感知中国——物联网及其应用49

浅谈物联网及其应用内容目录1245RFID3物联网是怎么发展的？物联网是什么？物联网与传感器的区别云计算4555物联网能干什么？46一、物联网是什么？《碟中谍4》中的物联网车联网定位视网膜即摄即传物联网的英文名称为“IOT，InternetofThings”。由名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。物联网的概念物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。物联网的定义是：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，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。发展背景物联网的概念是在1999年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2005年11月17日，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》，正式提出了“物联网”的概念。2009年１月２８日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，ＩＢＭ首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。物联网的三个特点一是全面感知即通过嵌入在物品和设施中的传感器和数据采集设备，随时随地获取物质世界的各种信息并数据化；二是可靠传递通过对每一件物品的识别和通讯，将数据化的虚拟事物联入网络，将物体的信息实时准确地传送与交互；三是智能处理利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，提升对物质世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，对物体实现智能化的决策和控制。二、物联网是怎么发展的？中国：2009年8月感知中国温家宝：抢占科技制高点，培育物联网等新兴战略产业物联网成为国家核心战略之一美国：2008年底ＩＢＭ向美国政府提出的“智慧的地球”战略强调传感器等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施欧盟：2009年6月物联网行动计划具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全日本：2009年8月I-Japan战略从“e-Japan”“U-Japan”到“I-Japan”实现三级跳•物联网上升为国家核心战略•融合各种信息技术，将物体接入信息网络，实现“物联网”•未来信息产业的发展在由信息网络向全面感知和智能应用两个方向拓展、延伸和突破前景预测中国的物联网市场物联网的架构三、物联网有哪些相关技术？上层：互联网络物联网的信息存储物联网的计算决策中层：泛在接入无线网络（蜂窝、WiFi等）有线网络下层：物物网络智能嵌入式设备感知、标识和通信协同、互动接入网互联网络物物网络云计算服务决策移动、3G网络WIFI、WIMAX局域网络感知网络家居网络个域网络家居网络物联网的实现技术感知层RFID、二维码、摄像头、传感器技术传感器网络技术、蓝牙技术、ZigBee传输层2G/3G移动网络、互联网、广电网络、专网应用层数据挖掘、云计算、特定应用服务主要介绍的技术物联网与传感网的区别RFID云计算什么是传感网传感器网络是集计算机、通信、网络、智能计算、传感器、嵌入式系统、微电子等多个领域交叉综合的新兴学科，它将大量的多种类传感器节点（集传感、采集、处理、收发于一体）组成自治的网络，实现对物理世界的动态智能协同感知。由部署在检测区域内大量的传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。广泛应用于军事、国防安全、环境科学、交通管理、灾害预测、医疗卫生、制造业、城市信息化建设等领域。在不久的将来，传感网将给我们的生活方式带来革命性的变化。传感网的应用☆军事上的应用传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，因此非常适合军事上的应用。通过飞机或炮弹直接将传感器节点散播到敌方阵地内部，或者在公共隔离带部署传感网络，就能隐蔽而且近距离的准确收集战场信息。例:传感器网络已经成为美军事C4ISRT系统必不可少的一部分。☆环境观测和预报系统可以用于检视农作物灌溉情况、土壤空气情况、牲畜和家禽的环境状况和大面积的地表监测、气象和地理研究、洪水监测等。例：ALERT系统中就有用于监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此预测爆发山洪的可能性。传感网的应用☆医疗护理用于人体的各种生理数据，跟踪和监控医院内医生和患者的行动，医院的药物管理等。例：一个可以成像的特殊发送器芯片与精巧设计的超低功率无线技术结合，就可以实现可用于一个胃肠道诊断的微型吞服摄像胶囊。患者吞下维C片大小的成像胶囊后，胶囊经过食道、胃和小肠时就可将图象广播出来。胶囊由一个摄象机、LED、电池、特制芯片和天线组成。传感网的应用☆智能家居家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet连在一起。为人提供人性化的家居环境。例：Avaak提供一个只有1立方英寸大小的自治产品。这个微型的无线视频平台包含有一节电池、无线电、摄像相机、(彩色成像器加镜头)、控制器、天线和温度传感器。传感网的应用☆建筑物状态监控利用传感器网络监控建筑物的安全状态。例：Microstrain在佛蒙特州的一座重载桥梁上安装了一套该公司研制的系统，将位移传感器安装在钢梁上用来测量静态和动态应力，并通过无线网络来采集数据。该无线系统可以保留在桥梁上用于长期监测桥梁是否处于正常受控状态。传感网的应用☆完成空间探索借助于航天器在外星体撒播一些传感器网络节点，可以对星球表面进行长时间监测。成本低、节点体积小，相互之间可以进行通信，也可以和地面站进行通信。例：NASA的JPL（JetPropulsionLaboratory）实验室研制的SensorWebs就是为将来的火星探测进行技术准备。该系统已经在实施测试和完善。物联网与传感网的区别一传感网仅仅是感知到信号，并不强调对物体的标识传感网仅仅是感知到信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪一根树木。物联网的概念相对比传感网大一些。这主要是人感知物、标识物的手段，除了有传感网，还可以有一维码/二维码/RFID等。如用二维码/RFID标识桌椅之后，就可以形成物联网，但二维码并不在传感网的范畴。物联网与传感网的区别二从目标特征上看，物联网探测的一定是已知物品，而传感网探测和判断的更多是未知的人或物。传感网探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象，并不针对标识的事物。物联网通过对物体的标识，从而实现对物体的控制，达到物和物信息互联的目的。物联网与传感网的区别三从网络架构和协议上看，物联网与传感网也存在诸多不同。比如：传感网节点自组织成网，没有固定的网络基础设施，也没有中心节点。而物联网需要有固定的网络基础设施和中心节点，强调的是多个事物通过中心节点实现互联。物联网与传感网的区别四真正意义上的物联网的出现还远需要假以时日当前，传感网已得到广泛的应用，比如说有多个温度传感器组成、通过巡检方式工作的温控网，再比如具有多种声、光、电、机械甚至图像探测能力的安防网等，因此，传统意义上的传感网发展得已经成熟。而目前物联网仅仅是个概念，真正的物联网应用还需要一段时间。RFID（射频识别）RadioFrequencyIdentification一项利用射频信号、通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其原理为由扫描器发射一特定频率的无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。RFID的意义通过RFID，可以对任何物品附加并读取对用户有用的属性，为物品与物品相连接提供了信息基础。RFID系统的基本组成部分标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。RFID工作原理RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码信息，被阅读器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。射频信号的耦合方式电感耦合：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，适用于低频短距离RFID系统。电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，适用于高频远距离RFID系统。RFID的工作频率频段描述作用距离穿透能力125-134MHZ低频(LF)45cm能穿透大部分物体13.553~13.567MHz高频（HF）1~3m勉强能穿透金属和液体400~1000MHz超高频（UHF）3~9m穿透能力较弱2.45GHz微波（Microwave）3m穿透能力最弱RFID标签类型主动标签：主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远时体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池不能长久使用，能量耗尽后需更换电池。被动标签：无源电子标签在接收到阅读器（读出装置）发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近，也称为无源标签。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。RFID的特点及优势1.读取方便快捷数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离更长，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上。2.识别速度快标签一进入磁场，阅读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别。3.适用寿命长，应用范围广其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码。RFID的特点及优势4.标签数据可动态更改利用编程器可以向电子标签里写入数据，从而赋予rfid标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更短。5.更好的安全性RFID电子标签可以贴（装在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性6.动态实时通信标签以每秒50～100次的频率与阅读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。RFID应用案例----车辆停车场管理射频卡是目前国际最先进的智能卡，代表着一种崭新的信息处理手段；具有防水、防磁、抗静电、无磨损、信息储存量大、使用寿命长等特点；可根据顾客需求分别定制。停车场卡管理模式：1）.月租卡：面向经常、定期的顾客。2）.预付费卡：面向经常、不定期的顾客。3）.时租卡：面向不经常、不定期的顾客。4）.VIP卡：面向贵宾用户。如展览会馆等。停车场系统工作流程感应IC卡安装在车辆内或由车主携带，其中记录了车辆的车牌号、通行证号、车主资料