第一章物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用概論課件

物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用E-mail:2023/9/3物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用2023/8/21提要第一章概述(3學(xué)時(shí))第二章條形碼技術(shù)(次重點(diǎn)，3學(xué)時(shí))第三章射頻識(shí)別技術(shù)(重點(diǎn)，9+4學(xué)時(shí))第四章傳感器技術(shù)與傳感網(wǎng)絡(luò)(重點(diǎn)，9+4學(xué)時(shí))第五章無(wú)線定位技術(shù)(重點(diǎn)，9學(xué)時(shí))第六章智能信息設(shè)備(4學(xué)時(shí))第七章感知識(shí)別技術(shù)綜合應(yīng)用(3學(xué)時(shí))2023/9/3提要第一章概述(3學(xué)時(shí))2023/8/22參考書目1.教材丁明躍.物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)[M].中國(guó)鐵道出版社,2012.2.主要參考書龐明.物聯(lián)網(wǎng)條碼技術(shù)與射頻識(shí)別技術(shù)[M].中國(guó)物資出版社,2011.吳亞林,王勁松.物聯(lián)網(wǎng)用傳感器[M].電子工業(yè)出版社,2012.梁久禎.無(wú)線定位系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社,2013.高建良,賀建飚.物聯(lián)網(wǎng)RFID原理與技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,2013.2023/9/3參考書目1.教材2023/8/23考核方式1、平時(shí)成績(jī)(作業(yè)、上課出勤率等)占總評(píng)的30%。2、期末考試成績(jī)占總評(píng)的70%2023/9/3考核方式1、平時(shí)成績(jī)(作業(yè)、上課出勤率等)占總評(píng)的30%。24第一章概述1.1物聯(lián)網(wǎng)1.2自動(dòng)識(shí)別技術(shù)1.4

無(wú)線定位技術(shù)1.3傳感器及傳感網(wǎng)絡(luò)1.5智能信息設(shè)備2023/9/3第一章概述1.1物聯(lián)網(wǎng)1.2自動(dòng)識(shí)別技術(shù)1.451物聯(lián)網(wǎng)定義關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT)比較準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)(傳感網(wǎng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)等)，按約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來(lái)，通過(guò)各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。

1.1.1物聯(lián)網(wǎng)概述2023/9/31物聯(lián)網(wǎng)定義1.1.1物聯(lián)網(wǎng)概述2023/8/62物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

1999200420052009-8MIT提出物聯(lián)網(wǎng)概念U-Korea戰(zhàn)略感知中國(guó)2012《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》U-Japan戰(zhàn)略7IBM提出“智慧地球”2008“十二五”物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃2023/9/32物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

1999200420052009-87物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是1999年由美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID等學(xué)者提出的，他們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是指將所有物品通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)(特別是RFID)等傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理的網(wǎng)絡(luò)。2005年國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2008年IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛(SamuelJ．Palmisano)首次提出了“智慧的地球”的概念。

2009年8月，溫家寶總理視察無(wú)錫發(fā)表重要講話，鼓勵(lì)大力發(fā)展傳感網(wǎng)(“物聯(lián)網(wǎng)”)技術(shù)，并建立中國(guó)的“感知中心”，使“物聯(lián)網(wǎng)”在中國(guó)的研究被推向高潮。

2012年2月14日，《“十二五”物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》揭開神秘面紗，該規(guī)劃指出:“十二五”期間(2011年一2015年)，我國(guó)要初步完成產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建，形成較為完善的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，培育和發(fā)展10個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，100家以上骨干企業(yè)。2023/9/3物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是1999年由美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID81.1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

目前國(guó)外已提出很多標(biāo)準(zhǔn)，如EPCGlobal的ONS/PML標(biāo)準(zhǔn)體系，還有Telematics行業(yè)推出的NGTP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及其軟件體系架構(gòu)，以及EDDL,M2MXML,oBIX等。這里我們提供

三層體系框架以供參考。2023/9/31.1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)目前國(guó)外91感知層

感知層主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集涉及到的技術(shù)有多種，主要包括傳感器、RFID、多媒體信息采集、實(shí)時(shí)定位等等。傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)并協(xié)同信息處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器、RFID等數(shù)據(jù)采集技術(shù)所獲取數(shù)據(jù)的短距離傳輸、自組織組網(wǎng)以及多個(gè)傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。射頻識(shí)別RFID條碼二維碼傳感網(wǎng)WSN短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)感知層2023/9/31感知層射頻識(shí)別條碼傳感網(wǎng)短距離實(shí)時(shí)定感知層2023102網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層不單單是互聯(lián)網(wǎng)功能，它能夠?qū)崿F(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能。理想中的物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)層可以把感知層感知到的信息無(wú)障礙、高可靠性、高安全性地傳輸。為了實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相融合。2023/9/32網(wǎng)絡(luò)層2023/8/2113應(yīng)用層應(yīng)用層主要包含支撐平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能家居、智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流等行業(yè)應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層移動(dòng)POS金融供應(yīng)鏈智能運(yùn)輸工業(yè)自動(dòng)化智能建筑消防公共安全環(huán)境保護(hù)氣象數(shù)字化醫(yī)療遙感勘測(cè)軍事農(nóng)業(yè)林業(yè)水務(wù)電力煤炭石化2023/9/33應(yīng)用層移動(dòng)POS金融供應(yīng)鏈智能運(yùn)輸工業(yè)自動(dòng)化智121.1.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景1智能家居智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。2023/9/31.1.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景1智能家居2023/8/2132智能交通實(shí)時(shí)獲取路況信息，監(jiān)視和控制交通流量實(shí)現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡(luò)相連，優(yōu)化行車路線無(wú)縫地檢測(cè)、標(biāo)識(shí)車輛并收取行駛費(fèi)用142023/9/32智能交通實(shí)時(shí)獲取路況信息，監(jiān)視和控制交通流量14202143智能物流自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)檢測(cè)物品的出入，向供貨商自動(dòng)發(fā)送訂單自動(dòng)化運(yùn)輸物品上的電子標(biāo)簽根據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)信息，自動(dòng)選擇合適路徑供應(yīng)鏈商業(yè)模式變化用戶直接通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)向商品本身發(fā)訂單。用戶不在是向一個(gè)生產(chǎn)商定購(gòu)大宗的商品，而是按照用戶的訂單順序從不同的生產(chǎn)商購(gòu)買商品2023/9/33智能物流2023/8/2154智能醫(yī)療體內(nèi)智能診斷設(shè)備，有助于疾病的早期診斷，增強(qiáng)康復(fù)效果新型個(gè)人醫(yī)療設(shè)備，使得病人在家即可接受醫(yī)療，遠(yuǎn)程醫(yī)療可避免昂貴路費(fèi)，減少病人的壓力家庭中的智能設(shè)備，在老人出現(xiàn)意外時(shí)發(fā)出求助信號(hào)2023/9/34智能醫(yī)療2023/8/2161.1.4物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)感知識(shí)別技術(shù)，讓物品“開口說(shuō)話、發(fā)布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一環(huán)，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的最獨(dú)特的部分。物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”是位于感知識(shí)別層的大量信息生成設(shè)備，既包括采用自動(dòng)生成方式的RFID、傳感器、定位系統(tǒng)等，也包括采用人工生成方式的各種智能設(shè)備，例如智能手機(jī)、PDA、多媒體播放器、上網(wǎng)本、筆記本電腦等等。2023/9/31.1.4物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)感知識(shí)別技術(shù)，讓物品“172023/9/32023/8/2181.2自動(dòng)識(shí)別技術(shù)1.2.1條形碼技術(shù)一維條形碼二維條形碼1.2.2RFID技術(shù)2023/9/31.2自動(dòng)識(shí)別技術(shù)1.2.1條形碼技術(shù)2023/8/2191.2.1條形碼技術(shù)條形碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用和實(shí)踐中產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的一種廣泛應(yīng)用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制、交通等領(lǐng)域的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中占有重要的地位。

