物联网四大关键技术
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04 纳米电子。主要研究包括基于 量子效应的纳米电子器件等
纳米技术
纳米材料具有独特的4种基本效应：
颗粒尺寸变小会引起的宏观物理 性质变化。纳米颗粒尺寸小,比表面积 大,在熔点、磁学性能、电学性能和光 学性能等都较大尺寸颗粒发生了变化， 如金属纳米颗粒对光的吸收效果显著 增加。
微观粒子具有穿越势垒的能力称之为 隧道效应。如微小颗粒的磁化强度、 量子相干器件中的磁通量以及电荷等 也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系 统的势垒而产生变化。
Radio Frequency Identification
RFID技术
RFID简介 基本组成 应用领域 优势
RFID简介
快速 实时 准确
恶劣 环境
射频识别RFID（Radio Frequency Identification) ，是一种非接触式的自动识别技术，它 通过无线射频方式获取物体的相关数据，并对物体加以识别。
点
管理 节点
3
传感器模块负责监测待测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责 控制无线传感器节点的具体操作，存储和处理无线传感器节点采集的数据 以及其他节点发来的数据；无线通信模块则与其他无线传感器节点进行无 线通信、交换控制信息以及接收和发送节点采集到的数据；能量供应模块 负责为无线传感器节点提供运行所需的能量
汇聚 节点
2
汇聚节点主要是将无线传感节点收集到的信息汇集到一起， 再通过无线通信方式传送到管理节点，起到中间连接的作 用。无线传感器节点监测的数据沿着其他节点逐跳地进行 传输，在传输过程中监测数据可能被多个及诶按处理，经 过多跳路由到达汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管 理节点。
管理节点是终端监测平台，用户通过管理节点对无线传感器网络进 行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
50
40
30
20
10 非常低
0 （美分）
条码
较高
50左右 <50
RFID标签
ZigBee单 节点
其他如：磁卡
成本是射频识别技术能 否规模应用主要障碍
RFID生产费用已经很低，但还是没有达到人们所 预期全力投入生产的地步。如果能将RFID 的生产 费用再降低，且芯片更小，那么将很快取代现有 的条形码、二维码技术。
Wireless Sensor Network(WSN)
无线传感器网络
简介 体系结构 优势 应用
无线传感器简介
无线传感器网络的基本思想起源于20世纪70年代； 1978年，DARPA在卡耐基—梅隆大学成立了分布式传感 器网络工作组；1980年，DARPA的分布式无线传感器网 络（Wireless Sensor Network, WSN）项目开启了传感器 网络研究的先河；20世纪80~90年代，研究主要在军事 领域，成为网络中心战的关键技术，拉开了无线传感器 网络研究的序幕；20世纪90年代中后期，WSN引起了学 术界、军界和工业界的广泛关注，发端了现代意义的无 线传感器网络技术。
纳米级：0.1nm～100nm
纳米技术包括：材料、设计、制造、测 量和控制技术，涉及机械、电子、材料、 物理、化学、生物、医学等多个领域。
纳米技术
研究方向
目前普遍认为纳米技术研究的内容主要有以下四个方面:
01 纳米材料。如：金属、陶瓷等 02 纳米动力学。如：微型传感
器等
03 纳米生物学和医药学。主要研 究生物分子之间的相互作用等
RFID标签相比于条码成本：
价格高出许多倍
人们容易对RFID理解上的误区
RFID 与物 1 联网
RFID 与传 3 感器
RFID是物联网的重要部分，当并不是全部，RFID也不是都属于物联网。物联 网就是通过Internet将众多RFID应用系统连接起来并在广域网范围内对物品 身份进行识别的分布式系统。
表面效应 小尺寸效应
量子尺寸效应 宏观量子隧道效应
当微粒的直径降低到纳米尺度时, 其表面粒子数、表面积和表面能均会 大幅增加，使得表面原子具有高的活 性,极不稳定,易于通过与外界原子结 合而获得稳定。
量子尺寸效应将导致纳米微粒在 磁、光、电、声、热以及超导电性等 特性与块体材料的显著不同,例如,纳 米颗粒具有高的光学非线性及特异的 催化性能。
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行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ PPT论坛：www.1ppt.cn
