物聯(lián)網(wǎng)四班大作業(yè)

班級(jí)：（）2121427

姓名：董國(guó)慶

學(xué)號(hào)：0121427

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居、

汽車(chē)制造業(yè)采購(gòu)物流及無(wú)線環(huán)境檢測(cè)的應(yīng)用

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

1、物聯(lián)網(wǎng)的定義：

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是在1999年被提出的,它的英文名是InternetThings(IOT),也稱為

WehcfThin/-2005年,在突尼斯舉行的信息料會(huì)世界峰會(huì)匕國(guó)際電信聯(lián)盟在于突尼斯舉行的信息

社會(huì)世界峰會(huì)上,發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。博欣將

物聯(lián)網(wǎng)定義為通過(guò)各種信息傳感設(shè)備、裝置和技術(shù)，實(shí)時(shí)采集所有需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體和

過(guò)程，采集其光、聲、熱、電、力學(xué)、生物、化學(xué)、位置等各種人們需要的信息，再結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)形成

一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)物體與物體，物體與人、物品與網(wǎng)絡(luò)之間的連接，方便識(shí)別、管理和控制。

2、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前一般講物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三個(gè)層次，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

備裨售取網(wǎng)應(yīng)用

層物取網(wǎng)中間件

網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng).互聯(lián)網(wǎng)

絡(luò)————————————————————

層物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)美

通信模塊

如8:———::一—————一—————————

ff［傳"at］田刃1二燒碼能設(shè).

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

感知層的主要作用是完成數(shù)據(jù)的采集，包拈傳感器和短距離傳輸M絡(luò)兩個(gè)部分。傳感特部分

實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的采集，而短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。

網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是傳遞信息,它是基于現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)建立的，包括接入單元和接

入網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)組成部分。接入單元負(fù)責(zé)接收感知層發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至接入網(wǎng)絡(luò)。接入

網(wǎng)絡(luò)即為現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)，包括有線電話網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等。用戶通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳入互

聯(lián)網(wǎng)。

應(yīng)用層的主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理，并與物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用相結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層包

括中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用兩個(gè)部分。中間件是一個(gè)獨(dú)立的軟件或服務(wù)程序，用于將一些公川能力統(tǒng)一

封裝以提高應(yīng)用的發(fā)效率。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用即各種供用戶使用的應(yīng)用，如家庭安防等。

3、物聯(lián)網(wǎng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：

自物聯(lián)網(wǎng)的概念問(wèn)世以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，被應(yīng)用于交通、物流、電力、工業(yè)等

很多領(lǐng)域。目前美歐及日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣度和深度等方面處于領(lǐng)先地位。

在國(guó)內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用總體還處于發(fā)展初期，雖然國(guó)內(nèi)開(kāi)展了一系列物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的項(xiàng)目,在電

力、醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務(wù)等領(lǐng)域取得了一些進(jìn)展，但總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有

很大差距。

二、智能家居：

1、簡(jiǎn)介：

現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)?般可以分為內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)三部分。其中內(nèi)網(wǎng)是負(fù)責(zé)連接各種家電和

其他設(shè)施的局域網(wǎng)，外網(wǎng)一般是小區(qū)局域網(wǎng)Jniemet等，功能是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，網(wǎng)關(guān)的作用是連接

內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)對(duì)內(nèi)網(wǎng)的控制。智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

,?

網(wǎng)

前

?

八

K

智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能家居發(fā)展大致任歷了4代。第一代主要是基于同袖線、兩芯線進(jìn)行家庭組網(wǎng)，熨現(xiàn)燈光、

窗簾控制和少量安防等功能，第二代主要基于RS-485線，部分基于IP技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可視對(duì)講、

安防等功能。第三代實(shí)現(xiàn)了家庭智能控制的集中化,控制主機(jī)產(chǎn)生，業(yè)務(wù)包括安防、控制、計(jì)量等業(yè)

務(wù)。第四代基于全I(xiàn)P技術(shù)沫端設(shè)備基于Zigbce等技術(shù)，智能家居業(yè)務(wù)采用“云”技術(shù)，并可根據(jù)用

