聯(lián)網(wǎng)的概念 4-的應(yīng)用領(lǐng)域 6-的實(shí)現(xiàn)原理 7- 2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 10- 2.5信息中心框架圖 13- 2.6.1信息中心應(yīng)用層 14-2.6.2信息中心基礎(chǔ)層采集和處理數(shù)據(jù) 17- 2.7、硬件平臺(tái) 21- 2.7.2硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方式 21- - 3.3車載終端信息發(fā)布系統(tǒng)架構(gòu) 24-3.4車輛應(yīng)用商業(yè)營運(yùn)模式圖 26- 4.1智慧城市概念 27-4.2智能醫(yī)療體系 28- 1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“TheInternetofthings”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識(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，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，利用云計(jì)算信息中心進(jìn)行交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)可以在內(nèi)網(wǎng)(Intranet)、專網(wǎng)(Extranet)、和互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。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、要有相應(yīng)信息的接收器；2、要有數(shù)據(jù)傳輸通路；3、要有一定的存儲(chǔ)功能；5、要有操作系統(tǒng)；6、要有專門的應(yīng)用程序；7、要有數(shù)據(jù)發(fā)送器；9、在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它在無線通信的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物物聯(lián)通，可以對(duì)物體的監(jiān)控和管理，通過不同的傳感器得到原始數(shù)據(jù)后，利用軟件平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，例如氣象數(shù)據(jù)、車輛數(shù)據(jù)、污染數(shù)據(jù)等，除了可以提供給相應(yīng)的部門加以利用和管理，還可以將處理后的各種數(shù)據(jù)，通過Wifi、GPRS、3G等傳輸方式發(fā)送到接受終端，終端上即可顯示道路、氣候、新聞、娛樂、商家等指數(shù)。1.2物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測(cè)、食品溯源、敵情偵查和情報(bào)搜集等多個(gè)領(lǐng)域。物物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用應(yīng)用方式舉例設(shè)備(家電等)、安全、節(jié)能庫存、車隊(duì)、監(jiān)控、導(dǎo)航、識(shí)別、貨物交易、訂單、跟蹤、識(shí)別電子支付、實(shí)時(shí)信息、移動(dòng)證券監(jiān)控監(jiān)控，實(shí)時(shí)信息網(wǎng)絡(luò)教育、實(shí)時(shí)信息抄表、監(jiān)控、節(jié)能照明、信號(hào)、應(yīng)急、災(zāi)害、識(shí)別聯(lián)動(dòng)、消防栓、定位、調(diào)度生產(chǎn)、安全、防災(zāi)、水電油氣污染檢測(cè)、報(bào)警降水、防洪、遠(yuǎn)程設(shè)備水質(zhì)、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤防火、勘察、報(bào)警通風(fēng)、瓦斯、救災(zāi)定位行業(yè)智能建筑智能運(yùn)輸物流供應(yīng)鏈金融健康教育公共安全消防工業(yè)自動(dòng)化數(shù)字化醫(yī)療環(huán)境保護(hù)氣象水務(wù)農(nóng)業(yè)林業(yè)遙感勘測(cè)煤炭石化交通1.3物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)原理物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，它可以將感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后使之與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，它存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。毫無疑問，如果“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代來臨，人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。人們正走向“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，但這個(gè)過程可能需要很長的時(shí)間。物聯(lián)網(wǎng)的核心是：Ⅰ)RFID(射頻技術(shù))；Ⅱ)無線傳感器傳感網(wǎng)(WSN)；Ⅲ)M2M(MachinetoMachine)；Ⅳ)兩化融合(信息化和工業(yè)化的融合)。在以上所陳述的領(lǐng)域中，核心部分為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)。