第2讲物联网感知层技术PPT课件
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物联网感知层技术精品PPT课件
动中发生形变的结构，并且能够引起电特性的改变，如变化的电阻和电容。
应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图
电容式MEMS 加速度传感器
的结构图
2.2.3 微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于空调等设备的监测与控制。
气体流速传感器显微照片
气体流速传感器结构图
无气流时的温度分布
R(t) R0 1 At Bt 2
其中
R0 100, A 3.9083103 C , B 5.775107 C
2.1.2 压力传感器 常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或 位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。
一种车用电容式压力传感器 Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构
2.2.1 微机电压力传感器
某轮胎压力传感器的内部结构以及外观如下图所示。该压力传感器利用 了传感器中的硅应变电阻在压力作用下发生形变而改变了电阻来测量压力； 测试时使用了传感器内部集成的测量电桥。
MEMS压力传感器结构
传感器中集成的测量电桥 传感器外形
2.2.2 微机电加速度传感器 微机电加速度传感器主要通过半导体工艺在硅片中加工出可以在加速运
2.1.1 温度传感器 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，
热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本
低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变
化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度， 例如-200℃ ~ 2000℃。
应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图
电容式MEMS 加速度传感器
的结构图
2.2.3 微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于空调等设备的监测与控制。
气体流速传感器显微照片
气体流速传感器结构图
无气流时的温度分布
R(t) R0 1 At Bt 2
其中
R0 100, A 3.9083103 C , B 5.775107 C
2.1.2 压力传感器 常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或 位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。
一种车用电容式压力传感器 Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构
2.2.1 微机电压力传感器
某轮胎压力传感器的内部结构以及外观如下图所示。该压力传感器利用 了传感器中的硅应变电阻在压力作用下发生形变而改变了电阻来测量压力； 测试时使用了传感器内部集成的测量电桥。
MEMS压力传感器结构
传感器中集成的测量电桥 传感器外形
2.2.2 微机电加速度传感器 微机电加速度传感器主要通过半导体工艺在硅片中加工出可以在加速运
2.1.1 温度传感器 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，
热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本
低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变
化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度， 例如-200℃ ~ 2000℃。
物联网感知层
物联网感知层1-引言●目的和范围●定义缩写词和术语●本文档的读者和相关方2-物联网感知层概述●感知层的定义和功能●感知层的架构和组成●感知层的主要特征和要求3-感知节点设计●节点硬件设计要求和规范●节点软件设计要求和规范●对节点的能耗管理和优化4-传感器选择和配置●传感器的种类和功能●传感器的性能指标和选择要求●传感器的配置和调试方法5-网络连接和通信●网络连接的实现方式和技术●通信协议的选择和配置●数据传输和安全性的考虑6-数据采集和处理●数据采集的方法和流程●数据处理和分析的算法和技术●数据质量和准确性的保证7-资源管理和优化●能源管理的策略和技术●节点资源的分配和利用●故障检测和修复机制8-安全和隐私保护●感知数据的安全性和隐私性需求●安全措施的设计和实施●数据传输和存储的加密和认证9-测试和验证●感知节点的测试方法和标准●网络连接和通信的测试方法和标准●数据采集和处理的测试方法和标准10-部署和维护●感知节点的部署策略和方法●网络的规模和拓扑设计●系统的运维和维护流程11-附件●参考文献列表●图表和示意图●代码和配置文件样例法律名词及注释：●物联网：指通过互联网连接智能设备，实现设备间的信息传递和协同工作的网络系统。
●感知层：物联网中最底层的部分，负责采集环境信息和设备状态，并将其传输到上层。
