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物联网论文


物联网工程导论论文

学院:电子信息工程 专业: 姓名: 学号: 通信工程 彭昱 3013204217

物联网工程导论

【摘要】 近年来,物联网技术应用的迅猛发展引起了企业界和学术界的广泛关注,被认为是下一个万亿级的 市场机遇。我国对物联网应用高度重视,已经成为国家新兴产业规划的重要发展方向,各种行业应用方兴未 艾

,发展势头非常强劲。伴随着网络通讯技术和经济发展方式的转变,我国的物联网应用与现代商务发展模 式相结合,表现出了泛在性、个性化、社会性等新特点,无处不在、虚实融合、媒体交互等成为它的发展趋 势。物联网的出现极大地改变了人们的生产、生活方式和信息获取能力,开启了新一代的信息技术革命。物 联网的核心理念在于感知、 控制、 传输和智能,通过技术手段实现人与人、 人与物、 物与物之间的协同关系, 从而在互联网、移动通信网、传感网的基础上形成一个更大的复杂网络系统。这一切都将为人类的生活方 式带来翻天覆地的变化。 【关键词】物联网;起源;定义;特征;技术;智能减肥;智能养殖;智能天气站

一、

物联网的起源

物联网理念最早可追溯到比尔·盖茨 1995 年《未来之路》一书。在《未来之路》中,比尔·盖茨已经 提及物互联,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起重视。1998 年,美国麻省理工 学院(MIT)创造性地提出了当时被称作 EPC 系统的物联网构想。1999 年,建立在物品编码、RFID 技术和 互联网的基础上, 美国 Auto-ID 中心首先提出物联网概念。 物联网的基本思想出现于 20 世纪 90 年代, 2005 年 11 月 17 日,在信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联 物联网工程盟(ITU)发布了《ITU 互联网 报告 2005:物联网》。之后欧盟,韩国,日本也相继提出相关信息战略,我国政府也高度重视物联网的研 究和发展。2009 年 8 月 7 日,国务院总理温家宝在无锡视察时发表重要讲话,提出“感知中国”的战略构 想,表示中国要抓住机遇,大力发展物联网技术,政府高层一系列的重要讲话、报告和相关政策措施表明: 大力发展物联网产业将成为今后一项具有国家战略意义的重要决策。

二、

物联网的定义

物联网还没有一个精确且公认的定义。这主要归因于:第一,物联网的理论体系没有完全建立,对其 认识还不够深入,还不能透过现象看出本质;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各异,短期内还没达成共识。 Ashton 教授的定义:基于 RFID、EPC 等技术,在互联网的基础上构造一个实现全球物品信息实时共享的 实物互联网。设想有两层意思:第一,物联网的核心和基础是互联网,是在互联网 基础上的眼神和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间, 并进行信息交换和通信。 温总理的定义:物联网是指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信 息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。他是在互联网 基础上延伸和扩展的网络。 欧盟的定义:将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。 国际电信联盟(ITU)的定义:物联网主要解决物品到物品(T2T) 、人到物品(H2T) 、人到人(H2H)之 间的互联。物联网的核心技术主要是普适网络、下一代网络和普适计算。

总体上:物联网可以概括为:通过传感器、射频识别、全球定位系统等技术,实时采集任何需要监控、连 接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、实物、位置等各种需要的信息,通过各种可能的 网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

三、

物联网的三个特征

1、 互联网特征:即对需要联网的“物”一定要有能够实现互联互通的互联网络。 2、 识别与通信特征:即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能。 3、 智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。主要包括以下三个方面: 1) 全面感知:利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地地对物体进行信息采集 和获取。 2) 3) 可靠传送:通过将物体接入信息网络,依托各种通信网络,随时随地进行可靠的信息交换和共享。 智能处理:利用各种智能计算技术,对海量的感知数据和信息进行分析并处理,实现智能化的决策和 控制。 4)

四、

物联网所涉及的技术
物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置,WSN 网络、定位系统、网络架构技术、数据库管

理计术。 1、RFID 射频识别即 RFID 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。常用的有低频、高频、 超高频、无源等技术。RFID 技术主要由应答器,阅读器,应用软件系统三部分相辅相成。 2、WSN 无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,以协作地感 知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息,并最终把这些信息发送给网络的所有 者。 传感器网络系统主要包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。 3、定位技术 包括 GPS 定位、蜂窝基站定位、无线室内环境定位和新型定位系统等。 4、网络架构 包括主流的网络形态及关键技术,移动通信网和无线传感器网络。 5、数据库管理技术 数据路管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件,用于建立,使用和维护数据库,简称 dbms。 它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。按功能划分,数据库管理系统大致 可分为 6 个部分:模式翻译、应用程序的编译、交互式查询、数据的组织与存取、事务运行管理和数据库 的维护。