以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基做好無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和應(yīng)用，才能為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供軟硬件的平臺(tái)和基礎(chǔ)框架。 N微電子機(jī)械加工(MEMS)技術(shù)的發(fā)展為傳感器微型化提供了可能，微處理技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了傳感器智能化，通過MEMS技術(shù)和射頻(RF)通信技術(shù)融合促進(jìn)了無線傳感器及其網(wǎng)絡(luò)的誕生。傳感器正經(jīng)歷一個(gè)從傳統(tǒng)傳感器(DumbSensor)→智能傳感器(SmartSensor)→嵌入式Web傳感器(EmbeddedWebSensor)的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過程，傳感器正在實(shí)現(xiàn)微型化、智能化、信息絡(luò)化。2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSNs)就是物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)性完成形態(tài)。所謂WSNs，就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)以無線通信的方式形成的自由組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這些節(jié)點(diǎn)集傳感器執(zhí)行器、控制器和通信裝置于一體，集傳感與驅(qū)動(dòng)控制能力、計(jì)算能力、通信能力于一身，將物理世界信息融合到信息世界中，達(dá)到了“物聯(lián)”的目的。圖2-3：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)Ⅱ)單個(gè)節(jié)點(diǎn)小體積，節(jié)點(diǎn)資源有限；Ⅲ)自組織，多跳，無基礎(chǔ)設(shè)施支持；Ⅳ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸有方向性。2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)整個(gè)WSN系統(tǒng)的應(yīng)用，使觀測(cè)者可以遠(yuǎn)程、不定期、多方式的自由瀏覽和統(tǒng)計(jì)被觀測(cè)區(qū)域內(nèi)長時(shí)間的信息資料，同時(shí)向接收終端發(fā)送信息。圖2-4：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程和模塊關(guān)系2.4基于WSN的云計(jì)算“信息中心”以各種傳感器為基點(diǎn)平臺(tái)，噪音傳感器、流量傳感器、車距傳感器、GPS定位傳感器等，由傳感器將數(shù)據(jù)采集后發(fā)送到數(shù)據(jù)終端，并由固定的終端(PC、LED接收)、移動(dòng)終端(車載電視、手機(jī)、車載LED等)，或安裝在室外固定的射頻接收點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⒅行倪M(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、挖掘，形成固定格式再經(jīng)過數(shù)據(jù)終端發(fā)送到終端。圖2-5：云計(jì)算“信息中心”運(yùn)行流程圖在整個(gè)流程中，現(xiàn)實(shí)世界(傳感器網(wǎng)絡(luò))提供的數(shù)據(jù)源，都完全依賴信息中心的軟件平臺(tái)來處理和發(fā)布。圖2-6：典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用2.5信息中心框架圖通過框架圖我們可以看到整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是如何應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的。WSN中的數(shù)據(jù)在通過基礎(chǔ)硬件平臺(tái)即基礎(chǔ)層獲取后，需要經(jīng)過多個(gè)層面的傳遞，予以應(yīng)用。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多樣性、復(fù)雜性，所以只有以信息中心為平臺(tái)，利用軟件的模塊化來管理，才能完成數(shù)據(jù)傳遞、處理、交換和發(fā)布。在應(yīng)用層，各個(gè)部門都可以在云信息中心平臺(tái)得到數(shù)據(jù)，包括交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、流量、礦山地質(zhì)、農(nóng)林漁等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由信息中心平臺(tái)的軟件進(jìn)行處理和整合。公共服務(wù)層是數(shù)據(jù)發(fā)布中心，可面向終端(車輛、LED顯示、手機(jī)、PC等)實(shí)時(shí)發(fā)布重要數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)的檢索、比對(duì)、定位追索等一系列處理。中間件層是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和設(shè)備管理的核心，包括數(shù)據(jù)量的大小和處理速度。傳輸層通過無線網(wǎng)絡(luò)Wifi、3G、GPRS、CDMAXA等方式，將采集的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，并可以由中間件層存儲(chǔ)、服務(wù)層處理、應(yīng)用層使用?