物联网PPT(新)

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❖物联网(The Internet of things,IOT)的 基本定义:
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,将任何物品通过有线与 无线方式与互联网连接,进行通信和信息 交换,以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一种网络。
我的理解
❖ 无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),或称 射频识别技术,是从二十世纪 90年代兴起的一项非接触式自 动识别技术。它是利用射频方 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。
丰富的地址资源使得物联网成为可能。
RFID与条形码比较
RFID标签 分类
❖按供电方式分为有源卡和无源卡。 ✓有源是指卡内有电池提供电源,其作用
距离较远,但寿命有限、体积较大、成 本高,且不适合在恶劣环境下工作; ✓无源卡内无电池,它利用波束供电技术 将接收到的射频能量转化为直流电源为 卡内电路供电,其作用距离相对有源卡 短,但寿命长且对工作环境要求不高。
IPv6
❖ 物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址 ❖ 现有标准IPv4只支持大概40亿(232次方)个网络
地址,平均每个人不到1个,人都不够分的。 ❖ IPv6是互联网协议第四版(IPv4)的更新版
Pv6支持2128(约3.4 ×1038)个地址,这等价于 在地球上每平方英寸有4.3×1020地址( 6.7×1017地址/mm2)
WSN网络概述
❖ 无线传感器网络(WSN)是集计算机、通信、网络、智能计算、 传感器、嵌入式系统、微电子等多个领域交叉综合的新兴学科,它 将大量的多种类传感器节点(传感、采集、处理、收发、网络于一 体)组成自治的网络,实现对物理世界的动态智能协同感知。无线 传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传 感器网络被应用于很多民用领域,如环境与生态监测、健康监护、 家庭自动化、以及交通控制等。
一般而言,被动式标签的天线有两个任务,第一:接收读取器所发出的电磁波,藉 以驱动标签IC;第二:标签回传信号时,需要靠天线的阻抗作切换,才能产生0与1 的变化。问题是,想要有最好的回传效率的话,天线阻抗必须设计在“开路与短 路”,这样又会使信号完全反射,无法被标签IC接收,半主动式标签就是为了解决 这样的问题。半主动式类似于被动式,不过它多了一个小型电池,电力恰好可以驱 动标签IC,使得IC处于工作的状态。这样的好处在于,天线可以不用管接收电磁波 的任务,充分作为回传信号之用。比起被动式,半主动式有更快的反应速度,更好 的效率。 主动式
物联网核心技术
❖物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置 、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统 、Internet 与移动网络,网络服务,行业应 用软件。在这些技术当中,又以底层嵌入 式设备芯片开发最为关键,引领整个行业 的上游发展,以下我们着重介绍 RFID 技术 和 WSN 技术。
RFDI技术
LOGO
物联网
The Internet of things
www.themegallery.com
LOGO
IOT应用场景:物体‘说话’LOGO
保健中心提醒 您:您的血压
太高了
前方发生了 交通事故
主人弄丢了我, 我的位置在×××
主人不在家,空调关 闭,报警系统启动
我好渴, 我要喝水
物联网
❖物联网的来源及概念 ❖物联网的三个层次 ❖物联网的四个支撑技术
识别工作时无须人工干预,应用便利
无机械磨损,寿命长,可工作于各种油渍、灰尘 污染等恶劣的环境
可识别高速运动物体并同时识别多个电子标签
读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口,
保证其自身的安全性
数据安全方面除电子标签的密码保护外,数据部分
可用一些算法实现安全管理
读写器与标签之间存在相互认证的过程,实现安
RFID系统组成
电子标签 (Tag)
RFID
天线
系统
阅读器
(Antenna)
(Reader)
❖ 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。
❖ 物联网是通过各种传感技术(RFID、传感器、 GPS、摄像机、激光扫描器……)、各种通讯手 段(有线、无线、长距、短距……),将任何物 体与互联网相连接,采集其声、光、热、电、力 学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互 联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物 与物、物与人,所有的物品与网络的连接,进而 实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。
物联网来源
Mark Weiser(1952-1999)
前施乐公司首席科学家 1991年在权威杂志《美国科学》发表文章 预测: 计算机将最终“消失”,演变为在 我们没有意识到其存在时,就已融入人们 的生活中的境地。
计算模式的发展
❖ “十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,
沃尔玛使用的RFID
RFID的组成
❖应答器:由天线,耦合元件及芯片组成, 一般来说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: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
❖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 。
被动式
被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动,这 些电磁波是由RFID读取器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时,可以向读取器 发出数据。这些数据不仅包括ID号(全球唯一标示ID),还可以包括预先存在于标 签内EEPROM中的数据。 由于被动式标签具有价格低廉,体积小巧,无需电源的优点。市场的RFID标签主要 是被动式的。 半主动式
若为修改信息的写命令,有关控制逻辑引起电 子标签内部电荷泵提升工作电压,提供电压擦 写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符, 则返回出错信息。
RFID的优点
与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC ❖ 卡等相比,射频识别技术具有很多突出的优点:
非接触操作,长距离识别(几厘米至几十米),完成
认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断 像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周 期定律”。
