物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

內(nèi)容概要

吳成東的《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用(高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)系列教材)》主要講述物聯(lián)網(wǎng)的基本理論與應(yīng)用技術(shù)。首先介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和知識、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；然后重點(diǎn)介紹物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)問題，主要包括物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)、控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)等；最后通過典型工程應(yīng)用案例，介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域與特點(diǎn)。本書內(nèi)容豐富，深入淺出，圖文并茂，不僅講述基本理論與關(guān)鍵性技術(shù)，而且結(jié)合典型工程應(yīng)用案例進(jìn)行介紹，具有較強(qiáng)的普適性。
《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用(高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)系列教材)》可作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程、自動化、電氣工程、計算機(jī)、通信工程等專業(yè)的教材，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和管理人員學(xué)習(xí)、參考。

書籍目錄

前言
第l章  概論
  1．1  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與定義
  1．1．1  物聯(lián)網(wǎng)的定義  
  1．1．2  物聯(lián)網(wǎng)的概念解析
  1．1．3  物聯(lián)網(wǎng)的早期應(yīng)用
  1．1．4  物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識的誤區(qū)
  1．2  物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)
  1．2．1  互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)
  1．2．2  物聯(lián)網(wǎng)是對互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展和延伸
  1．2．3  物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)特性的差別
  1．3  物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成
  1．3．1  物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
  1．3．2  泛在化的末端感知網(wǎng)絡(luò)  
  1．3．3  融合化的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施
  1．3．4  普適化的應(yīng)用服務(wù)支撐體系
  1．4  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展
  1．4．1  國外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展觀狀
  1．4．2  中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀‘
  1．4．3  物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中面臨的問題
  1．5  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
  1．5．1  物流領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．2  數(shù)字家庭領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．3  醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．4  工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．5  、智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．6  零售商貿(mào)領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．7  電力管理領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．5．8  農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
  1．6  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢
  思考題
第2章  物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)
  2．1  傳感技術(shù)概述
  2．1．1  傳感技術(shù)的定義及作用一
  2．1．2  傳感技術(shù)的現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢
  2．1．3  傳感技術(shù)與傳感系統(tǒng)
  2．1．4  物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)
  2．2  傳感器技術(shù)分類
  2．2．1  傳感器概述
  2．2．2  傳感器的分類
  2．3  射頻識別技術(shù)
  2．3．1  射頻識別技術(shù)概述
