模塊1認知物聯(lián)網(wǎng)工程設計概要課件

1、d 東軟電子出版社Neusoft 東軟東軟電子出版社 模塊一認知物聯(lián)網(wǎng)工 程設計1.1物聯(lián)網(wǎng)工程概述L1主要內(nèi)容重點物聯(lián)網(wǎng)工程概述東軟電子出版社1.2物聯(lián)網(wǎng)工程的技術架構13物聯(lián)網(wǎng)工程的關鍵技術1.4物聯(lián)網(wǎng)工程的標準(1)物聯(lián)網(wǎng)工程概念，(2)物聯(lián)網(wǎng)工程的技 術架構。</東軟電子出版社press.neusoftedu.導入案例溫度標簽在機械診斷上的應用(1)(2)(3)(4)該項目中應用了哪些物聯(lián)網(wǎng)技術？ 如果你負責本項目，應該如何實施?本項目實施的關鍵是什么？結合本項目理解物聯(lián)網(wǎng)工程的含義。L物聯(lián)網(wǎng)概念的界定物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應用和網(wǎng)絡延伸，它利 用感知技術與智能裝置對物理世

2、界進行感知識別，通過網(wǎng)絡 傳輸互聯(lián)，進行計算、處理和知識挖掘，實現(xiàn)人與物、物與物的信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策目的。東軟電子出版社.1.1物聯(lián)網(wǎng)工程概述L物聯(lián)網(wǎng)概念的界定物聯(lián)網(wǎng)世界是真實物理世界(Real Physical World)、 虛擬網(wǎng)絡世界(Virtual Cyber World )和 數(shù)字世界(Digital World ),虛實交互、實融合的三個世界統(tǒng)一體。物練成(Things Intcft p3X實物理世界.(Real Physical World>數(shù)字世界，(Diffital World)-她據(jù)舞成

3、"< Data Integration > <知識笫成.< Knowledge Integration)語義集成< Semantic Integration >虛擬網(wǎng)絡世界.1Virtual Cvber World)1.1物聯(lián)網(wǎng)工程概述2 .物聯(lián)網(wǎng)工程概念的提出隨著物聯(lián)網(wǎng)技術不斷走向應用，對各種物聯(lián)網(wǎng)技術進行 綜合集成與創(chuàng)新研究及應用應當在一個整體框架下進行，這 個框架就是物聯(lián)網(wǎng)工程。a三東軟電子出版社 1.1物聯(lián)網(wǎng)工程概述2 .物聯(lián)網(wǎng)工程概念的提出tvrt/一可行性論證與分析-I 1物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)（物I需求分析.總體方案諼計.功能設計設在選去!一

4、-I測更聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)）開發(fā) 階段可分可行性論證 與分析、需求分析、 總體方案設計、系統(tǒng) 功能設計、設備選型、 系統(tǒng)集成、單元測試、 管理與維護。管理與雄護.，1.1物聯(lián)網(wǎng)工程概述東軟電子出版社2 .物聯(lián)網(wǎng)工程概念的提出物聯(lián)網(wǎng)工程的設計與實施主要如下:(1)業(yè)務過程評估甚至重組。(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)需求分析。系統(tǒng)功能設計。 系統(tǒng)構建。集成商的選擇。 設備選型。安全性設計。項目實施監(jiān)理。東軟電子出版社.1.2物聯(lián)網(wǎng)工程的技術架構括層、層、層和技 包知術絡術用術共。 它感技網(wǎng)技應技公術:“物聯(lián)網(wǎng)應用支撐子層日I公共中間件I7更開發(fā)平臺11云計平

5、臺J I瓶各去持平而 用層 >物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)說監(jiān)測I智靛電力，I智能交通/ 工:img，移動通信闞、互聯(lián)網(wǎng)和其他專PV異構網(wǎng)觸臺底蘇存儲舌理I I移動通信網(wǎng)I斥一代承我網(wǎng)11網(wǎng)絡協(xié)議,I遠程控制.|M2M | I專用網(wǎng)絡“ I I云計算才林L傳感層與感知層互通：傳感器網(wǎng)絡組網(wǎng)和協(xié)同信息處理然知層，傳感器網(wǎng)絡中間件:睡短距我傳輸數(shù)據(jù)采舔。自組網(wǎng)技術公共技術,標識解析I安全技木II全球定位I歐入式技術I遙感技術J海量信息存 智能訣策支持RHD，生物識別.L3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術主要分為三個方面：第一，終端的數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、終端網(wǎng)絡的部署 和協(xié)同等，以無線傳感器網(wǎng)絡的RFID為

6、代表；第二，異構的接入網(wǎng)絡和基礎的核心網(wǎng)絡，包括基礎的NGN核心網(wǎng)和3G、Wi-Fi.藍牙等接入技術；第三，由中間件、信息開放平臺和服務支撐子層以及物 聯(lián)網(wǎng)應用領域示范系統(tǒng)等。東軟電.1.2物聯(lián)網(wǎng)工程的技術架構L感知層技術2 .網(wǎng)絡層技術3 .應用層技術4 .公共技術1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術1 感知節(jié)點廣一（1）傳感器的靜態(tài)特性。（2）傳感器的動態(tài)特性。（3）傳感器的線性度。東軟電子出版社press.neusoft.ed 13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術2 .無線傳感器網(wǎng)絡技術，無線傳感器網(wǎng)絡是一種由獨立分布的節(jié)點和網(wǎng)關構成的

7、傳、 感相網(wǎng)絡。通常，一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件結構包括：傳感器接口、ADC、微處理器、電源以及無線收發(fā)裝置。構建一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡，必須要考慮以下四個重要的因素：網(wǎng)絡選擇、拓撲結構、功耗以及兼容性。J13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術3 .射頻識別技術LWl過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作 無需人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識 別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)。只有兩個基本器件，該 系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體，系統(tǒng)由一個讀寫器和很 多應答器（或標簽）組成。東軟電子出版社Dress.neu

8、soft13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術4 .條碼技術條碼是一種機器識讀語言，由一組規(guī)則排列的條、空 及其對應字符組成的標記，用以表示一定的信息。13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術4 .條碼技術/條碼識讀原理是利用條碼的寬窄和反射率不同進行識讀的。由光源發(fā)出的光線經(jīng)過光學系統(tǒng)照射到條碼符號上 面，光強信號在光電轉(zhuǎn)換器上產(chǎn)生電信號，再經(jīng)過濾波、 整形，被譯碼器解釋為計算機可以直接接受的數(shù)字信號。一 AZ 一 個。*B二東軟電子出版社=.一13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術4 .條碼技術條碼可分為一維條碼和二維條碼。一維條碼也就是我

9、們通常所說的傳統(tǒng)條碼，按照應用可分為商品條碼和物流 條碼。商品條碼包括EAN碼和UPC碼，物流條碼包括128 碼、ITF碼、39碼、庫德巴碼等。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術4 .條碼技術/二維條碼根據(jù)構成原理、結構形狀的差異，可分為行排式二維條碼和矩陣式二維條碼。東軟電子出版社Dress.neusoft .eduxn1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術5 .智能IC卡技術(IC卡的基本工作原理是：射頻讀寫器向IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個LC串聯(lián)協(xié)振電路，其頻 率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，這樣在電磁波激勵下，LC串聯(lián)協(xié)振電路產(chǎn)生共振，從而使電容有了電荷；在

10、這個電 荷的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電 荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當所積累的電荷達到2V時， 此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)( 發(fā)射出去或接受讀寫器的數(shù)據(jù)。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術6 .光學字符識別技術光學字符識別(Optical Character Recognition,簡稱 OCR)是指對文本資料進行掃描，然后對圖像文件進行 分析處理，獲取文字及版面信息的過程。/東軟電子出版社1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術7 .聲音識別/語音識別技術語音識別技術也被稱為自動語音識別(Automa

11、tic Speech Recognition,簡稱ASR),其目標是將人類語音 中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計算機可讀的輸入，例如按鍵、二進 制編碼或者字符序列。71.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.1感知層的核心技術8 .中間件技術<中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序，分布式應、用軟件借助這種軟件在不同的技術間共亨資源。中間件位 于客戶機/服務器在操作系統(tǒng)之上，管理計算機資源和網(wǎng) 絡通訊，是連接兩個獨立應用程序或獨立系統(tǒng)的軟件。相 連接的系統(tǒng)，即使它們具有不同的接口，但通過中間件相 互之間仍能交換信息。J東軟電子出版社xn13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術1 .異構

