从传感网到物联网.pptx

教育部物联网应用技术师资国培ppt从传感网到物联网 主讲老师：罗汉江 淄博职业学院 2012年7月20日 从传感网到物联网o1 与无线传感器网络相关的几个概念o2 无线传感器网络概述o3 物联网概述1 与无线传感器网络相关的几个概念oIOTn（Internet of things）原始含义是物与物相联结的网络。最早的IOT网络，实际上就是RFID网络，该概念最早来自于美国麻省理工学院的Auto-ID中心研究人员。他们最早提出将RFID与互联网相结合，实现在任何地点、任何时间，对任何物品进行标识和管理。随之发展起来的如欧盟的产品电子代码EPC服务于物流领域，主要目的在于增加供应链的可视、可控性，偏重于对物品的识别及流动控制和管理。WSNo与此同时，无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Networks）和M2M技术得到了飞速发展。无线传感器网络源于美国军方对战场的监控与预警系统的研究，后来逐步迁移到民用研究。无线传感器网络主要侧重于对目标、环境和物体状态的监测与控制。M2Mo最早来自于诺基亚，其含义有Machine-to-Machine、Man-to-Machine，或者Machine-to-Man等，其侧重点在于无线数据通信和信息技术的无缝连接，从而实现在其基础上的无线业务流程的自动化、集成化，并最终为用户创造增值服务。CPSo美国基金委员会近几年提出CPS(Cyber Physical Systems)研究计划，该计划通过3C技术即计算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)的有机融合与深度协作，实现各种应用系统的实时感知、动态控制和信息服务。泛在传感网（USN）o2005年国际电信联盟远程通信标准化组(ITU-T)在ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things中正式提出IOT的概念。2008年该组织在Ubiquitous Sensor Networks中进一步提出泛在传感器网络概念（广义传感网），并阐述为通过传感器、执行器、RFID等对物理世界进行感知和标识，然后依靠网络将信息进行传输和互联，再进行信息处理和信息存储，最后实现具体应用。泛在网（泛在网（Ubiquitous Networking）o又简称为U网络，指基于个人和社会的需求，利用现有的网络技术和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。物联网概念及相互关系物联网概念及相互关系o通过条码与二维码、射频标签（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外感应器、激光扫描器、传感器网络等自动标识与信息传感设备及系统，按照约定的通信协议，通过各种局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。1从传感网到物联网o1 与无线传感器网络相关的几个概念o2 无线传感器网络概述o3 物联网概述2 无线传感网（wireless sensor networks）概述o无线传感器网络是由部署在监测区域内部或附近的大量廉价的、具有通信、感测及计算能力的微型传感器节点通过自组织构成的“智能”测控网络。无线传感器网络体系结构o无线传感器网络系统通常包括传感器节点、传感器节点、汇聚节点汇聚节点和管理节点管理节点。o传感器节点n通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能。o汇聚节点n处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它连接传感器网络和外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上。o管理节点n对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。应用领域o具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。海洋监测网络示例无线组网示意图 从传感网到物联网o 1 与无线传感器网络相关的几个概念o 2 无线传感器网络概述o 3 物联网概述n 3.1 物联网基本概念n 3.2 物联网技术n 3.3 应用领域3.1 物联网基本概念oInternet of things（IOT）n通俗讲，物联网就是使物体上网o将物体通过网络（互联网、局域网、有线网、无线网等）连接起来，创造一个满足我们需要的智能化的世界o物联网比较正式定义n通过条码与二维码、射频标签（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外感应器、激光扫描器、传感器网络等自动标识与信息传感设备及系统，按照约定的通信协议，通过各种局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络物联网特点及本质o物联网的特点n对周围世界实现“可知、可思、可控”o可知：能够感知o可思：一定智能的判断o可控：对外产生及时的影响o物联网的本质n是世界信息化新的推进，实现一个智慧化世界o生活更舒适、生产更高效o网络传输信息，信息承载智慧n有线网、无线网、互联网 -传感网、物联网、泛在网o信息的交互，不再局限于人与人n从人与人的网络交互到人与人、人与物、物与物的信息交互n预计到2020年，全球可以网络连接的智能物体（smart things）将达到500亿个（人均6个）2.1.1.3 物联网概述o2.1.1.3.1 物联网基本概念o2.1.1.3.2 物联网技术o2.1.1.3.3 应用领域2.1.1.3.2 