物联网大作业

物联网四班的大工作班级： 02121427姓名：董国庆节学号： 0121427在智能家庭中，汽车制造业采购物流与无线环境检测的应用一、物联网概要1 .物联网的定义：物联网的概念最早于1999年提出，英文名为因特网ofthings(iot )，也称为WebofThings。 2005年在突尼斯召开的信息社会世界峰会上，国际电信联盟在突尼斯召开的信息社会世界峰会上发表了ITU互联网报告2005:物联网，正式提出了“物联网”的概念。 博欣通过各种信息传感器设备、装置和技术，实时收集物联网需要监测、连接、相互作用的物体和过程，收集其光、声、热、电、力学、生物、化学、位置等各种人需要的信息，与互联网结合形成巨大网络，物体、物体和网络2 .物联网的网络结构目前，通常的授课网络架构分为感知层、网络层、应用层三层。 其结构如图所示。物联网体系结构感知层的主要作用是完成数据采集，包括传感器和短距离传输m网络两部分。 传感器部分实现数据采集，短距离传输网络将传感器所采集的数据传输到网关。网络层的主要作用是传递信息，该信息包括在现有的通信网络和因特网的基础上建立的接入单元和接入网络两个组件。 访问单元负责接收从感测层传送来的数据并将数据传送到接入网络。 接入网是现有的各种通信网络，包括有线电话网、移动通信网等。 用户访问网络并将数据传输到互联网。应用层的主要作用是管理和处理数据，并将其与物联网的各种应用相结合。 物联网应用层包括中间件和物联网应用两部分。 中间件是一个独立的软件或服务计划，用于集成封装一些通用功能，以提高应用程序的效率。 物联网应用程序是用户使用的各种应用程序，包括家庭安全性。3、物联网国内外发展现状：物联网概念产生以来，物联网发展很大，已经应用于交通、物流、电力、工业等多个领域。 现在，欧美和日韩等发达国家在物联网的应用范围和深度等方面处于领先地位。国内物联网应用尚处于发展初期，国内开展了一系列物联网相关项目，在电力、医疗卫生、公共服务等领域取得了进展，但总体来说，国内物联网技术与发达国家相比仍存在较大差距。二、智能家居：1、前言：现代的智能家庭系统通常被分为三部分：内部网、外部网和网关。 其中，内联网是连接各种家电和其他设施的局域网，外联网一般在局域网、因特网等中，功能实现远距离传输，网关的作用是连接内联网和外联网，进行外联网智能家庭系统的结构如图所示。智能家居系统结构图智能家庭的发展大约经历了四代。 第一代主要基于同轴线、双芯线构建家庭网络，实现了照明、窗帘控制、少量防盗等功能。 第二代主要基于RS-485线路，部分基于IP技术构建网络，实现视觉对话、安全等功能。 第三代实现家庭智能控制集中化，控制主机发生，业务包括安全、控制、计量等业务。 第四代基于全IP技术，终端设备基于Zigbee等技术，智能家庭业务采用“云”技术，能够根据用户的需求实现定制、定制。 这与物联网的兴起密切相关。目前，智能家庭系统的功能主要包括以下几点：家电智能控制：根据室内的温度自动关闭空调，调整空调的工作状态等，自动控制家电。照明智能控制部：根据室内的光强度自动调节照明器具的开关或照明强度。 为了使室内的光保持适当的亮度。家庭智能安全功能：目前，家庭安全系统的主要功能是监测火灾报警、瓦斯泄漏、非法入侵等。 在这种情况下，安全系统可以帮助紧急处理事故并减少损失。几种短程通信技术的比较在智能家居系统中，所有节点都在一个住宅内，节点与节点之间的距离一般在十几米以内，最多不超过十米。 在节点和节点间通信时，由于只传递少量的信息，因此对系统的传输距离、资源大小、带宽等不太要求，但对网络大小有一定要求。 另外，节点一般通过电池供电，节点的消耗电力和电池的寿命受到关注。与表中的各种无线网络相比，ZigBee在工作中的功耗低，电池寿命长，适合于低数据量的传输，其1米到100米左右的传输距离对一般的智能家庭系统来说是足够的，构建智能家庭系统的理想网络因此，本文选择了基于ZigBee设计简单的智能家居系统。2、ZigBee技术综述ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗域网络协议，其目的是用于低功耗、监控和控制无线连接14。 