  2．3．2  射頻識別系統(tǒng)基本構(gòu)成
  2．3．3  射頻識別系統(tǒng)分類及典型應(yīng)用
  2．3．4  射頻識別基本原理及關(guān)鍵技術(shù)
  2．4  模式識別技術(shù)
  2．4．1  模式和模式識別
  2．4．2  模式識別的發(fā)展和應(yīng)用  
  2．4．3  模式識別的研究方法及分類
  2．4．4  模式識別的基本概念
  2．5  圖像處理技術(shù)
  2．5．1  圖像的定義
  2．5．2  圖像的分類
  2．5．3  數(shù)字圖像處理
  2．5．4  圖像變換
  2．5．5  圖像增強(qiáng)
  2．5．6  圖像恢復(fù)
  2．5．7  圖像的編碼與壓縮
  2．6  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
  2．6．1  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
  2．6．2  傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
  2．6．3  傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
  2．6．4  傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征一
  2．6．5  傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
  2．6．6  傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)
  2．7  納米技術(shù)與小型化技術(shù)
  2．7．1  納米技術(shù)
  2．7．2  微機(jī)電系統(tǒng)及裝置-
  2．7．3  封裝、組裝與連接技術(shù)
  思考題
第3‘章  物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)
  3．1  概述
  3．2  物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)構(gòu)成
  3．2．1  物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  3．2．2  物聯(lián)網(wǎng)榨制美鋒枯術(shù)
  3．2．3  物聯(lián)網(wǎng)控制模式
  3．2．4  物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計原則
  3．3  網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)
  3．3．1  移動通信遠(yuǎn)程控制
  3．3．2  網(wǎng)絡(luò)遙操作
  3．3．3   Web動態(tài)服務(wù)及控制
  3．4  物聯(lián)網(wǎng)控制終端
  3．4．1  可編程控制器
  3．4．2  數(shù)字控制器
  3．4．3  物聯(lián)網(wǎng)嵌入式控制器
  3．5  物聯(lián)網(wǎng)控制策略
  3．5．1  物聯(lián)網(wǎng)智能控制策略
  3．5．2  物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)
  3．5．3  物聯(lián)網(wǎng)能耗控制  
  3．5．4  物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控  
  3．6  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合與優(yōu)化決策
  3．6．1  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的原理
  3．6．2  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)
  3．6．3  物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化決策  
  思考題
第4章  物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)
  4．1  概述
  4．2  通信系統(tǒng)架構(gòu)
  4．2．1  物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)簡介
  4．2．2  感知網(wǎng)絡(luò)層
  4．2．3  通信網(wǎng)絡(luò)層
  4．3  因特網(wǎng)通信
  4．3．1  因特網(wǎng)的構(gòu)成
  4．3．2   TCP／IP協(xié)議——因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議
  4．3．3  IPv6——支持物聯(lián)網(wǎng)的新一代TCP／IP協(xié)議
  4．4  嵌入式因特網(wǎng)技術(shù)
  4．4．1  嵌入式因特網(wǎng)技誄的發(fā)展
  4．4．2  嵌人式Internet實(shí)現(xiàn)技術(shù)
  4．4．3  嵌入式Internet系統(tǒng)應(yīng)用
  4．5  短距無線通信技術(shù)
  4．5．1   ZigBee無線通信協(xié)議
  4．5．2  藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
  4．5．3  wLAN通信技術(shù)
  4．5．4  超寬帶通信技術(shù)  
  4．6  現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)通信
  4．6．1  現(xiàn)場總線簡介
  4．6．2  基金會現(xiàn)場總線  
  4．6．3  局部操作網(wǎng)絡(luò)Lonworks
  4．6．4  過程現(xiàn)場總線-PROFIBUS
  4．6．5  CAN總線網(wǎng)絡(luò)
  4．7  網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)
  4．7．1  網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用  
  4．7．2  物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關(guān)  
