物联网系统设计第章
基于物联网的智能城市系统设计
基于物联网的智能城市系统设计第一章引言在全球经济发展的背景下，城市化进程日益加速，城市的规模快速扩大，城市的运行效率成为一个被广泛关注的问题。
在这种情况下，智慧城市作为一个城市可持续发展的新模式正在成为全球新的研究热点。
本文将探讨基于物联网的智慧城市系统设计的相关问题。
第二章物联网技术概述物联网是指通过无线网络的连接，使任何物体或人员都可以与互联网相互通信，从而实现信息的采集与共享。
物联网技术可以是各种传感器设备，无线通信技术，网络技术和云计算等。
第三章智慧城市的基本概念及要素智慧城市是一种基于物联网的城市智能化管理模式，它是城市内信息技术、城市化、人口转移、能源管理等各种因素相互作用的结果。
智慧城市主要包括基础设施、智能交通、智能城市管理、智能人居环境、智慧能源、公共服务等多个方面，其中物联网技术是实施智慧城市的关键要素之一。
第四章基于物联网的智慧城市系统设计原理基于物联网的智慧城市系统设计需要提供数据采集、数据存储、数据管理、数据处理、信息交互、信息共享和信息安全等功能，总体实现的原理可以概括为4个步骤：数据采集与传输、数据管理与存储、图像处理与信息提取、信息交互与应用。
第五章基于物联网的智慧城市系统的特点及优势基于物联网的智慧城市系统具有信息共享、资源共享、良好的可扩展性和可升级性等特点，可以提高城市管理的效率、优化资源配置、改进城市居民的生活水平和实现城市的可持续发展。
第六章基于物联网的智慧城市系统设计案例分析以目前国内外不同城市智慧城市建设中正在推进或已经建成的部分项目为例，分析项目建设中的具体实现方案和技术思路，以期为智慧城市建设提供技术参考和思路的借鉴。
第七章智慧城市系统的未来发展趋势未来智慧城市系统将进一步深入基于物联网技术，涉及到物联网的各个领域，比如云计算、大数据、人工智能等，将产生更高效、更可持续、更安全的城市系统。
第八章结论在未来的城市建设中，物联网技术已经成为智慧城市建设的重要组成要素之一。
物联网-第2章 物联网体系架构-物联网——体系结构、协议标准与无线通信-高泽华-清华大学出版社
2.2 网络传输层
➢ IPv6
➢ 地址空间巨大 ➢ 地址层次丰富 实现 IP 层网络安全 无状态自动配置
2.2 网络传输层
➢ 传输网与传感网的融合
2.3 应用层
➢ 应用层是物联网运行的驱动力，提供服务是物联网建设的价值所在。应用 层的核心功能在于站在更高的层次上管理、运用资源。感知层和传输层将 收集到的物品参数信息，汇总在应用层进行统一分析、挖掘、决策，用于 支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、控制、共享、互通，提升 信息的综合利用度。应用层是对物联网的信息进行处理和应用,面向各类 应用,实现信息的存储、数据的分析和挖掘、应用的决策等,涉及到海量信 息的智能分析处理、分布式计算、中间件等多种技术。 网络传输层 2.3 应用层 2.4 物联网体系构架
第2章 物联网体系架构
➢ 物联网是互联网向世界万物的延伸和扩展， 是以实现万物互联的一种网络。万物互联是 实现物与物、人与人、物与人之间的通信。 物联网系统架构和标准的技术体系包括：感 知层、传输层、应用层。
（1）感知网用于采集与传输环境信息 （2）接入网由一些网关或汇聚节点组成，为感知网与外部网络或控制中心之间的通信提
供基础通信接入设施 （3）网络基础设施是指下一代互联网NGN （4）中间件由负责大规模数据采集与处理的软件组成 （5）应用平台涉及未来各个行业，它们将有效使用物联网提供服务以提高生产和生活的
➢ 业务模式和流程
➢ 1.业务模式
➢ 业务定制模式 ➢ 公共服务模式 ➢ 灾害应急模式
➢ 2.业务描述语言
➢ XML ➢ UML ➢ BPEL
➢ 3.业务流程
2.3 应用层
➢ 服务资源
➢ 1.标识
物联网系统设计课程设计
物联网系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解物联网的基本概念，掌握物联网系统的组成及工作原理。
2. 学生能掌握物联网系统设计的基本流程，了解不同设计环节的关键技术。
3. 学生能了解物联网在生活中的应用，认识到物联网技术对社会发展的重要意义。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计出符合实际需求的物联网系统方案。
2. 学生能够运用相关软件工具，进行物联网系统的模拟与调试。
3. 学生能够通过小组合作，提高沟通、协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对物联网技术产生浓厚的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生能够认识到物联网技术在现实生活中的广泛应用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过课程学习，培养严谨、务实的学习态度，形成良好的团队合作精神。
课程性质：本课程为高二年级信息技术课程，以实践性、综合性为主，旨在培养学生运用物联网技术解决实际问题的能力。
学生特点：高二年级学生对信息技术有一定的基础，具有较强的学习能力和探索精神，对新技术充满好奇心。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，提高学生的动手实践能力。
同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神，使学生在课程学习中获得成就感。
通过本课程的学习，使学生具备物联网系统设计的基本能力，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 物联网基本概念：物联网的定义、发展历程、应用领域。
教材章节：第一章 物联网概述2. 物联网系统组成：感知层、网络层、应用层。
教材章节：第二章 物联网系统架构3. 物联网关键技术：传感器技术、嵌入式技术、网络通信技术、数据处理技术。
教材章节：第三章 物联网关键技术4. 物联网系统设计流程：需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、系统测试。
教材章节：第四章 物联网系统设计与实现5. 物联网应用案例分析：智能家居、智慧城市、智能交通、智能农业等。
教材章节：第五章 物联网应用案例6. 实践环节：小组项目设计、物联网系统模拟与调试。
第一章物联网习题及答案
第一章习题及答案1、中国对物联网是怎样定义的？答：我国信息技术标准化技术委员会所属传感器网络标准工作组的2009年9月的工作文件，对传感器网络的定义是：传感器网络(Sensor Network)以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人、人与物之间信息交互，提供信息服务的智能网络信息系统。
