电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元四 任务二 智能电网远程抄表系统网络技术的选型
物联网工程导论
物联网工程导论 第一章 刘美
习题解答
1.简述物联网的定义 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。
物联网工程导论 第一章 刘美
习题解答
2.简述物联网应具备的三个特征 （1）全面感知 ：利用射频识别、二维码、 传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体 进行信息采集和获取； （2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依 托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互 和共享； （3）智能处理：利用各种智能计算技术，对海 量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能 化的决策和控制。
物联网工程导论 第一章 刘美
1.1 物联网的定义
物联网工程导论 第一章 刘美
1.1 物联网的定义
物联网是一种通过射频识别（RFID）、红 外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备，按照约定协议，使物体与 互联网相连接，进行信息交换和通信，以 实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的网络。
物联网工程导论 第一章 刘美
本章小结
通过本章的学习，能够掌握物联网的核心问题、 本质特色以及最高目标，应对物联网的概念定义、 基本组成结构、关键技术和主要问题以及发展应 用领域有一个基本了解，建立物联网整体概念， 为后续各章节的学习打下良好的基础。
物联网工程导论 第一章 刘美
习题
1.简述物联网的定义 2.简述物联网应具备的三个特征 • 3.简述信息浪潮15年定律的内容 4.请解释以下名词：RFID；EPC 5.物联网的三大推动力分别是什么？ • 6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪 七个方面？
《物联网工程导论》课件第4章
4.4.2 运筹学概述
田忌赛马的故事说明在已有的条件下，经过筹划、安排， 选择了一个最好的方案，就会取得最好的效果。
1. 运筹学的定义 2. 运筹学的实质 3. 运筹学的基本方法 4. 服务科学与运筹学的关系 5. 运筹学在服务科学中的应用 求解过程如图4.10所示。
图4.6 服务的基础架构
3．服务的基本属性 服务由服务提供者定义、开发并提交给服务消费者使用， 服务消费者通过复用和组装已经发布的服务来构建应用系统， 满足应用的特定需求。
4.2.2 服务科学概念
服务科学概念的提出是与美国IBM公司密切相关的。 1. 服务科学概述 服务科学是一门新兴的复合交叉型学科，是计算机科学、 运筹学、工业工程、管理学、经济学、社会学、行为科学、 心理学等多种学科的集成，如图4.7所示。图4.8所示为对 SSME研究具有主要支撑作用的三门已有科学。
霍尔三维结构是将系统工程的整个活动过程分为前后紧 密衔接的七个阶段和七个步骤，同时考虑了为完成这些阶段 和步骤所需要的各种专业知识和技能。这样，就形成了由时 间维、逻辑维和知识维组成的三维空间结构，如图4.9所示。
图4.9 霍尔三维结构
4.4 服务科学的数学基础——运筹学及相关理论
4.4.1 服务科学与运筹学
服务 科学理论 服务 经济
服务管理 服务创新 服务工程
服务 市场 服务 价值链 服务 外包 服务 营销 服务 运营 顾客 导向性 服务 组织变革 服务 测度 服务 心理学 服务 优化 服务 资产化 服务 信息系统 服务 工程管理
4.3 方 法 与 模 型
4.3.1 服务科学的相关技术
《物联网技术导论》教案
《物联网技术导论》教案章节一：物联网概述教学目标：1. 了解物联网的定义和发展历程。
2. 掌握物联网的基本架构和关键技术。
3. 理解物联网的应用领域和前景。
教学内容：1. 物联网的定义和发展历程。
2. 物联网的基本架构：感知层、网络层、应用层。
3. 物联网的关键技术：传感器技术、通信技术、数据处理技术。
4. 物联网的应用领域：智能家居、智能交通、智能医疗等。
5. 物联网的前景和发展趋势。
教学方法：1. 讲授法：讲解物联网的定义、发展历程和应用领域。
2. 案例分析法：分析具体的物联网应用案例，让学生更深入理解物联网的原理和应用。
教学评估：1. 课堂提问：检查学生对物联网定义和发展历程的掌握情况。
2. 小组讨论：让学生分组讨论物联网的应用领域和前景，分享各自的观点。
章节二：传感器技术教学目标：1. 了解传感器的基本原理和分类。
2. 掌握常见传感器的特点和应用。
3. 理解传感器在物联网中的作用。
教学内容：1. 传感器的基本原理：光电效应、电磁感应、热敏效应等。
2. 传感器的分类：温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
3. 常见传感器的特点和应用：举例说明各种传感器的具体应用场景。
4. 传感器在物联网中的作用：数据采集和传输的重要性。
教学方法：1. 讲授法：讲解传感器的基本原理和分类。
2. 实物展示法：展示各种传感器实物，让学生更直观地了解传感器的外观和功能。
3. 案例分析法：分析具体的传感器应用案例，让学生深入理解传感器的作用。
