物联网感知层传感技术解析及应用

(**,6.,6)!6**$6,66#$(-物联专题!#!#$%&%'#)+#!!,$-./#.!!#$#0物联网感知层传感技术解析及应用林1勇谭清中唐1彦四川省达州市电信分公司网络部#四川达州&$2$摘1要物联网的实现离不开三大关键技术的推进传感技术就是其中之一通过对传感技术的解析明确了传感技术的发展方向使新的传感技术得以完整的展示同时对新传感产品的实际应用使传感器技术在物联网感知层大规模的部署和应用推广奠定了一些实践基础其经验具有实际的指导意义关键词物联网感知层传感技术3453$%引%言物联网是现今整个信息化产业的新宠和发展方向#以美日为代表#纷纷将其上升至国家战略高度#是%智慧地球&实现的技术关键#并因此成为全球经济新走向'美国次贷引发全球经济的大动摇#使得物联网的推出速度大幅加快'中国紧跟技术大浪潮#提出了%感知中国&的国家战略计划(!)#将物联网作为新的科技革命以推进社会变革#使其成为创新型经济的巨大推动力'物联网分为感知层*网络层和应用层#感知层的传感技术至关重要#是物物相连的基础#是实现物联网的最底层技术'本文通过对传感技术的解析和应用探讨#展示了当今传感技术的发展现状和未来的发展方向#提出了较完备的传感技术解决方案'&%物联网传感网络技术概述物联网感知层的传感技术体现在传感器及其组网技术上#传感器位于物联网的末梢#是实现感知的首要环节#通过有线或无线的方式接入至与互联网相结合而成的泛在网络#实现物节点的识别和管理#使计算无处不在'传感器对外界模拟信号进行探测#将声*光*温*压等模拟信号转化为适合计收稿日期.!!,$,算机处理的数字信号#以达到信息的传送*处理*存储*显示*记录和控制的要求#使物联网中的节点充满感应能力(.)#通过与信息平台的相互配合实现自检和自控的功能'目前物联网传感技术有多种技术路线#业界公认的应用前景最为广泛的物联网传感技术路线仍是无线技术发展的方向#其新技术主要有以下.种!!$3453智能射频识别$技术+.$7879微电机系统$微传感器技术与&:;=?技术的结合'无论这.种技术在实现和应用场景上有怎样的不同#其工作任务都只有一个!传感数据的采集*自带预处理功能和实现传感网络的互联'在下文中将着重介绍这.种传感技术及其具体应用案例''%#(*#技术解析和应用实例453是一种非接触式的自动识别技术#其本身就是一个简单的无线收发系统#由阅读器和电子标签组成#在阅读器和电子标签之间通过射频信号工作频率一般为!低频!$2@AB以下*高频!$C2&7AB超高频-&D%&7AB微波.C/E和2C-E进行非接触双向数据的传送和交换#对物节点进行识别并获取相应采集数据'453对环境的依赖性小#空间易扩展#能识别高速移动的物体#并且对于多个物体的同时识别也能很好地实现'3453技术是在453技术上发展而来的#其,./,!%&'())*+%$+,.//016,66,6666',6'66'6666技术组成结构和实现原理与453基本一致#只是在电子标签内新增了一块智能芯片#使传感器具有本地预处理和计算的功能#使传感网更具价值'3453技术由以下2个部分组成'!