●节点：物联网感知层中的单个设备，包括传感器、处理器、通信模块等组件。
●传感器：感知层中用于感知和检测环境的设备，例如温度传感器、光敏传感器等。
●通信协议：节点之间进行通信时采用的协议，例如WiFi、蓝牙、LoRa等。
●资源管理：对感知节点的能量、计算、存储等资源进行有效分配和利用的管理手段。
●隐私保护：在物联网中对感知数据和个人信息进行保护和管理的措施。
《物联网技术》PPT课件
电力线通信技术
讲解电力线通信的基本原 理、技术特点、标准协议 等，分析其在物联网中的 应用前景。
无线通信技术
无线局域网技术
介绍Wi-Fi、蓝牙等无线局域网技 术的原理、协议栈、组网方式等 ，及其在物联网中的应用。
蜂窝移动通信技术
阐述2G/3G/4G/5G等蜂窝移动通 信技术的演进历程、关键技术、业 务应用等，分析其在物联网中的作 用。
物联网设备安全威胁
包括设备漏洞、恶意软件感染 、未经授权的访问等。
数据传输安全威胁
包括数据泄露、篡改、重放攻 击等。
隐私泄露威胁
包括用户个人信息、位置信息 、行为习惯等被非法获取和利 用。
拒绝服务攻击
通过大量请求拥塞网络或耗尽 系统资源，导致物联网服务不
可用。
加密与认证技术
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้03
04
对称加密技术
03
通过云计算平台，实现物联网设备数据的集中存储、处理和分
析。
大数据分析与挖掘方法
大数据分析
对海量数据进行处理、分析和挖掘，提取有价值的信息和知识。
数据挖掘方法
包括分类、聚类、关联规则挖掘等，用于发现数据中的潜在模式和 规律。
大数据在物联网中的应用
通过分析物联网设备产生的数据，实现设备故障预测、用户行为分 析等功能。
采用相同的密钥进行加密和解 密，如AES等算法。
非对称加密技术
采用公钥和私钥进行加密和解 密，如RSA等算法。
数字签名技术
用于验证数据完整性和身份认 证，如SHA-256等算法。
身份认证技术
包括用户名/密码、动态口令 、生物特征识别等方式。
隐私保护策略及实践案例
《物联网技术》ppt课件完整版
物联网在智慧城市中的关键作用
数据采集与感知
物联网设备能够实时采集城市运行中的各种数据，如环境监测、 交通流量、能源消耗等，为智慧城市提供丰富的数据源。
智能化决策支持
基于物联网大数据的分析和处理，能够为城市管理者提供智能化的 决策支持，提高管理效率和响应速度。
便捷化公共服务
物联网技术能够推动城市公共服务的便捷化，如智能停车、智能照 明、智能安防等，提升城市居民的生活品质。
案例分析三
某物流配送中心通过物联 网技术实现了对货物的实 时追踪和管理，提高了物 流配送的效率和准确性。
07
物联网在智慧城市领域应用
智慧城市概念及体系架构
智慧城市定义
利用先进的信息通信技术，实现城市运营、管理和服务的智能化，提升城市可持续 发展能力。
智慧城市体系架构
包括感知层、网络层、平台层和应用层，各层级之间协同工作，实现数据采集、传 输、处理和应用的全流程。
《物联网技术》ppt课件完整版
目 录
• 物联网技术概述 • 物联网感知层技术 • 物联网网络层技术 • 物联网应用层技术 • 物联网在智能家居领域应用 • 物联网在工业自动化领域应用 • 物联网在智慧城市领域应用 • 物联网技术挑战与未来发展
01
物联网技术概述
物联网定义与发展历程
物联网定义
物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感 设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以 实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。
发展历程
物联网概念最早出现于1999年，由美国麻省理工学院提出。随着技术的不断发 展和应用需求的增加，物联网逐渐从概念走向实践，成为全球范围内的研究热 点。
物联网感知层技术PPT课件
它的工作原理是在代码编制上利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1” 比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的黑白相间几何形体来表示数值 信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读出数值信息，然后在已经 存在的数据库中找到该数值及该数值代表的信息，达到身份识别或者相关操 作的目的。
精选PPT课件
8
器等基本标识和精选传PPT课感件 器件组成）以
2
检测技术
•传感器技术 • RFID(射频识别技术) •二维码技术
精选PPT课件
3
传感器技术
传感器能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用电信号的器件 或装置
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元 件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元 件等十大类。
物联网感知层技术介绍
精选PPT课件
1
物联网感知层简介
感知层是物联网的核心，是信 息采集的关键部分。感知层位于物 联网三层结构中的最底层，其功能 为“感知”，即通过传感网络获取 环境信息。感知层是物联网的核心， 是信息采集的关键部分。
感知层由基本的感应器件（例
如RFID标签和读写器、各类传感器、
摄像头、GPS、二维码标签和识读
精选PPT课件
13
应用事例
各种电器遥控器
精选PPT课件
14