教学评估：1. 课堂提问：检查学生对传感器基本原理和分类的掌握情况。
2. 小组讨论：让学生分组讨论传感器的应用场景，分享各自的观点。
章节三：通信技术教学目标：1. 了解物联网通信技术的基本原理和分类。
2. 掌握常见通信技术的特点和应用。
3. 理解通信技术在物联网中的作用。
教学内容：1. 物联网通信技术的基本原理：无线通信、有线通信等。
2. 物联网通信技术的分类：短距离通信、远距离通信等。
《物联网概论》电子教案
《物联网概论》电子教案第一章：物联网概述1.1 物联网的定义解释物联网的概念强调物联网的关键特征1.2 物联网的发展历程简述物联网的起源和发展阶段介绍物联网的重要里程碑事件1.3 物联网的应用领域列举物联网在不同行业的应用案例分析物联网在各领域的优势和挑战1.4 物联网的未来趋势探讨物联网的发展方向和趋势预测物联网对社会的潜在影响第二章：物联网技术基础2.1 物联网的基本组成解释物联网的基本组成部分及其作用强调物联网设备之间的互联互通2.2 传感器技术介绍传感器的基本原理和种类强调传感器在物联网中的关键作用2.3 通信技术解释物联网中常用的通信技术讨论不同通信技术的优缺点和适用场景2.4 数据处理与分析介绍物联网中的数据处理和分析方法强调大数据和云计算在物联网中的应用第三章：物联网应用案例分析3.1 智能家居分析智能家居领域的物联网应用案例强调物联网在提高生活质量方面的作用3.2 智慧城市分析智慧城市领域的物联网应用案例强调物联网在城市管理和社会服务方面的优势3.3 工业物联网分析工业领域的物联网应用案例强调物联网在提高生产效率和降低成本方面的作用3.4 医疗健康分析医疗健康领域的物联网应用案例强调物联网在提高医疗服务质量和效率方面的优势第四章：物联网安全与隐私4.1 物联网安全问题概述介绍物联网面临的安全威胁和挑战强调物联网安全的重要性4.2 物联网安全技术介绍物联网安全技术的种类和应用强调加密技术和身份认证在物联网安全中的关键作用4.3 物联网隐私保护讨论物联网在收集和使用个人数据时面临的隐私问题强调保护用户隐私的重要性和措施4.4 物联网安全与隐私的发展趋势探讨物联网安全与隐私的未来发展趋势预测物联网安全与隐私的潜在挑战和解决方案第五章：物联网的发展与挑战5.1 物联网的政策与标准讨论物联网政策和标准的重要性强调政府和企业方面的作用和责任5.2 物联网技术的发展趋势分析物联网技术的未来发展趋势强调技术创新对物联网发展的推动作用5.3 物联网的商业应用与市场前景分析物联网在商业领域的应用和市场前景强调物联网对经济发展的潜在影响5.4 物联网面临的挑战与解决方案讨论物联网在发展过程中面临的挑战提出解决方案和应对策略，以推动物联网的健康发展第六章：物联网协议与标准6.1 物联网协议概述介绍物联网中常用的通信协议，如MQTT、CoAP等强调协议在物联网设备互联互通中的作用6.2 物联网标准组织与规范介绍物联网领域的知名标准组织和相关规范强调标准化在推动物联网发展中的重要性6.3 物联网协议与标准的发展趋势分析物联网协议与标准的未来发展趋势预测物联网标准化进程中的潜在挑战和机遇6.4 我国在物联网协议与标准方面的进展介绍我国在物联网协议与标准方面的研究成果和应用案例强调我国在物联网领域的发展地位和影响力第七章：物联网技术在农业领域的应用7.1 农业物联网概述解释农业物联网的概念和发展前景强调物联网在现代农业生产中的作用7.2 农业物联网应用案例分析分析农业领域的物联网应用案例，如智能温室、农田监测等强调物联网在提高农业产量和降低生产成本方面的优势7.3 农业物联网的关键技术介绍农业物联网中的关键技术，如土壤传感器、气象监测等强调这些技术在农业物联网中的关键作用7.4 农业物联网的发展趋势与挑战分析农业物联网的未来发展趋势和面临的挑战提出解决方案和应对策略，以推动农业物联网的发展第八章：物联网技术在交通领域的应用8.1 交通物联网概述解释交通物联网的概念和发展前景强调物联网在智能交通系统中的作用8.2 交通物联网应用案例分析分析交通领域的物联网应用案例，如智能交通信号灯、无人驾驶等强调物联网在提高交通效率和降低交通事故率方面的优势8.3 交通物联网的关键技术介绍交通物联网中的关键技术，如车联网、传感器技术等强调这些技术在交通物联网中的关键作用8.4 交通物联网的发展趋势与挑战分析交通物联网的未来发展趋势和面临的挑战提出解决方案和应对策略，以推动交通物联网的发展第九章：物联网技术在环境监测领域的应用9.1 环境监测物联网概述解释环境监测物联网的概念和发展前景强调物联网在环境保护和可持续发展中的作用9.2 环境监测物联网应用案例分析分析环境监测领域的物联网应用案例，如空气污染监测、水质监测等强调物联网在提高环境监测水平和应对环境危机方面的优势9.3 环境物联网的关键技术介绍环境监测物联网中的关键技术，如传感器技术、数据分析等强调这些技术在环境监测物联网中的关键作用9.4 环境物联网的发展趋势与挑战分析环境物联网的未来发展趋势和面临的挑战提出解决方案和应对策略，以推动环境物联网的发展第十章：物联网技术的创新与未来发展10.1 物联网技术创新概述介绍物联网领域的创新技术和应用案例强调技术创新在推动物联网发展中的关键作用10.2 物联网技术的未来发展趋势分析物联网技术的未来发展趋势和潜在应用领域预测物联网技术对社会的深远影响10.3 物联网发展的挑战与解决方案讨论物联网在发展过程中面临的挑战提出解决方案和应对策略，以推动物联网的健康发展10.4 我国物联网发展的战略布局与展望介绍我国物联网发展的战略目标和政策措施强调我国在物联网领域的发展潜力和前景重点和难点解析重点环节1：物联网的定义和关键特征物联网是一个庞大且复杂的网络系统，连接了各种物品和设备，使其具有智能化和互联互通的特点。
