物联网课件：无线射频识别技术.ppt

1、无线射频识别技术无线射频识别技术RFID主要内容主要内容第一节 RFID技术第二节 物联网第三节 （视频） 自动识别技术在物流中的应用第一节第一节 RFIDRFID技术技术一、RFID技术概念二、RFID系统组成 三、RFID工作流程四、RFID工作原理五、RFID系统分类 六、RFID技术的特点 七、RFID技术的应用一、一、RFIDRFID技术概念技术概念RFID技术(RadioFrequencyIdentification)无线射频识别技术1.是一种非接触式的识别技术2.基本原理是电磁理论。3.是利用电磁能量实现自动识别 与数据采集技术。RFIDRFID技术的发展技术的发展1940-19

2、50年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单

3、芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。二、二、RFIDRFID系统组成系统组成 信号发射机(射频标签)发射接收天线信号接收机(阅读器)编程器1 1信号发射机信号发射机( (射频标签射频标签) ) 标签:带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。概念特点1 1信号发射机信号发射机( (射频标签射频标签) ) 种类标识标签便携式数据文件按调制方式分主动式标签被动式标签按存储器的类型分只读标签读写标签按有无电源分无源标签有源标签其它种类低频标签中频标签

4、高频标签F主动式标签、被动式标签主动式标签、被动式标签主动式主动式被动式被动式标签电源内置于标签内读卡器通过无线电频率传输能量标签电池有无所需信号强度低高范围可达100m3到5m读取多标签1000个3米内几百个数据存储128 Kb可读可写128字节可读可写优点：工作可靠性高，信号传送距离远。缺点：标签的使用寿命受到限制，贵优点:具有永久的使用期，便宜缺点:数据传输的距离短被动式标签被动式标签主动式标签主动式标签应用:零售行业的传统标签 应用：军事;交通控制F只读标签与读写标签只读标签与读写标签只读标签读写标签只读标签一次性编程只读标签可重复编程只读标签内容在标签出厂时已被写入只可在应用前一次性

5、编程写入经擦除后可重新编程写入，识别过程中标签内容不改写标签应用过程中数据双向传输F无源标签和有源标签无源标签和有源标签无源标签：标签中不含有电池的标签。特点：工作时距识读器的天线比较近使用寿命长。有源标签标签中含有电池的标签。特点：距识读器天线的距离较无源标签要远有源标签需定期更换电池。F按标签含信息量大小分按标签含信息量大小分标识标签特点：存储标识号码，用于对特定的标识项目，如人、物、地点进行标识。被标识项目的详细的特定的信息，需与系统相连接的数据库中进行查找。便携式数据文件标签中存储的数据非常大，足可以看作是一个数据文件。特点：用户可编程标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目其

6、他的相关信息，如包装说明、工艺过程说明等。l低频(Low Frequency)： 使用的频段范围为10KHz-1MHz，常见的主要规格有125KHz、135KHz。一般这个频段的电子卷标都是被动式l优点：其标签靠近金属或液体的物品上时能够有效发射讯号，l缺点：读取距离短、无法同时进行多卷标读取以及信息量较低，l应用：门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具等。l高频(High Frequency)： 使用的频段范围为1MHz-400MHz，常见的主要规格为13.56MHz。这个频段的标签主要还是以被动式为主，l优点：和低频相较，传输速度较快且可进行多标签辨识l应用：最大的应用就是Smart Car

7、d，一般应用于图书馆管理、产品管理等。F按频率分按频率分l超高频(Ultra High Frequency)： 使用的频段范围为400MHz-1GHz，常见的主要规格有433 MHz、868-950MHz。主动式和被动式的应用在这个频段都很常见，被动式标签读取距离约3-4公尺左右，传输速率较快，而且因为天线可采用蚀刻或印刷的方式制造，因此成本较低，虽然在金属与液体的物品上的应用较不理想，但由于读取距离较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识，因此目前已成为市场的主流，未来将广泛应用于航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理等。l微波(Microwave)

