《物联网讲稿》PPT课件
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2010 年３月５日 温家宝总理在第十一届全国人 民代表大会第三次会议政府工作报告中，提出发 展物联网产体系结构
感知层 网络层 应用层
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10
物联网的体系结构
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11
三、物联网的体系结构
感知层
是物联网的皮肤和五官，识别物体,采集信息。 感知层包括条码标签和识读器、RFID标签和读
智慧的物联网
感知中国和世界的技术
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1
目录
1. 物联网的定义 2. 物联网的发展历史 3. 物联网的体系结构 4. 物联网的关键技术 5. 物联网的应用领域 6. 物联网的现状和不足 7. 影响物联网发展的因素
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2
一、物联网的定义
基本定义：“物联网”（Internet of Things）指 将各种信息传感设备，如射频识别（Radio Frequency Identification， RFID)装置、红 外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种 装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。 其目的是让所有的物品都与网络连接在一起， 方便识别和管理。
端到端的、广域的无线IP连接 ） ➢ 广电网络、NGB（下一代广播电视网 ）
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15
四、物联网的关键技术
三、应用层 ➢ 企业资源计划（ERP：Enterprise Resource Planning
） ➢ 专家系统（Expert System) ➢ 云计算（Cloud Computing） ➢ 系统集成（System Integrate） ➢ 行业应用（Industry Application） ➢ 资源打包（Resource Package）
是物联网的大脑，实现数据处理与应用。 应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,与
行业需求结合,完成行业智能化,这相似于人的 社会分工,最终构成人类社会。
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四、物联网的关键技术
一、感知层 ➢ 传感器技术：感知物资信息 ➢ RFID（Radio Frequency Identification）技术：智能识别
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16
RFID技术
❖ RFID技术利用射频方式进行非 接触双向通信，以达到自动识 别目标对象并获取相关数据， 具有精度高、适应环境能力强 、抗干扰强、操作快捷等许多 优点。
❖ RFID应用系统由RFID标签、 RFID读写器与RFID数据管理系 统组成。
沃尔玛使用的RFID标签
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RFID基础知识
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20
WSN 技术
无线传感器网络（wireless sensor network）是由部 署在监测区域内大量的微型传感器节点，通过无 线通信方式形成的网络。能够实时监测和采集网 络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些 信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内 目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特 点，有着广阔的应用前景。
（3）如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行 灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据;
（4）如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆 下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。
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36
实时交通信息
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37
食品安全
可追溯是确保食品安全的最有效工具，目前政府机构、 生产经营机构、批发销售机构和消费者群体正在越来 越迫切的要求在食品生产和食品供应链应用可追溯测 量方式。
无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和管理 节点组成。
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五、物联网的应用领域
市政管理 农业园林 医疗保健 智能楼宇 交通管理 食品安全 通信行业
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数字太原典型应用
所有的市政公用设施、道路交通设施、市容环 境、园林绿化及房屋建筑等部件均进行编码， 每一个城市部件都有自己的“身份证”，包括 产权单位、用途、联系人等详细信息。有了这 个系统，就如同为城市管理安上了一个“千里 眼”。街道上的井盖坏了，家门口的路灯不亮 了，不用打投诉电话，在GPS定位系统的跟踪 搜索下，系统就会在第一时间发现并帮居民把 问题解决掉。
可追溯就是一种还原产品生产全部过程和应用历史、 以及发生场所、销售渠道的能力，以发现食品链的最 终端 。
肉食品可追溯的前提条件是必须在肉食品从饲养到零 售的全过程中不断地进行完整、准确和唯一的标识。 标识技术由于条形码的发展，特别是RFID电子标签 技术的快速发展，为肉食品供应链全程批次和个体的 可靠标识提供前所未有的技术保障。
研究发展 ---物联网相关技术仍处在不成熟阶段， 需要各国政府投入大量资金支持科研，技术转 化。
系统开放--物联网的发展离不开合理的商业模 型运作和各种利益投资。对物联网技术系统的 开放，将会促进应用层面的开发和各种系统间
的互操作性。
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44
2008 年 11 月 IBM 提出“智慧的地球”概念，即 “互联网+物联网=智慧地球”，以此做为经济振兴战 略。。
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8
二、物联网的发展历史
2009 年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业 发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破 核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信 息中心，或者叫“感知中国”中心。
有车卡无人卡，或有车卡和人卡但集到的车牌号不相同，只要其中任何一种情 况发生，该车均会被拦截。
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19
RFID基础知识
日本东京大学坂村健 教授在计算所介绍 RFID。
萝卜上的RFID记录了 整个萝卜生产信息 （产地、施肥、农 药），运输信息等。 买家在超市可以追踪 这些信息。
桌子上的烟、酒、饮 料都有RFID。
“热炒的物联网仍只是一个理想的状态，3 年甚至 5 年之后也未必能普遍应用。”它绝大部分的业务仍然 会是数据采集应用的扩展，难以实现更加“智能”， 很难实现“物与物对话”的“真正物联网”。
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七、影响物联网发展的因素