《物联网工程导论》PPT课件 认识物联网典型行业应用--智慧社区系统
5.3 认识云计算技术
云计算已经成为当前全球 ICT（Information Communication Technology）产业界公认的发展重点。
5.3.1 云计算技术的概念
云计算（Cloud Computing）是一种通过网络统一组织和灵活调用各种 ICT 信息资源，实现大规模 计算的信息处理方式。用户可以使用各种形式的终端（如：PC、平板电脑、智能手机甚至智能电视等） 通过网络获取 ICT 资源服务。
5.3 认识云计算技术
5.3.2 云计算技术的架构和分类
（3）云计算的服务部署模式 云计算按照服务部署模式可分为三类：公共云、私有云、混合云。 1）公共云是基于标准云计算的一个模式，在公共云中，服务供应商创造资源，如应用和存储，公众可 以通过网络获取这些资源，其服务的模式可以是免费或按量付费。 2）私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。 3）混合云融合了公有云、私有云，是近年来云计算的主要发展模式和方向。
能力目标
1、能对智慧城市的系统结构和功能进行分析 2、掌握能搭建一个功能较为复杂的小型智慧城市系统
素质目标
1、培养良好的工作作风 2、培养描述工作问题、确定工作目标的能力 3、培养书面表达观点的能力 4、培养团队意思和团队协作的能力
任务描述
重庆市某小区经过投票决定要将该小区建设成一个智慧小区，该小区方圆数公 里，住户将近万人，位于重庆市的主城区，交通发达，有地下停车场、多所幼儿 园、娱乐中心。
智慧城市的信息体系结构是以用户为中心，各种物联网体系周向排布的多层结构，智慧城市的基本组 成单元是物联网。
物联网6
智慧城市的信息体系结构建立在物联网六域模
物联网5
物联网工程导论课程设计
物联网工程导论课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解物联网工程的基本概念、原理及发展历程；2. 掌握物联网体系架构、关键技术及其在生活中的应用；3. 理解物联网安全、隐私保护等方面的知识。
技能目标：1. 培养学生运用物联网知识解决实际问题的能力；2. 提高学生设计和开发简单物联网应用系统的技能；3. 培养学生团队协作、沟通表达及创新能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网工程的兴趣和热情，激发学习积极性；2. 增强学生的国家意识、社会责任感和职业道德；3. 引导学生树立正确的网络安全观，关注物联网安全与隐私保护。
课程性质分析：物联网工程导论课程旨在帮助学生建立物联网基本概念，了解物联网技术发展及应用，为后续专业课程学习打下基础。
学生特点分析：高中二年级学生具有一定的信息技术基础，对新鲜事物充满好奇，善于合作与探究，但可能对物联网工程了解不足。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合；2. 注重启发式教学，引导学生主动探究；3. 强调团队合作，培养学生的沟通与协作能力；4. 关注学生个体差异，实施差异化教学。
二、教学内容1. 物联网基本概念与原理- 物联网的定义、特点及发展历程- 物联网体系架构与关键技术2. 物联网技术在生活中的应用- 智能家居、智能交通、智能医疗等领域的应用案例- 物联网技术在疫情防控、环境保护等方面的作用3. 物联网安全与隐私保护- 物联网安全风险与威胁- 隐私保护策略与技术手段4. 物联网应用系统设计与开发- 系统设计方法与流程- 常用开发工具与技术选型5. 物联网工程实践案例- 分析典型物联网应用案例，了解实际应用中的问题与解决方案- 实践项目设计与实施，培养学生的实际操作能力教学内容安排与进度：1. 第1周：物联网基本概念与原理2. 第2周：物联网技术在生活中的应用3. 第3周：物联网安全与隐私保护4. 第4周：物联网应用系统设计与开发5. 第5-6周：物联网工程实践案例教材章节与内容对应：1. 物联网概述（第1章）2. 物联网体系架构与技术（第2章）3. 物联网应用与案例分析（第3章）4. 物联网安全与隐私保护（第4章）5. 物联网应用系统设计与开发（第5章）三、教学方法1. 讲授法：- 对于物联网基本概念、原理等理论知识，采用讲授法进行教学，为学生提供系统的知识框架。
电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元四 任务二 智能电网远程抄表系统网络技术的选型共32页
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 ，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
电子教案《物联网工程导论》(许 磊)PPT单元四 任务二 智能电网远程
抄表系统网络技术的选型
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元三 任务二 生态鱼塘环境监控系统的组建
3.6.2工业接线端子
直针/弯针座子
目前用得最广泛的除了PCB（印制电路板）端子外，还有五金端子、螺帽端子、弹簧端子等等。
（a）PCB端子 (b) 五金端子
(c) 螺帽端子 (d) 弹簧端子
3.6 传感器硬件接口形式
3.6.3 标准串行接口
D型数据接口连接器是用于连接电子设备（比如：计算机与外设）的标准接口。因形状类似于 英文字母D，故得名D型接口。通常，用得较多的是9引脚的D型接口，即DB9。
