《第8章物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與構(gòu)建27》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第8章物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與構(gòu)建27（29頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,8,章,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與構(gòu)建,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),課件,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng),規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè),2024年10月26日,電子工業(yè)出版社 劉化君 劉傳清編著,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),教材配套課件,8,2024年10月26日,8.1,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ),8.1.1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則,8.1.2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的步驟,8.2,物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,8.2.1,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系

2、統(tǒng)規(guī)劃,8.2.2,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),8.2.3,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成,8.3,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例,8.3.1,智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用示例,8.3.2,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應(yīng)用示例,8.4,傳感網(wǎng)的廣域互聯(lián),8.4.1,傳感網(wǎng)廣域互聯(lián)的方式,8.4.2,基于,IPv6,的互聯(lián)接入,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與構(gòu)建,2024年10月26日,8.1 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ),由物聯(lián)網(wǎng)的英文名,Internet of Things,可知，物聯(lián)網(wǎng)就是物物互聯(lián)的信息網(wǎng)絡(luò)。這樣表述有兩層含義：一是物聯(lián)網(wǎng)的核心承載網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)；二是物聯(lián)網(wǎng)的客戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。這里的,“,物,”

3、,要滿足以下條件才能夠被納入,“,物聯(lián)網(wǎng),”,的范圍：有相應(yīng)信息的接收器和發(fā)送器；要有數(shù)據(jù)傳輸通路；有一定的存儲功能；有,CPU,；有操作系統(tǒng)；有專門的應(yīng)用程序；遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；在網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的惟一編號。,2024年10月26日,8.1.,1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則,1.,實(shí)用性和先進(jìn)性原則,2.,安全性原則,3.,標(biāo)準(zhǔn)化、開放性和可擴(kuò)展性原則,4.,可靠性與可用性原則,2024年10月26日,8.1.,2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的步驟,1.,用戶需求調(diào)查與分析,2.,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì),3,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì),4,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì),5,系統(tǒng)測試和試運(yùn)行,8.2 物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,2024年10月

4、26日,目前看來，可以把物聯(lián)網(wǎng)看作是以電子標(biāo)簽、傳感器等感知設(shè)施和,EPC,碼為基礎(chǔ)，建立在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的物物相聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)是其最復(fù)雜的一個組成部分。一個應(yīng)用系統(tǒng)可能有幾個到幾萬、上百萬不等的感知節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用環(huán)境除了室內(nèi)外，還包括在不同溫度、濕度、電磁干擾下的戶外環(huán)境，因此，末梢感知節(jié)點(diǎn)采集控制設(shè)備、接入層技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。,8.2.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃,2024年10月26日,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將引發(fā)新一輪信息技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命，是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域未來競爭的制高點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)升級的核心驅(qū)動力。隨著信息采集與智能計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，大規(guī)模發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)

5、產(chǎn)業(yè)的時機(jī)日趨成熟，我國早在十多年前就開始了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的研究，技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)與國際基本同步?，F(xiàn)階段，其應(yīng)用主要為傳感網(wǎng)，可在以下各領(lǐng)域構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。,2024年10月26日,1.,經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要是以提高生產(chǎn)效率、改善管理和節(jié)能減排為目的應(yīng)用系統(tǒng)，包括智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流和智能電網(wǎng)等。,（,1,）智能工業(yè),1,）工業(yè)智能控制系統(tǒng)。,2,）智能裝備產(chǎn)品。,（,2,）智能農(nóng)業(yè),1,）數(shù)字大棚物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣平臺。,2,）農(nóng)業(yè)服務(wù)、管理和遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺。,（,3,）智能物流,1,）危險品運(yùn)輸車輛智能調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)。,2,）集裝箱智能物流調(diào)度系統(tǒng)及平臺。,3,）食品及