我国工信部和江苏省联合向国务院上报的《关于支持无锡建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)情况的报告》中传感网的定义是：传感网(Sensing Network)，是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。
其突出特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。
2、说明物联网、传感网与泛在网之间的关系。
答：传感网是物联网的组成部分，物联网是互联网的延伸，泛在网是物联网发展的愿景。
传感器网络、物联网和泛在网之间的关系如图所示。
3、说明物联网的体系架构及各层次的功能。
答：物联网通常被公认为有3个层次，从下到上依次是感知层、网络层和应用层。
物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集；网络层主要完成信息传递和处理；应用层主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合。
4、说明物联网的技术体系架构及各层次的关键技术。
答：物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
感知层是物联网发展和应用的基础，包括传感器等数据采集设备，是数据接入到网关前的传感器网络RFID技术、传感控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。
物联网的网络层一般建立在现有的移动通讯网或互联网的基础之上。
实现更加广泛的互联功能。
关键技术：包含了现有的通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网（PSTN）技术、Wi-Fi通信技术等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。
《物联网工程应用系统(智慧城市)》第一章 认识智慧城市及实训系统30
表1.1 2011—2014年中国部分省市智慧城市建设规划情况
省市 上海市 天津市 重庆市 福建省 江苏省 武汉市
宁波市 烟台市
公布时间 2014年 2012年 2015年 2014年 2014年 2012年
2011年 2013年
投资额 超千亿 2 800亿元 160亿元
— — 817亿元
407亿元 1 100亿元
图1.2 物联网智慧城市实训系统主要组成部分业务流程
1. PC客户端的主要功能 打开“智慧城市工程应用”PC客户端，进入如图1.3所示登录界面，输入 账户及密码后进入如图1.4所示主界面。由图1.4中可以看出，PC客户端主要 实现了智能商超应用系统、智能路灯监控系统、智能环境监测系统、智能安
防监控系统、公共广播系统等五大子系统的功能。其中，公共广播系统在本 书中不做介绍。
单位 台 部 个 台 部 台 个 张 台 台 台 个
数量 2 1 1 1 1 1 3 3 1 1 1 2
智能商超应用系统中，主要设备的连接关系如图1.7所示。其中，PC服 务端、PC客户端、Wifi摄像机通过无线路由器互联为局域网；LED显示屏、 中距离RFID通过串口服务器接入无线路由器；打印机、UHF RFID读写器 （桌面读写器）、高频RFID读写器通过USB接口接入PC客户机。
城市信息化建设无疑是提升城市管理效率的重要方式。智慧城市融合了 物联网、云计算、移动互联网等ICT技术，是城市信息化的高级阶段，是 信息化与城镇化结合的最佳模式，将有助于改善总量扩张、粗放式的城镇 化建设，并充分发挥产业辐射作用，带动整个经济的转型。“十八大”后， 中央政府提出要走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路。为规范和 推动智慧城市的健康发展，住房城乡建设部启动了国家智慧城市试点工作。 2013年1月，住建部公布了首批90家智慧城市试点名单，其中地市37个、区 （县）50个、镇3个。2014年，智慧城市试点规划陆续落地，北京、河北、 上海、江苏、浙江、福建、山东、河南、广东、陕西、宁夏等10 多个省、 直辖市、自治区制定出台了省级总体规划。2011—2014年，我国部分省市 智慧城市建设规划情况如表1.1所示。
物联网工程技术第一章25
• 4．网络技术
•
集合了有线和无线方式的网络技术，实现物体无缝和透明接入。新的网络技
术应ห้องสมุดไป่ตู้能支持现有网络结构；组网系统间可扩展、跨平台兼容；支持芯片级的组网；
减小开销并为物体提供有效连接的解决方案；芯片通信结构中参数可动态配置；通
信根底设施随网络负荷而变化；通过功率感知来进行自适应；可能以IP为根底组成
络(wǎngluò)； • 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 • 根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的
定义，归纳起来有如下四种类型。 • 物联网是传感网而不接入互联网 • 物联网是互联网的一局部 • 物联网是互联网的补充网络 • 物联网是未来的互联网
识别，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。
•
感知层主要负责对其工作范围内的环境变化进行监视，采集数据的
方式主要分为两种：
• 主动式采集：主要用于人们所设定的日常工作中
• 被动式采集：主要用于获取一些特定的数据来满足特殊的需要
• 2．网络层：实现更加广泛的互连功能(gōngnéng)，能够把感知到的信息 无障碍、高可靠性、高平安性地进行传送。网络层包括各种通信网络与 互联网形成的融合网络，是相对成熟的局部。网络层是物联网成为普遍 效劳的根底设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用 层的结合。
“可靠(kěkào)传送〞是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息 网络，随时随地进行可靠(kěkào)的信息交互和共享。
“智能处理〞是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行 业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的 洞察力，实现智能化的决策和控制。
物联网智能家居系统设计方案
