物联网概念、产品和应用

物联网概念、产品与应用,成都信息工程学院网络工程学院物联网应用研究所,物联网的概念,互联网主要是人与人的通信(通过计算机）物联网强调的是物与物的互联，强调人对物品的智能化管理。物联网建立在互联网基础上，功能上由传感系统、传输处理网络和应用(控制)系统三大子系统组成。,物联网的定义,把任何物品通过信息传感设备，按约定的协议与互联网相连接，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，就构成了物联网的概念。,物联网实例结构图,物联网前景,据分析测算，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比，因此，物联网的市场前景将远超互联网。预计10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。按照目前需求情况，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签，将大大推进信息技术元件、设备和应用软件的生产，增加大量的就业机会。国家十二五规划中的战略性新兴产业的“新一代信息技术”就重点包括物联网技术。,物联网的核心技术,物联网中最核心的是物品信息的自动识别技术，包括物品的智能识别、定位和跟踪，在这方面以射频识别(RFID)技术等发展最快、应用最广。RFID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。,RFID系统构成,RFID系统由电子标签、RFID读写器和网络信息系统构成。,电子标签,电子标签是由IC芯片和射频天线组成的超微型小标签，可贴置在物体表面作为数据载体。它可用于存放物体识别编码(将取代条码标识)和重要数据参数(可反复修改）。,RFID读写器,RFID读写器又称阅读器，由天线、射频接口模块和基带控制模块组成。它一方面可激活电子标签并与之建立数据通信，实现对物体的识别、感知，另一方面可接入计算机网络系统，实现物联网的上层功能。,RFID读写器样式(台式、挂式）,RFID读写器样式(手持式）,RFID网络信息系统,在底层RFID系统对物品的识别、定位、跟踪、记录和监控等智能化功能的基础上，借助计算机网络加入各种上层应用软件，就构成了各种RFID应用系统。如车联网、智能门禁系统、智能物流管理等。,自主开发的车辆RFID系统产品,该项目作为车联网的应用研究项目，包括1.超高频RFID智能终端2.面向终端的测试与管理软件3.基于车辆标签的网络信息系统,超高频RFID智能终端,主要功能：具备多标签识别和读写功能，并可任意设置读写卡区段工作频段：840845MHz兼容902928MHz，频点可设置或跳频方式最大功率：2W,接收灵敏度：-100dBm支持协议：ISO-18000-6B兼容ISO-18000-6C（EPCG2）收发天线：收发独立天线，增益7dB,水平极化天线(可选择垂直)读卡距离：30m，标签放置于汽车挡风玻璃读卡速度：车速120Km/h时，20米可读120bit,写卡速度：车速120Km/h时，20米可写入90bit数据接口：同时具备RS232、TCP/IP数据接口工作电源：220V20%电磁兼容性能：符合GB/T17626系列标准,面向RFID终端的测试与管理软件,该软件运行环境是微机Windows系统，通过串口或网口实现对RFID智能终端的性能测试和监控管理。包括启动、测试、设置参数等各种命令，以及对电子标签识别号的扫描、电子标签各位数据的读写等操作。,面向RFID终端的测试与管理软件,主要实现功能如下1.按IP端口或串口号远程连接RFID设备2.通过网口和串口与RFID设备通信3.能设置和查询RFID设备的各种参数4.能显示标签号和读取次数的动态情况5.能显示标签对应本地数据库的标签数据（车牌号、姓名等）6.能测试收发标签数据的性能（快速性、可靠性）,基于车辆标签的网络信息系统,1.网络系统支持TCP/IP协议,通过联网的各个阅读器实现对车辆标签的识别、定位、跟踪和管理。信息系统采用B/S模式，按“汽车数字化标准信源和内存规划研究报告”设计标签数据库的结构，重点是“芯片ID区域”和“用户内存域”的“公知信息数据区”、“交通法规管理数据区”及其他数据区，客户端可通过按键选择显示标签的树状结构的分层信息(数据域、数据区、数据项)。,基于车辆标签的网络信息系统,2.RFID阅读器扫描、识别到电子标签后，即把标签ID号、阅读器识别码通过与之相连的网络系统传输到数据库，并在监视客户端记录和显示标签代表的车牌号码到达位置(由阅读器识别码确定)、到达时刻等实时信息。3.不同区域位置、不同功能权限的RFID阅读器根据实时情况对电子标签数据进行设置或改写后，即把标签ID号、阅读器识别码、改写的标签数据地址和改写后标签数据内容通过与之相连的网络系统传输到数据库，修改ID号代表的标签对应地址的数据区内容，并在监视客户端记录和显示标签代表的车牌号码到达位置、到达时刻以及阅读器对其进行的操作处理等实时信息。,产品创新点和特色,1.本项目研制的用于车联网的超高频RFID智能终端采用800-900MHz频段，比以往用于ETC系统的5.8G或2.4G频段的产品更先进、更环保、生产成本更低。