物联网技术-2课件.ppt

1、物联网技术物联网技术1 物联网的概况物联网的概况2 物联网的架构物联网的架构3 物联网的关键技术物联网的关键技术4 物联网应用物联网应用1 物联网的概况物联网的概况“物联网物联网”（IOT：Internet of Things）定义1：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。定义2：任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联。定义3：由具有标识、虚拟个性的的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在只能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。定义4：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有自组织能力、智能接口与信息网络无缝整合，是未来互联网的一部分。

2、l从技术上理解 物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。l从应用上理解 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”,然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。1 物联网的概况物联网的概况1 物联网的概况物联网的概况 物联网的本质就是将IT基础设施融入到物理基础设施中，也就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，实现实时的、智慧的、动

3、态的管理和控制。1 物联网的概况物联网的概况物联网认识的误区物联网认识的误区l把传感网或把传感网或RFID网等同于物联网网等同于物联网。传感技术、RFID技术仅是信息采集技术之一,仅只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。l把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。现实中没必要也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。l认为物联网是空中楼阁很难实现的技术认为物联网是空中楼阁很难实现的技术。（物流、智能交通）对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系

4、统的概括与提升。l把物联网当成个筐，什么都往里装把物联网当成个筐，什么都往里装。基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如，仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电；把产品贴上了RFID标签，就成了物联网应用等等。1 物联网的概况物联网的概况发展趋势发展趋势 EPOSS在在Internet of Things in 2020报告中分析预测报告中分析预测,2015-2020年物年物体进入半智能化，体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。年之后物体进入全智能化。1 物联网的概况物联网的概况1 物联网的概况物联网的概况物联网的特征物联网的特征全面感知全面感知RFID

5、传感器等任何时间任何地点任何方式可靠传递可靠传递互联网智能处理智能处理海量数据云计算智能化控制军事物联网与民用物联网的差异比较项比较项民用物联网民用物联网军用物联网军用物联网应用目标提高经济效益和生产力军事效能和战斗力提升应用模式不区分目标协作关系区分目标协作关系应用环境互联网专用网络安全要求一般严格物联对象低敏感高敏感器件要求指标低指标高关键技术共性关键技术（共性+军事专用）关键技术标准协议商用协议自主产权1 物联网的概况物联网的概况2 物联网架构物联网架构功能角度：功能角度：Networked Auto-IDuID IoTUSNPhysical-netM2MSENSEIIoT-AAOA模型

6、角度：模型角度：MNN&SOF物联网总体架构物联网总体架构2 物联网架构物联网架构物联网体系结构评价指标特有属性环境感知性（Context-awareness）环境交互性（Interactivity）自适应性（Adaptability）基本属性水平性（Horizontality）可扩展性（Scalability）安全性（Security）抗毁性（Resilience）互操作性（Interoperability）必要属性Networked Auto-ID 1999年年由美国麻省理工学院 Auto-ID实验室提出，目的“把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智

7、能化识别和管理。2 物联网架构物联网架构uID IoT 日本东京大学发起的非盈利标准化组织uID中心制订的物联网体系结构，目的“通过RFID和二维码来标识物体，由网络化传感器采集周围环境信息（Contextt），并根据采集的环境信息调整信息服务。2 物联网架构物联网架构USN 2007年9月瑞士日内瓦召开的ITU-T下一代网络全球标准举措会议NGN-GSI上由韩国的电子与通信技术研究所ETRI提出。虽然USN是作为一种物联网体系结构提出的，但是它并没有对各层之间的接口做出统一的规则定义。2 物联网架构物联网架构Physical-net 美国弗吉尼亚大学针对多用户多环境下管理与规划异构传感和执行

8、资源的问题提出的一个分层物联网体系结构。定义了各层之间进服务调用的统一接口 即远程方法调用（RMI）。将应用需求与资源分配分离开来 支持动态移动管理和实时应用配置，通过协调层实现多个应用程序在同一资源上或跨网络和管理域并发运行。2 物联网架构物联网架构M2MSENSEI Physical-net、M2M与SENSEI都将底层感知网络抽象为服务或资源，这样降低了后端信息服务器的计算需求，因此比Networked Auto-ID、uID IoT、USN具有更好的可扩展性。2 物联网架构物联网架构 IoT-A针对大规模 异构物联网环境中由无线与移动通信带来的问题，提出了一个沙漏形的物联网参考模型。I