物联网智能家居系统设计方案第1章引言 (5)1.1 研究背景 (5)1.2 研究目的与意义 (5)1.3 系统设计方案概述 (5)第2章物联网与智能家居技术概述 (5)2.1 物联网技术 (5)2.2 智能家居技术 (5)2.3 物联网在智能家居领域的应用 (5)第3章系统需求分析 (5)3.1 功能需求 (5)3.2 非功能需求 (5)3.3 用户需求分析 (5)第4章系统架构设计 (5)4.1 系统总体架构 (5)4.2 硬件架构 (5)4.3 软件架构 (5)第5章系统硬件设计 (5)5.1 传感器模块设计 (5)5.2 控制器模块设计 (5)5.3 通信模块设计 (5)5.4 电源模块设计 (5)第6章系统软件设计 (6)6.1 系统软件架构 (6)6.2 数据处理与分析 (6)6.3 控制策略与算法 (6)6.4 用户界面设计 (6)第7章系统功能模块设计 (6)7.1 家庭环境监测 (6)7.2 家电设备控制 (6)7.3 安全防护与报警 (6)7.4 能源管理与节能 (6)第8章系统集成与测试 (6)8.1 系统集成策略 (6)8.2 系统测试方法 (6)8.3 功能测试 (6)8.4 功能测试 (6)第9章数据处理与分析 (6)9.1 数据采集与预处理 (6)9.2 数据存储与管理 (6)9.3 数据分析与挖掘 (6)9.4 数据可视化 (6)第10章系统安全与隐私保护 (6)10.1 系统安全策略 (6)10.2 数据加密与解密 (6)10.3 认证与授权 (6)10.4 隐私保护措施 (6)第11章系统应用与案例分析 (6)11.1 系统应用场景 (6)11.2 典型应用案例 (6)11.3 系统优势与不足 (6)11.4 应用前景展望 (7)第12章总结与展望 (7)12.1 工作总结 (7)12.2 创新与不足 (7)12.3 未来研究方向 (7)12.4 发展趋势与展望 (7)第1章引言 (7)1.1 研究背景 (7)1.2 研究目的与意义 (7)1.3 系统设计方案概述 (7)第2章物联网与智能家居技术概述 (8)2.1 物联网技术 (8)2.2 智能家居技术 (8)2.3 物联网在智能家居领域的应用 (9)第3章系统需求分析 (9)3.1 功能需求 (9)3.1.1 用户管理 (9)3.1.2 业务模块 (10)3.1.3 系统管理 (10)3.1.4 安全与权限 (10)3.2 非功能需求 (10)3.2.1 功能需求 (10)3.2.2 可用性需求 (10)3.2.3 可靠性需求 (11)3.2.4 兼容性需求 (11)3.3 用户需求分析 (11)3.3.1 管理员 (11)3.3.2 普通用户 (11)3.3.3 访客 (11)第4章系统架构设计 (11)4.1 系统总体架构 (11)4.1.1 架构设计目标 (12)4.1.2 架构风格与模式 (12)4.1.3 架构视图模型 (12)4.1.4 架构设计过程 (12)4.2.1 硬件选型 (12)4.2.2 硬件拓扑结构 (12)4.2.3 硬件冗余与高可用 (12)4.2.4 硬件功能优化 (12)4.3 软件架构 (12)4.3.1 软件组件划分 (12)4.3.2 软件架构风格 (13)4.3.3 软件质量属性 (13)4.3.4 软件架构评估与优化 (13)4.3.5 软件架构演进 (13)第5章系统硬件设计 (13)5.1 传感器模块设计 (13)5.1.1 传感器选型 (13)5.1.2 传感器接口设计 (13)5.2 控制器模块设计 (14)5.2.1 控制器选型 (14)5.2.2 控制器硬件设计 (14)5.3 通信模块设计 (14)5.3.1 通信模块选型 (14)5.3.2 通信模块硬件设计 (14)5.4 电源模块设计 (15)5.4.1 电源模块选型 (15)5.4.2 电源模块硬件设计 (15)第6章系统软件设计 (15)6.1 系统软件架构 (15)6.2 数据处理与分析 (15)6.3 控制策略与算法 (16)6.4 用户界面设计 (16)第7章系统功能模块设计 (16)7.1 家庭环境监测 (16)7.1.1 空气质量监测 (17)7.1.2 光照度监测 (17)7.1.3 噪音监测 (17)7.2 家电设备控制 (17)7.2.1 家电设备远程控制 (17)7.2.2 家电设备状态查询 (17)7.2.3 家电设备联动控制 (17)7.3 安全防护与报警 (17)7.3.1 家庭安防监控 (17)7.3.2 烟雾、火焰报警 (17)7.3.3 紧急求助 (17)7.4 能源管理与节能 (18)7.4.1 能源消耗监测 (18)7.4.3 智能节能控制 (18)第8章系统集成与测试 (18)8.1 系统集成策略 (18)8.1.1 分阶段集成 (18)8.1.2 模块化集成 (18)8.1.3 面向接口集成 (18)8.1.4 自动化集成 (18)8.2 系统测试方法 (19)8.2.1 黑盒测试 (19)8.2.2 白盒测试 (19)8.2.3 灰盒测试 (19)8.2.4 静态测试 (19)8.2.5 动态测试 (19)8.3 功能测试 (19)8.3.1 单元测试 (19)8.3.2 集成测试 (19)8.3.3 系统测试 (20)8.3.4 验收测试 (20)8.4 功能测试 (20)8.4.1 压力测试 (20)8.4.2 负载测试 (20)8.4.3 稳定性测试 (20)8.4.4 并发测试 (20)第9章数据处理与分析 (20)9.1 数据采集与预处理 (20)9.1.1 数据采集方法 (20)9.1.2 数据预处理 (20)9.2 数据存储与管理 (20)9.2.1 数据存储方式 (21)9.2.2 数据库管理系统 (21)9.2.3 数据仓库 (21)9.3 数据分析与挖掘 (21)9.3.1 数据分析方法 (21)9.3.2 数据挖掘算法 (21)9.4 数据可视化 (21)9.4.1 数据可视化工具 (21)9.4.2 数据可视化技术 (21)第10章系统安全与隐私保护 (22)10.1 系统安全策略 (22)10.2 数据加密与解密 (22)10.3 认证与授权 (22)10.4 隐私保护措施 (23)第11章系统应用与案例分析 (23)11.2 典型应用案例 (24)11.3 系统优势与不足 (24)11.4 应用前景展望 (25)第12章总结与展望 (25)12.1 工作总结 (25)12.2 创新与不足 (25)12.3 未来研究方向 (26)12.4 发展趋势与展望 (26)第1章引言1.1 研究背景1.2 研究目的与意义1.3 系统设计方案概述第2章物联网与智能家居技术概述2.1 物联网技术2.2 智能家居技术2.3 物联网在智能家居领域的应用第3章系统需求分析3.1 功能需求3.2 非功能需求3.3 用户需求分析第4章系统架构设计4.1 