物联网技术应用及实验教学培训课件.ppt

1、路漫漫其悠远路漫漫其悠远2022-6-8物联网技术应用及实验物联网技术应用及实验教学培训教学培训路漫漫其悠远路漫漫其悠远内容提要1.物联网技术概论2.物联网核心技术3.物联网应用领域4.物联网项目案例5.物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网（IOT）的定义物联网技术概论物联网物联网(The Internet of things)(The Internet of things)的概念是在的概念是在19991999年提出的，又名传感网，它的定年提出的，又名传感网，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别和义很简单：把所有物品通过射频识别和信息传感设备信息传感设备与与互联网互联网连接起来，实现

2、智能连接起来，实现智能化识别和管理。化识别和管理。路漫漫其悠远路漫漫其悠远十五年周期定律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,具有重大影响。物联网技术概论路漫漫其悠远路漫漫其悠远从Internet到IOT物联网技术概论路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网（IOT）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。利用云计算技术，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。物联网技术概

3、论端管云路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网的体系架构物联网技术概论路漫漫其悠远路漫漫其悠远内容提要1.物联网技术概论2.物联网核心技术3.物联网应用领域4.物联网项目案例5.物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：RFID物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：RFID物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：RFID物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：RFID物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：WSN物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：WSN体系结构WSN体系结构：物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远

4、物联网核心技术：WSN体系结构传感器节点体系结构传感器网络协议栈物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：WSN的特征物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术：WSN通信WSN在无线通信框架中的位置物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远WSN应用前景物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远什么叫云计算 云计算是网格计算,分布式计算,并行计算,效用计算,网络存储,虚拟化,负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物,它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算的完美系统，并借助 SAAS PAAS,IAAS等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端

5、用户手中,云计算的一个核心理念就是通过不断提高云的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受云的强大计算处理能力物联网核心技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网核心技术 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。物联

6、网架构下RFID与WSN的融合物联网与云计算结合路漫漫其悠远路漫漫其悠远内容提要1.物联网技术概论2.物联网核心技术3.物联网应用领域4.物联网项目案例5.物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网应用示意图工厂物联网路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网应用示意图物流物联网路漫漫其悠远路漫漫其悠远24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。畜牧溯源物联网路漫漫其悠远路漫漫其悠远25物联网应用 无线葡萄园2002 年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了

7、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。葡萄园环境监测系统示意图路漫漫其悠远路漫漫其悠远26机场安保&智慧电网 物联网应用 路漫漫其悠远路漫漫其悠远27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

8、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。 路漫漫其悠远路漫漫其悠远28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

9、水面浮标的(射频+水声通信)可任意升降的三维立体水下传感器网络系统。优点：布放比较容易，可利用太阳能、GPS以及水面上的无线通信，回避、降低了水下通信的困难。缺点：阻碍航道，易被发现破坏，容易随波逐流，位置不能固定。 (2) 由固定在海底基站的节点构成的，可任意升降的三维立体网络系统。通过光缆或声通信与水面网关、节点联结，将数据传输至基站。优点：不会影响航行。缺点：维护不容易。 (3) 基于水面浮标节点 (射频+水声通信)、水中自主航行器（水声通信）和水底固定节点（水声通信）的三维立体系统。优点：覆盖全面，配置灵活，功能强大。缺点：系统复杂，成本高。 与地面无线传感器网络相比，水下传感器网络仍

10、然存在着诸多困难：如有效带宽非常有限、水下信道非常恶劣等等，在这个领域还有许多的困难需要解决。 路漫漫其悠远路漫漫其悠远29物联网应用 人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。个人保健路漫漫其悠远路漫漫其悠远30物联网应用 利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。平安城市建设路漫漫其悠远路漫漫其悠远31n数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子

11、产品、通信产品、信息家电及智能家居等，通过不同的互连方式进行通信及数据交换,实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”的一种服务。n数字家庭的四大功能：信息、通信、娱乐和生活。 数字家庭通信物联网应用 智能家居路漫漫其悠远路漫漫其悠远32物联网应用 对珍贵的古老建筑进行保护，是文物保护单位长期以来的一个工作重点。将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中，无需拉线钻孔，便可有效地对建筑物进行长期的监测。此外，对于珍贵文物而言，在保存地点的墙角、天花板等位置，监测环境的温度、湿度是否超过安全值，可以更妥善地保护展览品的品质。文物保护路漫漫其悠远路漫漫其悠远33物联

12、网应用 探索外部星球一直是人类梦寐以求的理想，借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索，是一种经济可行的方案。NASA 的 JPL 实验室研制的 Sensor Webs 就是为将来的火星探测、选定着陆场地等需求进行技术准备的。现在该项目已在佛罗里达宇航中心的环境监测项目中进行测试和完善。空间、海洋探索美国宇航局的空间探索计划中无线传感器网络的应用模式示意图路漫漫其悠远路漫漫其悠远34物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、

13、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息物联网应用频谱 物联网应用路漫漫其悠远路漫漫其悠远内容提要1.物联网技术概论2.物联网核心技术3.物联网应用领域4.物联网项目案例5.物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远36物联网项目案例 智能家居物联网 本人主持广东省教育部