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网络规模大 自组织网络
动态性网络 可靠性强
传感器节点数量众多，例如对森林、草 原进行防火监控、野生动物活动情况监 测、环境监测等往往要布置大量的无线 传感器节点
无线传感器网络的拓扑结构经常改变， 原因在于，环境变化造成通信故障； 节点本身发生故障时；增加了新节点； 或者根据路由算法的优化做出的改变
WSN的网络协议层次
条形码易划破、污染、脱落，且不能辨认躯体的商品 RFID标签耐高温、防水、耐腐蚀；芯片内存有该产品的详细信息：产品的
名称、产地、材料、批次、生产日期，以及产品有效等信息
条形码易泄露信息，并且可被伪造 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被
伪造及变造
成本分析
80
70
60
Nanotechnology
纳米技术
技术背景 研究内容 材料效应 应用领域 纳米技术与物联网
纳米技术
纳米技术是20世纪80年代末诞生并崛起的高科技,它的 基本涵义是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成,通过直接 操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米技术的出现标 志着人类的认知领域已拓展至原子、分子水平,标志着人类 科学技术的新时代——纳米科技时代的来临。
又称读写器，既可读取标 签信息，也可改写标签上 的信息。 通过调节读写器的发射功 率可以调节读写距离的远 近。
RFID可以用在哪些地方
仓库 物流
校园
各个
畜牧
管理
领域
行业
产线 管理
1 食品溯源： 食品信息查询、安全追溯、禽畜管理……
军事装备：
2 可以实现军事装备的自动识别与自动化管理，军事物 流的有效应用，提升军事战略行动上的有效性、安全 性和准确性。
从信息传递的基本原理来说，RFID技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间 的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波 信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射 功率的通信"奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。
基本组成
RFID技术无需与被识别物品直接接触，即可完成信息的输入和处理，能快速、实时、 准确地采集和处理信息，可工作于各种恶劣环境，是21世界十大重要技术之一。
RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，RFID技术是一项利用射频信 号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别 目的的技术。
logo
物联网课堂报告 浅谈物联网四大关键技术
组员：XXX
目录
CONTENTS
RFID技术
传感网络技术
纳米技术
wenku.baidu.com
智能技术
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WSN的特点及优势
无线传感器节点额位置布设前不能事先确 定，节点之间的互相邻居关系也不能实现 确认；因此要求无线传感器节点具有自组 织能力，能够自动进行配置管理
节点本身硬件结构可靠：布设时可以通过 飞机撒布、人员随机撒布的方式，且工作 适应风雨、酷暑、严寒等恶劣环境 网络结构可靠；软件可靠；信息保密性强
协议 层次
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不 用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
物理层提供简单健壮的信号调制和无线 收发技术
数据链路层负责数据帧、帧检测、媒体访 问和差错控制
网络层主要负责路由生成与路由选择
传输层负责数据流的传输控制，是保证通 信服务质量的重要部分
应用层包括一系列基于监测任务的应用层 软件
RFID
与精 确定
2
位
RFID不能准确定位，只能确定标签是否在可读区内。因为 RFID工作在高频段，读写距离又不远，很难通过类似于 GPS的卫星定位方式实现坐标读取。目前使用RFID来做精 确定位，从工程意义上来讲是不现实的。