为了了解收发双方的意图和目的，需要在这些设备间制定一些规则，按照特定的数据格式进行传输。 所谓数据格式是数据保存在文件或记录中的编排格式，可为数值、字符或二进制数等形式，通常，也 称之为通讯协议。
3.8.1 通信协议的含义
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。 通信协议主要由以下三个要素组成： 语法：
（2）RS485转RS232接口 RS485转RS232接口主要实现将RS485信号转换为RS232信号。转换接口是将采集设备上采集到的数
据通过转换接口，用串口转接到终端设备上，通过终端来分析采集到的数据。
RS485转RS232接口
3.7 传感器输出信号的转换 3.7.3 传感器输出信号的转换
《物联网导论》第11章-物联网应用案例-智能电网
， 需要建设坚强的输电网，并强调各级电网协调发展。关于智能电网性能的描述，三方基
观
点相近，建设经济、环保、安全、高效的新型电网，是中美以欧特发高压展电智网能为电骨网干的网共架同、追各级求电。
网协调
中国国
为支撑，具有信息化、自动化、互动化
家电网
发特展的征坚，强包网含架电为力基系础统，的以发通电信、信输息电平、台变
物联网应用案例- 智能电网
01 智能电网概述
传统能源日渐短缺和环境污染问题日益严重是 人类社会持续发展所面临的最大挑战。
各种低碳技术的大规模应用主要集中在可再生 能源发电和终端用户方面，使传统电网的发电 侧和用户侧特性发生了重大改变，并给输、配 电网的发展和安全运行带来了新的挑战。
在这样的发展背景下，智能电网的概念应运而 生，并在全球范围内得到广泛认同，成为世界 电力工业的共同发展趋势。
通用信息模型和基于物联网的通信框架
FSGIM
Data elements Data type
Data associations Semantic checks Data optionality
Information model
Application layer
Transport layer
Network layer
为了在工业设备中实施FSGIM，需要设计骨干和无线网络的协议。
通用信息模型和基于物联网的通信框架
物理层和数据链路层 工业以太网技术已被广泛部署并促进了工厂控制和企业网络的融合，因此使用工业以太网技术。 工业以太网的示例包括PROFINET，EtherCAT，以太网Powerlink，RAPIEnet和EPA。能源决策者可 以通过访问制造应用程序级别的关键性能指标和数据分析来得到实时信息，且可以实时监控和调整 工业过程，以提高生产灵活性。 由于使用IEEE 802.15.4标准的无线电收发器无处不在，且许多最近开发的工业无线电栈是基于 IEEE 802.15.4的，如ISA100.11a，WirelessHART和WIA-PA。因此对于现场网络，使用无线电技术 IEEE 802.15.4标准。 网络层 对于工厂控制而言，透明的端到端通信，大型寻址空间，自动寻址方法，更高效的路由协议，增 强的移动功能以及自主网络形成和配置，具有强大的吸引力。而IP网络处于IPv4向IPv6的过渡阶段， 因此工厂控制网络将迁移到IPv6，并且企业内部网和Internet将相互集成。 除了IPv6过渡和不同网络的集成之外，支持IP的无线现场网络的出现是另一个重要趋势。与现有 的有线解决方案相比，使用基于IP的无线技术为工业能源管理提供了新的可能性和优势。这些技术 可以更轻松地访问与流程本身和流程中使用设备的更多的相关信息。 轻量级IP堆栈和基于IPv6的通信协议使得在无线现场网络中实现IP通信成为可能。6LoWPAN是 IPv6 和 IEEE 802.15.4 之 间 的 适 配 器 层 。 它 用 于 低 功 耗 和 有 损 网 络 （ Low-power and Lossy Networks ,LLNs），其中用于互连节点的链路是IEEE 802.15.4链路。6LoWPAN甚至可以应用于非常 小的设备，包括具有有限处理能力的低功率设备，允许它们参与物联网。在这项工作中，能源管理 器，负载和发电系统位于工业设备中，并通过无线或有线网络连接。
电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元四 任务二 智能电网远程抄表系统网络技术的选型
传输速率低， 有效范围小
Wi-Fi
IEEE802.11b/a/g
工作频率2.4GHz ，传输频 率 为 11Mbit/s ， 电 波 覆 盖 范围为100m
家庭无线网络以及不 便安装电缆的建筑物 或场所
可大幅度减少企业 的成本，传输速度 非常高
设计复杂， 设置繁琐
4.6 典型长距离无线传输技术 4.6.1 移动通信技术的发展
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
Wireless LAN A
站点2 站点1
无线接 入点1
无线中继器
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
无线网桥模式
无线中继器模式
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.2 蓝牙技术
蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王哈拉尔蓝牙王（Harald Blatand），Blatand 在英文里 的解释为 Bluetooth（蓝牙）。
4.6.3 4G
