物联网入门手册

1、物联网入门手册目录一、物联网简介51.1常见定义51.2主要特征51.3产生背景61.3.1物联网实践追溯61.3.2物联网发展61.3.3智慧地球71.3.4 物联网成为新兴战略产业71.4 物联网的技术架构81.5物联网发展的近况91.5.1政府部门积极推动物联网发展91.5.2国内形成了RFID、M2M、传感网等丰富的物联网应用101.5.3全社会对物联网的内涵尚未取得共识11二、物联网相关技术简介112.1物联网技术112.1.1射频识别（RFID）112.1.2 RFID的基本组成部分122.1.3 RFID技术的基本工作原理122.1.4 RFID标签的类别132.1.5. 工作频率指南和典型应用152.1.6 RFID技术的典型应用192.2 全球定位系统222.2.1 GPS构成分为以下部分222.2.2 GPS功用232.3 红外线感应器242.3.1红外线感应器原理242.4 嵌入式系统技术24三、物联网相关产品及解决方案253.1.物联网的终端产品分类253.2.物联网产品的层次关系263.3相关产品举例273.4 物联网解决方案27四、常见的物联网网站30一、物

2、联网简介1.1常见定义从信息技术的角度来说，物联网是指具有感知和智能处理能力的可标识的亿万物品，基于标准的、可互操作的通信协议，在宽带移动通信、下一代网络和云计算平台等技术的支撑下，智能处理物品或环境的状态信息，提供对其进行管理和控制的决策依据，甚至在人类直接干预或无需人工干预情况下实现联动，从而形成信息获取、物品管理和控制的安全可信的全球性信息系统。 物联网是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息化的第三次浪潮，是传感网、互联网（移动通信）、云计算，以及智能信息处理等信息技术发展到一定阶段，在应用需求和供给创新的双轮驱动下，通过水平分层与垂直整合技术脉络与产业链条而形成的全球性信息系统。1.2主要特征和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征：首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。 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旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，

3、将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。1.3产生背景1.3.1物联网实践追溯物联网的实践具体可以追溯到1990年施乐公司的网络贩售机，具体概是1999年在美国的移动计算和网络国际会议上提出来。2005年，经过了5年多的探索与发展，物联网技术不断丰富和完善，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。1.3.2物联网发展2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将目光放

4、在了物联网上。在中国，同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。1.3.3智慧地球2009年，IBM大中华区首席执行官钱大群提出“智慧地球” 的概念。IBM认为，IT产业要把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应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，形成物联网。 如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。今天，“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战

5、略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。1.3.4 物联网成为新兴战略产业2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。 截至2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。 1.4 物联网的技术架构从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。 网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢

6、和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。 应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累一些成功的案例。图（1）技术架构图示1.5物联网发展的近况总体上，我国信息化进程尚未完成人与人广泛互联互通的阶段，离物联网的显著特征还具有很长的距离。1.5.1政府部门积极推动物联网发展2009年8月温家宝总理在考察无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时指出，要积极创造条件，在无锡建立中国的传感网中心(“感知中国”中心)，发展物联网。11月在首都科技界大会再次提出发展物联网。各部门、各地区积极响应，纷纷出台各项举措，推动物联网发展。国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。工业和信息化部开展物联网的调研，将从技术研发、标准制定、推进市场应用、加强产业协作四个方面支持物联网发展。无锡市大力建设国家传感网创新示范

7、区(国家传感信息中心)，在物联网人才引进、资金、税收、土地等方面对相关企业进行大力支持，吸引了中科院、清华大学、北京邮电大学、中国移动、中国联通、中国电信等企事业单位在无锡设立机构。北京着手启动物联网的规划工作，市经济和信息化委员会与中关村管委会成立中关村物联网产业联盟。其它地区也从制定规划、设立相应机构等方面着手推动物联网的发展。1.5.2国内形成了RFID、M2M、传感网等丰富的物联网应用虽然物联网的概念在我国最近才得到广泛关注，但物联网的应用很早就在我国开展，目前主要以RFID、M2M、传感网三种形态为主。在RFID方面，2009年中国RFID产业市场规模达110亿元，相比2008年增长36.8%，已用于物流、城市交通、工业生产、食品追溯、移动支付等方面，特别是随着3G网络开始运营，各运营商推出了移动支付方式，如中国移动于11月宣布采用RFID技术的SIM卡，在星巴克和上海世博园园区内将可以通过手机近端刷卡消费。在M2M方面，电信运营商积极开展M2M应用。如中国移动从2004年开始发展M2M业务，2008年M2M终端数量发展了229万，目前已超过300万部，预计未来年增长率将超过

8、60%，在智能楼宇、路灯监控等方面得到广泛应用。国内在传感器网络方面则处于发展初级阶段，基本上还是依托于科研项目、科研成果的示范，使用的协议也 还是专用协议。1.5.3全社会对物联网的内涵尚未取得共识虽然物联网受到全社会的普遍关注，但目前物联网的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述，全社会对物联网的内涵尚未取得共识。有的认为物联网就是传感网；有的认为物联网必然与RFID相关；有的认为EPC网络就是物联网；有的认为物联网不是网络，而是应用；还有的，认为物联网太过遥远，只是一个概念。本报告所提出的观点：物联网从广义上认为是深度信息化，狭义上认为是此深度信息化的承载网络，这其中的“深度”体现在与当前信息化的三大显著不同特征上，仅是一家之言，还需要与业内人士共同探讨，不断发展完善。二、物联网相关技术简介2.1物联网技术“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：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，将任何物

9、品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。2.1.1射频识别（RFID）射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。2.1.2 RFID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。2.1.3 RFID技术的基本工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 一套完整的RFID系统， 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。 以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量

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