戶需求實(shí)現(xiàn)定制化、個(gè)性化。這與物聯(lián)網(wǎng)的興起密不可分。

目前智能家居系統(tǒng)的功能主要由以下幾個(gè)方面：

家電智能控制:對(duì)家電進(jìn)行自動(dòng)控制,如根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)關(guān)空調(diào)或調(diào)解空調(diào)的工作狀態(tài)。

燈光智能控制:根據(jù)室內(nèi)的光線強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)照明設(shè)備的開(kāi)關(guān)或照明強(qiáng)度。以保持室內(nèi)光線在

合適的亮度。

家庭智能安防功能:FI前家庭安防系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控火警、煤氣泄漏和非法闖入等。一旦

出現(xiàn)以上情況，安防系統(tǒng)將有助于事件得到緊急處理以降低損失。

幾種短距離通信技術(shù)的比較

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源電池壽命網(wǎng)絡(luò)大小帶寬傳輸距離主要特點(diǎn)

（天）(KB/s)（米）

Wi-FiN1MB0.5?532210001-100帶寬

GPRS216MB1-7164?1282000覆蓋面

枳，信號(hào)

質(zhì)量

ZigBee4KB~100-255/650020-2501-100功耗低

32KB10000

Bluetoot2256KB1?777201—10便攜

h

在智能家居系統(tǒng)中，所有節(jié)點(diǎn)都在一所住宅之內(nèi),節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的距離一般在十幾米之內(nèi)，最

多不會(huì)超過(guò)數(shù)十米，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間通信的時(shí)候只需傳遞很少量的信息，所以對(duì)系統(tǒng)的傳輸距離、資

源大小和帶寬沒(méi)有太多的要求，但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)大小有一定的要求。此外，節(jié)點(diǎn)一般以電池供電,節(jié)點(diǎn)的

功耗以及電池的使用壽命是我們關(guān)注的對(duì)象。

通過(guò)對(duì)表中各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)比可知ZigBec工作時(shí)功耗低，電池的使用壽命長(zhǎng)，適用于低數(shù)據(jù)量

求較低，且有較大的通信距離。

介質(zhì)接入控制子層(MAC)通過(guò)CSMA機(jī)制對(duì)各個(gè)信道進(jìn)行調(diào)配與切換,它的主要功能是對(duì)數(shù)

據(jù)包進(jìn)行分段和重組，以及確保數(shù)據(jù)包按正確順序傳輸。

網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是為MAC層能夠正常工作提供必要的函數(shù)，以及位應(yīng)用層提供合適的服務(wù)

接口。網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)實(shí)體提供網(wǎng)絡(luò)管理服

務(wù)?？陆j(luò)管理服務(wù)主要包括初始化一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、連接網(wǎng)絡(luò)、路由發(fā)現(xiàn)等,數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)包括指定拓?fù)?/p>

傳輸路由等。

ZigBcc應(yīng)用層包括應(yīng)用支持層(APS),ZigBec設(shè)備對(duì)象(ZDO)和設(shè)備綁定表(AF)。其中APS層

有維持綁定表和給提供數(shù)據(jù)傳輸途徑給相互綁定的設(shè)備等功能。設(shè)備綁定表的作用是根據(jù)各個(gè)設(shè)

備職能和需求自動(dòng)配置設(shè)備，并存儲(chǔ)它們的配置信息c7.DO完成定義各個(gè)設(shè)備在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的角

色(比如ZigBee協(xié)調(diào)器)，發(fā)起和響應(yīng)綁定請(qǐng)求等功能,以及在設(shè)備之間建立安全機(jī)制等。此外ZDO

還有發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備己經(jīng)決定向這些設(shè)備提供哪些服務(wù)的功能。

4、總體設(shè)計(jì)方案

目前常用的智能家居系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多為基于互聯(lián)網(wǎng)的采集控制系統(tǒng)。典型的基于物聯(lián)

網(wǎng)的采控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示.網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩部分，連接方式有有線連接和無(wú)線連接方

式兩種。

在如圖所示的智能家居系統(tǒng)中，帶有傳感器的末端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和采集相應(yīng)的數(shù)據(jù),并通過(guò)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到家庭網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)短信將信息轉(zhuǎn)發(fā)到用戶手機(jī)或者通過(guò)

Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶PC機(jī)。反之，用戶可以通過(guò)同樣的方法將命令發(fā)送至家庭網(wǎng)關(guān),由網(wǎng)關(guān)

轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的末端節(jié)點(diǎn)。

本文主要介紹該系統(tǒng)的局域網(wǎng)部分，局域網(wǎng)部分主要包括家庭網(wǎng)關(guān)和一些末端節(jié)點(diǎn)，末端節(jié)點(diǎn)

為帶有功能各異傳感器的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)或者控制相應(yīng)智能家電操作的控制節(jié)點(diǎn),這些節(jié)點(diǎn)被安放在住

宅內(nèi)重要的位置，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)主要有室內(nèi)舒適度監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)采集控制系統(tǒng)

室內(nèi)舒適度監(jiān)控包括主要溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊等，而家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控包括或

火警監(jiān)測(cè)模塊?？諝饷簹夂繖z測(cè)模塊和紅外幕簾傳感器模塊等。如圖展示了智能家居系統(tǒng)的各

個(gè)監(jiān)控模塊。

智能家居系統(tǒng)中的監(jiān)控模塊

5、展望：

一個(gè)簡(jiǎn)單的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)一些笥單的監(jiān)控、自動(dòng)調(diào)節(jié)、報(bào)警、控制功

能，但是系統(tǒng)還有很多需要改進(jìn)的地方，需要日后進(jìn)行更深一步的研究。

(1)在節(jié)點(diǎn)的使用壽命問(wèn)題上，選用更加耐用的傳感器,改進(jìn)節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)

的使用壽命。

(2)在節(jié)點(diǎn)的供電問(wèn)題.匕可以利用大自然中的光、熱等進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化后給節(jié)電供電，以使節(jié)點(diǎn)持

續(xù)工作，這方面需要設(shè)計(jì)合適的電路，同時(shí)又要考慮到降低電路成本的問(wèn)題。

(3)在降低能耗方面,可以比擇更耗能更好的芯片，或者設(shè)計(jì)更優(yōu)化的算法,減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳

輸,以降低能耗。

(4)系統(tǒng)的功能可擴(kuò)展性方面，可以新增一些其它的功能.由于各種終端節(jié)點(diǎn)原理相似，所以加入

一些新功能相對(duì)簡(jiǎn)單。

(5)在數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性和安全性方面有待于進(jìn)一步研究。

三、在汽車(chē)制造業(yè)采購(gòu)物流方面應(yīng)用:

1、技術(shù)基礎(chǔ)：

物聯(lián)網(wǎng)是一次技術(shù)革命.代表未來(lái)計(jì)算機(jī)和通信的走向，其發(fā)展依賴于在諸多領(lǐng)域內(nèi)活躍的技

術(shù)創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)則融合了傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別、ZigBee技術(shù)、智能服務(wù)等多種技

術(shù);RFID是?種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可?以快速讀寫(xiě)、長(zhǎng)期跟蹤管理、在智能識(shí)別領(lǐng)域有著非常

看好的發(fā)展前景;以短距、低功耗為特點(diǎn)的傳輸網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得搭建無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榭赡?以

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)為代表的傳感器技術(shù)拉近了人與自然世界的距離;智能服務(wù)技術(shù)則為發(fā)展物聯(lián)

網(wǎng)的應(yīng)用提供了服務(wù)內(nèi)容。

⑴RFID技術(shù)

RFID技術(shù)作為本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一，己得到全球業(yè)界的高度重視;中國(guó)擁有產(chǎn)

品門(mén)類(lèi)最為齊全的裝備制造業(yè)，又是全球IT產(chǎn)品最重要的生產(chǎn)加工基地和消費(fèi)市場(chǎng),同時(shí)述是世界

第三大貿(mào)易國(guó)。這些都為中國(guó)電子標(biāo)簽產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)空間，帶來(lái)了難得的發(fā)

展機(jī)遇,RFID技術(shù)的應(yīng)用必洛成為中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和信息化建設(shè)的?個(gè)新機(jī)遇、成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)

新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

未來(lái)的十年內(nèi)，所有的東西都將會(huì)被植入RFID標(biāo)簽。雖然這項(xiàng)技術(shù)的有效范圍一般都很短,

但是其應(yīng)用的方面卻是相當(dāng)廣泛，比如說(shuō)征收車(chē)輛過(guò)路費(fèi)、無(wú)線觸式安全通道、汽車(chē)定位（利用內(nèi)