支付宝扫码支付
应用事例
精选PPT课件
9
短距离无线通信技术
• 蓝牙技术 •红外技术
精选PPT课件
10
蓝牙技术
蓝牙是一种多装置之间通信的标准，它支持话音和数据通信。蓝牙无线 传输的主要特点有传输距离短(10米)，支持话音和数据通信，价廉易用(所有 蓝牙设备之间可直接通信)等。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带， 带宽为1Mb/s。
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8
器等基本标识和精选传PPT课感件 器件组成）以
2
检测技术
•传感器技术 • RFID(射频识别技术) •二维码技术
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3
传感器技术
传感器能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用电信号的器件 或装置
通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元 件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元 件等十大类。
物联网感知层技术介绍
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1
物联网感知层简介
感知层是物联网的核心，是信 息采集的关键部分。感知层位于物 联网三层结构中的最底层，其功能 为“感知”，即通过传感网络获取 环境信息。感知层是物联网的核心， 是信息采集的关键部分。
感知层由基本的感应器件（例
如RFID标签和读写器、各类传感器、
摄像头、GPS、二维码标签和识读
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13
应用事例
各种电器遥控器
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14
支付宝扫码支付
应用事例
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9
短距离无线通信技术
• 蓝牙技术 •红外技术
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10
蓝牙技术
蓝牙是一种多装置之间通信的标准，它支持话音和数据通信。蓝牙无线 传输的主要特点有传输距离短(10米)，支持话音和数据通信，价廉易用(所有 蓝牙设备之间可直接通信)等。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带， 带宽为1Mb/s。
物联网感知层技术
物联网感知层技术
汇报人：
目录
添加目录标题
01
物联网感知层概述
02
物联网感知层技术架 构
03
物联网感知层关键技 术
04
物联网感知层应用场 景
05
物联网感知层面临的 挑战与未来发展趋势
06
添加章节标题
物联网感知层概 述
定义与作用
物联网感知层定义：感知层是物联网三层架构中的最底层，主要负责数据的采集和传输
传感器技术
传感器类型：包括温度、湿度、压力、光照等多种类型 传感器工作原理：基于物理或化学效应，将待测量转换为电信号 传感器应用：在物联网中，传感器用于数据采集、环境监测、智能控制等领域 传感器技术发展趋势：高精度、高可靠性、低功耗、微型化等
无线传感器网络技术
定义：由一组能够自组织形成网络的低功耗、微型、低成本传感器节点组成的网络 特点：可自组织、自修复、容错性强、覆盖范围广、可扩展性强 应用：环境监测、智能家居、智能交通、工业自动化等领域 发展趋势：低功耗、低成本、高精度、高可靠性、智能化等方向发展
物联网感知层的主要任务
感知物体：通过传感器、 RFID等技术手段，感知物 体并获取相关信息。
数据采集：将感知到的数据 采集并传输到网络中，为后 续处理和分析提供数据支持。
数据传输：将采集到的数据通过 无线网络、有线网络等传输到数 据中心或云端进行存储和处理。
数据处理：对采集到的数据 进行清洗、整合、分析和挖 掘，提取有价值的信息。
未来发展趋势
感知层技术不断升级，实现更精准、 更快速的数据采集和处理
感知层技术将不断拓展应用领域， 从工业、家居等领域向更多领域延 伸
添加标题网络层、应用层融合，形 成更高效、更智能的物联网系统
汇报人：
目录
添加目录标题
01
物联网感知层概述
02
物联网感知层技术架 构
03
物联网感知层关键技 术
04
物联网感知层应用场 景
05
物联网感知层面临的 挑战与未来发展趋势
06
添加章节标题
物联网感知层概 述
定义与作用
物联网感知层定义：感知层是物联网三层架构中的最底层，主要负责数据的采集和传输
传感器技术
传感器类型：包括温度、湿度、压力、光照等多种类型 传感器工作原理：基于物理或化学效应，将待测量转换为电信号 传感器应用：在物联网中，传感器用于数据采集、环境监测、智能控制等领域 传感器技术发展趋势：高精度、高可靠性、低功耗、微型化等
无线传感器网络技术
定义：由一组能够自组织形成网络的低功耗、微型、低成本传感器节点组成的网络 特点：可自组织、自修复、容错性强、覆盖范围广、可扩展性强 应用：环境监测、智能家居、智能交通、工业自动化等领域 发展趋势：低功耗、低成本、高精度、高可靠性、智能化等方向发展
物联网感知层的主要任务
感知物体：通过传感器、 RFID等技术手段，感知物 体并获取相关信息。
数据采集：将感知到的数据 采集并传输到网络中，为后 续处理和分析提供数据支持。
