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摘要 2
第1章 物联网发展 3
1.1物联网产生背景 3
1.2国际物联网发展史 3
1.3国内物联网发展史 4
1.4物联网发呈现状 5
1.4.1国际物联网发呈现状和将来 5
1.4.2国内物联网发展状况 6
第2章 物联网有关概念及分类 6
2.1有关概念 6
2.2物联网按其应用领域分类 6
第3章 物联网优缺陷 7
3.1重要长处 7
3.2物联网缺陷 7
3.3国内物联网产业现存问题分析 8
3.3.1缺少核心技术自主知识产权 8
3.3.2行业技术原则缺失 8
3.3.3产业链发展不均衡 8
3.3.4各行业间协作困难多 8
3.3.5赚钱模式无经验供借鉴 8
3.3.6顾客使用成本壁垒存在 9
第4章 物联网构造 9
4.1物联网体系构造 9
4.2物联网技术体系构造 10
第5章 信息流[5] 11
5.1信息流传递过程 11
5.2信息流功能 12
第6章 支撑物联网核心技术 13
6.1 RFID自动辨认技术 13
6.1.1 RFID工作原理 13
6.1.2 RFID系统构成 13
6.1.3 RFID技术特点及应用 14
6.2产品电子标签(EPC) 14
6.2.1 EPC 编码构造 15
6.2.2 EPC 标 签(eTag) 15
6.3 解读器(Reader) 16
6.4 对象名解析服务(ONS) 16
6.4.1 服务过程 16
6.4.2 特殊规定 16
6.4.3 ONS系统架构 17
第7章 物联网在各领域运用简介 17
参照资料 23
摘要:
您与否想拥有一双“千里眼”,隔过千山万水看到家里与否一切安好;您与否想拥有一对“顺风耳”,倾听一下祖国山河另一端天籁之音;您与否想拥有一双“火眼金睛”,看看你宝物与否物有所值;您与否想生活在一种抱负王国,和您每件爱物可以亲切交谈。这些令咱们神往世界,不是梦想,不是童话,在物联网世界里,这一切将随着咱们左右。
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后又一次信息产业革命浪潮,是一种全新技术领域。传感网于1999年最先被提出,在“互联网概念”基本上随后引申为物联网这一概念,将其顾客端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息互换和通信一种网络概念。
物联网将把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,详细地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与既有互联网整合起来,实现人类社会与物理系统整合,在这个整合网络当中,存在能力超级强大中心计算机群,可以对整合网络内人员、机器、设备和基本设施实行实时管理和控制,以更加精细和动态方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源运用率和生产力水平,改进人与自然间关系。
第1章 物联网发展[1]
1.1物联网产生背景
21世纪是一种以网络计算机为核心信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪时代特性。随着信息技术飞速发展,经济全球化不断加快。通过计算机技术、数据通讯和互联网技术实现当代化物流和电子商务已是大势所趋。
而当代物流和电子商务实行离不开信息化支持,信息化是当代物流及电子商务发展基本。在物流信息互换、供应链管理等方面,由于信息传递不及时、信息失真、信息互换错误所导致损失每年高达数千亿美元。以全球零售业巨头沃尔玛为例,每年由于信息传递问题所导致缺货率大概是8%左右,如果可以减少1%缺货率,仅此一项每年就可以给沃尔玛增长10亿美元收入[1]。
此外,在社会信息化过程中,信息资源剧增,各类信息内容呈爆炸式增长。庞大信息资源和昂贵信息成本,使得人们无法独立生产所需要数据,而必要通过共享来获取资源和必要信息。那么如何实现实时地信息交流呢?物联网技术就应运而生并迅速发展起来。
1.2国际物联网发展史
1999年,美国召开移动计算和网络国际会议提出,传感网是21世纪人类面临又一种发展机遇,传感网重要性得到学术界充分必定。同年美国麻省理工大学Auto-ID研究中心初次提出:Auto-ID中心目的就是在Internet基本上建造一种网络,实现计算机与物品(objects)之间互联
1999年至,物联网方面工作局限于实验室中,Auto-ID中心是引领者,这一时期重要工作集中在物品身份自动辨认,如何减少辨认错误和提高辨认效率是关注重点。