2023/9/31.2.1條形碼技術(shù)2023/8/220

1條形碼概念條形碼是一種可供電子儀器自動(dòng)識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，是由一組黑白相間、粗細(xì)不同的條、空符號(hào)按一定編碼規(guī)則排列組成的標(biāo)記，用以表示一定的信息，確認(rèn)某個(gè)物體，能正確快速地為產(chǎn)、供、銷各環(huán)節(jié)在采集、處理和交換信息時(shí)提供標(biāo)識(shí)。在條形碼下方的一組數(shù)據(jù)是代碼，它所表達(dá)的內(nèi)容和條形碼是一樣的。2023/9/31條形碼概念2023/8/221按碼制分類UPC碼EAN碼一維條碼25碼和交插25碼ITF-14碼和ITF-6碼二維條碼多維條形碼?行排式二維條碼?矩陣式二維條碼庫(kù)德巴碼(Codebar)128碼39碼(Code3of9)?商品條碼(EAN碼和UPC碼)物流條碼(128碼、39碼、庫(kù)德巴碼(Codabar))按維數(shù)分類

2條形碼分類2023/9/3按碼制分類UPC碼EAN碼一維條碼25碼和交插25碼ITF-223一維條形碼條碼符號(hào)的構(gòu)成起始符左側(cè)數(shù)據(jù)符中間分隔符右側(cè)數(shù)據(jù)符校驗(yàn)符終止符數(shù)據(jù)所表達(dá)的內(nèi)容和條形碼一樣左側(cè)空白區(qū)右側(cè)空白區(qū)供人識(shí)別字符標(biāo)志一個(gè)條碼符號(hào)的開始,閱讀器確認(rèn)此字符存在后開始處理掃描脈沖。標(biāo)志一個(gè)條碼符號(hào)的結(jié)束，閱讀器確認(rèn)此字符后停止處理代表一種算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果2023/9/33一維條形碼條碼符號(hào)的構(gòu)成起始符左側(cè)數(shù)據(jù)符中間分隔符右側(cè)數(shù)23信息容量低你知道嗎？應(yīng)用受限依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)糾錯(cuò)能力差常用一維條碼UPC碼(通用商品代碼，UniversalProductCode,UPC)EAN碼(歐洲物品編碼,EuropeanArticleNumbering)

128碼一維條形碼局限性2023/9/3信息容量低你知道嗎？應(yīng)用受限依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)糾錯(cuò)能力差常用一維條24EAN-13商品條形碼EAN-13碼的結(jié)構(gòu)UCC/EAN-13碼由13位數(shù)字組成，分三種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)由三部分組成。(1)前置碼由2~3位數(shù)字（X13X12或X13X12X11）組成，是EAN分配給國(guó)家（或地區(qū)）編碼組織的代碼。前置由EAN統(tǒng)一分配和管理，只代表分配和管理有關(guān)廠商識(shí)別代碼的國(guó)家（或地區(qū)）編碼組織。2023/9/3EAN-13商品條形碼EAN-13碼的結(jié)構(gòu)2023/8/225EAN分配給中國(guó)使用的商品條形碼前置碼有690、691、692、693、694、695，當(dāng)使用690、691時(shí)采用結(jié)構(gòu)一、當(dāng)使用692、693時(shí)采用結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)三暫未使用。圖書和期刊作為特殊商品也采用了EAN-13表示ISBN和ISSN，前置碼977用于期刊號(hào)ISSN，前置碼978用于圖書號(hào)ISBN。我國(guó)被分配使用7開頭的ISBN號(hào)，因此我國(guó)出版社出版的圖書上的條形碼全部以9787開頭。(2)廠商識(shí)別代碼由7~9位數(shù)字組成，由中國(guó)物品編碼中心負(fù)責(zé)分配和管理(3)商品項(xiàng)目代碼由3~5位數(shù)字組成，由廠商負(fù)責(zé)制定2023/9/3EAN分配給中國(guó)使用的商品條形碼前置碼有690、691、6926(4)校驗(yàn)碼由一位數(shù)字組成，用來(lái)校驗(yàn)X13一X12的編碼正確性。校驗(yàn)碼的計(jì)算步驟如下：2023/9/3(4)校驗(yàn)碼2023/8/227EAN-13條形碼的結(jié)構(gòu)(1)左側(cè)空白區(qū)位于條形碼符合最左側(cè)的與空的反射率相同的區(qū)域，其最小寬度為11個(gè)模塊寬(2)起始符

位于條形碼符號(hào)左側(cè)空白區(qū)的右側(cè)，表示信息開始的特殊符號(hào)，由101這3個(gè)模塊組成2023/9/3EAN-13條形碼的結(jié)構(gòu)2023/8/228

(3)左側(cè)數(shù)據(jù)符位于起始符右側(cè)，表示6位數(shù)字信息的一組條形碼字符，每個(gè)數(shù)字由7個(gè)模塊組成(4)中間分隔符是平分條形碼字符的特殊符號(hào)，由01010這5個(gè)模塊組成(5)右側(cè)數(shù)據(jù)符位于中間分隔符的右側(cè)，表示5位數(shù)字信息的一組條形碼字符，每個(gè)數(shù)字由7個(gè)模塊組成

(6)

校驗(yàn)符位于右側(cè)數(shù)據(jù)符的右側(cè)，表示校驗(yàn)碼的條形碼字符，由7個(gè)模塊組成

(7)終止符位于條形碼校驗(yàn)符的右側(cè)，表示信息結(jié)束的特殊符號(hào)，由101這3個(gè)模塊組成2023/9/3(3)左側(cè)數(shù)據(jù)符2023/8/229(8)右側(cè)空白區(qū)右側(cè)空白區(qū)最小寬度為7個(gè)模塊寬，為保護(hù)右側(cè)空白區(qū)的寬度，可以在條形碼符號(hào)終止符之后且與條形碼文字齊平之處添加“>”符號(hào)，“>”的位置和尺寸如下圖所示：2023/9/3(8)右側(cè)空白區(qū)2023/8/230