；A(chǔ)層以各種傳感器為基點(diǎn)，安裝在需要采集的點(diǎn)位，并將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到接受設(shè)備，以供查詢和使用。2.6軟件平臺(tái)2.6.1信息中心應(yīng)用層應(yīng)用層我們分為兩大塊，信息運(yùn)營層和整合應(yīng)用層。1)信息運(yùn)營層，這里我們?yōu)楦鞑块T，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)或接口，可以與每個(gè)部門的信息系統(tǒng)聯(lián)通，形成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，還可以提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，為整合應(yīng)用層提供支持。例如：環(huán)保：大氣污染指數(shù)、噪音指數(shù)、降水指數(shù)、水污染指數(shù)、土地酸堿度等；交管：人車流量、高峰時(shí)段管理、事故處理、車輛管理等；農(nóng)林漁：智能農(nóng)業(yè)、森林防火、漁業(yè)養(yǎng)殖等；水利：水溫監(jiān)控、水流量監(jiān)控、水位檢查、水污染檢查等等。2)整合應(yīng)用層：這里我們主要為商業(yè)平臺(tái)提供信息支持，通過對(duì)各方面的信息處理，為商交通信息：為城市交通提供服務(wù)；可以通過終端查詢實(shí)時(shí)路況、擁堵信息、道路施工、GPS定位、地圖信息等。車輛呼叫：用手機(jī)呼叫身邊的出租車，可以在信息中心查詢到出租車的信息。天氣信息：準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的天氣情況，包括降雨、降雪、路面、溫度；未來幾天內(nèi)的所在地云圖、降雨；區(qū)域性信息等信息新聞信息：商業(yè)新聞、公益信息、廣告促銷、商家活動(dòng)等；可以看到區(qū)域內(nèi)的餐廳、娛樂場(chǎng)所、每個(gè)場(chǎng)所的人氣指數(shù)、促銷信息、商家的地理信息等地圖信息：準(zhǔn)確的定位信息、電子羅盤、出行規(guī)劃等；在終端上可以為人們的出行提供更詳細(xì)的規(guī)劃，乘車路線，公交信息、住宿信息等如上所述的商業(yè)資訊，為人們出行娛樂提供第一手詳細(xì)資料。平臺(tái)商業(yè)化應(yīng)用，可以帶動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展，如旅游業(yè)、娛樂業(yè)、飲食住宿、交通運(yùn)輸?shù)?。在提供?zhǔn)確實(shí)時(shí)商業(yè)資訊的同時(shí)，還可以發(fā)布相關(guān)的法規(guī)、制度、管理等政務(wù)信息。數(shù)據(jù)被傳遞到信息運(yùn)營層后，通過分析，為政務(wù)部門制定行業(yè)的管理方法和治理手段提供依據(jù)。2.6.2信息中心基礎(chǔ)層采集和處理數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)層我們可以得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)1)車輛行駛軌跡，可以看到安裝基點(diǎn)的車輛在一天中行駛的軌跡，可以更合理的安排車輛的行駛、可以看到車的流量，長途、短途，行駛時(shí)間等相關(guān)數(shù)據(jù)。2)GPS信息圖電子羅盤，通過GPS的定位，可以看到車輛實(shí)時(shí)狀況，包括定位、里程、車輛工作狀況、行駛路線。這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)行處理得到某時(shí)段的實(shí)時(shí)路況，并發(fā)送到終端，進(jìn)行錯(cuò)峰行駛、保證交通順暢。3)在交通運(yùn)輸管理中，可以輕松的看到每個(gè)車輛的行駛路線、里程數(shù)、車輛運(yùn)營狀態(tài)、道路狀況等信息。4)道路天氣信息，可以看到流量最大的區(qū)域某天的某個(gè)時(shí)段的噪音、空氣質(zhì)量、降水、降雪、路面溫度等，有利于環(huán)保和節(jié)能降耗5)天氣信息系統(tǒng)，主要由建于各路段的諸多自動(dòng)氣象站、中心站、管理與決策機(jī)構(gòu)以及公路養(yǎng)護(hù)與應(yīng)急機(jī)構(gòu)組成。66)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，除一般常規(guī)項(xiàng)目之外增加了降水識(shí)別傳感器和道路溫度傳感器，降水識(shí)別裝置可以自動(dòng)判斷降水是雨還是雪甚至是路面的結(jié)冰，道路溫度探測(cè)器是專為道路天氣信息系統(tǒng)所用而設(shè)計(jì)的，主要安裝于汽車前輪胎的前面，在汽車行進(jìn)過程中測(cè)量路面溫度，生成路面的溫度變化曲線，反映不同路段、不同時(shí)間路面溫度狀況。7)噪音監(jiān)測(cè)，可以得到車輛出行高峰期的噪音指數(shù)、尾氣排放指數(shù)以及車流量數(shù)據(jù)等，信息中興可以處理這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理的交通疏導(dǎo)。2.6.3軟件界面1)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，成為各個(gè)部門可以使用的數(shù)據(jù)，并形成報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)是最原始的數(shù)字代碼，無法直接使用，因此有信息中心的軟件處理之后，才能成為可用的資源并為各個(gè)部門所例如：可以通過空氣質(zhì)量傳感器得到數(shù)據(jù)，發(fā)22)水污染傳感器以及水紋傳感器，可以監(jiān)控各個(gè)地方的污染指數(shù)、污水排放指數(shù)、水位及流量指數(shù)等，對(duì)于汛期防汛、水土污染、空氣治理方面提供最數(shù)據(jù)。