物联网及应用33

1、什么是无线传感网络？无线传感网络是由部署在监测区域内的大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络网关大规模、自组织、随机部署、网络拓扑经常变化 、传感器节点资源有限。1数字世界传感数据据传感数据据传感数据据传感数据据传感数据据传感数据据物理世界界无线传感感网络连接物理理世界和和数字世世界2无线传感感器网络络的特点点传感器网网络是集集成了检检测、控控制以及及无线通通信的网网络系统统节点数目目更为庞庞大（上上千甚至至上万），节点点分布更更为密集集由于环境境影响和和能量耗耗尽，节节点更容容易出现现故障环境干扰扰和节点点故障容容易导致致网络拓拓扑结构构的变化化传感器节节点具有有处理能能力和

2、存存储能力力等都十十分有限限传统无线线网络设设计的首首要目标标是提供供高服务务质量和和高效带带宽利用用，其次次才是考考虑节约约能源；而传感感器网络络的首要要设计目目标是能能源的高高效利用用，这也也是传感感器网络络与传统统网络的的最重要要区别之之一。3技术框架架嵌入式系系统网络MEMS监控探测测物理世世界各种层次次任务的的协调与与调度紧密联结结物理世世界小型或微微型的运运算，存存储，控控制单元元自组织,能效的通通信低成本，低能耗耗的传感感器与执执行器4节点结构构传感器MCURF通信电池无线信号号温度湿度噪声目标运动动光照条件件压力土壤购成成节点之间间采用无线线通信感知环境境或目标的特特性5节点结

3、构构典型的传传感器网网络节点点光学传感器节点电路电源电路电池外壳光传感器环境传感器湿度、温度、压力6环境监测测7节点能量量消耗节点能量量消耗每个传感感器节点点的能量量有限节点通常常不可充充电耗能途径径传感数据处理理通信（主主要耗能能途径）节点在不不同工作作状态下下的能耗耗05101520能量(mW)SensingCPUTXRXIDLESLEEP8无线自组组织网络络(MESH)节点移动动9无线自组组织网络络(MESH)10无线自组组织网络络(MESH)11用户终端端和设备备无线传感感器网络络发展的的基本特特征无线传感网络移动电话PDA标签GPS无线传感网络无线传感网络无线传感网络异构互连低耗自组

4、泛在协同12异构互连低耗自组泛在协同如何对大大规模低低成本的的无线传传感网络络节点供供电；如如何应对对无线传传感网络络部署的的随机性性，网络络拓扑结结构在时时间和空空间上的的复杂多多变性无线传感感器网络络发展的的基本特特征13异构互连低耗自组泛在协同如何应对对无线传传感网络络内（即即节点）的异构构性和网网络间的的异构性性；如何何应对无无线传感感网络的的可扩展展性无线传感感器网络络发展的的基本特特征14异构互连低耗自组泛在协同如何建立立多应用用场景自自适应模模型以及及多传感感数据协协同处理理方法；如何对对多传感感数据进进行协同同处理，应对无无线传感感网络的的泛在性性无线传感感器网络络发展的的基本

5、特特征15无线传感感器网络络应用医疗监护护智能交通通智能家居居环境监测测国防军事事防灾减灾灾工业监控控新一代网网络无线传感感网络将将在新一一代网络络中起重重要作用用16挑战有许多尚尚未解决决的问题题有许多尚尚待发现现的问题题有许多尚尚待拓展展的应用用 具有安全性的操作系统 自动地址分配方法 精准的定位方法 高效的MAC协议 面向应用的可靠性路由协议 多网关的优化配置问题 自适应的状态切换与节点调度 高效协同的事件监测手段 感知数据的查询、分析及挖掘 移动传感器引发的问题 17物联网的的概念2009年月日，温温总理在在无锡调调研时，对微纳纳传感器器研发中中心予以以高度关关注，提提出了把把“感知知

6、中国”中心设设在无锡锡、辐射射全国的的想法。2009年9月14日。国家中长长期科学学与技术术发展规规划（2006-2020年）和“新一一代宽带带移动无无线通信信网”重大专项项中均将传传感网列列入重点点研究领领域。定义：把所有物物品通过过射频识识别（RFID）、红外外感应器器、全球球定位系系统、激激光扫描描器等信信息传感感设备与与互联网网连接起起来，进进行信息息交换和和通讯，实现智智能化识识别、定定位、跟跟踪、监监控和管管理181995 2004 2005 2008 2009-6 2009-8 2009-9 未来IBM向美国政府提出的“智慧的地球”战略“下一代I-Hub”计划U-Korea战略U

7、-Japan战略物联网概念提出通信展中近三分之一展品与物联网概念有关通信展中首家以物联网为宣传语09年6月 物联网行动计划 09年8月 感知中国1995年，比尔盖盖茨在其未来之路路一书中已已提及物物联网概概念。2005年11月17日，在突突尼斯举举行的信信息社会会世界峰峰会（WSIS）上，国际电信信联盟（ITU）发布了了ITU互联网报报告2005：物联网网，报告指指出，无无所不在在的“物物联网”通信时时代即将将来临，世界上上所有的的物体从从轮胎到到牙刷、从房屋屋到纸巾巾都可以以通过因因特网主主动进行行交换。射频识识别技术术（RFID）、传感感器技术术、纳米米技术、智能嵌嵌入技术术将到更更加广泛

8、泛的应用用。2009年1月，IBM首席执行行官彭明明盛提出出“智慧慧地球”构想，其中物物联网为为“智慧慧地球”不可或或缺的一一部分，而奥巴马在就职演演讲后已已对“智智慧地球球”构想想提出积积极回应应，并提提升到国家级发发展战略略。物联网的的发展19互联网计算机的的网络物联网物品的网络M2M物联网的的演进路路径演进技术进步步社会发展展应用范围围服务扩扩展定义：将通信模模块植入入机器，将机器器联入网网络感知能力力：条形码+RFID+传感器+摄像头，信息的的有限感感知通信能力力：移动通信信技术为为主，信信息的有有限传送送应用场景景：受网络覆覆盖范围围、终端端体积大大小、终终端供电电能力强强弱等因因素