8、： 使用的频段范围为1GHz以上，常见的主要规格有2.45GHz、5.8GHz。微波频段的特性与应用和超高频段相似，读取距离约为2公尺，但是对于环境的敏感性较高，一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理等。F按频率分按频率分RFIDRFID主要频段标准及特性主要频段标准及特性F按适度距离分按适度距离分远程标签（100cm以上）近程标签（10100cm）超近程标签（0.210cm）2.2.信号接收机信号接收机( (阅读器）阅读器） 组成天线、射频模块、读写模块基本功能1.利用射频技术读取标签信息，或将信息写入标签，然后通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。2.信号状态控制、奇偶错误校验与更正等

9、读写器基本功能构造示意读写器基本功能构造示意3.3.编程器编程器( (可读写标签系统用可读写标签系统用) ) 离线(offline)式：预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签附在被标识项目上。在线(online)式：在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时使用。4 4天线天线(Antenna)(Antenna)影响天线发射接收的因素系统功率形状相对位置三、无线数据通讯（三、无线数据通讯（RFDCRFDC）l标签与阅读器之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。 l为了实现数据高速、远距离的传输，必须把数据信号叠加在一个规则变化的、信号比较强的电波上，这个过程叫做调制，规则变

10、化的电波叫做载波。在RFID系统中，载波电波一般由阅读器或编程器发出 。l有很都方法可以实现数据在载波上的调制，如调幅、调频、调相等。三、无线数据通讯（三、无线数据通讯（RFDCRFDC）l影响数据传输距离远近的首要因素是载波信号与标签中数据信号的强度。影响数据传输距离的因素还包括障碍物、发射、接收天线的设计和布置，噪声干扰等。l无线数据传输的方式：l窄带传输：单一的载波频率传输数据l宽带传输：即扩频技术传输，使用一定范围的频率传输数据，优点是数据传输速度更快，可靠性更高1. 给产品加射频识别标签 2. 给包装箱加识别标签 3. 解读器对标签识读 中央信息系统中央信息系统4. 传递信息给应用软

11、件 Internet三、三、RFIDRFID工作流程工作流程天线天线读写器数据货物Internet中央信息系统中央信息系统四、四、RFIDRFID工作原理工作原理RFID的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。四、四、RFIDRFID工作原理工作原理具体流程：(1)编程器预先将数据信息写入标签中。(2)阅读器经过发射天线向外发射无线电载波信号。(3)

12、当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息经标签天线发射出去。(4)系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调节器传给阅读器，阅读器对接到的信号进行解调解码，送后台计算机。(5)计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。(6)执行机构按计算机的指令动作。(7)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。 射频标签与阅读器之间的电磁耦合，包含两种情况：近距离的

13、电感耦合远距离的电磁耦合 电感耦合电感耦合变压器模型，通过空间高频交变磁场变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律实现耦合，依据的是电磁感应定律电感耦合方式一般适合于电感耦合方式一般适合于中、低频工中、低频工作的近距离作的近距离射频识别系统。射频识别系统。l 典型的工作频率有：125kHz、225kHz和 1356MHz。l识别作用距离小于1m，典型作用距离为1020cm。 电磁反向散射耦合电磁反向散射耦合雷达原理模型，发射出去的电磁波，雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。依

14、据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合电磁反向散射耦合方式一般适合于方式一般适合于高频、微波工高频、微波工作的远距离作的远距离射频识别系统。射频识别系统。l典型的工作频率有：433MHz，915MHz，245GHz，58GHz。l识别作用距离大于1m，典型作用距离为3-l0m射频识别系统工作过程中，空间传输通道中发生的过程可归结为三种事件模型：（1）能量是时序得以实现的基础。 （2）时序是数据交换的实现方式；（3）数据交换是目的能量能量阅读器向射频标签供给射频能量。l对于无源射频标签l标签离开射频识别场时，标签处于休眠状态；l标签进入射频识别场时，一般由整流方法将射频能量转变为直流电源存

15、在标签中电容器里；l对于半有源射频标签l射频场起到了激活的作用。l完全有源射频标签始l终处于激活状态，和读头发射的射频波相互作用，具有较远的识读距离时序时序 时序是指读头和标签的工作次序问题l读头先讲的方式（无源标签）l标签先讲方式（有源标签）l多标签同时识读，同时也只是相对的。l读头先讲的方式。逐一逐批隔离与处于活动状态标签建立无冲撞的通信将当前标签 置休眠状态唤醒被隔离标签（重复）l标签先讲方式。标签随机的发送自己的识别ID，不同的标签可在不同的时间段内读取，完成多标签的同时识读。数据交换数据交换 阅读器向射频标签方向的数据交换可分为l离线（有线）写入方式。阅读器的作用是向射频标签（中的存

