物联网工程 认识实习文档格式.docx

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指导教师：

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物联网概述及主要技术

摘要：

物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，受到各国政府，企业和学术界的重视。

本文对物联网进行综述分析。

首先介绍了物联网的起源，强调物联网在现代社会的重要性。

然后详细的讨论了物联网的概念，特征，物联网的系统结构，物联网的应用，物联网系统结构中的四个层面以及主要技术。

主要技术包括：

射频识别技术，云计算技术，嵌入式系统等等。

最后提到了物联网广泛地发展前景。

关键词：

物联网定义系统结构技术

ABSTRACT:

Internetofthings（IOT）ispredictedtheworld’sinformationindustry,awaveofeconomicandtechnological.AnumberofcountriespaymoreattentiontoIOT.ThistextanalysistheIOT.Firstly,introducetheoriginoftheIOT.EmphasizetheimportanceoftheIOTinthemodernsociety.ThendiscussedtheIOT’sconcept,characteristics,systemstructure,applicationsandmaintechnologiesindetail.ThemaintechnologiesincludeRadioFrequencyIdentification,CloudComputing,EmbeddedSystemandsoon.Finally,mentionthedevelopmentofIOTinthefeature.

Keywords:

Internetofthingsdefinitionsystemstructuretechnology

1.引言

过去的几个世纪中，人类经历了一系列技术革命，而每次革命都由某种主流技术所引导。

18世纪发端于英国的工业革命开启了伟大的机械时代；

19世纪下半页开始的第二次工业革命则迎来了非凡的电气时代。

20世纪开启了影响更加深远的信息时代，爾网络与计算机技术成为这个时代的标志。

进入21世纪以来，随着传感设备，嵌入式系统与互联网的普及，物联网被认为是继计算机，互联网之后的第三次信息革命浪潮。

物联网已经在全世界得到极大的重视，主要工业化国家纷纷提出了各自物联网发展战略。

韩国的智能家庭，使民众可以远程控制家电设备，并享受高质量的双向互动多媒体服务。

新加坡的下一代I-Hub，旨在通过一个安全，无处不在的网路实现下一代“U”型网络。

北京邮电大学的张平教授给出了MUSE（MobileUbiquitousServiceEnvironment）的发展趋势[1]。

在我国，物联网已被视为战略性新兴产业，成为推动产业升级，经济增长的重要引擎。

2.物联网的概念

2.1物联网的定义

虽然物联网这个词汇已出现多年，但是一直没有给出权威的定义。

不同的国家和研究小组对物联网的理解是不一样的。

物联网没有一个精确切且公认的定义的原因：

第一，物联网的理论体系尚处于发展时期，对其认识还有待深化，人们需要通过大量的理论研究和工程实践来透过现象看本质；

第二，由于物联网与互联网，移动通信网，传感网等都有密切关系，不同领域的研究者对物联网思考所基于的出发点不同，短期内还没有达成共识。

例如，在美国，学术界提出的普适计算（PervasiveComputing）和企业提出的智慧地球（SmartPlanet）；

在欧洲，学术界提出的泛在计算（UbiquitousComputing）和企业界提出的传感网（SensorNetworks），都属于物联网的范畴[2]。

目前，物联网有一个被业界基本接受的定义：

物联网是通过各种信息传感设备及系统，如传感器网络，射频识别（RadioFrequencyIdentification,RFID），红外感应器，条码与二维码，全球定位系统，激光扫描器等和其他基于物物通信模式的短距离无线传感网络，按约定协议，把任何物体通过接入网与互联网连接起来所形成的一个巨大的智能网络，通过这一网络可以进行信息交换，传递和通信，以实现对物体的智能化识别，定位，跟踪，监控和管理。

2.2物联网的特征

在了解了物联网的定义后，与传统的互联网相比，物联网到底有什么不同呢？

首先，它是各种感知技术的广泛应用。

想要实现物物相联，就要通过各种类型与类别的传感器获取信息。

每一个传感器都是一个信息源，采集不同内容与形式的信息。

传感器获得的数据都具有实时性，并不断更新。

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然是互联网，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的传递出去。

3.物联网的系统结构

3.1感知层

感知层为物联网系统的第一层，主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量，标示，音频，视频数据等。

主要利用各类传感器，RFID，二维码等技术完成信息采集。

感知层的设备一般计算能力有限，主要的功能和作用是完成信息采集和信号处理工作，这类设备中多采用嵌入式系统软件与之适应。

有以下几种主要技术：

（1）射频识别技术

它是物联网中让物品“开口说话”的关键技术。

在物联网中，RFID标签上储存着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网把它们自动采集到中央信息系统，实现物品识别。