数据传输：将采集到的数据通过 无线网络、有线网络等传输到数 据中心或云端进行存储和处理。
数据处理：对采集到的数据 进行清洗、整合、分析和挖 掘，提取有价值的信息。
未来发展趋势
感知层技术不断升级，实现更精准、 更快速的数据采集和处理
感知层技术将不断拓展应用领域， 从工业、家居等领域向更多领域延 伸
添加标题网络层、应用层融合，形 成更高效、更智能的物联网系统
物联网感知层技术
各种形状
RFID与其他方式的比较
信息 载体 信息量 读/写性 读取 方式 保密性 智能化 抗干扰 能力 寿命 成本
条 码/二 维码
纸、塑料薄 膜、金属表 面
小
只读
CCD或 激光束 扫描
差
无
差
较短
最低
磁卡 IC卡
磁条 EEPROM
中 大
读/写 读写
扫描 接触 无线通 信
中等 好
无 有
中 好
长 长
低 高
物联网概论 第二讲 物联网感知层技术
传感器是各种信息处理系统获取信息的一个重要途径。在物联网中传感器 的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。 作为物联网中的信息采集设备，传感器利用各种机制把被观测量转换为一 定形式的电信号，然后由相应的信号处理装置来处理，并产生响应的动作。 2.1 常见传感器简介 常见的传感器包括温度，压力，湿度，光电，霍尔磁性传感器，等等。
2.3.1 智能压力传感器 下图显示的是Honeywell公司开发的PPT系列智能压力传感器的外形以及 内部结构。
PPT系列智能压力传感器
传感器内部结构
下面是一种车用智能压力传感器的芯片布局图。该芯片中把微机电压力传感 器，模拟接口、8位模-数转换器、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器、 以及串行接口 （SPI）等集成在一个芯片上，主要用于汽车的各种压力传感。
2.1.1 温度传感器 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同， 热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本 低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变 化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度， 例如-200℃ ~ 2000℃。
物联网技术进展与感知服务PPT课件
数据安全与隐私保护、网络连接 稳定性、技术标准和互操作性、 数据处理和分析能力。
机遇
促进产业升级和转型、提升社会 管理和公共服务水平、创新商业 模式和增加就业机会、提高人们 的生活质量和幸福感。
物联网技术的发展趋势
感知层
传感器技术不断升级，实 现更精准、更智能的感知。
智能交通感知服务
01
智能交通感知服务是指利用物联网技 术，实现交通系统的智能化监测和控 制，提高交通效率和安全性。
02
智能交通感知服务包括：智能信号灯 、智能停车、智能车辆监测等。
03
智能信号灯可以根据交通流量和车流 速度，自动调整信号灯的时长和配时 方案，提高道路通行效率；智能停车 可以通过手机或车载终端查找空闲停 车位，方便快捷地完成停车；智能车 辆监测可以实时监测车辆运行状态和 故障情况，提供及时有效的维修保养 服务。
通信技术
有线通信技术
有线通信技术通过物理线路进行 数据传输，具有传输速度快、稳 定性高等优点，但布线成本较高。
无线通信技术
无线通信技术通过电磁波进行数据 传输，具有灵活、便捷、无需布线 等优点，但传输速度和稳定性可能 受到一定限制。
物联网通信协议
物联网通信协议是物联网通信技术 的核心，包括MQTT、CoAP、NBIoT等协议，支持海量设备连接、低 功耗、低成本等特性。
网络层
5G/6G等新一代通信技术 为物联网提供高速、低延 迟的网络连接。
应用层
人工智能、大数据等技术 助力物联网应用不断创新 和深化。
物联网技术的未来应用场景
01
02
03
04
智能制造
实现生产过程的自动化、智能 化和协同化。
智慧城市
提升城市管理效率，改善市民 生活品质。
物联网感知层安全概述PPT(共 34张)
2019/8/22
4
轻量级密码算法——ECC
ECC特别适用于如以下实现中：
无线Modem的实现； web服务器的实现； 集成电路卡的实现； ……
轻量级密码算法——ECC
安全性高，其安全性依赖于椭圆曲线上的离散 对数困难问题；
运算速度快； 便于软硬件实现。
轻量级密码算法——ECC
② 设P1=(x,y)是椭圆曲线上的一点, 它的加法逆元定义为P2=P1=(x, -y)。
这是因为P1、P2的连线延长到无穷远时，得到椭圆曲线上的 另一点O，即椭圆曲线上的3点P1、P2，O共线，所以 P1+P2+O=O，P1+P2=O，即P2=-P1。
由O+O=O，还可得O=-O
2019/8/22
正是由于椭圆曲线具有丰富的群结构和多选择性，并可在保持和 RSA/DSA体制同样安全性能的前提下大大缩短密钥长度（目前160比特 足以保证安全性），因而在密码领域有着广阔的应用前景。表4.9给出 了椭圆曲线密码体制和RSA/DSA体制在保持同等安全的条件下各自所 需的密钥的长度。
域
定义4.3.1 若代数系统<F, +, •>的二元运算满足: 1） <F, +>是交换群； 2） <F-{0}, •> 是交换群,其中0是+运算的单位元； 3）乘法在加法+运算上满足分配律，即对于任意a，b，
2019/8/22
9
有限域
定义4.3.3 设G是群，a是G中的一个元素，如果存在正 整数m，使得am=1，则称a是有限阶的元素，把最小的满 足am=1 的正整数m叫做元素a的阶，用|a|表示。