置感應(yīng)標(biāo)簽的鑰匙），以及醫(yī)院病人或者家畜的身份識(shí)別等。下面將對(duì)RFID進(jìn)行全面介紹。

①RFID簡(jiǎn)介

RFID（RadioFrequencyIdentification）無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù),是開(kāi)始興起于20世紀(jì)90年代的一種

非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號(hào)通過(guò)空旬貌合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸

信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。它是一種利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信的自

動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有非接觸操作、多識(shí)別H標(biāo)、物體高速識(shí)別、抗干擾能力、具備耐久性等相關(guān)特征,

展示了其巨大的發(fā)展?jié)摿?，成?1世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。電子標(biāo)簽是RF1D的通俗

叫》去。

與目前廣泛使用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)例如攝像、條碼、磁W、IC卡等相比,RFID技術(shù)具有很多突

出的優(yōu)點(diǎn)：

a.非接觸操作，長(zhǎng)距離識(shí)別（幾厘米指幾十米），因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)，應(yīng)用便利。

b.無(wú)機(jī)器磨損,壽命長(zhǎng)，并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境。

c.可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體，并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽。

d.讀寫(xiě)器具有不直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理接口，保證其自身的安全性。

e.數(shù)據(jù)安仝方面除了電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一此算法實(shí)現(xiàn)安仝管理。

f.讀寫(xiě)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)。

目前RFID技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化、物體跟蹤、物流管理等方面有著廣泛的應(yīng)用。

RFID系統(tǒng)由以卜三個(gè)部分組成，如圖所示。

RFID系統(tǒng)

a.電子標(biāo)簽:由貌合元件及芯片組成，且每個(gè)電子標(biāo)簽具有全球惟一的的識(shí)別號(hào)（ID）,無(wú)法修改、

無(wú)法仿造,這樣提供了安全性。電子標(biāo)簽附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。電子標(biāo)簽中一般保存

有約定格式的電子數(shù)據(jù),在實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面。

b.天線:在電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器間傳遞射頻信號(hào)，即甩子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息。

C.讀寫(xiě)器:讀?。ɑ?qū)懭耄╇娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。讀寫(xiě)器可無(wú)接觸地讀

取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。通常讀寫(xiě)費(fèi)與計(jì)算機(jī)

相連,所讀取的電子標(biāo)簽信息被傳送到計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行下一步處理。

②RFID的特征

a.數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)（ReadWrite）機(jī)能:只要通過(guò)RFID閱讀器即可不需接觸，直接讀取信息至數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi),

且可一次處理多個(gè)標(biāo)簽，并可以將物流處理的狀態(tài)寫(xiě)入標(biāo)簽,供下一階段物流處理使用。

b.容易小型化和多樣化的形狀:RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀的限制，不需為了讀取精

確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外,RFID電子標(biāo)簽更可往小型化與多樣億形態(tài)發(fā)

展,以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。

C.耐環(huán)境性:紙張一受到臟污就會(huì)看不到，但RFID對(duì)水、油和藥品等物質(zhì)卻又強(qiáng)力的抗污性。

RFID在黑暗或臟污的環(huán)境之中，也可以讀取數(shù)據(jù)。

d.可重復(fù)使用:由于RFID為電子數(shù)據(jù)，可以反復(fù)被覆寫(xiě)，因此可以回收標(biāo)簽重復(fù)使用。如被動(dòng)式

RFID,不需要電池就可以使用，沒(méi)有維護(hù)保養(yǎng)的需要。

c.穿透性:RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)包覆，也可以進(jìn)行穿透性通信。

不過(guò)如果是鐵質(zhì)金屬，就無(wú)法進(jìn)行通信。

f.數(shù)據(jù)的記憶容量大:數(shù)據(jù)容量會(huì)隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴(kuò)大，未來(lái)物品所需攜帶的資料輛愈

來(lái)愈大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也增加，對(duì)此RFID不會(huì)受到限制。

h.系統(tǒng)安全:將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從中央計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)存到T件I?將為系統(tǒng)提供安全保障,大大地提高系

