演變?yōu)樵谖覀儧]有意識(shí)到其存在時(shí)，就已融入人們的生活中的境地。第5頁(yè)/共66頁(yè)計(jì)算模式的發(fā)展“十五年周期定律”

IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)，認(rèn)為計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“十五年周期定律”。1965年前后的“大型機(jī)”；1980年前后的“個(gè)人計(jì)算機(jī)”；1995年前后的“互聯(lián)網(wǎng)”；2010年前后“物聯(lián)網(wǎng)”。在當(dāng)下的“15年”，一場(chǎng)新的變革正悄然興起，那就是“物聯(lián)網(wǎng)”。有人將2010年稱為“物聯(lián)網(wǎng)元年”。第6頁(yè)/共66頁(yè)從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)分析，它是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，是將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用實(shí)現(xiàn)人與物對(duì)話，創(chuàng)造智慧的世界。被稱為信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。第一次：PC機(jī)時(shí)代第二次：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代第三次：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代第7頁(yè)/共66頁(yè)第8頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)定義2010年溫總理在十一屆人大三次會(huì)議上所

作政府工作報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)做了這樣的定義：

物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。第9頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)定義歐盟定義：將現(xiàn)有的互聯(lián)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到互聯(lián)的物品網(wǎng)絡(luò)。國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的定義：物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品(ThingtoThing,T2T),人到物品(HumantoThing,H2T),人到人(HumantoHuman,H2H)之間的互連。第10頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本定義物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings，IOT）的基本定義：

通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、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，將任何物品通過(guò)有線與無(wú)線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行通信和信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

第11頁(yè)/共66頁(yè)我的理解物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種傳感技術(shù)（RFID、傳感器、GPS、攝像機(jī)、激光掃描器……）、各種通訊手段（有線、無(wú)線、長(zhǎng)距、短距……），將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“管理、控制、營(yíng)運(yùn)”一體化的一種網(wǎng)絡(luò)。第12頁(yè)/共66頁(yè)“物”的涵義

這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：1、要有數(shù)據(jù)傳輸通路；2、要有一定的存儲(chǔ)功能；3、要有CPU；4、要有操作系統(tǒng)；5、要有專門的應(yīng)用程序；6、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；7、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。第13頁(yè)/共66頁(yè)與任何物體相連第14頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次感知層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層第15頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次感知層：據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時(shí)定位等技術(shù)。第16頁(yè)/共66頁(yè)全面感知可靠傳輸智能處理感知傳輸智能利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài)信息。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將感知的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，及時(shí)地對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息控制，真正達(dá)到了人與物的溝通、物與物的溝通。第17頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到的信息無(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)相融合。經(jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。?8頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次應(yīng)用層：應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(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)之間的信息協(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、智能電力等行業(yè)應(yīng)用。第19頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)重要特征：1、全面感知，利用RFID，傳感器，二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息，比如裝載在高層建筑、橋梁上的監(jiān)測(cè)設(shè)備；人體攜帶的心跳、血壓、脈搏等監(jiān)測(cè)醫(yī)療設(shè)備；商場(chǎng)貨架上的電子標(biāo)簽；2、可靠傳遞，通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；3、智能處理，利用云計(jì)算，模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。第20頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)包括射頻識(shí)別(RFID)裝置、WSN網(wǎng)絡(luò)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、Internet與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，行業(yè)應(yīng)用軟件。在這些技術(shù)當(dāng)中，又以底層嵌入式設(shè)備芯片開發(fā)最為關(guān)鍵，引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的上游發(fā)展，以下我們著重介紹RFID技術(shù)和WSN技術(shù)。第21頁(yè)/共66頁(yè)RFDI技術(shù)無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification,RFID），或稱射頻識(shí)別技術(shù)，是從二十世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。沃爾瑪使用的RFID第22頁(yè)/共66頁(yè)RFID的組成

應(yīng)答器：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來(lái)說(shuō)都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。閱讀器：由天線，耦合元件，芯片組成，讀取（有時(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備應(yīng)用軟件系統(tǒng)：是應(yīng)用層軟件，主要是把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并為人們所使用。第23頁(yè)/共66頁(yè)RFID系統(tǒng)組成RFID系統(tǒng)電子標(biāo)簽(Tag)天線(Antenna)閱讀器(Reader)第24頁(yè)/共66頁(yè)日本東京大學(xué)坂村健教授在計(jì)算所介紹RFID。蘿卜上的RFID記錄了整個(gè)蘿卜生產(chǎn)信息（產(chǎn)地、施肥、農(nóng)藥），運(yùn)輸信息等。買家在超市可以追蹤這些信息。桌子上的煙、酒、飲料都有RFID。第25頁(yè)/共66頁(yè)IPv6物聯(lián)網(wǎng)的前提是必須為物品賦以獨(dú)一無(wú)二的地址現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)IPv4只支持大概40億（232次方）個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，平均每個(gè)人不到1個(gè)，人都不夠分的。IPv6是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版（IPv4）的更新版Pv6支持2128（約3.4×1038）個(gè)地址，這等價(jià)于在地球上每平方英寸有4.3×1020地址（6.7×1017地址／mm2）豐富的地址資源使得物聯(lián)網(wǎng)成為可能。第26頁(yè)/共66頁(yè)RFID與條形碼比較