,日本信息通信产业主管机关总务省(MIC)提出—间IT发展任务——U-japan战略,该战略理念是以人为本,实现所有人与人、物与物、人与物之间连接,但愿可以在将日本建设成一种“实现随时、随处、任何物体、任何人均可连接泛在网络社会”。
11月27日,在突尼斯举办信息社会峰会上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告:物联网》,正式提出了物联网概念。
EPC行业原则由EPC Global正式发布,为资产、产品和服务在全球移动、定位和布置带来了前所未有可见度,标志着EPC发展一种里程碑。
奥巴马就任美国总统后,在与美国工商业领袖举办圆桌会议上,IBM首席执行官初次提出“智慧地球”概念,建议政府投资新一代智慧型基本设施,随后得到美国各界高度关注,有分析以为,IBM公司这一构想极有也许上升至美国国家战略,并在世界范畴内产生影响。
9月:Internet of Things – An action plan for Europe 欧盟行动筹划,详细而务实强调了RFID广泛应用,注重信息安全。6月,欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动筹划》,以保证欧洲在建构物联网过程中起主导作用。行动筹划共涉及14项内容,重要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”权利、潜在危险、核心资源、原则化、研究、公私合伙、创新、管理机制、国际对话、环境问题、记录数据和进展监督等一系列工作。
1.3国内物联网发展史
参加物联网研究有中科院、中华人民共和国物品编码中心(ANCC)、中华人民共和国原则协会、AIM China、复旦大学Auto-ID中华人民共和国实验室等。
中科院早在1999年就启动了传感网研究和开发。与其他国家相比,国内技术研发水平处在世界前列,具备同发优势和重大影响力。1999年ANCC完毕原国家技术监督局科研项目《新兴射频辨认技术研究》,制定了作为物联网系统核心技术之一射频辨认技术技术规范。ANCC开始积极跟踪国际EPC发展动态,完毕《EPC产品电子代码》课题研究,出版了《条码与射频标签应用指南》一书。
11月,EPC global成立,在中华人民共和国咱们也成立相应机构,在中华人民共和国,由中华人民共和国物品编码中心管理和实行EPC工作。 EPC global于1月12日授权中华人民共和国物品编码中心ANCC,是EPCglobal在中华人民共和国境内唯一代表
年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确批示要早一点谋划将来,早一点攻破核心技术,并且明确规定尽快建立中华人民共和国传感信息中心,或者叫“感知中华人民共和国”中心。
10月底,全国传感技术科学家以及移动、联动、电信、华为、中兴、大唐、联想等其她行业大公司代表齐聚无锡,宣布成立中华人民共和国传感网产业联盟;
是物联网热点不断、亮点迭出、观点纷呈一年。物联网作为战略性新兴产业在政府高度注重下迅速推动,初次进入政府工作报告,并列为国家“十二五信息化规划”重大专项,各省市积极推出了物联网产业发展规划。
3月,海南、广东、武汉等省市相继开展物联网应用研究与实践,海南省筹划将物联网应用与该省国际旅游业相结合;广东省以整合物联网零散应用形式推动物联网商用。中华人民共和国工程院副院长、院士邬贺铨表达,中华人民共和国物联网产业正进入“百花齐放”和“应用启动”阶段。
当前:经国标化管理委员会批准,全国信息技术原则化技术委员会组建了传感器网络原则工作组,原则工作组现汇集了中华人民共和国科学院、中华人民共和国移动通信集团公司等国内传感网重要技术研究和应用单位。
1.4物联网发呈现状
1.4.1国际物联网发呈现状和将来
从国际上看,欧盟、美国、日韩等国都十分注重物联网发展,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国已把它当成重振经济法宝,因此非常注重物联网和互联网发展,它核心是运用信息通信技术(ICT)来变化美国将来产业发展模式和构造(金融、制造、消费和服务等),变化政府、公司和人们交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分应用到各行各业,把感应器嵌入到全球每个角落,例如电网、交通(铁路、公路、市内交通、有关设备、工具)等物体上。