6、藥品追溯系統(tǒng)。,（,4,）智能電網(wǎng),1,）電網(wǎng)電力設(shè)施智能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及平臺,2,）智能化遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)。,2024年10月26日,2.,公共管理領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),公共管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)主要是以提高公共管理水平為目的應(yīng)用系統(tǒng)，這可圍繞市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理、重大突發(fā)事件響應(yīng)、重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境監(jiān)測等，建設(shè)城市智能交通、智能公共安全、智能環(huán)保和智能災(zāi)害防控等物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。,（,1,）城市智能交通,1,）交通流量與違規(guī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及平臺。,2,）智能停車系統(tǒng)。,（,2,）智能公共安全,1,）城市公共安全平臺,2,）重要基礎(chǔ)設(shè)施安全防護(hù)平臺。,（,3,）智能環(huán)保,1,）水環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及預(yù)警平臺。,2,）生態(tài)城市

7、大氣環(huán)境智能監(jiān)測平臺。,3,）重點(diǎn)排污企業(yè)智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺,.,（,4,）智能災(zāi)害防控,1,）水文智能監(jiān)測及洪災(zāi)預(yù)警平臺。,2,）氣象災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)。,3,）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與防控系統(tǒng)。,2024年10月26日,3.,公眾服務(wù)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),公眾服務(wù)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)主要以提高人民生活水平為目的構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)，可以物聯(lián)網(wǎng)與,TD,SCDMA,等,3G,網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用為突破口，建設(shè)譬如智能醫(yī)護(hù)、智能家居等應(yīng)用系統(tǒng)。,（,1,）智能醫(yī)護(hù),1,）個人健康實(shí)時服務(wù)平臺。通過建設(shè)個人實(shí)時健康監(jiān)測和服務(wù)平臺，提升對老年市民、離退休干部等實(shí)時醫(yī)療醫(yī)護(hù)服務(wù)水平。,2,）智能重癥監(jiān)護(hù)病房平臺。通過建設(shè)重癥監(jiān)護(hù)病房智

8、能系統(tǒng)，對病人生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和分析，能夠降低醫(yī)療費(fèi)用，提高衛(wèi)生資源的使用效益。,（,2,）智能家居,1,）智能小區(qū)：在住宅小區(qū)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)聯(lián)入城市公共安全平臺的小區(qū)安防系統(tǒng)以及基于通信網(wǎng)絡(luò)的家庭環(huán)境監(jiān)控、智能安防系統(tǒng)、電子支付等智能控制平臺，可實(shí)現(xiàn)小區(qū)、家居智能化。,2,）基于物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)能建筑：在政府機(jī)關(guān)、科研院校和商業(yè)區(qū)寫字樓鋪設(shè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時收集水、電等資源使用信息，根據(jù)人員活動情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)、電燈和水源等，達(dá)到節(jié)能減排的目的。,8.2.2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),2024年10月26日,對于近距離無線通信，,IEEE 802.15,委員會制訂了,3,種不同的無線個人局域網(wǎng),(W

9、PAN),標(biāo)準(zhǔn)。其中，,IEEE 802.15.3,標(biāo)準(zhǔn)是高速率的,WPAN,標(biāo)準(zhǔn)，適合于多媒體應(yīng)用，有較高的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（,QoS,）保證；,IEEE 802.15.1,標(biāo)準(zhǔn)即藍(lán)牙技術(shù)，具有中等速率，適合于蜂窩電話和,PDA,等的通信，其,QoS,機(jī)制適合于話音業(yè)務(wù)。,IEEE 802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)和,ZigBee,技術(shù)完全融合，專為低速率、低功耗的無線互聯(lián)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，對數(shù)據(jù)速率和,QoS,的要求不高。目前，對于小范圍內(nèi)的物品、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，,ZigBee,技術(shù)以其復(fù)雜度低、功耗低、數(shù)據(jù)速率低及成本低等特點(diǎn)在傳感網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中引起了越來越多的關(guān)注；尤其在控制系統(tǒng)中，,ZigBee,自組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)

