工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

IndustrialInternet01第二章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)——上節(jié)回顧隨堂小測1.一套標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系一般不包括_________。A.感知層B.信息層C.網(wǎng)絡(luò)層D.數(shù)據(jù)處理層E.應(yīng)用層2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)包括_________。A.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)B.大數(shù)據(jù)技術(shù)C.人工智能技術(shù)D.先進(jìn)計算技術(shù)3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系一般不包括_________。A.通信標(biāo)準(zhǔn)B.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C.安全標(biāo)準(zhǔn)D.排放標(biāo)準(zhǔn)E.平臺標(biāo)準(zhǔn)2第二章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)——上節(jié)回顧隨堂小測1.一套標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系一般不包括_________。A.感知層B.信息層C.網(wǎng)絡(luò)層D.數(shù)據(jù)處理層E.應(yīng)用層2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)包括_________。A.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)B.大數(shù)據(jù)技術(shù)C.人工智能技術(shù)D.先進(jìn)計算技術(shù)3.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系一般不包括_________。A.通信標(biāo)準(zhǔn)B.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C.安全標(biāo)準(zhǔn)D.排放標(biāo)準(zhǔn)E.平臺標(biāo)準(zhǔn)3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)回顧工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，通過對人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的全面連接，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全新制造和服務(wù)體系，為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實(shí)現(xiàn)途徑，是第四次工業(yè)革命的重要基石。第二章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)——上節(jié)回顧4第三章工業(yè)物聯(lián)感知——課時安排本次課時任務(wù)時間80分鐘主要學(xué)習(xí)內(nèi)容工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)感知（30分鐘）；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識技術(shù)（15分鐘）；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)（10分鐘）；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)視覺技術(shù)（15分鐘）；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)（10分鐘）。主要目標(biāo)了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的背景與發(fā)展歷程；了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)于感知層的基本物聯(lián)技術(shù)。5第三章工業(yè)物聯(lián)感知——Warmingup什么是物聯(lián)感知？設(shè)備音頻；設(shè)備輻射；……訂單信息;客戶需求變更；……機(jī)器觸感；機(jī)器溫度；……信息感知產(chǎn)品位置；機(jī)器人位置；人的位置；……視覺傳感器（攝像頭）溫度傳感器紅外傳感器壓力傳感器煙霧傳感器……數(shù)據(jù)傳輸藍(lán)牙通信蜂窩通信有線通信以太網(wǎng)衛(wèi)星通信……數(shù)據(jù)處理機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)融合人工智能大數(shù)據(jù)……決策應(yīng)用服務(wù)安全管理……平臺層6第三章工業(yè)物聯(lián)感知——Warmingup拿出手機(jī)，想想它能“感受”到哪些信息？加速度計：測量手機(jī)在三個軸上的加速度，用于識別設(shè)備的移動和方向。陀螺儀：檢測手機(jī)的旋轉(zhuǎn)動作，對于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用和游戲控制非常重要。磁力計：測量地球磁場的方向，用于確定設(shè)備的方向。光線傳感器：檢測環(huán)境光線的強(qiáng)度，用于自動調(diào)節(jié)屏幕亮度。距離傳感器：檢測設(shè)備與物體的距離，用于電話接聽時關(guān)閉屏幕防止誤操作。氣壓計：測量大氣壓力，可以用于估算高度變化。指紋傳感器：用于識別用戶的指紋，提供安全解鎖功能。攝像頭傳感器：雖然不是內(nèi)置傳感器，但攝像頭通常配備多種傳感器，如CMOS傳感器，用于捕捉圖像。GPS傳感器：接收來自GPS衛(wèi)星的信號，用于定位和導(dǎo)航。溫度傳感器：監(jiān)測設(shè)備內(nèi)部的溫度，保護(hù)設(shè)備免受過熱損害。7第三章工業(yè)物聯(lián)感知——Warmingup拿出手機(jī)，想想它能“感受”到哪些信息？陀螺儀磁(場)傳感器光線傳感器距離傳感器加速度計（傳感器）第三章工業(yè)物聯(lián)感知8背景與歷程第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程9物聯(lián)感知技術(shù)的基石——物聯(lián)網(wǎng)

