物联网技术及应用2.感知与识别技术
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• 主要由模拟传感器、放大器、A/D、CPU、存储器、通信接口电路等组成。
被测量 模拟 传感器
放大器
A/D 转换
数字滤波 及线性化
处理
CPU
标准通信接口 再现信号 脉冲数出 控制入口
✓ 一体化传感器 • 将若干种敏感元件组装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化传感器。 • 突出特点：能同时实现多种物理量的检测功能
物联网技术及应用
物联网技术及应用
物联网技术及应用
第2章 感知与识别技术
【主要内容】
2.1 传感器及检测技术 2.2 自动识别技术 2.3 条码识别技术 2.4 射频识别技术 2.5 无线定位技术
物联网技术及应用
2.1 传感器及检测技术
传感器原理及应用
➢ 普通传感器
✓ 组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和变换电路3部分组成。
物联网技术及应用
IC卡识别技术
➢ 将集成电路芯片镶嵌于塑料基片的指定位置上，利用集成电路的可存储特性，保存、 读取和修改芯片上的信息。
➢ 类型：
卡内嵌装的芯片不同分为：存储器卡、逻辑加密卡和CPU卡3种。 ✓ 存储器卡：适合于仅以IC 卡作为数据的转存介质或有软件加密而不担心被篡改的系统，价格
较低； ✓ 逻辑加密卡：通过设置卡上的密码区域来控制卡的读写，价格适中，目前应用数量最大； ✓ CPU卡：又名“智能卡”，集成电路中带有微处理器，自身就可以进行数据计算和信息处理，
传
感感
感
器 器… 器
12
n
传传
传
感感
感
器 器… 器
12
n
图2-8 典型的分布式智能检测系统
来自百度文库
物联网技术及应用
2.2 自动识别技术
概述
➢定义：自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过识别装置与物品的接近，自
动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后 续处理的一种技术。
➢简单模型：
➢ 根据使用基片材料的不同，磁卡可分为PET卡、PVC卡和纸卡三种；视磁层构造的不 同，又可分为磁条卡和全涂磁卡两种。
➢ 优点：可方便地写入、储存、改写信息内容，具有可靠性强、记录数据密度大、误读 率低，信息输入、读出速度快，信息读写相对简单容易，使用方便，成本低等，从而 较早地获得了发展。
➢ 缺点：信息存储量小、保密性差，需要计算机网络或中央数据库的支持等。
控制算法 约束条件
控制和调 节命令
IED、RTU 出口开关、 继电器等
执行器
系统输入
控制器
控制变量
传感器
被测量
被控对象
系统输出 外界干扰
信息获取的 关键设备
物联网技术及应用
➢ 几种现代传感器
✓ 微型传感器
• 通过MEMS加工技术产生的新一代传感器件，具有集成化、信噪比高、灵敏 度高、微型化、低成本等特点，可以极大地提高传感器性能。
• 是传感器集成化与微处理机相结合
的产物，具有信息采集、处理和交
智能算法
换能力。
被测量
• 将传感器敏感元件、信号调理电路、
敏感元件
信号调 理电路
A/D 转换
MPU
数据 信号 接口
微处理器及数字信号接口电路集成
在一块芯片上构成。
物联网技术及应用
✓ 数字传感器
• 是基于模拟传感器基础上，集成了A/D转换器、CPU处理等相关功能模块，输出为 数字量(或数字编码)的传感器。
自动识别系统 (AIDS)
应用程序接口API
中间件(Middleware)
应用系统软件
(Application Software)
➢基本类型及发展：
磁卡识别技术→ IC卡技术→光学字符识别技术→生物识别技术
各种智能卡：金融、交通、 通讯、医疗、身份证明等
众多领域
打印机、复印机 扫描仪、数码相机
语音、指纹、人脸、 视觉等识别技术
被测量
传感器
信号调 理电路
数据处 理仪器
电源
数据显 示装置
✓类型：以单片机为核心的智能检测仪器、以PC机为核心的自动测试系统和专家系统 ✓结构形式：集中式和分布式两种
物联网技术及应用
键盘、显示、打印等
微处理器
A-D转换
多路转换开关
数字接口
信号预处理
传传
传
感感
感
器 器… 器
12
n
数数
数
字字
字
传 传 …传
• 面积大多在1mm2以下，体积只有传统传感器的几十分之一乃至几百分之一， 质量从千克级下降到几十克乃至几克。