  思考題
第5章  物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)
  5．1  物聯(lián)網(wǎng)的信息安全體系
  5．1．1  感知層
  5．1．2  網(wǎng)絡(luò)層
  5．1．3  應(yīng)用層
  5．2  物聯(lián)網(wǎng)中信息傳遞的安全性
  5．2．1  物聯(lián)網(wǎng)中信息傳遞的安全問題
  5．2．2  物聯(lián)網(wǎng)中信息傳遞的安全策略
  5．3  信息隱私權(quán)與保護(hù)
  5．3．1  物聯(lián)網(wǎng)中的隱私保護(hù)
  5．3．2  物聯(lián)網(wǎng)中隱私保護(hù)面臨的威脅
  5．3．3  物聯(lián)網(wǎng)中隱私權(quán)的保護(hù)策略
  5．4  物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)計算的安全性
  5．4．1  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)計算的關(guān)鍵技術(shù)——云計算
  5．4．2  物聯(lián)網(wǎng)中云計算的安全問題
  5．4．3  云計算安全關(guān)鍵技術(shù)
  5．5  業(yè)務(wù)認(rèn)證與加密技術(shù)
  5．5．1  物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)認(rèn)證機(jī)制
  5．5．2  物聯(lián)網(wǎng)的加密機(jī)制
  5．6  物理設(shè)備安全問題
  5．6．1  RFID裝置
  5．6．2  傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題
  5．6．3  其他物理設(shè)備
  5．7  移動互聯(lián)網(wǎng)安全漏洞與防范技術(shù)
  5．7．1  移動互聯(lián)網(wǎng)的基本概念
  5．7．2  移動互聯(lián)網(wǎng)面臨的安全威脅
  5．7．3  移動互聯(lián)網(wǎng)的安全機(jī)制與保障體系
  思考題
第6章  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
  6．1  概述
  6．2  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．2．1  物流與物聯(lián)網(wǎng)
  6．2．2   RFID技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．2．3  智能物流的建設(shè)  
  6．3  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字家庭領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．3．1  數(shù)字家庭與物聯(lián)網(wǎng)
  6．3．2  數(shù)字家庭的應(yīng)用與功能
  6．3．3  數(shù)字家庭技術(shù)
  6．3．4  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字家庭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  6．3．5  數(shù)字家庭應(yīng)用案例
  6．4  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．4．1  智能醫(yī)療與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
  6．4．2  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例
  6．5  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．5．1  物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用案例
  6．5．2  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)
  6．5．3  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)面l臨的技術(shù)問題
  6．6  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．6．1  車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
  6．6．2  車聯(lián)網(wǎng)的功能
  6．6．3  車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  
  6．6．4  車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
  6．7  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在零售商貿(mào)領(lǐng)域的應(yīng)用
  6．7．1  零售業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能
  6．7．2  零售業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例
  6．8  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有待解決的技術(shù)問題
  6．8．1  物聯(lián)網(wǎng)面臨的技術(shù)問題
  6．8．2  物聯(lián)網(wǎng)面臨的政策法規(guī)問題
  6．8．3  物聯(lián)網(wǎng)面臨的商業(yè)問題