M2M（物聯(lián)物）車聯(lián)網(wǎng)智能可穿戴物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)涵：由物主動發(fā)起傳送、物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。1移動醫(yī)療能源智慧物流智能制造公共事業(yè)安全M2P（物聯(lián)人）2開啟人物相連的新時代萬物互聯(lián)開啟智能+時代……第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程10萬物智聯(lián)時代數(shù)字化服務(wù)迎來新機(jī)遇過去20年的互聯(lián)網(wǎng)，是“人聯(lián)網(wǎng)”，主要做信息化未來20年的互聯(lián)網(wǎng)，是“物聯(lián)網(wǎng)”，主要做數(shù)字化IoT設(shè)備數(shù)增長趨勢預(yù)測數(shù)據(jù)來源：Gartner2016年63億2017年81億2018年107億2019年142億2021年250億第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程11身邊的物聯(lián)網(wǎng)——智慧家庭

智能燈/帶語音/APP隨心控，場景氛圍更舒心智能空調(diào)歸家前打開，到家更舒適智能攝像頭隨時看家，可疑人員預(yù)警，守護(hù)你的家智能門鎖遠(yuǎn)程開門，訪客授權(quán)，再也不用帶一堆鑰匙了踢腳線感應(yīng)燈柔和燈光，起夜再也不怕撞到了燃?xì)?、火焰?zhèn)鞲腥細(xì)庑孤?，廚房起火，第一時間發(fā)現(xiàn)處理天貓精靈智能音箱會聽會看會跟你聊天，還在不斷學(xué)習(xí)變聰明還有更多……掃地機(jī)、空氣凈化器、加濕器、窗簾、按摩儀等等第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程12身邊的物聯(lián)網(wǎng)——智慧出行

智能路燈實(shí)時燈光調(diào)控，節(jié)能環(huán)保更安全智能紅綠燈自適應(yīng)車流量，調(diào)度更高效智能攝像頭車流檢測，能看到車，更能看到你車載系統(tǒng)導(dǎo)航、雷達(dá)、自動駕駛，全方位守護(hù)你和車共享單車無人車還有更多……充電樁、智能停車場、ETC、井蓋…..第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程13身邊的物聯(lián)網(wǎng)——智慧商業(yè)

便利店菜鳥驛站無人零售貨柜第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程14身邊的物聯(lián)網(wǎng)——智能農(nóng)林牧漁

智慧牲畜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)5G+智慧茶園“數(shù)字龍井溯源”第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程15身邊的物聯(lián)網(wǎng)——充電樁物聯(lián)改造

第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程16身邊的物聯(lián)網(wǎng)——智能制造（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）

智能攝像頭在崗識別，產(chǎn)品把關(guān)，全流程監(jiān)控HMI屏多通訊方式，UI友好，自學(xué)習(xí)智能工控工控主板，快驅(qū)動，多協(xié)議適配，持續(xù)穩(wěn)定MES系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化還有更多……多信息采集、機(jī)械臂控制、倉儲定位….智能分揀精密操控第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程17物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程1995年，比爾蓋茨在《未來之路》一書中最早提出物物互聯(lián)的概念。1999年，MIT的Auto-ID中心首先提出”InternetofThings”這個詞。2005年，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，指出無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨2009年，IBM提出“智慧地球”概念，“物聯(lián)網(wǎng)”的概念在全球范圍內(nèi)迅速被認(rèn)可2016年，國家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)開環(huán)應(yīng)用”2009年，溫家寶總理提出“感知中國”戰(zhàn)略構(gòu)想，物聯(lián)網(wǎng)概念深入人心2019年，國家電網(wǎng)建設(shè)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”2017年，國家發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》2018年，中國印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2018-2020年）》第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程18從互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)窄帶物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)泛在網(wǎng)（IntenetofEverything）互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面向人為主面向物為主全球聯(lián)網(wǎng)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)終端PC/手機(jī)終端品種多時延不敏感時延敏感可靠性一般高可靠性安全性一版高安全性物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)架構(gòu)云計算架構(gòu)以感知為主以控制為主同步不敏感時間同步敏感功耗敏感功耗不敏感廣域工作要求無廣域要求政府/業(yè)主管理企業(yè)運(yùn)營管理物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)應(yīng)用為主面向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用社會基礎(chǔ)設(shè)施涉及企業(yè)資產(chǎn)電磁干擾一般考慮強(qiáng)電磁干擾實(shí)時性一般實(shí)時性要求高安全性一般安全性要求高關(guān)注服務(wù)關(guān)注生產(chǎn)效率第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程19物聯(lián)網(wǎng)的四個要素