第四代移动通信技术可称为广带接入和分布网络，具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全速移 动用户能提供巧150Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接 入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通 信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
3）NB-IoT NB-IoT（Narrow Band Internet of Things) 是基于蜂窝网络的窄带物联网技术之一，它在蜂窝网
4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.3 ZigBee技术
典型应用
ZigBee联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个ZigBee器件，最后将达到每个家庭 150 个。其应用领域主要包括： 带负载管理功能的自动抄表系统； 智能交通、油气生产遥测遥控通信系统； 监控照明、HV AC和写字楼安全; 农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；工业制造、过程控制遥测遥控； 对病患、设备及设施进行医疗和健康监控； 家庭监控、HV AC、安防报警系统运用； 军事应用，包括战场监视和机器人控制； 汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态；
物联网导论2_ppt课件
物联网导论2
物联网导论
第二章 物联网的总体架构与相关技术
物联网的总体架构 物联网的相关技术
物联网导论
2.1 物联网的总体架构
按 逻 辑 结 构 划 分 感 知 层 网 络 层
管 理 层
应 用 层
根据信息生成、传输、处理和应用将物联网 分为感知层、网络层、管理层和应用层。
物联网导论 1.3.1 物联网的总体架构
相关技术
应用层 管理层 网络层 感知层
发展历程：传感器→无线传感器→无
线传感器网络（大量微型、低成本、低 功耗的传感器节点组成的多跳无线网络）
物联网导论
无线传感网是一种可监测周围环境变化的技术，它 通过传感器和无线网络的结合，可自动感知、采集和处 理其覆盖区域中被感知对象的各种变化的数据，让远端 的观察者通过这些数据判断对象的运行状况或相关环境 发生的变化等，以决定是否采取相应行动，或由系统按 相关模型的设定自动进行调整或响应等。 无线传感网广泛应用于环境监测、水资源管理，生产安 全监控、桥梁倾斜监控，家中或企业内进行安全性监控 及员工管理等。
物联网导论
射频识别系统包括射频标签和识读器两部分。射频标签 贴在产品或安装在产品或物体上由射频识读器读取存储 于标签中的数据。 RFID具有识读距离远、识读速度快、不受环境限制、可 读写性好、可同时识读多个物品等优点。 公交月票卡、电子交通无人收费（ETC）系统、各类银行 卡、物流与供应链管理、农牧渔产品履历、工业生产控 制等。
相关技术
应用层 管理层 网络层 感知层
物联网导论
RFID技术是利用射频信号及其空间耦合和传输特性进 行的非接触双向通信，实现对静止或移动物体的自动 识别，并进行数据交换的一种识别技术。 RFID系统的数据存储在射频标签中，其能量供应及与 识读器之间的数据交换不是通过电流而是通过磁场或 电磁场进行的。
物联网工程导论-概述ppt课件
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什 么 是 物 联 网？
国际电信联盟曾描绘 “物联网”时代的图 景：当司机出现操作 失误时汽车会自动报 警；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 求等等。
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物联网工程导论
物联网的定义
Internet of Things ( IOT )，物物相联的互联网。 物联网是通过使用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、传感器、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按 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。
物联网涉及的核心技术包括传感技术rfid智能识别技术无线通信技术ipv6技术云计算技术物联网安全技17章课程安排概述2学时自动识别技术4学时传感器智能设备及智能终端4学时无线传感器网络4学时因特网6学时宽带无线接入网2学时移动通信网4学时物联网的数据融合和管理2学时第10章云计算2学时第11章物联网中间件6学时第12章物联网安全技术2学时第13章物联网的测试技术2学时综合应用层第14章物联网应用案例智能电网8学时第15章物联网应用案例智能工业第16章物联网应用案例智能交通第17章物联网应用案例智能建筑物联网工程导论参考资料
联网联盟IIC”。 →2015.03 李克强总理在政府工作报告中提出了“
互联网+”行动计划。
物联网工程导论
13
我国物联网的发展
2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网 产业研究所时，提出“感知中国”的概念。 2010年9月国务院审议通过《国务院关于加快培 育和发展战略性新兴产业的决定》，物联网作为 战略性新兴产业的重要内容，被提高到国家战略 层面高度予以重点关注和推进。 此后，我国官方对物联网的多次提议和众多规划 表示我国物联网的发展已正式提上议事日程。