$FGH电子标签$'453中的电子标签也就是应答器#通常是一块射频卡#由耦合器件和周围电路芯片及内置天线组成#而3453则有些不同#是在453电子标签内加入了一块智能芯片'电子标签的工作方式分为无源和有源两大类#453中无源工作方式应用较多#利用电感耦合原理#使进入453无线覆盖工作区间的电子标签#在其天线两端产生感应电势差#从而电子标签电路获得一定强度的电流#以供电驱动电路中的芯片进行工作#通过对电子标签中的存储器8=4I7的读写操作#获得物节点的编码信息电子标签中的存储器8=4I7存储空间远远大于物节点的编码$#实现了单物品级的识别'3453则偏重于有源工作方式#综合体积*功耗*成本和传输距离各方面的因素#采用小型电池供电#通过电子标签加入智能芯片的方式实现了对有源工作方式的改进#产生了待和定的半有源工作方式'待是指超低功耗待机#定是指固定行为的周期循环'在智能芯片预先写好的程序控制下#电子标签对协调器协调器的巧妙设置实现了电子标签工作启动的开关作用#这种按需工作的方式不仅使功耗降至最低#有源器件的寿命延至数年#并且对实时无用的信息起到了过滤作用'$的广播信号进行一定时间间隔的监听#电子标签若监听到信号则立即跳转至读写器的工作频道#实现传感数据的双向传输#并按智能芯片程度设置的方式与信息平台进行互交流#快速完成工作任务'若没监听到信号则进入休眠状态#继而继续周期性地监听协调器的信号指令'.$阅读器'阅读器是对电子标签进行读写操作的设备#由射频收发模块和69=组成'读写器是453中承上启下的关键设备!对下层电子标签的射频信号进行'转换#再通过69=处理解调出电子标签的信息#完成电子标签的识别和读写操作+对上与中间件和信息平台的应用程序进行交互#实现指令的执行和数据汇总的上传#并且在数据上传之前#还会对电子标签中的事件进行简单条件的过滤和数据物联专题加工#以最大程度降低读写器与中间件和应用软件间数据交换的流量'读写器的未来发展方向是集通信*控制和计算于一身的接入核心设备'$$天线'天线是电子标签和读写器之间射频信号传递的桥梁'453中的天线有两类!电子标签中的天线和读写器天线'电子标签中的天线#内置在电子标签电路中'读写器的天线既可内置#又可以通过自身射频输出端口与外置天线相连接'天线技术是很复杂的技术#但往往被人忽视'电子标签的识别范围与天线有直接的关系#除具有良好的阻抗匹配特性外#还必须根据具体环境的应用特点进行方向性*极化性和频率性的专业设计'/$中间件'解析中间件就必须引入另一概念8=J电子产品编码$#8=J是互联网和453的结合产物#利用全球唯一标识编码系统赋予每个物节点相对应的唯一标识($)#其目的是构建全球范围内实时共享的实物互联网#这对于高效实现全球产品的物流控制和物流配置具有重大意义'8=J与阅读器之间的数据传送和管理是实现这一目的的关键性难题#中间件的出现则是解决这一难题较好的方案'中间件就是转换件#是8=J和阅读器之间的桥梁#实质是指模块化的9GKG+L分布式网络软件$#一种软件程序#实现453硬件与应用系统之间数据传送*过滤和数据格式转换的功能#将阅读器中的各种数据信息#经过提取*解密*过滤和格式转换#导入管理信息平台中的应用系统#并通过应用系统在前台上显示#为信息管理员提供相应的操作结果'同时#中间件技术降低了应用系统开发的难度#不需要从软件底层架构进行开发#只需直接开发并调用中间件即可#体现了良好的兼容和扩展性'9GKG+L在具体应用中#对阅读器中的数据进行冗余过滤#避免重复信息的出现#然后对信息进行复杂事情逻辑分析#将零碎的有用信息经过聚合#最后通过MN的消息服务搭建9GKG+L与应用程序间的传送数据平台从而完成数据传送'2$应用程序'应用程序是可视化面向用户的交互操作软件平台#其作为支撑系统协助操作者完成指令下发和中间件的逻辑设置#以使453的原始数据逐步整理为用户可理解的业务事件#并将结果显示在屏幕,.2,ThankyouforusingWondersharePDFEditor.Youcanonlyconvertupto5pagesinthetrialversion.Togetthefullversion,pleasepurchasetheprogramhere: