物聯(lián)網(wǎng)及應(yīng)用33

1、什么是無線傳感網(wǎng)絡(luò)？無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點組成的多跳無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)大規(guī)模、自組織、隨機(jī)部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?jīng)常變化 、傳感器節(jié)點資源有限。1數(shù)字世界傳感數(shù)據(jù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)據(jù)物理世界界無線傳感感網(wǎng)絡(luò)連接物理理世界和和數(shù)字世世界2無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的特點點傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是集集成了檢檢測、控控制以及及無線通通信的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)節(jié)點數(shù)目目更為龐龐大（上上千甚至至上萬），節(jié)點點分布更更為密集集由于環(huán)境境影響和和能量耗耗盡，節(jié)節(jié)點更容容易出現(xiàn)現(xiàn)故障環(huán)境干擾擾和節(jié)點點故障容容易導(dǎo)致致網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)的變化化傳感器節(jié)節(jié)點具有有處理能能力和

2、存存儲能力力等都十十分有限限傳統(tǒng)無線線網(wǎng)絡(luò)設(shè)設(shè)計的首首要目標(biāo)標(biāo)是提供供高服務(wù)務(wù)質(zhì)量和和高效帶帶寬利用用，其次次才是考考慮節(jié)約約能源；而傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的首要要設(shè)計目目標(biāo)是能能源的高高效利用用，這也也是傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)與傳統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的的最重要要區(qū)別之之一。3技術(shù)框架架嵌入式系系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)MEMS監(jiān)控探測測物理世世界各種層次次任務(wù)的的協(xié)調(diào)與與調(diào)度緊密聯(lián)結(jié)結(jié)物理世世界小型或微微型的運運算，存存儲，控控制單元元自組織,能效的通通信低成本，低能耗耗的傳感感器與執(zhí)執(zhí)行器4節(jié)點結(jié)構(gòu)構(gòu)傳感器MCURF通信電池?zé)o線信號號溫度濕度噪聲目標(biāo)運動動光照條件件壓力土壤購成成節(jié)點之間間采用無線線通信感知環(huán)境境或目標(biāo)的特特性5節(jié)點結(jié)

3、構(gòu)構(gòu)典型的傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點點光學(xué)傳感器節(jié)點電路電源電路電池外殼光傳感器環(huán)境傳感器濕度、溫度、壓力6環(huán)境監(jiān)測測7節(jié)點能量量消耗節(jié)點能量量消耗每個傳感感器節(jié)點點的能量量有限節(jié)點通常常不可充充電耗能途徑徑傳感數(shù)據(jù)處理理通信（主主要耗能能途徑）節(jié)點在不不同工作作狀態(tài)下下的能耗耗05101520能量(mW)SensingCPUTXRXIDLESLEEP8無線自組組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)(MESH)節(jié)點移動動9無線自組組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)(MESH)10無線自組組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)(MESH)11用戶終端端和設(shè)備備無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展的的基本特特征無線傳感網(wǎng)絡(luò)移動電話PDA標(biāo)簽GPS無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)互連低耗自組

4、泛在協(xié)同12異構(gòu)互連低耗自組泛在協(xié)同如何對大大規(guī)模低低成本的的無線傳傳感網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點供供電；如如何應(yīng)對對無線傳傳感網(wǎng)絡(luò)絡(luò)部署的的隨機(jī)性性，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)在時時間和空空間上的的復(fù)雜多多變性無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展的的基本特特征13異構(gòu)互連低耗自組泛在協(xié)同如何應(yīng)對對無線傳傳感網(wǎng)絡(luò)絡(luò)內(nèi)（即即節(jié)點）的異構(gòu)構(gòu)性和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)間的的異構(gòu)性性；如何何應(yīng)對無無線傳感感網(wǎng)絡(luò)的的可擴(kuò)展展性無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展的的基本特特征14異構(gòu)互連低耗自組泛在協(xié)同如何建立立多應(yīng)用用場景自自適應(yīng)模模型以及及多傳感感數(shù)據(jù)協(xié)協(xié)同處理理方法；如何對對多傳感感數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行協(xié)同同處理，應(yīng)對無無線傳感感網(wǎng)絡(luò)的的泛在性性無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展的的基本

