物聯(lián)網(wǎng)簡介-學(xué)習(xí)筆記-新手入門概念說明

宋勇物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)簡介內(nèi)容安排1.物聯(lián)網(wǎng)的根本概念4.物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵問題與典型案例2.物聯(lián)網(wǎng)開展概況3.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)根本概念–物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(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，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，賦予其智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種智慧網(wǎng)絡(luò)，被視為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)的革命性開展。目前，物聯(lián)網(wǎng)已被正式列為國家重點(diǎn)開展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。根本概念–IPv6IPv6是InternetProtocolVersion6的縮寫，其中InternetProtocol譯為“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議〞。IPv6是IETF〔互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組，InternetEngineeringTaskForce〕設(shè)計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議〔IPv4〕的下一代IP協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本號是4〔簡稱為IPv4〕，它的下一個版本就是IPv6。根本概念–射頻識別〔RFID〕射頻識別，英文簡稱RFID，俗稱電子標(biāo)簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它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)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。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。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個根本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器〔或閱讀器〕和很多應(yīng)答器〔或標(biāo)簽〕組成。根本概念–紅外感應(yīng)器紅外感應(yīng)器紅外技術(shù)開展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：〔1〕輻射計，用于輻射和光譜測量；〔2〕搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤；〔3〕熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；〔4〕紅外測距和通信系統(tǒng)；〔5〕混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。紅外傳感器根據(jù)探測機(jī)理可分成為：光子探測器〔基于光電效應(yīng)〕和熱探測器〔基于熱效應(yīng)〕。根本概念--全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊開展的技術(shù),利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距。具有海陸空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，經(jīng)過近十年我國測繪等部門的使用說明,全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等特點(diǎn),成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學(xué)等多種學(xué)科,取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。根本概念--激光掃描器

激光掃描器激光掃描器是一種光學(xué)距離傳感器，用于危險區(qū)域的靈活防護(hù)，通過出入控制，實現(xiàn)訪問保護(hù)等。它掃描方式有單線掃描、光柵式掃描和全角度掃描三種方式。根本概念--三網(wǎng)融合三網(wǎng)融合指電信網(wǎng)、播送電視網(wǎng)和計算機(jī)通信網(wǎng)的相互滲透、互相兼容、并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?！叭W(wǎng)融合〞是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，防止低水平的重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、容易維護(hù)、費(fèi)用低的高速寬帶的多媒體根底平臺。根本概念--M2M技術(shù)M2M技術(shù)是將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，也就是就是機(jī)器與機(jī)器〔MachinetoMachine〕的對話。但從廣義上M2M可代表機(jī)器對機(jī)器〔MachinetoMachine〕、人對機(jī)器〔MantoMachine〕、機(jī)器對人〔MachinetoMan〕、移動網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器(MobiletoMachine)之間的連接與通信，它涵蓋了所有實現(xiàn)在人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)和手段。根本概念--無錫傳感網(wǎng)無錫傳感網(wǎng)無錫作為“感知中國〞中心、傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū),積極響應(yīng)政府號召，率先將傳感網(wǎng)技術(shù)從實驗室引入到更廣闊的應(yīng)用天地，在機(jī)楊安保、平安家居、生態(tài)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代物流、污染防控等領(lǐng)域大顯身手。據(jù)統(tǒng)計，目前無錫75個應(yīng)用示范工程已陸續(xù)啟動，這標(biāo)志著無錫正爭分奪秒地將傳感網(wǎng)從戰(zhàn)略高度推向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,全力打造“智慧之都〞。根本概念--WSN技術(shù)

WSN技術(shù)WSN是wirelesssensornetwork的簡稱，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(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)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。根本概念--智慧地球智慧地球智慧地球也稱為智能地球，就是把感應(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，并且被普遍連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)〞，然后將“物聯(lián)網(wǎng)〞與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。這一概念由IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出。根本概念--感知中國感知中國“至少三件事情可以盡快去做：一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來；二是在國家重大科技專項中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)開展；三是盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國〞中心。〞根本概念--泛在網(wǎng)泛在網(wǎng)泛在網(wǎng)〔UbiquitousNetwork〕是指基于個人和社會的需求，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存儲、認(rèn)知、決策、使用等效勞，網(wǎng)絡(luò)具有超強(qiáng)的環(huán)境感知、內(nèi)容感知及其智能性，為個人和社會提供泛在的、無所不含的信息效勞和應(yīng)用。內(nèi)容安排1.物聯(lián)網(wǎng)的根本概念4.物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵問題與典型案例2.物聯(lián)網(wǎng)開展概況3.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的開展歷程–概述1999年由美國麻省理工學(xué)院的Auto-ID實驗室提出，是指把所有物體通過射頻識別〔RFID〕等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)概念的提出國際電信聯(lián)盟〔ITU〕在2005年的年度報告中指出，信息與通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從任何時間、任何地點(diǎn)連接任何人，開展到連接任何物體的階段，而萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)。在這份報告所提到的物聯(lián)網(wǎng)，除RFID技術(shù)外，更多新技術(shù)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)、納米技術(shù)、智能芯片等技術(shù)將被廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)概念確實定2023年，IBM提出“智慧的地球：“SmartPlanet〞的概念。物聯(lián)網(wǎng)概念的開展物理網(wǎng)的開展歷程--美國概況〔一〕政府積極推動以RFID為主的相關(guān)應(yīng)用美國國防部的合同規(guī)定2005年1月以后，所有軍需物資都要使用RFID標(biāo)簽。美國食品及藥物管理局建議從2006年起利用RFID跟蹤最常造假的藥品。美國社會福利局于2005年年初正式使用RFID技術(shù)追蹤各種表格和手冊。2023年，IBM提出“智慧的地球〞得到了美國政府的首肯，被奧巴馬總統(tǒng)列為振興經(jīng)濟(jì)、確立優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。同挪威最大食品供給商N(yùn)ortura附屬的IT公司Matiq達(dá)成了協(xié)議，使用IBMWebSphereRFIDInformationCenter、IBM傳感器和執(zhí)行方案，實現(xiàn)從“農(nóng)場到超市貨架〞的家禽和肉類產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)。和丹麥運(yùn)輸公司ContainerCentralen合作，使用IBM傳感器技術(shù)跟蹤對外界環(huán)境敏感的花卉和盆栽植物等的運(yùn)輸全過程。政府積極推動應(yīng)用物理網(wǎng)的開展歷程--美國概況〔二〕物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈TI、Intel等集成電路廠商投入巨資進(jìn)行RFID的芯片研發(fā)。Symbol研發(fā)出同時可以閱讀條形碼和RFID的掃描儀。IBM、微軟和HP等積極開發(fā)相應(yīng)的軟件和系統(tǒng)。以RFID標(biāo)簽專利為例，美國專利申請總量高達(dá)世界知識產(chǎn)權(quán)的53%。應(yīng)用交通、車輛管理、身份識別、生產(chǎn)自動化控制等領(lǐng)域早已開始應(yīng)用RFID技術(shù)。零售商沃爾瑪推動了FRID技術(shù)在零售、倉儲管理及物流跟蹤等領(lǐng)域的應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)鏈全面開展物理網(wǎng)的開展歷程--歐盟BRIDGE：歐盟出資的三年期研究方案。基于GS1EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)RFID在歐洲的應(yīng)用。包括根底性研究、技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用和培訓(xùn)。產(chǎn)業(yè)鏈上游：開發(fā)了與傳感器集成的RFID標(biāo)簽、微型標(biāo)簽、金屬和絕緣標(biāo)簽、地功耗讀寫器、告訴讀寫器天線。智能物體系統(tǒng)〔Smart–objectsystem〕軟件層：供給鏈管理和平安軟件包應(yīng)用：歐洲醫(yī)藥界藥品防偽和追蹤、紡織業(yè)供給鏈管理、制造過程管理、資產(chǎn)管理等方面取得了成功應(yīng)用，并獲得了廣泛的認(rèn)可覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈上下游物理網(wǎng)的開展歷程--日本e-Japan：2000年啟動，促進(jìn)信息化根底建設(shè)。u-Japan：2004年啟動，著力開展泛在網(wǎng)絡(luò)〔UbiquitousNetworking)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，希望于2023年時將日本建設(shè)成為一個“隨時、隨地、任何人、任何物品〞都可以上網(wǎng)的無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會。實物間網(wǎng)絡(luò)的根底建設(shè)：RFID、傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在終端。i–Japan20232023年推出的中長期信息技術(shù)開展戰(zhàn)略，在u-Japan根底之上利用信息技術(shù)使全民生活變得更加便利。電子政府和電子地方自治體：一站式行政效勞。醫(yī)療健康：遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子病歷、處方配藥信息電子化及追蹤和反響。教育電子化：推廣數(shù)字化技術(shù)和信息化教育的應(yīng)用。從根底建設(shè)到應(yīng)用物理網(wǎng)的開展歷程--中國臺灣〔一〕2006年臺灣政府推動的3年起方案。通過高速網(wǎng)絡(luò)、智慧的感知環(huán)境、操作簡單好用的人際界面、符合民眾需求的創(chuàng)新效勞，以平安信賴的社會環(huán)境，讓所有的民眾可以隨時隨地運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)備，享受效勞。物聯(lián)網(wǎng)概念的提出u-Taiwan：優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)社會物理網(wǎng)的開展歷程--中國臺灣〔二〕物聯(lián)網(wǎng)概念的提出2023年12月行政院經(jīng)建會提出的3年方案通過高速網(wǎng)絡(luò)，提供民眾需求的主動貼心效勞、打造綠色節(jié)能減碳的生活環(huán)境、落實終身學(xué)習(xí)的社會風(fēng)氣，使所有的民眾都可以隨時隨地運(yùn)用創(chuàng)新的設(shè)備、享受高品質(zhì)的生活，提升民眾生活內(nèi)涵與素養(yǎng)。i-Taiwan：智慧臺灣名詞解釋--感知中國

