专题物联网电子商务应用讲课课件.pptx

1、专题物联网电子商务应用专题物联网电子商务应用第1页，共95页。内容概要内容概要物联网基本概念物联网基本概念1物联网电子商务技术架构物联网电子商务技术架构2物联网电子商务应用物联网电子商务应用3第2页，共95页。1 物联网基本概念物联网基本概念4.1.1 物联网概念的提出物联网概念的提出4.1.2 物联网的定义物联网的定义第3页，共95页。1.1 物联网概念的提出物联网概念的提出 “物联网物联网”概念的正式的提出是在概念的正式的提出是在2005年年11月月17日，在日，在突尼斯举行的突尼斯举行的“信息社会峰会上，国际电信联盟发布了信息社会峰会上，国际电信联盟发布了ITU 互联网报告互联网报告20

2、05：物联网。该报告指出：无所不在：物联网。该报告指出：无所不在的的“物联网物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过互联网进行数据交换。通过互联网进行数据交换。第4页，共95页。1.2 物联网的定义物联网的定义 1）物联网（）物联网（The Internet of Things，IoT）的定义有多）的定义有多种，普遍认可的一种是：通过射频识别（种，普遍认可的一种是：通过射频识别（RFID）、红外）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品通过有线与无线方式与互

3、联按约定的协议，将任何物品通过有线与无线方式与互联网连接，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、定网连接，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。位、跟踪、监控和管理的一种网络。第5页，共95页。1.2 物联网的定义物联网的定义 2）对）对“The Internet of Things”可理解为可理解为“物物相连的物物相连的互联网互联网”，但互联网原义指计算机网络，所以，但互联网原义指计算机网络，所以“物联网物联网”有两层含义：第一，物联网的基础和支撑仍是功能强大的有两层含义：第一，物联网的基础和支撑仍是功能强大的计算机系统，它是以计算机网络为核心进行延伸和扩展

4、而计算机系统，它是以计算机网络为核心进行延伸和扩展而成的网络；第二，其用户端已延伸和扩展到了众多物品与成的网络；第二，其用户端已延伸和扩展到了众多物品与物品之间，进行数据交换和通信。物品之间，进行数据交换和通信。第6页，共95页。1.2 物联网的定义物联网的定义 3）英文百科）英文百科Wikipedia的定义较简单：的定义较简单：The Internet of Things refers to a network of objects，such as household appliances，物联网即，物联网即“像家用电器一样的物像家用电器一样的物体的互联网络体的互联网络”。同时在不同场合中有

5、不同的表述方式，。同时在不同场合中有不同的表述方式，如如M2M（Machine to Machine）、传感网（）、传感网（Sensor Networks）、普适计算（）、普适计算（Pervasive Computing）、泛）、泛在计算（在计算（Ubiquitous computing）、环境感知智能）、环境感知智能 （Ambient Intelligence）等，都从不同侧面各自反映了）等，都从不同侧面各自反映了物联网的一些特征。物联网的一些特征。第7页，共95页。2 物联网电子商务技术架构物联网电子商务技术架构2.1 传感器技术传感器技术2.2 无线网络无线网络2.3 无线传感器网络无线

6、传感器网络2.4 无线接入技术无线接入技术2.5 自动识别技术自动识别技术第8页，共95页。2 物联网电子商务技术构架物联网电子商务技术构架智能商业智能商业智能物流智能物流智能交通智能交通精准农业精准农业智能家居智能家居军事航天军事航天无线通信无线通信网网云计算平云计算平台台互联网互联网物联网管物联网管理中心理中心3G网络网络4G网络网络传感器传感器射频识别射频识别扫描设备扫描设备视频监控视频监控卫星定位卫星定位手机与移手机与移动设备动设备图图4-1 物联网电子商务技术构架物联网电子商务技术构架第9页，共95页。2 物联网电子商务技术构架物联网电子商务技术构架 感知层由各种传感器以及传感器网关