定义4.3.4 q阶有限域中阶为q1的元素称为本原域元素，
《感知物联网》课件
物联网的应用场景
物联网应用于智慧城市、智 能家居、工业智能等领域， 提高了生活和工作的便利性 和效率。
物联网的发展历程
1
物联网的发展阶段
物联网经历了传统物联网、互联物联网和万物互联的发展阶段。
2
物联网的应用现状
物联网已在智慧城市、智能家居、工业等领域得到广泛应用。
3
物联网的发展前景
随着技术的不断发展，物联网将在更多领域发挥作用，如医疗、交通、农业等。
数据的采集
通过感知层的设备，采集环境数据、物体状态等信息，并转化为数字信号。
数据的存储பைடு நூலகம்
将采集到的数据存储在云端或本地数据库中，以供后续分析和应用。
数据的传输
通过网络将采集到的数据传输到云端或其他设备，实现数据的共享和远程访问。
感知物联网的应用
智慧城市
通过物联网技术，实现城市管 理、交通优化、环境监测等方 面的智能化应用。
智能家居
将各种家居设备和传感器连接 起来，实现家居智能化、安全 监控、能源管理等功能。
工业智能
应用物联网技术提高工业生产 效率、质量控制、设备维护等 方面的智能化水平。
物联网的安全
物联网安全问题
物联网面临着数据泄露、设备入侵、网络攻击等安 全威胁。
物联网安全防护措施
加强设备和网络的安全防护，采用加密技术和安全 认证等手段保护信息。
物联网的未来
物联网的发展趋势
物联网将与人工智能、大数据 等技术融合，实现更智能化和 精准化的应用。
未来的物联网应用场 景
如智慧医疗、无人驾驶、智能 农业等，将给生活和产业带来 巨大变革。
物联网的影响力和挑 战
物联网将在各行各业发挥重要 作用，但同时也面临着隐私保 护和数据安全等挑战。
物联网软件设计-2-IOT感知层软件设计实例精品PPT课件
读取商品编码 查询商品信息 读取详细信息
No
过期？
No
Yes 报警2
No
临近保质期？ 更改库存位置
完成？
消减库存 报警1
Yes
Yes
结束
技术要点解析1：RFID卡信息读取
技术要点解析1
MF1 卡分为 16 个扇区，每区有4 块（块0～块3） 共64 块，按块号绝 对地址编号为0～63。第0 扇区的块0（即绝对地址块0）用于存放芯片 商、卡商相关代码，已经固化不可更改。其他各扇区的块0、块1、块2 为数据块，用于存贮用户数据；块 3 为各扇区控制块，用于存放密码A、 存取控制条件设置、密码B。
– 在系统规模较小时，数据库通常以关系数据库的形式构建。 可以使用ADO技术，以client/server形式直接进行操作。建议 使用数据库内建存储过程完成数据更改和插入，以保证数据 库完整性和数据正确性；
– 在系统规模较大时，数据库往往以网络数据库的形式发布访 问接口。此时需要通过CGI接口完成数据库操作。
已知RFID标签贴在商品包装箱侧面，标签型号为 Phillip Mifare One型，编码信息记录在1#扇区无加密， 数量信息和出厂日期记录在2#扇区有加密。
析:
方案设计
– RFID卡为标准Mifare One卡，可以采用市售读卡 器读取；
– RFID卡贴在包装箱外侧，可以在仓库通道上设置 读写器天线进行读取，在移库过程中完成盘点；
urn:epc:1.3.67.284
Step4：ONS服务器返回一个应答列表，包含一个或多个相关服务的URI， 如：
(0 0 u EPC+pml ! ^.*$! !.);
(0 0 u EPC+html ! ^.*$! !.);
物联网技术概论章图文 (2)
(b) 磁卡刷卡器 图2-2 常用磁卡及磁卡刷卡器
第2章 感知层技术
通常，磁卡的一面印刷有说明提示性信息，如插卡方向； 另一面则有磁层或磁条，具有2～3个磁道以记录有关信息数据。 磁条是一层薄薄的由排列定向的铁性氧化粒子组成的磁性材料 (也称为涂料)，用树脂黏合剂严密地黏合在一起，并黏合在诸 如纸或塑料这样的非磁基材上。磁条从本质意义上讲与计算机 用的磁带或磁盘是一样的，它可以用来记载字母、字符及数字 信息。通过黏合或热合与塑料或纸牢固地整合在一起形成磁卡。 磁条中所包含的信息一般比条形码大。磁条内可分为三个独立 的磁道，分别称为TK1、TK2、TK3。TK1最多可写79个字母或字 符；TK2最多可写40个字符；TK3最多可写107个字符。
第2章 感知层技术
数据采集技术的基本特征是需要被识别物体具有特定的识 别特征载体(如标签等，仅光学字符识别例外)；而特征提取技 术则根据被识别物体的本身的行为特征(包括静态的、动态的 和属性的特征)来完成数据的自动采集。
1) 数据采集技术 数据采集技术按照存储器介质的不同可分为光存储器类、 磁存储器类和电存储器类：光存储器类包括条码(一维、二维)、 矩阵码、光标阅读器、光学字符识别(OCR)；磁存储器类包括 磁条、非接触磁卡、磁光存储、微波；电存储器类包括触摸式 存储、RFID射频识别(无芯片、有芯片)、存储卡(智能卡、非 接触式智能卡)、视觉识别、能量扰动识别。
虹膜识别技术的优点有：便于用户使用；是最可靠的生物 识别技术之一；无需物理的接触。
虹膜识别技术的缺点有：最主要的是它没有进行过任何的 测试，当前的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试 验，而没有进行过现实世界的唯一性认证的试验；很难将图像 获取设备的尺寸小型化；需要昂贵的摄像头进行聚焦，一个这 样的摄像头的最低价为7000美元；镜头可能产生图像畸变而使 可靠性降低；黑眼睛极难读取；需要较好光源。
《感知物联网》课件
入侵检测与防御
实时监测网络流量，发现异常行为和入侵尝试，及时报警并采取防御 措施。
终端安全与防护