統(tǒng)的安全性。

i.數(shù)據(jù)安全:通過(guò)校驗(yàn)或循環(huán)冗余校驗(yàn)的方法來(lái)保證射頻標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

③RFID的工作原理

通常情況下,RFID的應(yīng)用系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器和RFID卡兩部分組成。其中讀寫(xiě)器一

般作為計(jì)算機(jī)終端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID卡的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)和存儲(chǔ)，它是由控制單元、高頻通信模塊和天線

組成;而RFID卡則是一種無(wú)源的應(yīng)答器，主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成，其中

RFID芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲(chǔ)器等電路，有的甚至將天線?起集成在同?芯片

上

RFID應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理是RFID卡迸入讀寫(xiě)器的射頻場(chǎng)后，其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)

升壓電路作為芯片的電源洞時(shí)將帶信息的感應(yīng)電流通過(guò)射頻前端電路檢得數(shù)學(xué)信號(hào)送入邏輯控

制電路進(jìn)行信息處理;所需回復(fù)的信息則從存儲(chǔ)器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路，最

后通過(guò)天線發(fā)回給讀寫(xiě)器。

(2)EPC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

RFID電子標(biāo)簽的物流管理系統(tǒng)是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)(EPCNetwork)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)比傳

統(tǒng)的物流管理的智能化程度要高得多，它通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上的ONS服務(wù)器和PML服務(wù)器可以對(duì)全世界

所有的物品進(jìn)行全方位的管理和流動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)的工作工程如下：

①任何一個(gè)零售超市或物品倉(cāng)庫(kù)和任何一個(gè)具有RFID電子標(biāo)簽的物品或商品，只要經(jīng)過(guò)流

動(dòng)(甚至不經(jīng)過(guò)流動(dòng))，都可以在RFID閱讀器，讀出其RFID電子標(biāo)簽中的電子物品代碼，這個(gè)電子

物品代碼在全球是唯一的，這個(gè)電子產(chǎn)品代碼是傳統(tǒng)的條形碼代碼的超集，讀出這個(gè)代碼后，既可以

在本地的物品管理數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)這些物品進(jìn)行管理，這就類(lèi)似于傳統(tǒng)的條形碼物流管理系統(tǒng)。但

RFID電子標(biāo)簽使用的意義完全不同于傳統(tǒng)的物流案例，它的偉大意義是要建立?個(gè)全球統(tǒng)一的物

聯(lián)網(wǎng)，將全球的物品全部通過(guò)這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來(lái),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品從生產(chǎn)到流通，再到消費(fèi)的

全球性的智能物品管理網(wǎng)絡(luò)，這就是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

②從RFID閱讀器中讀出的電子物品代碼經(jīng)過(guò)物品管理系統(tǒng)向互聯(lián)網(wǎng)上的ONS目標(biāo)名字服

務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，尋找相應(yīng)的PML服務(wù)器QNS目標(biāo)名字服務(wù)器反饋給相應(yīng)的進(jìn)行物品管理的零售超

市或物品倉(cāng)庫(kù)。

③零售超市或物品倉(cāng)庫(kù)的管埋計(jì)算機(jī)將已讀出的物品電子代碼向指定的PML服務(wù)器查詢,

即可查詢到制定的物品的全部信息。這些信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議回饋給進(jìn)行物品管理的零售超市或物

品倉(cāng)庫(kù)。

④進(jìn)行物品管理的零售超市或物品倉(cāng)庫(kù)根據(jù)所查詢到的物品信息對(duì)物品進(jìn)行相應(yīng)的處理。

比如在零售店中自動(dòng)定期地瞼查商品的有效期等，當(dāng)商品有效期快到時(shí),自動(dòng)進(jìn)行訂貨，這樣就很容

易實(shí)現(xiàn)商品管理。

基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車(chē)制造企業(yè)采購(gòu)物流汽車(chē)制造企業(yè)采購(gòu)物流分析汽車(chē)制造企業(yè)的采購(gòu)物流從

系統(tǒng)的角度來(lái)看屬于“輸入一轉(zhuǎn)換一產(chǎn)出”中的輸入環(huán)節(jié)，是保證良好產(chǎn)出的基礎(chǔ)。一臺(tái)整車(chē)由上萬(wàn)