系统总体架构4.2 硬件架构4.3 软件架构第5章系统硬件设计5.1 传感器模块设计5.2 控制器模块设计5.3 通信模块设计5.4 电源模块设计第6章系统软件设计6.1 系统软件架构6.2 数据处理与分析6.3 控制策略与算法6.4 用户界面设计第7章系统功能模块设计7.1 家庭环境监测7.2 家电设备控制7.3 安全防护与报警7.4 能源管理与节能第8章系统集成与测试8.1 系统集成策略8.2 系统测试方法8.3 功能测试8.4 功能测试第9章数据处理与分析9.1 数据采集与预处理9.2 数据存储与管理9.3 数据分析与挖掘9.4 数据可视化第10章系统安全与隐私保护10.1 系统安全策略10.2 数据加密与解密10.3 认证与授权10.4 隐私保护措施第11章系统应用与案例分析11.1 系统应用场景11.2 典型应用案例11.3 系统优势与不足11.4 应用前景展望第12章总结与展望12.1 工作总结12.2 创新与不足12.3 未来研究方向12.4 发展趋势与展望第1章引言1.1 研究背景我国经济的快速发展，各行各业对信息技术的需求不断增长。
物联网简单应用课程设计
物联网简单应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解物联网的基本概念，掌握其核心技术与应用领域；2. 使学生了解物联网在实际生活中的简单应用案例，如智能家居、智慧交通等；3. 帮助学生掌握物联网设备的基本组成和功能，如传感器、控制器、执行器等。
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. 提高学生动手操作物联网设备，进行简单应用搭建的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，以适应未来社会发展的需求。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣，激发创新意识；2. 增强学生对我国物联网产业的认识，树立民族自豪感；3. 引导学生关注物联网技术对社会生活的影响，培养责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论与实践相结合，以培养学生的动手操作能力和创新能力为核心。
学生特点：学生具备一定的信息技术基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践，但知识深度和广度有限。
教学要求：教师应结合学生特点，以实际案例为引导，注重启发式教学，引导学生主动探究物联网的简单应用。
同时，关注学生的个体差异，分层教学，确保每个学生都能在课程中收获知识和技能。
通过课程学习，使学生达到预期的学习成果，为后续深入学习物联网技术打下坚实基础。
二、教学内容1. 物联网基本概念：介绍物联网的定义、发展历程、核心技术与应用领域；教材章节：第一章 物联网概述2. 物联网设备组成：讲解传感器、控制器、执行器等设备的功能与作用；教材章节：第二章 物联网设备与技术3. 简单应用案例分析：分析智能家居、智慧交通等物联网应用案例；教材章节：第三章 物联网应用案例4. 实践操作：指导学生动手搭建简单的物联网应用，如温湿度监测、智能照明等；教材章节：第四章 物联网实践操作5. 物联网安全与隐私：介绍物联网安全的重要性，引导学生关注信息安全；教材章节：第五章 物联网安全与隐私6. 物联网未来发展：展望物联网技术的未来发展趋势，激发学生创新意识；教材章节：第六章 物联网未来发展教学内容安排与进度：1. 第1周：物联网基本概念；2. 第2周：物联网设备组成；3. 第3-4周：简单应用案例分析；4. 第5-6周：实践操作；5. 第7周：物联网安全与隐私；6. 第8周：物联网未来发展。
物联网技术导论与实践第1章
在电子医疗方面，高血压病人月开支节省约￥200 元（传统方式约为￥500元左右），使医院资源缓解 67%~85%；在智能电网方面，据有关报道，单就美国 而言，能耗降低10%，温室气体排放量减少25%，节省 800亿美元新建电厂费用。
2024/7/16
1.2.3 IT产业的机遇
当代社会信息技术高速发展、需求不断变化，应用 模式也在不断创新。物联网应用的广泛性，将给IT产 业和信息化发展带来了新机遇。
正因为如此，物联网必将给现在传统技术的应用（如：自 动识别和数据采集技术的应用）带来更大的附加价值，将 扩展这些技术的使用范围，打破现有本地化的限制，从而 大大扩展这些技术的应用领域和适应能力。因此，为了更 好地思考未来物联网的应用范围，需要正确识别物联网所 涉及的主要应用领域，找到物联网和这些领域的结合点与 交集，正如图1.4所示的一样。
2024/7/16
2006年9月，当时的欧盟理事会轮值主席国芬兰和欧 盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会。此次大会以 “i2010－创建一个无所不在的欧洲信息社会”为主题， 并达成共识，即是信息社会正在变为一个“无所不在”的 信息社会。2009年6月18日推出了《欧盟物联网行动计划》 （Internet of Things-An action plan for Europe），在 医疗专用序列码、智能电子材料系统等应用方面作出了尝 试。制定了水、电、煤气抄表规范并强制推动。
包含公民和社会结构、以及其 他社会群体等的政府服务
2024/7/16
•1.3.2 交通运输与物流
在航空航天领域中，物联网可以大大提高航天和航空 领域中产品和服务的安全性、隐私性以及可靠性。
物联网通过使用附着在机舱内部和外部的具有感知能 力的智能设备，为我们建立起一个实时、无线监控航空器 的网络环境，它将帮助改进维修计划的制定工作，也可以 有效减少维修成本的投入和浪费，改善飞机的实际安全和 可靠程度。
基于物联网的智能家居系统设计与开发
基于物联网的智能家居系统设计与开发第一章：引言随着科技的不断发展，智能家居系统逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。
基于物联网的智能家居系统通过物联网技术，将家庭设备和设施连接起来，实现智能化管理和控制，为居民提供更加便捷、舒适的生活环境。
本文将介绍基于物联网的智能家居系统的设计与开发。
第二章：物联网技术概述物联网（Internet of Things，IoT）是一种通过互联网将物理世界与数字世界相连接的技术。
它通过传感器、通信技术和云计算等技术实现物品之间的互联互通。
物联网技术在智能家居系统中扮演着重要角色，它能够实现设备之间的互联互通、数据的采集和处理，为智能家居系统提供强大的支持。
第三章：智能家居系统的功能需求智能家居系统具备多种功能需求。
首先是基础功能需求，包括家庭安全监控、智能照明控制、环境温度调节等。