第27頁(yè)/共66頁(yè)RFID標(biāo)簽

分類按供電方式分為有源卡和無(wú)源卡。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；無(wú)源卡內(nèi)無(wú)電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對(duì)有源卡短，但壽命長(zhǎng)且對(duì)工作環(huán)境要求不高。第28頁(yè)/共66頁(yè)被動(dòng)式被動(dòng)式標(biāo)簽沒有內(nèi)部供電電源。其內(nèi)部集成電路通過(guò)接收到的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這些電磁波是由RFID讀取器發(fā)出的。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強(qiáng)度的訊號(hào)時(shí)，可以向讀取器發(fā)出數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括ID號(hào)（全球唯一標(biāo)示ID），還可以包括預(yù)先存在于標(biāo)簽內(nèi)EEPROM中的數(shù)據(jù)。由于被動(dòng)式標(biāo)簽具有價(jià)格低廉，體積小巧，無(wú)需電源的優(yōu)點(diǎn)。市場(chǎng)的RFID標(biāo)簽主要是被動(dòng)式的。半主動(dòng)式一般而言，被動(dòng)式標(biāo)簽的天線有兩個(gè)任務(wù)，第一：接收讀取器所發(fā)出的電磁波，藉以驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽IC；第二：標(biāo)簽回傳信號(hào)時(shí)，需要靠天線的阻抗作切換，才能產(chǎn)生0與1的變化。問(wèn)題是，想要有最好的回傳效率的話，天線阻抗必須設(shè)計(jì)在“開路與短路”，這樣又會(huì)使信號(hào)完全反射，無(wú)法被標(biāo)簽IC接收，半主動(dòng)式標(biāo)簽就是為了解決這樣的問(wèn)題。半主動(dòng)式類似于被動(dòng)式，不過(guò)它多了一個(gè)小型電池，電力恰好可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽IC，使得IC處于工作的狀態(tài)。這樣的好處在于，天線可以不用管接收電磁波的任務(wù)，充分作為回傳信號(hào)之用。比起被動(dòng)式，半主動(dòng)式有更快的反應(yīng)速度，更好的效率。主動(dòng)式與被動(dòng)式和半被動(dòng)式不同的是，主動(dòng)式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對(duì)外的訊號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，主動(dòng)式標(biāo)簽擁有較長(zhǎng)的讀取距離和較大的記憶體容量可以用來(lái)儲(chǔ)存讀取器所傳送來(lái)的一些附加訊息。第29頁(yè)/共66頁(yè)RFID主要頻段標(biāo)準(zhǔn)及特性第30頁(yè)/共66頁(yè)讀寫器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載到高頻載波信號(hào)上再經(jīng)天線向外發(fā)送。進(jìn)入讀寫器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此信號(hào)，卡內(nèi)芯片的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行倍壓整流、調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過(guò)片上天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起電子標(biāo)簽內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供電壓擦寫E2PROM。若經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。RFID工作原理

系統(tǒng)工作原理第31頁(yè)/共66頁(yè)RFID的優(yōu)點(diǎn)非接觸操作，長(zhǎng)距離識(shí)別(幾厘米至幾十米)，完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)，應(yīng)用便利無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽讀寫器具有不直接對(duì)最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性讀寫器與標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)安全管理與目前廣泛使用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)例如攝像、條碼、磁卡、IC卡等相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：第32頁(yè)/共66頁(yè)RFID技術(shù)-標(biāo)準(zhǔn)概況RFID系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)主要與數(shù)據(jù)采集相關(guān)，其中包括電子標(biāo)簽與讀寫器之間的接口、讀寫器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、RFID標(biāo)簽與讀寫器的性能和一致性測(cè)試規(guī)范以及RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼標(biāo)準(zhǔn)等。在RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容編碼領(lǐng)域，各路標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)最為激烈。目前全球共有五大標(biāo)準(zhǔn)組織，分別代表了國(guó)際上不同團(tuán)體或者國(guó)家的利益。其中EPCGlobal是由北美UCC產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有上百家成員，并且得到了零售巨頭沃爾瑪、制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、寶潔等大型企業(yè)的強(qiáng)力支持。而AIM、ISO、UID則代表一部分歐美國(guó)家以及日本對(duì)RFID標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)奪；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國(guó)家為主，比較而言，EPCGlobal得到更多廠商的認(rèn)可和支持。第33頁(yè)/共66頁(yè)第34頁(yè)/共66頁(yè)傳感器能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN第35頁(yè)/共66頁(yè)