RFID是射频识别技术，不是传感器。它主要通过标签对应的唯一 EPC码识别标志物。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的 信息，并按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出， 以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
3 防伪防盗： 珠宝防伪、酒类防伪、服装零售防盗……
为何选择RFID替代传统条形码
RFID
01 非接触
技 术
02 省时
有
哪
03 耐用
些
优 势
04 安全
条形码必须近距离扫描 RFID标签无需靠近读取器，远距离也可读取
条形码每次只能扫描一张，且不能反复利用 RFID可同时读取多张标签，读取速度块；
标签内容可反复擦写，写入时间 相比打印条码更省时
医疗监护方面：无线传感器网络在检测人体生理数据、
2 老年人健康状况、医院药品管理及远程医疗等方面可以 发挥出色的作用。在病人身上安置体温采集、呼吸、血 压等测量传感器，医生可以远程了解病人的情况。
煤矿领域：北京邮电大学的研究人员开展了煤矿瓦斯报
3 警和矿工定位无线传感器网络系统的研究，一个节点上 包括了温湿度传感器、瓦斯传感器、粉尘传感器等。
标签
有源(主动) 无源(被动)
由耦合元件及芯片组成， 每个RFID标签具有唯一的 电子编码（EPC），附着 在物体上标识目标对象。
天线
线极化天线 圆极化天线
是一种通信感应天线， 在实现数据通讯过程中 起重要作用，它将读写 器发出的信号传递给标 签，同时又将标签反馈 的信号传回读写器
阅读器
分体机 一体机 手持机
能量管理平台管理传感器节点如何使用能 量，在各个协议层都要考虑节省能量
移动管理平台检测并注册传感器节点的移 动，维护到汇聚节点的路由，动态跟踪
网络层主要负责路由生成与路由选择
WSN的应用
军事
应用
环境
医疗
领域
海洋
在农业上：我国是农业大国，农作物的优质高产对国家
1 的经济发展意义重大，无线传感器网络有着卓越的技术 优势，它可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、 牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表检测。
无线传感器网络是近年来基于数字电路、无线通信、
微电机系统等学科发展起来的一个新的研究领域，它是
由部署在检测区域内大量廉价的微型传感器节点组成，
通过无线通信的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，并发送给观察者。
WSN的体系结构
传感 器节 1
纳米技术
纳米材料具有独特的4种基本效应：
颗粒尺寸变小会引起的宏观物理 性质变化。纳米颗粒尺寸小,比表面积 大,在熔点、磁学性能、电学性能和光 学性能等都较大尺寸颗粒发生了变化， 如金属纳米颗粒对光的吸收效果显著 增加。
微观粒子具有穿越势垒的能力称之为 隧道效应。如微小颗粒的磁化强度、 量子相干器件中的磁通量以及电荷等 也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系 统的势垒而产生变化。
Radio Frequency Identification
RFID技术
RFID简介 基本组成 应用领域 优势
RFID简介
快速 实时 准确
恶劣 环境
射频识别RFID（Radio Frequency Identification) ，是一种非接触式的自动识别技术，它 通过无线射频方式获取物体的相关数据，并对物体加以识别。
点
管理 节点
3
传感器模块负责监测待测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责 控制无线传感器节点的具体操作，存储和处理无线传感器节点采集的数据 以及其他节点发来的数据；无线通信模块则与其他无线传感器节点进行无 线通信、交换控制信息以及接收和发送节点采集到的数据；能量供应模块 负责为无线传感器节点提供运行所需的能量
汇聚 节点
2
汇聚节点主要是将无线传感节点收集到的信息汇集到一起， 再通过无线通信方式传送到管理节点，起到中间连接的作 用。无线传感器节点监测的数据沿着其他节点逐跳地进行 传输，在传输过程中监测数据可能被多个及诶按处理，经 过多跳路由到达汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管 理节点。
管理节点是终端监测平台，用户通过管理节点对无线传感器网络进 行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
50
40
30
20
10 非常低
0 （美分）
条码
较高
50左右 <50
RFID标签