16、贮单元）写入数据信息。阅读器更多地被称为编程器。l在线（无线）写入方式（可写标签）l采用集成电路芯片的标签写入信息要求的能量比读出信息要求的能量要大10倍l写入后一般均应对写入结果进行检验，检验的过程是一个读取过程。l写入过程花费时间的增加非常不利于射频识别在鉴别高速移动物体方面的应用。 l信息的安全隐患多标签同时识读与系统防冲撞多标签同时识读与系统防冲撞l空分多路法：在分离的空间范围内进行多个目标识别的技术（马拉松活动）l复杂的天线系统和相当高的实施费用l频分多路法：把若干个使用不同载波频率的传输通道同时供通信用户使用的技术l阅读器成本高，标签差异大。l时分多路法：把整个可供使用的通道容量按

17、时间分配给多个用户的技术。时间序列时间序列阅读器驱动（同步）阅读器驱动（同步）标签驱动（不同步）标签驱动（不同步）二进制检索二进制检索轮寻轮寻读时断开读时断开非开关非开关重播通告重播通告预预制制表表动动态态普普查查预预制制组组选选择择动动态态组组选选择择屏屏蔽蔽启启动动无无穷穷回回路路连连续续卷卷动动五、五、RFIDRFID系统分类系统分类 1EAS系统2便携式数据采集系统3物流控制系统(也称RFID网络控制系统)4RFID定位系统1 1EASEAS系统系统EAS(E1ectronic Article Surveillance）电子物品监视附着在物品上的电子标签电子标签灭活装置监视区域的监视器

18、需要对物品出入进行控制的门口。例如，商店、仓库、数据中心出入口含义组成应用 2 2便携式数据采集系统便携式数据采集系统手持式阅读器在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时向主计算机系统传输数据，或暂时将数据存储在阅读器中，成批地向主计算机系统传输数据。阅读器具有较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境工作方式应用3 3物流控制系统物流控制系统阅读器固定分布在给定区域，与MIS相连电子标签安装在需控制的项目上特点4 4RFIDRFID定位系统定位系统阅读器安装在移动的项目上，与MIS相连电子标签固定在地表或其他位置（存储位置信息）特点TagServerAntennaAnte

19、nnaAntennaAntennaLocationProcessor六、六、RFIDRFID技术的特点技术的特点 不局限于视线，读取数据方便快速：识别距离比光学系统远； 可重复使用：使用寿命长；数据储存容量大；可同时读取数个数据；体积小； 不容易损坏；难以伪造和有智能。优点六、六、RFIDRFID技术的特点技术的特点缺点价格隐私七、射频技术的应用七、射频技术的应用交通运输仓储生产流通高速公路的自动收费系统铁路货运编组调度系统RFID库存跟踪系统集装箱识别系统拣选系统自动拣选系统生产物流的自动化及过程控制智能助手系统在德国莱因伯格的未来商店中，RFID货架能识别货架上的物品缺货时间或被摆放错位置

20、。只需按键便显示价格的电子货架标签可以保证价格的准确可信。具有特殊功能的货架只要顾客移动了一件商品，显示屏会立刻显示该商品的信息包括号码、颜色和价格等聪明的购物助理未来的智能购物车能自动识别所购商品，使购物变得更加便利更加快捷地称重只需将水果或蔬菜在智能电子秤上，自动识别所放物品是苹果、橘子、或萝卜等。电子时装顾问智能试衣间为顾客所选服装提供全面的信息互动的客户咨询师信息终端为顾客提供全面的帮助，包括商品信息、生活小窍门、如何快速的在店中找到所需商品完美的妆容智能镜子帮助顾客选择最合适的化妆品，顾客可以在互动屏幕上选择不同的模特来测试不同风格的效果65 八、中国八、中国RFIDRFID发展思路