12、網(wǎng)融合技術/網(wǎng)絡不具有相同的傳輸性質(zhì)和通信協(xié)議。目前，不同、類型的網(wǎng)絡之間的鏈接大多是異構網(wǎng)間的鏈接。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術2 .遠程控制技術'X遠程控制是管理人員在異地通過計算機異地撥號或雙 方接入Internet的手段，連通需被控制的計算機，將被控 計算機的桌面環(huán)境顯示到本地計算機上，通過本地計算機 對遠方計算機進行配置、軟件安裝程序、修改等工作。/東軟電子出版社D13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術3 .存儲資源管理技術存儲資源管理是一類應用程序，它們管理和監(jiān)控物理 及邏輯層次上的存儲資源，從而簡化了管理，提高了數(shù)據(jù) 的可用性。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技

13、術4 .互聯(lián)網(wǎng)技術C互聯(lián)網(wǎng)技術指在計算機的基礎上開發(fā)建立的一種信息 技術(Information Technology,簡稱IT )。東軟電子出版社13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術5 .網(wǎng)絡協(xié)議技術C網(wǎng)絡協(xié)議的定義：為計算機網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合。常見的網(wǎng)絡協(xié)議：物理層網(wǎng)絡協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡 協(xié)議、網(wǎng)絡層協(xié)議、傳輸層協(xié)議、應用層協(xié)議。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術6. M2M技術機器與機器(Machine to Machine)。人對機器(MantoMachine)、機器對人(Man to Machine)、移動網(wǎng)絡對機器(Mobile to Machi

14、ne)之間的連接與通信，它涵蓋了所有現(xiàn)實的人、機器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術 和手段。/東軟電子出版社.1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術7.無線接入技術無線接入技術(WirelessAccess)是一種利用微波、衛(wèi)星等無線傳輸技術將用戶終端接入到業(yè)務節(jié)點，為用戶提 供各種業(yè)務的通信方式。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術8 .云計算技術云計算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡連接的計算資源統(tǒng) 一管理和調(diào)度，構成一個計算資源池向用戶按所需服務。 提供資源的網(wǎng)絡被稱為“云九云計算的產(chǎn)業(yè)三級分層：云軟件、云平臺和云設備。7東軟電子出版社Dress.neusofte

15、duxn13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術132網(wǎng)絡層技術9 .通信技術<n)(2)(3)(4)(5)WiFi技術。ZigBee 技術。 WiMaXo 藍牙技術。 紅外技術。(6)(7)(8)(9)802.15.4oIPv6o4GoWireless MAN-Advanced o1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.3應用層技術1 .智能交通2 .智能電網(wǎng)3 .智能家居5 .車聯(lián)網(wǎng)6 .智能農(nóng)業(yè)7 .智能旅游8 .智能醫(yī)療東軟電子出版社 13物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術L3.4共性支撐技術1 .全球定位技術智能電網(wǎng)2 . GPS原理3 .室內(nèi)無線定位技術4 .遙感技術5 .嵌入式技術6 .信息安全7 .海量信息存儲8 .智能

16、決策支持系統(tǒng)（DSS）d 東軟電子出版社1.4物聯(lián)網(wǎng)的標準L4.1RFID 標準標m號析4LS琢內(nèi)4tSOlfgR空中發(fā)口一贖”數(shù)aISO 1 5000-2-»T ：35 kHz第路在中接口與減'ISO 18000&1；.56,舊：取不下的空中強口標準.IS01S00042.45 GHz線率下的空中報口行進，ISOlgg2860-950 MHz物理KY超中按口球稔，150灣003833 92 MHz的媛HT啥中發(fā)口有通ISO 105菲獨自矣豉電路卡ISO”“”石畫票網(wǎng)舞於理蛉“ISO14443、在冽魚威段就去購卡“IS015*荔克暢征石識卡，7ISO 154?GS1笈