14、产学研项目（项目编号：2009B090300092），基于3G与ZigBee融合的智能家居远程监控系统，项目实施时间：2010.1-2011.12路漫漫其悠远路漫漫其悠远 智能家居服务器处于网关地位，其内置的WIFI/3G模块实现与用户手机互联，经过授权验证，用户手机能远程联接到家居服务器，读取服务器采集的实时数据（包括视频信息），实现“一机在手，带家行走”。家居服务器内网通过WIFI/ZIGBEE无线传感器网络组网，服务器作为数据汇聚节点，采集来自各WIFI/ZIGBEE终端节点的数据，分析、处理、压缩并编码，控制指令也经过ZIGBEE网络驱动相关执行部件，同时具有自学习功能和模式设定功能，

15、根据用户设定的模式（如睡眠模式、会客模式、餐炊模式、影院模式等）对家居环境整体参数进行自动调控（温湿度，光照，灯光明暗和音乐等）。 该系统可实现以下四方面的功能：1、远程视频监控：用户可随时通过专门开发的手机软件登陆系统监察家里（如老人，小孩，宠物等）；2、环境感知功能：由温湿度、烟雾等传感器组成的环境传感监控网络可以采集家居环境信息；3、家居控制智能化：可通过手机或遥控器控制家庭的电器和灯光，实现家居智能化。4、情景设定功能：能根据预定义的几种场景，如睡眠模式、会客模式、餐饮模式、影院模式等，自动调节灯光、光照度、温度，音乐等参数到各模式对应的状态，实现家居人性化和智能化。智能家居物联网 物

16、联网项目案例路漫漫其悠远路漫漫其悠远 1 智能家居智能家居路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网实验箱-智能家居组件物联网项目案例路漫漫其悠远路漫漫其悠远40物联网项目案例 农业物联网本人主持广东省教育部产学研项目（2010B090400185），基于无线传感器网络的农业信息化管理系统研发及示范，2011.1-2012.12路漫漫其悠远路漫漫其悠远农业物联网架构物联网项目案例 路漫漫其悠远路漫漫其悠远农业物联网基于无线物联云平台的南沙生态养殖系统是本人主持的省部产学研（无线传感器网络的农业信息化管理系统研发及示范）项目的一个扩展应用(横向课题），属于农业物联网系列，该系统基于无线物联技术，构建了一个远

17、程温度、光照、溶氧度、PH值等传感数据联合采集与数据融合，并引入云服务平台，平台中汇集养殖领域专家经验数据、政府部门宏观调控信息、区域内各养殖户水产品生产数量及鱼虾等水产品市场数据。通过该平台能实现养殖户与终端市场（超市、酒店等终端消费者）进行端对端的联结，从而有效避开了中间环节，防止出现农产品的“向钱葱”与“蒜你狠”现象（这是农产品的炒买炒卖与投机现象），作到农产品溯源与跟踪，保证农产品质量与新鲜，同时此系统不但能实现远程监控，同时通过汇集专家经验，能对水产养殖起到技术指导服务等作用物联网项目案例 路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远44物联网项目案例 医疗健康物联网无线体感网

18、理论研究路线：定位与组网，相辅相承；对立统一五大核心支撑技术作为研究与分析的工具八大应用领域作为核心技术的延伸和应用人员室内定位人员室内定位中医脉象采集中医脉象采集远程普适医疗远程普适医疗生理数据采集与挖掘生理数据采集与挖掘情景感知技术情景感知技术微传感技术微传感技术残疾辅助残疾辅助多传感数据融合多传感数据融合系统系统 天线天线 网络网络 节能节能疾病诊断疾病诊断RSSI定位定位组网组网生物兼容技术生物兼容技术健康监护健康监护运动分析指导运动分析指导路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网项目案例 医疗健康物联网 路漫漫其悠远路漫漫其悠远 无线体感网的物联网实验箱组件正在研发之中，敬请期待路漫漫其悠远路

19、漫漫其悠远内容提要1.物联网技术概论2.物联网核心技术3.物联网应用领域4.物联网项目案例5.物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网实验教学物联网实验箱总体设计思路路漫漫其悠远路漫漫其悠远物联网实验箱功能物联网实验教学路漫漫其悠远路漫漫其悠远50物联网实验教学1.以实际项目为背景，加以浓缩和萃取而设计成物联网教学实验箱，其具有很强的科研价值和应用意义2.基于组件的模块化设计思想，使其具有可扩展性强，灵活方便的特点。3.以安卓系统为应用层操作系统，能融入学生智能手机作为云计算终端，构造云计算平台物联网实验箱总体设计思路路漫漫其悠远路漫漫其悠远51物联网教学实验箱独有特点物联网实验教学1.底层硬件：模块齐全，功能强大，模块化设计，可扩展性强。路漫漫其悠远路漫漫其悠远52物联网教学实验箱独有特点物联网实验教学2.中间层：开放用户接口和通信协议，可作为教师科研平台，也可作为学生实训工具。算法层配备常用算法的编程实现源码，比如数据融合算法，情景感知算法等。路漫漫其悠远路漫漫其悠远53物联网教学实验箱独有特点物联网实验教学3.应用层：安卓系统，配备虚拟云计算平台软件，学生的智能手机安装此软件后，能与我们的物联网实验箱融为一体，成为实验箱云计算平台的一分子。