EAN-13由113個(gè)模塊組成，其中每個(gè)模塊代表?xiàng)l形碼中的一個(gè)細(xì)條或細(xì)空（對(duì)應(yīng)于字符集中的1或0）。EAN-13條形碼的模塊組成如下圖所示：2023/9/3EAN-13由113個(gè)模塊組成，其中每個(gè)模塊代31字符集在EAN-13商品條形碼中，由13位數(shù)字組成，每個(gè)數(shù)字由7個(gè)模塊組成。商品條形碼使用的字符集如下圖所示：2023/9/3字符集2023/8/232在標(biāo)準(zhǔn)版商品條形碼的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)第一位（最左側(cè)的一位數(shù)字）來(lái)確定其后6位數(shù)字中每個(gè)數(shù)字的編碼規(guī)則，即選擇上圖中的A子集還是B子集；而右側(cè)的5位數(shù)據(jù)符以及1位校驗(yàn)碼則根據(jù)每位的數(shù)字直；接選擇上圖的C子集。EAN-13商品條形碼左側(cè)數(shù)據(jù)符使用的字符集如下圖所示：2023/9/3在標(biāo)準(zhǔn)版商品條形碼的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中33設(shè)計(jì)實(shí)例已知一商品條形碼文字字符為693234010516X，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該條形碼(1)計(jì)算條形碼的校驗(yàn)字符根據(jù)校驗(yàn)碼計(jì)算過(guò)程可知該條形碼的校驗(yàn)字符為6(2)計(jì)算條形碼各字符的二進(jìn)制序列由于條形碼的第一個(gè)字符是6，可知EAN-13左側(cè)數(shù)據(jù)符使用的字符集規(guī)則為ABBBAA，因此可得出左側(cè)數(shù)據(jù)符的二進(jìn)制序列如下表所示：左側(cè)數(shù)據(jù)符的二進(jìn)制序列字符932340字符集ABBBAA二進(jìn)制序列0100112023/9/3設(shè)計(jì)實(shí)例左側(cè)數(shù)據(jù)符的二進(jìn)制序列字符932340字符集AB34

右側(cè)數(shù)據(jù)符均采用字符編碼的C子集，直接查表得出右側(cè)6個(gè)數(shù)據(jù)字符的二進(jìn)制序列，如下表所示：右側(cè)數(shù)據(jù)符字符105166字符集CCCCCC二進(jìn)制序列2023/9/3右側(cè)數(shù)據(jù)符字符105166字符集CC35

(3)構(gòu)造整個(gè)條形碼的二進(jìn)制序列按照“左側(cè)空白區(qū)起始符932340中間分隔符105166終止符右側(cè)空白區(qū)”的構(gòu)造方式，構(gòu)成的二進(jìn)制字符串序列，共113個(gè)字符長(zhǎng)度：10100010110100010011011010000101000110001101010101100110111001010011101100110101000010100000002023/9/3(3)構(gòu)造整個(gè)條形碼的二進(jìn)制序列2023/8/236常用二維條碼?PDF417碼QRCode碼4二維條碼是指在水平和垂直方向的二維空間存儲(chǔ)信息的條碼。行排式二維碼將多個(gè)短截的一維條碼在縱向堆積成兩行或多行矩陣式二維碼由點(diǎn)的矩陣式排列組合，在矩陣相應(yīng)元素位置上用點(diǎn)的出現(xiàn)表示二進(jìn)制“1”，空的出現(xiàn)表示二進(jìn)制“0”

。代表性條碼：Code49、PDF417代表性的條碼：QRCode、Data Matrix、MaxiCode等。QRCode碼2023/9/3常用二維條碼?PDF417碼4二維條碼行排式二維碼將多個(gè)375條碼閱讀器

商品上印刷的條形碼符號(hào)通過(guò)條形碼閱讀器的掃描讀入，經(jīng)過(guò)譯碼處理還原為數(shù)字碼輸入收款機(jī)，然后從機(jī)內(nèi)的商品數(shù)據(jù)資料庫(kù)中找到該商品的有關(guān)資料，再進(jìn)行相應(yīng)的銷售操作并獲取有關(guān)的銷售情報(bào)。

條形碼閱讀器的基本工作原理為：由光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)照射到條形碼符號(hào)上面，被反射回來(lái)的光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像在光電轉(zhuǎn)換器上，使之產(chǎn)生電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電路放大后產(chǎn)生模擬電壓，它與照射到條形碼符號(hào)上被反射回來(lái)的光成正比，再經(jīng)過(guò)濾波、整形，形成與模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的方波信號(hào)，經(jīng)譯碼器解釋為計(jì)算機(jī)可以直接接受的數(shù)字信號(hào)。2023/9/35條碼閱讀器商品上印刷的條形碼符號(hào)通過(guò)條形碼閱38光筆閱讀器：通過(guò)光筆的鏡頭發(fā)出一個(gè)很小的光點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)光點(diǎn)從左到右劃過(guò)條形碼時(shí)，在“空”的部分，光線被反射，“條”的部分，光線將被吸收，因此在光筆內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)變化的電壓，這個(gè)電壓通過(guò)放大、整形后用于譯碼。2023/9/3光筆閱讀器：通過(guò)光筆的鏡頭發(fā)出一個(gè)很小的光點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)光點(diǎn)從左39CCD條碼閱讀器CCD條碼閱讀器主要采用CCD(ChargeCoupledDevice)電荷耦合裝置，條形碼符號(hào)將光路成像在CCD感光器件陣列(光電二極管陣列)上，由于條和空的反光強(qiáng)度不同，映在感光器件上產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度也不同，通過(guò)掃描電路，把相應(yīng)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整形輸出，最后形成與條碼符號(hào)信息對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。2023/9/3CCD條碼閱讀器CCD條碼閱讀器主要采用CCD40激光掃描器

激光掃描器的基本工作原理為：通過(guò)一個(gè)激光二極管發(fā)出一束光線，照射到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的棱鏡或來(lái)回?cái)[動(dòng)的鏡子上，反射后的光線穿過(guò)閱讀窗照射到條形碼表面，光線經(jīng)過(guò)條或空的反射后返回閱讀器，由一個(gè)鏡子進(jìn)行采集、聚焦，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。該信號(hào)將通過(guò)掃描器或終端上的譯碼軟件進(jìn)行譯碼。

2023/9/3激光掃描器激光掃描器的基本工作原理為：通過(guò)一個(gè)激41固定式和移動(dòng)式條碼閱讀器2023/9/3固定式和移動(dòng)式條碼閱讀器2023/8/242

店內(nèi)條碼(In-storeMarking)一種僅供店內(nèi)自行印貼的條碼，僅可以在店內(nèi)使用，不能對(duì)外流通的條碼。

原印條碼(SourceMarking)指產(chǎn)品在制造生產(chǎn)階段已印在商品標(biāo)簽或包裝容器上的商品條碼，通常由產(chǎn)品的供應(yīng)商申請(qǐng)，在產(chǎn)品出廠前即印妥，適合于大量生產(chǎn)的商品。應(yīng)用：商品2023/9/3店內(nèi)條碼(In-storeMark43