9、oT-A的M2MAPI层更加明确地定义了资源之间进行交互的方式和接口。IoT-AAOA AOA是法国巴黎第六大学针对在Internet上广泛使用的TCP/IP协议在能耗、可靠性与服务质量保证方面的问题，为物联网的数据传输层提出的自主体系结构（Autonomic Oriented Architecture）。2 物联网架构物联网架构MNN&SOF MNN&SOF体系结构分为两级，一级是基于类人体神经网络模型（Manlike Neutral Network MNN），另一级是基于社会组织架构（Social Organization Framework，SOF）将多个本地物联网集成为更高层次的物联网

10、。M&DC代表每一个本地物联网，iM&DC代表行业物联网，nM&DC代表的国家物联网。2 物联网架构物联网架构物联网体系结构比较物联网体系结构比较2 物联网架构物联网架构物联网体系结构比较物联网体系结构比较水平性水平性可扩可扩展性展性环境感环境感知性知性环境交环境交互性互性自适自适应性应性安全性安全性抗毁性抗毁性互操互操作性作性Networked Auto-IDuID IoTOUSNOOOOPhysical-netOOOOOOOM2MOOOOOSENSEIOOOOOOOIoT-AOOOOOOOOAOAOOO2 物联网架构物联网架构商用物联网总体架构商用物联网总体架构2022-11-10传感器传

11、感器RFIDRFID自动化仪表自动化仪表多媒体信息多媒体信息数据采集数据采集短距无线短距无线传输技术传输技术自组织自组织组网技术组网技术协同协同信息处理信息处理传感器传感器中间件技术中间件技术传感器网络组网和协同信息处理传感器网络组网和协同信息处理感知层感知层下一代下一代承载网承载网M2MM2M 无线接入无线接入移动移动通信网通信网互联网互联网互联网、移动通信网及其他专网互联网、移动通信网及其他专网通信层通信层异构网融合异构网融合资源和资源和存储管理存储管理专用网络专用网络远程控制远程控制应用应用通信中间件通信中间件信息信息开放平台开放平台云计算平台云计算平台服务服务支撑平台支撑平台物联网应用

12、支撑子层物联网应用支撑子层环境监测环境监测工业控制工业控制智能物流智能物流智能电网智能电网物联网应用物联网应用应用层应用层传感网与通信网的互通传感网与通信网的互通数字城市数字城市智能交通智能交通智能水利智能水利智能楼宇智能楼宇公公共共技技术术系统及系统及网络管理网络管理安全技术安全技术QoS QoS 管理管理标识管理标识管理数据数据采采集集数据数据传输传输数据数据处理处理2 物联网架构物联网架构2 物联网架构物联网架构感知层感知层 感知层是IOT的基础，解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。主要通过各类信息采集、执行设备和识别设备，采用多种网络通信技术、信息处理技术、物化安全可信技术、中

13、间件及网关技术等，实现物理空间与信息空间的感知互动。包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、实时定位等技术。2 物联网架构物联网架构传输层 传输层实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。传输层涉及到的技术就包括IPV4/IPV6、3G/LTE、自组织网络、WiFi无线网络、WiMax等2 物联网架构物联网架构应用层应用层 应用层主要包含应用层主要包含应用支撑平台子层和

14、应用服务子层应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通信息协同、共享、互通的功能。的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用行业应用。2 物联网架构物联网架构3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术条形码技术条形码技术产品电子产品电子代码代码EPC RFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别，俗称电子标签。即射频识别，

15、俗称电子标签。RFID射频识别是一种射频识别是一种非接触式非接触式的的自动识别自动识别技术，可识别高速运动物体技术，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。通过射频信号自动识别对象并并可同时识别多个标签，操作快捷方便。通过射频信号自动识别对象并获取相关数据完成信息的自动采集工作获取相关数据完成信息的自动采集工作，RFID是物联网最关键的一个是物联网最关键的一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的管理。技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活的管理。RFID系统系统电子标签电子标签 (Tag)天线天线(Antenna)阅读器阅读器 (Reader)3 物联网关键技术物联网关键

16、技术感知技术感知技术条形码是一种信息的条形码是一种信息的图形化图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术Smart House智能家居智能家居Smart Agriculture智能智能农业农业Smart Building智能大楼智能大楼Smart Energy智能智能电电网网Smart Health智能医智能医疗疗Logistics物流物流3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术Shock detection振振