5、特特征15無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)應(yīng)用醫(yī)療監(jiān)護(hù)護(hù)智能交通通智能家居居環(huán)境監(jiān)測測國防軍事事防災(zāi)減災(zāi)災(zāi)工業(yè)監(jiān)控控新一代網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)無線傳感感網(wǎng)絡(luò)將將在新一一代網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中起重重要作用用16挑戰(zhàn)有許多尚尚未解決決的問題題有許多尚尚待發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的問題題有許多尚尚待拓展展的應(yīng)用用 具有安全性的操作系統(tǒng) 自動地址分配方法 精準(zhǔn)的定位方法 高效的MAC協(xié)議 面向應(yīng)用的可靠性路由協(xié)議 多網(wǎng)關(guān)的優(yōu)化配置問題 自適應(yīng)的狀態(tài)切換與節(jié)點調(diào)度 高效協(xié)同的事件監(jiān)測手段 感知數(shù)據(jù)的查詢、分析及挖掘 移動傳感器引發(fā)的問題 17物聯(lián)網(wǎng)的的概念2009年月日，溫溫總理在在無錫調(diào)調(diào)研時，對微納納傳感器器研發(fā)中中心予以以高度關(guān)關(guān)注，提提出了把把“感知知

6、中國”中心設(shè)設(shè)在無錫錫、輻射射全國的的想法。2009年9月14日。國家中長長期科學(xué)學(xué)與技術(shù)術(shù)發(fā)展規(guī)規(guī)劃（2006-2020年）和“新一一代寬帶帶移動無無線通信信網(wǎng)”重大專項項中均將傳傳感網(wǎng)列列入重點點研究領(lǐng)領(lǐng)域。定義：把所有物物品通過過射頻識識別（RFID）、紅外外感應(yīng)器器、全球球定位系系統(tǒng)、激激光掃描描器等信信息傳感感設(shè)備與與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)連接起起來，進(jìn)進(jìn)行信息息交換和和通訊，實現(xiàn)智智能化識識別、定定位、跟跟蹤、監(jiān)監(jiān)控和管管理181995 2004 2005 2008 2009-6 2009-8 2009-9 未來IBM向美國政府提出的“智慧的地球”戰(zhàn)略“下一代I-Hub”計劃U-Korea戰(zhàn)略U

7、-Japan戰(zhàn)略物聯(lián)網(wǎng)概念提出通信展中近三分之一展品與物聯(lián)網(wǎng)概念有關(guān)通信展中首家以物聯(lián)網(wǎng)為宣傳語09年6月 物聯(lián)網(wǎng)行動計劃 09年8月 感知中國1995年，比爾蓋蓋茨在其未來之路路一書中已已提及物物聯(lián)網(wǎng)概概念。2005年11月17日，在突突尼斯舉舉行的信信息社會會世界峰峰會（WSIS）上，國際電信信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了了ITU互聯(lián)網(wǎng)報報告2005：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)，報告指指出，無無所不在在的“物物聯(lián)網(wǎng)”通信時時代即將將來臨，世界上上所有的的物體從從輪胎到到牙刷、從房屋屋到紙巾巾都可以以通過因因特網(wǎng)主主動進(jìn)行行交換。射頻識識別技術(shù)術(shù)（RFID）、傳感感器技術(shù)術(shù)、納米米技術(shù)、智能嵌嵌入技術(shù)術(shù)將到更更加廣泛

8、泛的應(yīng)用用。2009年1月，IBM首席執(zhí)行行官彭明明盛提出出“智慧慧地球”構(gòu)想，其中物物聯(lián)網(wǎng)為為“智慧慧地球”不可或或缺的一一部分，而奧巴馬在就職演演講后已已對“智智慧地球球”構(gòu)想想提出積積極回應(yīng)應(yīng)，并提提升到國家級發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略略。物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展19互聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)的的網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)物品的網(wǎng)絡(luò)M2M物聯(lián)網(wǎng)的的演進(jìn)路路徑演進(jìn)技術(shù)進(jìn)步步社會發(fā)展展應(yīng)用范圍圍服務(wù)擴(kuò)擴(kuò)展定義：將通信模模塊植入入機(jī)器，將機(jī)器器聯(lián)入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)感知能力力：條形碼+RFID+傳感器+攝像頭，信息的的有限感感知通信能力力：移動通信信技術(shù)為為主，信信息的有有限傳送送應(yīng)用場景景：受網(wǎng)絡(luò)覆覆蓋范圍圍、終端端體積大大小、終終端供電電能力強(qiáng)強(qiáng)弱等因因素