▪ 1965年前后的“大型机”; ▪ 1980年前后的“个人计算机”; ▪ 1995年前后的“互联网”; ▪ 2010年前后“物联网”。
❖ 在当下的“15年”,一场新的变革正悄然兴起, 那就是“物联网”。有人将2010年称为“物联网 元年”。
信息。
可靠传输
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
智能处理
利用计算机技术,及时地对海量的 数据进行信息控制,真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通。
物联网的三个层次
❖网络层: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。
感知层 网络层 应用层
物联网的三个层次
❖感知层:据采集与感知主要用于采集物理 世界中发生的物理事件和数据,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、二维码和实时定位等技术。
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态
进入读写器工作区域的电子标签接收此信号, 卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、 调制、解码、解密,然后对命令请求、密码、 权限等进行判断。
若为读命令,控制逻辑电路则从存储器中读取 有关信息,经加密、编码、调制后通过片上天 线再发送给阅读器,阅读器对接收到的信号进 行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。
全通信和存储
RFID 技术-标准概况
❖ RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两 大部分组成。目前已经发布或者正在制定中的标准主要与 数据采集相关,其中包括电子标签与读写器之间的接口、 读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与读写 器的性能和一致性测试规范以及 RFID 标签的数据内容编 码标准等。在 RFID 标签的数据内容编码领域,各路标准 竞争最为激烈。目前全球共有五大标准组织,分别代表了 国际上不同团体或者国家的利益。其中 EPCGlobal 是由 北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织 联合成立,在全球拥有上百家成员,并且得到了零售巨头 沃尔玛、制造业巨头强生、宝洁等大型企业的强力支持。 而 AIM、ISO、UID 则代表一部分欧美国家以及日本对 RFID 标准的争夺;IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、亚洲 等国家为主,比较而言,EPCGlobal 得到更多厂商的认可 和支持。
息,比如 ▪ 装载在高层建筑、桥梁上的监测设备; ▪ 人体携带的心跳、血压、脉搏等监测医疗设备; ▪ 商场货架上的电子标签; ❖ 2、可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时 准确地传递出去; ❖ 3、智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的 数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
与被动式和半被动式不同的是,主动式标签本身具有内部电源供应器,用以供应内 部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说,主动式标签拥有较长的读取距离和较 大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。
RFID主要频段标准及特性
RFID工系统工作作原理原理
读写器将要发送的信息,经编码后加载到高频 载波信号上再经天线向外发送。
物联网核心技术来自百度文库WSN
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信号的 器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成 。
无线传感器网络(WSN)
• 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。
❖ 从物联网本质分析,它是信息技术发展到一定阶 段后出现的一种聚合性应用与技术提升,是将各 种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化 技术聚合与集成应用实现人与物对话,创造智慧 的世界。被称为信息产业第三次浪潮。
❖ 第一次:PC机时代
❖ 第二次:互联网时代
❖ 第三次:物联网时代
物联网定义
❖2010 年温总理在十一届人大三次会议上所 作政府工作报告中对物联网做了这样的定 义: 物联网是指通过信息传感设备,按照约定 的协议,把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它 是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
“物”的涵义
❖这里的“物”要满足以下条件才能够被纳 入“物联网”的范围:
❖1、要有数据传输通路; ❖2、要有一定的存储功能; ❖3、要有CPU; ❖4、要有操作系统; ❖5、要有专门的应用程序; ❖6、遵循物联网的通信协议; ❖7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
与任何物体相连
物联网的三个层次
物联网定义
❖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)的定义:物联网主要解 决物品到物品( Thing to Thing, T2T) ,人到 物品(Human to Thing, H2T) ,人到人 (Human to Human,H2H)之间的互连。
物联网基本定义
❖ 无线传感器网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外,还装 备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源(通常为 电池)。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒,小到一粒尘埃。传 感器节点的成本也是不定的,从几百美元到几美分,这取决于传感 器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸 与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与带宽的受限。
物联网的三个层次
❖应用层:应用层主要包含应用支撑平台子 层和应用服务子层。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 的信息协同、共享、互通的功能。应用服 务子层包括智能交通、智能医疗、智能家 居、智能物流、智能电力等行业应用。
物联网的三个层次
❖ 物联网三个重要特征: ❖ 1、全面感知,利用RFID,传感器,二维码等随时随地获取物体的信
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