1、物联网工程设计与实施物联网工程设计与实施第一讲第一讲 概述概述学习和了解物联网、物联网工程学习和了解物联网、物联网工程第1页，共19页。1.1 1.1 物联网的概念物联网的概念1.2 1.2 物联网的特点物联网的特点1.3 1.3 物联网工程物联网工程1.4 1.4 物联网工程的关键技物联网工程的关键技术术1.5 1.5 物联网的技术架构物联网的技术架构1.6 1.6 思考与练习题思考与练习题1 1 物联网的概念物联网的概念2 2 物联网工程的关物联网工程的关键技术键技术3 3 物联网的架构物联网的架构第2页，共19页。v物联网的定义：物联网的定义：19991999年由美国麻省理工学院提出：年
2、由美国麻省理工学院提出：v 把所有物品通过射频识别等信息把所有物品通过射频识别等信息传感设备传感设备与互联网与互联网连接起来连接起来，实现智能化识别和管理的网络。包含三，实现智能化识别和管理的网络。包含三层意思：层意思：(1)(1)物联网的用户端不仅仅是人，还包括物联网的用户端不仅仅是人，还包括任何物品任何物品；(2)(2)物联网是互联网的物联网是互联网的延伸和扩展延伸和扩展，其核心和基础仍，其核心和基础仍然是然是 互联网，信息最终还是通过互联网来传输和互联网，信息最终还是通过互联网来传输和交换；交换；(3)(3)物品不是普通的物品，这些物品都具有唯一的物品不是普通的物品，这些物品都具有唯一的
3、身身份标识份标识，通过射频识别等信息传感设备可以识别。，通过射频识别等信息传感设备可以识别。1 1.1.1 物联网的基本概念物联网的基本概念第3页，共19页。物联网的定义：国际电信联盟（物联网的定义：国际电信联盟（ITUITU）在物联网时代，通过在各种各样的日常用在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种品上嵌入一种短距离的移动收发器短距离的移动收发器，人类在信，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和展到人与物和物与物之间的沟通连接物与物之间的沟通
4、连接。1 1.1.1 物联网的基本概念物联网的基本概念第4页，共19页。物联网的定义：中科院基于传感网的定义物联网的定义：中科院基于传感网的定义 ：随机分布的集成有随机分布的集成有传感器、数据处理单元和传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点通信单元的微小节点，通过一定的组织和通信，通过一定的组织和通信方式构成的网络，即是传感网，又叫物联网方式构成的网络，即是传感网，又叫物联网 。1 1.1.1 物联网的基本概念物联网的基本概念第5页，共19页。物联网的定义：目前流行的物联网定义物联网的定义：目前流行的物联网定义 通过射频识别、红外感应器、全球定位系统通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激
5、光扫描器等信息、激光扫描器等信息传感设备传感设备对物品对物品进行识进行识别别，获取有用信息，然后按约定的协议，通过，获取有用信息，然后按约定的协议，通过网络传输网络传输，实现人与人、人与物、物与物的，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接，从而进行在任何时间、任何地点的连接，从而进行信信息交换和通信息交换和通信，以实现，以实现智能化识别、定位、智能化识别、定位、跟踪、监控和管理跟踪、监控和管理的一种网络。的一种网络。1 1.1.1 物联网的基本概念物联网的基本概念第6页，共19页。v物联网与传感网物联网与传感网 传感网的定义：传感网的定义：传感网传感网 (Sensor Netw
6、ork)(Sensor Network)，也称传感器网络，也称传感器网络，是利用各种传感器是利用各种传感器(光、电、温度、湿度、压力等光、电、温度、湿度、压力等)加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络，是由多个具有有线或无线通信与计算能的网络，是由多个具有有线或无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统，它一般提供局域网或小范围的物与物之络系统，它一般提供局域网或小范围的物与物之间的信息交换功能。间的信息交换功能。两者关系：两者关系：传感网是物联网末端采用的关键技术之一，传传感网
7、是物联网末端采用的关键技术之一，传感网是物联网的一部分，也是物联网的基础。感网是物联网的一部分，也是物联网的基础。物联网与传感网、互联网、泛在网物联网与传感网、互联网、泛在网 第7页，共19页。v物联网与互联网物联网与互联网物联网是互联网应用的新产物，是抛开物联网是互联网应用的新产物，是抛开时间和空间的限制将互联网应用到更广时间和空间的限制将互联网应用到更广泛的领域里，泛的领域里，物联网是互联网的应用的物联网是互联网的应用的拓展拓展 。物联网与传感网、互联网、泛在网物联网与传感网、互联网、泛在网 第8页，共19页。v物联网与泛在网物联网与泛在网泛在网泛在网的定义：的定义：v 泛在网泛在网是是基
8、于个人和社会的需求，利用现有的网络技术和新的网络技基于个人和社会的需求，利用现有的网络技术和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务存储、认知、决策、使用等服务v 泛在网具有超强的环境感知、内容感知及智能性，为个人和社会泛在网具有超强的环境感知、内容感知及智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。物联网与泛在网的关系：物联网与泛在网的关系：v 物联网是泛在网的起点。物联网是泛在网发展的物联阶段，物联网是泛在网的起点。物联网是
