物联网体系结构培训.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,物联网体系结构,物联网体系结构培训,第1页,目 录,1.,物联网定义,2.,物联网技术体系,3.,物联网应用,物联网体系结构培训,第2页,目 录,1.,物联网定义,2.,物联网技术体系,3.,物联网应用,物联网体系结构培训,第3页,1.1,物联网概念,物联网英文名称为“The Internet of Things”，,简称IOT。,由该名称可见，物联网就是“,物物相连互联网,”。,从网络结构上看，物联网就是经过Internet将众多信息传感设备与应用系统连接起来并在广域网范围内对物品身份进行识别分布式系统。,物联网体系结构培训,第4页,1.1,物联网概念,物联网概念是由,麻省理工学院Auto-ID研究中心,于,1999,年提出。当初基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，结构了一个实现全球物品信息实时共享实物互联网,。,物联网体系结构培训,第5页,1.2,物联网定义,当前较为公认物联网定义是：,经过,射频识别（RFID）装置,、,红外感应器,、,全球定位系统,GPS,、,激光扫描器,等信息传感设备，按约定协议，把任何,物品与互联网,相连接，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,一个网络。,当每个而不是每种物品能够被唯一标识后，利用识别、通信和计算等技术，在互联网基础上，构建连接各种物品网络，就是人们常说物联网。,物联网体系结构培训,第6页,物联网中“物”涵义要满足以下条件才能够被纳入“物联网”范围：,要有对应信息,接收器,；,要有,数据传输通路,；,要有一定,存放,功效；,要有,CPU,；,1.2,物联网定义,物联网体系结构培训,第7页,要有,操作系统,；,要有专门,应用程序,；,要有,数据发送器,；,遵照物联网,通信协议,；,在世界网络中有可被识别,唯一编号,。,1.2,物联网定义,物联网体系结构培训,第8页,1.,3,物联网,发展与形成,物联网发展跟互联网是分不开，主要两个层面意思：,第一，物联网,关键和基础,依然是,互联网,，它是在互联网基础上延伸和扩展,；,第二，物联网是比互联网更为庞大网络，其网络连接延伸到了,任何物品和物品,之间，这些物品能够经过各种信息传感设备与互联网络连接在一起，进行更为复杂信息交换和通信。,物联网体系结构培训,第9页,普通认为,物联网含有以下三大特征:,1）,全方面感知,利用,RFID,、传感器、二维码等随时随地获取,和采集,物体信息。,2）,可靠传递,经过无线网络与互联网融合，将物体信息实时准确地传递给用户。,1.,4,物联网,三大特征,物联网体系结构培训,第10页,3）,智能处理,利用云计算、数据挖掘以及含糊识别等人工智能技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制。,物联网概念模型,1.,4,物联网,三大特征,物联网体系结构培训,第11页,目 录,1.,物联网定义,2.,物联网技术体系,3.,物联网应用,物联网体系结构培训,第12页,2.1 物联网技术概论,物联网是经典交叉学科，它所包括关键技术包含,IPv6技术,、,云计算技术,、,传感技术,、,RFID,智能识别技术,、,无线通信技术,等。,所以，从技术角度讲，物联网专业主要包括专业有：计算机科学与工程、电子与电气工程、电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精密仪器、电子商务等等。,物联网体系结构培训,第13页,欧盟于年9月公布欧盟物联网战略研究路线图白皮书中列出13类关键技术，包含：标识技术、物联网体系结构技术、通信与网络技术、数据和信号处理技术、软件和算法、发觉与搜索引擎技术、电源和能量储存技术等。,2.1 物联网技术概论,物联网体系结构培训,第14页,2.2,物联网,层次结构,物联网体系结构培训,第15页,2.2,物联网,层次结构,感知层,实现对物理世界,智能感知识别,、,信息采集处理,和,自动控制,，并经过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。,网络层,主要实现,信息传递,、,路由和控制,，包含延伸网、接入网和关键网，网络层可依靠公众电信网和互璇网也能够依靠行业专用通信网络。,物联网体系结构培训,第16页,应用层,类似于人类社会“,分工,”,，,包含应用基础设施中间件和各种物联网应用，应用基础设施中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域各种应用。,2.2,物联网,层次结构,物联网体系结构培训,第17页,2.3,物联网感知,层,关键技术,1.,RFID技术,2.,条形码,3.传感器技术,4.,无线传感器网络,技术,5.产品电子代码EPC,物联网体系结构培训,第18页,2.3.1,RFID,技术,RFID,(,Radio Frequency Identification,),，即射频识别，俗称电子标签。