內(nèi)容安排1.物聯(lián)網(wǎng)的根本概念4.物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵問題與典型案例2.物聯(lián)網(wǎng)開展概況3.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)簡介物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)–

概述物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)--根底層RFID標(biāo)簽與讀寫器RFID表親芯片技術(shù)、天線設(shè)計技術(shù)、封裝技術(shù)。超高頻RFID讀寫器技術(shù)、多標(biāo)簽防沖突和多讀寫器防沖撞技術(shù)、支持多現(xiàn)場總線的工業(yè)級讀寫器技術(shù)。傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)新型傳感器：納米傳感器、光線傳感器以及3D視覺傳感器等。MAC協(xié)議：決定無線通信的使用方式，在節(jié)點(diǎn)之間分配無限通信資源。路由協(xié)議：實現(xiàn)sink和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。感知技術(shù)是其核心。根底層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)--傳輸層傳輸層通過3G通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、工業(yè)以太網(wǎng)、總線等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和計算3G通信網(wǎng)絡(luò)TD終端OMS〔OpenMobileSystem〕系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)基于IEEE802.3〔Ethernet〕的局域網(wǎng)。面向生產(chǎn)過程，強(qiáng)調(diào)實時性、可靠性、平安性和數(shù)據(jù)完整性。總線它廣泛用于離散控制領(lǐng)域。主要被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置傳感器之間交換信息。通訊技術(shù)是其核心傳輸層技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)--中間件層數(shù)據(jù)采集大局部應(yīng)用中都包含了冗余信息，為縮小通信開銷和能量消耗，需要研究高效、簡潔的數(shù)據(jù)聚合/融合方法。設(shè)備管理由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，加上所處環(huán)境的限制，人工部署、維護(hù)也相對困難，所以應(yīng)該提供透明、容錯、自適應(yīng)和自維護(hù)機(jī)制。能量管理由于傳感器的能量主要消耗在通信上，因而在數(shù)據(jù)采集階段需要高效的傳感器工作輪換調(diào)度機(jī)制，在傳感器間通信階段需要研究高效冗余的路由。QoS支持由于物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)特特點(diǎn)〔數(shù)量巨大、拓?fù)涓邉討B(tài)變化〕，所以要提供適宜的QoS機(jī)制，在性能、延時和能量使用之間到達(dá)一個平衡。中間件層技術(shù)物理網(wǎng)的架構(gòu)--中間件層實時數(shù)據(jù)庫處理實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是開發(fā)實時控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)等的支撐軟件。在流程行業(yè)中，大量使用實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)監(jiān)控，系統(tǒng)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制，并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠(yuǎn)程在線瀏覽提供實時數(shù)據(jù)效勞和多種數(shù)據(jù)管理功能。實時數(shù)據(jù)庫處理物理網(wǎng)的架構(gòu)--公共效勞層節(jié)點(diǎn)定位確定傳感器節(jié)點(diǎn)在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的位置。名稱解析將物品、傳感器的標(biāo)識解析為提供相關(guān)信息的信息效勞地址。移動目標(biāo)跟蹤追溯實時監(jiān)測目標(biāo)的移動軌跡，并追溯物品的生命周期信息。信息效勞捕獲采集的各種信息，并提供對這些信息的查詢效勞。搜索通過關(guān)鍵詞搜索與之相關(guān)的傳感器、物品信息。公共效勞層技術(shù)內(nèi)容安排1.物聯(lián)網(wǎng)的根本概念4.物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵問題與典型案例2.物聯(lián)網(wǎng)開展概況3.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)物理網(wǎng)典型案例--基于RFID的案例〔一〕高速公路ETC系統(tǒng)車輛擋風(fēng)玻璃上安裝車載通行支付RFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽與收費(fèi)站ETC車道上的微波天線之間通過微薄短程通信。利用計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)與銀行系統(tǒng)進(jìn)行后臺結(jié)算處理。利用車輛安裝的RFID電子標(biāo)簽、路邊安裝的感應(yīng)器，還可得到車輛行駛的路徑及車的流量信息。美國、歐洲、日本較早就開始對ETC系統(tǒng)技術(shù)、工程實施和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。物理網(wǎng)典型案例--基于RFID的案例〔二〕新加坡國家圖書館〔圖書資產(chǎn)〕管理使用RFID標(biāo)識每一本圖書。利用RFID對每本圖書的“唯一〞標(biāo)識，國家圖書館與社區(qū)圖書館聯(lián)網(wǎng)，讀者可以在任一分館還書。讀者只需將書放入還書亭，RFID讀寫器就能立刻確認(rèn)還書信息。圖書分揀由計算機(jī)自動完成。“RFID對新加坡信息通信產(chǎn)業(yè)的成長是重要的動力。iDA一直在與各個產(chǎn)業(yè)部門合作，努力促使RFID在新加坡得到開發(fā)和應(yīng)用。〞