并运用网络和设备收集大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出分析给出解决方案。把人类智慧赋予万物,赋予地球。美国提出“智慧地球、物联网和云计算”就是想要作为新一轮IT技术革命领头羊证明。美国政府在经济刺激筹划中提出数百亿美元支持物联网发展,支持IBM“智慧地球”,当前美国在RFID、FPCglobal已获得主导地位,而国防部开展“智能微尘”更是在军事、民用两大方面对物联网进行全面控制。在欧盟方面,按欧盟专家说法,欧盟发展物联网先于美国,事实上欧盟环绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。布置《欧盟物联网行动筹划》(Internet of things——An action plan for Europe)其目也是企图在“物联网”发展上引领世界。在欧盟较为活跃是各大运营商和设备制造商,她们推动了M2M(机器与机器)技术和服务发展,同年又推出了《欧盟物联网战略研究线路图》。再看亚洲日韩方面,均在启动泛在网国家战略,物联网被纳入国家整体发展重点规划内容,把物联网应用、基本设施和技术产业发展列入其优先行动议程。
美国诸多大学在无线传感器网络方面已开展了大量工作,如加州大学洛杉矶分校嵌入式网络感知中心实验室、无线集成网络传感器实验室、网络嵌入系统实验室等。此外,麻省理工学院从事着极低功耗无线传感器网络方面研究;奥本大学也从事了大量关于自组织传感器网络方面研究,并完毕了某些实验系统研制;宾汉顿大学计算机系统研究实验室在移动自组织网络合同、传感器网络系统应用层设计等方面做了诸多研究工作;州立克利夫兰大学(俄亥俄州)移动计算实验室在基于IP移动网络和自组织网络方面结合无线传感器网络技术进行了研究。
除了高校和科研院所之外,国外各大知名公司也都先后参加开展了无线传感器网络研究。克尔斯博公司是国际上率先进行无线传感器网络研究先驱之一,为全球超过所高校以及上千家大型公司提供无线传感器解决方案;Crossbow公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、知名高校加州大学伯克利分校等都建立了合伙关系。
IBM提出“智慧地球”概念已上升至美国国家战略。,IBM与美国智库机构向奥巴马政府提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会,美国政府只要新增300亿美元ICT投资(涉及智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域),勉励物联网技术发展政策重要体当前推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术应用。美国权威征询机构forrester预测,到,世界上物物互联业务,跟人与人通信业务相比,将达到30比1,因而,物联网被称为是下一种万亿级信息产业。
1.4.2国内物联网发展状况
出“在传感网发展中,要早一点谋划将来,早一点攻破核心技术”,“在国家重大科技专项中,加快推动传感网发展”,“尽快建立中华人民共和国传感信息中心,或者叫‘感知中华人民共和国’中心”。江苏省委省政府接到批示后认真贯彻总理规定,热情拥抱“物联网”,突出抓好平台建设和应用示范工作,并迅速形成了研发安全感与产业突破先发优势。无锡市则作出布置:举全市之力,抢占新一轮科技革命制高点,把无锡建成传感网信息技术创新高地、人才高地和产业高地。
,无锡传感网中心传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用,首批价值1500万元传感安全防护设备销售成功,这套设备由10万个微小传感器构成,散布在墙头墙角墙面和周边道路上。传感器能依照声音、图像、震动频率等信息分析判断,爬上墙究竟是人还是猫狗等动物。
各种传感手段构成一种协同系统后,可以防止人员翻越、偷渡、恐怖袭击等袭击性入
第2章 物联网有关概念及分类[2]
2.1有关概念
⑴传感网:借助于各种传感器,探测和集成涉及温度、湿度、压力、速度等物质现象网络,也是温总理“感知中华人民共和国”提法重要根据之一;
⑵“物联网”(Internet of Things)指是将各种信息传感设备,如射频辨认(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成一种巨大网络。把任何物品与互联网连 接起来,进行信息互换和通讯,以实现智能化辨认、定位、跟踪、监控和管理一种网络。
⑶EPC:是一种电子标签,她是电子标签超高频率射频标签,广义EPC系统是指在全球统一编码系统基本之上,运用互联网和RFID技术形成广义技术体系。