,RFID,射频识别是一个,非接触式,自动识别,技术，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。经过射频信号自动识别对象并获取相关数据完成信息自动采集工作，,RFID,是物联网最关键一个技术，它为物体贴上电子标签，实现高效灵活管理。,物联网体系结构培训,第19页,RFID基本上是由3部分组成,:,1）,标签(Tag),：由耦合元件及芯片组成,，,每个标签含有唯一电子编码,，,附着在物体上标识目标对象,；,2）,阅读器(Reader),或读写器,：读取(有时还能够写入)标签信息设备,可设计为手持式或固定式;,3）,天线(Antenna),：在标签和读取器间传递射频信号。,2.3.1,RFID,技术,物联网体系结构培训,第20页,RFID,标签打印机,2.3.1,RFID,技术,物联网体系结构培训,第21页,感应式读写器,2.3.1,RFID,技术,物联网体系结构培训,第22页,RFID,工作原理,标签进入磁场后，接收解读器发出射频信号，凭借感应电流所取得能量发送出存放在芯片中产品信息(Passive Tag，,无源标签或被动标签,)，或者主动发送某一频率信号(Active Tag，,有源标签或主动标签,)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行相关数据处理。,2.3.1,RFID,技术,物联网体系结构培训,第23页,条形码是一个信息,图形化,表示方法，能够把信息制作成条形码，然后用对应扫描设备把其中信息输入到计算机中。,条形码扫描器,一维条形码,2.3.2,条形码,物联网体系结构培训,第24页,条形码分为,一维条码,和,二维条码,，,一维条形码将宽度不等多个黑条和空白，按一定编码规则排列，用以表示一组信息图形标识符。二维条形码是在二维空间水平和竖直方向存放信息条形码。它优点是,信息容量大,，,译码可靠性高,，,纠错能力强,，,制作成本低,，,保密与防伪性能好,。,2.3.2,条形码,物联网体系结构培训,第25页,传感器是指能感知预定被测指标并按照一定规律转换成可用信号器件和装置，通常有,敏感元件,和,转换元件,组成。,传感器是一个检测装置，能感受到被测量信息，并能将检测感受到信息，按一定规律变换成为电信号或其它所需形式信息输出，以满足信息传输、处理、存放、显示、统计和控制等要求。,2.3.3,传感器技术,物联网体系结构培训,第26页,物联网中传感器节点是在传感器基础上增加了协同、计算、通信功效组成了含有,感知,能力、,计算,能力和,通信,能力传感器节点。,智能化,是传感器主要特点，嵌入式智能技术是实现传感器智能化主要伎俩。,2.3.3,传感器技术,物联网体系结构培训,第27页,无线传感器网络,(,WSN,wireless sensor network,),它,是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体网络信息系统,以其,低成本,、,微型化,、,低功耗,和灵活组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视,是关系国民经济发展和国家安全主要技术。,2.3.4,无线传感器网络,物联网体系结构培训,第28页,EPC,系统（物联网）是在计算机互联网和射频技术,RFID,基础上，利用,全球统一标识系统编码技术,给每一个实体对象一个唯一代码，结构了一个实现全球物品信息实时共享实物互联网,“Internet of things”。,2.3.5,产品电子代码,EPC,物联网体系结构培训,第29页,EPC 系统主要由以下六方面组成：,（1）,EPC编码标准,（2）,EPC 标签,（3）,识读器,（4）,Savant,(神经网络软件),（5）,对象名解析服务,(Object Naming Service：ONS),（6）,实体标识语言,（Physical Markup Language PML）,2.3.5,产品电子代码,EPC,物联网体系结构培训,第30页,1.,ZigBee,2.,WIFI,无线网络,3.蓝牙技术,4.GPS技术,2.4,物联网,网络层,关键技术,物联网体系结构培训,第31页,ZigBee,技术是一个,近距离,、,低复杂度,、,低功耗,、,低速率,、,低成本,双向无线,通讯,技术。这一名称起源于蜜蜂八字舞，因为蜜蜂(bee)是靠翱翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这么方式组成了群体中通信网络。,ZigBee网络主要特点是,低功耗、低成本、,时延短,、,网络容量大、,可靠、安全。主要适适用于,自动控制,和,远程控制,领域，能够嵌入各种设备。,2.4.1,ZigBee,物联网体系结构培训,第32页,ZigBee,设备类型,2.4.1,ZigBee,1.ZigBee,协调器,（,Coordinator,）,2.ZigBee,路由器,（,Router,）,3.ZigBee,终端设备,（,End-device,）,一个,Zigbee,网络由,一个,协调器节点、,多个,路由器和,多个,终端设备节点组成。