  思考題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章概論 1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與定義 從計算機(jī)的誕生到互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，信息技術(shù)給人們的工作和生活帶來了巨大變化。這些變化給人們帶來驚喜的同時，由于通信、控制和感知等技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)突破傳統(tǒng)的人-機(jī)交互領(lǐng)域，向物理世界擴(kuò)展和延伸，在人與物、物與物之間構(gòu)成信息傳輸和控制的平臺，這就是被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后掀起信息化發(fā)展第三次高潮的物聯(lián)網(wǎng)（theInternetofthings，IOT）技術(shù)。 如果說計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展實(shí)現(xiàn)了人-機(jī)之間的直接對話，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用滿足了人-人之間的快速交流，那么物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將實(shí)現(xiàn)人-物交流、物-物交流的場景。每天清晨，公文包會提醒你不要忘記帶上重要的文件；洗衣機(jī)會自動根據(jù)放入衣物的質(zhì)地和顏色選擇清潔劑的投放量和洗滌時間；家里的窗戶會在大雨來臨之際自動閉合；房間里的燈光會根據(jù)天氣情況的變化調(diào)節(jié)亮度；手中的遙控器可以隨時隨地操控家中的電器，等等。物聯(lián)網(wǎng)將人類社會與物理系統(tǒng)進(jìn)行整合，通過控制中心對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、計算機(jī)、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行實(shí)時控制和管理，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然的關(guān)系。 1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義 物聯(lián)網(wǎng)的概念最早出現(xiàn)在1995年，比爾?蓋茨在《未來之路》中首次提到“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)想，只是受限于當(dāng)時無線網(wǎng)絡(luò)、硬件和傳感設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r，這一設(shè)想并未引起重視。1998年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）提出被稱為電子產(chǎn)品編碼（electronicproductcode，EPC）的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想，并在隨后的RFID（radiofrequencyidentification）技術(shù)研究中，將RFID與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合提出EPC的解決方案，即在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來、實(shí)現(xiàn)智能化識別和管理的物聯(lián)網(wǎng)。這是物聯(lián)網(wǎng)最初的定義。 2003年，美國的《技術(shù)評論》（TechnicalReview）雜志提出傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2005年，國際電信聯(lián)盟在突尼斯召開的信息社會世界峰會上，發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。報告指出，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類將獲得與傳統(tǒng)通信交流方式不一樣的溝通渠道，在任何時間、任何地點(diǎn)，人與人的溝通連接將擴(kuò)展到人與物、物與物的溝通連接。世界上的所有物體，大到房屋建筑、道路橋梁，小到毛巾牙刷、杯盤碗筷，都可以通過互聯(lián)主動交換它們的感覺和信息。在這種場景下，射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)和智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。 圖1-1所示為一個典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。 簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。一般認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的概念包括狹義和廣義兩種。狹義的物聯(lián)網(wǎng)概念從物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)出發(fā)，認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感器、RFID等傳感技術(shù)和識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交流的網(wǎng)絡(luò)，無論是否接入互聯(lián)網(wǎng)都屬于物聯(lián)網(wǎng)的范疇。廣義來說，物聯(lián)網(wǎng)是能夠?qū)崿F(xiàn)任何時間、任何地點(diǎn)、任何人與任何物之間進(jìn)行信息交互的網(wǎng)絡(luò)，這是對互聯(lián)網(wǎng)未來技術(shù)的延展，也稱為未來的互聯(lián)網(wǎng)或泛在網(wǎng)絡(luò)。 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和對未來應(yīng)用的展望，廣義的物聯(lián)網(wǎng)概念更多地被人們接受。目前，一種被廣泛接受的物聯(lián)網(wǎng)的定義為：物聯(lián)網(wǎng)是指通過傳感器、射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器和全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，實(shí)時采集并獲取物體的聲、光、熱、電、位置等信息，并利用各種方式將物體接入互聯(lián)網(wǎng)中，在物體之間進(jìn)行信息的交流和傳送，以達(dá)到對物體的感知、定位、監(jiān)控、管理等目的的一種網(wǎng)絡(luò)。 