物联网导论

物联网工程的支撑技术与学习计划11物联网 11315104 沙阳阳摘要：本文从物联网工程的概念及其支撑技术，物联网的结构体系和物联网的前景等几个方便来对物联网进行分析，使物联网工程专业的学生能够对自己今后要学习的主要知识有个整体的认识和熟悉本专业的学习方法。

同时对自己的专业学习方面进行规划。

关键词：物联网关键技术学习规划发展方向引言物联网是一个新生事物和一个新兴产业，“物联网工程”专业是教育部为该战略型新兴产业发展而特别设立的新专业，写《物联网工程的支撑技术与学习计划》的目的是系统地介绍物联网工程的支撑技术，给学生以较为整体的专业认知，从而激发其学习的兴趣。

同时制定有效的学习计划，使物联网工程专业的学生能够对自己今后要学习的主要知识有个整体的认识和熟悉本专业的学习方法。

并且在以后的工作与生活中能够更好的运用物联网工程相关的知识与技术，改善人们的生活质量，提高人们的生活水平。

物联网工程的概念物联网是新一代信息技术的重要组成部分。

其英文名称是“The Internet of things”。

顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。

这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、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，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

在现阶段，物联网是借助各种信息传感技术和信息传输和处理技术，使管理的对象(人或物)的状态能被感知、能被识别，而形成的局部应用网络;在不远的将来，物联网是将这些局部应用网络通过互联网和通信网连接在一起,形成的人与物、物与物相联系的一个巨大网络，是感知中国、感知地球的基础设施。

物联网工程的支撑技术(一) 射频识别技术——以射频识别技术为基础，利用电子标签和阅读器组成最简单的物联网。

RFID(RadioFrequencyIdentification)是一种无线射频识别技术，它是自动识别技术的一种。

从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。

RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。

系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

RFID的基本组成部分应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说现在都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。

阅读器（Reader）：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器（如：C5000W）或固定式读写器；应用软件系统：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。

RFID的特点（一）射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。

有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。

可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

（二）射频技术在物流管理中的适用性物流管理的本质是通过对物流全过程的管理，实现降低成本和提高服务水平两个目的。

RFID技术的工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder 电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

(二) M2M技术——M2M就是物对物的信息交换，这就是物联网的思想。

M2M有以下三个基本特征：1数据和节点(DEP)2通信网络 3数据融合点(DIP)。

DEP和DIP可以用于任何子系统集成。

一般而言，一个数据端点(DEP)指的是一个微型计算机系统，一个连接到程序或者是更高层次子系统的端点。

另一个端点连接到通信网络。

在大多数的MSM应用中，都有几个DEP。

另一方面，一个典型的M2M应用只有一个数据结合点。

虽说是这样，但是可以设想M2M应用有多个DIP。

对于DIP没有硬性的规定。

例如可以形成一个互联网服务器或特殊的软件应用在交通控制主机。

M2M应用的信息流也未必是面向服务器的。

相反，DIP 和DIP之间的直接通信路线是被支持的，还有单个DEP之间直接和间接的联系，就像我们所熟知的P2P(Peer-to-Peer)联系一样如上所述，M2M应用的通信网络是DEP(数据终点)和DIP(数据集成电)之间的中央连接部分。

就物理部分来说，这种网络的建立可以使用局域网、无线网络、电话网络/ISDN。

(三) 传感网技术——无处不在的传感控制网是建设智慧城市、智能家居的基础技术。

传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化，正经历着一个从传统传感器(Dumb Sensor)→智能传感器(Smart Sensor)→嵌入式Web传感器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统（SOC， System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展, 无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSN)技术应运而生，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。

这成为当前所有领域内的新热点。

无线传感器网络是一种跨学科技术，就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

基于 MEMS 的微传感技术和无线。

(四) 两化融合技术——以信息化促进工业化，以工业化带动信息化，这个才是最正经的用途。

两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。

信息化与工业化融合发展的特征是全方位、多层次、跨领域、一体化。

信息化不只是与某个门类工业融合，而是与所有工业门类都融合。

信息化不只是与工业企业的某个环节融合，而是与采购、设计、生产、销售、客服等多个环节融合。

信息化与工业化融合不仅体现在技术、产品层面，还体现在管理、产业层面。

此外，信息化与工业化融合把生产和管理紧密地结合起来，实现管控一体化。

分类分析，信息化与工业化融合可以分为技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个层次。

技术融合是指工业技术与信息技术的融合，产生新的技术，推动技术创新。

例如，汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术，工业生产和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。

产品融合是指信息技术或产品融合到工业产品中，增加产品的技术含量，提高产品的附加值。

例如，普通机床增加数控系统之后就变成了数控机床，传统家电采用了电子信息技术之后就变成了信息家电，普通玩具增加电子遥控技术之后就成了遥控玩具，产品价格比原来有大幅提高。

业务融合是指信息技术应用到原材料采购、产品研发设计、生产制造、市场营销、财务管理、人力资源管理等各个环节，促进业务创新和管理创新。

物联网的结构体系当前物联网结构体系为三层：感知层、网络层和应用层。

①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、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS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，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息，并且将信息传递出去。

②网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、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，负责传递和处理感知层获取的信息。

③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。

物联网的前景物联网的应用仍然存在成本、技术、政策、用户壁垒等瓶颈，从目前情况来看，环保、安防、智能交通、农业、医疗推广的可能性最大，而企业和个人的物联网应用的普及仍然需要较长时间。

虽然未来物联网将拓展到智能家居、智能交通、智能医疗等各个领域，但现在还没到广泛应用的时候，估计在中国还得需要几年的时间。

物联网产业的兴起，不能跟风无序地发展。

当前，我国还处于发展初期阶段，各个产业链还缺少一定的行业标准，RFID应用产业市场密钥体系独自为政，国内也缺少统一的行业标准，每家企业生产的产品绝大多数是不通用的，包括刚刚兴起的手机一卡通，电信、移运、联通三家采用的是不同的技术标准，即使同一家运营商采购的标准也不尽完全相同;因此物联网产业的兴起，更多的需要政府部门引导整个产业链出台更多行业技术标准，以规范各个产业的生产、研发秩序。

物联网工程专业简介本专业主要从事信息感知，异构网络互联、融合与数据传输，计算机智能控制，物联网软件设计，物联网应用技术等方面的研究，并学习和探讨这些领域的开发、应用的关键技术。

本专业显著特点是多学科交叉、关联领域广、知识更新快、社会需求量大。

本科毕业生应具有良好的科学素质，系统掌握本专业的基本理论、基本知识和基本技能；受到良好的科学思维和科学实验的基本训练；对物联网的相关技术具有应用能力和初步设计能力；对物联网及相关学科的新发展及应用前景有所了解；熟练应用各种感知与识别设备、物联网建网技术及数据处理技术；能熟练掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料；毕业生具有一定的研究、应用、开发、管理及分析、解决一般实际问题的能力。

本专业旨在培养德智体全面发展，具有良好的科学素养和文化修养，系统地掌握本专业的基础理论、基本方法和基本技能，受过科学研究与实际应用的初步训练、具有一定的创新能力，能够在物联网领域从事科学研究、工程设计、应用开发、运营管理等方面的高级复合型人才。

主要专业课程：物联网导论、C++程序设计、数据结构、计算机网络、无线通信、数据库原理、无线传感器原理与设计、RFID原理与设计、物联网软件设计、物载信息获取与识别、无线传感器网络、物联网体系结构、异构网络互联与融合、物联网中间件设计等。