《物联网工程导论》PPT课件 智能电网远程抄表系统网络技术的选型
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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》课件完整版
《物联网》课件完整版
CONTENTS 目录
• 物联网概述 • 感知层技术 • 网络层技术 • 应用层技术 • 安全与隐私保护问题探讨 • 典型应用场景分析 • 未来发展趋势预测与挑战应对
CHAPTER 01
物联网概述
物联网定义与发展历程
物联网定义
物联网（Internet of Things，IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议， 对任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。
包括数据泄露、篡改、 损坏以及非法访问等。
身份认证威胁
包括身份伪造、冒充和 重放等攻击手段。
加密算法和身份认证机制介绍
01
02
03
04
对称加密算法
如AES、DES等，加密和解密 使用相同的密钥。
非对称加密算法
如RSA、ECC等，加密和解密 使用不同的密钥，具有更高的
安全性。
散列算法
如SHA-256、MD5等，用于 数据完整性校验和数字签名。
典型应用案例介绍
选取几个典型的工业自动化应用案例，如智能制造、工业机器人、自 动化生产线等，详细介绍其应用场景、功能需求及技术实现。
关键技术与挑战
探讨工业自动化领域应用物联网技术所面临的关键技术挑战，如实时 性要求、数据安全性、系统稳定性等，并提出相应的解决方案。
未来发展趋势
展望工业自动化领域物联网应用的未来发展趋势，包括个性化定制、 柔性生产、数字化双胞胎等。
关键技术
物联网涉及的关键技术包括传感器技术、RFID技术、无线通信技术、云计算技术 、大数据技术等。这些技术在物联网中发挥着重要作用，共同支撑着物联网的发 展和应用。
物联网应用领域及前景展望
CONTENTS 目录
• 物联网概述 • 感知层技术 • 网络层技术 • 应用层技术 • 安全与隐私保护问题探讨 • 典型应用场景分析 • 未来发展趋势预测与挑战应对
CHAPTER 01
物联网概述
物联网定义与发展历程
物联网定义
物联网（Internet of Things，IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议， 对任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。
包括数据泄露、篡改、 损坏以及非法访问等。
身份认证威胁
包括身份伪造、冒充和 重放等攻击手段。
加密算法和身份认证机制介绍
01
02
03
04
对称加密算法
如AES、DES等，加密和解密 使用相同的密钥。
非对称加密算法
如RSA、ECC等，加密和解密 使用不同的密钥，具有更高的
安全性。
散列算法
如SHA-256、MD5等，用于 数据完整性校验和数字签名。
典型应用案例介绍
选取几个典型的工业自动化应用案例，如智能制造、工业机器人、自 动化生产线等，详细介绍其应用场景、功能需求及技术实现。
关键技术与挑战
探讨工业自动化领域应用物联网技术所面临的关键技术挑战，如实时 性要求、数据安全性、系统稳定性等，并提出相应的解决方案。
未来发展趋势
展望工业自动化领域物联网应用的未来发展趋势，包括个性化定制、 柔性生产、数字化双胞胎等。
关键技术
物联网涉及的关键技术包括传感器技术、RFID技术、无线通信技术、云计算技术 、大数据技术等。这些技术在物联网中发挥着重要作用，共同支撑着物联网的发 展和应用。
物联网应用领域及前景展望
《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
《物联网导论》第六课之远程无线网络 PPT(精华版)
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CDMA2000标准
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TD-SCDMA
全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA)， 该标准是由中国制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电 部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始 于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G 。 该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先 技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率 灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的 市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以 上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。该标准提出 不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系 统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。
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GPRS传输传感器信息
GPRS传输传感器信息
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GPRS远程网络RFID数据采集
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GPRS远程网络RFID数据采集
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3G数据传输
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3G数据传输
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GPRS传输传感器信息
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GPRS传输传感器信息
感知教学RF-912平台，内装SensorRF912E2.0版本 软件平台。GPRS/GSM网络通讯模块。PC机安装网 络监控软件。互联网接入设备，确保接入互联网。
通过实际对感知RF主板上传感器信息收集，然后通 过主板上的GSM/GPRS模块，将采集信息无线传输 到远程电信网络的全过程，让学生了解和实践GRPS 远程网络在物联网中的具体应用，巩固前面学习的蜂 窝网络，GSM网络，移动通讯等知识点。