物聯(lián)網(wǎng)的核心思想是實(shí)現(xiàn)物-物連接，不僅要實(shí)現(xiàn)連接和操控，更要通過新技術(shù)的擴(kuò)展改變傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的工作模式，賦予其新的含義，實(shí)現(xiàn)人-物交互、物-物交流。 1.1.2物聯(lián)網(wǎng)的概念解析 從物聯(lián)網(wǎng)的定義可以看出，物聯(lián)網(wǎng)仍以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)和核心，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過延伸和擴(kuò)展產(chǎn)生的一種網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)的用戶端由互聯(lián)網(wǎng)中的人擴(kuò)展為一般物品，可以在任何物品和物品之間進(jìn)行信息交換。此外，物聯(lián)網(wǎng)還是一種具有智能屬性的網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)行智能控制、自動監(jiān)測和自動操作。 互聯(lián)網(wǎng)的基本功能是在人與人之間建立溝通的途徑，使人與人的交流更加便捷和順.，實(shí)現(xiàn)資源快速廣泛的共享。物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的接入方式和端系統(tǒng)上進(jìn)行了延伸，利用射頻識別技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等使物品具有自我表達(dá)能力，進(jìn)而構(gòu)建一個物物相連的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間信息交流和資源共享。因此，物聯(lián)網(wǎng)也可以看作是互聯(lián)網(wǎng)在功能服務(wù)上的擴(kuò)展。 歐盟委員會對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了如下描述，物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”擁有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬特性和智能接口，并與互聯(lián)網(wǎng)無縫連接。 IBM公司在“智慧地球”概念的基礎(chǔ)上，對物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)行進(jìn)一步的解讀。智慧地球通過將感應(yīng)器設(shè)備嵌入公路、橋梁、建筑、供水供電系統(tǒng)、輸油輸氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施中，利用云計算方式和中心計算機(jī)群，整合物理世界的資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，以更加準(zhǔn)確和靈活的方式管理生產(chǎn)和生活，提高資源利用率，促進(jìn)生產(chǎn)力提升，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。 因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的本質(zhì)是將世界上的人、物、網(wǎng)與社會融合為一個整體，將人類社會的所有活動，包括經(jīng)濟(jì)活動、社會活動、生產(chǎn)活動和個人活動等融合到統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上運(yùn)行，構(gòu)成一個動態(tài)的全球信息基礎(chǔ)設(shè)施。 物聯(lián)網(wǎng)的終端接入設(shè)備從互聯(lián)網(wǎng)中的計算機(jī)和一般計算設(shè)備擴(kuò)展到了各種基礎(chǔ)設(shè)施和日常用品，使參與網(wǎng)絡(luò)交互的實(shí)體更加豐富，網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用的范圍更加廣泛，互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)更加普及和多樣化。但是，并非任何物品都可以作為終端設(shè)備加入物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，加入物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備必須滿足以下基本要求： 1）具有感知能力 物聯(lián)網(wǎng)中的“物”與一般物品的不同是具有自主表達(dá)能力，能夠?qū)⑺車那闆r及自身的感受明確地表達(dá)出來，并作為物聯(lián)網(wǎng)處理和傳遞的信息。傳感器技術(shù)是使物品具有感知能力的重要技術(shù)之一，嵌入物品中的各類傳感設(shè)備是物品的重要感覺器官。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)，物品及其周圍的環(huán)境情況被實(shí)時采集，并利用無線網(wǎng)絡(luò)將這些采集到的信息傳遞出去，實(shí)現(xiàn)物品的自主表達(dá)。因此，傳感網(wǎng)往往被人們稱為物聯(lián)網(wǎng)。事實(shí)上，它是物聯(lián)網(wǎng)的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。隨著傳感器和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，許多傳感網(wǎng)已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)世界中得到了有效應(yīng)用，并在多個領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮重要作用。這些傳感網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)例也正是物聯(lián)網(wǎng)的早期應(yīng)用。 RFID是一種重要的感知技術(shù)，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。近年來，隨著微型集成電路技術(shù)的進(jìn)步，微型智能RFID標(biāo)簽技術(shù)得到快速發(fā)展。