個(gè)處自制零部件外，外購(gòu)零部件來(lái)自全國(guó)各地，甚至是國(guó)外的配套供應(yīng)廠商。采購(gòu)物流涉及范圍廣,

難度大，成本也高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在汽車(chē)企業(yè)物流中，采購(gòu)物流環(huán)節(jié)的物流成本約

占物流總成本的25-30%o

目前，我國(guó)約有100多家汽車(chē)制造企業(yè)和3000多家零配件制造企業(yè)。其中,零配件制造企.業(yè)普

遍規(guī)模不大、技術(shù)水平不高、布局較為松散。而汽車(chē)制造企業(yè)縱向一體化嚴(yán)重，每個(gè)大型汽車(chē)制造

企業(yè)周?chē)?，都有由?shù)目龐大的零配件制造企業(yè)群所構(gòu)成的垂直分布的單一配套體系,如上海大眾擁

有500多家零配件供應(yīng)商，一汽、東風(fēng)的零配件配套體系則多達(dá)千家零配件企業(yè)，形成了以整車(chē)配套

為由的“依附式”發(fā)展模式。每個(gè)零配件配套體系又由數(shù)目更加龐大的原材料生產(chǎn)企業(yè)構(gòu)成。此外,

零配件制造企業(yè)由于受到地理空間和信息傳遞等方面的限制，加之干線運(yùn)輸可靠性差的原因，在汽

車(chē)制造企業(yè)周?chē)O(shè)立中間倉(cāng)庫(kù)，為汽車(chē)制造企業(yè)提供及時(shí)的配送服務(wù)。如此龐大的零配件供應(yīng)群體

和相應(yīng)運(yùn)輸、配送環(huán)節(jié),使采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜.汽車(chē)制造企業(yè)的采購(gòu)物流體系如圖所示：

原材料彳廠

產(chǎn)企業(yè)1

「1：

產(chǎn)企業(yè)n

■

企業(yè)

倉(cāng)庫(kù)n

汽車(chē)制造企業(yè)的采購(gòu)物流體系

傳統(tǒng)汽車(chē)制造企業(yè)采購(gòu)物流存在以下問(wèn)題：

⑴成本高

汽車(chē)制造企業(yè)由于要直接面對(duì)眾多供應(yīng)商，而不得不設(shè)立一套龐大的管理體系負(fù)責(zé)工位配送

的管理、控制和作業(yè),這需要汽車(chē)制造企業(yè)大量的人力、物力、財(cái)力,形成高額運(yùn)行成本。此外，由

于現(xiàn)階段運(yùn)輸企業(yè)大多處于低水平的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)階段,無(wú)法為企業(yè)提供全程跟蹤的高質(zhì)品的服務(wù)，使

得運(yùn)輸成為整個(gè)物流過(guò)程中最難以控制的一個(gè)環(huán)節(jié)。供應(yīng)商由于信息不暢、加之運(yùn)力沒(méi)有很好整

合，常會(huì)出現(xiàn)多車(chē)空載的現(xiàn)象，這些費(fèi)用都是由汽車(chē)制造企業(yè)來(lái)承擔(dān)，進(jìn)一步提高汽車(chē)制造企業(yè)的成

本。

(2)管理難度大

在這個(gè)供應(yīng)鏈中，倉(cāng)庫(kù)是整個(gè)采購(gòu)物流體系中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，但由于這些倉(cāng)庫(kù)分別屬于不同的零

配件制造商或由不同的零配件制造商租賃，各倉(cāng)庫(kù)的條件、管理人員的素質(zhì)殘差不齊，管理難度非常

大，起不到汽車(chē)制造企業(yè)與零配件生產(chǎn)供應(yīng)企業(yè)之間的橋梁作用，相反卻在相當(dāng)大的程度上加重了

零配件生產(chǎn)企業(yè)的負(fù)擔(dān)，而汽車(chē)制造企業(yè)對(duì)零部件的資源準(zhǔn)備狀況也無(wú)法掌握，造成庫(kù)存水平高，要

么發(fā)生缺件引起停產(chǎn)

(3)效率低卜

由于供應(yīng)商的倉(cāng)庫(kù)規(guī)模不大、數(shù)目繁多、信息化投入不同、標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)法推，行政管理水平殘差

