物联网认识实习报告 - 图文(2)

2019-08-30 22:11

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不断更新数据。

其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。

还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。

1.2 物联网的前世今生

1999 年 MIT Auto-ID Center 提出物联网概念,即把所有物品通过射频识别等

信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。

2004 年 日本总务省提出 u-Japan 构想中,希望在 2010 年将日本建设成一个 “Anytime,Anywhere,Anything,Anyone”都可以上网的环境。同年,韩国政府制定了 u-Korea 战略,韩国信通部发布的《数字时代的人本主义:IT839 战略》以具体呼应 u-Korea。

2005 年 11 月 在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU 互联网报告 2005:物联网》,报告指出,无所不在的 “物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2008 年 11 月 IBM 提出“智慧的地球”概念,即“互联网+物联网=智慧地球”,以此做为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。

2009 年 6 月 欧盟委员会提出针对物联网行动方案,方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持,在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方

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案 。

2009 年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术,并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国”中心。

第二章 物联网的技术

物联网(Internet of Things)可以将无处不在(Ubiquitous)的末端设备和

设施,包括具备“内在智能”的传感器、 移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的,如贴上RFID的各种资产(Assets)、携带无 线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃” (Mote),通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通(M2M)、应用大集成(Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式,在内网(Intranet)、专网(Extranet)、和/或互联网 (Internet)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。在这些应用的实现中就需要射频识别(RFID)装置、WSN 网络、红外感应器、全球定位系

统、Internet 与移动网络,网络服务,行业 (图2.1 物联网核心技术) 应用软件。(关系如上图所示)。共分为以下几个层次:1.感知层:传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统。2.信息汇聚层:传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术。3.传输层:通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB等广域网络4.运营层:专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP5.应用层:垂直行业应用、系统集成、资源打包。

2.1 传感器技术

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“传感技术”同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大 支柱。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。 传感技术是关于从自然信源获取信息,并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工 程技术,它涉及传感器(又称换能器)、信息处理和识别的规划设计、开发、制/建造、测试、应用及评价改进等活动。获取信息靠各类传感器,它们有各种物理 量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的凸性定理,传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量,是高品质传感技术系统的构造第一 个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别(或诊断)对象与特征信息 间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此,传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采 用。它也是现代科学技术发展的基础条件,应该受到足够地重视。

微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。

2.2 云计算

云计算是物联网发展的基石,并且从两个方面促进物联网的实现。

首先,云计算是实现物联网的核心,运用云计算模式使物联网中以兆计算的各类物品的实时动态管理和智能分析变得可能。物联网通过将射频识别技术、传感技术、纳米技术等新技术充分运用在各行业之中,将各种物体充分连接,并通过无线网络将采集到的各种实时动态信息送达计算机处理中心进行汇总、分析和处理。建设物联网的三大基石包括:

1、传感器等电子元器件; 2、传输的通道,比如电信网;

3、高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力

其中第三个基石:“高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力”,正是通过云计算模式帮助实现。

其次,云计算促进物联网和互联网的智能融合,从而构建智慧地球。物联网和互联网的融合,需要更高层次的整合,需要“更透彻的感知,更安全的互联互

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通,更深入的智能化”。这同样也需要依靠高效的、动态的、可以大规模扩展的技术资源处理能力,而这正是云计算模式所擅长的。同时,云计算的创新型服务交付模式,简化服务的交付,加强物联网和互联网之间及其内部的互联互通,可以实现新商业模式的快速创新,促进物联网和互联网的智能融合。

把物联网和云计算放在一起,实在是因为物联网和云计算的关系非常密切。物联网的四大组成部分:感应识别、网络传输、管理服务和综合应用,其中中间两个部分就会利用到云计算,特别是“管理服务”这一项。因为这里有海量的数据存储和计算的要求,使用云计算可能是最省钱的一种方式

2.3 RFID技术

RFID 作为物联网中最为重要核心技术,对物联网的发展起着至为重要作用。RFID 电子标签技术是物联网的核心技术,是能够让物品自我介绍的一种技术。它通过采集物品的信息,并给它贴上特定的标签,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)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”

管理。RFID 技术的基本工作原理是:标签 ( 图2.3 RFID实验箱) 进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(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有关数据处理。一套完整的RFID 系统,是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部分所组成,其工作原理是 Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder 电路将内部的数据送出,此时Reader 便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。 以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成:感应偶合(Inductive Coupling)及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种,一般低频的RFID 大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。

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第3章 物联网的实际应用

物联网用途广泛,遍及教育、工程机械监控、建筑行业、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

3.1 智能家居及安防

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(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、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、

环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程 (图 3.1 智能家居)

定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能,甚至为各种能源费用节约资金。 3.1.1 智能家居 遥控控制

您可以在进门的玄关处就同时打开客厅,餐厅和厨房的灯光,厨宝等电器,尤其是在夜晚您可以在卧室控制客厅和卫生间的灯光电器,既方便又安全,还可以查询他们的工作状态。 电话远程控制

高加密(电话识别)多功能语音电话远程 控制功能,当您出差或着在家外边办事,您可以通过手机,固定电话来控制家中的 空调和窗帘,灯光电器,使之提前为客户制冷或制热或进行开启和关闭状态,通过手机或固定电话知道家中电路是否正常,各种家用电器(例如冰箱里的食物等), 还可以得知室内的空气质量(屋内外可以安装类似烟雾报警器的电器)从而控制窗户和紫外线杀菌装置进行

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