其次是个性化需求，根据用户的喜好和习惯，提供定制化的服务，如智能音乐播放、智能窗帘控制等。
最后是远程控制需求，通过手机App或者云端平台，实现对家庭设备的远程控制，提高用户的便捷性。
第四章：智能家居系统的架构设计智能家居系统的架构设计包括边缘节点、传感器网络、数据传输、云端平台等。
边缘节点是指智能家居系统中各个设备或设施，包括智能电视、智能门锁等。
传感器网络用于采集环境数据，传输至数据中心进行处理。
数据传输包括传感器数据的传输和控制指令的传输。
云端平台用于存储、处理和管理数据，并实现对智能家居系统的远程控制。
第五章：智能家居系统的开发流程智能家居系统的开发流程包括需求分析、系统设计、软硬件开发、系统测试和部署等。
需求分析阶段主要确定系统的功能需求和性能需求。
系统设计阶段将需求转化为具体的系统架构和功能模块。
软硬件开发阶段包括编写代码、搭建硬件平台等。
系统测试阶段对系统进行功能测试、性能测试和安全测试等。
最后是系统的部署与维护。
第六章：智能家居系统的应用案例智能家居系统在现实生活中有着广泛的应用。
物联网导论_第1章_物联网概述
物联网导论_第1章_物联网概述在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为了一个热门话题。
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
简单来说，就是让“物”与“网”相连，实现智能化的管理和控制。
物联网的概念最早可以追溯到上世纪 90 年代。
随着技术的不断进步，物联网逐渐从理论走向了实际应用，并在各个领域展现出了巨大的潜力。
物联网的体系架构通常可以分为感知层、网络层和应用层三个主要层次。
感知层是物联网的基础，它由各种传感器和智能终端设备组成，负责采集物理世界中的各种信息。
这些传感器可以感知温度、湿度、压力、光照等环境参数，也可以监测物体的位置、速度、运动状态等。
智能终端设备则包括智能手机、平板电脑、智能家电等，它们能够与传感器进行通信，并将采集到的数据上传到网络层。
网络层是物联网的核心，它负责将感知层采集到的数据传输到应用层。
网络层的通信技术多种多样，包括移动通信网络（如 4G、5G）、卫星通信网络、蓝牙、WiFi 等。
这些通信技术为物联网提供了广泛的覆盖范围和高速的数据传输能力，使得物联网中的设备能够随时随地进行通信。
应用层是物联网的价值体现，它根据不同的应用场景和需求，对感知层采集到的数据进行分析和处理，并为用户提供各种服务和应用。
例如，在智能家居领域，应用层可以根据室内的温度和湿度自动调节空调和加湿器的工作状态；在智能交通领域，应用层可以实时监测道路交通状况，为驾驶员提供最优的行车路线；在工业生产领域，应用层可以对生产设备进行远程监控和故障诊断，提高生产效率和产品质量。
物联网的应用领域非常广泛。
在智能家居方面，人们可以通过手机远程控制家中的灯光、电器、窗帘等设备，实现智能化的生活体验。
比如，当你下班回家的路上，就可以提前打开空调和热水器，让家里变得舒适温暖。
在智能交通领域，物联网技术可以实现车辆的自动驾驶、交通流量的实时监测和智能调度，提高交通运输的效率和安全性。
基于嵌入式系统的物联网智能家居系统设计与实现
基于嵌入式系统的物联网智能家居系统设计与实现第一章智能家居系统概述智能家居系统是一种智能化、自动化、网络化和信息化的家居管理系统，它通过各种传感器、智能设备和网络通信技术，实现智能化、便捷化和高效化的家居管理和服务。
物联网技术作为智能家居系统的核心技术之一，为其带来了更加灵活、高效和便捷的智能化管理方式。
第二章基于嵌入式系统的物联网智能家居系统设计与实现2.1 智能家居系统的架构设计智能家居系统的架构设计包括硬件架构设计和软件架构设计。
硬件架构设计通常包括传感器、执行器、通信模块、控制器等组件的选型和连接方式的设计。
软件架构设计则包括智能家居系统的功能划分、任务分配和模块设计等方面。
2.2 基于嵌入式系统的智能家居系统实现在智能家居系统实现过程中，通常采用嵌入式系统作为系统控制核心。
嵌入式系统主要有以下特点：（1）具有小型化和低功耗的特点；（2）可以实现实时响应和快速启动等功能；（3）具有强大的数据处理和通信功能；（4）具备多种接口和通信协议。
在嵌入式系统的基础上，采用各种传感器和执行器，如温度传感器、烟雾传感器、智能插座、智能开关等，实现对家居环境的监测和控制。
同时，通过无线通信模块（如WIFI、蓝牙等），将智能家居系统与手机、平板电脑等终端设备连接起来，实现远程控制和智能化管理。
2.3 智能家居系统的应用场景智能家居系统可以应用于很多场景，如家居、商业建筑、公共设施等。
以下是一些常见的应用场景：（1）家居安防：通过烟雾传感器、门窗开关等设备及时检测异常情况，并及时报警。
（2）环境监测：通过温度传感器、湿度传感器等设备，实时监测室内环境，并控制空调、加湿器等设备。
（3）远程控制：通过手机APP等终端设备，实现对智能家居系统的远程控制，如远程开关电视、空调等。
（4）节能环保：通过智能插座、智能开关等设备，对家居电器进行有效的节能和环保管理。
第三章总结与展望物联网技术的发展为智能家居系统的普及和发展提供了技术基础和支撑。
第一章物联网习题及答案
第一章物联网习题及答案第一章物联网习题及答案1. 物联网的定义是什么？请简要描述。
物联网是指通过互联网连接和通信技术将各种物理设备和对象相互连接，实现信息的收集、交互和处理的一个网络系统。
简而言之，物联网是一种能够使物理世界与数字世界相互连接的技术。
2. 物联网的特点有哪些？物联网具有以下特点：- 广泛连接：物联网能够连接各种设备和对象，包括传感器、智能手机、车辆、家电等。
- 大规模部署：物联网可以实现大规模的设备部署和管理，覆盖范围广。
- 实时通信：物联网能够实现设备之间的实时通信和数据交互。
- 数据驱动：物联网依赖于数据的收集、分析和利用，以提供更智能的服务和决策支持。
- 安全保障：物联网需要具备数据的安全、隐私保护和防护措施，以应对潜在的安全风险。
3. 物联网在哪些领域具有应用前景？物联网具有广泛的应用前景，涉及的领域包括但不限于：- 智能家居：通过物联网技术实现家庭设备的智能化管理，提高生活品质和节能效果。
- 智慧城市：利用物联网技术构建智慧城市基础设施，提升城市运行效率和居民生活便利性。
- 工业自动化：借助物联网技术实现工业设备的远程监控与管理，提高生产效率和安全性。
- 农业领域：应用物联网技术对农作物进行监测、生长管理，提高农业生产效率和资源利用率。
- 交通运输：利用物联网技术实现交通设施的智能化管理，提高交通安全和运输效率。
- 医疗保健：借助物联网技术实现医疗设备的远程监测和健康管理，提供个性化的医疗服务。
