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IOTInternetofThings一组：郝红静林尧天孙凯CompanyLogo美好前景潜在挑战市场应用可用技术物联网简介CompanyLogoCompanyLogo物联网简介物联网整体而言，目前无论国内还是国外，物联网的研究和开发都还处于起步阶段，不同领域的专家学者对物联网研究的起点各异，有关物联网的定位和特征还存在一些混乱的概念，系统模型、体系架构和关键技术都还缺乏清晰化的界定．CompanyLogoCompanyLogo物联网简介物联网定义定义1物联网是未来网络的整合部分，它是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施．在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享．CompanyLogoCompanyLogo物联网简介物联网定义定义2由具有标识、虚拟个性的物体／对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信．CompanyLogoCompanyLogo物联网简介物联网定义定义3物联网指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络．它是在互联网基础上延伸和扩展的网络．CompanyLogo基本特征全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取．物联网基本特征智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制．可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享．物联网的特征全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。物联网的体系架构物联网的体系架构物联网的体系架构应用层•应用层是构建在物联网技术架构之上的应用系统，包括商业贸易、物流、农业、军事等等不同的应用系统。网络层•网络层，即进行信息交换的通信网络，包括有Internet、WIFI网以及无线通信网络等网络。信息采集层•数据采集指通过包括条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等在内的自动识别与近场通信技术获取物品编码信息的过程。编码层•编码层是物联网的基石，是物联网信息交换内容的核心和关键字。•编码是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。CompanyLogo涉及技术领域目前国内物联网技术关注热点传感器RFID云计算普适服务•RFID（RadioFrequencyIdentification）即射频识别技术，俗称电子标签，通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFID定义•电子标签：由芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理与读写器进行通信；•读写器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备；•天线：可以内置在读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器天线接口相连。RFID系统组成物联网核心技术：RFID读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。物联网核心技术：RFID系统工作原理CompanyLogo2.4G~5.8GHZ860M~960MHZ13.56MHZ135KHZ以下微波（MW）超高频（UHF）高频（HF）低频（LF）物联网核心技术：RFID物联网核心技术：RFIDRFID主要频段标准及特性CompanyLogo云计算云计算（Cloudcomputing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件和数据可存储在数据中心。CompanyLogo基本特征云计算服务应该具备以下几条特征：1、基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务2、实现动态的、可伸缩的扩展3、按需求提供资源、按使用量付费4、通过互联网提供、面向海量信息处理5、用户可以方便地参与6、形态灵活，聚散自如7、减少用户终端的处理负担8、降低了用户对于IT专业知识的依赖CompanyLogo物联网与云计算把物联网和云计算放在一起，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，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。云计算是物联网的发展基石，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，也促进物联网和互联网的智能结合。CompanyLogo市场应用从整体上看，我国物联网发展呈现出快速兴起的良好势头，面临千载难逢的大好机遇。行业应用产品涵盖了政务及监管执法、交通物流、医疗卫生、电力远程抄表、环境监控、旅游酒店、金融保险等业务领域。据权威机构估计，以目前的发展态势，在未来几年内仍有超过20％的同行业应用及其业务终端需要接入M2M业务平台，预计在M2M平台上发展的终端数将很快超过150万户”。下表是2011年预估的行业应用发展数量，可见该领域具有相当广阔的市场前景。CompanyLogo市场应用CompanyLogo市场应用事实上，当前在基于物联网的行业应用发展水平上，我国仍处于早期起步阶段：首先产业链比较薄弱，技术标准体系仍不够完整、业务模式仍不够成熟；其次行业融合也不够，缺少有利于产业化推进的组织方案；再者资源整合力度偏弱，产业集中度低，力量比较分散。