⑷RFID:RFID射频辨认是一种非接触式自动辨认技术,它通过射频信号自动辨认目的对象并获取有关数据,辨认工作不必人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可辨认高速运动物体并可同步辨认各种标签,操作快捷以便。RFID是一种简朴无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一种询问器(或阅读器)和诸多应答器(或标签)构成。
2.2物联网按其应用领域分类
⑴M2M平台 ⑵智能文博 ⑶智能校园 ⑷智能物流 ⑸智能农业 ⑹智能司法 ⑺智能交通
⑻智能环保 ⑼智能都市 ⑽智能医疗 ⑾智能家居
第3章 物联网优缺陷[3]
3.1重要长处
物联网用途广泛,遍及智能交通、物流管理、环保、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报收集等各种领域。
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,详细地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与既有互联网整合起来,实现人类社会与物理系统整合,在这个整合网络当中,存在能力超级强大中心计算机群,可以对整合网络内人员、机器、设备和基本设施进行实时管理和控制,在此基本上,人类可以以更加精细和动态方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源运用率和生产力水平,改进人与自然间关系
3.2物联网缺陷
①安全问题:在射频辨认系统中,标签有也许预先被嵌入任何物品中,例如人们寻常生活物品中,但由于该物品(例如衣物)拥有者,不一定可以察觉该物品预先已嵌入有电子标签以及自身也许不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人隐私问题受到侵犯。这样安全问题进一步发展,甚至可以关系到单位,公司甚至国家机密。因而,安全问题是物联网技术发展所需要解决核心问题之一。
②政策和法规及管理问题:物联网不是一种小产品,也不是只是一种小公司可以做出来,做起来,它不但需要技术,它更是牵涉到各个行业,各个产业,需要各种力量整合。这就需要国家产业政策和立法上要走在前面,要制定出适合这个行业发展政策和法规,保证行业正常发展。
③技术原则问题:物联网发展过程中,传感、传播、应用各个层面会有大量技术浮现,也许会采用不同技术方案。如果各行其是,那成果是劫难,大量小而破专用网,互相无法连通,不能进行联网,不能形成规模经济,不能形成整合商业模式,也不能减少研发成本。因而,尽快统一技术原则,形成一种管理机制,这是物联网立即就要面对问题。
3.3国内物联网产业现存问题分析
3.3.1缺少核心技术自主知识产权
在物联网技术发展产品化过程中,国内始终缺少某些核心技术掌握,因此产品档次上不去,价格下不来。缺少RFID等核心技术独立自主产权这是限制中华人民共和国物联网发展核心因素之一。
3.3.2行业技术原则缺失
当前行业技术重要缺少如下两个方面原则:接口原则化;数据模型原则化。虽然国内早在11月就成立了RFID产业联盟,同步次年又发布了《中华人民共和国射频辨认(RFID)技术政策白皮书》,指出应当集中开展RFID核心技术研究开发,制定符合中华人民共和国国情技术原则。但是,当前咱们可以发现,中华人民共和国RFID产业仍是一片混乱。技术强度固然在增强,但是技术原则却还如镜中之月。正犹如中华人民共和国3G原则同样,出于各方面利益考虑,最后中华人民共和国3G有了三个不同原则。物联网原则最后如何,只能等时间来告诉咱们答案了。
3.3.3产业链发展不均衡
和美国相比,国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。虽然当前国内三大运营商和中兴华为这一类系统设备商都已是世界级水平,但是其她环节相对欠缺。物联网产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商通力配合,因此要在国内发展物联网,在体制方面尚有诸多工作要做,如加强广电、电信、交通等行业主管部门合伙,共同推动信息化、智能化交通系统建立。加快电信网,广电网,互联网三网融合进程。产业链合伙需要兼顾各方利益,而在各方利益机制及商业模式尚未成型背景下,物联网普及仍相称漫长。
3.3.4各行业间协作困难多