ZigBee联盟宣布。 ZigBee协议的基础是IEEE无线域网组制定的IEEE802.15.4技术标准。 IEEE802.15.4是ZigBee协议的基本标准，主要规范了无线网络的物理层和MAC层协议，其标准由国际电气工程协会IEEE组织制定和推广。 ZigBee和IEEE802.15.4标准都被应用于低速率数据传输，最大传输率为250KBpS，与当前其他常见的无线技术相比，ZigBee的缺点是理论上最大传输距离相对较短，但是对于数据采集和控制信号，传输距离并不重要，并且其首先被考虑到目前ZigBee技术的主要应用是在需要低速率、低功耗和低成本的领域。而且，使用ZigBee技术还具有网络大且能够在几千个传感器节点之间进行通信，并且可以通过中继器将数据从一个传感器节点传送到下一个节点的优点，并且可以提高通信效率。 在一般的无线网络中，通信距离越大，对应的电路越复杂，发送功率也变高，成本也变高。 有效率、低成本等优点的短距离中继方案为无线网络提供了理想的解决方案，而对于其它现有的无线通信技术，诸如ZigBee技术的低功耗、低成本等特性已经成为与传感器网络相容的参考3、ZigBee协议框架ZigBee协议是专为低速率传输网络制定的无线网络协议，在物理层、MAC层、数据链路层采用IEEE802.15.4协议标准，完全并扩展了他。 ZigBee各层的规格为ZigBee联盟制，协议的整体框架如图所示。Zigbee协议框架图ZigBee协议栈包括子层组，其中，每个子层由在服务：的上层提供数据服务的数据实体提供，而其它服务由管理实体提供。 每个服务实体通过服务接入点(SAP )提供高级别服务接口，并为每个SAP提供一组基本服务命令以执行功能。 ZigBee的通信频率由物理层规定。 ZigBee规定了不同国家和地区的不同工作频率，分别为2.4GHz和868/915MHz。 因此，ZigBee定义了两个物理层标准，即，333，602.4 GHz和868/915MHz。 其中，2.4GHz是世界上统一的免费无线网络带宽，速度传输速度为250kb/s，传输速度大，通信延迟小。 868MHz和915MHz带宽分别针对美国和欧洲市场，以868MHz的传输速率是20kb/s，以916Mhz的传输速率是40kb/s，使得它们的传输速率相对较小，但是要避免其他设备以2.4GHz的带宽来干扰对接收设备的敏感性媒体接入控制子层(MAC )通过CSMA机制与每个信道的供应切换，其主要功能是将分组分段和重组，以确保分组以正确的顺序被传输。网络层的主要作用是向MAC层正常工作所需的函数和比特应用层提供适当的服务接口。 网络层通过网络层数据实体提供数据传输服务，并且通过网络层管理服务实体提供网络管理服务。 网络管理服务主要包括网络的初始化、与网络的连接、路由发现等，数据传输服务包括拓扑传输路径的指定等。ZigBee应用层包括应用支持层(APS )、ZigBee设备对象(ZDO )和设备绑定表(AF )。 其中APS层保持耦合表，并且用于提供数据传输路径相互耦合的设备。 设备绑定表用于根据每个设备的功能和要求自动配置设备并存储配置信息。 ZDO已完成定义单个设备在网络中的角色(如ZigBee协调员)，启动并响应功能(如绑定请求)，以及在设备之间建立安全机制。 ZDO还发现网络上的设备已经决定为该设备提供什么服务。4 .总体设计方案目前常用的智能家居系统多为基于因特网的采集控制系统。 典型的物联网采控系统结构如图所示，网络分为局域网和因特网两种，连接方式有有线连接和无线连接方式两种。在如图所示的智能家庭系统中，持有传感器的终端节点负责对相应数据的监视和收集，将通过ZigBee网络收集到的数据转发给家庭网关，该网关通过消息向用户的移动电话转发信息或进行因特网相反，用户可以以相同方式向家庭网关发送命令以由网关转发到适当的末端节点。