21、发展思路中国RFID发展思路 第二节第二节 物联网物联网一、物联网概述二、物联网构架三、EPC物联网四、物联网的核心技术五、物联网应用一、物联网概述一、物联网概述1.1.物联网（物联网（IOTIOT）的起源）的起源一、物联网概述一、物联网概述2.2. 物联网（物联网（IOTIOT）的定义）的定义早在早在1995年，比尔年，比尔盖茨在盖茨在未来之路未来之路一书中就已经提及物联网概念。但是，一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网物联网”概念的真正提出是在概念的真正提出是在1999年，年，由由EPCglobal的的Auto-ID中心提出，被定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接

22、起来，实现智能化中心提出，被定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。识别和管理。2005年，国际电信联盟（年，国际电信联盟（ITU）正式称）正式称“物联网物联网”为为“The Internet of things”，并发表了年终报告，并发表了年终报告ITU互联网互联网 报告报告2005：物联网：物联网。报告指出，无所不在的。报告指出，无所不在的“物联网物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换；并描绘出巾都可以通过因特网主动进行交换；并描绘

23、出“物联网物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。洗衣机对颜色和水温的要求等等。 现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签（扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一

24、个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。的沟通和对话。一、物联网概述一、物联网概述3.3. 广义的物联网涵义广义的物联网涵义 利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而

25、进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。普适计算泛在网络物联网RFID传感器网络IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。2008年-美国智慧地球物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了欧盟物

26、联网行动计划（InternetofThings-AnactionplanforEurope），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。2009年-欧盟物联网行动i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省（MIC）提出20062010年间IT发展任务u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接

27、，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal,User-oriented,Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime,anywhere,anything,anyone）均可连接的泛在网络社会”。2009年-日本i-Japan战略继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信

28、息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。2009年-韩国u-Korea战略感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。2009年-中国感知中国一、物联网概述一、物联网概述4.4.各国物联网战略或计划各国物联网战略或计划经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周

29、期的形成。过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。经济危机下的推手随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。传感技术的成熟目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。网络接入和信息处理能力大幅提高一、物联网概述一、物联网概述5.物联网（物联网（IOT）提出的背景）提出的背景十五年周期定律十五年周期定律1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年

30、前后以个人计算机的普及为标志，1995年前后则发生了互联网革命。2010年前后？物联网？IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。从从Internet到到IOT一、物联网概述一、物联网概述6.物联网（物联网（IOT）的特征）的特征感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物

31、的沟通。一、物联网概述一、物联网概述6.物联网（物联网（IOT）的特征）的特征感知感知传输传输智能智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。一、物联网概述一、物联网概述7.物联网（物联网（IOT）结构示意图）结构示意图一、物联网概述一、物联网概述8.IOT基本理论模型基本理论模型智能卡条形码二维码GPS传感器技术网关设备近距离通信因特网跟踪定位高速数据网络智慧星球智慧星球感知中国感知中国1999年中国开始传感网研究。2009年8月7日温家宝在无锡视

32、察中科院“物联网”技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。2009年8月24日王建宙访台期间解释了“物联网”概念。2009年9月11日“传感器网络标准工作组成立大会暨”感知中国高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。2009年9月14日在中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙高调表示：“物联网”商机无限，中国移动将以开放的姿态，与各方竭诚合作。2009年10月11日工业和信息化部部长李毅中部长在科技日报上发表题为我国工业和信息化发展的现状与展望的署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上升到战略性新兴产业的高度，指出信息技术的广泛渗透和高度应用将催

33、生出一批新增长点。2009年11月3日温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，首度提出发展包括新能源、新材料、生命科学、生命医药、信息网络、海洋工程、地质勘探等七大战略新兴产业的目标，并将”物联网”并入信息网络发展的重要内容，并强调信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。而在国家中长期科学与技术发展规划(20062020年)和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。中国物联网发展一、物联网概述一、物联网概述9.面临五个主要技术问题面临五个主要技术问题（1）技术标准问题世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006

34、年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。（2）安全问题信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。（3）协议问题物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。一、物联网概述一、物联网概述9.面临五个主要技术问题面临五个主要

35、技术问题（4）IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。（5）终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。二、物联网体系构架二、物联网体系构架二、物联网体系构架二、物联网体系构架应用层应用层应用层是构建在物联网技术架构之上的应用系统，包括商业贸易、物流、农业、军事等等不同的应用系统。网络层网络层网络层