五、

物联网的应用前景

1、 智能减肥系统

在当今的社会潮流中,苗条是几近所有不同年龄段的女士所追求的美,“减肥”无疑是一个流行词汇, 然而如何有效的减轻体重、如何坚持减肥是人们一直关心的话题。人们没有相比较的标准及相比较的参照, 无法在饮食运动方面掌握及时正确的判断,这些因素产生了很大的影响,结果也是因人而异。 而有一种智能减肥系统,能够很好地解决这些问题。通过上传身高、体重等基本身体数据,以及记录 每次饮食的内容,同时通过 GPS 定位每次行踪的轨迹数据,将采集到的这些数据上传到云端服务器。云端 对数据进行存储,分析你所摄入和消耗的卡路里,及时的反馈给使用者并向使用者推送科学饮食及运动建 议供使用者参考。使用者也可以通过这个系统了解同为使用者的好友的减肥进展以此督促自己是减肥计划 实施的更有效。 2、 智能养殖系统 家畜的养殖在人类生活中密不可分,人类驯化动物用以食用或者帮助人类生产,如今智慧农业已 经到来,智慧养殖也就应运而生。 第一部分:数据采集部分 在养殖环境中,其生长需要一个相对比较稳定的环境。一些环境因素是主要参考,比如温度、湿 度、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、光照度等对动物生长起到了主要影响,对其健 康生长密切相关。 沈阳智耕电子专门为养殖环境设计了适合于养殖环境的数据采集系统, 传输距离远, 穿透性强。该系统适合于圈舍的潮湿环境,具有高安全性、可靠性、稳定性。数据采集系统可以 24 小时不间断的工作,替您按上一双眼睛,无时无刻注意着圈舍环境。您只需要在云端观测现场环境数 据即可。 第二部分:环境干预部分 由于圈舍内动物活动或者舍外大气环境的变化都会直接或者间接的影响圈舍内的环境变化,从而 舍内环境不利于动物的生长,所以就需要环境干预部分的工作了。该部分与数据采集部分密切合作。 数据采集部分采集到相应的环境因素,某一部分环境因素超过设定的阈值,就会告知环境干预部分进 行相应的环境干预操作。比如当数据采集部分检测到舍内湿度过高超过了之前设定的阈值,那么接下 就会启动环境干预部分进行开启通风窗进行放风,是湿度达到理想值之后又会关闭该通风窗使舍内湿 度环境始终维持在一定的范围内。 第三部分:自动养殖部分 仅仅是环境适宜动物生长了那还是不够的,动物们的饮食、饮水。甚至是除便相应的饲养工作的 进行才能使家畜动物的生长。该部分可以自动投水或者定时投水,集中喂食干净卫生。 3、 气象站系统 气象自古以来就是与人们生活息息相关,在几千年的人类进化过程中,人类从早期的听天由命到 后期的利用天气。尤其是在农业生活中,看天吃饭的时代已经过去,人们可以提前预知天气,提前预 防,将天气带来的灾害降到最小。 自动气象站在农业领域上有什么应用?农作物的生态环境不但给农 产品的质量有着很大的影响,同时也给农民在种植农作物中最关心的一个问题。气象条件与农业生产 息息相关 。因此农业小型气象站应运而生。他可以为农户了解当时天气情况。通过数据分析来采取 下一步的状况。不再盲目的看天、等天吃饭。农业小气象站主要有风速、风向、降雨量,光照度,温 湿度等等。根据不同的需求来添加不同的传感器。 目前国内比较主流和先进的自动气象站主要采用的是 GPRS 无线传输模式,气象采集站通过信息 平台可以看到这些数据。我们可以采用 GPRS 。传感器数量可以根据客户不断定制。采用太阳能供电,

或者小型风力发电,做到无需人工参与,全自动。使对天气有了一个更加直观的认知。

六、

结语
物联网不仅是简单意义上的物物相联。她在更深层次上是一个全球性的生态系统,在这个生态系

统中,人类仅仅是其中非常小的一部分,但人类的参与是其中最重要的特征,参与的形式不再停留在 基本的生存生活阶段,而过渡到更高级的感知自然,认知自然,理解自然,顺应自然,利用自然的新 阶段。如果说互联网的发展推动了人类对于自身的认识,那么物联网的发展将极大地提升人类认识自 然,认识自身的能力。


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