ZigBee单 节点
其他如：磁卡
成本是射频识别技术能 否规模应用主要障碍
RFID生产费用已经很低，但还是没有达到人们所 预期全力投入生产的地步。如果能将RFID 的生产 费用再降低，且芯片更小，那么将很快取代现有 的条形码、二维码技术。
Wireless Sensor Network(WSN)
无线传感器网络
简介 体系结构 优势 应用
无线传感器简介
无线传感器网络的基本思想起源于20世纪70年代； 1978年，DARPA在卡耐基—梅隆大学成立了分布式传感 器网络工作组；1980年，DARPA的分布式无线传感器网 络（Wireless Sensor Network, WSN）项目开启了传感器 网络研究的先河；20世纪80~90年代，研究主要在军事 领域，成为网络中心战的关键技术，拉开了无线传感器 网络研究的序幕；20世纪90年代中后期，WSN引起了学 术界、军界和工业界的广泛关注，发端了现代意义的无 线传感器网络技术。
纳米级：0.1nm～100nm
纳米技术包括：材料、设计、制造、测 量和控制技术，涉及机械、电子、材料、 物理、化学、生物、医学等多个领域。
纳米技术
研究方向
目前普遍认为纳米技术研究的内容主要有以下四个方面:
01 纳米材料。如：金属、陶瓷等 02 纳米动力学。如：微型传感
器等
03 纳米生物学和医药学。主要研 究生物分子之间的相互作用等
RFID标签相比于条码成本：
价格高出许多倍
人们容易对RFID理解上的误区
RFID 与物 1 联网
RFID 与传 3 感器
RFID是物联网的重要部分，当并不是全部，RFID也不是都属于物联网。物联 网就是通过Internet将众多RFID应用系统连接起来并在广域网范围内对物品 身份进行识别的分布式系统。
表面效应 小尺寸效应
量子尺寸效应 宏观量子隧道效应
当微粒的直径降低到纳米尺度时, 其表面粒子数、表面积和表面能均会 大幅增加，使得表面原子具有高的活 性,极不稳定,易于通过与外界原子结 合而获得稳定。
量子尺寸效应将导致纳米微粒在 磁、光、电、声、热以及超导电性等 特性与块体材料的显著不同,例如,纳 米颗粒具有高的光学非线性及特异的 催化性能。
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网络规模大 自组织网络
动态性网络 可靠性强
传感器节点数量众多，例如对森林、草 原进行防火监控、野生动物活动情况监 测、环境监测等往往要布置大量的无线 传感器节点
无线传感器网络的拓扑结构经常改变， 原因在于，环境变化造成通信故障； 节点本身发生故障时；增加了新节点； 或者根据路由算法的优化做出的改变
WSN的网络协议层次
条形码易划破、污染、脱落，且不能辨认躯体的商品 RFID标签耐高温、防水、耐腐蚀；芯片内存有该产品的详细信息：产品的
名称、产地、材料、批次、生产日期，以及产品有效等信息
条形码易泄露信息，并且可被伪造 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被
伪造及变造
成本分析
80
70
60
Nanotechnology
纳米技术
技术背景 研究内容 材料效应 应用领域 纳米技术与物联网
纳米技术
纳米技术是20世纪80年代末诞生并崛起的高科技,它的 基本涵义是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成,通过直接 操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米技术的出现标 志着人类的认知领域已拓展至原子、分子水平,标志着人类 科学技术的新时代——纳米科技时代的来临。
又称读写器，既可读取标 签信息，也可改写标签上 的信息。 通过调节读写器的发射功 率可以调节读写距离的远 近。
RFID可以用在哪些地方
仓库 物流
校园
各个
畜牧
管理
领域
行业
产线 管理
1 食品溯源： 食品信息查询、安全追溯、禽畜管理……
军事装备：
2 可以实现军事装备的自动识别与自动化管理，军事物 流的有效应用，提升军事战略行动上的有效性、安全 性和准确性。
从信息传递的基本原理来说，RFID技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间 的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波 信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的"利用反射 功率的通信"奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。
基本组成