安裝在物品上的RFID標(biāo)簽中存儲物品的基本信息，當(dāng)該物品進(jìn)入磁場后，閱讀器通過發(fā)射特定頻率的無線電波傳輸能量給標(biāo)簽，驅(qū)動標(biāo)簽電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，并送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于物流和供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件和快運(yùn)包裹處理、文檔追蹤、圖書館管理、動物身份標(biāo)識、運(yùn)動計時、門禁控制、電子門票、道路自動收費(fèi)等領(lǐng)域，還可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行定制化的生產(chǎn)，以滿足用戶的各種需求。 除此之外，紅外線識別、模式識別等也是物聯(lián)網(wǎng)中的重要感知技術(shù)。 2）具有通信能力 具有感知能力的物品不僅要有感覺和表達(dá)能力，還要能夠把它的感覺告訴其他人或物品，這就需要物品具有一定的通信能力，能夠把感知到的信息傳遞出去。無論物聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建在局域網(wǎng)上還是互聯(lián)網(wǎng)上，若要實(shí)現(xiàn)通信，參與通信的終端就必須具有收發(fā)數(shù)據(jù)的能力，即在物品上要有數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器。對于收發(fā)的數(shù)據(jù)，物品還必須能夠暫時存儲以保證信息處理的順利進(jìn)行，因此，這些物品上一定存在著某一形式的存儲器。在與網(wǎng)絡(luò)中其他終端進(jìn)行通信的過程中，通信雙方遵循統(tǒng)一的通信協(xié)議是通信工作的基礎(chǔ)，無論物品采用傳感器還是RFID標(biāo)簽作為其感覺器官，都需要遵循適合其工作的相應(yīng)的通信協(xié)議。 3）能夠被識別 在網(wǎng)絡(luò)通信中，通信雙方必須在網(wǎng)絡(luò)中具有唯一標(biāo)識，以便通信過程中對發(fā)送方和接收方的正確識別，確保數(shù)據(jù)的正確發(fā)送和接收。接入物聯(lián)網(wǎng)中的物品是通信的參與者，這些物品必須具有可被識別的編碼。在組建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，需要給具有感知能力的物品進(jìn)行標(biāo)識認(rèn)定。對于傳感器，首先將傳感器編號，然后將帶有編號的傳感器安裝在指定位置上，成為傳遞傳感信息的主體。如果物品采用RFID技術(shù)進(jìn)行智能感知，那么物品的編號將和物品的基本信息一起寫入RFID標(biāo)簽中進(jìn)行存儲，利用RFID閱讀器可以讀出物品的編號，進(jìn)而確認(rèn)物品的身份。當(dāng)所有的物品都具有可被標(biāo)識的編號之后，就能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)隨時掌握具有不同編號的傳感器或RFID標(biāo)簽?zāi)壳八幍奈恢?，讀取物品傳遞出來的信息，并將信息傳送給中央處理設(shè)備。利用中央處理設(shè)備的計算能力和數(shù)據(jù)分析能力，可以明確接下來對物品的操作，將相應(yīng)的控制信息發(fā)送回指定編號的傳感器或RFID標(biāo)簽。 4）可以被控制 物聯(lián)網(wǎng)中的物品都具有智能性，除了利用各種感知技術(shù)使物品可以表達(dá)它們自身的情況和周圍環(huán)境的相關(guān)信息外，它們還需要能夠完成雙向的信息交流，即除了發(fā)送傳感信息和標(biāo)簽信息外，還能夠作為通信的接收方接收由控制設(shè)備發(fā)送給它們的控制信息，并按照控制指令完成相應(yīng)的操作。比如，一套安裝了傳感器的照明系統(tǒng)，在周期性地將當(dāng)前環(huán)境的亮度信息發(fā)送給中央控制器的同時，中央控制器會根據(jù)實(shí)時的環(huán)境光線情況來向照明燈具發(fā)出控制信息，如果光線過暗，控制器會要求照明系統(tǒng)調(diào)高照明光線的亮度，如果光線過亮，控制器會發(fā)出要求照明系統(tǒng)降低光線亮度的控制信號。因此，照明系統(tǒng)必須能夠接收控制器向其發(fā)出的控制信息，并依照控制命令的要求完成相應(yīng)的操作。為了對控制信息進(jìn)行識別并遵照信息執(zhí)行動作，物聯(lián)網(wǎng)中的物品需要嵌入基本的數(shù)據(jù)處理單元，并安裝簡單的操作系統(tǒng)和具有針對性功能的應(yīng)用軟件，通過硬件與軟件的協(xié)同工作最終實(shí)現(xiàn)人-物交流或物-物交流。 物聯(lián)網(wǎng)概念的出現(xiàn)徹底改變了人們的傳統(tǒng)思維。過去人們總是將計算設(shè)施與實(shí)際的設(shè)施分開對待，通常認(rèn)為處理數(shù)據(jù)的是專門的IT設(shè)施，比如計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，而基礎(chǔ)設(shè)施，比如建筑物、道路、橋梁僅僅是沒有感覺和思想的靜態(tài)物體。而在物聯(lián)網(wǎng)時代，這些冷冰冰的鋼筋混凝土等基礎(chǔ)設(shè)施將與處理芯片、特定網(wǎng)絡(luò)整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。由此看來，這些統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施更像是一個地球工地，世界就在它上面運(yùn)轉(zhuǎn)，其中包括社會管理、經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行乃至個人生活。 1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的早期應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)的思想是在普適計算思想上發(fā)展而來的。普適計算的思想由Weiser在1991年提出，并從20世紀(jì)90年代后期開始被廣泛關(guān)注。它描述了一種無處不在、以人為本的計算模式，計算真正為人的需求而存在和服務(wù)，在任何時候任何地方，人們都可以根據(jù)自己的需要通過合適的終端設(shè)備獲取，無需刻意感知的計算資源。