10、成為傳感網(wǎng)的核心技術(shù)。,2024年10月26日,基于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng),在消費(fèi)性電子設(shè)備中嵌入,ZigBee,芯片后，可實(shí)現(xiàn)信息家用電器設(shè)備的無線互聯(lián)。譬如，利用,ZigBee,技術(shù)可較容易地實(shí)現(xiàn)相機(jī)或者攝像機(jī)的自拍、窗戶遠(yuǎn)距離開關(guān)控制、室內(nèi)照明系統(tǒng)的遙控，以及窗簾的自動調(diào)整等。尤其是當(dāng)在手機(jī)或者,PDA,中嵌入,ZigBee,芯片后，可以用來控制電視開關(guān)、調(diào)節(jié)空調(diào)溫度及開啟微波爐等。基于,ZigBee,技術(shù)的個人身份卡能夠代替家居和辦公室的門禁卡，記錄所有進(jìn)出大門的個人信息，若附加個人電子指紋技術(shù)后，可實(shí)現(xiàn)更加安全的門禁系統(tǒng)。嵌入,ZigBee,芯片的信用卡可以較方便地實(shí)現(xiàn)無線提款

11、和移動購物，商品的詳細(xì)信息也能通過,ZigBee,向用戶廣播。,把,ZigBee,技術(shù)與傳感器結(jié)合起來，就可形成傳感網(wǎng)。一般，傳感網(wǎng)由感知節(jié)點(diǎn)、匯聚（,Sink,）節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)三種節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。感知節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)采集和多跳中繼傳輸。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)具有雙重功能，一是充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的自動建立和維護(hù)、數(shù)據(jù)匯聚；二是作為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的接口，實(shí)現(xiàn)接入互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)，與監(jiān)控中心交換傳遞數(shù)據(jù)?；?ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng)由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、介質(zhì)接入控制層和物理層組成。,2024年10月26日,2.,傳感網(wǎng)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),圖,8-1,傳感網(wǎng)系統(tǒng)組成示意圖,（,1,）基于,ZigBee,技術(shù)的

12、傳感網(wǎng)的組成,對于基于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng)，不同的具體應(yīng)用，傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的組成有所不同。通常，就一項(xiàng)具體應(yīng)用而言，感知節(jié)點(diǎn)、感知對象和觀察者是傳感網(wǎng)的,3,個基本要素。一個傳感網(wǎng)系統(tǒng)組成示意圖如圖,8-1,所示。,2024年10月26日,（,2,）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì),1,）感知節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)?；?ZigBee,技術(shù)的感知節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖如,8-2,所示。由該圖可以看出，感知節(jié)點(diǎn)主要由傳感器模塊和無線發(fā)送,/,接收模塊組成。在實(shí)際應(yīng)用中，譬如對溫度和濕度測量的模擬信號需要經(jīng)過一個多路選擇通道控制，依次送入微處理器后由微處理器進(jìn)行校正編碼，然后傳送到基于,ZigBee,技術(shù)的收發(fā)端。,圖,8

13、-2,感知節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖,2024年10月26日,2,）網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)。,圖,8-3,網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖,2024年10月26日,（,3,）軟件設(shè)計(jì),ZigBee,網(wǎng)絡(luò)屬于無線自組網(wǎng)絡(luò)，有全功能節(jié)點(diǎn),(FFD),和半功能節(jié)點(diǎn),(RFD),兩種設(shè)備類型。,RFD,一般作為終端感知節(jié)點(diǎn)，,FFD,可以作為協(xié)調(diào)器或路由匯聚節(jié)點(diǎn)。因此，軟件設(shè)計(jì)包括,RFD,程序和,FFD,程序兩部分，且均包括初始化程序、發(fā)射程序和接收程序、協(xié)議棧配置、組網(wǎng)方式配置程序以及各處理層設(shè)置程序。初始化程序主要是對,CC2430,、,USAR,串口、協(xié)議棧、,LCD,等進(jìn)行初始化；發(fā)射程序?qū)⑺杉臄?shù)據(jù)通過,CC243

