物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論-第3章 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第三章

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1三個(gè)層次

2八層架構(gòu)

3四大支撐技術(shù)

4兩個(gè)技術(shù)范疇

5云計(jì)算教學(xué)內(nèi)容北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次物聯(lián)網(wǎng)主要包括物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系主要包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)和應(yīng)用層技術(shù)以及公共技術(shù)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院感知層

感知層

數(shù)據(jù)采集與感知主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時(shí)定位等技術(shù)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層 實(shí)現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進(jìn)行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院應(yīng)用層應(yīng)用層

主要包含應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應(yīng)用。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院公共技術(shù)公共技術(shù)

不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某個(gè)特定層面，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的三層都有關(guān)系，它包括標(biāo)識(shí)與解析、安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)質(zhì)量(QoS)管理。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2

物聯(lián)網(wǎng)的八層架構(gòu)

傳感器/執(zhí)行器層傳感網(wǎng)層傳感網(wǎng)關(guān)層廣域網(wǎng)絡(luò)層IBM八層的物聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)層服務(wù)平臺(tái)層應(yīng)用層分析與優(yōu)化層北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3物聯(lián)網(wǎng)的四大支撐技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)：RFID（射頻識(shí)別）WSN/ZigBee

技術(shù)傳感器技術(shù)智能服務(wù)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院RFID的定義：

RFID是射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification)的縮寫，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起并逐漸走向成熟的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：非接觸操作，長距離識(shí)別(幾厘米至幾十米)。無機(jī)械磨損，壽命長?？勺R(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。讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性。數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)安全管理。讀寫器與標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過程，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲(chǔ)。RFID技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院RFID系統(tǒng)的組成：電子標(biāo)簽（Tag）天線(Antenna)閱讀器(Reader)RFID技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院RFID的特征：1.數(shù)據(jù)的讀寫(ReadWrite)機(jī)能2.容易小型化和多樣化的形狀3.耐環(huán)境性4.可重復(fù)使用5.穿透性6.數(shù)據(jù)的記憶容量大7.系統(tǒng)安全8.數(shù)據(jù)安全RFID技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院應(yīng)用系統(tǒng)的兩個(gè)部分：讀寫器RFID卡RFID技術(shù)

作為計(jì)算機(jī)終端,用來實(shí)現(xiàn)對RFID卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲(chǔ),它是由控制單元、高頻通訊模塊和天線組成。一種無源的應(yīng)答器,主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院基本工作原理

RFID卡進(jìn)入讀寫器的射頻場后,由其天線獲得的感應(yīng)電流經(jīng)升壓電路作為芯片的電源，同時(shí)將帶信息的感應(yīng)電流通過射頻前端電路檢得數(shù)字信號(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，最后通過天線發(fā)回給讀寫器。RFID技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院RFID同其它識(shí)別系統(tǒng)的比較RFID技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院分類：1）工作頻率。低頻（30KHZ-300KHZ）、中頻(3MHZ-30MHZ)和高頻系統(tǒng)（300MHZ-3GHZ）2）RFID卡?？勺x寫卡(RW)、一次寫入多次讀出卡(WORM)和只讀卡（RO）。3）有源和無源：有源RFID標(biāo)簽和無源RFID標(biāo)簽。4）調(diào)制方式：主動(dòng)式(Activetag)和被動(dòng)式(Passivetag)。RFID技術(shù)

應(yīng)用和發(fā)展：物流，零售，制造業(yè)，服裝業(yè)，醫(yī)療，。。。。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院WSN（wirelesssensornetwork）：無線傳感網(wǎng)絡(luò)。由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。ZigBee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞，無線傳感網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)要素通過ZigBee進(jìn)行信息的傳輸，這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。WSN/ZigBee技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院ZigBee的兩種物理設(shè)備類型：全功能設(shè)備FFD(FullFunctionDevice)精簡功能設(shè)備RFD(Reduced

FunctioDevice)。WSN/ZigBee技術(shù)

ZigBee是采用數(shù)據(jù)幀的概念，每個(gè)無線幀包括了大量無線包裝，包含了大量時(shí)間，地址，命令，同步等信息，真正的數(shù)據(jù)信息只占很少部分。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院ZigBee網(wǎng)絡(luò)示意圖

協(xié)調(diào)器路由器終端結(jié)點(diǎn)WSN/ZigBee技術(shù)