物联网应用领域十分广泛,许多行业应用品有很大交叉性,但这些行业分属于不同政府职能部门,要发展物联网这种以传感技术为基本信息化应用,在产业化过程中必要加强各行业主管部门协调与互动,以开放心态展开通力合伙,打破行业、地区、部门之间壁垒,增进资源共享,加强体制优化改革,才干有效保障物联网产业顺利发展。
3.3.5赚钱模式无经验供借鉴
物联网分为感知,网络,应用三个层次,在每一种层面上,都将有各种选取去开拓市场。这样,在将来生态环境建设过程中,商业模式变得异常核心。对于任何一次信息产业革命来说,浮现一种新型而能成熟发展商业赚钱模式是必然成果,可是这一点至今还没有在物联网发展中体现出来,也没有任何产业可以在这一点上统一引领物联网发展浪潮。
当前物联网发展直接带来某些经济效益重要集中在与物联网关于电子元器件领域,如射频辨认装置、感应器等等。而庞大数据传播给网络运营商带来机会以及对最下游如物流及零售等行业所产生影响还需要相称长时间观测。
3.3.6顾客使用成本壁垒存在
物联网产业是需要将物与物连接起来并且进行更好控制管理。这一特点决定了其发展必将会随着经济发展和社会需求而催生出更多应用。因此,在物联网传感技术推广初期,功能单一,价位高是很难避免问题。由于,电子标签贵,读写设备贵,因此,很难形成大规模应用。而由于没有大规模应用,电子标签和读写器成本问题便始终没有达到人们预期。成本高,就没有大规模应用,而没有大规模应用,成本高问题就更难以解决。如何突破初期顾客在成本方面壁垒成了打开这一片市场首要问题。因此在成本尚未降至能普及前提下,物联网发展将受到限制。
第4章 物联网构造[4]
4.1物联网体系构造
物联网体系构造可以分为三个层次:泛在化末端感知网络、融合化网络通信基本设施与普适化应用服务支撑体系。人们也经常将它们称为感知层、网络层、应用层。
(1)泛在化末端感知网络:泛在化末端感知网络重要任务是信息感知。
(2)融合化网络通信基本设施:融合化网络通信基本设施重要功能是实现物联网数据传播。当前可以用于物联网通信网络重要有互联网、无线通信网与卫星通信网、有线电视网。
(3)普适化应用服务支撑体系:普适化应用服务支撑体系重要功能是物联网数据解决与应用
图4—1 物联网体系构造
4.2物联网技术体系构造
从物联网技术体系构造角度解读物联网,可以将支持物联网技术分为四个层次:感知技术、传播技术、支撑技术与应用技术。
图4—2 物联网技术体系构造
(1)感知技术
感知技术是指可以用于物联网底层感知信息技术,它涉及RFID与RFID读写技术、传感器与传感器网络、机器人智能感知技术、遥测遥感技术以及IC卡与条形码技术等。
(2)传播技术
传播技术是指可以汇聚感知数据,并实现物联网数据传播技术,它涉及互联网技术、地面无线传播技术以及卫星通信技术等。
(3)支撑技术
支撑技术是指用于物联网数据解决和运用技术,它涉及云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GIS/GPS技术、通信技术以及微电子技术等。
(4)应用技术
应用技术是指用于直接支持物联网应用系统运营技术,它涉及物联网信息共享交互平台技术、物联网数据存储技术以及各种行业物联网应用系统。
第5章 信息流[5]
5.1信息流传递过程
信息流广义定义是指人们采用各种方式来实现信息交流,从面对面直接交谈直到采用各种当代化传递媒介,涉及信息收集、传递、解决、储存、检索、分析等渠道和过程。
信息流在由EPC标签、解读器、Savant服务器、Internet、ONS服务器、PML服务器以及众多数据库构成EPC物联网中,解读器读出EPC只是一种信息参照(编码),该信息通过网络,传到ONS服务器,找到该EPC相应IP地址并获取该地址中存储有关物品信息。而采用分布式Savant软件系统解决和管理由解读器读取一连串EPC信息,Savant将EPC传给ONS,ONS批示Savant到一种保存着产品文献PML服务器查找,该文献可由Savant复制,因而文献中产品信息就能传到供应链上
信息流可以说是流通体系神经,它是流通体系存在和运动内在机制,在商品流通过程中具备十分重要作用。
图5—1 物联网中信息流传递过程
5.2信息流功能
⑴联接功能
流通过程是作为一种整体运动,即体系运动来实现。流通体系又是各种要素集合,不同要素之因此能形成集合,是靠信息把它们联接在一起。在流通体系申不同主体之间关系,从本质上讲是互换关系。买卖双方是通过信息交流理解对方意愿,连结在一起。没有信息交流,买和卖永远不会结合起来。买卖交易实现,流通过程顺利进行,依然要依托信息流把一种个孤立环节,连结成为持续不断有序活动。咱们在上一节已经阐明,流通信息产生于流通过程,是流通活动客观反映。每一种主体都是根据它所接受到信息从事活动,它所进行活动又体现为一定信息传递出去,被其她主体接受,成为其她主体活动根据。如此循环往复,形成了流通体系有机联系和运动。