RFID技术无需与被识别物品直接接触，即可完成信息的输入和处理，能快速、实时、 准确地采集和处理信息，可工作于各种恶劣环境，是21世界十大重要技术之一。
RFID技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，RFID技术是一项利用射频信 号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别 目的的技术。
logo
物联网课堂报告 浅谈物联网四大关键技术
组员：XXX
目录
CONTENTS
RFID技术
传感网络技术
纳米技术
wenku.baidu.com
智能技术
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WSN的特点及优势
无线传感器节点额位置布设前不能事先确 定，节点之间的互相邻居关系也不能实现 确认；因此要求无线传感器节点具有自组 织能力，能够自动进行配置管理
节点本身硬件结构可靠：布设时可以通过 飞机撒布、人员随机撒布的方式，且工作 适应风雨、酷暑、严寒等恶劣环境 网络结构可靠；软件可靠；信息保密性强
协议 层次
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不 用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
物理层提供简单健壮的信号调制和无线 收发技术
数据链路层负责数据帧、帧检测、媒体访 问和差错控制
网络层主要负责路由生成与路由选择
传输层负责数据流的传输控制，是保证通 信服务质量的重要部分
应用层包括一系列基于监测任务的应用层 软件
RFID
与精 确定
2
位
RFID不能准确定位，只能确定标签是否在可读区内。因为 RFID工作在高频段，读写距离又不远，很难通过类似于 GPS的卫星定位方式实现坐标读取。目前使用RFID来做精 确定位，从工程意义上来讲是不现实的。
RFID是射频识别技术，不是传感器。它主要通过标签对应的唯一 EPC码识别标志物。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的 信息，并按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出， 以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
3 防伪防盗： 珠宝防伪、酒类防伪、服装零售防盗……
为何选择RFID替代传统条形码
RFID
01 非接触
技 术
02 省时
有
哪
03 耐用
些
优 势
04 安全
条形码必须近距离扫描 RFID标签无需靠近读取器，远距离也可读取
条形码每次只能扫描一张，且不能反复利用 RFID可同时读取多张标签，读取速度块；
标签内容可反复擦写，写入时间 相比打印条码更省时
医疗监护方面：无线传感器网络在检测人体生理数据、
2 老年人健康状况、医院药品管理及远程医疗等方面可以 发挥出色的作用。在病人身上安置体温采集、呼吸、血 压等测量传感器，医生可以远程了解病人的情况。
煤矿领域：北京邮电大学的研究人员开展了煤矿瓦斯报
3 警和矿工定位无线传感器网络系统的研究，一个节点上 包括了温湿度传感器、瓦斯传感器、粉尘传感器等。
标签
有源(主动) 无源(被动)
由耦合元件及芯片组成， 每个RFID标签具有唯一的 电子编码（EPC），附着 在物体上标识目标对象。
天线
线极化天线 圆极化天线
是一种通信感应天线， 在实现数据通讯过程中 起重要作用，它将读写 器发出的信号传递给标 签，同时又将标签反馈 的信号传回读写器
阅读器
分体机 一体机 手持机
能量管理平台管理传感器节点如何使用能 量，在各个协议层都要考虑节省能量
移动管理平台检测并注册传感器节点的移 动，维护到汇聚节点的路由，动态跟踪
网络层主要负责路由生成与路由选择
WSN的应用
军事
应用
环境
医疗
领域
海洋
在农业上：我国是农业大国，农作物的优质高产对国家
1 的经济发展意义重大，无线传感器网络有着卓越的技术 优势，它可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、 牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表检测。
无线传感器网络是近年来基于数字电路、无线通信、
微电机系统等学科发展起来的一个新的研究领域，它是
由部署在检测区域内大量廉价的微型传感器节点组成，
通过无线通信的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，并发送给观察者。
WSN的体系结构
传感 器节 1