物聯(lián)網(wǎng)技術與應用畢業(yè)設計論文-文庫吧
2025-06-09 23:55 本頁面
【正文】 信息進行理解、推理和決策； 最上層是應用和服務層，即通過對調用數(shù)據(jù)的處理和解決方案來管理和控制手機、PC等終端設備，實現(xiàn)人們所需要的應用服務；或者與行業(yè)專業(yè)技術深度融合，與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)行業(yè)智能化。第二章 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術ITU在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》報告中預測RFID技術、傳感器技術、納米技術和智能嵌入技術將在物聯(lián)網(wǎng)時代得到更加廣泛的應用。 RFID技術 RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID的基本組成部分如下：（1）標簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；（2）閱讀器（Reader）：讀?。ㄓ袝r也可以寫入）標簽信息的設備，可設計為移動式或固定式；（3）天線（Antenna）：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。 圖2—1 RFID基本組成圖 RFID技術的基本工作原理：標簽進入磁場后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號，無源標簽或被動標簽（Passive Tag）憑借射頻電磁波束中所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，有源標簽或主動標簽（Active Tag）則主動發(fā)送某一頻率的信號；閱讀器讀取信息并解碼后，將信息送至中央信息系統(tǒng)進行相關數(shù)據(jù)處理。 RFID的關鍵技術如下： （1）標簽的能量供應 有源標簽自帶電池，用于給數(shù)據(jù)載體供電。而無源標簽工作所需能量則從射頻電磁波束中獲取，和有源射頻識別系統(tǒng)相比，無源系統(tǒng)需要較大的發(fā)射功率，射頻電磁波在標簽上經(jīng)射頻檢波、倍壓、穩(wěn)壓、存儲電路處理，轉化為標簽工作所需的工作電壓。 （2）標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 標簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式可歸結為三類： （a）利用負載調制的反射或反向散射方式（反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致）； （b）利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標簽信息（標簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同，為其高次諧波（n倍）或分諧波（1/n倍））； （c）其它形式。 （3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾耘c安全性 由于數(shù)字信號在傳輸?shù)倪^程中會受到干擾，故其傳輸至接收端可能發(fā)生誤判，為保證數(shù)據(jù)的完整性，可以使用校驗和法來識別傳輸錯誤并進行校正，最常用的是奇偶校驗法以及冗余校驗法。在與安全相關的領域，例如出入系統(tǒng)、售票系統(tǒng)越來越多地應用射頻識別系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中難免不受到攻擊，因此必須采取一定的防范措施保證數(shù)據(jù)安全，例如可以通過在閱讀器與標簽之間建立密鑰來對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，達到安全的目的。 （4）多目標識別技術（反碰撞算法） 當閱讀器信號作用范圍內存在多個標簽，同一時刻有兩個或兩個以上的標簽向閱讀器返回信息時，將產(chǎn)生沖突。解決沖突的算法稱為反碰撞算法。傳統(tǒng)無線電技術（如通信衛(wèi)星、移動電話網(wǎng)）已有空分多路法、頻分多路法、時分多路法以及碼分多路法來解決類似問題。但在射頻識別系統(tǒng)中，由閱讀器和標簽構成的無線網(wǎng)絡有以下特征： （a）規(guī)模：每個閱讀器工作區(qū)域內可能存在大量標簽； （b）體積：標簽附著在各種商品上，體積不能太大； （c）成本：粘貼標簽的商品本身價值可能很低，所以標簽的成本不能太高； （d）通信量：標簽內包含的信息量很少，閱讀器與標簽間的通信時間很短。 所以解決射頻識別技術標簽沖突的反碰撞算法存在與傳統(tǒng)無線電技術不同之處?，F(xiàn)有的反碰撞算法主要是ALOHA算法、分隙ALOHA算法、二進制搜索算法等。 傳感器技術 傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。國家標準GB7665－87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。根據(jù)傳感器工作原理，可將其分為三大類： （1）物理傳感器 物理傳感器應用某些物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應，將被測信號量的物理量轉換成便于處理的電信號。 （2）化學傳感器 化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。 （3）其它 幾種常見的傳感器如下： （a）電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換成電阻值的器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器。 （b）電阻應變式傳感器 傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類。 （c）壓阻式傳感器 壓阻式傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應在基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋會產(chǎn)生相應的不平衡輸出。 （d）熱電阻傳感器 熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數(shù)。 （e）溫度傳感器 室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內和室外的環(huán)境溫度，管溫傳感器用于測量蒸發(fā)器和冷凝器的管壁溫度。排氣溫度傳感器：排氣溫度傳感器用于測量壓縮機頂部的排氣溫度。 （f）光敏傳感器 光敏傳感器是最常見的傳感器之一，在自動控制和非電量電測技術中占有重要地位。最簡單的光敏傳感器是光敏電阻，當光子沖擊接合處時就會產(chǎn)生電流。 我國近年來在傳感器的設計、關鍵工藝、可靠性、產(chǎn)品開發(fā)等方面均有不同程度的突破與創(chuàng)新。 （1）“九五”攻關完成的傳感器CAD技術，可以實現(xiàn)傳感器的全過程設計； （2）微機械加工技術，在國內首次實現(xiàn)了用微機械加工工藝批量生產(chǎn)壓力傳感器； （3）建成了目前國內唯一具有上世紀90年代國際先進制造設備、工藝及規(guī)?；a(chǎn)能力的微機械加工傳感器的生產(chǎn)線； （4）可靠性技術的開展, 使傳感器的成品率普遍提高10％、可靠性水平提高一到二個等級。 傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高。傳感器技術的發(fā)展趨勢可以從四個方面概括： （1）開發(fā)新材料、新工藝和開發(fā)新型傳感器 隨著光纖材料、納米材料、超導材料、人工智能材料的不斷發(fā)展，制造傳感器的材料逐漸具備能夠感知環(huán)境條件變化的功能，識別和判斷功能，發(fā)出指令和自采取行動功能。利用這些材料能夠研制無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器。 （2）傳感器的多功能和集成化 多功能是指一個傳感器能夠檢測兩個或兩個以上的參數(shù)；集成化能夠實現(xiàn)軟件和硬件的集成，數(shù)據(jù)的集成與融合，傳感器陣列的集成和多功能、多參數(shù)的復合傳感器。 （3）傳感硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化參考集成電路微小型化的經(jīng)驗，實現(xiàn)傳感技術硬件系統(tǒng)的微小型化可以提高其可靠性，加快處理速度，降低成本，節(jié)約資源與能源，減少對環(huán)境的污染。 （4）通過傳感器與其它學科的交叉整合，實現(xiàn)
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