大部分物品上都裝有被動式的識別標(biāo)簽，它們可以被自動識別和定位，利用大量安裝在物品中的傳感器，物品可以隨時將它們的“感覺”傳遞出來。在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了泛在網(wǎng)絡(luò)和智能感知等概念，盡管概念的具體內(nèi)容不同，但它們的理念都是一致的。 在物聯(lián)網(wǎng)世界中，物體通過感知技術(shù)獲取自身及周圍環(huán)境的信息，利用通信技術(shù)傳遞這些信息，并提供對其進(jìn)行進(jìn)一步控制和處理的建議方案，這使人和物體的關(guān)系從以往的由人單方面主動發(fā)出控制管理命令轉(zhuǎn)變?yōu)槿伺c物體通過互動交流來協(xié)作完成控制管理。這種由物體主動發(fā)出的交流信息可以幫助人們更好地了解物體的現(xiàn)狀，有針對性地制定出合理的決策，高效地對其進(jìn)行控制和管理。例如，在商品生產(chǎn)流通領(lǐng)域，用于識別商品身份的條形碼技術(shù)已經(jīng)成熟，通過印制在商品上的條碼，每件商品的身份都會被唯一識別，這在商品的倉儲、零售、物流運(yùn)輸過程中發(fā)揮了重要的作用。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，在全球范圍內(nèi)對每件商品實(shí)施跟蹤監(jiān)控，從商品的生產(chǎn)、配送、倉儲、銷售等環(huán)節(jié)全程對其進(jìn)行跟蹤管理，能從根本上改變傳統(tǒng)的商業(yè)運(yùn)作模式，用最大化的效率實(shí)現(xiàn)商品零售、物流配送和定位跟蹤管理。這種新的模式從根本上改變了供應(yīng)鏈流程和管理手段，生產(chǎn)商根據(jù)分布在世界各地的商品銷售網(wǎng)點(diǎn)獲取商品的實(shí)時銷售和使用情況，并根據(jù)這些信息及時調(diào)整其生產(chǎn)策略、生產(chǎn)量和供應(yīng)量。根據(jù)物品歷史信息的查詢和分析，銷售部門可以及時更新庫存管理策略，制定新的銷售計劃和商品推廣策略。而分布在世界各地的零售商根據(jù)每個商品上的身份標(biāo)識可以清楚地了解商品由生產(chǎn)、包裝到配送運(yùn)輸?shù)耐暾麣v史過程，進(jìn)而充分了解商品的基本屬性及其品質(zhì)。 盡管從物聯(lián)網(wǎng)概念的誕生至今只有十幾年的時間，但物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用早已出現(xiàn)在我們身邊，而且表現(xiàn)形式多種多樣。 目前，擁有用戶最多的移動終端設(shè)備是手機(jī)，隨著GSM、GPRS和3G技術(shù)的相繼開發(fā)和應(yīng)用，由大量手機(jī)構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)成為最早也是目前最大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。手機(jī)及其內(nèi)置的攝像頭、聽筒、麥克風(fēng)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和反應(yīng)控制器。手機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)得到了快速發(fā)展，而且越來越多的人使用手機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)。如此龐大的用戶群構(gòu)成了今天最簡單也是最龐大的物聯(lián)網(wǎng)。 RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)物品對信息采集處理的重要技術(shù)之一，利用RFID技術(shù)建立的物聯(lián)網(wǎng)也早已出現(xiàn)在了我們的生活中。中國的第二代居民身份證項(xiàng)目被稱為全球最大的電子身份證項(xiàng)目，身份證中嵌入的IC卡芯片就是典型的RFID技術(shù)的應(yīng)用。每個居民的個人信息都寫入內(nèi)嵌的芯片，通過射頻儀和閱讀器的合作實(shí)現(xiàn)對居民身份的識別。此外，RFID技術(shù)還被大量應(yīng)用到各種IC卡的制作上。比如公共汽車上使用的公交卡，在公司中具有考勤和門禁功能的員工卡，還有各種社?？?、醫(yī)療卡、就餐卡等。這些卡片的工作都是通過芯片發(fā)出無線射頻信號，由閱讀器對其進(jìn)行感應(yīng)識別來完成的。 除了RFID技術(shù)，模式識別技術(shù)和二維碼技術(shù)也是構(gòu)成簡單物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)。模式識別的一個典型應(yīng)用實(shí)例是指紋識別。很多品牌的筆記本電腦都帶有指紋識別功能，通過指紋完成進(jìn)入系統(tǒng)的身份驗(yàn)證，最大限度保證了計算機(jī)內(nèi)資料的安全性。二維碼又稱QR（quickresponse）碼，采用按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的某種特定的幾何圖形構(gòu)成的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息，在代碼編制上利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動處理。由于二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量信息。目前，很多印刷品上都印有QR碼，比如火車票、飛機(jī)票等，通過攝像頭和模式識別軟件，可以方便地識別車票持有人的信息。如果在物流快遞的物品上標(biāo)有QR碼，在整個物流過程中都可以通過對QR碼的識別，將物品信息通過網(wǎng)絡(luò)在公司的中心數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查詢，以完成對其全程管理。 1.1.4物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識的誤區(qū) 物聯(lián)網(wǎng)概念是從對物聯(lián)網(wǎng)功能的需求和實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)得來的，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的過程中，物聯(lián)網(wǎng)的概念也在不斷地豐富和完善，不斷融入人們對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)新的理解和認(rèn)識。