17、动检测动检测Acceleration加速度加速度Angular velocity detection角速度角速度检测检测Rotary Position meter旋旋转转位置位置仪仪Infrared rays detection红红外外线检测线检测FingerprintDetection指指纹检测纹检测Position/Tilt meter位置位置/倾倾斜斜仪仪Magnetic detection磁性磁性检测检测Piezoelectric压电压电体体Si硅硅Magneto-resistive磁阻磁阻Distance meter测测距距仪仪Semicon-ductive半半导导体体Carbon-

18、resistive 碳膜碳膜Si硅硅Angle detection角度角度检测检测Overcurrent detection过过流流检测检测Temperature detection温度温度检测检测Thermistor热热敏敏电电阻阻Gyro Sensor陀螺陀螺仪传仪传感器感器MR Sensor磁性磁性传传感器感器Rotary Position Sensor角度位置角度位置传传感器感器AMR Sensor磁性磁性传传感器感器Ultrasonic Sensor超声波超声波传传感器感器Rotary Sensor旋旋转传转传感器感器Acceleration Sensor加速度加速度传传感器感器Py

19、roelectric Sensor热电热电型型红红外外传传感器感器Multifunction Smart Sensor多功能智能多功能智能传传感器感器3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术Detect electro-cardiogram,pulse and oxygen in blood检测检测心心电图电图、脉搏和血氧量脉搏和血氧量Light Energy Harvesting光光线线能量收集能量收集Detect the concentration of CO2,PH in air and water检测检测空气和水中空气和水中二氧化碳二氧化碳浓浓度度和和PH值值Pressure

20、Energy Harvesting压压力能量收集力能量收集Thermal Energy Harvesting热热能收集能收集Vibration Energy Harvesting振振动动能量收集能量收集Identify,Read and write the information of articles识别识别，读读写写物品信息物品信息Detect the Smoke检测检测烟烟雾雾Detect the ultraviolet intensity检测检测紫外紫外线强线强度度CO2 Sensor二氧化碳二氧化碳传传感器感器Energy Harvest能量收集能量收集Vital Sign Sens

21、or生命体征生命体征传传感器感器RFID Tag/RWRFID标签标签/读读写器写器Energy Harvest能量采集能量采集UV Sensor紫外紫外线传线传感器感器Smoke Sensor烟烟雾传雾传感器感器PH SensorPH值传值传感器感器3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术 无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。包含传感器节点，按计算能力可分为普通节点和汇聚节点等；传感器节点包含了具有采集环境数据功能的感应器和具

22、有联网功能的电子元件；节点间能够通过特有无线通信方式互联（如：ZigBee）。无线传感器网络（WSN）3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术产品电子代码EPCEPC系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术RFID的基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”。EPC 系统主要由如下六方面组成：系统主要由如下六方面组成：（1）EPC编码标准编码标准（2）EPC 标签标签（3）读写读写器器（4）Savant服务器：服务器：管理系统平台，数据校对、识读器协调、数据传输、数据存储和任

23、务管理。（5）对象名解析服务对象名解析服务(Object Naming Service：ONS)：为Savant系统指明存储产品有关信息的服务器。（6）实体标记语言实体标记语言服务服务（Physical Markup Language PML）：描述产品信息的计算机语言。3 物联网关键技术物联网关键技术感知技术感知技术接入技术（节点、会聚节点、接入网关、异构网络接入融合技术）物联网终端：单节点终端（直接接入电信网络）物联网网关（屏蔽底层感知网络的异构性）3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术传感器接口技术：传感器在物联网中应用时，通常涉及流程工业连续测控领域，可用于不同的网络场合，遵

24、循不同的协议标准，要保证所设计的传感器完全满足这些协议较困难，就必须考虑接口问题。特别是与外部网络的接口。拟定标准的传感器接口是传感器大规模应用的保障。3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术物联网接入网关物联网接入网关（1）广泛的接入能力）广泛的接入能力 支持各种传感网、互联网等网络的接入。（2）可管理性）可管理性 实现对网关本身的管理：注册登录管理、权限管理、任务管理、数据管理、故障管理、状态监测、远程诊断、参数查询和配置、事件处理、远程控制、远程升级等。实现对末梢网络节点的管理：不同的感知网络、不同的应用能够使用统一的管理接口对末梢网络节点进行统一管理。3 物联网关键技术物联网关