,物联网体系结构培训,第33页,2.4.2,WIFI,无线网络,Wi-Fi,是一个能够将个人电脑、手持设备（如,PDA,、手机）等终端以,无线,方式相互连接技术。,WIFI,突出优势：,其一，无线电波覆盖范围广,其二，传输速度非常快,其三，厂商进入该领域门槛比较低,物联网体系结构培训,第34页,2.4.2,WIFI,无线网络,Wi-Fi,是一个无线网路通信技术品牌，由,Wi-Fi,联盟,(Wi-Fi Alliance),所持有。目标是改进基于,IEEE802.11,标准无线网路产品之间互通性。,802.11,是,IEEE,(电子工程师协会),最初制订一个,无线局域网标准,，主要用于处理办公室局域网和校园网中，用户与用户终端无线接入，业务主要限于数据存取。,物联网体系结构培训,第35页,蓝牙，是一个支持设备,短距离,通信（普通,10m,内）无线电技术。能在包含移动电话、,PDA,、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行,无线信息交换,。,蓝牙技术,优势,：稳定、全球可用、设备范围广、易于使用、通用规格。,2.4.3,蓝牙技术,物联网体系结构培训,第36页,GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行,定位,、,导航,系统。全球四大卫星导航系统：美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统。,2.4.4,GPS,技术,物联网体系结构培训,第37页,30-100,美元（模块）,成本相对较高,覆盖广、质量好,大范围语音和数据传输应用,无线通信,约,20,美元,高功耗、协议开销大、需要接入点,使用现有网络、高速率、组网灵活（前向、后向兼容）,Web/Email/Video,等相关应用,WiFi,（,802.11b),50,美分左右,缺乏安全性规范和完善标准,可靠、电源和成本优势、组网方便,家庭、楼宇自动化以及监控类应用,ZigBee,5-50,美分,无处理能力，单向,成本低、无功耗,物流、军事、防伪等各种行业,无源,RFID,低于,5,美元,以移动电话为中心，每网最多,8,个节点,应用较多、成本较低且方便使用,替换有线：,遥感勘测、移动电子商务、数字电子设备、工业控制、智能化建筑、家庭和办公自动化、电子商务、无线公文包、军事,蓝牙,节点成本,缺点,优点,主要应用,主要技术,无线传输技术,*zigbee,实际售价在,100,元以上,物联网体系结构培训,第38页,1.云计算技术,2.软件和算法,3.信息和隐私安全技术,4.标识和解析技术,2.5,物联网,应用层,关键技术,物联网体系结构培训,第39页,云计算含有弹性收缩、快速布署、资源抽象和按用量收费特征，按照云计算服务类型能够将云分为三层：,基础架构即服务,、,平台即服务,、,软件即服务,。,2.5.1,云计算技术,物联网体系结构培训,第40页,2.5.1,云计算技术,云计算包括关键技术,物联网体系结构培训,第41页,基础架构即服务,位于最底层，该层提供是最基本计算和存放能力，在这其中,自动化,和,虚拟化,是关键技术,。,平台即服务,位于三层服务中间,，,该层,包括两个,关键技术,：,基于云软件开发,、,测试,及,运行,技术,和,大规模,分布式应用运行环境,。,软件即服务,位于最顶层,，,该层,包括关键技术：Web2.0中,Mashup,、,应用多租户,技术,、,应用虚拟化,等技术,。,2.5.1,云计算技术,物联网体系结构培训,第42页,软件和算法在物联网信息处理和应用集成中发挥主要作用，是物联网智慧性集中表达。这其中关键技术主要包含,面向服务体系架构,(SOA)和,中间件技术,，重点包含各种物联网计算系统感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。,2.5.2,软件和算法,物联网体系结构培训,第43页,面向服务体系架,构,(,ServiceorientedArchitecture,，,SOA,),是一个,松耦合,软件组件技术，它将应用程序不一样功效模块化，并经过标准化接口和调用方式联络起来，实现快速可重用系统开发和布署,。,中间件,是一个独立系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不一样技术之间共享资源。,2.5.2,软件和算法,物联网体系结构培训,第44页,安全和隐私技术包含,安全体系架构,、,网络安全,技术、“,智能物体,”广泛布署对社会生活带来安全威胁、,隐私保护,技术、,安全管理机制,和,确保办法,等。,为实现对物联网广泛布署智能物体管理，需要进行网络功效和适用性分析，开发适合管理协议。,2.5.3,信息和隐私安全技术,物联网体系结构培训,第45页,是对,物理实体,、,通信实体,和,应用实体,赋予或其,本身,固有一个或一组属性，并能实现正确解析技术。