9、，導(dǎo)導(dǎo)致應(yīng)用用受限定義：將傳感設(shè)設(shè)備植入入物體，將物體體聯(lián)入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)感知能力力：傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)+智能芯片片+條形碼+RFID+傳感器+攝像頭，信息的的全面和和透徹感感知通信能力力：寬帶移動動通信技技術(shù)+傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，信信息的更更自由傳傳送應(yīng)用場景景：受限范圍圍縮小，應(yīng)用極極大豐富富物聯(lián)網(wǎng)M2M演進(jìn)演進(jìn)演進(jìn)演進(jìn)20物聯(lián)網(wǎng)的的典型技技術(shù)體系系架構(gòu)21水下傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)水下傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)具有以以下特點點:信道帶寬寬窄,受具體水水環(huán)境影影響較大大,多跳長距距離傳輸輸時誤碼碼率,沖突率較較高節(jié)點位置置易產(chǎn)生生漂移,節(jié)點設(shè)備備易損毀毀水下傳感感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)在開發(fā)發(fā)海洋,保護(hù)海洋洋環(huán)境,監(jiān)測港口口海底狀狀況以及及海

10、洋國國防方面面都突顯顯出重要要的作用用22物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用案例例港口物流流監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)BOSS系統(tǒng)涵涵蓋了計計費、結(jié)結(jié)算、營營業(yè)、帳帳務(wù)和客客戶服務(wù)務(wù)等系統(tǒng)統(tǒng)的功能能，是一一體化的的、信息息資源充充分共享享的支撐撐系統(tǒng);H2000系統(tǒng)統(tǒng)是實現(xiàn)現(xiàn)全國海海關(guān)信息息共享和和報關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)處理理的通關(guān)關(guān)作業(yè)信信息化管管理平臺臺。 公路運輸 進(jìn)關(guān) 水路運輸 出關(guān) 公路運輸 堆場 應(yīng)用系統(tǒng) 海關(guān)內(nèi)部移動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用GPSGISLBSRFID傳感器網(wǎng)絡(luò)RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控船舶監(jiān)控RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)GPSGISLBSRFID傳感器網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控電子關(guān)鎖海關(guān)行業(yè)平臺海關(guān)H2000系統(tǒng)電子關(guān)鎖海事管理平臺堆場管理平臺海關(guān)

11、行業(yè)平臺海關(guān)H2000系統(tǒng)BOSS支撐系統(tǒng)統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（行業(yè)業(yè)網(wǎng)關(guān)）位置平臺臺二維碼平平臺M2M平臺RFID視頻監(jiān)控控平臺23堆場無線線應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化,信息化是是堆場管管理的發(fā)發(fā)展方向向：快速速的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和信息息通信技技術(shù)是提提高物流流業(yè)工作作和管理理效率的的有效途途徑。貨柜場,又稱堆場場。如集集裝箱堆堆場(CONTAINER YARD:CY)：指辦理理集裝箱箱重箱或或空箱裝裝卸，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運，保保管，交交接的場場所.24堆場無線線應(yīng)用堆場網(wǎng)絡(luò)絡(luò)信息化化面臨的的問題:在傳統(tǒng)的的堆場管管理中，管理員員通過有有線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的方式式或者傳傳統(tǒng)無線線網(wǎng)絡(luò)的的方式來來實施調(diào)調(diào)度指令令，某些些惡劣環(huán)環(huán)境下鋪鋪設(shè)有線線網(wǎng)絡(luò)