信息流不但具备连结流通体系功能,并且具备沟通流通体系与外部系统和环境功能。流通体系不是孤立系统,它处在社会经济大系统之中,是大系统组戊某些。其他系统构成流通体系外部系统和外部环境,影响着流通体系运动。流通体系反过来也影响其他系统运动。不同系统之间互相影响和联系,同样是靠信息来联接
⑵调控功能
信息流调控功能产生于联接功能。咱们在前面已经指出,流通信息是可以被人类理解、接受和运用信息,是通过一定限度解决信息。因而,信息在联接要素时候,所反映客观内容就是流通当事人行为状态和成果。这样,在当事人之间就产生了一种过程,每一种当事人都获得其她当事人信息,这些信息会影响她行动和后果,而她信息同步也影响互相联系其她当事人行为,信息变化将会使当事人行为发生变化,这就是信息流调控功能。
第6章 支撑物联网核心技术[6]
物联网涉及到核心性应用技术:RFID技术、传感器、通信技术以及终端数据智能解决技术等等。RFID被公以为是物联网构建基本和核心。
6.1 RFID自动辨认技术
该技术作为物体“身份证”,它由标签、阅读器和天线三某些构成,作为物联网核心技术之一,它运用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传播,以达到目的记别和数据互换目;通过采集物品信息,并给它贴上特定 标签,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品 (商品)辨认,进而通过开放性计算机网络实现信 息互换和共享,实现对物品“透明”管理。RFID具备识读距离远、识读速度快、不受环境限制、可读写性好、可同步识读各种物品等长处,随着RFID技术不断进步,成本不断减少,RFID技术开始进入物流、供应链管理领域。
6.1.1 RFID工作原理
标签进入磁场后,如果接受到阅读器发出特殊射频信号,就能凭借感应电流所获得能量发送出存储在芯片中产品信息(即 Passive Tag,无源标签或被动标签),或者积极发送某一频率信号(即Active Tag,有源标签或积极标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行关于数据解决。
6.1.2 RFID系统构成
射频辨认系统至少应涉及如下两个某些,一是读写器,二是电子标签(或称射频卡、应答器等,本文统称为电子标签)。此外还应涉及天线,主机等。RFID系统在详细应用过程中,依照不同应用目和应用环境,系统构成会有所不同,但从RFID系统工作原理来看,系统普通都由信号发射机、信号接受机、发射接受天线几某些构成。下面分别加以阐明:
①信号发射机
在RFID系统中,信号发射机为了不同应用目,会以不同形式存在,典型形式是标签(TAG)。标签相称于条码技术中条码符号,用来存储需要辨认传播信息,此外,与条码不同是,标签必要可以自动或在外力作用下,把存储信息积极发射出去。
② 信号接受机
在RFID系统中,信号接受机普通叫做阅读器。依照支持标签类型不同与完毕功能不同,阅读器复杂限度是明显不同。阅读器基本功能就是提供与标签进行数据传播途径。此外,阅读器还提供相称复杂信号状态控制、奇偶错误校验与改正功能等。标签中除了存储需要传播信息外,还必要具有一定附加信息,如错误校验信息等。辨认数据信息和附加信息按照一定构造编制在一起,并按照特定顺序向外发送。阅读器通过接受到附加信息来控制数据流发送。一旦到达阅读器信息被对的接受和译解后,阅读器通过特定算法决定与否需要发射机对发送信号重发一次,或者懂得发射器停止发信号,这就是"命令响应合同"。使用这种合同,即便在很短时间、很小空间阅读各种标签,也可以有效地防止"欺骗问题"产生。
③ 编程器
只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据装置。编程器写入数据普通来说是离线(OFF-LINE)完毕,也就是预先在标签中写入数据,等到开始应用时直接把标签黏附在被标记项目上。也有某些RFID应用系统,写数据是在线(ON-LINE)完毕,特别是在生产环境中作为交互式便携数据文献来解决时。
④ 天线
天线是标签与阅读器之间传播数据发射、接受装置。在实际应用中,除了系统功率,天线形状和相对位置也会影响数据发射和接受,需要专业人员对系统天线进行设计、安装。
6.1.3 RFID技术特点及应用
采用RFID最大好处是可以对公司供应链进行高效管理,以有效地减少成本。因而对于供应链管理应用而言,射频技术是一项非常适合技术。