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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
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
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
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
《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。
物联网与智能电网课件
费。
03
智能电网中的大数据技术
大数据在智能电网中的重要性
提高电力系统的运行效率
通过实时监测和分析电网运行数据，大数据技术有助于优化电力 输送、分配和供应，提高电力系统的运行效率。
增强电网的可靠性
大数据分析可以预测和提前应对电网可能出现的问题，有助于增强 电网的可靠性和稳定性。
支持能源决策
通过对大量数据的挖掘和分析，政府和企业可以做出更明智的能源 政策决策，以满足不断变化的能源需求。
物联网技术在智能电网中的应用案例
智能电表
基于物联网技术的智能电表已经 在许多城市得到广泛应用，可以 实现远程抄表和能源使用监测，
提高能源管理的效率和精度。
智能家居
通过物联网技术将智能设备与家 电进行互联互通，实现能源的优 化使用和家庭能源的实时监控， 提高居住的舒适度和节能环保意
识。
智能路灯
通过物联网技术实现路灯的智能 化管理，根据天气和交通流量等 因素自动调节亮度，减少能源浪
身份认证与授权
对智能电网设备进行访问控制，限制不必 要的访问和操作，确保只有授权用户才能 访问敏感数据。
安全审计与监控
采用多因素身份认证和授权机制，确保只 有合法用户才能访问智能电网设备和数据 。
定期进行安全审计和监控，发现和修复潜 在的安全漏洞和异常行为，确保智能电网 的安全稳定运行。
05
物联网与智能电网的未来发展
物联网技术在智能电网中的主要作用
数据采集
物联网技术可以实现智能电网中各种数据的实时采集和监 测，包括电力生产、传输、使用等各个环节的数据。
数据处理和分析
物联网技术可以对采集到的数据进行处理和分析，提供更 加准确和及时的能源管理信息，帮助决策者做出更加科学 的决策。
03
智能电网中的大数据技术
大数据在智能电网中的重要性
提高电力系统的运行效率
通过实时监测和分析电网运行数据，大数据技术有助于优化电力 输送、分配和供应，提高电力系统的运行效率。
增强电网的可靠性
大数据分析可以预测和提前应对电网可能出现的问题，有助于增强 电网的可靠性和稳定性。
支持能源决策
通过对大量数据的挖掘和分析，政府和企业可以做出更明智的能源 政策决策，以满足不断变化的能源需求。
物联网技术在智能电网中的应用案例
智能电表
基于物联网技术的智能电表已经 在许多城市得到广泛应用，可以 实现远程抄表和能源使用监测，
提高能源管理的效率和精度。
智能家居
通过物联网技术将智能设备与家 电进行互联互通，实现能源的优 化使用和家庭能源的实时监控， 提高居住的舒适度和节能环保意
识。
智能路灯
通过物联网技术实现路灯的智能 化管理，根据天气和交通流量等 因素自动调节亮度，减少能源浪
身份认证与授权
对智能电网设备进行访问控制，限制不必 要的访问和操作，确保只有授权用户才能 访问敏感数据。
安全审计与监控
采用多因素身份认证和授权机制，确保只 有合法用户才能访问智能电网设备和数据 。
定期进行安全审计和监控，发现和修复潜 在的安全漏洞和异常行为，确保智能电网 的安全稳定运行。
05
物联网与智能电网的未来发展
物联网技术在智能电网中的主要作用
数据采集
物联网技术可以实现智能电网中各种数据的实时采集和监 测，包括电力生产、传输、使用等各个环节的数据。
数据处理和分析
物联网技术可以对采集到的数据进行处理和分析，提供更 加准确和及时的能源管理信息，帮助决策者做出更加科学 的决策。
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；
物联网工程概论(PPT 56张)
物联网发展过程中面临的主要问题（续）：
（4）IP地址问题 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，
IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此
物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。 （5）终端问题。 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求 千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。
1.1 物联网的定义
传感网又称物联网
传感器 节点
射频识 别装置
红外感 应器
全球定 位系统
激光扫 描器
互联网
通信网
计算机终端
用户
物联网的其他定义
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。
合分类处理的能力大大提高。
1.2 物联网的起源
发展之路
1.2 物联网的起源
发展之路
物联网的演进路径：
1995年比尔.盖茨在《未来之路》书中首次提出”物－物“相联的雏形， 1999年
EPCglobal联合100多家企业成立IOT联盟并正式提出物联网概念。10年间，世界各国都在加紧 研究。从技术演进视野来看，物联网的发展主要分为四个阶段 ： 1、第一阶段 大型机、主机的联网 2、第二阶段 台式机、笔记本与互联网相联 3、第三阶段 一些移动设备（如手机、PDA等）的互联 4、第四阶段 嵌入式互联网兴起阶段，更多与人们日常生活紧密相关的应用设备，包括洗衣机、冰箱、
第1章物联网导论v1146[1]
![第1章物联网导论v1146[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/21dc57d5af1ffc4fff47aca6.png)
•技术举例：智能信息设备
•传统智能设备：个人计算机（PC）/个人数字助理
（PDA）/ …
•物联网时代新智能设备：数字标牌（实时信息互
动）/智能电视（具有全功能的互联网，个性化体验）/ 智能手机/ …
•核心技术
•综合应用层 •管理服务层 •网络构建层 •感知识别层
•详见第5章
•物联网环境下智能设备发展新趋势：
上所有纳美人和生物都是物联网的传感器节点，物物通
信、人机通信通过纳美人和马、龙等生物的精神合体来
实现，经常飘现的“蒲公英”可理解为圣母监控全网的
传感器，如图所示。纳美人的长辫子和树木的根须，是
神经接触灵魂沟通的重要媒介，他们通过尾巴进行连接 这种独特的方式，达到心灵相通。最神的是他们没有经 过强制标准化，就形成了可以互通的接口，土著们的传
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第1章物联网导论v1146[1]
•物联网核心技术：感知识别 层
•核心技术
•综合应用层 •管理服务层 •网络构建层 •感知识别层
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第1章物联网导论v1146[1]