不齊，因此，配送質(zhì)量不能保證，加上一些汽車(chē)制造企業(yè)與零限件倉(cāng)庫(kù)之間沒(méi)有科學(xué)的供貨模式和先

進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。這不僅意味著較高的人工成本，同時(shí)由于生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整和變化不能及時(shí)溝通，由于

采購(gòu)物流系統(tǒng)信息不暢，使得物流系統(tǒng)工作效率低下。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的采購(gòu)物流

2應(yīng)用效果：

物網(wǎng)技術(shù),可以分類(lèi)識(shí)另L不同原料的生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)日期，合理安排采購(gòu)批次和采購(gòu)量;同也

可以監(jiān)控原材料采購(gòu)的質(zhì)量，保證采購(gòu)過(guò)程的合理和采購(gòu)效率。通過(guò)對(duì)大量復(fù)雜原料和配件的唯一

標(biāo)識(shí)的登記，便于后期管理和問(wèn)題識(shí)別，保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和售后服務(wù)的即時(shí)跟進(jìn)。利用物聯(lián)網(wǎng)

還可以對(duì)供應(yīng)商的信息進(jìn)行有效管理，根據(jù)供應(yīng)商在供應(yīng)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行分類(lèi)管理，針對(duì)

不同等級(jí)的供應(yīng)商采取不同的采購(gòu)策略，從而提高企業(yè)的采購(gòu)水平，培養(yǎng)供應(yīng)商的忠誠(chéng)度。物聯(lián)網(wǎng)技

術(shù)在采購(gòu)物流環(huán)節(jié)的應(yīng)用,可以從以下兩個(gè)方面來(lái)舉例說(shuō)明：

(1)原材料供應(yīng)需求預(yù)測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于主機(jī)廠向原材料供應(yīng)商及時(shí)提供需求信息。傳統(tǒng)供應(yīng)鏈條件卜.，制造商需求

信息的收集、傳遞成本很高，供應(yīng)商很難準(zhǔn)確把握制造商需求，為了滿足制造商即時(shí)供貨需求，常造

成超額生產(chǎn)或過(guò)量庫(kù)存，尤其是在“按訂單生產(chǎn)”和“零庫(kù)存”的模式下，供應(yīng)商供貨壓力更大,牛鞭效

應(yīng)尤為明顯。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，給每個(gè)物品貼一個(gè)唯一識(shí)別的RFID電子標(biāo)簽，讀寫(xiě)器能及時(shí)、便

捷的采集制造商產(chǎn)品銷(xiāo)售信息，從而及時(shí)反映制造商的市場(chǎng)需求，將此市場(chǎng)需求信息及時(shí)傳遞給供

應(yīng)商，供應(yīng)商就有條件做到對(duì)制造商供貨需求的真實(shí)反映、透徹了解和科學(xué)預(yù)測(cè)，從而促進(jìn)協(xié)作預(yù)

測(cè)、協(xié)同計(jì)戈I、預(yù)測(cè)與補(bǔ)貨計(jì)劃及準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)，使供應(yīng)商與制造商間的聯(lián)系更為緊密，在VMI(供應(yīng)

商管理庫(kù)存)或JMI(聯(lián)合管理庫(kù)存)的實(shí)施中也能取得很好的實(shí)施效果。在VM1模式下，供應(yīng)商管

理設(shè)在制造商處的原材料庫(kù)存，物聯(lián)網(wǎng)物流系統(tǒng)原材料供應(yīng)需求預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)流程如圖所示。當(dāng)制造商

處的原材料庫(kù)存由供應(yīng)商和制造商協(xié)同管理時(shí),原材料需求預(yù)測(cè)系統(tǒng)由供應(yīng)商和制造商雙方共同

管理、決策。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的原材料供應(yīng)需求預(yù)測(cè)

(2)原材料供應(yīng)渠道管理.