33)水利監(jiān)測(cè)類的傳感器模塊，可通過傳感器采集處理的數(shù)據(jù)有水流量、水位警戒、水渾濁度等，設(shè)定報(bào)警值，就可以防患于未然，在雨季對(duì)危險(xiǎn)水域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，甚至可以對(duì)監(jiān)控。硬件平臺(tái)2.7.1硬件部分由傳感器、基板、接受終端組成，傳感器可分為流量、噪音、雨水、GPS等，基板為載體，傳感器載體開發(fā)板，包括CPU和RAM，接收終端存儲(chǔ)發(fā)送端，包含WIFI、3G、GPRS、CDMA等無線傳輸模塊，傳感器采集的數(shù)據(jù)由基板發(fā)送到終端，再有終端經(jīng)過無線基站發(fā)送到2.7.2硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方式傳感器節(jié)點(diǎn)即是基于低功耗的穩(wěn)定硬件平臺(tái)，集成了操作系統(tǒng)、射頻協(xié)議和節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序等。節(jié)點(diǎn)上傳感器靈活可配置、同時(shí)可以由用戶自行添加維護(hù)傳感器，各個(gè)節(jié)點(diǎn)上可分別配置不同類型不同數(shù)量的傳感器模塊。節(jié)點(diǎn)自組成的網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自恢復(fù)性和低功耗特性。節(jié)點(diǎn)采集部署環(huán)境中的實(shí)際數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)正確的進(jìn)行融合匯聚。已完成2.4G頻段的射頻節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)板、傳感器板、網(wǎng)關(guān)板等所有硬件節(jié)點(diǎn)和相關(guān)硬件板卡設(shè)計(jì)和制造。傳感器節(jié)點(diǎn)主要包含如下硬件：帶豐富的IO、A/D和各種接口(I2C、SPI、UART)，低功耗可休眠；315/433/868/915MHZ/2.4GHZ等多種頻率；3)傳感器模塊：大量適用于不同應(yīng)用的傳感器，可采集溫度、濕度、聲、光、壓力、速度、加速度、PH值、含氧量、血糖含量、甲醛等各種物理量；4)供電模塊：可采用干電池、鋰電池、太陽能電池等進(jìn)行供電。傳感器板節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)套裝 3.1車輛傳感器3.1.1車輛應(yīng)用隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，交通管理和安全成為焦點(diǎn)問題，若能將在私家車、公交車、出租車等交通工具納入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通過安裝在車上的車輛傳感器，可以收集到大量的數(shù)據(jù)，處理后的信息為交通管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，如：1)車輛管理：出租車管理，可以防止黑車運(yùn)輸、乘客及司機(jī)信息、里程信息、車輛呼叫安排；公交車管理，可以車輛行駛時(shí)間、到站時(shí)間、人流量信息、交接班信息；私家車管理，可以和正規(guī)運(yùn)營的停車場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)，查處事故車輛、監(jiān)控黑車運(yùn)營。2)道路管理：路況信息，施工路段的發(fā)布、道路擁堵狀況、道路規(guī)劃路段、臨時(shí)占路情況；路面信息，路面的濕滑狀況、路面積水狀況、路面結(jié)冰降雪情況。3.2車載終端3.2.1終端應(yīng)用通過車載終端還可以顯示信息中心發(fā)布的信息，成為商業(yè)應(yīng)用的平臺(tái)，如：1)、信息發(fā)布：商家的信息、地理位置信息、廣告、政策法規(guī)等多元化、互動(dòng)式的發(fā)2)、信息交互：信息搜索、車主寶典、商家評(píng)分等互動(dòng)交流。3.3車載終端信息發(fā)布系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示，車輛上的傳感器，將數(shù)據(jù)傳給車輛上的接收終端(PDA)存儲(chǔ)，然后通過3G網(wǎng)絡(luò)、WIFI網(wǎng)絡(luò)、以及GPRS等通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳回信息中心進(jìn)行處理，通過互聯(lián)網(wǎng)為各個(gè)部數(shù)據(jù)。再由發(fā)布系統(tǒng)，向車載終端發(fā)送信息(商業(yè)、公益信息)并在車載終端上顯示，提供信息。通過終端上的軟件系統(tǒng)，就可以和信息中心交互，可以查詢信息、看路況、交友、購物娛樂、車輛狀況等一系列的互動(dòng)。3.4車輛應(yīng)用商業(yè)營運(yùn)模式圖越來越多的車輛上都安裝有車載終端(PDA、GPS導(dǎo)航、行車電腦系統(tǒng)等)和藍(lán)牙、手機(jī)等通信模塊，只要在終端上下載相應(yīng)的軟件就可以成為平臺(tái)中的一個(gè)點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為車輛管理體系提供了更高更有效的手段，再結(jié)合商業(yè)平臺(tái)的應(yīng)用，成為城市管理中必不缺 4.1智慧城市概念智慧城市是指充分借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)，涉及到智能樓宇、智能家居、路網(wǎng)監(jiān)控、智能醫(yī)院、城市生命線管理、