RFID技术标签成本低廉,但RFID普通不具备数据采集功能,多用来进行物品身份甄别和属性存储,且在金属和液体环境下应用受限,RFID技术属于物联网信息采集层技术。当前RFID在汽车、火车等交通监控,高速公路自动收费系统,仓储管理,安全检查,车辆防盗等方面得到应用,从而引起全球各界广泛关注。成熟RFID技术应用于新生EPC系统,将极大拓展RFID技术应用领域,使RFID技术特别是RFID标签市场带来迅猛增长。
6.2产品电子标签(EPC)
EPC是一种新型射频辨认标签,每个标签包括唯一电子产品代码,可以对所有实体对象提供唯一有效标记。它运用计算机自动地对物品位置及其状态进行管理,并将信息充分应用于物流过程中,详细掌握从公司流向消费者每一件商品动态和流通过程,这样可以对详细产品在供应链上进行跟踪。EPC出既有其历史必然,在EPC浮现之前,条码作为一种最常用自动辨认技术,在全世界得到了广泛推广和应用。20世纪70年代,商品条码浮现引起了商业第一次革命,实现了数据精确采集、信息及时互换,几乎每个人都享有到了条码技术带来便捷和好处,员工劳动强度大大减轻,顾客购物自由度和舒服度大大提高,商家管理水平大幅度提高同步也获得了巨大经济效益。
EPC 系统最后目的是为每一单品建立全球、开放标记原则。通过 EPC 系统发展:
(1)可以推动自动辨认技术迅速发展;(2)通过整个供应链对货品进行实时跟踪; (3)通过优化供应链来给顾客提供支持;(4)提高全球消费者生活质量;
EPC代码作为产品信息沟通纽带,通过辨认承载EPC代码信息RFID标签,运用计算机互联网,实现整个供应链中物品自动辨认和信息互换与共享,进而实现对物品透明化管理。EPC与自动辨认之间有着密切联系。
技术特性:EPC标签芯片面积局限性1平方毫米,可实现二进制96(128)字节信息存储,它标记容量很大,意味着每类产品每个单品都能分派一种标记身份唯一电子代码。EPC系统射频标签与视频识读器之间是运用无线感应方式进行信息互换,因而可以进行无接触辨认。EPC1秒钟可以辨认50——150件物品
6.2.1 EPC 编码构造
EPC 编码将是新一代与UPC 兼容新编码原则,在EPC 系统中EPC编码与现行GTIN 相结合,因而EPC 并不是取代现行条码原则,而是由现行条码原则逐渐过渡到EPC 原则或者是在将来供应链中EPC 和EAN.UCC系统共存。EPC 是存储在射频标签中唯一信息且已经得到UCC 和国际EAN支持。当前,其还与其他国家、国际贸易集团和原则机构进行合伙。EPC 目的是为每一物理实体提供唯一标记,它是由一种头字段和此外三段数据(依次为EPC 管理者、对象分类、序列号)构成一组数字。其中头字段标记EPC 版本号,它使得后来EPC 可有不同长度或类型;EPC 管理者是描述与此EPC 有关生产厂商信息,例如“可口可乐公司”;对象分类记录产品精准类型信息。当前,EPC 位数有64 位、96 位或者更多位。为了保证所有物品均有一种EPC 并使其载体-标签成本尽量减少,建议采用96 位,这样它可觉得2.68亿个公司提供唯一标记,每个生产厂商可以有1600 万个对象分类并且每个对象分类可有680 亿个序列号,这对将来世界所有产品已经十二分够用了。鉴于当前不用那么多序列号,因此只采用64 位EPC,这样会进一步减少标签成本。至今已经推出EPC-96Ⅰ型、EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案。
6.2.2 EPC 标 签(eTag)
EPC 标签基本构造及原理:EPC 标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线某些、天线所在底层四某些构成。96 位或者64 位产品电子码是存储在RFID 标签中唯一信息。EPC 标签有积极型,被动型和半积极型三种类型。积极型RFID 标签有一种电池,这个电池为微芯片电路运转提供能量,并向解读器发送信号(同蜂窝电话传送信号到基站原理相似);被动型标签没有电池,相反,它从解读器获得电能。解读器发送电磁波,在标签天线中形成了电流;半积极型标签用一种电池为微芯片运转提供电能,但是发送信号和接受信号时却是从解读器处获得能量。积极和半积极标签在追踪高价值商品时非常有用,由于她们可以远距离扫描,扫描距离可以达到100 英尺,但这种标签每个成本要1 美元或更多,这使得她不适合应用于低成本商品上。Auto-ID 中心正在致力研发被动标签,它们扫描距离不像积极标签那么远,普通少于10 英尺,但它们比积极标签便宜得多,当前成本已经降至5 美分左右(还要进一步减少),并且不需要维护。
6.3 解读器(Reader)