感多感知器協(xié)同感知物理世界狀態(tài)聯(lián)連接信息世界與物理世界的各種對象，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，支持協(xié)同感知和協(xié)同控制知通過感知數(shù)據(jù)的認(rèn)知計算和推理，正確、挨家深入認(rèn)知物理世界控根據(jù)認(rèn)知結(jié)果，確定控制策略，發(fā)送控制指令，指揮各執(zhí)行器協(xié)同控制物理世界第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程20工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)金字塔系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)場設(shè)備層現(xiàn)場管理層管理層決策層信息技術(shù)（InformationTech.）基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)處理主機(jī)/網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備商用管理軟件利用信息進(jìn)行生產(chǎn)決策操作技術(shù)（OperatingTech.）PLC/DCS控制系統(tǒng)傳感器/執(zhí)行器設(shè)備保證生產(chǎn)正常進(jìn)行的專業(yè)技術(shù)低時延、穩(wěn)定性需求第三章工業(yè)物聯(lián)感知——背景與歷程21工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

如何支撐網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通，促進(jìn)OT/IT融合？現(xiàn)場設(shè)備層現(xiàn)場管理層管理層決策層現(xiàn)場級工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)難協(xié)議種類多、不兼容低時延/高可靠/周期性的OT網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)互通難OT/IT難以貫通語義互操作性差異構(gòu)設(shè)備接口程序數(shù)據(jù)類型多樣第三章工業(yè)物聯(lián)感知223.1標(biāo)識技術(shù)23第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)的概念標(biāo)識技術(shù)是指對物品進(jìn)行有效的、標(biāo)準(zhǔn)化的編碼與標(biāo)識的技術(shù)手段。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識技術(shù)通過條形碼、二維碼、無線射頻識別、近場通信等方式賦予每一個實(shí)體或虛擬對象唯一的身份編碼，同時承載相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)體和虛擬對象的定位、連接和對話。24第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)的特點(diǎn)標(biāo)識技術(shù)被認(rèn)為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)”，是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐，也是驅(qū)動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵核心設(shè)施。主動標(biāo)識載體比例增加，網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)識解析應(yīng)用潛力更大！25第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)——條形碼條碼技術(shù)是實(shí)現(xiàn)POS系統(tǒng)、EDI、電子商務(wù)、供應(yīng)鏈管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是物流管理現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段。條碼技術(shù)包括條碼的編碼技術(shù)、條碼標(biāo)識符號的設(shè)計、快速識別技術(shù)和計算機(jī)管理技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)計算機(jī)管理和電子數(shù)據(jù)交換不可少的前端采集技術(shù)。26第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)——二維碼二維碼是在二維空間水平和豎直方向存儲信息的條形碼。二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動處理。相比一維條形碼，二維碼有更大的信息容量和更強(qiáng)的糾錯能力。27第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)——RFID（射頻識別）

RFID（RadioFrequencyIdentification，射頻識別）技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，達(dá)到識別目的并交換數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。28第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)——RFID的特點(diǎn)通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)由標(biāo)簽、