终端加固
对物联网终端设备进行安全加固，包括操作系统、应用程序和网 络服务的安全配置和管理。
访问控制
实施严格的访问控制策略，限制对终端设备的非法访问和操作，保 护终端设备的安全和稳定运行。
升级与打补丁
及时对终端设备进行软件升级和打补丁，修复已知的安全漏洞和隐 患，提高设备安全性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
感知物联网的未来展望
技术创新与突破
物联网感知技术的升级
随着传感器技术的不断进步，物联网的感知能力将得到进一步提升，实现更精准、实时的 数据采集。
云计算与边缘计算的融合
未来，云计算与边缘计算将进一步融合，为物联网数据处理和分析提供更高效、低延迟的 计算能力。
01
泛在化
随着技术的发展，物联网的应用 将越来越广泛，逐渐渗透到各个 领域。
智能化
02
03
融合化
随着人工智能技术的发展，物联 网将逐渐实现智能化管理和服务 。
随着物联网与其他技术的融合， 将形成新的应用模式和服务模式 。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
感知物联网技术
数据处理与分析技术
数据处理与分析技术概述
01
对海量数据进行高效处理和分析，挖掘数据价值，为
决策提供支持。
数据处理与分析技术方法
02 包括数据挖掘、机器学习、深度学习等技术，对数据
进行分类、聚类、预测等操作，提取有用信息。
实时监测网络流量，发现异常行为和入侵尝试，及时报警并采取防御 措施。
终端安全与防护
终端加固
对物联网终端设备进行安全加固，包括操作系统、应用程序和网 络服务的安全配置和管理。
访问控制
实施严格的访问控制策略，限制对终端设备的非法访问和操作，保 护终端设备的安全和稳定运行。
升级与打补丁
及时对终端设备进行软件升级和打补丁，修复已知的安全漏洞和隐 患，提高设备安全性。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
感知物联网的未来展望
技术创新与突破
物联网感知技术的升级
随着传感器技术的不断进步，物联网的感知能力将得到进一步提升，实现更精准、实时的 数据采集。
云计算与边缘计算的融合
未来，云计算与边缘计算将进一步融合，为物联网数据处理和分析提供更高效、低延迟的 计算能力。
01
泛在化
随着技术的发展，物联网的应用 将越来越广泛，逐渐渗透到各个 领域。
智能化
02
03
融合化
随着人工智能技术的发展，物联 网将逐渐实现智能化管理和服务 。
随着物联网与其他技术的融合， 将形成新的应用模式和服务模式 。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
感知物联网技术
数据处理与分析技术
数据处理与分析技术概述
01
对海量数据进行高效处理和分析，挖掘数据价值，为
决策提供支持。
数据处理与分析技术方法
02 包括数据挖掘、机器学习、深度学习等技术，对数据
进行分类、聚类、预测等操作，提取有用信息。
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（热辐射），以及紫外线等波 长范围的传感应用。
光敏电阻结构图与实物
光敏三极管
集成光传感器
6
2.1.5 霍尔（磁性）传感器
霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁性传感器。霍尔效应是指：把一 个金属或者半导体材料薄片置于磁场中，当有电流流过时，由于形成电流的 电子在磁场中运动而收到磁场的作用力，会使得材料中产生与电流方向垂直 的电压差。可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。
R (t)R 01A tB t2
其中
R 0 1 0 0 ,A 3 . 9 0 8 3 1 0 3C , B 5 . 7 7 5 1 0 7C 3
2.1.2 压力传感器 常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或 位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。
2.2.1 微机电压力传感器
某轮胎压力传感器的内部结构以及外观如下图所示。该压力传感器利用 了传感器中的硅应变电阻在压力作用下发生形变而改变了电阻来测量压力； 测试时使用了传感器内部集成的测量电桥。
MEMS压力传感器结构
传感器中集成的测量电桥
传感器外形
9
2.2.2 微机电加速度传感器 微机电加速度传感器主要通过半导体工艺在硅片中加工出可以在加速运
传感器
传感器 原始数据
主机
传感器 原始数据
传感器 原始数据
传感器
传感器数据 分析结果
MCU
主机
智能传感器
传感器数据 分析结果 传感器数据 分析结果
传感器
传感器
传感器 MCU 智能传感器
传感器 MCU 智能传感器
智能传感器能够显著减小传感器与主机之间的通信量，并简化了主机
软件的复杂程度，使得包含多种不同类别的传感器应用系统易于实现；此 外，智能传感器常常还能进行自检、诊断和校正。
动中发生形变的结构，并且能够引起电特性的改变，如变化的电阻和电容。
应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图
电容式MEMS 加速度传感器
的结构图
10
2.2.3 微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于空调等设备的监测与控制。
气体流速传感器显微照片
气体流速传感器结构图
无气流时的温度分布