•物联网核心技术：感知识别 层• 通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息
”是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联
•详见第6章
PPT文档演模板
第1章物联网导论v1146[1]
•1.2 核心技术：网络构建层
• 网络是物联网最重要的基础设施之一。
• 物联网的网络和现有网络有何异同？物联网是下一 代互联网吗？无线网络在物联网中究竟扮演了什么 角色？
• 网络构建层在物联网四层模型中连接感知识别层和
管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、稳定
• 信息生成方式多样化是物联网的重要特征之一
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
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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
29
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。
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。
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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。
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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
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。
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；
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。
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）。
ZigBe e
IHz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
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
从信息传输方式上看，可以分为有线传输和无线传输。两种通信方式对物联网产业来说处于同等 重要、互相补充的作用。
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。
3G在无线技术上的创新主要表现在以下几方面： 1）采用高频段频谱资源。 2）采用宽带射频信道，支持高速率业务。 3）现多业务、多速率传送。 4）快速功率控制 5）采用自适应天线及软件无线电技术。
3G的应用领域 ： 1）宽带上网 2）手机办公 3）视频通话 4）手机电视
4.6 典型长距离无线传输技术
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.3 ZigBee技术
典型ZigBee应用系统结构
典型的ZigBee应用系统一般由一个协调节点（Coordinator）、多个路由节点（Router）和多个终 端节点（End-device）组成。
协调节点包含所有的网络信息，它主要用于发动网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储 网络节点信息、寻找一对节点间的路由信息并且不断的接收信息。
5G网络架构特征
4.6 典型长距离无线传输技术
4.6.5 LPWAN技术
低功耗广域物联网（LPWAN）技术是一种新兴的革命性的物联网接入技术，它针对物联网应用 中的M2M（机器到机器）通信场景进行优化设计，具有远距离、低功耗、低运维成本等特点。
目前LPWAN技术尚未形成统一的标准，可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox 等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如LTE-M、EC-GSM、 NB-IoT等。
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
4.6.3 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。
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。
（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。
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
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
优点
缺点
蓝牙
IEEE802.15.1 IEEE802.15.1a
一般传输距离为 10cm~10m ， 采 用 2.4GHz ISM 频 段 ， 数 据 传 输 速 率 为 1Mbit/s ， 语 音 编 码 为
CVSD
无线办公环境、汽车 工业、信息家电、医 疗设备以及学校教育 和工厂自动控制
具有很强的移植性、 应 用 范 围 广 泛 ， 应 成本昂贵， 用 了 全 球 统 一 的 频 安全不高 率设定
单元四 认识物联网典型行业应用--智能电网远程抄表系统
任务二 智能电网远程抄表系统 网络技术的选型
引导案例
智能电网
引导案例
智能电网
讨论
智能电网常用的网络技术有哪些。
目标与任务
1
知识准备
2
目录
3
任务实施
4
任务评价
PART.1
目标与任务
任务目标
知识目标
1、掌握典型短距离无线传输技术的外特性 2、掌握典型长距离无线传输技术的外特性
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。
现代意义上的移动通信系统起源于20世纪20年代，距今已有90余年的历史、短短的一个世纪里移 动通信技术经历了从1G到4G，正在向5G的发展变化。
移动通信技术演进图
4.6 典型长距离无线传输技术
4.6.2 3G
第三代移动通信技术（3G，3rd-generation）是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。 目前3G存在四种标准：CDMA2000（美国版）、WCDMA（欧洲版）、TD-SCDMA（中国版）、 WiMAX。国际电信联盟（ITU）在2000年5月确定WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大主流无线 接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》（简称IMT-2000）；2007年， WiMAX亦被接受为3G标准。