电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元一 任务一 初识物联网
1.1 揭开物联网的神秘面纱 1.1.3 物联网与互联网的关系 （1）分享一些观点 说法一：物联网是应用。
相较于互联网的全球性，物联网是行业性的。物联网不是把任何东西都联网，而是把 联网有好处而且能联网的东西连起来；物联网不是互联网，而是应用。
说法二：中国经济周刊指出物联网是互联网的下一站。
物联网更像是互联网的延伸和拓展，甚至有“物联网是互联网的一个新的增长点”之 说。
但是由于物联网的技术体系庞杂，物联网的标准化工作分散在多个不同标准化组织，各标准化组织在 标准制定方面各有侧重。
我国在物联网标准的制定上已领先于其他国家，尤其是针对物联网共性基础能力和应用专业能力的 标准规范逐步完善，国际标准影响力不断增强。
大体上，物联网标准体系可划分为六个大类，分别为基础类、感知类、网络传输类、服务支撑类、 业务应用类、共性技术类。
互联网是虚拟的，而物联网是虚拟与现实的结合，是网络在现实世界里真正大 规模的应用。
11
1.1 揭开物联网的神秘面纱 1.1.3 物联网与互联网的关系 （2）物联网能解决互联网所不能 互联网的本质在于构建了一个虚拟的资源共享信息平台，解决了信息不对称的问题。
网上商品交易真假难辨！
电商
现在依靠互联网技术手段
（1）物联网基础类标准亟待统一 （3）物联网网络传输类标准相对完善
（2）物联网感知类标准亟需突破 （4）物联网服务支撑类标准尚待探索
（5）物联网业务应用类标准严重缺失 （6）物联网共性技术类标准亟需完善
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1.4 认识物联网技术标准
讨论
查询网络资料，分析讨论： 物联网技术为什么需要统一标准？需要在哪些方面进行标准化？
请查阅物联网的相关资料，并进行整理、分析、总结，完成“身 边的物联网”主题汇报。
《物联网工程导论》课程建设_华中-上海交大_10082128共29页PPT资料
《物联网工程导论 》课程建设
华中科技大学计算机学院 上海交通大学软件学院 2019年8月21日
内容大纲
物联网技术、产业、应用和人才培养 《物联网工程导论 》课程建设
物联网是战略性新兴产业新的增长点，也将推动我 国信息化建设在更高层面、更广领域向纵深发展
硬件 数据和信号处理技术 发现和搜索引擎技术 关系网络管理技术 电力及能源存储技术 安全和隐私技术
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认识物联网技术有不同视角，这不同视角 就汇集成物联网专业核心知识和能力体系
第一届高等院校物联网专业建设论坛 2019年7月23—24日上海交通大学
RFID技术 传感器技术 WSN技术 定位技术 嵌入式系统技术 无线通信技术
胡锦涛、温家宝等党和国家领导在不同场合多次明确提出 了“感知中国”的理念， “物联网”提到国家议事日程。
胡总书记今年6月在两院院士大会上提出：加快发展物联网 技术，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产 业成为重要新兴支柱产业，推进国民经济和社会信息化的 重要指示。
温总理在首都科技大会上指出：要着力突破传感网、物联 网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息 网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机” 。
战略特征
集成力（更高层次、更大体量的集成） 创新力（技术、产业和商业模式的创新） 渗透力（与各产业融合，促进产业结构调整和两化融合） 带动力（中枢作用）
欧洲物联网研究项目组（CERP-IoT） 制定了战略研究路线图
物联网关键技术
识别技术 物联网架构技术 通信技术
网络技术 网络发现 软件和算法 标准化技术
作为战略性新兴产业，物联网产业具有资源能耗低、 带动系数大、就业机会多、综合效益好的特征，拥有 巨大的市场需求前景。
电子教案《物联网工程导论》(许磊)PPT单元二 任务二 城市交通卡口监控系统的组建
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2.4 认识射频识别技术 2.4.1 射频识别技术的发展和现状
射频识别技术在20世纪40年代产生，最初单纯用于军事领域，从20世纪90年代开始，在单位内部 等闭环内逐步推广使用。现在随着物联网概念的产生，射频识别技术已经逐步运用到各行各业之中。
产生 阶段
探索 阶段
实现 阶段
推广 阶段
离，更小的天线尺寸。
技术相对复杂。
电导航等。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.3 射频识别技术的选择
如何根据实际应用需要，选择合适频段的RFID技术呢？一般考虑以下几个因素： （1）射频识别系统的成本。 （2）通信距离因素。 （3）理想的射频识别系统是工作距离长，传输速率高，功耗又低；但实际上这三者又是相互制约。 （4）系统的所在外部环境、存储器容量、安全特性也是实际应用选型中的影响因素。
电子车牌系统结构示意图
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2.5 认识电子车牌系统
2.5.5 电子车牌系统的特点