WSN網(wǎng)絡(luò)概述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是集計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、傳感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個(gè)領(lǐng)域交叉綜合的新興學(xué)科，它將大量的多種類傳感器節(jié)點(diǎn)(傳感、采集、處理、收發(fā)、網(wǎng)絡(luò)于一體)組成自治的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)智能協(xié)同感知。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域，如環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)護(hù)、家庭自動(dòng)化、以及交通控制等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)除配備了一個(gè)或多個(gè)傳感器之外，還裝備了一個(gè)無(wú)線電收發(fā)器、一個(gè)很小的微控制器和一個(gè)能源（通常為電池）。單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的尺寸大到一個(gè)鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節(jié)點(diǎn)的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模以及單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所需的復(fù)雜度。傳感器節(jié)點(diǎn)尺寸與復(fù)雜度的限制決定了能量、存儲(chǔ)、計(jì)算速度與帶寬的受限。傳感器網(wǎng)絡(luò)由三部分組成，WSN硬件、WSN軟件與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

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WSN硬件.

WSN硬件一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)可視為是一臺(tái)微型的計(jì)算機(jī)，具有基本的組件和接口。強(qiáng)調(diào)省電和構(gòu)成分布式的自主網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

第37頁(yè)/共66頁(yè)WSN軟件.傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件關(guān)鍵技術(shù)主要有無(wú)線數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，比如使用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的查詢，和用于和其他傳感器通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是多次跳躍路由協(xié)議，其中以Zigbee(IEEE802.15.4)為代表。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微嵌入式軟件：由于WSN的定位是大量布建在各種各樣的遠(yuǎn)程連結(jié)環(huán)境中，并采用類似adhoc的特殊多跳移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基本上屬于嵌入式系統(tǒng)的一種，也就是采用比一般目的操作系統(tǒng)更為精簡(jiǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)。第38頁(yè)/共66頁(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：有文獻(xiàn)指出，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器結(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。這些應(yīng)用一般不需要很高的帶寬，但是對(duì)功耗要求卻很高，大部分時(shí)間必須保持低功耗。由于無(wú)線傳感結(jié)點(diǎn)通常使用存儲(chǔ)容量受限的嵌入式處理器/控制器，因此對(duì)協(xié)議棧的大小也有嚴(yán)格限制。另外，WSN對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性、結(jié)點(diǎn)自動(dòng)配置、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重組等方面也有一定的要求。WSN的特殊性對(duì)應(yīng)用于該技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提出了較高要求。目前，ZigBee技術(shù)已經(jīng)在WSN領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，是最具競(jìng)爭(zhēng)力的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但有文獻(xiàn)認(rèn)為，Parmar表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，Zigbee在安全性、技術(shù)成熟度、節(jié)點(diǎn)管理、QoS特性、設(shè)備互操作性等方面都不及Wi-Fi。第39頁(yè)/共66頁(yè)

WSN/ZigBee技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)要素通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議進(jìn)行信息的傳輸，這個(gè)協(xié)議就是ZigBee。ZigBee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WirelessSensorNetworks包含傳感器節(jié)點(diǎn)，按計(jì)算能力可分為普通節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)等；傳感器節(jié)點(diǎn)包含了具有采集環(huán)境數(shù)據(jù)功能的感應(yīng)器和具有聯(lián)網(wǎng)功能的電子元件；節(jié)點(diǎn)間能夠通過(guò)特有無(wú)線通信方式互聯(lián)（如：ZigBee）。第40頁(yè)/共66頁(yè)

ZigBee自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)低成本高安全短時(shí)延低速率低功耗近距離高容量免執(zhí)照頻段第41頁(yè)/共66頁(yè)WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

WSN兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：

WSN通信體系平面結(jié)構(gòu)

1，平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于相同的平等地位,不存在任何的等級(jí)和層次差異,所以也被稱為對(duì)等式結(jié)構(gòu)。

第42頁(yè)/共66頁(yè)WSN特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

WSN的邏輯分層結(jié)構(gòu)

2，邏輯分層結(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按照某種規(guī)則（如地理位置、應(yīng)用需求）分成各個(gè)簇，每個(gè)簇由簇頭和成員節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。