7、构成，包括二氧化感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码扫描设碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码扫描设备、备、RFID标签和读写器、视频监控摄像头、标签和读写器、视频监控摄像头、GPS、手机与、手机与移动设备等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉移动设备等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由互联网、无线通信网、物联网络管理系统和网络层由互联网、

8、无线通信网、物联网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。第10页，共95页。2.1 传感器技术传感器技术1）传感器的定义）传感器的定义 传感器的英文是传感器的英文是“Sensor”，意为感觉或知觉等。国，意为感觉或知觉等。国际电工委员会（际电工委员会（IEC）定义为：）定义为：“传感器

9、是测量系统中的传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”，即其是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成即其是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。它的前端由敏感元器件（感知元件）和可用信号的装置。它的前端由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。出电信号，本身就构成传感器。第11页，共95页。2）传感器的应用）传感器的应用 各种传感器用来监视和控制生产过程中的各种参数，使设各种传感器用

10、来监视和控制生产过程中的各种参数，使设备工作在最佳或正常状态，并使产品达到质量要求。在家用备工作在最佳或正常状态，并使产品达到质量要求。在家用电器领域，如全自动洗衣机、电饭煲、冰箱和微波炉等都离电器领域，如全自动洗衣机、电饭煲、冰箱和微波炉等都离不开传感器。在医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用不开传感器。在医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（CT）及核磁共振诊断）及核磁共振诊断设备等，都大量地使用了各种各样的传感技术。在军事国防设备等，都大量地使用了各种各样的传感技术。在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武

11、器精确领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武器精确制导等，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中制导等，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶着陆系统等，都需管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶着陆系统等，都需要大量的传感器。要大量的传感器。第12页，共95页。2.2 无线网络无线网络 无线网络是物联网的基础，包括远距离无线连接的语无线网络是物联网的基础，包括远距离无线连接的语音和数据网络，近距离无线连接的红外线及射频技术等。音和数据网络，近距离无线连接的红外线及射频技术等。通常用于各种设备如便携式计算机、台式计算机、手持终通常用于各种设

12、备如便携式计算机、台式计算机、手持终端、个人数字助理（端、个人数字助理（PDA）、移动电话、笔式计算机，以）、移动电话、笔式计算机，以及大量带有无线传感器的装置等的接入。及大量带有无线传感器的装置等的接入。第13页，共95页。1）无线网络分类）无线网络分类第14页，共95页。1）无线网络分类）无线网络分类（1）无线广域网（）无线广域网（WWAN），用户可通过公用或专用网络建立无线），用户可通过公用或专用网络建立无线网络连接，以覆盖广大的地理区域，例如若干城市或国家和地区。网络连接，以覆盖广大的地理区域，例如若干城市或国家和地区。（2）无线城域网（）无线城域网（WMAN），它可在城区的多个场所之

13、间创建无线连接），它可在城区的多个场所之间创建无线连接（如一个城市或大学校园的多个办公楼之间），使用无线电波或红外（如一个城市或大学校园的多个办公楼之间），使用无线电波或红外光波传送数据，为用户提供高速互联网接入的宽带无线接入服务。光波传送数据，为用户提供高速互联网接入的宽带无线接入服务。（3）无线局域网（）无线局域网（WLAN），可为用户创建本地无线连接。可用于临时办公室），可为用户创建本地无线连接。可用于临时办公室或其他流动场所，使用户能在不同时间、不同场所、或同一办公楼的不同地或其他流动场所，使用户能在不同时间、不同场所、或同一办公楼的不同地方工作。方工作。（4）无线个人网（）无线个人网

14、（WPAN），它使用户能为个人操作空间），它使用户能为个人操作空间 （POS）设备（如）设备（如 PDA、移动电话和笔记本电脑等）创建临时无线通讯。、移动电话和笔记本电脑等）创建临时无线通讯。POS指以个人为中心，最大距离为指以个人为中心，最大距离为10米的一个空间范围。目前两个主米的一个空间范围。目前两个主要技术是蓝牙和红外线。要技术是蓝牙和红外线。第15页，共95页。2）无线网络的特点）无线网络的特点第16页，共95页。2.3 无线传感器网络无线传感器网络 无线传感器网络（无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是信息科学领域中一个全新的发展方向，从某种意