17、用序以將及ASC MHC數(shù)jg叵£苻5IS0U4M<K容量ADC媒體用的傳送的比內(nèi)到贄ISO】“如佝與甘麗T- ID.!S015%W敝督府以,應用宗口，ISO】，的冷富一18f前和迂記存儲功髭的協(xié)由 )ISOIJWRT行妥的班一慚!S0“必“為理田的任喻工、稱的電子導至»ISO 10373貨運球花壇蕓ISO 19785武逵泰裳電子封條RF遇僵。3"ISO 117M基于動期的無戲忖泰識別代碼箝杓a：SO “78”，不于動助的無繚t續(xù)以到代陽也則-應用技柒驚睢*SOH22存&叵答。ISO】”“，應月都R*ISO 0363“黃尋裝箱，IS0173M可回中運

18、”*品，ISO 173653運嘛,元')iS?！?804ARFID0備學能測漢方律ISO 18047“而方?jīng)]無涉的）RHD也岳一致也身試方法東軟電子出版社1.4物聯(lián)網(wǎng)的標準1.4.2 IEEE 802.15.4標準IEEE 802.15.4標準適于組建低速率的、短距離的無線 局域網(wǎng)。在網(wǎng)絡內(nèi)的無線傳輸過程中，采用沖突監(jiān)測載波 監(jiān)聽機制。網(wǎng)絡拓撲結構可以是星形網(wǎng)或點對點的對等網(wǎng) o該標準定義了三種數(shù)據(jù)傳輸頻率，分別為868 MHz、 915 MHz. 2450 MHz。前兩種傳輸頻率采取BPSK的調(diào)制 方式，后一種采用6QPSK的調(diào)制方式。各種頻率分別支持20、40、250 kbps的無

19、線數(shù)據(jù)傳輸速度，頻率的選擇取決于局域網(wǎng)的規(guī)則和用戶的選擇，傳輸距離在。70m。1.4.2 IEEE 802.15.4標準表1 2 IEEE SO2.15 4協(xié)議的特點技術指標小技術參數(shù)"數(shù)據(jù)率小250 kbps (2450NIHz)，20 kbps (S68 MHz. 915 MHz) cM等候時間1050 ms 到作用危困口一段 10cm 至！1 10m,最多達 100m每個闔絡節(jié)點最多可達55534c電池壽命。通過采用不對稱能耗節(jié)點及無源模 式等優(yōu)化手段，延長電池壽命，便電 池庾用壽母匹配其儲存壽命，東軟電子出版社press.neusofLeduxn1.4物聯(lián)網(wǎng)的標準1.4.2

20、IEEE 802.15.4標準東軟電子出版社press.neusoft.edircn1.4物聯(lián)網(wǎng)的標準1.4.3 ZigBee 標準ZigBee標準是一種新興的短距離無線網(wǎng)絡通信技術， 它是基于IEEE 802.15.4協(xié)議棧，主要針對低速率的通信 網(wǎng)絡設計的。它功耗低，是最具有可能應用在工控場合的 無線方式。它和2.4 GHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為250 kbps, 915 MHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為40 kbps,而 868 MHz頻帶提供的數(shù)據(jù)傳輸速率為20 kbps。它采用跳 頻技術和擴頻技術。東軟電子出版社L4物聯(lián)網(wǎng)的標準1.4.4 ZigBee標準圖1.7 ZigBee體系結

21、構示意圖一L4.4其他標準短距離無線通信技術標準主要有IrDA協(xié)議、Bluetooth 技術和802.11 WiFi等技術。東軟電子出版社xn1.4物聯(lián)網(wǎng)的標準L4.4其他標準l.IrDA協(xié)議, IrDA (Infrared Data Association) 是點對點的數(shù)據(jù)傳、輸協(xié)議，通信距離很短，一般在0lm,通信介質(zhì)為波長 為900 nm左右的近紅外線，傳輸速率最快可達16 Mbps, 其傳輸具備角度小（30。角以內(nèi)）、距離短、數(shù)據(jù)直線傳 輸、傳輸速率較高，保密性強等特點，適用于傳輸大容量 的文件和多媒體數(shù)據(jù)。IIrDA協(xié)議只適用于兩臺（非多臺）設備之間的連接。J東軟