25、键技术接入技术接入技术3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术物联网物联网接入网关接入网关功能需求功能需求物物联联网网接接入入网网关关典典型型结结构构3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术广域接入层：支持WiFi、宽带、GPRS、3G/4G等互联网络。协议转换和控制层：将协议适配层上传的标准格式的数据经提取、压缩以及实现相关的映射处理后转换成统一的数据格式，统一封装。将广域接入层下发的数据解包成标准格式数据。内建管理协议，实现管理协议的解析并转换为感知层协议可以识别的信号和控制指令。有效数据信息提取主要完成目的地址、源地址、节点

26、地址、网络号、数据信息、数据长度、数据协议等信息的提取。3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术协议适配层：协议适配层：定义标准的感知层接入标准接口，保证不同的感知层协议能够通过适配层变成格式统一的数据和信令。将各种异构传感网络数据汇聚上来进行解析,以获取有效数据信息,将上层的命令数据解析并重新组合成符合传感网络传输的数据格式。感知接入层：感知接入层：实现不同感知网络的协议接入和解析，按照应用的场景既可以是某种特定的协议。也可以是某几种协议的组合，甚至可以通过外插模块实现多协议的扩展。部分商用物联网网关产品部分商用物联网网关产品3 物联网关键技术物联网关键技术接入技术接入技术3 物联网

27、关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术3 物联网关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术短距离无线通信技术对比3 物联网关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术短距离无线通信技术对比3 物联网关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术IPv6v 物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址v 现有标准现有标准IPv4只支持大概只支持大概40亿（亿（232次方）个网络地址，平均每次方）个网络地址，平均每个人不到个人不到1个，人都不够分的。个，人都不够分的。v IPv6IPv6是互联网协议第四版（是互联

28、网协议第四版（IPv4IPv4）的更新版）的更新版pPv6支持支持2128（约（约3.4 1038）个地址，这等价于在地球上每）个地址，这等价于在地球上每平方英寸有平方英寸有4.31020地址（地址（6.71017地址地址mm2）p丰富的地址资源使得物联网成为可能。丰富的地址资源使得物联网成为可能。3 物联网关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术ZigbeeZigBee技术是一种技术是一种近距离近距离、低复杂度低复杂度、低功耗低功耗、低速率低速率、低成本低成本的的双向无线双向无线通讯通讯技术。技术。ZigBee网络主要特点是网络主要特点是低功耗、低成本、低功耗、低成本、时延短时

29、延短、网络容量大、网络容量大、可可靠、安全。主要适合用于靠、安全。主要适合用于自动控制自动控制和和远程控制远程控制领域，可以嵌入各种领域，可以嵌入各种设备。设备。ZigBee设备类型设备类型1.ZigBee1.ZigBee协调器协调器（CoordinatorCoordinator）2.ZigBee2.ZigBee路由器路由器（RouterRouter）3.ZigBee3.ZigBee终端设备终端设备（End-deviceEnd-device）一个一个ZigbeeZigbee网络由网络由一个一个协调器节点、协调器节点、多个多个路由器和路由器和多个多个终端设备节点组成。终端设备节点组成。3 物联网

30、关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术Zigbee协议协议3 物联网关键技术物联网关键技术传输网络通信技术传输网络通信技术4 物联网应用物联网应用物联网物联网管理平台管理平台移动移动POSPOS金融金融供应链供应链智能运输智能运输工业自动化工业自动化智能建筑智能建筑消防消防公共安全公共安全环境保护环境保护气象气象数字化医疗数字化医疗遥感勘测遥感勘测军事军事农业农业林业林业 水务水务电力电力煤炭煤炭石化石化物流、零售、自动服务物流、零售、自动服务设备、安全、节能设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警防火、勘察、报警污染检测、报警污染检

31、测、报警水质、水量、污染、安水质、水量、污染、安全全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病设备、临床、辅助诊断、病程程险情、油井、运输、管险情、油井、运输、管线线联动、消防栓、定位、调度联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识照明、信号、应急、灾害、识别别大地勘测、森林、地震、海洋大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货库存、车队、监控、导航、识别、货物物电子支付、实时信息电子支付、实时信息4 物联网应用物联网应用谢谢各位谢谢各位！Thanks for your attention!Thanks for your attention!