,物联网标示主要包含,物体,标示和,通信,标示，物联网标识和解析技术包括不一样标识体系、不一样体系互操作、全球解析或区域解析、标识管理等。,2.5.4,标识和解析技术,物联网体系结构培训,第46页,目 录,1.,物联网定义,2.,物联网技术体系,3.,物联网应用,物联网体系结构培训,第47页,3.1,物联网应用领域,物流管理医疗管理,交通管理,食品安全,动物识别,图书管理,煤矿安全,资产管理,票证管理,汽车管理,金融支付,RFID,防伪,航空管理,军事管理,环境保护,政府工作,公共安全,智能家居,智能消防,工业监测,精准农业,智能交通,老人护理,个人健康,人员安全,物联网体系结构培训,第48页,当前,，,国外对物联网研发,、,应用主要集中在美,、,欧,、,日,、,韩等少数国家,，,其最初研发方向主要是条形码,、,RFID,等技术在商业零售,、,物流领域应用,，,而伴随,RFID,、,传感器技术,、,近程通信以及计算技术等发展,，,近年来其研发,、,应用开始拓展到,环境监测,、,生物医疗,、,智,能基础设施,等领域,。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第49页,当前,，,物联网应用主要有,智能交通,中电子车牌及电子不停车收费系统,（,ETC,）,、,智能电网,、,智能医疗,医疗监护,、,智慧城市,、,环境保护,、,智能农业,等方面,。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第50页,电子车牌作为物联网在智能交通中应用,，,它是一个新兴,无线射频自动识别,技术,，,含有,高速识别,、,防拆,、,防磁,、,加密,、,储存,等特点,，,公安交通管理部门应用该技术,，,能准确,、,全方面地获取交通信息,，,规范车辆使用和驾驶行为,，,抑制车辆乱占道,、,乱变道,、,超速等违法违规行为,，,并能有效打击肇事逃逸,、,克隆,、,涉案等违法车辆,。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第51页,智能电网在,发电步骤,上对常规机组、水库、新能源风电机组等布置,传感监测点,；在,输电步骤,上堆雷电、线路气象环境、线路覆冰、线路在线增容、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、输电线路图像与视频、杆塔倾斜在线监测与预警等方面充分利用,传感技术,。,配电步骤,上对配电设备状态监测、配电网现场作业管理，以及智能巡检也充分利用各类,传感和识别,技术。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第52页,在智能医疗医疗监护应用中，医疗监护人身上能够安装不一样,传感器,，对人健康参数进行监控，而且实时传送到相关医疗保健中心，假如有异常，保健中心经过手机，提醒您去医院检验身体，到达实时监测智能分析自动预警。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第53页,在智慧城市平安城市建设应用中，利用布署在大街小巷,全球眼监控探头,，实现图像敏感性智能分析并与,110、119、112,等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间联动，从而构建友好安全城市生活环境。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第54页,环境保护应用中，使用,无线传感技术,应用于生态环境监测、生物种群研究、气象和地理研究、洪水、火灾检测。如跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫栖息，分区域监测水位及相关水资源与污染信息，铺设大量节点随时监控林区内部火险情况，生活环境-水质、大气、电磁辐射、噪声、降水、土壤地质灾害检测等。,3.1,物联网应用领域,物联网体系结构培训,第55页,农业,物联网定义,：,农业物联网指是将各种各样传感器节点自动组织起来组成,传感网络,，,经过各种传感器实时采集农田信息并及时反馈给农户,使农民足不出户便可掌握监控区域农,田,环境及作物信息,另外,农民也能够经过手机或者电脑远程控制设备,自动控制系统降低了浇灌、作物管理用工人数,提升了生产效率。,3.2,农业物联网,物联网体系结构培训,第56页,农业,物联网,体系架构,与物联网感知层、网络层、应用层三层体系架构对应,农业物联网也分为三个层次:,信息感知层,、,信息传输层,、,信息应用层,。,3.2,农业物联网,物联网体系结构培训,第57页,3.2,农业物联网,农业物联网体系架构,物联网体系结构培训,第58页,1.M2M技术,广义上M2M包含,机器与机器,之间通信(Machine-to-Machine)、,机器与人,之间通信(Machine-to-Man)、,人与机器,之间通信(Man-to-Machine)。