15、义上是信息科学领域中一个全新的发展方向，从某种意义上说，物联网就是无线传感器网络。说，物联网就是无线传感器网络。1）无线传感器网络概述）无线传感器网络概述 无线传感器网络经历了无线传感器网络经历了3个阶段：个阶段：第17页，共95页。无线传感器网络在电子商务应用主要集中在：无线传感器网络在电子商务应用主要集中在：2）无线传感器网络在电子商务的应用）无线传感器网络在电子商务的应用第18页，共95页。2.4 无线接入技术无线接入技术1）无线接入标准）无线接入标准无线接入标准无线接入标准W-CDMACDMA2000TD-SCDMAWiMAX第19页，共95页。2）Wi-Fi Wi-Fi是一种将个人电

16、脑、各种手持设备等以无线方式是一种将个人电脑、各种手持设备等以无线方式互连的技术，通过无线路由器，实现覆盖范围内的设备互连的技术，通过无线路由器，实现覆盖范围内的设备联网。当无线路由器连接了上网线路时，则被称为联网。当无线路由器连接了上网线路时，则被称为“热热点点”。热点可短程传输无线信号（通常为。热点可短程传输无线信号（通常为100m），当支），当支持持Wi-Fi 的上述设备遇到热点时，就可无线连网。的上述设备遇到热点时，就可无线连网。Wi-Fi特点：特点：第20页，共95页。3）近距离无线通讯技术（）近距离无线通讯技术（NFC）NFC即即Near Field Communication，一

17、种近距离或，一种近距离或近域非接触式识别和互联通信技术，可在移动设备、电子近域非接触式识别和互联通信技术，可在移动设备、电子产品、产品、PC和智能控件间进行近距离无线通信，可让消费者和智能控件间进行近距离无线通信，可让消费者简单直观地交换信息、访问内容与开展电子商务。它可将简单直观地交换信息、访问内容与开展电子商务。它可将非接触读卡器、非接触卡和点对点通信器件整合进一块芯非接触读卡器、非接触卡和点对点通信器件整合进一块芯片，为人们的生产、生活与商务提供了众多的开放接口与片，为人们的生产、生活与商务提供了众多的开放接口与应用。应用。第21页，共95页。4）蓝牙技术）蓝牙技术 蓝牙（蓝牙（Blue

18、tooth）是一种支持设备间短距离无线通）是一种支持设备间短距离无线通信技术，能在移动电话、信技术，能在移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。它能有效简相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。它能有效简化移动设备之间的通信，也能简化设备与互联网之间的通化移动设备之间的通信，也能简化设备与互联网之间的通信。信。第22页，共95页。4）蓝牙技术）蓝牙技术第23页，共95页。4）蓝牙技术）蓝牙技术第24页，共95页。5）紫蜂紫蜂n“Zigbee”的音译，Zigbee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据率、低成本、低复杂度的无线网络技术；n

19、zigbee采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；nzigbee增加了逻辑网络、网络安全和应用层；nzigbee的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费型电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合；n主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。n在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面 的工作将由ZigBee 联盟负责。nZigBee联盟成立于2002年8月，由英

20、国Invensys 公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。第25页，共95页。ZigBee技术简介-短程无线网络标准WWANWMANWLANWPAN传传输输范范围围0.011010.11001000数据传输率（数据传输率（Mbps）第26页，共95页。ZigBee技术简介-短程无线网络标准文本文本因特网因特网/声音声音压缩图片压缩图片 多通道数字图像多通道数字图像低低 高高短程短程 长程长程第27页，共95页。ZigBee技术简介-无线网络标准的比较第28页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee与

21、IEEE 802.15.4nZigBee是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术，IEEE 802.15.4 仅处理MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。nZigBee是由ZigBee Alliance所主导的标准，定义了网络层（Network Layer)、安全层（Security Layer）、应用层（Application Layer)、以及各种应用产品的资料（Profile）;而由国际电子电机工程协会（IEEE）所定制的802.15.4标准，则是定义了物理层（PHY Layer)及媒体存取层（Medi