个人隐私与数据安全 --安全因素的考虑会影响 物连网的设计，避免个人数据受窃听受破坏的 威胁。除此之外，专家称物联网的发展会改变 人们对于隐私的理解。
2004 年 日本总务省提出 u-Japan 构想中，希望把日 本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything， Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了 u-Korea 战略。
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7
二、物联网的发展历史
2005 年 11 月 国际电信联盟发布了《ITU 互联网报 告 2005：物联网》，指出，无所不在的“物联网” 通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、 从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交互。
公文包会提醒主人忘带了什么东西； 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求; 司机出现操作失误时汽车会自动报警； ……
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5
物联网IOT基本理论模型
智能卡 二维码
跟踪定位
条形码
近距离 通信
传感器技术
网关设 备
高速 数据 网络
因特网
GPS
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二、物联网的发展历史
1999 年麻省理工学院自动标识中心提出物联网概念， 即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。
（重点介绍） ➢ 微机电系统（MEMS）：采集信息 ➢ GPS/GIS技术：全球定位/地理信息系统 二、网络层 ➢ 无线传感器网络（WSN）技术 （重点介绍） ➢ Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线保真技术） ➢ 通信网、互联网、3G网络、IPV6 ➢ GPRS网络（基于GSM系统的无线分组交换技术，提供
公众信任 ---信息安全目前是广大群众对物联网 的主要关注点。如果物联网的设计没有健全的 安全机制，会降低公众对此信任。
标准化 ---标准化无疑是影响物联边普及的重要 因素。目前 RFID，WSN 等技术领域还没有一 套完整的国际标准，各厂家的设备往往不能实 现互操作。
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七、影响物联网发展的因素
写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器 网络等,主要是识别物体,采集信息,与人体结构 中皮肤和五官的作用相似。
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三、物联网的体系结构
网络层
是物联网的神经中枢,用来传输信息。 网络层包括通信与互联网的融合网络、网络治
理中心、信息中心和智能处置中心等。
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三、物联网的体系结构
应用层
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3
一、物联网的定义
欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到 互联的物品网络。
国际电信联盟ITU 定义：from anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything.
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4
国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的情形：
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交通管理
实时交通信息 通过随处安置的传感器，可以实时获取路况信息，帮助监控和控制交 通流量。人们可以获取实时的交通信息，并据此调整路线，从而避免 拥堵。
道路收费
（1）系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写 入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案;
（2）车辆进入收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读 取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查;
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医院病房电子巡检
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智能家居
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联网的水电煤表
通过内置的RFID芯片，这些表中的数字信息可 以集中在数据采集器中，然后通过3G网络传送至 电信后台系统。 在现场展示的后台系统中，显示不同编号的表 对应着的不同用电量（煤气量）。“只要记住每家 表的编号，水电煤公司以后就不用上门抄表，在 电脑上看得很清楚。”
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精细农业
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精细农业
➢ 将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区 域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气 体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、 电导率、pH值、氮素等土壤信息。
➢ 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字 化、网络化。
➢ 将效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于 露地栽培产量10倍以上
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通信行业
在“2009 年中国国际信息通信展览会”上，中国 移动展出了手机支付。手机支付实际上主要是手 机 SIM 卡的更换，由普通 SIM 卡更换为 RFIDSIM卡，而不需要对手机进行更换。用户在消费 时，只需要将手机从接收器上轻轻一扫，就可以 方便进行各种购物，以及获得详细的费用清单。
中国联通在上海推出了公交卡手机，通过刷手机 可以实现公交车票支付，这些都是典型的应用。
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40
公交卡手机
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41
六、物联网的现状和不足
欧盟估计，物联网目前还不成熟，只是一些充满前景 的技术的展望，预计在应后的 5到 15 年中会极大的 改变我们的社会。
中国媒体认为物联网作为信息化的第三波潮流，将在 未来几来刺激经济发展，带来相关行业的巨额投资。 但中国物联网的标准仍在制定中，相关技术并未发展 成熟。
❖ RFID标签由芯片、天线及 相关电路组成。
❖ 工作原理：RFID标签进入 电磁场后，接收RFID读写 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； 读写器读取信息并解码后， 送至数据管理系统进行有关 数据处理。
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基于RFID技术的车辆出入安全管理系统设计