閱讀器、天線組成應(yīng)用：物流倉庫、零售、產(chǎn)品防偽等涉及隱私問題、易受環(huán)境干擾等29第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識技術(shù)——NFC（近場通信）

NFC（NearFieldCommunication，近場通信）技術(shù)是由非接觸式射頻識別（RFID）及互連互通技術(shù)整合演變而來的，通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)通信的功能，利用移動終端實(shí)現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等應(yīng)用。相對于RFID來說NFC具有成本低、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。30第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識解析體系的架構(gòu)圖節(jié)點(diǎn)與平臺融合化生存，共筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施。31第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識解析體系的生態(tài)體系服務(wù)節(jié)點(diǎn)支持云化部署，標(biāo)識產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系正逐步活躍?！?→8→N”32第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識解析體系的架構(gòu)圖沒有孤立標(biāo)識解析應(yīng)用，融合性應(yīng)用才能真正發(fā)揮價值33第三章工業(yè)物聯(lián)感知——1.標(biāo)識技術(shù)標(biāo)識解析體系的應(yīng)用標(biāo)識解析不僅支持追溯，標(biāo)識應(yīng)用模式將逐步深入擴(kuò)展第三章工業(yè)物聯(lián)感知343.2傳感技術(shù)35第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)傳感技術(shù)的概念工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完成的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)信息的采集，因此前端用于采集數(shù)據(jù)的傳感器對于所有生態(tài)系統(tǒng)的智能系統(tǒng)尤為重要。工業(yè)傳感器也被稱為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的第一道門”。工業(yè)傳感器讓自動化智能設(shè)備有了感知能力，以下是一些常見的用于各行業(yè)智能設(shè)備的傳感器類型。

36第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)各類傳感器——紅外傳感器紅外傳感器工作原理是利用紅外輻射的熱效應(yīng)，探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使某些有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生變化，通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸收的紅外輻射。紅外傳感器可以檢測物體的距離、顏色、反射率等特性，因此在工業(yè)自動化中也有著廣泛的應(yīng)用。37第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)各類傳感器——溫度傳感器溫度傳感器中的熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，溫度傳感器可用于許多領(lǐng)域，包括制藥工業(yè)、生物技術(shù)和溫度監(jiān)控等。38第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)各類傳感器——接近傳感器接近傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)原理和光電效應(yīng)原理。當(dāng)被檢測物體靠近傳感器時，它會影響傳感器內(nèi)部的磁場，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個感應(yīng)電動勢會被放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，用于控制其它設(shè)備的運(yùn)行。它可以用于檢測物體的位置、速度、方向等信息，例如控制機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線、自動化倉儲等設(shè)備的運(yùn)行。39第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)各類傳感器——光敏元件光敏元件是一類將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的電子器件。在光照射下,光子的能量會使得材料中的電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶中,形成電子空穴,這些電子和空穴會隨著外加電場的作用而運(yùn)動,最終在光敏元件的兩端產(chǎn)生電壓差，形成光電效應(yīng)。光敏元件的基本技術(shù)是用它來測試各種電磁輻射，如光、電、電磁場等。40第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在的、有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”系統(tǒng)。它是涉及微傳感器與微機(jī)械、通信、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù)，大量傳感器通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式、智能化信息處理系統(tǒng)，以協(xié)同方式工作，從多種視角、多種感知模式對事件、現(xiàn)象和環(huán)境進(jìn)行觀察和分析，獲取大量信息。