22、a Access Control Layer;MAC Layer)。第29页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee协议栈n8 8位处理器位处理器n协议栈简介紧凑协议栈简介紧凑 4K-32k4K-32kn网络主节点容纳网络内所网络主节点容纳网络内所有节点的设备信息、数据有节点的设备信息、数据包转发表、设备关联表、包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存储等与安全有关的密钥存储等。第30页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee频带和数据传输率第31页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee物理信道第32页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网络拓扑结构星型星型网状型

23、网状型簇状型簇状型网络协调器网络协调器全功能设备全功能设备(FFD,Router):(FFD,Router):可以支持可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信一种设备进行通信精简功能设备精简功能设备(RFD):(RFD):只支持星型结构，只支持星型结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单者进行通信，实现简单。第33页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网络设备类型n网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中嘴复杂的

24、一种，存储容量最大、计算能力最强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。n全功能设备（FFD）：可以担任网络协调者，形成网络，让其他的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。n附带由标准指定的全部802.15.4功能和所有特征n更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用n也能用作终端设备n精简功能设备（RFD）：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。n附带有限的功能来控制成本和复杂性n在网络中通常用作终端设备。nZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内

25、存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。第34页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网络设备类型设备类型设备类型拓扑类型拓扑类型可否成为协调器可否成为协调器通话对象通话对象全功能设备全功能设备（FFD）（FFD）星形，树形，网状星形，树形，网状可以可以任何ZigBee设备任何ZigBee设备简化功能设简化功能设备（RFD）备（RFD）星形星形不可以不可以只能与协调器通话只能与协调器通话第35页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络 MESH MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过多级跳网

26、状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过多级跳的方式来通信；的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。网络还具备自组织、自愈功能。第36页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络n Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护。n 通过以上ZigBee Mesh结构图可以得知，一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。n 协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。n 构成协调器和路由器的器件必须是全功能器

27、件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD).第37页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络nZigBee采用按需路由算法AODV，在节能和网络性能上都有着很大的优势。nAODV路由协议是一种基于距离矢量的按需路由算法，只保持需要的路由，而不需要节点维持通信过程中未达目的节点的路由。节点仅记住吓一跳，而非像源节点路由那样记住整个路由。它能在网络中的各移动节点之间动态地、自启动地建立逐跳路由。n当链路断开时，AODV会通知受影响的节点，从而使这些节点能被确认为无效路由。AODV允许移动节点响应链路的破损情况，并以一种及时的方式更新网

28、络拓扑。AODV操作是无还回的，并避免了当Adhoc网络拓扑变化时快速收敛的无限计算问题（特别是当一个节点进入网络时）。第38页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证n物理层RF通信连接n直序扩频采用高处理增益n明晰的信道检测n对干扰能量进行检测 n协议n基于CRC的误码监测/校正n采取了避免冲突的策略CSMA/CAn为固定带宽的通信业务预留了专用的有保证的时隙n发送的数据包都有待于接收方的确认，如出现问题进行重发n保持数据包的及时传输Packet data freshness第39页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证n通信可靠机制ZigBee采

29、用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；明晰的信道检测MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接受方的确认信息。n网络的自组织自语能力强ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连结关系，组成结构化的网络；ZigBee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。第40页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证在低信噪比的环境下在低信

30、噪比的环境下ZigBeeZigBee具有很强的抗干扰性能具有很强的抗干扰性能。误码率误码率信噪比信噪比dBdBbluetooth第41页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证第42页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee技术优势n数据传输速率低：10KB/秒-250KB/秒，专注于低传输应用n功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6-24个月n成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本n网络容量大：网络可容纳65000个设备n时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。n网络的自组织

31、、自愈能力强，通信可靠n数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各个应用可灵活确定其安全属性n工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、86MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段第43页，共95页。ZigBee技术简介-ZigBee应用场合n无线传感器网络WSN；n带负载管理功能的自动抄表（AMR）系统；n智能交通、油气生产遥测遥控通信系统；n监控照明、HVAC和写字楼安全；n农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；n工业制造、过程控制遥测遥控；n对患病、设备及设施进行医疗和健康监控