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)(InternationalStandardBookNumber)，簡(jiǎn)稱ISBN，是專門為識(shí)別圖書等文獻(xiàn)而設(shè)計(jì)的國(guó)際編號(hào)。應(yīng)用：圖書、期刊國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)期刊號(hào)(Internationalstandardserialnumber,ISSN)是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3297制定的連續(xù)出版物國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編碼。2023/9/3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)(Internation44

1.2.2RFID技術(shù)2023/9/31.2.2RFID技術(shù)2023/8/2451.2.2RFID技術(shù)

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中“讓物品開口說(shuō)話”的關(guān)鍵技術(shù)，RFID標(biāo)簽上的信息，通過(guò)無(wú)線通信將信息自動(dòng)采集到信息處理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)物品的識(shí)別。主要應(yīng)用于：道路自動(dòng)收費(fèi)、門禁控制/電子門票、一卡通、物流和供應(yīng)管理、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運(yùn)包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動(dòng)物身份標(biāo)識(shí)等。2023/9/31.2.2RFID技術(shù)2023/8/246射頻識(shí)別即(RFID,RadioFrequencyIdentification)技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽，利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的和讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。1RFID概念、歷史和現(xiàn)狀2023/9/3射頻識(shí)別即(RFID,RadioFreq47RFID較其它技術(shù)明顯的優(yōu)點(diǎn)是電子標(biāo)簽和閱讀器無(wú)需接觸便可

完成識(shí)別。射頻識(shí)別技術(shù)改變了條形碼依靠"有形"的一維或二維幾何圖案來(lái)提供信息的方式，通過(guò)芯片來(lái)提供存儲(chǔ)在其中的數(shù)量巨大的"無(wú)形"信息。RFID技術(shù)和條碼兩者之間在有無(wú)寫入信息能力、能否實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識(shí)別和批量識(shí)別、運(yùn)營(yíng)成本等方面有著較大區(qū)別。RFID對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)而言是一場(chǎng)革命，極大地提高了信息處理效率和準(zhǔn)確度。2023/9/3RFID較其它技術(shù)明顯的優(yōu)點(diǎn)是電子標(biāo)簽和閱讀器無(wú)需接觸便可48與條碼識(shí)別技術(shù)相比，RFID的優(yōu)勢(shì)：1、為每件物品分配唯一的標(biāo)識(shí)2、掃描速度快3、體積小、易封裝4、抗污染能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)穿透性識(shí)別5、可重復(fù)使用6、穿透性和無(wú)障礙閱讀7、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量大8、安全性高2023/9/32023/8/249

RFID標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的核心：RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容和編碼標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)際上已形成了五大標(biāo)準(zhǔn)組織，分別代表不同團(tuán)體或國(guó)家的利益。1、EPCglobal2、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)/國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)3、AIMglobal4、IP-X5、UID總的來(lái)看：EPCglobal是由北美產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織UCC和歐洲產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織EAN聯(lián)合成立，在全球擁有上百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪和制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、保潔等跨國(guó)公司的支持；AIM、ISO、UID則代表了歐美國(guó)家和日本；IP-X的成員則以非洲、大洋洲、亞洲等國(guó)家為主。2RFID的地盤誰(shuí)作主2023/9/3 RFID標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪的核心：RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容和編碼標(biāo)準(zhǔn)。503原理及分類RFID技術(shù)

利用感應(yīng)、無(wú)線電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信，進(jìn)行識(shí)別及數(shù)據(jù)交換。

電感耦合方式和電磁反向散射耦合方式2023/9/33原理及分類RFID技術(shù)電感耦合方式和電磁反向散射耦合方式51RFID系統(tǒng)組成

標(biāo)簽讀寫器：傳送器、接收器、微處理器、天線。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，統(tǒng)稱為閱讀器(Reader)，所以業(yè)界常將RFID系統(tǒng)分為閱讀器、天線和標(biāo)簽三大組件。2023/9/3RFID系統(tǒng)組成標(biāo)簽2023/8/252讀寫器發(fā)射RF能量形成電磁場(chǎng)，作用距離和范圍的大小取決于發(fā)射功率和天線。讀寫器與標(biāo)簽建立無(wú)線通信，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。標(biāo)簽通過(guò)該區(qū)域時(shí)被觸發(fā)，發(fā)送存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，或根據(jù)讀寫器的指令改寫存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。RFID的工作過(guò)程2023/9/3讀寫器發(fā)射RF能量形成電磁場(chǎng)，作用距離和范圍的大小取決于發(fā)射53射頻標(biāo)簽的分類(1)根據(jù)標(biāo)簽工作方式主動(dòng)標(biāo)簽ActiveTag：自身電源供電被動(dòng)標(biāo)簽PassiveTag：通過(guò)電磁感應(yīng)獲取半主動(dòng)標(biāo)簽：帶有電池，只對(duì)內(nèi)部數(shù)字電路供電(2)根據(jù)標(biāo)簽的讀寫方式只讀型標(biāo)簽只讀標(biāo)簽一次寫入只讀標(biāo)簽可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽讀寫型標(biāo)簽2023/9/3射頻標(biāo)簽的分類2023/8/254(3)根據(jù)標(biāo)簽的工作頻率低頻標(biāo)簽：500kHz以下，用于動(dòng)物識(shí)別、行李識(shí)別等高頻標(biāo)簽：500kHz~1GHz，用于電子門票、門禁控制等微波標(biāo)簽：1GHz以上，用于集裝箱自動(dòng)識(shí)別、ETC等(4)根據(jù)標(biāo)簽的工作距離遠(yuǎn)程標(biāo)簽：>100cm近程標(biāo)簽：10~100cm超近程標(biāo)簽：0.2cm~10cm2023/9/3(3)根據(jù)標(biāo)簽的工作頻率2023/8/255

標(biāo)簽(Tag)是由耦合元件、芯片及微型天線組成，每個(gè)標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，附著在物體上，用來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。電子標(biāo)簽最重要的特點(diǎn)之一：工作頻率，它決定著RFID系統(tǒng)工作原理RFID系統(tǒng)識(shí)別距離電子標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本不同頻段標(biāo)簽詳細(xì)介紹2023/9/3標(biāo)簽(Tag)是由耦合元件、芯片及微型天線組成，56

典型的工作頻率：125kHz、134kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、900MHz、2.45GHz、5.8GHz等。典型的工作頻率2023/9/3典型的工作頻率：125kHz、134k57典型工作頻率有125kHz和134kHz一般為無(wú)源標(biāo)簽。傳送數(shù)據(jù)時(shí)，需位于閱讀器天線輻射的近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。最大閱讀距離10cm典型應(yīng)用：動(dòng)物、容器、工具識(shí)別，電子閉鎖防盜等。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：ISO11784/11785；ISO18000-2(125~135kHz)。外觀：項(xiàng)圈式、耳牌式、注射式和藥丸式等主要優(yōu)勢(shì)：省電、廉價(jià)工作頻率不受無(wú)線電頻率管制約束可穿透水、有機(jī)組織和木材等非常適合近距離、低速度、數(shù)據(jù)量少的識(shí)別應(yīng)用等。劣勢(shì)：標(biāo)簽存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較少只適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用(1)低頻段(30~300kHz)電子標(biāo)簽2023/9/3典型工作頻率有125kHz和134kHz(1)低頻段(3058(2)高頻段(3~30MHz)電子標(biāo)簽典型工作頻率13.56MHz工作原理與低頻標(biāo)簽完全相同：電感耦合方式一般也采用無(wú)源方式，其工作能量也通過(guò)電感(磁)耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場(chǎng)中獲得。最大閱讀距離10m典型應(yīng)用：電子車票、電子身份證和電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14443、15693、18000-3(13.56MHz)等基本特點(diǎn)與低頻標(biāo)準(zhǔn)相同，但可以選較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。一般制成卡片狀。2023/9/3(2)高頻段(3~30MHz)電子標(biāo)簽典型工作頻率13.559(3)超高頻