物联网技术o物联网技术处理的信息流o物联网的基本构架o物联网关键技术n感知与识别技术n物联网组网与互联技术n物联网服务与管理技术n物联网应用开发技术物联网技术处理的信息流o物联网要实现n全面感知、可靠传输、智能处理、自动控制信息感知信息感知信息传输信息传输信息处信息处理与控理与控制制物联网基本构架物联网基本构架o物联网的三层分法n感知层、网络层、应用层物联网关键技术o感知与识别技术o物联网组网与互联技术o物联网服务与管理技术o物联网应用开发技术感知与识别技术o通过传感器技术、RFID技术、二维码、红外设备等实现对物体的信息感知、定位和识别o主要包括n自动识别技术自动识别技术n传感技术传感技术n定位技术定位技术感知与识别技术o自动识别技术自动识别技术n条码识别技术n射频识别技术（RFID等）n语音识别技术n生物特征识别技术n图象识别技术n磁识别技术等 感知与识别技术o传感技术传感技术n传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成供处理的数字信号o如温度、压力、流量、位移、速度等 o定位技术定位技术n可分为卫星定位、无线电波定位、传感定位等o卫星定位技术有GPS、北斗卫星导航定位系统 o蜂窝移动通信系统的小区定位技术 o物联网感知层定位n如利用RFID传感，车牌、集装箱图像识别感知物体的位置 o物联网网络层定位等物联网组网与互联技术o物联网组网的作用n将物体通过网络连接，实现感知和控制信息的传输n通过网络将分散多处的物体连接在一起，形成一个虚拟的物体o物联网网络的分类n传感网+专网+公网（Internet）n无线网络+有线网络o主要介绍内容n物联网无线网络技术n互联网接入技术物联网无线网络技术o无线个域网络（几十米）WPAN（Wireless Personal Area Network）nBlueTooth网络技术（802.15.1）nZigBee网络技术（802.15.4）oZigBee通讯速率比较低（250K/S），通讯距离较小，功耗较小nUWB网络技术（802.15.3）o无线局域网络（100米左右）WLAN（Wireless Local Area Network）n802.11o802.11a，802.11b，802.11g，802.11n o无线城域网络（几公里）WMAN（Wireless Metropolitan Area Network）nWiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入（802.16）o无线广域网络（十公里）WWAN（Wireless Wide Area Network）nGPRS,3G,3.5G,4G互联网接入技术o将物联网通过互联网、广电网络、移动通信网络或者下一代网络（NGN网络），接入远程网络，实现数据传输互联网接入技术o接入方式n固定接入oIPv4地址 n局部网络的sink节点接入，外部网络不能直接访问网络中的节点n地址面临枯竭oIPv6接入nIPv6 让地球上每粒沙子都有一个地址n物联网的发展将加速IPv6引入，预计需要2-5年 nIPv6不能够直接应用到传感器设备中，而是需要对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简，以满足对网络低功耗、低存储容量和低传送速率的要求 6LowPAN和RoLL n移动接入o车载网o智能医疗网络o手机网络物联网服务与管理技术o实现物联网的各种应用服务与管理技术n物联网操作系统n中间件技术n物联网数据库系统n云计算技术n语义网技术n数据挖掘、智能决策n物联网信息安全与隐私保护 物联网应用开发技术o物联网工程开发技术n物联网工程设计n物联网嵌入式开发n智能信息处理n系统集成开发o物联网工程开发流程 n需求分析 n架构设计 n组件设计 n感知层硬件、软件设计 n通信协议设计n应用层监控软件设计 3 物联网概述o 3.1 物联网基本概念o 3.2 物联网技术o 3.3 应用领域2.1.1.3.3 应用领域o物联网十二五规划锁定9大重点示范应用领域物联网应用特点o物联网应用面广，渗透性强o三大应用领域：大众服务、工农业应用、公共管理 o智能交通、消防、智能建筑、智能家居、智能环保、灾害监测避免、智慧医疗、智慧老人护理、智能物流、食品安全追溯o智能工业控制、智能电力、智能水利、精准农业o智慧校园、智能安防、军事安全o具有服务于各行业的性质，需要和行业和产业结合智能交通o智能交通n利用物联网技术提供面向交通运输的服务系统n 交通更加智能、安全、节能、高效 o治堵，缓解交通压力o更安全n十一五以来道路交通事故死亡人数年均7.6万人 智能农业o农业监测控制和管理n自动灌溉系统o我国农业用水农业用水量约占总用水量的80%左右 o传感器监测土壤湿度，自动信息分析，电磁阀自动控制灌溉（滴灌、喷雾等）n智能施肥n农产品生产环境监控n温室大棚等环境监控土壤水分监测食品追溯o食品追溯系统 n利用物联网技术建立集成生产、检验、监管和消费各个环节的信息管理系统 n提供“从农田到餐桌”的追溯模式，建立食品安全信息数据库，从源头上保障消费者的合法权益 n利用物联网技术，保障食品安全o苏丹红、瘦肉精、地沟油、染色馒头、“化工”猪蹄。食品追溯o物联网技术监管瓜菜质量n利用3G技术、互联网技术、二维条码、RFID溯源技术等，建设田头瓜菜质量监管物联网食品追溯o身份猪n全国动物标识及疫病可追溯体系o猪的身份证：n 一出生就戴上二维码耳标，记录出生地、免疫注射、检疫、运输等信息，传输到中央数据库n当进入屠宰场时，工作人员扫描二维码耳标，查看其防疫信息和检疫信息，然后按程序实施屠宰检疫，并登记、保存摘除的二维码耳标智能物流o智能物流系统n采用物联网技术，结合电子商务方式运作的现代物流服务体系n物流作业的实时信息采集、分析和处理o示例：智能物流车 n整合计算机、通信、网络等技术，打造的集数据采集、智能监控、过程控制于一体的智能物流专用车辆 问题提问及交流