32、；n家庭监控、HVAC、安防报警系统运用；n有源RFID应用，用于产品运输、产品跟踪、存储较大物品和财产管理；n军事应用，包括战场监视和机器人控制；n汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态。第44页，共95页。RFID数据传输数据传输-zigbee在在RFID数据远程传输中的应用数据远程传输中的应用n由于RFID的传输距离相对比较近，利用ZIGBEE无线网络作为RFID的远程无线传输网络，可以很好地结合RFID和ZIGBEE的技术优势，组合成一个比较完美的RFID应用系统。第45页，共95页。ZigBee技术应用解决方案结合结合ZigBeeZigBee和和GPRSGPRS的无线数据传输

33、网络的无线数据传输网络第46页，共95页。ZigBee技术应用解决方案基于基于ZigBeeZigBee的油田油井遥测遥控无线通信的油田油井遥测遥控无线通信第47页，共95页。ZigBee技术应用解决方案ZigBeeZigBee技术在石油石化行业的应用技术在石油石化行业的应用液化天然气罐远程监控液化天然气罐远程监控汽油管线的腐蚀监测汽油管线的腐蚀监测润滑油供应链润滑油供应链汽油管线侵入者监测汽油管线侵入者监测液化天然气容器跟踪液化天然气容器跟踪第48页，共95页。ZigBee技术应用解决方案ZigBeeZigBee技术在石油石化行业的应用技术在石油石化行业的应用化工产品铁路槽车的远程信息处理化工

34、产品铁路槽车的远程信息处理游船引擎震动监控游船引擎震动监控油罐车驾驶员安全措施油罐车驾驶员安全措施第49页，共95页。ZigBee技术应用解决方案基于基于ZigBeeZigBee技术的管道监测无线数据传输网络技术的管道监测无线数据传输网络第50页，共95页。ZigBee技术应用解决方案基于基于ZigBeeZigBee技术的无线三表远程抄表系统技术的无线三表远程抄表系统采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性。每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点一个小区设置一个ZigBee中心节点ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心第51页，共95页。ZigBee技术应

35、用解决方案基于基于ZigBeeZigBee技术的无线三表远程抄表系统技术的无线三表远程抄表系统第52页，共95页。ZigBee技术应用解决方案基于基于ZigBeeZigBee技术的水文水利监测无线数据传输网络技术的水文水利监测无线数据传输网络采用采用MESHMESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性网状网络结构，保证数据传输的可靠性每个水文水利计量处设置一个每个水文水利计量处设置一个ZIGBEEZIGBEE远端节点远端节点一个区域监测点设置一个一个区域监测点设置一个ZIGBEEZIGBEE中心节点中心节点ZIGBEEZIGBEE中心节点数据通过中心节点数据通过GPRS/CDMAGPRS/CDM

36、A或或ADSLADSL上传到监测中心上传到监测中心第53页，共95页。ZigBee技术应用解决方案ZigBeeZigBee智能交通控制系统无线通信方案智能交通控制系统无线通信方案ZIGBEEZIGBEE无线通信的交通信号控制系统无线通信的交通信号控制系统-交通路口控制通信交通路口控制通信第54页，共95页。ZigBee技术应用解决方案ZigBeeZigBee智能交通控制系统无线通信方案智能交通控制系统无线通信方案ZIGBEEZIGBEE无线通信的交通信号控制系统无线通信的交通信号控制系统-远程实时控制通信远程实时控制通信第55页，共95页。ZigBee技术应用解决方案医院对病患、监护设备及设施

37、进行医疗和健康监控医院对病患、监护设备及设施进行医疗和健康监控借助于各种传感器和借助于各种传感器和ZIGBEEZIGBEE网络，准确且实时地监测病人的血压、体温和心跳速度等信网络，准确且实时地监测病人的血压、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护治疗。患者的监护治疗。第56页，共95页。ZigBee技术应用解决方案基于基于ZigBeeZigBee技术的无线点餐系统通信解决方案技术的无线点餐系统通信解决方案第57页，共95页。小结nZigBee作为一种新兴