狭义上M2M是机器与机器之间通信(Machine-to-Machine)。,3.3,物联网在智能农业中关键技术,物联网体系结构培训,第59页,M2M特点：,1）M2M表示是各种不一样类型,通信技术,有机结合,包含机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以及移动互联通信。,2）M2M让机器、设备在应用处理过程中与后台信息处理系统建立,无线连接,、,共享信息,并与操作者共享信息。,3）M2M技术综合了,数据采集,、,远程监控,、,GPS,等系统,能够使业务流程自动化,集成企业IT设备和非IT设备,并创造相关增值服务。,3.3,物联网在智能农业中关键技术,物联网体系结构培训,第60页,2.WSN,WSN(Wireless Sensor Network)指是无线传感器网络,它由布署在监测范围内各种各样传感器节点组成网络系统,此网络系统经过,自组织,和,多跳,方式形成,依靠无线通信方式实现数据感知、采集、处理和传输。,3.3,物联网在智能农业中关键技术,物联网体系结构培训,第61页,从定义能够看出WSN是由三个要素组成，分别为,传感器,、,感知对象,和,观察者,。经过传感器检测环境温度、环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照等数据，并由无线通信网络将采集数据传送给管理人员，管理人员收到信息后便可直接掌握现场情况，从而进行调控对应配套设施。,3.3,物联网在智能农业中关键技术,物联网体系结构培训,第62页,1.,物联网在农业种植管理中应用,依据无线网络获取植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。系统平台负责接收无线传感汇聚节点发来数据、存放、显示和数据管理，实现全部基地测试点信息获取、管理、动态显示和分析处理以直观图表和曲线方式显示给用户，并依据以上各类信息反馈对农业园区进行自动浇灌、自动降温、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。,3.4,物联网在农业领域应用,物联网体系结构培训,第63页,应用举例,教授远程指导种植,传感器实时监测大棚农作物生长条件环境关键因子,教授系统进行分析,农作物生长,模型库,农作物种植,管理规范,生成指导信息,发送到用户手机,一号棚温,度偏低,请及时,盖毡,农作物生长,进入坐果期,注意温度控,制，夜间,注意盖毡,比如：环境监测及告警服务,物联网体系结构培训,第64页,应用举例,成熟度预报,农作物成熟度与生长环境温度、光照等原因息息相关。农业物联网系统依据积累光照时间、积温等参数来预报农作物成熟日期。,大棚内传感器采集光照、温度等信息,农业物联网系统分析积温数据,比对作物生长模型得出成熟度预报,物联网体系结构培训,第65页,应用举例,智能控制,智能滴灌是当代设施农业关键技术。利用土壤水分传感器检测土壤含水量，物联网农业平台分析并控制滴灌系统，到达及时、节水、省工效果。,大棚内传感器采集土壤水分数据,农业物联网平台对土壤水分监测,依据作物生长模型进行智能滴灌控制,物联网体系结构培训,第66页,2,.,物联网在,农产品全程履历管理,中应用,绿色履历,是把种植企业生产现场和生产过程中实际植物生长环境实际数据记下来，并经过植物生长模型对植物生长环境全程进行专业评价，并把真实情况向消费者透明披露一个“农产品全程履历”。,绿色履历把农产品真实管理情况透明地暴露在消费者面前，让消费者真实地看到，他/她或他家庭天天享受蔬菜或者水果是在什么样环境下成长起来。,3.4,物联网在农业领域应用,物联网体系结构培训,第67页,基于物联网农产品全程履历结构图,条码打印机,条码扫描器,物联网体系结构培训,第68页,应用举例,农超对接质量追溯,农场茄子直送超市,消费者查询绿色履历,手工输入追溯码,扫描枪读取茄子追溯码详细信息,物联网体系结构培训,第69页,3,.,物联网在农产品小区直供中应用,利用物联网和智能化技术，实现一个从生产农场到消费者家庭餐桌，不经过任何中间步骤高质量农产品供给模式。处理传统小区直供方式中存在管理和服务问题，使得小区直供服务更为准确，及时，高效率，安全可控，成本低廉,这么一个新型农产品供给模式，被称为智能化小区直供。智能化小区直供能够依据消费者详细要求做到“透明个性化”，是小区直供发展高级阶段。,3.4,物联网在农业领域应用,物联网体系结构培训,第70页,基于物联网农产品小区直供流程图,物联网体系结构培训,第71页,应用举例,农产品智能配送,物联网体系结构培训,第72页,3.5,前景展望,物联网发展为加紧实现我国农业智慧化提供了前所未有机遇，也必将深刻影响当代农业未来,。,现阶段我国在利用物联网来加紧智慧农业发展已经具备了一定技术和产业化基础,。,不过，在智慧农业物联网关键技术和标准体系等方面仍存在着一些问题，处理这些问题需要政府企业科研部门及各个行业共同努力,。,能够预见，在很快未来，物联网必将会给农业领域带来革命性改变,。,物联网体系结构培训,第73页,谢谢！,物联网体系结构培训,第74页,