RFID技术可以识别高速运动的物体并可以同时识别多个标签，操作快捷方便。

工业界经常讲RFID系统分为标签（Tag），阅读器（Reader）和天线（Antenna）3大组件。

[3]阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号以后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过天线接受并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。

（2）传感器技术

在物联网中，传感技术主要负责接受物品“讲话”的内容。

传感技术是关于从自然信息源获取信息并处理，变化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，信息处理和识别的规划设计，开发，制造，测试，应用及评价改进等活动。

（3）GPS与物联网定位技术

GPS技术又称全球定位系统，是具有海，陆，空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体，采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化，智能交通的重要技术。

（4）二维码技术

二维码是采用某种特定的几何图形按一定规律在平面上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。

使用若干个与二进制相对应的几何图形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识别以实现信息自动处理；

二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，并能在很小的面积内表达大量的信息。

3.2传输层

传输层主要采用能够接入各种异构网的设备，如接入互联网的网关，接入移动通信网的网关等。

其功能主要包括网络接入，网络管理和网络安全等。

目前接入的设备多为传感网与公共通信网。

传输层的主要技术有以下几种：

（1）移动通信网（MobileCommunicationNetwork）

移动通信是移动物体之间，或移动物体与固定物体之间的通信。

移动通信系统由两部分组成：

空间系统和地面系统。

（2）互联网（Internet）

即广域网，局域网及单机按照一定的通信协议组成的国际计算机网络。

（3）无线网络（WirelessNetwork）

无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及频射技术。

（4）卫星通信（SatelliteCommunication）

卫星通信就是地球上的无线电通信站利用卫星作为中继而进行的通信。

卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。

3.3支撑层

支撑层主要是在高性能网络计算环境下，将网络内海量的信息资源通过计算整合成一个可互连互通的大型智能网络，为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效，可靠和可信的网络计算超级平台。

在这一层次上需要采用高性能计算技术及大规模的高速并行计算机群对获取的海量信息进行实时的控制和管理，以便实现智能化信息处理信息融合，数据挖掘，海量数据存储等，同时为上层应用提供一个良好的用户接口。

支撑技术有以下几种：

（1）云计算（CloudComputing）

云计算是分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜索，计算分析之后将处理结果回传给用户。

（2）嵌入式系统（EmbeddedSystem）

嵌入式系统把计算机直接嵌入到应用系统中它融合了计算机软硬件技术，通信技术和微电子技术是集成电路发展过程中的一个标志性成果，物联网与嵌入式关系密切，物联网的各种智能终端大部分表现为嵌入式系统，可以说没有嵌入式技术就没有物联网应用的美好未来。

（3）数据库与数据挖掘技术

数据库技术是信息系统的一个核心技术是一种计算机辅助管理数据的方法，他研究如何组织和储存数据如何高效的获取和处理数据是通过研究数据库的结构储存，设计管理及应用的基本理论和实现方法。

3.4应用层

应用层包括各类用户界面显示设备。

以及其他管理设备等，这也是物联网系统结构的最高层。

应用技术是指用于直接支持物联网应用系统运行的技术，应用层主要是根据行业特点借助互联网手段开发各类行业应用的解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营信息化管理组织调度结合起来，形成各类物联网解决方案，构建智能化的行业应用。

应用层技术包括：

系统集成（SystemIntegrate）技术

系统集成是在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，选择各种技术和产品将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠，经济和有效的整体。

并使之彼此协调工作发挥整体效益达到整体性能最优。

4.物联网的应用

4.1智能家居

将各种家庭设备通过电信宽带固话和无线网络连接起来，实现对家庭设备的远程操控，与普通家居相比智能家居不仅有传统的居住功能，提供舒适安全，高品位且宜人的家庭生活空间还有原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，优化人们的生活方式。

智能家居系统包含的主要子系统有家居布线系统，家庭网络系统，智能家居控制管理系统，家居照明控制系统家庭安防系统，背景音乐系统，家庭影院与智能家居操作系统，多媒体系统等[3]。

4.2智能医疗

智能医疗系统借助实用的家庭，医疗传感设备，对家中的病人和老人的生理指标进行监测，并将生成的胜利指标数据通过电信网络或无线网络传送到护理人或有关医疗单位。

根据客户需求，系统还提供相关增值服务，如紧急呼叫救助服务专家咨询服务终身健康档案管理服务的，智能医疗系统有望解决现代社会健康保健瓶颈问题。

5.结论

综上，物联网的技术还有很大的发展空间，有研究机构预计十年内物联网就有可能大规模普及这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大30倍。

物联网被称为，继计算机，互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益大大节约成本，另一方面可以为全球经济复苏提供技术动力。

目前美国，欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。

我国也正在高度关注重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新