(300MHz~3GHz)與微波

(2.45GHz以上)電子標(biāo)簽典型工作頻率433.92MHz、862~928MHz、2.45GHz、5.8GHz分為有源標(biāo)簽、無(wú)源標(biāo)簽閱/識(shí)讀距離>1m，典型情況為4~7m

讀寫器天線一般為定向天線典型特點(diǎn)主要集中以下幾個(gè)方面：●是否無(wú)源●無(wú)線讀寫距離●是否支持多標(biāo)簽讀寫●是否適合高速識(shí)別應(yīng)用●讀寫器的發(fā)射功率容限●電子標(biāo)簽及讀寫器的價(jià)格典型應(yīng)用：移動(dòng)車輛識(shí)別、電子身份證、倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用和電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等2023/9/3(3)超高頻(300MHz~3GHz)與微波(2.60表2-1不同頻段電子標(biāo)簽的特點(diǎn)總結(jié)工作頻率協(xié)議一般最大讀寫距離受方向影響芯片價(jià)格(相對(duì))數(shù)據(jù)傳輸速率(相對(duì))目前使用情況125kHzISO11784/11785ISO18000-210cm無(wú)一般慢大量使用13.56MHzISO/IEC1444310cm無(wú)一般較慢大量使用ISO/IEC15693單向180cm，全向100cm無(wú)低較快大量使用860~930MHzISO/IEC18000-6、EPCx1m一般一般讀快，寫較慢大量使用2.45GHzISO/IEC18001-31m一般較高較快可能大量使用5.8GHzISO/IEC18001-51m以上一般較高較快可能大量使用2023/9/3表2-1不同頻段電子標(biāo)簽的特點(diǎn)總結(jié)工作頻率協(xié)議一般最大受61讀寫器是前端系統(tǒng)與后臺(tái)系統(tǒng)的接口。因其工作模式一般是主動(dòng)向標(biāo)簽詢問(wèn)標(biāo)識(shí)信息，所以有時(shí)又稱詢問(wèn)器(Interrogator)。閱讀器可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)口、RS232串口或USB接口同主機(jī)相連，通過(guò)天線同RFID標(biāo)簽通信。為了方便，閱讀器和天線以及智能終端設(shè)備會(huì)集成在一起形成可移動(dòng)的手持式閱讀器。4讀寫器(閱讀器)2023/9/3讀寫器是前端系統(tǒng)與后臺(tái)系統(tǒng)的接口。因其工作模式一般是主動(dòng)向標(biāo)62讀寫器的接收范圍受電波頻率、標(biāo)簽尺寸形狀和讀寫器的功率等很多因素的影響。一般來(lái)說(shuō)：低頻被動(dòng)標(biāo)簽的接收距離在1英尺(≈30.48cm)以內(nèi)高頻被動(dòng)標(biāo)簽的接收距離在3英尺左右超高頻標(biāo)簽的接收距離在10~20英尺使用電池的半主動(dòng)和主動(dòng)標(biāo)簽的接收距離可達(dá)300英尺甚至更遠(yuǎn)和收音機(jī)一樣，射頻標(biāo)簽和讀寫器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。不同頻率有不同特點(diǎn)，其用途也形形色色：低頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽便宜，節(jié)省能量，穿透廢金屬物體力強(qiáng)，最適合用于含水分較高的物體超高頻作用范圍廣，傳送數(shù)據(jù)速度快，但較耗能，穿透力較弱，作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾，適用于監(jiān)測(cè)從港口運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)的物品。2023/9/3讀寫器的接收范圍受電波頻率、標(biāo)簽尺寸形狀和讀寫器的功率63射頻技術(shù)遇到的一個(gè)問(wèn)題是讀寫器沖突，即一個(gè)讀寫器接收到的信息和另一個(gè)讀寫器接收到的信息發(fā)生沖突，產(chǎn)生重疊。一種解決方法是使用TDMA技術(shù)，即指揮讀寫器在不同時(shí)間收發(fā)信號(hào)，從而保證讀寫器不會(huì)相互干擾。但在同一區(qū)域的物品就可能被讀取多次，因此就要建立相應(yīng)的防碰撞機(jī)制去避免這種情況的發(fā)生。射頻讀寫器通過(guò)多種方式和標(biāo)簽傳送信息，目前不是所有讀寫器都能支持不同種類的標(biāo)簽。讀寫器和標(biāo)簽一樣，得通過(guò)具體的需求決定其使用的種類和數(shù)量。2023/9/3射頻技術(shù)遇到的一個(gè)問(wèn)題是讀寫器沖突，即一個(gè)讀寫器接收到的信息645RFID技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用說(shuō)明物流物流倉(cāng)儲(chǔ)是RFID最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，UPS、DHL、Fedex等國(guó)際物流巨頭都在積極試驗(yàn)RFID技術(shù)?？蓱?yīng)用的過(guò)程包括：物流過(guò)程中的貨物追蹤，信息自動(dòng)采集，倉(cāng)儲(chǔ)管理應(yīng)用，郵政包裹，快遞等交通高速不停車，出租車管理，公交車樞紐管理，鐵路機(jī)車識(shí)別等。已有不少較為成功的案例。汽車制造、防盜、定位、車鑰匙。可以應(yīng)用于汽車的自動(dòng)化，個(gè)性化生產(chǎn)，汽車的防盜、汽車的定位，可以做為安全性極高的汽車鑰匙。國(guó)際上有成功案例。零售由沃爾瑪、麥德隆等大超市一手推動(dòng)的RFID應(yīng)用。可應(yīng)用的過(guò)程包括商品的銷售數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、補(bǔ)貨、防盜等。身份識(shí)別RFID技術(shù)由于天生的快速讀取與難偽造性，而被廣泛應(yīng)用于個(gè)人的身份識(shí)別證件。如現(xiàn)在開展的電子護(hù)照項(xiàng)目、我國(guó)的第二代身份證、學(xué)生證等其它各種電子證件。制造業(yè)應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量追蹤、自動(dòng)化生產(chǎn)、個(gè)性化生產(chǎn)等。在貴重及精密的貨品生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用更為迫切。服裝業(yè)可以應(yīng)用于服裝的自動(dòng)化生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、品牌管理、單品管理、渠道管理等過(guò)程，隨著標(biāo)簽價(jià)格的降低，這一領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮膽?yīng)用潛力。醫(yī)療可以應(yīng)用于醫(yī)院的醫(yī)療器械管理、病人身份識(shí)別、嬰兒防盜等領(lǐng)域。2023/9/35RFID技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用說(shuō)明物流物流倉(cāng)儲(chǔ)是RFI65防偽RFID技術(shù)具有很難偽造的特性，可以應(yīng)用的領(lǐng)域包括貴重物品(煙、酒、藥品)的防偽、票證的防偽等資產(chǎn)管理各類資產(chǎn)(貴重的或數(shù)量大相似性高的或危險(xiǎn)品等)。隨著標(biāo)簽價(jià)格的降低，幾乎可以涉及到所有的物品。食品水果、蔬菜、生鮮、食品等保鮮度管理。由于食品、水果、蔬菜、生鮮上含水份多，會(huì)影響正常的標(biāo)簽識(shí)別，所以該領(lǐng)域的應(yīng)用將在標(biāo)簽的設(shè)計(jì)及應(yīng)用模式上有所創(chuàng)新。動(dòng)物識(shí)別訓(xùn)養(yǎng)動(dòng)物、畜牧牲口、寵物等識(shí)別管理，動(dòng)物的疾病追蹤，畜牧牲口的個(gè)性化養(yǎng)殖等。在國(guó)際上已有不少較為成功的案例。圖書館書店、圖書館、出版社等應(yīng)用?？梢源蟠鬁p少書籍的盤點(diǎn)、管理時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)租借、還書等功能。在美國(guó)、歐洲、新加坡等已有圖書館應(yīng)用成功案例。在國(guó)內(nèi)有圖書館正在測(cè)試中。航空制造、旅客機(jī)票、行李包裹追蹤?？梢詰?yīng)用于飛機(jī)的制造，飛機(jī)零部件的保養(yǎng)及質(zhì)量追蹤、旅客的機(jī)票、快速登機(jī)、旅客的包裹追蹤。軍事彈藥、槍支、物資、人員、卡車等識(shí)別與追蹤。美國(guó)在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中已有大量使用。美國(guó)國(guó)防部已與其上萬(wàn)的供應(yīng)商正在對(duì)軍事物資進(jìn)行電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)與識(shí)別。其它門禁、考勤、電子巡更、一卡通、消費(fèi)、電子停車場(chǎng)等。2023/9/3防偽RFID技術(shù)具有很難偽造的特性，可以應(yīng)用的領(lǐng)域包括貴重物661.3傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)