38、的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键技术在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备进入我们的生活，并极大地改善我们的生活方式和体验。n从802.15.4到ZigBee不难发现，这些标准的目的，就是希望以低价进入产业自动化控制、能源监控、机电控制、照明系统管控、家庭安全和RF遥控等领域。传递少量信息，例如：控制(control)或是事件(Event)的资料传递，都是ZigBee容易发挥的战场。ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。主要

39、应用领域包括工业控制、消费型电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。n对于传送长度一般为几十字节的传感器读数来说，高带宽是多余的，ZigBee地带宽的奇迹是节能，正好有助于它实现其低功率、低成本和强健性的目标。第58页，共95页。6）UWB UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在10米左右的范围内实现数百米左右的范围内实现数百Mbits至数至数Gbits的数据传输速率。它的数据传输速率。它具有抗干扰性能

40、强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、保密性好，穿透力较高等诸多优势，能在室内提供与有线相媲美小、保密性好，穿透力较高等诸多优势，能在室内提供与有线相媲美的性能。的性能。第59页，共95页。6）UWB实例如下：实例如下：（1）交通信息服务系统。包括路况监测、实现预警、建筑物）交通信息服务系统。包括路况监测、实现预警、建筑物信息、天气预报和行驶建议，还可用作紧急援助事件的通信息、天气预报和行驶建议，还可用作紧急援助事件的通信。信。（2）家庭数字娱乐中心。目前，家庭电子消费产品如）家庭数字娱乐中心。目前，家庭电子消费产品如PC

41、、DVD、DVR、数码相机、数码摄像机、数码相机、数码摄像机、HDTV、PDA、数、数字机顶盒、字机顶盒、MD、MP3、智能家电等层出不穷。家庭数字娱、智能家电等层出不穷。家庭数字娱乐中心的概念是：将住宅中所有的上述娱乐设备、智能家乐中心的概念是：将住宅中所有的上述娱乐设备、智能家电和互联网等都连接一起，人们可在家中任何地方仅用一电和互联网等都连接一起，人们可在家中任何地方仅用一种操控器就能使用它们。但如何把这些相互独立的信息产种操控器就能使用它们。但如何把这些相互独立的信息产品结合起来，是建立家庭数字娱乐中心的关键问题，而品结合起来，是建立家庭数字娱乐中心的关键问题，而UWB的技术特点无疑提

42、供了一种很好的选择。的技术特点无疑提供了一种很好的选择。第60页，共95页。2.5 自动识别技术自动识别技术 自动识别技术是应用一定的识别装置，自动获取被识自动识别技术是应用一定的识别装置，自动获取被识别物品的相关信息，供给后台系统来完成相应处理与控别物品的相关信息，供给后台系统来完成相应处理与控制的一种技术。该技术近几十年在全球迅猛发展，形成制的一种技术。该技术近几十年在全球迅猛发展，形成了一个包括条形码技术、磁条磁卡技术、了一个包括条形码技术、磁条磁卡技术、IC卡技术、光卡技术、光学字符识别、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算学字符识别、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、物

43、理、机电、通信技术为一体的高新技术机、光、磁、物理、机电、通信技术为一体的高新技术学科。学科。第61页，共95页。2.5 自动识别技术自动识别技术 如商场的条形码扫描系统就是一种典型的自动识别技如商场的条形码扫描系统就是一种典型的自动识别技术。售货员通过术。售货员通过POS系统扫描仪扫描商品条形码，就可系统扫描仪扫描商品条形码，就可获取商品名称、价格、打折信息；输入数量，后台即可获取商品名称、价格、打折信息；输入数量，后台即可计算出该批商品的价格。当顾客使用银行卡时，刷卡支计算出该批商品的价格。当顾客使用银行卡时，刷卡支付过程也以自动识别技术为前提。自动识别技术是计算付过程也以自动识别技术为前