36、，即进行信息交换的通信网络，包括有Internet、WIFI网以及无线通信网络等网络。信息采集层信息采集层数据采集指通过包括条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等在内的自动识别与近场通信技术获取物品编码信息的过程。编码层编码层编码层是物联网的基石，是物联网信息交换内容的核心和关键字。编码是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。物联网的四大网络支撑三、三、EPCEPC物联网物联网1.EPC1.EPC概念概念 物联网概念一经提出，立即受到各国政府、企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球。目前国际上对物联网的研究逐渐明朗起来，最典型的解决方案有欧美的EPC系统和日本的UID系统。 E

37、PC（Electronic Product Code）即产品电子代码是基于RFID与Internet的一项物流信息管理新技术，通过给每一个实体对象(包括零售商品、物流单元、集装箱、货运包装等)分配一个全球惟一的代码来构建一个全球物品信息实时共享的实物互联网(An Internet of Things，简称“物联网”)。 三、三、EPCEPC物联网物联网2. 2. EPCEPC系统结构系统结构 EPC系统是一个先进的、综合性的和复杂的系统。它由EPC编码体系、RFID系统及信息网络系统三个部分组成，主要包括六个方面：EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务（ONS）和EPC

38、信息服务（EPCIS）。PML：实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage）三、三、EPCEPC物联网物联网2. 2. EPCEPC系统结构系统结构系统构成名 称注 释EPC编码体系EPC代码用来标识目标的特定代码射频识别系统EPC 标签贴在物品之上或者内嵌在物品之中读写器识读EPC标签信息网络系统EPC中间件EPC系统的软件支持系统对象名称解析服务(Object Naming Service：ONS) EPC信息服务(EPC IS) 三、三、EPCEPC物联网物联网3.EPC3.EPC系统的工作流程系统的工作流程EPCEPC编码体系编码体系国际上目前还没有统一的RFID编码规

39、则。目前，日本支持的UID（Universal Identification，泛在识别）标准和欧美支持的EPC（Electronic Product Code，电子产品码）标准是当今影响力最大的两大标准，我国的RFID标准还未形成。 EPC编码有通用标识（GID），也有基于现有全球唯一的编码体系EAN/UCC的标识（SGTIN、SSCC、SGLN、GRAI、GIAI）。这类标识又分为96位和64位两种。EPCEPC编码体系编码体系EPCEPC编码体系编码体系1.EPC编码体系是EANUCC系统的拓展和延伸；2.EPC编码仅对生产厂商和产品进行编码；3.EPC编码给批次内的每一单件产品分配惟一的

40、EPC代码，该批次也可视为一个单一的实体对象分配一个批次的EPC代码。特点EPCEPC编码体系编码体系惟一性、科学性、兼容性、全面性、合理性、国际性、无歧视性特性：射频识别系统射频识别系统 信息网络系统信息网络系统 组成本地网络因特网信息网络系统信息网络系统 功能模块1.EPC中间件（系统管理）2.对象命名解析服务(ONS)（寻址）3.EPC信息服务(EPCIS)（信息存储）EPCEPC中中间间件件EPC中间件是连接读写器和企业应用程序的纽带，是一个网络的数据交换软件，用于加工和处理来自读写器的所有信息和事件流。主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据

41、存储和任务管理。对象命名解析服务对象命名解析服务(ONS)(ONS)ONS系统架构映射信息ONS服务器ONS缓冲存储器ONS工作过程：ONS查询过程 EPCIS以PML为系统的描述语言，主要包括客户端模块、数据存储模块和数据查询模块三个部分（在EPC1.0中称为PML服务器；在EPC2.0中，完善了功能并称为EPCIS服务器）。客户端模块主要实现物联网EPC标签信息向指定EPCIS服务器传输；数据存储模块将通用数据存储于数据库中，在产品信息初始化的过程中调用通用数据生成针对每一个产品的属性信息，并将其存储于PML文档中；数据查询模块根据客户端的查询要求和权限，访问相应的PML文档，生成HTML