霍尔效应
霍尔传感器
7
霍尔传感器结合不同的结构，能够间接测量电流，振动，位移，速度，加 速度，转速等等，具有广泛的应用价值。
霍尔转速传感器
霍尔液位传感器
基于霍尔器件的精密电流传感器
霍尔流速传感器
8
2.2 微机电（MEMS）传感器
微机电系统的英文名称是Micro-Electro-Mechanical Systems，简称 MEMS，是一种由微电子、微机械部件构成的微型器件，多采用半导体工 艺加工。目前已经出现的微机电器件包括压力传感器、加速度计、微陀螺 仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等等。微机电系统的出现体现了当前的器件微 型化发展趋势。
一种电阻式陶瓷湿敏传感器结构图 一种电容式湿敏传感器结构图
几种湿度传感器
5
2.1.4 光传感器
光传感器可以分为光敏电阻以及光电传感器两个大类。
光敏电阻主要利用各种材料的电阻率的光敏感性来进行光探测。
光电传感器主要包括光敏二极管和光敏三极管，这两种器件都是利用半导体 器件对光照的敏感性。光敏二极管的反向饱和电流在光照的作用下会显著变大， 而光敏三极管在光照时其集电极、发射极导通，类似于受光照控制的开关。此 外，为方便使用，市场上出现了把光敏二极管和光敏三极管与后续信号处理电 路制作成一个芯片的集成光传感器。
12
2.3.1 智能压力传感器
下图显示的是Honeywell公司开发的PPT系列智能压力传感器的外形以及 内部结构。
PPT系列智能压力传感器
传感器内部结构
13
下面是一种车用智能压力传感器的芯片布局图。该芯片中把微机电压力传感 器，模拟接口、8位模-数转换器、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器、 以及串行接口 （SPI）等集成在一个芯片上，主要用于汽车的各种压力传感。
物联网概论
第二讲 物联网感知层技术
传感器是各种信息处理系统获取信息的一个重要途径。在物联网中传感器 的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。 作为物联网中的信息采集设备，传感器利用各种机制把被观测量转换为一 定形式的电信号，然后由相应的信号处理装置来处理，并产生响应的动作。 2.1 常见传感器简介 常见的传感器包括温度，压力，湿度，光电，霍尔磁性传感器，等等。
化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度， 例如-200℃ ~ 2000℃。
热敏 电阻
半导体温度 传感器
温差电偶
2
下面介绍铂电阻温度传感器的原理与特性 铂电阻温度传感器是一种用途广泛的高精度温度传感器具有温度敏感性，其 外观以及典型电阻-温度特性如下图所示
如上图中的电阻-温度特性曲线所示，铂电阻在很宽的温度范围内，其电阻 与温度具有良好的线性特性，非常适合作为温度传感器来使用。对于PT100 系列铂电阻温度传感器，在0~850℃范围内，电阻阻值与温度的关系为
有气流时的温度分布
11
2.3 智能传感器
智能传感器（smart sensor）是一种具有一定信息处理能力的传感器，目 前多采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。
如下图所示，在传统的传感器构成的应用系统中，传感器所采集的信号通
常要传输到系统中的主机中进行分析处理；而由智能传感器构成的应用系统 中，其包含的微处理器能够对采集的信号进行分析处理，然后把处理结果发 送给系统中的主机。
1
2.1.1 温度传感器 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，
热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本
低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变
一种车用电容式压力传感器 Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构
4
2.1.3 湿度传感器
湿度传感器主要包括电阻式和电容式两个类别。
电阻式湿度传感器也成为湿敏电阻，利用氯化锂，碳，陶瓷等材料的 电阻率的湿度敏感性来探测湿度。
电容式湿度传感器也称为湿敏电容，利用材料的介电系数的湿度敏感 性来探测湿度。
光敏电阻结构图与实物
光敏三极管
集成光传感器
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2.1.5 霍尔（磁性）传感器
霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁性传感器。霍尔效应是指：把一 个金属或者半导体材料薄片置于磁场中，当有电流流过时，由于形成电流的 电子在磁场中运动而收到磁场的作用力，会使得材料中产生与电流方向垂直 的电压差。可以通过测量霍尔传感器所产生的电压的大小来计算磁场的强度。
R (t)R 01A tB t2
其中
R 0 1 0 0 ,A 3 . 9 0 8 3 1 0 3C , B 5 . 7 7 5 1 0 7C 3
2.1.2 压力传感器 常见的压力传感器在受到外部压力时会产生一定的内部结构的变形或 位移，进而转化为电特性的改变，产生相应的电信号。
2.2.1 微机电压力传感器
某轮胎压力传感器的内部结构以及外观如下图所示。该压力传感器利用 了传感器中的硅应变电阻在压力作用下发生形变而改变了电阻来测量压力； 测试时使用了传感器内部集成的测量电桥。
MEMS压力传感器结构