• 在许多领域得到了越来越广泛的应用。目前常用的有力和压力微传感器、速 度与加速度微传感器、热微传感器、磁微传感器、化学微传感器、生物微传 感器、光电微传感器、以及声表面波微传感器等。
✓ 智能传感器
被测量
敏感 非电量 元件
转换 电量 变换 标准电量
元件
电路
显示器 记录仪
辅助电源
数据处理仪器
敏感元件：直接感受被测量并输出与被测量性质相同、有确定关系的物理量的元件。 转换元件：传感器的核心元件，它把敏感元件感知的非电量转换为电信号。 变换电路：将转换元件输出的电量，变换成适用于传输或测量的标准电信号。
实际上，有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元件）组成，它感 受被测量时直接输出电量，如热电偶。 有些传感器由敏感原件和转换元件组成，没有转换电路。
物联网技术及应用
✓ 应用：传感器一般由敏感元件、转换元件和变换电路3部分组成。
PLC、IPC、单 片机、触摸屏
人机界面(HMI)
远程诊断与维护
感感
感
器器
器
12
m
图2-7 集中式智能检测系统
上一级SCADA
人机口
主计算机IPC
其它I/O口
分机1
单片机系统
A-D转换
信号预处理
传传
传
感感
感
器 器… 器
12
n
通信接口 RS-232/RS-485
/RS-422/UBS
BUS
分机2
单片机系统
分机n
单片机系统
A-D转换
A-D转换
…
信号预处理
信号预处理
传传
物联网技术及应用
磁卡识别技术
➢ 磁卡识别技术是最早使用的卡类信息识别技术，是以具有信息存储功能的特殊材料， 如液体磁性材料或磁条为信息载体，将磁性材料涂印在基片上（如存折），或将宽约 614mm的磁条压贴在基片上（如常见的银联卡）通过高温热压缩形成的一种卡片状 的磁性记录介质，与各种读卡器配合使用。
✓ 网络化传感器 是利用TCP/IP协议，使现场测控数据就近接入网络，并与网络上有通信能力的节点 直接进行通信，实现数据的实时发布与共享。
物联网技术及应用
智能检测系统
✓组成： 传感器、调理电路、信号转换电路（A/D、D/A及其它转换元件）、微处理 器（单片机、微控制器、DSP）、信号的传输及接口电路（RS232、RS485、现场总 线或Ethernet/Internet等）
被测量 模拟 传感器
放大器
A/D 转换
数字滤波 及线性化
处理
CPU
标准通信接口 再现信号 脉冲数出 控制入口
✓ 一体化传感器 • 将若干种敏感元件组装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化传感器。 • 突出特点：能同时实现多种物理量的检测功能
物联网技术及应用
物联网技术及应用
物联网技术及应用
第2章 感知与识别技术
【主要内容】
2.1 传感器及检测技术 2.2 自动识别技术 2.3 条码识别技术 2.4 射频识别技术 2.5 无线定位技术
物联网技术及应用
2.1 传感器及检测技术
传感器原理及应用
➢ 普通传感器
✓ 组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和变换电路3部分组成。
物联网技术及应用
IC卡识别技术
➢ 将集成电路芯片镶嵌于塑料基片的指定位置上，利用集成电路的可存储特性，保存、 读取和修改芯片上的信息。
➢ 类型：
卡内嵌装的芯片不同分为：存储器卡、逻辑加密卡和CPU卡3种。 ✓ 存储器卡：适合于仅以IC 卡作为数据的转存介质或有软件加密而不担心被篡改的系统，价格
较低； ✓ 逻辑加密卡：通过设置卡上的密码区域来控制卡的读写，价格适中，目前应用数量最大； ✓ CPU卡：又名“智能卡”，集成电路中带有微处理器，自身就可以进行数据计算和信息处理，
传
感感
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器 器… 器
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传传
传
感感
感
器 器… 器
12
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图2-8 典型的分布式智能检测系统
来自百度文库
物联网技术及应用
2.2 自动识别技术
概述
➢定义：自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过识别装置与物品的接近，自
动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后 续处理的一种技术。
➢简单模型：
➢ 根据使用基片材料的不同，磁卡可分为PET卡、PVC卡和纸卡三种；视磁层构造的不 同，又可分为磁条卡和全涂磁卡两种。