在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器主要負(fù)責(zé)接收物品“講話”的內(nèi)容。傳感器技術(shù)是從自然信源獲取信息并對(duì)獲取的信息進(jìn)行處理、變換、識(shí)別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，它涉及傳感器、信息處理和識(shí)別的規(guī)劃設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、測(cè)試、應(yīng)用及評(píng)價(jià)改進(jìn)活動(dòng)等內(nèi)容。DS18B20溫度傳感器DHT11濕度傳感器BH1750光強(qiáng)傳感器MQ-2煙霧傳感器DS18B20溫度傳感器2023/9/31.3傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)DS18B20溫度傳感67無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirelesssensornetworks,WSN)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象信息，并發(fā)給觀察者。WSN的特征：電源能量有限、通信能量有限、計(jì)算能力有限、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大分布廣、自組織動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)等。WSN通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)(sensornode)、匯聚節(jié)點(diǎn)(sinknode)和管理節(jié)點(diǎn)(managernode)。2023/9/3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless681.3.1傳感器技術(shù)1傳感器的概念國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665—87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。這一定義包含了以下幾個(gè)方面的含義：(1)傳感器是測(cè)量裝置，能完成測(cè)量任務(wù)。(2)它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量、也可能是化學(xué)量、生物量等。(3)它的輸出量是某一物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示等，這就是所謂的“可用信號(hào)”的含義。(4)輸出與輸入有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系要有一定的規(guī)律。根據(jù)字義可以將傳感器理解為一感二傳，即感受信息并傳遞出去。2023/9/31.3.1傳感器技術(shù)1傳感器的概念2023/8/2692傳感器的組成人類為了認(rèn)識(shí)物質(zhì)及事物的本質(zhì)，需要對(duì)物質(zhì)特性進(jìn)行測(cè)量，其中大多數(shù)是對(duì)非電量的測(cè)量。非電量不能直接使用一般的電工儀表和電子儀器進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)橐话愕碾姽x表和電子儀器只能測(cè)量電量，而要求輸入的信號(hào)為電信號(hào)非電量需要轉(zhuǎn)化成與其有一定關(guān)系的電量，再進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換技術(shù)的器件就是傳感器。傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，如圖所示。

2023/9/32傳感器的組成2023/8/2703傳感器的分類按被測(cè)量分類物理量傳感器力學(xué)量壓力傳感器、力矩傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、位移傳感器、尺度傳感器、密度傳感器、硬度傳感器等熱學(xué)量溫度傳感器、熱流傳感器、熱導(dǎo)傳感器光學(xué)量可見光傳感器、紅外光傳感器、紫外光傳感器、照度傳感器、色度傳感器、圖像傳感器、亮度傳感器磁學(xué)量磁場(chǎng)傳感器、磁通傳感器電學(xué)量電流傳感器、電壓傳感器、電場(chǎng)強(qiáng)度傳感器、聲學(xué)量噪聲傳感器、超聲波傳感器、聲表面?zhèn)鞲衅魃渚€射線傳感器、輻射量傳感器、離子傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器生物量傳感器生物量體壓傳感器、脈搏傳感器、心音傳感器、血液傳感器、呼吸傳感器、血容量傳感器、體電圖傳感器、生化量酶式傳感器、免疫血型傳感器、微生物傳感器、血?dú)鈧鞲衅鳌⒀弘娊赓|(zhì)傳感器、2023/9/33按物力學(xué)量壓力傳感器、力矩傳感器、加速度傳感器、流量傳感器714常用傳感器介紹溫度傳感器溫度傳感器是家用電器中應(yīng)用最多的，常用的有以下幾種：

取暖器電烤箱

電熱鍋

電熨斗

空調(diào)2023/9/34常用傳感器介紹溫度傳感器取暖器電烤箱電熱鍋72a：手動(dòng)復(fù)位式溫控器(溫度開關(guān))溫度降低后，需手動(dòng)才能接通電路。電熱水壺

雙金屬片達(dá)到一定溫度時(shí)，由于形變而產(chǎn)生瞬間跳動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，迅速斷開電路。2023/9/3a：手動(dòng)復(fù)位式溫控器(溫度開關(guān))溫度降低后，需手動(dòng)才能接通電73飲水機(jī)雙金屬片b：自動(dòng)復(fù)位式溫控器(恒溫開關(guān))溫控器內(nèi)部的雙金屬片達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)斷開電路；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)接通電路，從而保持溫度的恒定。電熱水瓶