路由器的功能有（i）允許其他設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)中（ii）多跳路由（iii）協(xié)助用電池供電的終端子設(shè)備的通信協(xié)調(diào)器用于初始化一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（也叫PANID），然后啟動(dòng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)也可以用來在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定安全措施和應(yīng)用層綁定。終端設(shè)備僅在向它們的父節(jié)點(diǎn)收或者發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)激活北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院自身的技術(shù)優(yōu)勢：低功耗。低成本。免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2美元。低速率。近距離。傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1～3km。短時(shí)延。激活只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms,藍(lán)牙3～10s、WiFi3s。高容量。ZigBee

可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。高安全。三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL）防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對稱密碼。免執(zhí)照頻段。WSN/ZigBee技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院典型應(yīng)用WSN/ZigBee技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院常見組網(wǎng)技術(shù)：現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場電器、現(xiàn)場儀表及現(xiàn)場設(shè)備與控制室主機(jī)系統(tǒng)之間的一種開放的、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院實(shí)時(shí)性一般的現(xiàn)場總線具有以下幾個(gè)特點(diǎn)現(xiàn)場總線技術(shù)布線簡單開放性可靠性北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院控制系統(tǒng)的金字塔結(jié)構(gòu)

目前現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用主要集中在冶金、電力、水處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山以及OEM（原始設(shè)備制造商）用戶等各個(gè)行業(yè)，同時(shí)還有道路無人監(jiān)控、樓宇自動(dòng)化、智能家居等新技術(shù)領(lǐng)域。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

WiFi，全稱WirelessFidelity(無線保真)，指具有完全兼容性的802.11標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b子集，它使用開放的2.4GHz直接序列擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，也可根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱把傳輸率調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬。無需直線傳播傳輸范圍為室外最大300米，室內(nèi)有障礙的情況下最大100米，是現(xiàn)在使用的最多的傳輸協(xié)議。

WiFi技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

特點(diǎn)：速度快，可靠性高傳播距離長方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本更低WiFi技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種，即：Ad-Hoc和Infrastructure。WiFi技術(shù)

Ad-Hoc拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Infrastructure拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點(diǎn)，它是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，因此任何一臺(tái)裝有無線網(wǎng)卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源,其工作原理相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)置無線發(fā)射器的HUB或者是路由，而無線網(wǎng)卡則是負(fù)責(zé)接收由AP所發(fā)射信號(hào)的CLIENT端設(shè)備。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院優(yōu)點(diǎn)：無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而WiFi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。雖然由WiFi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？?，可以達(dá)到11mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。不用耗費(fèi)資金來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。WiFi技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院重點(diǎn)應(yīng)用區(qū)域:

1)有線資源成本太高或布線困難的區(qū)域；2)酒店、機(jī)場、醫(yī)院、茶樓等人員流動(dòng)頻繁的地方；3)校園、辦公室、會(huì)議室等人員聚集的地方；4)展覽館、體育館、新聞中心等信息需求量大的地方。未來展望：

WiFi是目前無線接入的主流標(biāo)準(zhǔn)，在Intel的支持下，WiFi已經(jīng)有了接班人。它就是全面兼容現(xiàn)有WiFi的WiMAX，對比于WiFi的802.11X標(biāo)準(zhǔn)，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠(yuǎn)的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等等，預(yù)計(jì)會(huì)在未來幾年間成為無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)，Intel計(jì)劃將來采用該標(biāo)準(zhǔn)來建設(shè)無線廣域網(wǎng)絡(luò)。這相比于現(xiàn)時(shí)的無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)，是質(zhì)的變革。

WiFi技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。

藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院藍(lán)牙技術(shù)概述藍(lán)牙技術(shù)是一個(gè)開放性、短距離無線通信的標(biāo)準(zhǔn)。圖

藍(lán)牙標(biāo)志與藍(lán)牙耳機(jī)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院藍(lán)牙技術(shù)系統(tǒng)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院技術(shù)特性：1.能傳送語音和數(shù)據(jù)；2.使用頻段、連接性、抗干擾性和穩(wěn)定性；3.低成本、低功耗和低輻射；4.安全性；5.網(wǎng)絡(luò)特性。藍(lán)牙技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院藍(lán)牙模塊如下圖所示：北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院文件傳輸Internet網(wǎng)橋局域網(wǎng)接入三合一電話(threeinonephone)終端耳機(jī)應(yīng)用模型藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙SIG（藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟）定義以下幾種基本的應(yīng)用模型。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院藍(lán)牙產(chǎn)品：主要應(yīng)用在手機(jī)、掌上計(jì)算機(jī)、耳機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、汽車套件等藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙系統(tǒng)：可以嵌入微波爐、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)等傳統(tǒng)家用電器北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院GPS：是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。GPS技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院GPS技術(shù)