电子车牌技术是随着RFID技术的发展而产生的行业应用，采用超高频段的无源射频识别技 术。与通用RFID技术产品相比，电子车牌系统对环境、识读速度、距离、标签寿命、信息加 密等方面都有相当高的要求。至少要具备如下六条： • 读写器与标签需要保证达到超远的读写距离及最大的检测范围； • 读写器电路设计优化，读取速度极快，才能保证能检测到高速度的运动车辆； • 标签灵敏度非常高，并且拥有可擦写超大内存，才能保证读写信息获得最高实用性和准
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任务描述
我司作为施工单位，中标某高新区路口交通卡口监控系统项目。目前，按照 设计单位的设计要求，设备商已将相关设备提供到位。我司即日起也将按照设计 要求，完成该交通卡口监控系统的组建施工。
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4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.3 ZigBee技术
典型应用
ZigBee联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个ZigBee器件，最后将达到每个家庭 150 个。其应用领域主要包括： 带负载管理功能的自动抄表系统； 智能交通、油气生产遥测遥控通信系统； 监控照明、HV AC和写字楼安全; 农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；工业制造、过程控制遥测遥控； 对病患、设备及设施进行医疗和健康监控； 家庭监控、HV AC、安防报警系统运用； 军事应用，包括战场监视和机器人控制； 汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态；
2016年10月和11月，国际无线标准化机构3GPP的RAN1（无线物理层）会议决定5G中长码编码方 案采用美国高通主推的LDPC(低密度奇偶校检码)方案，而短码编码方案采用我国华为主推的PolarCode （极化码）方案。从目前的研究来看5G网络的延时缩短了很多，其传输的速度比4G提高了数十倍， 其网络连接能够满足千亿量级。
4.5 典型短距离无线传输技术
常用的短距离无线传输技术主要有Wi-Fi技术、蓝牙技术、ZigBee技术以及新兴的LPWAN技术。
4.5.1 Wi-Fi技术
Wi-Fi实际上是制定IEEE 802.11无线网络的组织，并非无线网络技术，但是后来人们逐渐习惯用 Wi-Fi来称呼IEEE 802.11协议。
蓝牙技术是无线数据与语音通信的一种开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础， 为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线传输技术。
蓝牙技术工作在2.4 GHz ISM频段，其数据速率为1 Mb/s，采用跳频和扩频技术。
蓝牙技术具备以下的六大技术特性： ①低成本 ②低功耗 ③语音数据同传 ④抗干扰能力强 ⑤蓝牙模块体积小 ⑥传输安全可靠
✓ 能力目标
1、能分辨典型的无线传输技术 2、可根据简单的应用进行无线传输技术选型
✓ 素质目标
1、培养良好的工作作风 2、培养描述工作问题、确定工作目标的能力 3、培养书面表达观点的能力 4、培养团队意思和团队协作的能力
任务描述
重庆市某村现在响应国家的号召，积极建设智能电网远程抄表系统，该村位于郊 区，住户大约有三百户，各住户之间有一定距离，但是据当地电工反应，最远的两户 人家相距也在两百米以内，村内有一定面积的树林分布，地势也有较小的起伏，该村 的基本情况如下图。
1）LoRa LoRa无线技术是目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，由SemTech公司推出。到目前为
止LoRa主要的应用领域有数据透传和LoRa 网络协议应用。相对于SigFox，LoRa产业链较为成熟、 商业化应用较早。
2）SigFox 是商用化速度较快的LPWAN网络技术之一，由法国物联网技术服务商SigFox公司推出。
目前4G标准分为两类，分别为LTE FDD（频分双工）和LTE TDD（时分双工），两大标准都是基于 LTE的不同分支，相似度超过90%。
• 特点： 1）完善终端服务功能 2）满足用户的需求智能化设计 3）具有较强信号功能 4）传输快速
• 应用领域： 1）云计算 2）视频直播 3）远程医疗
4.6 典型长距离无线传输技术 4.6.4 5G
2）无线介质（WM）
站点
空气，它是无线电波和红外线传播的良好介质。
3）接入点（AP） 路由器就是日常生活中经常接触到的接入点
4）分布式系统（DS）
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.1 Wi-Fi技术
Wi-Fi的组网方式
目前常用的组网方式有点对点模式、基础架构模式、多接入点模式、无线网桥模式和无线中继器 模式五种；它们是根据无线接入点的功用不同来进行划分的。
路由节点的功能包括允许其它设备接入网络、信息转发、辅助子树下终端的通信等。
终端节点是具体执行的数据采集传输的设备，它不能转发其它节点的消息。
ZigBee网络拓扑结构可以分为星型、树型和网状网三种。
终端节点
协调节点
协调节点
终端节点
终端节点 协调节点
终端节点
终端节点
终端节点
终端节点
星型
终端节点
终端节点
路由节点
路由节点
终端节点 路由节点
终端节点
终端节点
路由节点
终端节点
路由节点
树型
路由节点
终端节点
终端节点
终端节点
路由节点
路由节点