2023/9/3飲水機(jī)雙金屬片b：自動(dòng)復(fù)位式溫控器(恒溫開關(guān))溫控器內(nèi)74c：電子溫控器

數(shù)字家電利用微控制器進(jìn)行智能化控制。與之配套的各種傳感器，包括熱敏電阻、熱敏晶體管等也在家用電器中扮演著重要角色。DS18B20溫度傳感器NTC熱敏電阻

2023/9/3c：電子溫控器數(shù)字家電利用微控制器進(jìn)行智能75電冰箱的控制器

電壓力鍋智能微波爐智能電飯鍋熱敏電阻用于測(cè)量電子測(cè)溫計(jì)空調(diào)2023/9/3電冰箱的電壓力鍋智能微波爐智能電飯鍋熱敏電76(2)加速度傳感器加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力。就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個(gè)常量，比如g，也可以是變量。加速度計(jì)有兩種：一種是角加速度計(jì)，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。

MPU-92/65加速度模塊ADXL345加速度模塊2023/9/3(2)加速度傳感器加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力77高速列車的車廂在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)發(fā)生傾斜，而頻繁的左右擺動(dòng)，容易使人感覺(jué)暈眩。利用加速度傳感器，計(jì)算機(jī)根據(jù)列車轉(zhuǎn)彎的半徑和速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)每節(jié)車廂的傾斜角度，從而達(dá)到高速、安全、舒適的目的。應(yīng)用：自動(dòng)調(diào)節(jié)車廂擺動(dòng)的擺式列車列車轉(zhuǎn)向架2023/9/3高速列車的車廂在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)發(fā)生傾斜，而頻繁的左右擺動(dòng)，容易使人78應(yīng)用：步態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)利用加速度傳感器采集人的步態(tài)數(shù)據(jù)。步態(tài)識(shí)別是一種生物識(shí)別技術(shù)。人走路的姿態(tài)是每個(gè)人特有的生物特征，難以隱藏，并可遠(yuǎn)距離、非接觸地識(shí)別。步態(tài)信號(hào)采集識(shí)別系統(tǒng)在疾病預(yù)防、診斷和康復(fù)、體育訓(xùn)練中可起到輔助作用。2023/9/3應(yīng)用：步態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)利用加速度傳感器采集人的步態(tài)數(shù)據(jù)。2079應(yīng)用：照相機(jī)防抖動(dòng)系統(tǒng)1、感光元件防抖——機(jī)身的CCD框架產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，對(duì)成像落點(diǎn)進(jìn)行矯正(索尼)。2、光學(xué)防抖——鏡頭中的對(duì)焦鏡產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，對(duì)光路進(jìn)行矯正(佳能)。CCD框架移動(dòng)2023/9/3應(yīng)用：照相機(jī)防抖動(dòng)系統(tǒng)1、感光元件防抖——CCD框架移動(dòng)2080

(3)稱重傳感器

稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器應(yīng)先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用稱重傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命。主要有S型、懸臂型、輪輻式、板環(huán)式、膜盒式、橋式、柱筒式等幾種樣式。HX711稱重傳感器模塊電阻應(yīng)變式稱重傳感器2023/9/3(3)稱重傳感器HX711稱重傳感器模塊電阻應(yīng)變812023/9/32023/8/2825傳感器的微型化、網(wǎng)絡(luò)化隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，微處理器、存儲(chǔ)器等電子器件日益微型化，而傳感器、執(zhí)行器的微型化程度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，成了信息系統(tǒng)微型化的“瓶頸”。隨著微機(jī)電系統(tǒng)、傳感器、無(wú)線通信，以及集成電路等技術(shù)的發(fā)展和成熟，低成本、低功耗的微型傳感器的大量生產(chǎn)成為可能。同時(shí)，將傳感器、微處理器、執(zhí)行器合為一體，構(gòu)成微電子機(jī)械系統(tǒng)，是人們很久的愿望。于是，“MEMS(MicroElectroMechanicalSystem微機(jī)械電子系統(tǒng))技術(shù)”應(yīng)運(yùn)而生。傳感器的信息獲取技術(shù)，已從過(guò)去的單一化逐漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。2023/9/35傳感器的微型化、網(wǎng)絡(luò)化隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，微處理器、存83微機(jī)械電子系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)

微機(jī)電系統(tǒng)是采用微機(jī)械加工技術(shù)，將微型傳感器、微型執(zhí)行器、和相應(yīng)的處理電路集成在一起的微型器件或微型系統(tǒng)。機(jī)械部分能夠微型化嗎？2023/9/3微機(jī)械電子系統(tǒng)(MicroElectroMechanic84MEMS微型傳感器壓強(qiáng)傳感器壓力傳感器微傳感器的尺寸大多為毫米級(jí)，甚至更小。例如：壓力微傳感器可放在注射針頭內(nèi)，送入血管測(cè)量血液流動(dòng)情況。加速度傳感器三軸陀螺儀2023/9/3MEMS微型傳感器壓強(qiáng)傳感器壓力傳感器微傳感器的尺寸大多為85MEMS微型執(zhí)行器2023/9/3MEMS2023/8/286自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)，美軍越來(lái)越多地使用精確制導(dǎo)武器，實(shí)行戰(zhàn)場(chǎng)上的精確打擊。為提高命中精度，將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(陀螺儀)和GPS復(fù)合后作為制導(dǎo)技術(shù)。GPS提供時(shí)間和定位數(shù)據(jù)，并校準(zhǔn)陀螺儀；而陀螺儀提供飛行參數(shù)，在GPS信號(hào)中斷期間進(jìn)行導(dǎo)航。二者取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高導(dǎo)航精度。第四代制導(dǎo)炸彈優(yōu)于激光制導(dǎo)炸彈的顯著特點(diǎn)：導(dǎo)彈采用GPS定位和微型陀螺儀制導(dǎo)，導(dǎo)彈發(fā)射后無(wú)需人工干預(yù)，可自主飛行，具有多目標(biāo)攻擊能力。MEMS微型陀螺儀MEMS與“精確打擊”2023/9/3自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)，美軍越來(lái)越多地使用精確制導(dǎo)武器，實(shí)行戰(zhàn)場(chǎng)上的87傳感技術(shù)MEMS通信技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”由此孕育而生2023/9/3傳感技術(shù)MEMS通信技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)”由此881.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN是利用大量的微型傳感器(結(jié)點(diǎn))，通過(guò)無(wú)線通信形成網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)感知現(xiàn)場(chǎng)的信息。結(jié)點(diǎn)中的微處理器對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理后，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層層轉(zhuǎn)發(fā)，最終發(fā)送給基站，再由基站傳送給用戶，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。2023/9/31.3.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN是利用大量的微型傳感器(結(jié)點(diǎn)89WSN由成千上萬(wàn)個(gè)微型傳感器組成，每個(gè)微型傳感器稱為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)“結(jié)點(diǎn)”。這些結(jié)點(diǎn)采用MEMS技術(shù)，在一個(gè)微小的芯片上集成了信息采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線電通信等多種功能。傳感器微型處理器無(wú)線通信最小的芯片只有150×150×7.5微米2023/9/3WSN由成千上萬(wàn)個(gè)微型傳感器組成，每個(gè)微型傳感器稱為網(wǎng)絡(luò)的一90無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的意義。WSN引起了全世界的關(guān)注，被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò)。WSN被稱為21世紀(jì)最具影響的技術(shù)之一；是改變世界的十大新興技術(shù)之首；是全球未來(lái)的四大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。在WSN研究及其應(yīng)用方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跬絾?dòng)，它已成為我國(guó)信息領(lǐng)域，位居世界前列的少數(shù)項(xiàng)目之一。2023/9/3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的意義。WSN引起了全世界的關(guān)注，被認(rèn)為是繼互91