全球定位系統(tǒng)由GPS空間星座部分、GPS地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分（GPS接收機(jī)）三大部分組成。控制部分:負(fù)責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作，包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站、五個(gè)監(jiān)控站?？臻g部分:由24顆工作衛(wèi)星組成，包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星，均勻分布在6個(gè)軌道上。用戶部分:主要由各種GPS接收機(jī)組成，其作用就是接收、跟蹤、變換和測量GPS信號(hào)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院定位精度高觀測時(shí)間短應(yīng)用廣泛全天候多功能操作簡便GPS特點(diǎn)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院GPS的應(yīng)用

GPS應(yīng)用范圍廣泛，在導(dǎo)航、跟蹤、精確測量方面，都有很大的應(yīng)用。

在定位導(dǎo)航方面，GPS的使用對象主要是汽車、船舶、飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)物體。對于警察、消防及醫(yī)療等部門的緊急救援、追蹤目標(biāo)和個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)的導(dǎo)引等。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院GPS的應(yīng)用下圖為車載中的GPS導(dǎo)航儀北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院前景一

前景二GPS民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善作為先進(jìn)的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由100米提高到20米，這將進(jìn)一步推動(dòng)GPS技術(shù)的應(yīng)用，刺激GPS市場的增長。GPS前景提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院PLC：電力線通信(PowerLineCommunication)技術(shù),是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種信方式。在中高壓輸電網(wǎng)(35kV以上)上通過電線載波機(jī)利用較低的頻率(9~490kHz)傳送數(shù)據(jù)或話音,就是電力線通信技術(shù)應(yīng)用的主要形式之一。在低壓(220V)領(lǐng)域,PLC技術(shù)首先用于荷控制、遠(yuǎn)程抄表和家居自動(dòng)化,其傳輸速率一般為200b/s或更低,稱為低速PLC。近幾年國內(nèi)外開展利用低壓電力線傳輸速率在1Mb/s以上的電力線信技術(shù)稱之為高速PLC。目前已可傳輸高達(dá)45Mb/s的數(shù)據(jù),而且能同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、語音、視頻和電力。PLC技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院PLC(電力線通信)技術(shù)主要形式（之一）在中高壓輸電網(wǎng)(35kV以上)上通過電線載波機(jī)利用較低的頻率(9~490kHz)傳送數(shù)據(jù)或話音低速PLC高速PLC在低壓(220V)領(lǐng)域,PLC技術(shù)首先用于負(fù)荷控制、遠(yuǎn)程抄表和家居自動(dòng)化,其傳輸速率一般為200b/s或更低利用低壓電力線傳輸速率在1Mb/s以上的電力線信技術(shù)電力線通信概述

電力線通信(PowerLineCommunication)技術(shù)簡稱PLC,是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院PLC技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)：目前國際上高速電力線通信采用的調(diào)制技術(shù)主要有：擴(kuò)展頻譜類和正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)調(diào)制技術(shù)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院特點(diǎn)：高壓載波路由合理,通道建設(shè)投資相對較低傳輸頻帶受限,傳輸容量相對較小可靠性要求高線路噪聲大對外界的干擾網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用要求更高PLC技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院正向向大容量、高速率方向發(fā)展同時(shí)轉(zhuǎn)向采用低壓配電網(wǎng)進(jìn)行載波通信,實(shí)現(xiàn)家庭用戶利用電力線打電話、上網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)PLC的發(fā)展展望北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院PLC的發(fā)展展望國外如美國、日本、以色列等國家正在開展低壓配電網(wǎng)通信的研究和試驗(yàn)。由美國3COM,Intel,Cisco,日本松下等13家公司聯(lián)合組建使用電力線作為傳送媒介的家庭網(wǎng)絡(luò)推進(jìn)團(tuán)體——“Homeplug

PowerlineAlliance”（家庭插電聯(lián)盟）,已經(jīng)提出家庭插座(HomePlug)計(jì)劃,旨在推動(dòng)以電力線為傳輸媒介的數(shù)字化家庭(DigitalHome)。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院未來的PLC實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程網(wǎng)的無縫連接傳輸能力的寬帶化通信業(yè)務(wù)的綜合化網(wǎng)絡(luò)管理的智能化