9、泛在网发展的物联阶段，而泛在网是物联网发展的终极目标。而泛在网是物联网发展的终极目标。物联网与传感网、互联网、泛在网物联网与传感网、互联网、泛在网 第9页，共19页。2022-8-11Ch1-物联网概述第10页 共22页v物联网与传感网、互联网、泛在网物联网与传感网、互联网、泛在网这几个概念之间关系如图这几个概念之间关系如图1.21.2所示，泛在网包括物所示，泛在网包括物联网和互联网，物联网和互联网之间存在交集联网和互联网，物联网和互联网之间存在交集第10页，共19页。（1 1）全面感知：）全面感知：全面感知是物联网相对于传统互联网全面感知是物联网相对于传统互联网的第一个重要特征。是指按照一定
10、频率，利用的第一个重要特征。是指按照一定频率，利用RFIDRFID、二、二维条码、传感器，以及其它各种感知设备，采集物体动维条码、传感器，以及其它各种感知设备，采集物体动态信息和周围环境信息，并实时地更新数据。态信息和周围环境信息，并实时地更新数据。（2 2）可靠传送：）可靠传送：物联网作为基于互联网的泛在网络，物联网作为基于互联网的泛在网络，其重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线其重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将感知的各种物体信息实时准确地网络与互联网融合，将感知的各种物体信息实时准确地传递出去。传递出去。（3 3）智能处理：）智能处理：智能处理能
11、力是物联网的第三个重要智能处理能力是物联网的第三个重要特征。物联网利用云计算、模式识别等各种智能技术对特征。物联网利用云计算、模式识别等各种智能技术对海量信息进行及时处理，使得人与物的交流和物与物的海量信息进行及时处理，使得人与物的交流和物与物的沟通变成现实。沟通变成现实。物联网的特点物联网的特点第11页，共19页。1.3 物联网工程物联网工程1.1.物联网物联网工程工程概念概念的提出的提出随着物联网技术不断走向应用，对随着物联网技术不断走向应用，对各种物联网技术进行综合集成与创新各种物联网技术进行综合集成与创新研究及应用研究及应用，应当在一个整体框架下应当在一个整体框架下进行，这个框架就是物
12、联网工程进行，这个框架就是物联网工程。第12页，共19页。2.2.物联网工程概念物联网工程概念物联网工程系统物联网工程系统（物联网应用系（物联网应用系统）开发阶段可统）开发阶段可分可行性论证与分可行性论证与分析、需求分析分析、需求分析、总体方案设计、总体方案设计、系统功能设计、系统功能设计、设备选型、系、设备选型、系统集成、单元测统集成、单元测试、管理与维护试、管理与维护。1.3 物联网工程物联网工程第13页，共19页。物联网工程的设计与实施主要如下：物联网工程的设计与实施主要如下：（1 1）业务过程评估甚至重组。）业务过程评估甚至重组。（2 2）需求分析。）需求分析。（3 3）系统功能设计。
13、）系统功能设计。（4 4）系统构建。）系统构建。（5 5）集成商的选择。）集成商的选择。（6 6）设备选型。）设备选型。（7 7）安全性设计。）安全性设计。（8 8）项目实施监理。）项目实施监理。1.3 物联网工程物联网工程第14页，共19页。物联网的关键技术主要分为三个方面：物联网的关键技术主要分为三个方面：第一，终端的数据采集、处理、传输、终第一，终端的数据采集、处理、传输、终端网络的部署和协同等，以无线传感器网端网络的部署和协同等，以无线传感器网络的络的RFIDRFID为代表；为代表；第二，异构的接入网络和基础的核心网第二，异构的接入网络和基础的核心网络，包括基础的络，包括基础的NGNN
14、GN核心网和核心网和3G3G、Wi-FiWi-Fi、蓝牙等接入技术；、蓝牙等接入技术；第三，由中间件、信息开放平台和服务第三，由中间件、信息开放平台和服务支撑子层以及物联网应用领域示范系统支撑子层以及物联网应用领域示范系统等。等。第15页，共19页。1.5 1.5 物联网工程的技术架构物联网工程的技术架构它包括感它包括感知层技术知层技术、网络层、网络层技术、应技术、应用层技术用层技术和公共技和公共技术。术。第16页，共19页。1.1.感知层技术感知层技术2.2.网络层技术网络层技术3.3.应用层技术应用层技术4.4.公共技术公共技术1.5 1.5 物联网工程的技术架构物联网工程的技术架构第17
15、页，共19页。物联网工程系统（物联网应用系统）物联网工程系统（物联网应用系统）开发阶段可以分为可行性论证与分析开发阶段可以分为可行性论证与分析、物联网工程系统需求分析、总体方、物联网工程系统需求分析、总体方案设计、功能设计、设备选型、集成案设计、功能设计、设备选型、集成、物联网工程单元测试、管理与维护、物联网工程单元测试、管理与维护。物联网工程的技术体系框架包括物联网工程的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。技术和公共技术。第18页，共19页。利用网络搜索引擎，结合实践利用网络搜索引擎，结合实践应用谈谈对具体物联网工程的理应用谈谈对具体物联网工程的理解和认识。解和认识。下载和查阅物联网应用的最新下载和查阅物联网应用的最新标准。标准。1.6 1.6 思考题思考题第19页，共19页。