9、，导导致应用用受限定义：将传感设设备植入入物体，将物体体联入网网络感知能力力：传感器网网络+智能芯片片+条形码+RFID+传感器+摄像头，信息的的全面和和透彻感感知通信能力力：宽带移动动通信技技术+传感器网网络，信信息的更更自由传传送应用场景景：受限范围围缩小，应用极极大丰富富物联网M2M演进演进演进演进20物联网的的典型技技术体系系架构21水下传感感器网络络水下传感感器网络络具有以以下特点点:信道带宽宽窄,受具体水水环境影影响较大大,多跳长距距离传输输时误码码率,冲突率较较高节点位置置易产生生漂移,节点设备备易损毁毁水下传感感器网络络在开发发海洋,保护海洋洋环境,监测港口口海底状状况以及及海

10、洋国国防方面面都突显显出重要要的作用用22物联网应应用案例例港口物流流监控系统统BOSS系统涵涵盖了计计费、结结算、营营业、帐帐务和客客户服务务等系统统的功能能，是一一体化的的、信息息资源充充分共享享的支撑撑系统;H2000系统统是实现现全国海海关信息息共享和和报关数数据处理理的通关关作业信信息化管管理平台台。 公路运输 进关 水路运输 出关 公路运输 堆场 应用系统 海关内部移动物联网应用GPSGISLBSRFID传感器网络RFID传感器网络视频监控船舶监控RFID传感器网络GPSGISLBSRFID传感器网络视频监控电子关锁海关行业平台海关H2000系统电子关锁海事管理平台堆场管理平台海关

11、行业平台海关H2000系统BOSS支撑系统统移动网络络（行业业网关）位置平台台二维码平平台M2M平台RFID视频监控控平台23堆场无线线应用网络化,信息化是是堆场管管理的发发展方向向：快速速的网络络和信息息通信技技术是提提高物流流业工作作和管理理效率的的有效途途径。货柜场,又称堆场场。如集集装箱堆堆场(CONTAINER YARD:CY)：指办理理集装箱箱重箱或或空箱装装卸，转转运，保保管，交交接的场场所.24堆场无线线应用堆场网络络信息化化面临的的问题:在传统的的堆场管管理中，管理员员通过有有线网络络的方式式或者传传统无线线网络的的方式来来实施调调度指令令，某些些恶劣环环境下铺铺设有线线网络

12、困困难或者者成本太太高；施工不能能影响现现有物流流调度作作业否否则代价价太大；视频监控控以及一一些高速速移动下下的业务务无法展展开。在这样的的背景下下希望能能有一套套在恶劣劣环境下下能提供供方便宽宽带介入入和应用用的无线线系统。25堆场无线线应用需需求无线视频频监控：堆场大范范围视频频监控,进行实时时视频监监控并将将数据传传输到监监控调度度中心。进行货货物有效效监管、降低灾灾害的发发生。可以提供供覆盖区区域内的的移动视视频实时时监控,观察货物物运输情情况。货车调度度、ERP、货物条条形码、RFID、货运、装卸无无线融合合：操作人员员随时接接受监控控中心的的调度指指令,提高工作作效率；操作人员员

13、无需要要花时间间寻找货货物或手手工输入入大量数数据，降降低劳动动成本出入库的的货物能能及时出出现在管管理清单单上，同同一管理理，消除除过量库库存，保保证安全全库存实时掌握握订单状状况、消消除订单单延迟，提高客客户服务务质量高效的及及时统一一管理消消除了错错误的发发生机率率26堆场无线线应用需需求无线宽带带接入：在需要办办公的区区域可以以方便地地宽带上上网、远远程办公公、信息息传输。可以将多多个堆场场通过无无线连接接到一起起，进行行数据和和多媒体体传输。无线车载载系统：在叉车、货车等等常见的的移动装装置上安安装通信信终端，方便操操作员在在行程过过程中更更新货物物各项记记录，工工作时间间表、或或及

14、时的的语音通通信等。无线VoIP语音通信信：在堆场各各个区域域、监控控调度中中心，通通过普通通支持Wi-Fi的终端，进行无无线语音音沟通（可多方方通话），以满满足实时时信息沟沟通需要要，提高高工作效效率。27堆场无线线应用组组网示意意图监控中心心28无线宽带带接入支持WIFI的终端（PC，手机）接入到到无线MESH网络，跳跳接至MESH网关，随随时随地地访问Internet；室内、室室外全区区覆盖：堆场的的各个重重要场所所。A200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200i29货车定位位调度

15、可以通过过在货车车上装上上带GPS接收的WIFI设备.接入MESH网络,监控中心心通过货货车的位位置和堆堆场的需需求,通过MESH网络,来发布语语音或者者文字调调度信息息.货车司机机通过接接入MESH网络的车车载终端端来接收收并执行行调度指指令,大大提高高了生产产效率发送调度度指令接收指令令并返回回信息30无线视频频监控在堆场的的各重要要场所布布置无线线摄像头头，采用用有线或或无线方方式就近近连接至至MESH节点，由由监控中中心实时时集中监监控；被压缩成成流媒体体格式的的图像信信号从摄摄像机传传送到无无线路由由器（通通过有线线或无线线方式），再由由无线路路由器接接入到无无线网络络中，传传送到监监控中心心。31ERP、RFID、货运、装卸无无线融合合搭建无线线MESH网络，使使用各种种终端