PLC的發(fā)展展望北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

PLC的發(fā)展展望目前,還存在以下兩個(gè)方面的問題有待進(jìn)一步研究:(1)硬件平臺(tái)(2)軟件平臺(tái)(3)網(wǎng)絡(luò)管理問題:北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院MEMS：是（Micro-Electro-MechanicalSystems）微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫。MEMS主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科。具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）是微機(jī)電系統(tǒng)的縮寫。MEMS是美國的叫法，在日本被稱為微機(jī)械，在歐洲被稱為微系統(tǒng)。MEMS是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高科技前沿學(xué)科。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)目前MEMS市場的主導(dǎo)產(chǎn)品為壓力傳感器、加速度計(jì)、微陀螺儀、墨水噴咀和硬盤驅(qū)動(dòng)頭等。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已成為世界矚目的重大科技領(lǐng)域之一。它涉及電子、機(jī)械、材料、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，全世界有大約600余家單位從事MEMS的研制和生產(chǎn)工作北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院1一種全新的必須同時(shí)考慮多種物理場混合作用的研發(fā)領(lǐng)域,它們的尺寸更小.2采用以硅為主的材料，電氣性能優(yōu)良3采用與集成電路（IC）類似的生成技術(shù)（1）MEMS技術(shù)簡述MEMS是：北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院目標(biāo)是：把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。微傳感器信號(hào)處理和控制電路微執(zhí)行器通訊接口電源完整的MEMS北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院技術(shù)發(fā)展歷程：第一輪商業(yè)化浪潮始于20世紀(jì)70年代末80年代初，制作壓力傳感器,用于觸發(fā)汽車安全氣囊和定位陀螺儀。第二輪商業(yè)化出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，圍繞著PC和信息技術(shù)的興起。投影儀和熱式噴墨打印頭。第三輪商業(yè)化出現(xiàn)于世紀(jì)之交，微光學(xué)器件通過全光開關(guān)及相關(guān)器件而成為光纖通訊的補(bǔ)充。微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院（2）MEMS技術(shù)的發(fā)展歷史:目前MEMS產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)的新趨勢是產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)展，其開始向工業(yè)、醫(yī)療、測試儀器等新領(lǐng)域擴(kuò)張。推動(dòng)第四輪商業(yè)化的其它應(yīng)用包括一些面向射頻無源元件、在硅片上制作的音頻、生物和神經(jīng)元探針，以及所謂的'片上實(shí)驗(yàn)室'生化藥品開發(fā)系統(tǒng)和微型藥品輸送系統(tǒng)的靜態(tài)和移動(dòng)器件。

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院MEMS的應(yīng)用在不斷擴(kuò)大。它的主要應(yīng)用市場消費(fèi)電子市場。下圖所示為2002-2012年間消費(fèi)類電子加速度計(jì)的應(yīng)收和出貨量預(yù)測。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院（3）微傳感器研究的現(xiàn)狀與發(fā)展方向從MEMS的起源和MEMS的市場來看，ME-MS未來的發(fā)展趨勢可以歸納為以下4個(gè)方面：微細(xì)化集成化多元化產(chǎn)業(yè)化。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院微傳感器微加速度傳感器微機(jī)械壓力傳感器微機(jī)械陀螺儀微氣敏傳感器

微流量傳感器

微機(jī)械溫度傳感器（3）微傳感器研究的現(xiàn)狀與發(fā)展方向北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院智能網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)終端技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系4物聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)技術(shù)范疇北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工作的基本原理：傳感設(shè)備自動(dòng)感應(yīng)物品屬性信息，再通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采集到中央信息處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”和“智能”管理。

智能空間是“一個(gè)嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感器的工作空間，其目的是使用戶能非常方便地在其中訪問信息和獲得計(jì)算機(jī)的服務(wù)來高效地進(jìn)行單獨(dú)工作和與他人的協(xié)同工作”。智能空間可以看成是物理世界和信息空間的融合,具備感知/觀察、分析/推理、決策/執(zhí)行三大基本功能。這種融合表現(xiàn)為兩個(gè)方面:1)物理世界中的物體將與信息空間中的對象互相關(guān)聯(lián);2)物理世界中物體狀態(tài)的變化會(huì)引發(fā)信息空間中相關(guān)聯(lián)的對象狀態(tài)的改變,反之亦然。智能網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3.4.1智能網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)基本要求

