第2章 专题六 了解物联网（课件）-《信息技术》同步教学（华东师范大学出版社）

专题六 了解物联网 （1）了解物联网技术的现状与发展； （2）了解智慧城市相关知识； （3）了解典型的物联网系统并体验应用，如智能监控、智能物流等。 考纲要求 1．物联网技术概念 国际电信联盟对物联网（Internet of Things，简称IOT）做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联中的“物”必须具备四个特性，一是拥有唯一的地址标志，能被物联网中的其它“物”所识别，并知道它所在的位置，如监控摄像头；二是拥有感知能力，能感知周围的环境状况，如摄像头能感知镜头范围内的物品；三是拥有通信能力，能与其它“物”进行通信，如摄像头能把感知的信息传输给后台的管理中心；四是执行控制，能根据指令完成任务，如报警，语音提示等。 任何事物附加接入物联网的设备，均可以成为物联网中的“物”。包括手机、耳机、智能家具、可穿戴设备等几乎所有你能想到的物品。 一．物联网技术的现状与发展 一．物联网技术的现状与发展 当前物联网的应用越来越广泛，常见的应用系统有：智能交通、智能电网、智能小区、数字博物馆、数字医疗、食品安全监控、智能物流等。物联网的基本组成如图2-6-1所示。 2．物联网主要技术 物联网技术的本质是网络通信技术，核心是无线技术，包括传感器技术、RFID 射频识别技术、移动通信技术、智能信息处理技术、嵌入式系统技术、智能控制技术、云计算技术、信息安全技术等。 它的目的是通过以上技术的融合实现物与物、物与人以及人与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。 3．物联网技术的基本架构 当前较为公认的物联网基本架构包括四个逻辑层，即感知层、网络层、平台层和应用层。其框架如图2-6-2所示。传感和控制技术构成感知层，通信技术构成网络层，大数据、云计算、人工智能、操作系统和组件构成平台层，智能物流、智慧农业、智慧交通、智慧电网等在平台层或网络层基础上形成应用层。 （1）感知层 物联网的感知层包括传感器等数据采集终端，是数据之源，现实中的数据通过各种途径和方式采集到物联网系统中，供物联网系统中的终端或平台决策使用。在感知层中主要的技术是传感器技术、RFID射频技术、智能识别技术、二维码技术、卫星定位技术。 一．物联网技术的现状与发展 图2-6-2 物联网技术基本架构 一．物联网技术的现状与发展 一．物联网技术的现状与发展 ①传感器技术 传感器类似于人类的感官系统，它能感知周围环境中的声音、光强、温度、湿度、压力、空间位置等物理量的变化，获取各种信号，如声音传感器的基本工作原理如图6-2-3所示。 ②射频识别技术 射频识别（英文简称为RFID），又称为无线射频识别，俗称为电子标签。它是一种非接触式、双向通信的自动识别技术，由一个阅读器和目标电子标签两个基本器件组成，它通过射频信号自动识别目标对象以获取相关数据，识别工作不需要人工干预，可工作于各种环境。RFID技术可识别高速运动的物体并可同时识别多个标签，操作便捷。最简单的RFID系统，由电子标签、阅读器及天线组成，实际应用时还要与计算机及应用系统组合，其组成如图2-6-4所示。 图6-2-3 声音传感器工作原理 一．物联网技术的现状与发展 ③智能识别技术 当前随着人工智能技术的发展，各种智能识别技术，如图像识别、语音识别、生物识别技术有了广泛的应用，比如我们经常在手机上利用指纹识别、人脸识别、语音识别进行身份认证。 射频标签是物品电子代码的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并能对其进行识别和读写。 图6-2-4 RFID的系统组成 电子标签 手持阅读器 计算机 （2）网络层 网络层也称为“传输层”，将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层，相当于人的神经系统。网络层是基于现有的通信网和互联网建立的。物联网就是在互联网的基础上发展起来的。物联网的网络层采用多种通信技术，包括有线和无线网络技术、蓝牙通信技术、移动通信技术，还采用了NB-IOT、LoRa、ZiBee等物联网专用通信技术。网络层负责把感知的数据传输到应用层，同时把应用层的数据传输到感知层中的终端。 物联网中还要用到物联网网关，其作用是负责感知层和网络层之间数据中转以及感知层内部不同感知网络之间的数据中转，同时具备感知层终端设备的管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理低层的各感知结点，了解各结点的相关信息，以实现远程控制。 （3）应用层 应用层是把感知层得到的信息进行处理，