该文主要介绍该系统的局域网部分，局域网部分主要包括家庭网关和一些末端节点，末端节点是具有不同功能传感器或控制相应智能家电操作的控制节点，这些节点位于住宅内的重要位置，监控节点主要是室内舒适度物联网采集控制系统室内舒适性监测包括主要的温度传感器模块和湿度传感器模块等，家庭防盗系统监测包括火灾报警监测模块。 空气气体含量检测模块和红外线窗帘传感器模块等。 图中显示了智能家庭系统的各个监视模块。智能家居系统的监控模块五、展望：基于简单物联网的智能家居系统可以实现简单的监控、自动调节、报警和控制功能，但系统有很多需要改进的地方，今后还需要进一步深入研究。(1)针对节点寿命问题，选择更耐用的传感器，改善节点硬件和软件设计，延长节点寿命。(2)在节点的供电问题中，可以利用自然中的光、热等进行能量转换，供给节电，使节点的动作持续。 在这一点上需要设计适当的电路，同时考虑降低电路成本。(3)要降低功耗，选择功耗更高的芯片，或设计更优化的算法以减少数据在网络中的传输，从而降低功耗。(4)对于系统扩展性，可添加若干功能，且由于各种终端节点的原理类似，因此添加一些新功能相对简单。(5)数据传输的准确性和安全性有待进一步研究。三、应用于汽车制造业采购物流1 .技术基础：物联网是一场技术革命，代表了未来计算机和通信的方向，其发展依赖于多领域的技术创新。 物联网支持技术融合了传感器技术、射频识别、ZigBee技术、智能服务等多种技术，RFID为非接触式自动识别技术，可进行快速读写、长期跟踪管理，在智能识别领域具有非常有前景的短距离、 以低功耗为特征的传输网络的出现引起了以微机电系统(MEMS )为代表的传感器技术其使得能够构建到处都可能的网络接近人与自然世界的距离的智能服务技术或发展物联网的应用提供了服务内容。(1) RFID技术RFID技术作为本世纪最有发展前景的信息技术之一，自己受到世界行业高度重视的中国拥有产品门类最完善的设备制造业，是世界IT产品最重要的生产加工基地和消费市场，同时也是世界第三大贸易国。 它为我国电子标签产业和应用发展提供了巨大的市场空间，带来了难得的发展机遇，RFID技术的应用必将成为我国信息产业发展和信息化建设的新机遇，成为国民经济的新增长点。在未来十年内，所有内容都将嵌入到RFID标签中。 该技术的有效范围一般较短，但在其应用方面相当广泛。 例如车辆通行费的征收、无线接触安全通道、汽车的定位(利用内置传感器标签的钥匙)、医院的患者和家畜的身份识别等。 详细说明RFID。RFID的介绍RFID (射频识别)射频识别技术是1990年代兴起的非接触式自动识别技术，基本原理是利用射频信号通过空间兼容性(交变磁场或电磁场)以非接触信息传送来实现根据信息的识别目的。 利用射频方式进行非接触双向通信的自动识别技术，具有非接触操作、多识别目标、物体快速识别、抗干扰能力、耐久性等相关特点，显示了其巨大的发展潜力，已成为21世纪最有前途的信息技术之一。 电子标签是RF1D的通称。与目前广泛使用的自动识别技术，例如摄像、条形码、磁卡、IC卡等相比，RFID技术具有更多优点：a .非接触操作，长距离识别(数厘米指数十米)，完成识别作业无需人工干预，应用方便。b .机械无磨损，寿命长，可在各种油污、灰尘污染等恶劣环境下工作。c .识别高速运动的物体，同时识别多个电子标签。d .读取器/写入器具有不直接向终端用户开放的物理接口以保证其安全性。e .在数据安全方面，除电子标签密码保护外，数据部分可以通过几种算法实现安全管理。f .读写器和标签之间存在相互认证的过程，实现安全的通信和记忆。目前，RFID技术已广泛应用于工业自动化、物体跟踪、物流管理等领域。如图所示，RFID系统由以下三部分组成：RFID系统a .电子标签：由亲和元件和芯片构成，每个电子标签具有世界上唯一的标识号(ID )，它提供不可修改、不可修改的安全性。 电子标签附着在物体上以识别目标对象。 电子标签一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在识别对象物的表面。b .天线：在电子标签和读取器/写入器之间传送射频信号，即电子标签的数据信息。c .读取器/写入器：读取(或写入)电子标签信息的设备可被设计为手持的或固定的。 读