更重要的是该智能终端不仅用于车辆通行远程计费，而且用于涉车的各个环节的全面信息化、自动化和智能化管理。,产品创新点和特色,2.用于车联网的RFID智能终端在技术性能和指标上要求更高，如对RFID标签的识别距离要求到15米以上，标签放置于汽车挡风玻璃时要到30米以上；在车速120Km/h时，20米范围内可读120bit，可写入90bit；对可靠性也要求更高，符合GB/T17626系列电磁兼容标准。因此该终端完全可直接用于考勤、门禁、停车场、物流管理等各种物联网应用环境，具有很好的推广应用价值。,产品创新点和特色,3.由于车联网涉及环节和部门众多，因此采用集散型控制管理方式(统一设计协调、分级控制管理，又称为分布式控制系统)。分布式车辆RFID系统采用分布式数据存储、分布式数据读写操作和后台分布式信息管理方式，保证了车联网的多个子系统运行的独立性，根据实际情况车联网各个管理信息系统可先后独立设计开发和调试试运行而不影响车联网系统的整体特性。采用这种集散型控制管理方式，统一设计车辆标签分区存储格式和传输协议（ISO18000-6B、TCP/IP等），对各个RFID读写器(不同位置、不同部门的)设置不同访问区域和存取权限，对上层信息系统设定不同管理或使用级别，可保证车联网各系统有效、可靠、安全地运行。在积累车联网了设计运行经验后，这种分布式RFID系统设计管理方式可有效地推广应用到其他RFID应用系统中。,物联网(RFID系统)应用设计(举例),1.智能门禁、安防管理系统2.智能停车场管理系统3.产品售后服务数据管理终端4.在食品安全中的应用“从农场到餐桌（FromFarmtoFork）”,智能门禁、安防管理系统,用于生产企业、办公场所、住宅小区等，把电子标签放在人员身上（或车辆上），利用无线射频技术识别身份，实现多人（车）快速、安全通过。在企事业内部员工和小区住户的车辆玻璃上贴装带有身份编码的电子标签，在单位和小区门口安装RFID读写器，可自动远距离(15米内)读出行驶的车辆的标签信息、识别车辆身份，内部车辆可直接快速通行进入，其他车辆则放下道杆由保安进行审查或收费后再放行。进出人员可携带RFID卡或佩戴置入电子标签的饰物(如戒指、领带、皮带等),在单位和小区门口的RFID读写器可同时识别进入小区的多人身份，快速放行内部人员，对其他人员由保安进行盘查。,智能停车场管理系统,利用车辆电子标签信息，实现停车场的计时收费、停车位置快速定位、车辆防盗管理。在车联网还未在全国普及前，使用临时电子标签，在车辆进入停车场时贴在车身上，离开时取下，可多次使用。,产品售后服务数据管理终端,在产品的多个部件上嵌入电子标签，内有部件的出厂日期、保修时间等重要参数和信息。售后服务人员利用基于RFID的数据管理终端(手持式)可以在远处查询、设置产品的所有部件出厂信息、维修信息，便于产品的维修管理。可用于电梯、汽车、电力设备等机电设备。,在食品安全中的应用“从农场到餐桌（FromFarmtoFork）”,1.生鲜农产品收购,收购时，在农产品的包装上贴装RFID标签，用手持式PDA(带RFID读写功能)除了要记录采购信息外，还要记录源头信息，不管是畜类饲养过程中的饲料信息，还是蔬菜种植过程中的肥料信息，并通过网络接口传输到食品安全数据库中，作为将来质量追溯的原始数据。,2.农产品运输到食品厂,在农产品运输车上要安装检测运输环境信息的传感器(主要是温度、湿度等)，在运输过程中，安装在车门后的智能终端（集成RFID读写器和传感器功能）每隔一段时间就会读取农产品货箱的电子标签信息，连同传感器信息一起发送到食品安全管理系统中记录。,3.食品生产加工环节,在对食品原材料加工前，通过电子标签检查采购时间、运输环境信息、入厂时间、保存环境信息等与食品安全相关的参数，选择符合安全标准的原材料进行生产加工，成品的包装上贴装RFID标签作为取代条码的食品的标识信息。食品出厂前，用集成在加工机器上的RFID读写器写入相关信息，除了食品的基本信息外，食品加工的厂家、操作员、加工方式和时间等信息也会记录到标签内存区域或对应数据库的相应字段中。,4.运输食品到物流中心,在食品运输车上要安装检测运输环境信息的传感器(主要是温度、湿度等)，在运输过程中，安装在车门后的智能终端每隔一段时间就会读取食品货箱的电子标签信息，连同传感器信息一起发送到食品安全管理系统中记录。,5.食品物流配送中心,食品在运输到物流仓库时，也将被读取信息和记录入库时间，并由系统自动分配存货区，仓库货架中也布置有集成传感器的RFID读写器，同样按照一定时间间隔读取标签信息和记录环境信息。根据记录的环境信息，物流仓库的质量评估系统将发挥作用，自动对库存食品进行评估，判断过期食品，确定发货顺序。这将改变传统“先进先出”的评估方法而是根据环境信息综合判断，更有变质可能的食品应该先发货。,食品物流管理系统,6.运输食品到销售点,在运输过程中，安装在车门后的智能终端每隔一段时间就会读取食品货箱的电子标签信息，连同传感器信息一起发送到食品安全管理系统中记录。把RFID技术和GPS结合起来，可以为物流公司提供物品的实时监控和跟踪服务。,7.销售点和消费者,经过严格的流通过程，安全的食品将被运送到消费者手中。这样，通过手持式PDA(带RFID读写功能)，不论是在餐桌旁还是在货架上，消费者不仅可以了解到自己所