双卡(电子标签)识别技术：为车主配置 2张识别卡(电子标签)，一张固定车辆 挡风玻璃上不可拆卸，称为“车卡”；另一张由车主手持或放在车辆仪表盘的 卡架上，可以随身携带，称为“人卡”。车辆通过门禁时，系统必须同时采集 到车卡和人卡的车牌号，而且相同，才能对该车放行。如果无车卡和人卡，或
感知层 网络层 应用层
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物联网的体系结构
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三、物联网的体系结构
感知层
是物联网的皮肤和五官，识别物体,采集信息。 感知层包括条码标签和识读器、RFID标签和读
智慧的物联网
感知中国和世界的技术
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目录
1. 物联网的定义 2. 物联网的发展历史 3. 物联网的体系结构 4. 物联网的关键技术 5. 物联网的应用领域 6. 物联网的现状和不足 7. 影响物联网发展的因素
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一、物联网的定义
基本定义：“物联网”（Internet of Things）指 将各种信息传感设备，如射频识别（Radio Frequency Identification， RFID)装置、红 外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种 装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。 其目的是让所有的物品都与网络连接在一起， 方便识别和管理。
端到端的、广域的无线IP连接 ） ➢ 广电网络、NGB（下一代广播电视网 ）
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四、物联网的关键技术
三、应用层 ➢ 企业资源计划（ERP：Enterprise Resource Planning
） ➢ 专家系统（Expert System) ➢ 云计算（Cloud Computing） ➢ 系统集成（System Integrate） ➢ 行业应用（Industry Application） ➢ 资源打包（Resource Package）
是物联网的大脑，实现数据处理与应用。 应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,与
行业需求结合,完成行业智能化,这相似于人的 社会分工,最终构成人类社会。
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四、物联网的关键技术
一、感知层 ➢ 传感器技术：感知物资信息 ➢ RFID（Radio Frequency Identification）技术：智能识别
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RFID技术
❖ RFID技术利用射频方式进行非 接触双向通信，以达到自动识 别目标对象并获取相关数据， 具有精度高、适应环境能力强 、抗干扰强、操作快捷等许多 优点。
❖ RFID应用系统由RFID标签、 RFID读写器与RFID数据管理系 统组成。
沃尔玛使用的RFID标签
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RFID基础知识
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WSN 技术
无线传感器网络（wireless sensor network）是由部 署在监测区域内大量的微型传感器节点，通过无 线通信方式形成的网络。能够实时监测和采集网 络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些 信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内 目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特 点，有着广阔的应用前景。
（3）如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行 灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据;
（4）如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆 下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。
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实时交通信息
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食品安全
可追溯是确保食品安全的最有效工具，目前政府机构、 生产经营机构、批发销售机构和消费者群体正在越来 越迫切的要求在食品生产和食品供应链应用可追溯测 量方式。
无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和管理 节点组成。
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五、物联网的应用领域
市政管理 农业园林 医疗保健 智能楼宇 交通管理 食品安全 通信行业
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数字太原典型应用
所有的市政公用设施、道路交通设施、市容环 境、园林绿化及房屋建筑等部件均进行编码， 每一个城市部件都有自己的“身份证”，包括 产权单位、用途、联系人等详细信息。有了这 个系统，就如同为城市管理安上了一个“千里 眼”。街道上的井盖坏了，家门口的路灯不亮 了，不用打投诉电话，在GPS定位系统的跟踪 搜索下，系统就会在第一时间发现并帮居民把 问题解决掉。
可追溯就是一种还原产品生产全部过程和应用历史、 以及发生场所、销售渠道的能力，以发现食品链的最 终端 。
肉食品可追溯的前提条件是必须在肉食品从饲养到零 售的全过程中不断地进行完整、准确和唯一的标识。 标识技术由于条形码的发展，特别是RFID电子标签 技术的快速发展，为肉食品供应链全程批次和个体的 可靠标识提供前所未有的技术保障。
研究发展 ---物联网相关技术仍处在不成熟阶段， 需要各国政府投入大量资金支持科研，技术转 化。
系统开放--物联网的发展离不开合理的商业模 型运作和各种利益投资。对物联网技术系统的 开放，将会促进应用层面的开发和各种系统间
的互操作性。
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2008 年 11 月 IBM 提出“智慧的地球”概念，即 “互联网+物联网=智慧地球”，以此做为经济振兴战 略。。
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二、物联网的发展历史
2009 年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业 发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破 核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信 息中心，或者叫“感知中国”中心。
有车卡无人卡，或有车卡和人卡但集到的车牌号不相同，只要其中任何一种情 况发生，该车均会被拦截。
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RFID基础知识
日本东京大学坂村健 教授在计算所介绍 RFID。
萝卜上的RFID记录了 整个萝卜生产信息 （产地、施肥、农 药），运输信息等。 买家在超市可以追踪 这些信息。
桌子上的烟、酒、饮 料都有RFID。
“热炒的物联网仍只是一个理想的状态，3 年甚至 5 年之后也未必能普遍应用。”它绝大部分的业务仍然 会是数据采集应用的扩展，难以实现更加“智能”， 很难实现“物与物对话”的“真正物联网”。
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七、影响物联网发展的因素