41第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)包括五層和三個交叉層。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，我們主要需要五層，即應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。這三個跨平面分別是電源管理、移動性管理和任務(wù)管理。這些層的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被用來完成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并使傳感器協(xié)同工作，以提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體效率網(wǎng)絡(luò)。42第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)多傳感器融合多傳感器融合（Multi-sensorFusion,MSF）是利用計算機(jī)技術(shù)，將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)以一定的準(zhǔn)則進(jìn)行自動分析和綜合，以完成所需的決策和估計而進(jìn)行的信息處理過程。智能機(jī)器人和自動駕駛汽車等是最常見的多傳感器融合應(yīng)用。43第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)多傳感器融合多傳感器數(shù)據(jù)融合的常用方法基本上可分為兩大類：隨機(jī)類和人工智能類。其中隨機(jī)類算法包括加權(quán)平均法、卡爾曼濾波法、多貝葉斯估計法和D-S證據(jù)推理法等，人工智能類算法包括模糊邏輯推理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。44第三章工業(yè)物聯(lián)感知——2.傳感技術(shù)多傳感器融合多傳感器數(shù)據(jù)融合作為一種可消除系統(tǒng)的不確定因素、提供準(zhǔn)確的觀測結(jié)果和綜合信息的智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)，已在軍事、工業(yè)監(jiān)控、智能檢測、機(jī)器人、圖像分析、目標(biāo)檢測與跟蹤、自動目標(biāo)識別等領(lǐng)域獲得普遍關(guān)注和廣泛應(yīng)用。第三章工業(yè)物聯(lián)感知453.3視覺技術(shù)46第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)視覺技術(shù)的概念機(jī)器視覺技術(shù)是計算機(jī)科學(xué)的一個重要分支，它涉及到計算機(jī)、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光學(xué)、機(jī)械等多個領(lǐng)域，其目的就是給機(jī)器或者自動生產(chǎn)線添加一套視覺系統(tǒng)。機(jī)器視覺是采用機(jī)器代替人眼來做測量與判斷，通過計算機(jī)攝取圖像來模擬人的視覺功能，實(shí)現(xiàn)人眼視覺的延伸。47第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)圖像傳感器圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括光線進(jìn)入的透鏡、光敏元件及其周圍電路和處理芯片。當(dāng)光線通過透鏡射入圖像傳感器后，它們會擊中光敏元件上的光敏單元。光敏單元中的光子會引起電子的釋放，并聚集在芯片的輸出端，形成電壓信號。這些電壓信號被處理芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,用于生成圖像。48第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)圖像處理和分析算法圖像處理（imageprocessing）又稱為影像處理，是用計算機(jī)對圖像進(jìn)行達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮、增強(qiáng)復(fù)原、匹配描述識別3個部分。圖像處理是利用計算機(jī)對圖像信息進(jìn)行加工以滿足人的視覺心理或者應(yīng)用需求的行為，應(yīng)用廣泛，多用于測繪學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、使圖像提高辨識等。49第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)傅里葉變換（FourierTransform）用于將時域圖像轉(zhuǎn)換為頻域圖像。它常用于圖像濾波、噪音去除、圖像壓縮等方面。50第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)直方圖均衡化（HistogramEqualization）直方圖均衡化用于增強(qiáng)圖像的對比度和亮度，通過調(diào)整像素強(qiáng)度值的分布從而使圖像更加清晰和易于處理。51第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)邊緣檢測（EdgeDetection）邊緣檢測算法用于在圖像中查找像素亮度變化較大的區(qū)域，從而提取出物體的邊界。52第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)特征提?。‵eatureExtraction）特征提取是從圖像中提取有用信息的過程，例如：形狀、紋理、顏色、大小和方向等。這些特征通常用于圖像分類、識別和檢測等任務(wù)。圖像特征提取三大算法：HOG特征，LBP特征，Haar特征。右圖為HOG特征的實(shí)現(xiàn)過程。53第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)圖像識別的概念圖像識別是人工智能的一個重要領(lǐng)域，是指利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對像的技術(shù)，并對質(zhì)量不佳的圖像進(jìn)行一系列的增強(qiáng)與重建技術(shù)手段，從而有效改善圖像質(zhì)量。圖像識別技術(shù)是立體視覺、運(yùn)動分析、數(shù)據(jù)融合等實(shí)用技術(shù)的基礎(chǔ)，在導(dǎo)航、地圖與地形配準(zhǔn)、自然資源分析、天氣預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測、生理病變研究等許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。54第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)圖像識別的概念