物理網(wǎng)典型案例--基于RFID的案例〔三〕識別和追蹤各種產(chǎn)品和設(shè)備醫(yī)療器械管理和追蹤。美國密西根大學(xué)醫(yī)療系統(tǒng)〔UMHS〕，利用RFID實現(xiàn)醫(yī)院追蹤外科手術(shù)中醫(yī)療組織物品去向。記錄物品用于哪位病人、或者取走物品的醫(yī)務(wù)人員、冷藏的物品、冷擦外的時間等等。降低人為出錯概率。

透過運(yùn)用RFID在醫(yī)療技術(shù)、效勞模式及管理制度的改善強(qiáng)化，以期全面提升醫(yī)療效勞之品質(zhì)與病人平安之維護(hù)。相信RFID的技術(shù)能夠快速的于醫(yī)療領(lǐng)域之中，發(fā)揮其極佳的價值造福社會。物理網(wǎng)典型案例--其它基于RFID的典型應(yīng)用基于RFID的典型應(yīng)用

臺灣長庚紀(jì)念醫(yī)院基于RFID的智能腕帶：讀取病人腕帶上的信息，與信息系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行信息交互。智能物件〔smart-object〕NabaztagViolet公司Mirror〔魔鏡〕智能洗衣機(jī)、智能冰箱物理網(wǎng)典型案例--基于傳感網(wǎng)的案例〔一〕

物理網(wǎng)典型案例--基于傳感網(wǎng)的案例〔二〕

醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用：人體健康監(jiān)測平臺CustMed加州大學(xué)洛杉磯分校提出的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體健康監(jiān)測平臺采用可佩帶的傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器類型包括：壓力、皮膚反響、伸縮、壓電薄膜傳感器、溫度傳感器等。通過放在口袋里的PC機(jī)可以方便直觀地查看人體當(dāng)前的情況?？捎糜谶h(yuǎn)程醫(yī)療診斷物理網(wǎng)典型案例--基于傳感網(wǎng)的案例〔二〕

醫(yī)療衛(wèi)