解读器基本工作原理:解读器使用各种方式与标签交互信息,近距离读取被动标签中信息最惯用办法就是电感式耦合。只要贴近,盘绕解读器天线与盘绕标签天线之间就形成了一种磁场。标签就是运用这个磁场发送电磁波给解读器。这些返回电磁波被转换为数据信息,即标签EPC 编码。当前,一种解读器成本大概为1000 美元甚至更多,并且大多数只能读取单一频率芯片中信息。Auto-ID 中心已经设计了敏捷解读器详细参照规格阐明,这种解读器可以读取不同频率芯片中信息。通过这种途径,公司可以在不同状况下运用不同种类标签,且不必为每一种频率标签都购买一种解读器。由于公司将需要购买许多解读器以覆盖她们运营各个领域,因此解读器价钱一定要可觉得她们所接受。Auto-ID 规格阐明将使得生产商在大批量生产状况下能生产出成本大概100 美元敏捷解读器。
6.4 对象名解析服务(ONS)
Auto-ID 中心对于一种开放式,全球性追踪物品网络需要某些特殊网络构造。由于只将产品电子码存储在了标签中,计算机还需要某些将产品电子码匹配到相应商品信息办法。这个角色就由对象名称解析服务(ONS)担当,它是一种自动网络服务系统,有点类似于域名解析服务(DNS),DNS 是将一台计算机定位到万维网上某一详细地点服务。
6.4.1 服务过程
当一种解读器读取一种 EPC 标签信息时,产品电子码就传递给了Savant系统(参看前文)。Savant 系统然后再在局域网或因特网上运用ONS 对象名解析服务找到这个产品信息所存储位置。ONS 给Savant 系统指明了一种服务器,这个产品关于文献就存储在这台服务器上。接着这个文献就可以在Savant系统中找到,并且存储在这个文献中关于这个产品信息将会被传递过来,从而应用于供应链管理。
6.4.2 特殊规定
对象名解析服务将解决比万维网上域名解析服务更多祈求,因而,公司需要在局域网中有一台存取信息速度比较快ONS 服务器。这样一种计算机生产商可以将她当前供应商ONS 数据存储在自己局域网中,而不是每次一批货品到达组装工厂,都需要到万维网上去寻找这个产品信息。这个系统也会有内部冗余。例如,当一种包括某种产品信息服务器崩溃时,ONS 将可以引导Savant 系统找到存储着同种产品信息另一台服务器。
6.4.3 ONS系统架构
ONS体系构造是一种分布式系统架构,重要由如下几某些构成:
① 映射信息
映射信息是分布式存储在不同层次ONS服务器里,这种信息可以便于管理。
②ONS服务器
如果某个查询祈求规定查询一种EPC相应PML服务器IP地址,则ONS服务器可以对此作出响应并解决这一问题。每一台ONS服务器拥有某些EPC权威映射信息和另某些EPC缓冲存储映射信息。
③ONS缓冲存储器
如果某个查询祈求规定查询一种EPC相应PML服务器IP地址,则ONS服务器可以对此作出响应并解决这一问题。每一台ONS服务器拥有某些EPC权威映射信息和另某些EPC缓冲存储映射信息。
第7章 物联网在各领域运用简介[7]
⑴智能家居
智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体,将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化,通过中华人民共和国电信宽带、固话和3G无线网络,可以实现对家庭设备远程操控。与普通家居相比,智能家居不但提供舒服当人且高品位家庭生活空间,实现更智能家庭安防系统;还将家居环境由本来被动静止构造转变为具备能动智慧工具,提供全方位信息交互功能。
家庭智能化好处:
①防盗 有人接近您住宅时,系统会发出报警声,并可自动拔打电话报警。
②以便 在家中任意位置都可控制灯光、家电、窗帘等设备。
③舒服 任意调节家中灯光明暗,只需轻轻一触,即可实现梦幻般场景变化。
④享有 无需起身,开门、关灯易如反掌。
⑤超前 通过任何一台按键式电话对住宅进行远程控制。
⑥舒心 您住宅时时像有人居住同样,甚至是在外出时候。提供安全感
⑵智能医疗
智能医疗系统借助简易实用家庭医疗传感设备,对家中病人或老人生理指标进行自测,并将生成生理指标数据通过中华人民共和国电信固定网络或3G无线网络传送到护理人或关于医疗单位。依照客户需求,中华人民共和国电信还提供有关增值业务,如紧急呼喊救济服务、专家征询服务、终身健康档案管理服务等。智能医疗系统真正解决了当代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人无奈,可以随时表达孝子情怀。此外例如,去大医院看病
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