12、困困難或者者成本太太高；施工不能能影響現(xiàn)現(xiàn)有物流流調(diào)度作作業(yè)否否則代價價太大；視頻監(jiān)控控以及一一些高速速移動下下的業(yè)務(wù)務(wù)無法展展開。在這樣的的背景下下希望能能有一套套在惡劣劣環(huán)境下下能提供供方便寬寬帶介入入和應(yīng)用用的無線線系統(tǒng)。25堆場無線線應(yīng)用需需求無線視頻頻監(jiān)控：堆場大范范圍視頻頻監(jiān)控,進(jìn)行實時時視頻監(jiān)監(jiān)控并將將數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)奖O(jiān)監(jiān)控調(diào)度度中心。進(jìn)行貨貨物有效效監(jiān)管、降低災(zāi)災(zāi)害的發(fā)發(fā)生?？梢蕴峁┕└采w區(qū)區(qū)域內(nèi)的的移動視視頻實時時監(jiān)控,觀察貨物物運輸情情況。貨車調(diào)度度、ERP、貨物條條形碼、RFID、貨運、裝卸無無線融合合：操作人員員隨時接接受監(jiān)控控中心的的調(diào)度指指令,提高工作作效率；操作人員員

13、無需要要花時間間尋找貨貨物或手手工輸入入大量數(shù)數(shù)據(jù)，降降低勞動動成本出入庫的的貨物能能及時出出現(xiàn)在管管理清單單上，同同一管理理，消除除過量庫庫存，保保證安全全庫存實時掌握握訂單狀狀況、消消除訂單單延遲，提高客客戶服務(wù)務(wù)質(zhì)量高效的及及時統(tǒng)一一管理消消除了錯錯誤的發(fā)發(fā)生機(jī)率率26堆場無線線應(yīng)用需需求無線寬帶帶接入：在需要辦辦公的區(qū)區(qū)域可以以方便地地寬帶上上網(wǎng)、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程辦公公、信息息傳輸?？梢詫⒍喽鄠€堆場場通過無無線連接接到一起起，進(jìn)行行數(shù)據(jù)和和多媒體體傳輸。無線車載載系統(tǒng)：在叉車、貨車等等常見的的移動裝裝置上安安裝通信信終端，方便操操作員在在行程過過程中更更新貨物物各項記記錄，工工作時間間表、或或及

14、時的的語音通通信等。無線VoIP語音通信信：在堆場各各個區(qū)域域、監(jiān)控控調(diào)度中中心，通通過普通通支持Wi-Fi的終端，進(jìn)行無無線語音音溝通（可多方方通話），以滿滿足實時時信息溝溝通需要要，提高高工作效效率。27堆場無線線應(yīng)用組組網(wǎng)示意意圖監(jiān)控中心心28無線寬帶帶接入支持WIFI的終端（PC，手機(jī)）接入到到無線MESH網(wǎng)絡(luò)，跳跳接至MESH網(wǎng)關(guān)，隨隨時隨地地訪問Internet；室內(nèi)、室室外全區(qū)區(qū)覆蓋：堆場的的各個重重要場所所。A200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200iA200e/A200i29貨車定位位調(diào)度

15、可以通過過在貨車車上裝上上帶GPS接收的WIFI設(shè)備.接入MESH網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控中心心通過貨貨車的位位置和堆堆場的需需求,通過MESH網(wǎng)絡(luò),來發(fā)布語語音或者者文字調(diào)調(diào)度信息息.貨車司機(jī)機(jī)通過接接入MESH網(wǎng)絡(luò)的車車載終端端來接收收并執(zhí)行行調(diào)度指指令,大大提高高了生產(chǎn)產(chǎn)效率發(fā)送調(diào)度度指令接收指令令并返回回信息30無線視頻頻監(jiān)控在堆場的的各重要要場所布布置無線線攝像頭頭，采用用有線或或無線方方式就近近連接至至MESH節(jié)點，由由監(jiān)控中中心實時時集中監(jiān)監(jiān)控；被壓縮成成流媒體體格式的的圖像信信號從攝攝像機(jī)傳傳送到無無線路由由器（通通過有線線或無線線方式），再由由無線路路由器接接入到無無線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中，傳傳送到監(jiān)監(jiān)控中心心。31ERP、RFID、貨運、裝卸無無線融合合搭建無線線MESH網(wǎng)絡(luò)，使使用各種種終端