目前产业界已有的应用均属于非常垂直的应用，即从终端到整个应用都是彼此隔离，相对封闭的，基本没有考虑到应用之间的协同。如果每一个应用都独立，那对于今后大规模的应用推广而言意味着太长的开发周期和太高的开发成本，而且封闭的应用体系难以吸引业界的参与。此外，一种应用就要定制一批终端，形成了业务和终端的高耦合度，这也使得终端的通用性、开放性无从谈起。这和当时通信网发展的某一阶段十分相像，业务对应独立的业务网，最终使得网络“烟囱林立”。“烟囱林立”的模式目前已被证明不符合网络发展的长期需要。因此，在业务层面上我们要清醒认识国内物联网刚刚起步和产业链薄弱的现实，广泛联系产业链上下游，搭建开发合作平台，推动物联网业务的合作模式创新，实现共同发展。CompanyLogo市场应用-智能电网智能电网（smartgrid）就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。智能电网的概念最早是美国在2003年发布的Grid2030中提出的。欧洲各国于2005也先后开始智能电网的研究规划，中国提出智能电网较晚，但是发展迅速，取得了很多的成果。CompanyLogo市场应用-智能电网物联网在智能电网中的应用：用电信息采集系统；智能电表；智能插座；智能互动终端；智能家电及智能家居；分布式能源接入及控制系统；智能用户服务系统；智能输电线路巡检系统、智能输电线路视频监控系统；高压电气设备状态在线监测；电厂监控及厂区安全防卫系统；智能型全方位电力户外设施防盗综合预警系统；变电站全方位多媒体远程监控。CompanyLogo市场应用-智能电网物联网在智能电网发展应用中面临的课题：发电：电厂设备的状态检测、生物质能发电、风电场监控、功率预测、光伏发电、设备管理、巡视、巡检等。输电：线路状态检测，更可靠的电力传输；更低的传输网损和更高的传输效率，安全防卫，保电支撑，智能巡检。变电：智能巡检，自适应的故障处理能力和快速反映能力；高压电气设备状态感知；可靠经济智能的设备管理。配电：更迅速的故障反映，更可靠的电力供应；可视化的现场作业管理；智能的设备管理；电力设施防护防盗预警，智能化的线路及设备巡视。用电：智能用电信息采集，智能用电。智能家居，信息化网络的融化，降低线损、节能减排、优化能源应用。调度：分布式电源并网后的经济调度，及需求侧的互动操作对调度的影响。CompanyLogo市场应用-智能电网主要的研究方向（1）物联网在电力系统应用的关键技术研究；（2）电力物联网安全体系研究；（3）物联网测试、检测评价体系研究、基于物联网技术线路监测技术研究；（4）电气设备状态检测物联网技术研究；（5）基于物联网的电力生产、作业及资产的智能化管理研究；（6）面向智能用电及信息采集的物联网技术研究；（7）基于物联网的电动汽车信息平台研究；（8）物联网在绿色智能机房管理中的应用研究；（9）智能电网传感网络应用软件；（10）电力物联网标准与安全体系。CompanyLogo市场应用-生命状态监测系统20002002该系统为基于ZigBee技术的家庭环境下的生命状态监测系统。此系统能提供老人日常信息管理、人体运动状态实时监测、警情报告等功能，为其与广域网互连提供基础。CompanyLogo市场应用-生命状态监测系统系统实现ZigBee星型网络拓扑结构由一个中心节点(协调器)和若干个节点构成，协调器作为网络的第一个节点发起一个网络，之后的节点用自组织的方式来加入，网络中的所有节点都是RFD(全功能设备)，该拓扑结构适用于传输距离较近、环境干扰大、时间要求高、数据量大的地方。根据星型网络的这一特征，利用CC2430为实际处理核心设计一套以无线人体运动状态检测器为节点，以Pc机连接协调器为中心控制节点的数字家庭监测系统。人体健康数据采集处理过程为：无线人体运动状态检测器集成FreescaleMMA7260三轴加速度仪，由老年人或残障人士随身携带．将人体运动状态信息数据经由射频端以无线方式实时发送到协调器，协调器通过解码方式获知各个终端运动信息后，转发到PC端服务程序，为应采取的进一步救护措施提供参考。CompanyLogo市场应用-生命状态监测系统硬件实现中心控制节点的硬件设计中心控制节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，可以把它看做是一个具有足够能量、足够的内存资源和计算能力的增强传感器节点H]。因此，本文中ZigBee中心控制节点系统由CC2430摸块、串口模块、晶振模块、电源模块、液晶显示模块、输入输出模块以及发射天线组成，如下图所示。CompanyLogoCC2430简介CC2430是一种真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高系统性能并满足以ZigBee为基础的2．4GHzISM波段应用对低成本、低功耗的要求。CC2430结合一个高性能2．4GHzDSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一种工业级小巧高效的8051控制器。CC2430的设计结合了8KB的RAM及强大的外围模块，并且有三种不同的版本，根据32、64和128KB的闪存空间来优化复杂度与成本的组合。CompanyLogo市场应用-生命状态监测系统人体运动状态检测器节点的硬件实现ZigBee传感器节点硬件系统由CC2430模块，三轴加速度计传感器、晶振模块、电源模块、液晶显示模块、输入输出模块以及发射天线组成，如下图所示。CompanyLogo加速度传器MMA7260简介加速度传器MMA7260芯片，该微型电容式加速传感器融合了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并提供了四种加速度测量范围，是一款低成本单芯片三轴加速度传感器。MMA7260传感器可准确测量三轴低量级