4. 物联网的发展面临哪些挑战？物联网的发展面临以下挑战：- 安全和隐私：物联网涉及大量的数据传输和信息交换，如何保障数据的安全性和用户隐私是一个重要问题。
- 标准和协议：由于物联网涉及多种设备和系统之间的连接，如何制定统一的标准和协议是一个挑战。
- 网络覆盖和可靠性：物联网需要稳定的网络连接和广泛的覆盖范围，但在某些地区和环境下存在网络覆盖不足的问题。
- 数据管理与分析：物联网产生的海量数据如何高效地收集、存储、管理和分析也是一项挑战。
《物联网工程导论》课件第1章
1.1 物联网的定义
物联网自诞生以来便引起了巨大关注，被认为是继计算 机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。 其理念是基于射频识别(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在 互联网的基础上构造一个实现全球物品信息实时共享的实物 互联网，即物联网，如图1.1所示。
从1999年概念的提出到2010年的崛起，物联网经历了十 年历程，特别是最近两年其发展极为迅速，不再停留在单纯 的概念、设想阶段，而是逐渐成为国家战略、政策扶植的对 象。表1.2列出了物联网发展历程中的关键点。
表1.2 物联网发展历程中的关键点
2005 年 2009 年初 2009 年 6 月 2009 年 8 月 2009 年 8 月
1.3 物联网的三大推动力
1.3.1 第一大推动力：政府
1998年1月31日，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中 心做了题为《数字地球：展望21世纪我们这颗行星》的长篇 演讲。他在这篇演讲中首次提到并系统阐述了“数字地球” 这个新概念，其构想如图1.3所示。
图1.3 数字地球构想
智慧地球的应用领域如图1.4所示。ຫໍສະໝຸດ 图1.4 智慧地球应用领域
1.3.2 第二大推动力：企业
2008年，IBM提出的“智慧地球”发展战略(如图1.5所 示)，受到美国政府的高度重视。
图1.5 智慧地球的构成
1.3.3 第三大推动力：教育界与科技界
追求先进科学与前沿技术是科学家的天职。
1.4 国家的“战略性新兴产业”解析
一、抓住机遇，加快培育和发展战略性新兴产业 二、坚持创新发展，将战略性新兴产业加快培育成为先 导产业和支柱产业 三、立足国情，努力实现重点领域快速健康发展 四、强化科技创新，提升产业核心竞争力 五、积极培育市场，营造良好市场环境 六、深化国际合作，提高国际化发展水平 七、加大财税金融政策扶持力度，引导和鼓励社会投入 八、推进体制机制创新，加强组织领导
基于物联网的智慧图书馆系统设计与实现
基于物联网的智慧图书馆系统设计与实现第一章研究背景当前，随着物联网技术的飞速发展，其在各行各业的应用越来越广泛，智慧城市建设也逐渐成为了国内外各地政府的重点发展方向。
图书馆作为城市文化服务体系中不可或缺的一部分，也需要推进智慧化建设，提高服务效能和质量。
本文将基于物联网技术，着眼于智慧图书馆系统的设计与实现，为图书馆的数字化、网络化、智能化提供一种新的思路和解决方案。
第二章智慧图书馆系统的设计2.1 系统结构设计智慧图书馆系统的基本功能，是通过建立以扫描器、阅读器、RFID读写器等为主要设备的读者借还书、浏览查阅、自主学习等服务模块，实现图书资料管理、读者服务、文化传播等多种功能的融合。
图书馆系统主要由硬件平台、数据采集设备、网络平台和应用软件四个部分构成。
硬件平台是实现物联网功能的基础，它链接各种的智能终端设备；数据采集设备是用来采集读者和图书的信息，使图书馆系统可以得到及时的反馈；网络平台是该系统的核心，是各种智能终端设备的连接点，为其提供数据支持和功能实现；应用软件是系统的价值所在，通过各个模块的实现，使图书馆系统可以提供从借还书到远程学习等一系列服务。
2.2 模块设计智慧图书馆系统的服务模块包括：借还书模块、图书查询模块、自助银行模块、电子阅读室模块、信息发布模块和安全监控模块等。
具体描述如下：2.2.1 借还书模块该模块的核心是RFID技术，通过使用RFID标签，实现图书的快速计数及归还，同时减少了人工登记时间的消耗，使读者借还书的效率得到了提高。
当读者需要借书时，只需向借书柜台呈现阅读证件，通过RFID技术读取读者信息，借阅书目信息等，使读者更加方便快捷地完成借书手续。
2.2.2 图书查询模块图书查询模块是提供读者查询图书的功能。
在该模块中，使用了智能终端设备，如平板电脑、手机等，读者只需要输入相关的书名、作者等信息，系统将显示查询到的相关书目及其馆藏位置及状态，以便读者快速找到自己所需要的图书。
物联网第一章PPT
智能家居
• 智能家居”（Smart Home），又称智能住宅。 通俗地说，它利用先进的计算机、嵌入式系统和网 络通讯技术及现代控制技术，将家中的各种设备 （如照明系统、环境控制系统、安防系统、网络家 电系统）通过家庭网络连接到一起。能根据不同的 环境状态相互协作，从而给用户带来最大程度的高 效、便利、舒适与安全。帮助人们有效安排时间， 增强家居生活的健康性、安全性，舒适性。智智能 家居”（Smart Home），又称智能住宅。通俗地 说，它利用先进的计嵌入式系统和网络通讯技术及 现代控制技术，将家中的各种设备（如照明系统、 环境控制系统、安防系统
• 应用层——智能处理，主要实现信息的处理与决策，是物联网和用户（包括人、组织和其他系 统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 • 感知层——全面感知，主要实现智能感知和交互功能。由各种传感器及传感器网关构成，包括 温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感 知层的作用相当于人的眼、耳、鼻、喉和皮肤等部位的神经末梢，它是物联网识别物体、采集 信息的来源。 • 网络层一可靠传递， 主要实现信息的接入、 传输和通信。由各种私有网络、 互联网、有线和 无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢脑，负责传递和处理感 知层获取的信息。
物联网的感知层 技术
物联网的网络层 技术
物联网的网络层主要实现信息 的传送和通信，网络层作为物联
物联网的应用层 技术
过相互协作与配合，协同完成真
正意义上的 “ 物物相连 ” ，并提供 泛在化的物联网服务。
网的中间层，借助于互联网、无
线宽带及电信骨干网，承载着感 知数据的接入、传输与运营等重 要工作。
物联网的应用层包括应用中间件 感知层主要实现智能感知功能， 是物联网伸向物理世界的 “ 触角 ” ， 也是海量信息的主要来源，是应 用服务的基础。 层和应用服务层，实现网络层与 物联网应用服务间的接口和功能 调用，也实现物联网的各类公共 应用或行业领域的应用。