14、0,調(diào)制并通過,DMA,直接送至射頻輸出；接收程序完成數(shù)據(jù)的接收并進(jìn)行顯示、遠(yuǎn)傳及返回信息處理；,PHY,、,MAC,、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層程序設(shè)置數(shù)據(jù)的底層、上層的處理和傳輸方式。,8.2.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成,2024年10月26日,系統(tǒng)的意思是,“,體系、制度、體制、秩序、規(guī)律和方法,”,。集成的意思是,“,成為整體、組合、綜合及一體化,”,，它表示了將單個元件組裝成一臺或一種結(jié)構(gòu)的過程。例如將大量的晶體管組裝成一個,“,集成,”,電路。集成也表示有某種規(guī)則的相互作用形式而聯(lián)結(jié)的部件組合體，即有組織的整體。例如，將軟件的多個功能模塊組合成,“,一體化,”,系統(tǒng)，使整體系統(tǒng)從一個程序到另一個程序能

15、共享命令和數(shù)據(jù)流。集成以有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào)工作、提高效率、創(chuàng)造效益為目的，將各個部分組合成具有全新功能、高效和統(tǒng)一的有機(jī)整體。,2024年10月26日,1.,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成的目的,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成的主要目的就是用硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)各部分連接起來，不僅實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理連接，還要求能實(shí)現(xiàn)用戶的相應(yīng)應(yīng)用需求，也就是應(yīng)用方案。因此，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成不僅涉及到技術(shù)，也涉及到企業(yè)管理、工程技術(shù)等方面的內(nèi)容。目前，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),集成技術(shù)可劃分為兩個域：一個是接口域，即路由網(wǎng)關(guān)，另一個是物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)域。服務(wù)域的作用主要是為路由網(wǎng)關(guān)提供一個統(tǒng)一訪問物聯(lián)網(wǎng)的界面，簡化兩者的集成難度，更重要的是，通過服務(wù)界面能有效控制和

16、提高物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，保證兩者集成后的可用性。,2024年10月26日,2.,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成技術(shù)包括兩個方面：一是應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)；二是多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的中間件平臺技術(shù)。應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)主要是面向具體應(yīng)用，進(jìn)行功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成、軟硬件操作界面集成，以優(yōu)化應(yīng)用解決方案。多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的中間件平臺技術(shù)主要是針對物聯(lián)網(wǎng)不同應(yīng)用需求和共性底層平臺軟件的特點(diǎn)，研究、設(shè)計(jì)系列中間件產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)在混合組網(wǎng)、異構(gòu)環(huán)境下的高效運(yùn)行，形成完整的物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)架構(gòu)。,2024年10月26日,3.,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成的主要內(nèi)容,（,1,）物聯(lián)網(wǎng)軟硬件產(chǎn)品、技術(shù)集成,物聯(lián)網(wǎng)軟硬件集成不僅是各種網(wǎng)絡(luò)軟硬件產(chǎn)品的組合，更是一種產(chǎn)品與技術(shù)的融合。,無論是傳感器還是感知節(jié)點(diǎn)的元器件，無論是控制器還是自動化軟件，本身都需要進(jìn)行單元的集成，能上的融合，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感單元和控制系統(tǒng)之間的更高層次的集成，則需要先進(jìn)適用、開放穩(wěn)定的工業(yè)通信段來實(shí)現(xiàn)。,（,2,）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)集成,從應(yīng)用角度看，物聯(lián)網(wǎng)是一種與實(shí)際環(huán)境交互的網(wǎng)絡(luò)，能夠通過安裝在微小感知節(jié)點(diǎn)上的各種傳感器、標(biāo)簽等從真實(shí)環(huán)境中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通