應(yīng)用：水下傳感器網(wǎng)絡(luò)

作為海洋監(jiān)測(cè)的理想媒介以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新興應(yīng)用一一水下聲學(xué)傳感器網(wǎng)絡(luò)(UASN,UnderwaterAcousticSensorNetwork)具有廣泛的發(fā)展前景，例如:對(duì)目標(biāo)海域進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)控，探索海洋資源、監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境和輔助導(dǎo)航等。2023/9/3應(yīng)用：水下傳感器網(wǎng)絡(luò)2023/8/292

應(yīng)用：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)指的是將各種各樣的傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組織起來(lái)構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各種傳感器實(shí)時(shí)采集農(nóng)田信息并及時(shí)反饋給農(nóng)戶，使農(nóng)民足不出戶便可掌握監(jiān)控區(qū)域的農(nóng)田環(huán)境及作物信息，另外，農(nóng)民也可以通過(guò)手機(jī)或者電腦遠(yuǎn)程控制設(shè)備，自動(dòng)控制系統(tǒng)減少了灌溉、作物管理的用工人數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。2023/9/3應(yīng)用：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)2023/8/293應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)智能家居

物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中需要各種感知設(shè)備實(shí)時(shí)的采集家具設(shè)施信息，不同的應(yīng)用所需的感知信息也不同。比如，安防時(shí)需要攝像頭實(shí)時(shí)的拍攝家庭內(nèi)部的影像信息;利用磁傳感器來(lái)監(jiān)控門窗閉合的情況;可燃?xì)怏w、煙霧傳感器可以用來(lái)檢測(cè)室內(nèi)是否有毒氣泄漏或火災(zāi)情況。在智能家電應(yīng)用中，需要溫度傳感器監(jiān)控室內(nèi)溫度和采集設(shè)備；需要光線傳感器探測(cè)室內(nèi)光線，調(diào)節(jié)照明的亮度。2023/9/3應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)智能家居2023/8/2941.4無(wú)線定位技術(shù)

定位就是得到人或事物在特定環(huán)境中，某一時(shí)刻的基于某種坐標(biāo)系的坐標(biāo)及相關(guān)信息。由于定位技術(shù)領(lǐng)域的研究發(fā)展，目前人們已提出了許多得到定位信息的解決方案，如衛(wèi)星定位(GPS、伽利略以及我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、以及地磁定位技術(shù)等。2023/9/31.4無(wú)線定位技術(shù)2023/8/2951GPS定位

GPS定位基本原理：測(cè)量接收機(jī)與多個(gè)衛(wèi)星之間的距離，通過(guò)三點(diǎn)定位法確定接收機(jī)的位置。在GPS導(dǎo)航過(guò)程中，因建筑物和植被等原因，GPS信號(hào)會(huì)出現(xiàn)中斷。此時(shí)，由微型陀螺儀提供移動(dòng)角度，結(jié)合車輛移動(dòng)的時(shí)間及速度，可計(jì)算出方向和距離，以此檢查移動(dòng)車輛的行進(jìn)路線，作為GPS的輔助導(dǎo)航，直到GPS信號(hào)恢復(fù)正常。MEMS陀螺儀GPS衛(wèi)星導(dǎo)航2023/9/31GPS定位GPS定位基本原96GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)汽車定位手機(jī)定位老人小孩定位寵物定位2023/9/3GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)汽車定位手機(jī)定位老人小孩定位寵物定位2972北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是由我國(guó)自行研發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位通信系統(tǒng)(CNSS)，是繼美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)定位系統(tǒng)之后，世界第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

該系統(tǒng)分為“北斗一代”和“北斗二代”，分別由4顆(兩顆工作衛(wèi)星、兩顆備用衛(wèi)星)和35顆北斗定位衛(wèi)星、地面控制中心、北斗用戶終端三部分組成。2023/9/32北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)2023/8/2983WiFi定位WiFi定位方便且低廉，主流技術(shù)是基于信號(hào)指紋的定位方法，其過(guò)程分為：訓(xùn)練：現(xiàn)場(chǎng)勘察室內(nèi)區(qū)域內(nèi)每個(gè)位置的無(wú)線信號(hào)指紋(通常表示為該位置可偵測(cè)到的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)AP的信號(hào)強(qiáng)度所構(gòu)成的向量)，這些指紋及其相應(yīng)的位置最終形成由二元組(指紋，位置)構(gòu)成的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，供下一步查詢使用。運(yùn)行：用戶將其所在位置的指紋作為關(guān)鍵字查詢指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，定位系統(tǒng)根據(jù)定位算法將指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中最匹配的指紋所對(duì)應(yīng)的位置作為用戶的定位結(jié)果。WiFi定位可實(shí)現(xiàn)房間級(jí)別(或米級(jí))的精度，如需更高精度的定位，單憑WiFi指紋就不夠了。用戶的歷史位置和運(yùn)動(dòng)信息能進(jìn)一步提高定位精度。2023/9/33WiFi定位WiFi定位方便且低廉，主流技術(shù)是993多跳網(wǎng)絡(luò)定位

WiFi和GPS都是單跳網(wǎng)絡(luò)，終端設(shè)備(GPS接收機(jī)、無(wú)線網(wǎng)卡)直接與基站(衛(wèi)星、AP)通信，形成以基站為中心的星型網(wǎng)絡(luò)。

隨著無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，定位技術(shù)也相應(yīng)地從基站定位升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)定位的方式；網(wǎng)絡(luò)中少量節(jié)點(diǎn)(一般稱為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)或錨節(jié)點(diǎn))通過(guò)手工設(shè)置或GPS擁有全局位置信息，其余大量節(jié)點(diǎn)先獲取與鄰居節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)相互配合進(jìn)而獲得全局定位置。

2023/9/33多跳網(wǎng)絡(luò)定位 WiFi和GPS都是單跳網(wǎng)絡(luò)100所有定位技術(shù)都離不開的3個(gè)主要環(huán)節(jié)(1)物理測(cè)量

對(duì)物理世界的測(cè)量手段包括：WiFi、GPS、BlueTooth、ZigBee、UWB、紅外、光波、聲波和超聲波等，最新的研究工作還使用了廣播信號(hào)和地磁場(chǎng)；

測(cè)量結(jié)果的表示包括距離、方向、區(qū)域、連接關(guān)系和信號(hào)指紋等。

具有位置區(qū)分性(即不同位置上信號(hào)的觀測(cè)結(jié)果是不同的)的任何信號(hào)都能用來(lái)定位，一般情況下空氣成分不能作