第43頁(yè)/共66頁(yè)WSN與RFID技術(shù)的融合技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下:“WSN和RFID技術(shù)的融合。由于RFID抗干擾性較差，而且有效距離一般小于10m，這對(duì)它的應(yīng)用是個(gè)限制。如果將Zigbee的WSN同RFID結(jié)合起來(lái)，利用前者高達(dá)100m的有效半徑，形成WSID網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用前景不可估量?！蓖瑫r(shí)，Zigbee無(wú)線電有希望成為主動(dòng)的RFID標(biāo)簽。Zigbee產(chǎn)品可以利用更多的傳感器和更少的網(wǎng)關(guān)，它們可以降低主動(dòng)RFID的成本。第44頁(yè)/共66頁(yè)WSN與RFID技術(shù)的融合

第45頁(yè)/共66頁(yè)

WSN與RFID技術(shù)的融合

第46頁(yè)/共66頁(yè)WSN與RFID技術(shù)的融合

第47頁(yè)/共66頁(yè)事實(shí)上傳感技術(shù)也好、RFID技術(shù)也好，都僅僅是信息采集技術(shù)之一。除傳感技術(shù)和RFID技術(shù)外，GPS、視頻識(shí)別、紅外、激光、掃描等所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別與物物通信的技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術(shù)。傳感網(wǎng)或者RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用，但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。第48頁(yè)/共66頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示意圖第49頁(yè)/共66頁(yè)50物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用無(wú)線葡萄園2002年，英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個(gè)無(wú)線葡萄園。傳感器節(jié)點(diǎn)被分布在葡萄園的每個(gè)角落，每隔一分鐘檢測(cè)一次土壤溫度、濕度或該區(qū)域有害物的數(shù)量，以確保葡萄可以健康生長(zhǎng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，葡萄園氣候的細(xì)微變化可極大地影響葡萄酒的質(zhì)量。通過(guò)長(zhǎng)年的數(shù)據(jù)記錄以及相關(guān)分析，便能精確的掌握葡萄酒的質(zhì)地與葡萄生長(zhǎng)過(guò)程中的日照、溫度、濕度的確切關(guān)系。這是一個(gè)典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的實(shí)例。葡萄園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖第50頁(yè)/共66頁(yè)51機(jī)場(chǎng)防入侵上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)防入侵系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬(wàn)多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，覆蓋了地面、柵欄和低空探測(cè)，多種傳感手段組成一個(gè)協(xié)同系統(tǒng)后，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。上海移動(dòng)的車務(wù)通將在2010年世博會(huì)期間全面運(yùn)用于上海公共交通系統(tǒng)，以最先進(jìn)的技術(shù)保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢。電力管理江西省電網(wǎng)對(duì)分布在全省范圍內(nèi)的2萬(wàn)臺(tái)配電變壓器安裝傳感裝置，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)用電檢查、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、負(fù)荷管理、線損管理、需求側(cè)管理等高效一體化管理，一年來(lái)降低電損1.2億千瓦時(shí)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用第51頁(yè)/共66頁(yè)52物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2002年，由英特爾的研究小組和加州大學(xué)伯克利分校以及巴港大西洋大學(xué)的科學(xué)家把無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視大鴨島海鳥的棲息情況。位于緬因州海岸大鴨島上的海燕由于環(huán)境惡劣，海燕又十分機(jī)警，研究人員無(wú)法采用通常方法進(jìn)行跟蹤觀察。為此他們使用了包括光、濕度、氣壓計(jì)、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的近10種傳感器類型數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)通過(guò)自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?00英尺外的基站計(jì)算機(jī)內(nèi)，再由此經(jīng)衛(wèi)星傳輸至加州的服務(wù)器。在那之后，全球的研究人員都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)察看該地區(qū)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，掌握第一手的環(huán)境資料，為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個(gè)極為有效便利的平臺(tái)。大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第52頁(yè)/共66頁(yè)53物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用利用部署在大街小巷的全球眼監(jiān)控探頭，實(shí)現(xiàn)圖像敏感性智能分析并與110、119、112等交互，實(shí)現(xiàn)探頭與探頭之間、探頭與人、探頭與報(bào)警系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，從而構(gòu)建和諧安全的城市生活環(huán)境。平安城市建設(shè)第53頁(yè)/共66頁(yè)54物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)珍貴的古老建筑進(jìn)行保護(hù)，是文物保護(hù)單位長(zhǎng)期以來(lái)的一個(gè)工作重點(diǎn)。將具有溫度、濕度、壓力、加速度、光照等傳感器的節(jié)點(diǎn)布放在重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象當(dāng)中，無(wú)需拉線鉆孔，便可有效地對(duì)建筑物進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。此外，對(duì)于珍貴文物而言，在保存地點(diǎn)的墻角、天花板等位置，監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度、濕度是否超過(guò)安全值，可以更妥善地保護(hù)展覽品的品質(zhì)。文物保護(hù)第54頁(yè)/共66頁(yè)55物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)移動(dòng)POS金融供應(yīng)鏈智能運(yùn)輸工業(yè)自動(dòng)化智能建筑消防公共安全環(huán)境保護(hù)氣象數(shù)字化醫(yī)療遙感勘測(cè)軍事農(nóng)業(yè)林業(yè)水務(wù)電力煤炭石化物流、零售、自動(dòng)服務(wù)設(shè)備、安全、節(jié)能生產(chǎn)、安全、防災(zāi)、水電油氣防火、勘察、報(bào)警污染檢測(cè)、報(bào)警水質(zhì)、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤抄表、監(jiān)控、節(jié)能設(shè)備、臨床、輔助診斷、病程險(xiǎn)情、油井、運(yùn)輸、管線聯(lián)動(dòng)、消防栓、定位、調(diào)度照明、信號(hào)、應(yīng)急、災(zāi)害、識(shí)別大地勘測(cè)、森林、地震、海洋偵查、監(jiān)控、定位、評(píng)估降水、防洪、遠(yuǎn)程設(shè)備交易、訂單、跟蹤、識(shí)別通風(fēng)、瓦斯、救災(zāi)定位庫(kù)存、車隊(duì)、監(jiān)控、導(dǎo)航、識(shí)別、貨物電子支付、實(shí)時(shí)信息總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用頻譜第55頁(yè)/共66頁(yè)人身上可以安裝不同的傳感器，對(duì)人的健康參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并且實(shí)時(shí)傳送到相關(guān)的醫(yī)療保健中心，如果有異常，保健中心通過(guò)手機(jī)，提醒您去醫(yī)院檢查身體。第56頁(yè)/共66頁(yè)無(wú)線自動(dòng)庫(kù)存管理結(jié)合定位功能我們常?？梢栽谒幤愤M(jìn)出庫(kù)的地方放置觸發(fā)器，當(dāng)成箱的藥品進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)后我們不需要一一掃描，系統(tǒng)自動(dòng)讀完數(shù)據(jù)并記錄保存。當(dāng)藥品要被出庫(kù)時(shí)同樣會(huì)被系統(tǒng)記錄。自動(dòng)減去庫(kù)存。降低人工錄入敲錯(cuò)鍵盤的風(fēng)險(xiǎn)。