55第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)圖像識別的步驟1、獲取信息：主要是指將聲音和光等信息通過傳感器向電信號轉(zhuǎn)換，也就是對識別對象的基本信息進(jìn)行獲取，并將其向計算機(jī)可識別的信息轉(zhuǎn)換。2、信息預(yù)處理：主要是指采用去噪、變換及平滑等操作對圖像進(jìn)行處理，基于此使圖像的重要特點(diǎn)提高。3、抽取及選擇特征：主要是指在模式識別中，抽取及選擇圖像特征，獲取特征也被稱為特征抽取。在特征抽取中所得到的特征也許對此次識別并不都是有用的，這個時候就要提取有用的特征，這就是特征的選擇。56第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)目標(biāo)檢測與識別算法——FasterR-CNN

FasterR-CNN（Region-basedConvolutionalNeuralNetwork）是第一個端到端，最接近于實(shí)時性能的深度學(xué)習(xí)檢測算法。首先輸入圖像到卷積網(wǎng)絡(luò)中，生成該圖像的特征映射。在特征映射上應(yīng)用RegionProposalNetwork，返回objectproposals和相應(yīng)分?jǐn)?shù)。應(yīng)用Rol池化層，將所有proposals修正到同樣尺寸。最后，將proposals傳遞到完全連接層，生成目標(biāo)物體的邊界框。57第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)目標(biāo)檢測與識別算法——YOLO

YOLO（YouOnlyLookOnce）：是第一個一階段的深度學(xué)習(xí)檢測算法，其檢測速度非?？欤撍惴ǖ乃枷刖褪菍D像劃分成多個網(wǎng)格，然后為每一個網(wǎng)格同時預(yù)測邊界框并給出相應(yīng)概率。例如某個待檢測目標(biāo)的中心落在圖像中所劃分的一個單元格內(nèi)，那么該單元格負(fù)責(zé)預(yù)測該目標(biāo)位置和類別。58第三章工業(yè)物聯(lián)感知——3.視覺技術(shù)目標(biāo)檢測與識別算法——SSD

SSD（SingleShotMultiBoxDetector）：主要創(chuàng)新點(diǎn)是提出了Multi-reference和Multi-resolution的檢測技術(shù)。SSD算法和先前的一些檢測算法的區(qū)別在于：先前的一些檢測算法只是在網(wǎng)絡(luò)最深層的分支進(jìn)行檢測，而SSD有多個不同的檢測分支，不同的檢測分支可以檢測多個尺度的目標(biāo)，所以SSD在多尺度目標(biāo)檢測的精度上有了很大的提高，對小目標(biāo)檢測效果要好很多。第三章工業(yè)物聯(lián)感知593.4定位技術(shù)60第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位技術(shù)的概念定位技術(shù)是一種通過獲取設(shè)備或物體的位置信息，實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行定位和導(dǎo)航的技術(shù)。定位技術(shù)的核心目標(biāo)是確定目標(biāo)物體在空間中的位置，以便實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行精確的控制和導(dǎo)航。定位技術(shù)主要基于三角定位原理、信號傳輸原理和圖像識別原理。

61第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位傳感器和設(shè)備定位按照使用場景的不同劃分為室內(nèi)定位和室外定位兩大類。目前應(yīng)用于室外定位的主流技術(shù)主要有衛(wèi)星定位和基站定位兩種。衛(wèi)星定位：衛(wèi)星定位即是通過接收衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號來進(jìn)行定位，GPS系統(tǒng)是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)。