路由节点 终端节点
终端节点
路由节点 终端节点
路由节点
网状
路由节点
4.5 典型短距离无线传输技术
技术 协议标准
Wi-Fi、蓝牙、ZigBee三种短距离无线通信技术对比
技术指标
应用领域
优点
缺点
蓝牙
IEEE802.15.1 IEEE802.15.1a
一般传输距离为10cm~10m，无 线 办 公环境、 汽车 具 有 很 强 的 移植 性 、
采用2.4GHz ISM 频段，数 工业、信息家电 、医 应 用 范 围 广 泛 ， 应 成本昂贵，
据传输速率为1Mbit/s，语 疗设备以及学校教育 用 了 全 球 统 一 的 频 安全不高
由于Wi-Fi无线接入的高速传输优势，在一定条件下可以作为对3G/4G等移动通信网络的补充。 而且，基于Wi-Fi标准的WLAN网络相对于基于3G/4G标准的移动通信网络成本低廉。
4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.1 Wi-Fi技术
IEEE802.11不同标准及参数
Wi-Fi技术具有如下特点： ①更宽的带宽 ②功耗较低，健康安全 ③覆盖范围广 ④无需布线
4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.2 蓝牙技术
典型应用
随着技术的发展成熟，蓝牙的应用也将越来越广泛： ①电脑外设的无线连接
②蓝牙影音播放设备
③蓝牙电子钱包
④蓝牙手表、蓝牙手环
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.3 ZigBee技术
ZigBee是一种成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术。 它是一种与蓝牙相类似的新兴的短距离无线技术（典型通信距离75m，并可通过增加功率放大模 块的方式提高通信距离），主要用于传感控制应用。 具有如下特点： ①数据传输速率低 ②功耗低 ③数据传输可靠 ④网络容量大 ⑤自动动态组网、自主路由 ⑥兼容性 ⑦安全性 ⑧实现成本低
Wi-Fi技术的发展趋势： ① 吞吐量越来越大 ② 将广泛应用于物联网市场 ③ 将更为常见
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.1 Wi-Fi技术
典型 Wi-Fi应用系统的结构及组成
分布式 系统
接入点
无线介质
典型Wi-Fi应用系统
1）站点（STA）
就是使用Wi-Fi信号的终端设备，如手机、 笔记本电脑等。
（1）有线通信网络可分为： 长距离（WAN）的广域网络（包括PSTN、ADSL和HFC数字电视Cable等）和短距离的现场总线 （Field Bus，也包括PLC电力线载波等技术）。现有的电信网、有线电视网和计算机网是物联网业务 可以利用的中、长距离有线网络。 （2）无线通信网络也可分为： 长距离的无线广域网（WWAN），中、短距离的无线局域网（WLAN），超短距离的无线个域网 （WPAN）。如今，无线通信逐步体现出其技术优势。
站点1
站点5
站点2
站点3
站点4
点对点模式
Wireless LAN A
站点2
站点1
无线接 入点1
站点2 站点1
站点3
无线接 入点
基础架构模式
Wireless LAN A
站点2 站点1
站点3
站点5 站点4
Wireless LAN B
站点7 站点6
站点8
无线接 入点1
无线接 入点2
无线接 入点3
多接入点模式
音编码为CVSD
和工厂自动控制
率设定
ZigBee IEEE 802.15.4
使用2.4GHz频 段，采用调 频技术，基本速率是 250kbit/s,当降低到28kbit/s 时，传输范围可扩大到
134m
PC 外 设 、 消 费 类 电 子 设备、家庭内智能控 制、玩具、医护、工 控等非常广阔的领域
成本低，功耗小， 网络容量大，频段 灵活，保密性高， 不需要频段申请
4.6.3 4G
第四代移动通信技术可称为广带接入和分布网络，具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全速移 动用户能提供巧150Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接 入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通 信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
Wireless LAN A
站点2 站点1
无线接 入点1
无线中继器
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
无线网桥模式
无线中继器模式
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.2 蓝牙技术
蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王哈拉尔蓝牙王（Harald Blatand），Blatand 在英文里 的解释为 Bluetooth（蓝牙）。
3）NB-IoT NB-IoT（Narrow Band Internet of Things) 是基于蜂窝网络的窄带物联网技术之一，它在蜂窝网
最大距离约200米
建设智能电网远程抄表系统需要在该村建设一个无线传感器网络，请根据该村 的实际情况选择合适的无线网络技术，并对比该无线网络技术和其它的无线网络技 术在该村这样的场景下的优缺点。
PART.2
知识准备
4.5 典型短距离无线传输技术