传感器中集成的测量电桥
传感器外形
9
2.2.2 微机电加速度传感器 微机电加速度传感器主要通过半导体工艺在硅片中加工出可以在加速运
传感器
传感器 原始数据
主机
传感器 原始数据
传感器 原始数据
传感器
传感器数据 分析结果
MCU
主机
智能传感器
传感器数据 分析结果 传感器数据 分析结果
传感器
传感器
传感器 MCU 智能传感器
传感器 MCU 智能传感器
智能传感器能够显著减小传感器与主机之间的通信量，并简化了主机
软件的复杂程度，使得包含多种不同类别的传感器应用系统易于实现；此 外，智能传感器常常还能进行自检、诊断和校正。
动中发生形变的结构，并且能够引起电特性的改变，如变化的电阻和电容。
应变电阻式MEMS加速度传感器的平面与刨面结构图
电容式MEMS 加速度传感器
的结构图
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2.2.3 微机电气体流速传感器 以下图片中的气体流速传感器可以用于空调等设备的监测与控制。
气体流速传感器显微照片
气体流速传感器结构图
无气流时的温度分布
霍尔效应
霍尔传感器
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霍尔传感器结合不同的结构，能够间接测量电流，振动，位移，速度，加 速度，转速等等，具有广泛的应用价值。
霍尔转速传感器
霍尔液位传感器
基于霍尔器件的精密电流传感器
霍尔流速传感器
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2.2 微机电（MEMS）传感器
微机电系统的英文名称是Micro-Electro-Mechanical Systems，简称 MEMS，是一种由微电子、微机械部件构成的微型器件，多采用半导体工 艺加工。目前已经出现的微机电器件包括压力传感器、加速度计、微陀螺 仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等等。微机电系统的出现体现了当前的器件微 型化发展趋势。
一种电阻式陶瓷湿敏传感器结构图 一种电容式湿敏传感器结构图
几种湿度传感器
5
2.1.4 光传感器
光传感器可以分为光敏电阻以及光电传感器两个大类。
光敏电阻主要利用各种材料的电阻率的光敏感性来进行光探测。
光电传感器主要包括光敏二极管和光敏三极管，这两种器件都是利用半导体 器件对光照的敏感性。光敏二极管的反向饱和电流在光照的作用下会显著变大， 而光敏三极管在光照时其集电极、发射极导通，类似于受光照控制的开关。此 外，为方便使用，市场上出现了把光敏二极管和光敏三极管与后续信号处理电 路制作成一个芯片的集成光传感器。
12
2.3.1 智能压力传感器
下图显示的是Honeywell公司开发的PPT系列智能压力传感器的外形以及 内部结构。
PPT系列智能压力传感器
传感器内部结构
13
下面是一种车用智能压力传感器的芯片布局图。该芯片中把微机电压力传感 器，模拟接口、8位模-数转换器、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器、 以及串行接口 （SPI）等集成在一个芯片上，主要用于汽车的各种压力传感。
物联网概论
第二讲 物联网感知层技术
传感器是各种信息处理系统获取信息的一个重要途径。在物联网中传感器 的作用尤为突出，是物联网中获得信息的主要设备。 作为物联网中的信息采集设备，传感器利用各种机制把被观测量转换为一 定形式的电信号，然后由相应的信号处理装置来处理，并产生响应的动作。 2.1 常见传感器简介 常见的传感器包括温度，压力，湿度，光电，霍尔磁性传感器，等等。
化；由不同金属材料构成的温差电偶，能够在比较大的范围内测量温度， 例如-200℃ ~ 2000℃。
热敏 电阻
半导体温度 传感器
温差电偶
2
下面介绍铂电阻温度传感器的原理与特性 铂电阻温度传感器是一种用途广泛的高精度温度传感器具有温度敏感性，其 外观以及典型电阻-温度特性如下图所示
如上图中的电阻-温度特性曲线所示，铂电阻在很宽的温度范围内，其电阻 与温度具有良好的线性特性，非常适合作为温度传感器来使用。对于PT100 系列铂电阻温度传感器，在0~850℃范围内，电阻阻值与温度的关系为
有气流时的温度分布
11
2.3 智能传感器
智能传感器（smart sensor）是一种具有一定信息处理能力的传感器，目 前多采用把传统的传感器与微处理器结合的方式来制造。
如下图所示，在传统的传感器构成的应用系统中，传感器所采集的信号通
常要传输到系统中的主机中进行分析处理；而由智能传感器构成的应用系统 中，其包含的微处理器能够对采集的信号进行分析处理，然后把处理结果发 送给系统中的主机。
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2.1.1 温度传感器 常见的温度传感器包括热敏电阻，半导体温度传感器，以及温差电偶。 热敏电阻主要是利用各种材料电阻率的温度敏感性，根据材料的不同，
热敏电阻可以用于设备的过热保护，以及温控报警等等。 半导体温度传感器利用半导体器件的温度敏感性来测量温度，具有成本
低廉，线性度好等优点。 温差电偶则是利用温差电现象，把被测端的温度转化为电压和电流的变
一种车用电容式压力传感器 Honeywell 24PC 压力传感器及其内部结构
4
2.1.3 湿度传感器
湿度传感器主要包括电阻式和电容式两个类别。
电阻式湿度传感器也成为湿敏电阻，利用氯化锂，碳，陶瓷等材料的 电阻率的湿度敏感性来探测湿度。
电容式湿度传感器也称为湿敏电容，利用材料的介电系数的湿度敏感 性来探测湿度。