物联网教学笔记.docVIP

物联网 一、物联网概述 1 概念 物联网（The Internet of things）是：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。 ITU 定义：From anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything. 图1 物联网相关技术 从本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用， “物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。 2 物联网基本特点： 全面感知：利用RFID、传感器、二维码、卫星、微波，及其它各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面感知世界。 可靠的传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时传送。 智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通。 物联网与互联网 互联网是物联网的基础 物联网是互联网发展的延伸 突破传统思维，在“物联”时代，“现实的世间万物” 将与 “虚拟的互联网”整合 为统一的“整合网络”。 全球全世界的运转以此为基础就是把 \o 感应器 感应器嵌入和装备到 \o 电网 电网、 \o 铁路 铁路、 \o 桥梁 桥梁、 \o 隧道 隧道、 \o 公路 公路、 \o 建筑 建筑、大坝、供水系统、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。 4 WSN与物联网的关系 无线传感器网络（WSN）不可能做得太大，只能在局部的地方使用，例如战场、地震监测、智能家居等。“物联网”，是一个很大的网络，可以把世界上任何物品通过电子标签和网络联系起来。 WSN利用无线技术可以自成体系地单独使用，也可以作为互联网的“神经末梢”。物联网完全依托在互联网上。无线传感器网的节点是传感器，识读器是物联网的“神经末梢”和节点。如果把互联网比作人体，则RFID（射频识别）可以视为“眼睛”，WSN可以视为“皮肤”。 RFID解决“WHO”，利用识读器，实现的是对物品的标志与识别；而WSN解决“HOW”，利用传感器，实现对物体状态的把握；眼睛可以识别，皮肤可以感觉，眼睛的功能不在于感觉温度的变化，而皮肤的功能也不是用来辨别哪个人或哪件东西。 5 RFID RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。 1） RFID技术： RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID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。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。 2） RFID的分类 RFID按应用频率的不同分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)、微波(MW)，相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G，5.8G RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。 3） RFID的基本组成部分？ RFID标签俗称电子标签，也称应答器（tag, transponder, responder），根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类， 读写器也称阅读器、询问器（reader, interrogator），是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字 信号处理单元两部分。 天线（antenna）是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，由于它已经和RFID标签集成为一体，因此不再单独讨论，另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。 中间件（middleware）是一种面向消息的、可以接受应用 软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。 应用软件（ap