物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-wenkub
2023-07-09 23:55:57 本頁面
【正文】 2008年11月，IBM董事長兼CEO彭明盛（Palmisano）在紐約召開的外國關(guān)系理事會(huì)上，正式提出“智慧地球”（Smart Planet）。 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程 早在1999年，美國麻省理工學(xué)院在建立“自動(dòng)識(shí)別中心”時(shí)就前瞻性地提出了“萬物均可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”的觀點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)（IOT，The Internet of Things）的概念由此產(chǎn)生。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念，給出了基于智能物體層、數(shù)據(jù)傳輸層、信息關(guān)聯(lián)層、應(yīng)用服務(wù)層的物聯(lián)網(wǎng)四層體系架構(gòu)，最后探討了物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)過程中所面臨的問題和挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，RFIDABSTRACTContent networking as a new network form, the relevant theories and practice is in the process of exploration. This paper introduces the content of the concept of network, and gives the objects based on intelligence layer, data transmission layer, information association layer, application service layer thing four layers structure of the network, and finally discusses the content in the process of implementing the system network in the facing problems and challenges. Keywords: things networking, RFID 第一章 物聯(lián)網(wǎng)簡介及發(fā)展歷程 什么是物聯(lián)網(wǎng) 目前在國際上對于物聯(lián)網(wǎng)尚沒有一個(gè)公認(rèn)的定義，比較廣泛的解釋是，物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Network）節(jié)點(diǎn)、射頻識(shí)別（RFID，Radio Frequency Identification）裝置、紅外感應(yīng)器、移動(dòng)手機(jī)、PDA、全球定位系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）、激光掃描器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。 2005年11月17日，國際電信聯(lián)盟（ITU，International Telemunication Union）在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS，World Summit on the Information Society）上，發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》（ITU Internet Report 2005: The Internet of Things）。IBM指出，世界的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)正在朝著“智慧”的方向發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)對象即構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的車輛、設(shè)備、攝像頭、車道、管道等的數(shù)量正在邁向一萬億大關(guān)。 2009年08月07日，溫家寶總理在無錫新區(qū)調(diào)研時(shí)，深入闡述了感知中國、智慧中國的新理念，對無錫市微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研究中心給予高度關(guān)注，并提出了“把傳感網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在無錫、輻射全國”的想法。 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 圖1—2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，包括四個(gè)層次： 最底層是傳感器網(wǎng)絡(luò)層，即以傳感器、RFID以及各種手機(jī)、PDA等機(jī)器終端為主，完成對底層信息的全面感知和采集功能； 第二層是傳輸網(wǎng)絡(luò)層，即通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和傳輸功能； 第三層是中間件層，通過構(gòu)建中間件來屏蔽各類傳輸網(wǎng)絡(luò)的差異性，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)調(diào)用接口，同時(shí)對傳輸網(wǎng)絡(luò)層匯聚上來的信息進(jìn)行理解、推理和決策； 最上層是應(yīng)用和服務(wù)層，即通過對調(diào)用數(shù)據(jù)的處理和解決方案來管理和控制手機(jī)、PC等終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人們所需要的應(yīng)用服務(wù)；或者與行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化。 圖2—1 RFID基本組成圖 RFID技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽（Passive Tag）憑借射頻電磁波束中所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽（Active Tag）則主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)；閱讀器讀取信息并解碼后，將信息送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。 （3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾耘c安全性 由于數(shù)字信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中會(huì)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(yàn)和法來識(shí)別傳輸錯(cuò)誤并進(jìn)行校正，最常用的是奇偶校驗(yàn)法以及冗余校驗(yàn)法。傳統(tǒng)無線電技術(shù)（如通信衛(wèi)星、移動(dòng)電話網(wǎng)）已有空分多路法、頻分多路法、時(shí)分多路法以及碼分多路法來解決類似問題。 傳感器技術(shù) 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(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。 （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(zhuǎn)換成電阻值的器件。 （c）壓阻式傳感器 壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。 （e）溫度傳感器 室溫管溫傳感器：室溫傳感器用于測量室內(nèi)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。 我國近年來在傳感器的設(shè)計(jì)、關(guān)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。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。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無線通信能力與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。“更輕”是指借助于納米材料和技術(shù)，傳感器等感知設(shè)備的制備體積更小更輕盈；“更高”是指納米材料具備更高的光、電、磁、熱性能；“更強(qiáng)”是指納米材料有著更強(qiáng)的力學(xué)性能（如強(qiáng)度和韌性等）。納米技術(shù)是利用光刻及腐蝕等技術(shù)，從宏觀尺度自下而上的自組裝的制造材料。納米生物學(xué)發(fā)展到一定技術(shù)時(shí)，可以用納米材料制成具有識(shí)別能力的納米生物細(xì)胞，并可以吸收癌細(xì)胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，可以用于定向殺癌細(xì)胞。納米技術(shù)的應(yīng)用能夠使電子技術(shù)的發(fā)展更快地達(dá)到這些要求。 嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)的架構(gòu)更加清晰簡捷。 圖3—1 智能公共交通系統(tǒng)示意圖 圖3—2 電子收費(fèi)不停車系統(tǒng)圖 （4）旅行信息系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）出發(fā)前的出行信息 （b）出行中的實(shí)時(shí)交通線路引導(dǎo) （c）出行中的擁擠區(qū)域規(guī)避建議 （5）運(yùn)營車輛高度管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過汽車的車載電腦、管理中心計(jì)算機(jī)與GPS、傳感器等設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員與調(diào)度管理中心之間的雙向通信、信息查詢、自動(dòng)售票和車輛自動(dòng)定位等功能，來提高商業(yè)車輛、公共汽車和出租汽車的運(yùn)營效率。根據(jù)國家未來的發(fā)展規(guī)劃，智能交通系統(tǒng)的建設(shè)將繼續(xù)加大發(fā)展力度，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)： （
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