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分?？臻g部分是由24顆工作衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。62第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)控制部分主要由監(jiān)測站、主控站、備用主控站、信息注入站構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)GPS衛(wèi)星陣的管理控制；用戶設(shè)備部分主要是GPS接收機(jī)，主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，獲得定位信息和觀測量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)定位。63第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)基站定位基站定位一般應(yīng)用于手機(jī)用戶，手機(jī)基站定位服務(wù)又叫做移動位置服務(wù)（LBS，LocationBasedService），它是通過電信移動運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)（如GSM網(wǎng)）獲取移動終端用戶的位置信息。當(dāng)手機(jī)同時搜索到至少三個基站的信號時，由于基站在移動網(wǎng)絡(luò)中是唯一確定的，其地理位置也是唯一的，也就可以得到三個基站（三個點(diǎn)）距離手機(jī)的距離，根據(jù)三點(diǎn)定位原理，只需要以基站為圓心，距離為半徑多次畫圓即可，這些圓的交點(diǎn)就是手機(jī)的位置。64第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位傳感器應(yīng)用于室內(nèi)的定位傳感器主要有紅外傳感器、超聲波傳感器、激光測距傳感器、地磁傳感器等。超聲波傳感器是一種利用超聲波進(jìn)行測距的傳感器，包含一個發(fā)射器和一個接收器，它們之間通過超聲波信號來測量目標(biāo)物體與傳感器之間的距離。超聲波傳感器可以在不接觸目標(biāo)物體的情況下進(jìn)行距離測量，適用于需要避免物體碰撞的應(yīng)用場景。超聲波傳感器通常能夠測量幾厘米到數(shù)米的距離范圍，因此適用于多種距離測量應(yīng)用。65第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位傳感器激光測距傳感器是一種利用激光束測量目標(biāo)物體與傳感器之間距離的設(shè)備。它們利用激光束的特性進(jìn)行精確的距離測量，通常具有高精度和快速響應(yīng)、長測量范圍的特點(diǎn)。傳感器通過內(nèi)部的激光器發(fā)射一束激光束。這束激光經(jīng)過透鏡或反射器聚焦成一個細(xì)小的光點(diǎn)，照射到目標(biāo)物體上。一部分光被目標(biāo)物體表面反射回傳感器，傳感器接收到反射回來的激光光線，并測量發(fā)射和接收之間的時間差。通過光速和時間差的關(guān)系，傳感器可以計算出目標(biāo)物體與傳感器之間的距離。66第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位傳感器地磁傳感器是一種用于檢測地球磁場的傳感器，常用于導(dǎo)航、定位和姿態(tài)控制等應(yīng)用。它們能夠感知地球的磁場強(qiáng)度和方向，并將這些信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出，具有精準(zhǔn)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、適用性廣、低功耗等特點(diǎn)。地磁傳感器的工作原理基于地球磁場的存在和變化。傳感器內(nèi)部的磁感應(yīng)元件將感應(yīng)到的磁場轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，其強(qiáng)度和方向取決于傳感器所處的位置和地磁場的特性。傳感器將轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行處理，并輸出給連接的電子設(shè)備，這些設(shè)備可以進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)，例如計算出當(dāng)前位置、方向或運(yùn)動狀態(tài)。67第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位算法和技術(shù)定位算法和技術(shù)是用于確定物體、人員或設(shè)備在空間中位置的方法和工具。以下是一些常見的定位算法和技術(shù)：1、全球定位系統(tǒng)（GPS）：GPS衛(wèi)星發(fā)射信號包含位置和時間信息。接收器記錄信號的發(fā)送和接收時間，計算信號傳播時間，以此確定與衛(wèi)星的距離（稱為“偽距”）。通過多顆衛(wèi)星的偽距和已知位置，GPS確定接收器位置，至少需要三顆衛(wèi)星確定二維位置，四顆可確定三維位置。68第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位算法和技術(shù)2、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）：是一種利用慣性傳感器來估計、跟蹤和預(yù)測移動物體位置、方向和速度的導(dǎo)航系統(tǒng)。它的核心原理是利用慣性傳感器測量物體的加速度和角速度，通過積分這些值來推算位置、速度和方向。但由于積分誤差的累積，可能會導(dǎo)致定位漂移。為解決此問題通常需要與其他導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合使用，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）或其他外部參考系統(tǒng)。69第三章工業(yè)物聯(lián)感知——4.定位技術(shù)定位算法和技術(shù)3、視覺定位技術(shù)：是利用攝像頭或其他視覺傳感