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醫(yī)務(wù)人員管理：醫(yī)務(wù)人員的流動(dòng)性大，在醫(yī)院重要點(diǎn)位設(shè)置固定RFID閱讀器讀取每個(gè)工作人員的RFID胸卡判斷其所在位置，從而實(shí)現(xiàn)人員室內(nèi)跟蹤，為調(diào)度醫(yī)務(wù)人員及時(shí)診療與救護(hù)提供支持。在此基礎(chǔ)上，集成門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)。防止外來(lái)人員隨便進(jìn)入，以提高綜合管理能力。使用RFID腕帶，可便利地實(shí)現(xiàn)無(wú)線移動(dòng)護(hù)理以及患者定位，對(duì)精神病、老人、兒童、急診患者、傳染病管理尤其有價(jià)值。帶傳感器的RFID可用于SARS等病區(qū)患者的體溫狀態(tài)監(jiān)測(cè)，降低感染傳染或擴(kuò)散幾率。第58頁(yè)/共66頁(yè)醫(yī)療設(shè)備管理：醫(yī)療設(shè)備管理的最終目的是使醫(yī)療設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，確保醫(yī)院的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效益最大化。基于RFID技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備管理通過(guò)標(biāo)簽植入，智能實(shí)現(xiàn)入庫(kù)出庫(kù)、科室管理、資產(chǎn)盤點(diǎn)、保修報(bào)損、防盜報(bào)警等功能。此外，還可以通過(guò)功能完備的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)以延長(zhǎng)使用壽命，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檔案電子化提升工作效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用監(jiān)管以確保設(shè)備利用率。第59頁(yè)/共66頁(yè)用血安全管理：將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于血液管理，從獻(xiàn)血開始就將每個(gè)血袋上記錄獻(xiàn)血這基本信息和血液生物信息的RFID標(biāo)簽，從而簡(jiǎn)化血液篩選和儲(chǔ)存流程，提高血庫(kù)內(nèi)部處理效率，降