➢ 优点：可方便地写入、储存、改写信息内容，具有可靠性强、记录数据密度大、误读 率低，信息输入、读出速度快，信息读写相对简单容易，使用方便，成本低等，从而 较早地获得了发展。
➢ 缺点：信息存储量小、保密性差，需要计算机网络或中央数据库的支持等。
控制算法 约束条件
控制和调 节命令
IED、RTU 出口开关、 继电器等
执行器
系统输入
控制器
控制变量
传感器
被测量
被控对象
系统输出 外界干扰
信息获取的 关键设备
物联网技术及应用
➢ 几种现代传感器
✓ 微型传感器
• 通过MEMS加工技术产生的新一代传感器件，具有集成化、信噪比高、灵敏 度高、微型化、低成本等特点，可以极大地提高传感器性能。
• 是传感器集成化与微处理机相结合
的产物，具有信息采集、处理和交
智能算法
换能力。
被测量
• 将传感器敏感元件、信号调理电路、
敏感元件
信号调 理电路
A/D 转换
MPU
数据 信号 接口
微处理器及数字信号接口电路集成
在一块芯片上构成。
物联网技术及应用
✓ 数字传感器
• 是基于模拟传感器基础上，集成了A/D转换器、CPU处理等相关功能模块，输出为 数字量(或数字编码)的传感器。
自动识别系统 (AIDS)
应用程序接口API
中间件(Middleware)
应用系统软件
(Application Software)
➢基本类型及发展：
磁卡识别技术→ IC卡技术→光学字符识别技术→生物识别技术
各种智能卡：金融、交通、 通讯、医疗、身份证明等
众多领域
打印机、复印机 扫描仪、数码相机
语音、指纹、人脸、 视觉等识别技术
被测量
传感器
信号调 理电路
数据处 理仪器
电源
数据显 示装置
✓类型：以单片机为核心的智能检测仪器、以PC机为核心的自动测试系统和专家系统 ✓结构形式：集中式和分布式两种
物联网技术及应用
键盘、显示、打印等
微处理器
A-D转换
多路转换开关
数字接口
信号预处理
传传
传
感感
感
器 器… 器
12
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数数
数
字字
字
传 传 …传
• 面积大多在1mm2以下，体积只有传统传感器的几十分之一乃至几百分之一， 质量从千克级下降到几十克乃至几克。
• 在许多领域得到了越来越广泛的应用。目前常用的有力和压力微传感器、速 度与加速度微传感器、热微传感器、磁微传感器、化学微传感器、生物微传 感器、光电微传感器、以及声表面波微传感器等。
✓ 智能传感器
被测量
敏感 非电量 元件
转换 电量 变换 标准电量
元件
电路
显示器 记录仪
辅助电源
数据处理仪器
敏感元件：直接感受被测量并输出与被测量性质相同、有确定关系的物理量的元件。 转换元件：传感器的核心元件，它把敏感元件感知的非电量转换为电信号。 变换电路：将转换元件输出的电量，变换成适用于传输或测量的标准电信号。
实际上，有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作转换元件）组成，它感 受被测量时直接输出电量，如热电偶。 有些传感器由敏感原件和转换元件组成，没有转换电路。
物联网技术及应用
✓ 应用：传感器一般由敏感元件、转换元件和变换电路3部分组成。
PLC、IPC、单 片机、触摸屏
人机界面(HMI)
远程诊断与维护
感感
感
器器
器
12
m
图2-7 集中式智能检测系统
上一级SCADA
人机口
主计算机IPC
其它I/O口
分机1
单片机系统
A-D转换
信号预处理
传传
传
感感
感
器 器… 器
12
n
通信接口 RS-232/RS-485
/RS-422/UBS
BUS
分机2
单片机系统
分机n
单片机系统
A-D转换
A-D转换
…
信号预处理
信号预处理
传传
物联网技术及应用
磁卡识别技术
➢ 磁卡识别技术是最早使用的卡类信息识别技术，是以具有信息存储功能的特殊材料， 如液体磁性材料或磁条为信息载体，将磁性材料涂印在基片上（如存折），或将宽约 614mm的磁条压贴在基片上（如常见的银联卡）通过高温热压缩形成的一种卡片状 的磁性记录介质，与各种读卡器配合使用。
✓ 网络化传感器 是利用TCP/IP协议，使现场测控数据就近接入网络，并与网络上有通信能力的节点 直接进行通信，实现数据的实时发布与共享。
物联网技术及应用
智能检测系统
✓组成： 传感器、调理电路、信号转换电路（A/D、D/A及其它转换元件）、微处理 器（单片机、微控制器、DSP）、信号的传输及接口电路（RS232、RS485、现场总 线或Ethernet/Internet等）