42、文档，返回给客户端。EPCEPC信息服务信息服务(EPCIS)(EPCIS)EPCEPC信息服务信息服务(EPCIS)(EPCIS)EPCEPC信息服务信息服务(EPCIS)(EPCIS)三、三、EPCEPC物联网物联网4.EPC4.EPC系统特点系统特点 lEPC系统的特点 lEPC与射频识别技术的关系 lEPC与EAN/UCC之间的关系EPCEPC系统的特点系统的特点l开放的结构体系。l独立的平台与高度的互动性。l灵活的可持续发展的体系。 EPCEPC与射频识别技术的关系与射频识别技术的关系 RFID技术只是EPC系统的一部分；EPC系统应用只是RFID技术的应用领域之一EPCEPC与与E

43、AN/UCCEAN/UCC之间的关系之间的关系 EPC与EANUCC全球统一标识系统是兼容的EPC是EANUCC系统的延续和拓展。（1 1）UPCUPC编码向编码向EPCEPC编码的转换编码的转换注意：UPC的十进制编码要转换成BPC的十六进制符号。（2 2）EANEAN1313编码向编码向EPCEPC编码的转换编码的转换四、物联网的核心技术四、物联网的核心技术1.RFID1.RFID 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器 无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、

44、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。无线传感器网络（WSN）四、物联网的核心技术四、物联网的核心技术2.2.物联网核心技术：物联网核心技术：WSN (wireless sensor network )WSN (wireless sensor network )WSN体系结构：平面拓扑结构WSN体系结构：逻辑分层结构WSNWSN体系结构体系结构WSNWSN体系结构体系结构传感器节点体系结构传感器网络协议栈WSNWSN的特征的特征与现有无线网络的差别与现有无线网络的差别WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万）

45、，节点分布更为密集；由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障；环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的；传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等十分有限；传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效率带宽利用，其次才考虑节约能源；而WSN的首要设计目标是能源的高效使用，这也是WSN和传统网络最重要的区别之一。传感器节点的限制传感器节点的限制电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限。WSN的特点的特点大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠的网络、应用相关的网络、以数据为中心的网络。WSNWSN通信通信WSN在无线通信框架中的位

46、置WSNWSN融合融合WSN和其它无线通信技术的融合应用前景应用前景 RFID侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时RFID系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般WSN并不具有节点标识功能。RFID与WSN的结合存在很大的契机。 RFID与WSN可以在两个不同的层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN的融合，传感器网络架构下RFID与WSN的融合。RFID和WSN融合四、物联网的核心技术四、物联网的核心技术3. RFID3. RFID和和WSNWSN融合融合物联网架构下RFID与WSN的融合RFI

47、D和WSN融合四、物联网的核心技术四、物联网的核心技术 3. RFID3. RFID和和WSNWSN融合融合传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能基站RFID和WSN融合传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能节点RFID和WSN融合传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能传感标签RFID和WSN融合五、物联网应用五、物联网应用五、物联网应用五、物联网应用122五、物联网应用五、物联网应用 给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。畜牧溯源

48、123五、物联网应用五、物联网应用2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。无线葡萄园葡萄园环境监测系统示意图124上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击

49、等攻击性入侵。上海移动的车务通将在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。机场防入侵江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。电力管理物联网应用 五、物联网应用五、物联网应用125五、物联网应用五、物联网应用大鸭岛生态环境监测系统 2002年，由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分校以及巴港大西洋大学的科学家把无线传感器网络技术应用于监视大鸭岛海鸟的栖息情况。位于缅因州海岸大鸭岛上的海燕由于环境

50、恶劣，海燕又十分机警，研究人员无法采用通常方法进行跟踪观察。为此他们使用了包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像头在内的近10种传感器类型数百个节点，系统通过自组织无线网络，将数据传输到300英尺外的基站计算机内，再由此经卫星传输至加州的服务器。在那之后，全球的研究人员都可以通过互联网察看该地区各个节点的数据，掌握第一手的环境资料，为生态环境研究者提供了一个极为有效便利的平台。 大鸭岛生态环境监测系统 126五、物联网应用五、物联网应用水下无线传感器网络技术 根据目前欧美各国在研项目的文献资料，可以大致将水下传感器网络的组成结构可分为以下几类： (1) 基于水面浮标的(射频+水声通信)可任意升