目前，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識還存在著一些誤區(qū)，主要有以下幾個方面： 誤區(qū)之一傳感網(wǎng)或RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。無論是傳感技術(shù)還是射頻識別技術(shù)，它們都是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)過程中物品感知技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)手段。除了傳感技術(shù)和射頻識別技術(shù)之外，紅外線技術(shù)、模式識別技術(shù)、激光掃描技術(shù)、GPS技術(shù)等都可以作為信息采集技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中。因此，傳感網(wǎng)或RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種典型應(yīng)用，并不是物聯(lián)網(wǎng)的全部，不能把傳感網(wǎng)或RFID網(wǎng)簡單地等同于物聯(lián)網(wǎng)。 誤區(qū)之二將物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)在地域上的無限延伸。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上建立起來的，但并不是對互聯(lián)網(wǎng)無邊無際的擴(kuò)展。在物聯(lián)網(wǎng)中，并非所有物品都能在互聯(lián)網(wǎng)的公共平臺上實(shí)現(xiàn)全部互連和全部共享。在互聯(lián)網(wǎng)中，有廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之分，有公用網(wǎng)和專用網(wǎng)并存，并不僅僅是通常認(rèn)為的覆蓋全球的資源共享的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)對互聯(lián)網(wǎng)的延伸主要是將互聯(lián)網(wǎng)的面向?qū)ο笥扇搜由斓轿?，將互?lián)網(wǎng)的功能由在人-人之間傳遞信息延伸到在人-物之間、物-物之間實(shí)現(xiàn)信息的交流。在覆蓋范圍方面，物聯(lián)網(wǎng)也和互聯(lián)網(wǎng)一樣具有廣域覆蓋和局域覆蓋之分。物聯(lián)網(wǎng)主要是針對具體場景下的應(yīng)用組建的，只需要根據(jù)應(yīng)用的需求將同一應(yīng)用和同一場景下相關(guān)的物品組織起來。對于那些不需要連接到全球互聯(lián)網(wǎng)共享平臺上的應(yīng)用來說，其組建的物聯(lián)網(wǎng)就是在有限范圍內(nèi)構(gòu)成的局部網(wǎng)絡(luò)，物品之間在該局部網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)互連。事實(shí)上，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用都不是構(gòu)建在全球互聯(lián)網(wǎng)共享平臺上的，像智慧物流、智能交通、智能電網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用都是組建在專用網(wǎng)絡(luò)中，而智能家庭、智能小區(qū)、智能辦公等是構(gòu)建在局域網(wǎng)之上的。 誤區(qū)之三認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)遙不可及。物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一種無處不在、物物相連的網(wǎng)絡(luò)，因此，有人認(rèn)為這只是對美好未來的幻想，在技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上很多物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用已經(jīng)在生活中發(fā)揮了重要作用，只是人們沒有刻意用物聯(lián)網(wǎng)的概念去描述它們。物聯(lián)網(wǎng)的很多理念就是從實(shí)際應(yīng)用中獲得靈感并加以升華的，對早已存在的具有物物互連的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動化系統(tǒng)進(jìn)行概括和提升。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對現(xiàn)有信息技術(shù)進(jìn)行整合并加以創(chuàng)新的。 誤區(qū)之四把所有可以互動、通信的產(chǎn)品互連都當(dāng)作物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。近幾年來，各國紛紛加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的步伐，圍繞物聯(lián)網(wǎng)衍生出很多新興的研究領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。為了迎合物聯(lián)網(wǎng)的熱度，有些人將一些簡單的僅能實(shí)現(xiàn)通信的設(shè)備都?xì)w納為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范疇，比如，一些僅嵌入了傳感器的家電就號稱為物聯(lián)網(wǎng)家電，產(chǎn)品貼上RFID標(biāo)簽就是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用等。

編輯推薦

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用》特點(diǎn)：立意新穎，取材廣泛，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)要素和最新成果，專業(yè)教學(xué)與科研成果并重，結(jié)構(gòu)合理，構(gòu)建完整的知識體系，理論與工程案例有機(jī)結(jié)合，便于理論知識的學(xué)習(xí)掌握，可為任課教師提供電子課件。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用 PDF格式下載

---