44、提。自动识别技术是计算机、通信和自动化技术相结合的综合技术，它在电子商机、通信和自动化技术相结合的综合技术，它在电子商务、自动交易领域发挥核心作用。务、自动交易领域发挥核心作用。第62页，共95页。2.5 自动识别技术自动识别技术 自动识别管理信息系统包括自动识别系统（自动识别管理信息系统包括自动识别系统（Auto Identification System，简称，简称 AIDS），应用程序接口），应用程序接口 （Application Interface,简称简称API）或中间件）或中间件（Middleware）和应用系统软件。自动识别系统完成系统的）和应用系统软件。自动识别系统完成系统的采

45、集和存储工作，应用系统软件对自动识别系统所采集的采集和存储工作，应用系统软件对自动识别系统所采集的数据进行应用处理，而应用程序接口软件则提供自动识别数据进行应用处理，而应用程序接口软件则提供自动识别系统和应用系统软件之间的通讯接口包括数据格式，将自系统和应用系统软件之间的通讯接口包括数据格式，将自动识别系统采集的数据信息转换成应用软件系统可以识别动识别系统采集的数据信息转换成应用软件系统可以识别和利用的信息并进行数据传递。和利用的信息并进行数据传递。自动识别系统模型图自动识别系统模型图第63页，共95页。1）无线射频识别技术无线射频识别技术（1）无线射频识别技术的基本概念）无线射频识别技术的基

46、本概念 无线射频识别技术无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利）是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。传输特性，实现对被识别物体的自动识别。第64页，共95页。（1）无线射频识别技术的基本概念）无线射频识别技术的基本概念 RFID单元包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是其单元包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是其数据载体，由天线和芯片组成。依据供电方式不

47、同，可分数据载体，由天线和芯片组成。依据供电方式不同，可分为有源电子标签（为有源电子标签（Active tag）、无源电子标签）、无源电子标签（Passive tag）和半无源电子标签（）和半无源电子标签（Semi-passive tag）。）。有源电子标签有内装电池，无源电子标签没有内装电池，有源电子标签有内装电池，无源电子标签没有内装电池，半无源电子标签部分依靠电池工作；依据封装形式的不同半无源电子标签部分依靠电池工作；依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。无线射频识别阅读器圆形

48、标签及特殊用途的异形标签等。无线射频识别阅读器（读写器）通过天线与无线射频识别电子标签进行无线通（读写器）通过天线与无线射频识别电子标签进行无线通信，实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典信，实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有发送器和接收器模块、控制单元及阅读型的阅读器包含有发送器和接收器模块、控制单元及阅读器天线。器天线。第65页，共95页。（2）无线射频识别技术的基本原理）无线射频识别技术的基本原理 无线射频识别技术应用系统包括可编程电子标签、读写无线射频识别技术应用系统包括可编程电子标签、读写器以及处理数据的远端计算机三个部分。电子标签也就是器以及处理

49、数据的远端计算机三个部分。电子标签也就是射频卡，具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线射频卡，具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、控制模块和接口电路组成，通过调制的收发模块、控制模块和接口电路组成，通过调制的RF通道通道向标签发出请求信号，标签回答识别信息，读写器把信号向标签发出请求信号，标签回答识别信息，读写器把信号送到计算机或其他数据处理设备中。送到计算机或其他数据处理设备中。第66页，共95页。（2）无线射频识别技术的基本原理）无线射频识别技术的基本原理 在应用中，电子标签附在待识别物体表面，其中保存有在应用中，电子标签附在待识别物体表面，其中保存有约定格式的电子数据

50、。读写器通过天线发送出一定频率的约定格式的电子数据。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流，同时利用此射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，达到自动识别物体或驱动作业送至主机并进行相关处理，达到自动识别物体或驱动作业的目的。的目的。图中周边跑道状物为天线，上部小圆状物体为集成电路图中周边跑道状物为天线，上部小圆状物体为集成电路芯片，相当于一个具有无线收发功能加存储功能的单片系芯片，相当于一个具有无线收发功能加存储功能的单片系统，通