物联网的发展及应用论文.doc

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中国民航大学

电子信息工程学院

《移动通信》课程学术报告

题目：

物联网的发展及应用

专业班级：

　　　　　101041C

小组成员：

　　　戴雯婷刘梦珂张凡张盟

二〇一三年六月十八日

物联网的发展及应用

目录

摘要 1

第一章物联网简介及发展历程 2

1.1什么是物联网 2

1.2物联网的发展历程 2

1.3现代物联网产生背景 4

1.4物联网的网络架构 4

第二章物联网关键技术 5

2.1RFID技术 6

2.2传感器技术 8

2.3无线传感网络WSN 10

3.3RFID和WSN融合 13

第三章物联网的典型应用与案列分析 15

3.1物联网应用示意 15

3.2智能交通 17

3.3智能医疗 19

3.4智能物流 21

3.5智能家居 22

3.6物联网应用案例分析 25

第四章物联网行业现状与前景 28

4.1行业现状 28

4.2发展趋势 28

参考文献 29

摘要

信息科学技术已经产生了三次浪潮，第一次浪潮是1980年PC机的出现，第二次浪潮是1995年互联网的出现，而第三次浪潮就是物联网的产生。

物联网是现代信息技术发展到一定阶段的必然产物，是现代技术的殊途同归与聚合效应，是信息技术系统性的创新与革命。

本文叙述了物联网的历史溯源与发展、定义、现状以及物联网的架构和关键技术，并举例介绍了物联网的应用。

这篇文章将带领大家走进物联网的世界，感受物联网的运行方式，体验物联网世界的优质生活。

关键词：

物联网，RFID

Abstract

Informationscienceandtechnologyhasproducedthreewaves,istheemergenceofthe1980PCSforthefirsttime,thesecondwavewastheemergenceoftheInternetin1995andthethirdwaveisthegenerationoftheInternetofthings.TheInternetofthingsisthemoderninformationtechnologydevelopmenttoacertainstageinevitableproduct,shouldisallroadsleadtoRomeandaggregationofmoderntechnology,systematicinnovationandrevolutionofinformationtechnology.ThisarticledescribesthehistoryanddevelopmentoftheInternetofthings,definition,statusandthearchitectureandkeytechnologyofInternetofthings,andintroducestheapplicationofInternetofthings.ThisarticlewillguideyouintotheworldoftheInternetofthings,feeltheInternetofthingsrunway,experiencetheworldoftheInternetofthingsofhighqualitylife.

Keywords:

TheInternetofthings,RFID

第一章物联网简介及发展历程

1.1什么是物联网

目前在国际上对于物联网尚没有一个公认的定义，比较广泛的解释是，物联网是指将各种信息传感设备，如无线传感器网络（WSN，WirelessSensorNetwork）节点、射频识别（RFID，RadioFrequencyIdentification）装置、红外感应器、移动手机、PDA、全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

在这个网络中，物品变得“有感觉，有思想”，能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

其实质就是将传感器等装置嵌入物体并进行联网以最终接入互联网，通过使物体具有“智慧”，从而延伸人类感知、控制外部世界的能力。

1.2物联网的发展历程

物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机，早在1991年，美国麻省理工学院在建立“自动识别中心”时就前瞻性地提出了“万物均可通过网络互联”的观点，物联网（IOT，TheInternetofThings）的概念由此产生。

2005年11月17日，国际电信联盟（ITU，InternationalTelecommunicationUnion）在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS，WorldSummitontheInformationSociety）上，发布了《ITU互联网报告2005：

物联网》（ITUInternetReport2005:

TheInternetofThings）。

在这份报告中，ITU指出无所不在的物联网通信时代即将来临，泛在通信（UbiquitousCommunication）的形式已经从短距离的移动收发设备扩展到长距离的设备和日常用品，从而促成了人和人、物和物之间的新的通信形式的诞生。

信息技术和通信技术的世界中加入了新的维度：

由过去的任何人（anyone）之间在任何时间（anytime）、任何地点（anyplace）的信息交换，发展成了任何物体（anything）之间、任何人之间在任何时间、任何地点的信息交换。

图1.1信息交换维度图（ITU发布）

2008年11月，IBM董事长兼CEO彭明盛（Palmisano）在纽约召开的外国关系理事会上，正式提出“智慧地球”（SmartPlanet）。

IBM指出，世界的基础结构正在朝着“智慧”的方向发展，联网对象即构成物联网的车辆、设备、摄像头、车道、管道等的数量正在迈向一万亿大关。

“智慧地球”战略提出要将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓物联网，再通过超级计算机和云计算将物联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。

2009年01月28日，奥巴马总统在和工商领袖举行的圆桌会议上，对IBM提出的“智慧地球”概念给予积极回应。

其中，要形成智慧型基础设施物联网，已被美国人认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。

2009年08月07日，温家宝总理在无锡新区调研时，深入阐述了感知中国、智慧中国的新理念，对无锡市微纳传感网工程技术研究中心给予高度关注，并提出了“把传感网络中心设在无锡、辐射全国”的想法。

温家宝总理指出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。

11月03日上午，温家宝总理又在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，讲话中指出，未来要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。

这清晰地指明物联网已经上升为国家战略，其相关技术将得到大力发展。

1.3现代物联网产生背景

现代物联网产生主要有三大因素：

一是经济危机下的推手，经济长波理论：

每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。

过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。

目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。

二是传感技术的成熟，随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。

例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。

三是网络接入和信息处理能力大幅提高，目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。

1.4物联网的网络架构

图1.2物联网的网络结构中四个层次

最底层是传感器网络层，即以传感器、RFID以及各种手机、PDA等机器终端为主，完成对底层信息的全面感知和采集功能；

第二层是传输网络层，即通过现有的互联网、广电网络、无线通信网等网络，实现数据的汇聚和传输功能；

第三层是中间件层，通过构建中间件来屏蔽各类传输网络的差异性，为上层应用提供统一的数据调用接口，同时对传输网络层汇聚上来的信息进行理解、推理和决策；

最上层是应用和服务层，即通过对调用数据的处理和解决方案来管理和控制手机、PC等终端设备，实现人们所需要的应用服务；或者与行业专业技术深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化。

第二章物联网关键技术

ITU在《ITU互联网报告2005：

物联网》报告中预测RFID技术、传感器技术、纳米技术和智能嵌入技术将在物联网时代得到更加广泛的应用。

2.1RFID技术

RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID的基本组成部分如下：

（1）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；

（2）阅读器（Reader）：

读取（有时也可以写入）标签信息的设备，可设计为移动式或固定式；

（3）天线（Antenna）：

在标签和读取器间传递射频信号。

图2.1RFID基本组成图

RFID技术的基本工作原理：

标签进入磁场后，接收到阅读器发出的射频信号，无源标签或被动标签（PassiveTag）凭借射频电磁波束中所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，有源标签或主动标签（ActiveTag）则主动发送某一频率的信号；阅读器读取信息并解码后，将信息送至中央信息系统进行相关数据处理。

RFID的关键技术如下：

（1）标签的能量供应

有源标签自带电池，用于给数据载体供电。

而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。

（2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：

（a）利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；

（b）利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