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物联网系统设计第章
1.2.3 系统集成的步骤
v 网络系统的需求分析 v 逻辑网络的设计 v 物理网络设计 v 选择系统集成商或设备供货商 v 系统安装和调试 v 系统验收与测试 v 用户培训和系统维护
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物联网系统设计第章
1.3 网络系统设计标准与规范
v 1.3.1 设计标准 v 1.3.2 文档与规范 v 1.3.3 网络系统设计文档编制
准工作上的进展为：M2M相关的标准化工作在中 国通信标准化协会中主要在移动通信工作委员会 （TC5）和泛在网技术工作委员会（TC10）进行
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物联网系统设计第章
1.3.2 文档与规范
v 制定文档模板 v 编写文档
› 详细阅读客户需求 › 与研发人员沟通 › 与客户沟通 › 文档排版 › 文档修改后一定要填写修改日志
物联网系统设计第章
1.4 物联网系统设计的用户需求分析
v 1.4.1 需求分析概述 v 1.4.2 用户需求获取 v 1.4.3 物联网业务需求分析 v 1.4.4 物联网系统性能需求分析
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物联网系统设计第章
1.4.1 需求分析概述
v 需求分析的定义与特点
› 用户与开发人员很难进行交流 › 用户的需求是动态变化的 › 系统变更的代价呈非线性增长
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物联网系统设计第章
1.2 物联网系统集成
v 1.2.1 系统集成的定义与特点 v 1.2.2 系统集成的要求 v 1.2.3 系统集成的步骤
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物联网系统设计第章
1.2.1 系统集成的定义与特点
v 系统集成是在系统工程科学方法的指导下， 根据用户需求，优选各种技术和产品，将各 个分离的子系统连接成为一个完整可靠、经 济和有效的整体，并使之能彼此协调工作， 发挥整体效益，达到整体性能最优
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物联网系统设计第章
1.1.2 物联网分类
v 从物联网的运营角度，可以分成两大类：
› 面向公众提供的物联网服务 › 面向行业提供的物联网专用服务
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物联网系统设计第章
v 从物联网的管理架构角度，物联网管理可以 分成三个层次
› 国家 › 行业/区域 › 企业
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物联网系统设计第章
1.3.1 设计标准
v 国际上主要的标准化活动
› ETSI在M2M相关标准工作上的进展 › 3GPP在M2M相关标准工作上的进展 › 3GPP2在M2M相关标准工作上的进展
v 国内主要的标准化活动
› 中国通信标准化协会（China Communications
Standards Association，CCSA）在M2M相关标
› 性能性价比的高低是评价一个系统集成项目设计是否合 理和实施是否成功的重要参考因素
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物联网系统设计第章
1.2.2 系统集成的要求
v 物联网系统集成通过结构化的拓扑设计和各 种网络技术，将各个分离的设备、功能和信 息等集成到相互关联、统一协调的系统之中， 使资源达到充分共享，实现集中、高效、便 利的管理。
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物联网系统设计第章
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/22
物联网系统设计第章
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物联网系统设计第章
定义三
v 物联网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 息交换和通信，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
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物联网系统设计第章
定义四
v 狭义上的物联网指连接物品到物品的网络， 实现物品的智能化识别和管理；广义上的物 联网则可以看做信息空间与物理空间的融合， 将一切事物数字化、网络化，在物品之间、 物品与人之间、人与现实环境之间实现高效 信息交互方式，并通过新的服务模式使各种 信息技术融入社会行为，是信息化在人类社 会综合应用达到的更高境界
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物联网系统设计第章
v 获取用户需求的方法
› 跟班作业 › 开调查会 › 请专人介绍 › 询问 › 设计调查表请用户填写 › 查阅记录
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物联网系统设计第章
1.4.3 物联网业务需求分析
v 物联网涉及面广，包含多种业务需求、运营 模式、技术体制、信息需求、产品形态均不 同的应用系统，因此统一、系统的业务体系 结构，才能够满足物联网全面实时感知、多 目标业务、异构技术体制融合等需求
物联网系统设计第章
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2020/11/22
物联网系统设计第章
第一章 物联网系统 设计概论
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物联网系统设计第章
第一章 物联网系统设计概论
v 1.1 物联网概论 v 1.2 物联网系统集成 v 1.3 网络系统设计标准与规范 v 1.4 物联网系统设计的用户需求分析
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物联网系统设计第章
v 系统集成有以下几个显著特点
› 系统集成要以满足用户的需求为根本出发点
› 系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择 最适合用户的需求和投资规模的产品和技术
› 系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是设计、 调试与开发的技术和能力
› 系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性 的系统工程，技术是系统集成工作的核心，管理和商务 活动是系统集成项目成功实施的可靠保障
v 需求分析的任务
› 功能需求、性能需求、可靠性和可用性需求、出 错处理需求、约束和逆向需求、将来可能提出的 要求
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物联网系统设计第章
1.4.2 用户需求获取
v 获取用户需求的步骤
› 调查组织机构情况 › 调查各部门的业务活动情况 › 协助用户明确对新系统的各种要求 › 确定新系统的边界
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物联网系统设计第章
v 系统集成实现的关键在于解决系统之间的互 连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协 议和面向各种应用的体系结构
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物联网系统设计第章
v 系统集成本质就是最优化的综合统筹设计， 即所有部件和成分合在一起后不但能工作， 而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀 称的、可扩充性和可维护的系统
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物联网系统设计第章
定义七
v 物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内 在智能”的，如传感器、移动终端、工业系统、楼宇控制系 统、家庭智能设施、视频监控系统等、以及“外在使能”的， 如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等 “智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或 有线的长距离和/或短距离通信网络实现互连互通、应用大集 成，以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网、专网或 互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可 控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度 指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升 级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、 节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化
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物联网系统设计第章
定义五
v 物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络 延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世 界进行感知识别，通过网络传输互连，进行 计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与 物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实 时控制、精确管理和科学决策的目的
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物联网系统设计第章
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物联网系统设计第章
1.4.4 物联网系统性能需求分析
v
业务
移动性
视频监控
否
监控型
环境监测
否
远程抄表
否
查询型
物流查询
是
智能交通
是
控制型
路灯控制
否
扫描型 手机钱包
是
时延 敏感 敏感 不敏感 不敏感 敏感 不敏感 敏感
流量 大 大 小 小 小 小 小
在线时间 永远 永远 短 短 永远 短 短
物联网系统设计第章
v 从物联网所有权角度，物联网可以分成三类
› 互联网（Internet） › 内联网（Intranet） › 专用网（Extranet/VPN）。
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物联网系统设计第章
v 物联网按其部署方式通常分成如下四类
› 私有物联网（Private IoT） › 公有物联网（Public IoT） › 社区物联网（Community IoT） › 混合物联网（Hybrid IoT）。
定义六
v 物联网是指具有感知和智能处理能力的可标 识的物体，基于标准的可互操作的通信协议， 在宽带移动通信、下一代网络和云计算平台 等技术的支撑下，获取和处理物体自身或周 围环境的状态信息，对事件及其发展及时做 出判断，提供对物体进行管理和控制的决策 依据，从而形成信息获取、物体管理和控制 的全球性信息系统
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物联网系统设计第章
定义一
v 物联网是未来网络的整合部分，它是以标准、 互通的通信协议为基础，具有自我配置能力 的全球性动态网络设施。在这个网络中，所 有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理 特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共 享
PPT文档演模板物联网系统设第章定义二v 由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的 网络，这些标识和个性运行在智能空间，使 用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文 进行连接和通信
物联网系统设计第章
1.1 物联网概论