(1)基本要求

(2)基本要求

(3)基本要求

(4)用戶及其攜帶的移動(dòng)設(shè)備能方便地與智能空間進(jìn)行交互,從而為用戶的日?；顒?dòng)提供方便能自動(dòng)捕獲和動(dòng)態(tài)監(jiān)測其中發(fā)生的活動(dòng),提供信息顯示和活動(dòng)記錄能對發(fā)生的特定事件做出合理反應(yīng)并采取相應(yīng)措施對空間中的各種動(dòng)態(tài)變化具有魯棒性和適應(yīng)性。智能空間應(yīng)具備的基本要求可概括為:北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院智能空間主要包括如下特點(diǎn)：1)智能空間是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,涉及的領(lǐng)域甚廣,要解決的問題繁多,須綜合各種技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建;2)是一個(gè)嵌入性和移動(dòng)性都很高的計(jì)算環(huán)境;3)用普適網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系物理世界,是物理世界和信息空間的融合;4)可做出實(shí)時(shí)的、上下文敏感的決策;5)系統(tǒng)具有適應(yīng)性,能提供便捷性的應(yīng)用;6)與智能空間相結(jié)合的物理范圍，形成了所謂的“廣域智能空間”。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院智能空間中硬件設(shè)備分為兩大類:(1)用來維持正常運(yùn)行的系統(tǒng)設(shè)備,主要包括:獲取現(xiàn)實(shí)物理世界中環(huán)境參數(shù)的設(shè)備,如傳感器節(jié)點(diǎn)、照相機(jī)、麥克風(fēng)等;分析環(huán)境參數(shù)以捕獲信息的處理器;基于推理信息做出相應(yīng)決策的執(zhí)行器,如揚(yáng)聲器、放映機(jī)、機(jī)器人等;能量供應(yīng)設(shè)備,如電池、電網(wǎng)裝置等;(2)用來提供日常服務(wù)的用戶設(shè)備,主要包括:傳統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備,如鼠標(biāo)、鍵盤、發(fā)光二極管等;方便用戶在任何地點(diǎn)與智能空間進(jìn)行交互的無線移動(dòng)設(shè)備,如尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手機(jī)、掌上電腦等;帶有自適應(yīng)性的智能設(shè)備,如智能家具、生物傳感器、智能機(jī)器人等。智能網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院智能空間中對硬件設(shè)備提出了新的和更高的要求:1)具有很強(qiáng)的硬件通信、信息處理、存儲(chǔ)能力;2)要求設(shè)備尺寸多樣化、重量輕型化、功耗微小化、成本廉價(jià)化;3)為設(shè)備提供充足的能量,同時(shí)要求芯片節(jié)能;4)要求用戶界面富于表達(dá)情感、能與用戶方便地交流。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院智能空間:

要在智能空間中構(gòu)建一個(gè)安全、保密、可信任的普適網(wǎng)絡(luò),應(yīng)具備如下要求:明顯特點(diǎn)用普適網(wǎng)絡(luò)(pervasivenetworking)連接物理世界。北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院能自動(dòng)構(gòu)建合作區(qū)域,產(chǎn)生可適應(yīng)流動(dòng)和變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

要求(1)

要求(2)

要求(3)

要求(4)對網(wǎng)絡(luò)狀況(如網(wǎng)絡(luò)擁塞、無線傳輸誤差等)和環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化具有適應(yīng)性在沒有手動(dòng)配置和管理的情況下,提供自動(dòng)的資源和位置發(fā)現(xiàn)為訪問網(wǎng)絡(luò)資源提供安全、專用、可鑒別的機(jī)制北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)智能空間技術(shù)分類：通信介質(zhì)的選取研究（WIFI,WSN,PLC,232）服務(wù)中心/網(wǎng)關(guān)/控制器的研究子網(wǎng)適配器/控制器的研究軟件中間件/MULTI-AGENT技術(shù)智能算法與服務(wù)模型數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)云計(jì)算技術(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)智能網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院原理：物聯(lián)網(wǎng)終端基本由外圍感知（傳感）接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個(gè)部分組成，通過外圍感知接口與傳感設(shè)備連接，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)終端技術(shù)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院作用：物聯(lián)網(wǎng)終端屬于傳感網(wǎng)絡(luò)層和傳輸網(wǎng)絡(luò)