在材料、備件種類(lèi)繁多的汽車(chē)供應(yīng)系統(tǒng)中，可運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)中的RFID來(lái)快速’有效的識(shí)別物品,

使原材料供應(yīng)過(guò)程更準(zhǔn)確迅速。而且，山于RFID標(biāo)簽內(nèi)可寫(xiě)上生產(chǎn)材料、生產(chǎn)F5期、原廠地、檢

測(cè)事件等詳細(xì)信息，使制造商能夠很容易地追溯原材料采購(gòu)的源頭，有利于加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)渠道的控制。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原材料供應(yīng)渠道管理業(yè)務(wù)流程如圖所示

制造商物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)制造商ERP系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的原材料供應(yīng)渠道管理

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件部分根據(jù)實(shí)驗(yàn)室ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

和RFID應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭建，介紹感知層Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳的

方式以及利用數(shù)據(jù)庫(kù)

合理的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

1、無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用可以將其結(jié)構(gòu)劃分為物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物陰網(wǎng)應(yīng)用

層三層。物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用需要獲取不同類(lèi)型的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同選擇適

合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的通信，實(shí)現(xiàn)感知層與互聯(lián)網(wǎng)的連接，其中涉及多種軟件和硬件技術(shù)。為了

考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，使其易于安全可靠的運(yùn)行，增強(qiáng)可維護(hù)性，物聯(lián)網(wǎng)

工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)也要遵循感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層設(shè)計(jì)的原則。

⑴感知層設(shè)計(jì)

利用單片機(jī)或嵌入式設(shè)備作為終端節(jié)點(diǎn)搭載由于收集物理世界數(shù)據(jù)的各種傳感器、識(shí)別物體

模塊和控制執(zhí)行模塊（GPS、各種傳感器、攝像頭、RFID標(biāo)簽等）；在單片機(jī)或嵌入式設(shè)備上配置

通信模塊，完成節(jié)點(diǎn)間通信（如RFID射頻模塊、ZigBee通信模塊等），節(jié)點(diǎn)間通信方式設(shè)計(jì)，通

信節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建、獲取物理世界的數(shù)據(jù)信息、節(jié)點(diǎn)接入感知網(wǎng)絡(luò)通過(guò)無(wú)線信道進(jìn)行通信，應(yīng)用合適的

通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的感知網(wǎng)絡(luò)：在單片機(jī)或嵌入式設(shè)備上接口電路（如RS232、USB接口、并口、

RJ-45接口等），通過(guò)硬件接口向上層提供數(shù)據(jù)和獲取用戶發(fā)送的交互命令。

⑵網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)硬件接II的輸入和輸出，獲取感知層獲得的數(shù)據(jù)信息，并向感知層節(jié)點(diǎn)反饋命令信息；

利用2G/3G/4G通信技術(shù)或TCP/IP端口通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)等）將硬件接口獲取

的數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)用中心。

（3）應(yīng)用層設(shè)計(jì)

搭建系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)和人機(jī)交互系統(tǒng)。綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、特定的

應(yīng)用邏輯和過(guò)程控制方式，應(yīng)用下層提供的接口，獲取網(wǎng)絡(luò)層上傳的技術(shù)，并將對(duì)

感知節(jié)點(diǎn)的控制命令經(jīng)過(guò)一定的安全編碼后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層；編寫(xiě)人機(jī)交互界面，實(shí)

現(xiàn)信息從物理世界向用戶的過(guò)程和用戶對(duì)感知網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)的控制。

2、無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

按照三層設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的方法，木系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示。

OZigBee終端節(jié)點(diǎn)?ZigBee路由節(jié)點(diǎn)匚二）RFID標(biāo)簽

本系統(tǒng)需要綜合運(yùn)用感知層中將可移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)獲取環(huán)境中溫濕度信息，通過(guò)ZigBee技術(shù)將

數(shù)據(jù)匯聚到ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的串口通信接口傳輸?shù)椒?wù)器端的串

口通信模塊；運(yùn)用RFID技術(shù)實(shí)時(shí)掃描粘貼在物體表面的有源RFID標(biāo)簽，RFID讀寫(xiě)基站通過(guò)

串口通信模塊將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到RF1D數(shù)據(jù)客戶端，RFID數(shù)據(jù)客戶端收到實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)后立即

將數(shù)據(jù)通過(guò)TCP/IP協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)）服務(wù)器端。以上實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)采集的過(guò)程。

在服務(wù)器端，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)合理的存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，WEB服務(wù)器Tomcat通