个人隐私与数据安全 --安全因素的考虑会影响 物连网的设计，避免个人数据受窃听受破坏的 威胁。除此之外，专家称物联网的发展会改变 人们对于隐私的理解。
2004 年 日本总务省提出 u-Japan 构想中，希望把日 本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything， Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了 u-Korea 战略。
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二、物联网的发展历史
2005 年 11 月 国际电信联盟发布了《ITU 互联网报 告 2005：物联网》，指出，无所不在的“物联网” 通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、 从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交互。
公文包会提醒主人忘带了什么东西； 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求; 司机出现操作失误时汽车会自动报警； ……
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物联网IOT基本理论模型
智能卡 二维码
跟踪定位
条形码
近距离 通信
传感器技术
网关设 备
高速 数据 网络
因特网
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二、物联网的发展历史
1999 年麻省理工学院自动标识中心提出物联网概念， 即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。
（重点介绍） ➢ 微机电系统（MEMS）：采集信息 ➢ GPS/GIS技术：全球定位/地理信息系统 二、网络层 ➢ 无线传感器网络（WSN）技术 （重点介绍） ➢ Wi-Fi（Wireless Fidelity,无线保真技术） ➢ 通信网、互联网、3G网络、IPV6 ➢ GPRS网络（基于GSM系统的无线分组交换技术，提供
公众信任 ---信息安全目前是广大群众对物联网 的主要关注点。如果物联网的设计没有健全的 安全机制，会降低公众对此信任。
标准化 ---标准化无疑是影响物联边普及的重要 因素。目前 RFID，WSN 等技术领域还没有一 套完整的国际标准，各厂家的设备往往不能实 现互操作。
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七、影响物联网发展的因素
写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器 网络等,主要是识别物体,采集信息,与人体结构 中皮肤和五官的作用相似。
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三、物联网的体系结构
网络层
是物联网的神经中枢,用来传输信息。 网络层包括通信与互联网的融合网络、网络治
理中心、信息中心和智能处置中心等。
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三、物联网的体系结构
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一、物联网的定义
欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到 互联的物品网络。
国际电信联盟ITU 定义：from anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything.
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国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的情形：
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交通管理
实时交通信息 通过随处安置的传感器，可以实时获取路况信息，帮助监控和控制交 通流量。人们可以获取实时的交通信息，并据此调整路线，从而避免 拥堵。
道路收费
（1）系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写 入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案;
（2）车辆进入收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读 取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查;
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医院病房电子巡检
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智能家居
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联网的水电煤表
通过内置的RFID芯片，这些表中的数字信息可 以集中在数据采集器中，然后通过3G网络传送至 电信后台系统。 在现场展示的后台系统中，显示不同编号的表 对应着的不同用电量（煤气量）。“只要记住每家 表的编号，水电煤公司以后就不用上门抄表，在 电脑上看得很清楚。”
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精细农业
➢ 将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区 域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气 体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、 电导率、pH值、氮素等土壤信息。
➢ 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字 化、网络化。
➢ 将效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于 露地栽培产量10倍以上
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通信行业
在“2009 年中国国际信息通信展览会”上，中国 移动展出了手机支付。手机支付实际上主要是手 机 SIM 卡的更换，由普通 SIM 卡更换为 RFIDSIM卡，而不需要对手机进行更换。用户在消费 时，只需要将手机从接收器上轻轻一扫，就可以 方便进行各种购物，以及获得详细的费用清单。
中国联通在上海推出了公交卡手机，通过刷手机 可以实现公交车票支付，这些都是典型的应用。
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公交卡手机
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六、物联网的现状和不足
欧盟估计，物联网目前还不成熟，只是一些充满前景 的技术的展望，预计在应后的 5到 15 年中会极大的 改变我们的社会。
中国媒体认为物联网作为信息化的第三波潮流，将在 未来几来刺激经济发展，带来相关行业的巨额投资。 但中国物联网的标准仍在制定中，相关技术并未发展 成熟。
❖ RFID标签由芯片、天线及 相关电路组成。
❖ 工作原理：RFID标签进入 电磁场后，接收RFID读写 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； 读写器读取信息并解码后， 送至数据管理系统进行有关 数据处理。
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基于RFID技术的车辆出入安全管理系统设计
双卡(电子标签)识别技术：为车主配置 2张识别卡(电子标签)，一张固定车辆 挡风玻璃上不可拆卸，称为“车卡”；另一张由车主手持或放在车辆仪表盘的 卡架上，可以随身携带，称为“人卡”。车辆通过门禁时，系统必须同时采集 到车卡和人卡的车牌号，而且相同，才能对该车放行。如果无车卡和人卡，或