無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)課件

1、主要內(nèi)容第一節(jié) RFID技術(shù)第二節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)第三節(jié) （視頻） 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在物流中的應(yīng)用第一節(jié) RFID技術(shù)一、RFID技術(shù)概念二、RFID系統(tǒng)組成 三、RFID工作流程四、RFID工作原理五、RFID系統(tǒng)分類(lèi) 六、RFID技術(shù)的特點(diǎn) 七、RFID技術(shù)的應(yīng)用一、RFID技術(shù)概念RFID技術(shù)(RadioFrequencyIdentification)無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的識(shí)別技術(shù)基本原理是電磁理論。是利用電磁能量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別 與數(shù)據(jù)采集技術(shù)。RFID技術(shù)的發(fā)展二、RFID系統(tǒng)組成 信號(hào)發(fā)射機(jī)(射頻標(biāo)簽)發(fā)射接收天線(xiàn)信號(hào)接收機(jī)(閱讀器)編程器1信號(hào)發(fā)射機(jī)(射頻標(biāo)簽) 標(biāo)簽:帶有線(xiàn)圈、天線(xiàn)、

2、存儲(chǔ)器與控制系統(tǒng)的低電集成電路。能夠自動(dòng)或在外力的作用下，把存儲(chǔ)的信息主動(dòng)發(fā)射出去。概念特點(diǎn)1信號(hào)發(fā)射機(jī)(射頻標(biāo)簽) 種類(lèi)標(biāo)識(shí)標(biāo)簽便攜式數(shù)據(jù)文件按調(diào)制方式分主動(dòng)式標(biāo)簽被動(dòng)式標(biāo)簽按存儲(chǔ)器的類(lèi)型分只讀標(biāo)簽讀寫(xiě)標(biāo)簽按有無(wú)電源分無(wú)源標(biāo)簽有源標(biāo)簽其它種類(lèi)低頻標(biāo)簽中頻標(biāo)簽高頻標(biāo)簽主動(dòng)式標(biāo)簽、被動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式被動(dòng)式標(biāo)簽電源內(nèi)置于標(biāo)簽內(nèi)讀卡器通過(guò)無(wú)線(xiàn)電頻率傳輸能量標(biāo)簽電池有無(wú)所需信號(hào)強(qiáng)度低高范圍可達(dá)100m3到5m讀取多標(biāo)簽1000個(gè)3米內(nèi)幾百個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)128 Kb可讀可寫(xiě)128字節(jié)可讀可寫(xiě)優(yōu)點(diǎn)：工作可靠性高，信號(hào)傳送距離遠(yuǎn)。缺點(diǎn)：標(biāo)簽的使用壽命受到限制，貴優(yōu)點(diǎn):具有永久的使用期，便宜缺點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x短被

3、動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)式標(biāo)簽應(yīng)用:零售行業(yè)的傳統(tǒng)標(biāo)簽 應(yīng)用：軍事; 交通控制只讀標(biāo)簽與讀寫(xiě)標(biāo)簽只讀標(biāo)簽讀寫(xiě)標(biāo)簽只讀標(biāo)簽一次性編程只讀標(biāo)簽可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽內(nèi)容在標(biāo)簽出廠(chǎng)時(shí)已被寫(xiě)入只可在應(yīng)用前一次性編程寫(xiě)入經(jīng)擦除后可重新編程寫(xiě)入，識(shí)別過(guò)程中標(biāo)簽內(nèi)容不改寫(xiě)標(biāo)簽應(yīng)用過(guò)程中數(shù)據(jù)雙向傳輸無(wú)源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽無(wú)源標(biāo)簽：標(biāo)簽中不含有電池的標(biāo)簽。特點(diǎn)：工作時(shí)距識(shí)讀器的天線(xiàn)比較近使用壽命長(zhǎng)。有源標(biāo)簽標(biāo)簽中含有電池的標(biāo)簽。特點(diǎn)：距識(shí)讀器天線(xiàn)的距離較無(wú)源標(biāo)簽要遠(yuǎn)有源標(biāo)簽需定期更換電池。 按標(biāo)簽含信息量大小分標(biāo)識(shí)標(biāo)簽特點(diǎn)：存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)號(hào)碼，用于對(duì)特定的標(biāo)識(shí)項(xiàng)目，如人、物、地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目的詳細(xì)的特定的信息，需與系統(tǒng)相連接的數(shù)

4、據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查找。便攜式數(shù)據(jù)文件標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常大，足可以看作是一個(gè)數(shù)據(jù)文件。特點(diǎn)：用戶(hù)可編程標(biāo)簽中除了存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)碼外，還存儲(chǔ)有大量的被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目其他的相關(guān)信息，如包裝說(shuō)明、工藝過(guò)程說(shuō)明等。低頻(Low Frequency)： 使用的頻段范圍為10KHz-1MHz，常見(jiàn)的主要規(guī)格有125KHz、135KHz。一般這個(gè)頻段的電子卷標(biāo)都是被動(dòng)式優(yōu)點(diǎn)：其標(biāo)簽靠近金屬或液體的物品上時(shí)能夠有效發(fā)射訊號(hào)，缺點(diǎn)：讀取距離短、無(wú)法同時(shí)進(jìn)行多卷標(biāo)讀取以及信息量較低，應(yīng)用：門(mén)禁系統(tǒng)、動(dòng)物芯片、汽車(chē)防盜器和玩具等。高頻(High Frequency)： 使用的頻段范圍為1MHz-400MHz，常見(jiàn)的主要規(guī)格為13.5

5、6MHz。這個(gè)頻段的標(biāo)簽主要還是以被動(dòng)式為主，優(yōu)點(diǎn)：和低頻相較，傳輸速度較快且可進(jìn)行多標(biāo)簽辨識(shí)應(yīng)用：最大的應(yīng)用就是Smart Card，一般應(yīng)用于圖書(shū)館管理、產(chǎn)品管理等。按頻率分超高頻(Ultra High Frequency)： 使用的頻段范圍為400MHz-1GHz，常見(jiàn)的主要規(guī)格有433 MHz、868-950MHz。主動(dòng)式和被動(dòng)式的應(yīng)用在這個(gè)頻段都很常見(jiàn)，被動(dòng)式標(biāo)簽讀取距離約3-4公尺左右，傳輸速率較快，而且因?yàn)樘炀€(xiàn)可采用蝕刻或印刷的方式制造，因此成本較低，雖然在金屬與液體的物品上的應(yīng)用較不理想，但由于讀取距離較遠(yuǎn)、信息傳輸速率較快，而且可以同時(shí)進(jìn)行大數(shù)量標(biāo)簽的讀取與辨識(shí)，因此目前已成

6、為市場(chǎng)的主流，未來(lái)將廣泛應(yīng)用于航空旅客與行李管理系統(tǒng)、貨架及棧板管理、出貨管理、物流管理等。微波(Microwave)： 使用的頻段范圍為1GHz以上，常見(jiàn)的主要規(guī)格有2.45GHz、5.8GHz。微波頻段的特性與應(yīng)用和超高頻段相似，讀取距離約為2公尺，但是對(duì)于環(huán)境的敏感性較高，一般應(yīng)用于行李追蹤、物品管理、供應(yīng)鏈管理等。按頻率分RFID主要頻段標(biāo)準(zhǔn)及特性按適度距離分遠(yuǎn)程標(biāo)簽（100cm以上）近程標(biāo)簽（10100 cm）超近程標(biāo)簽（0.210cm）2.信號(hào)接收機(jī)(閱讀器） 組成天線(xiàn)、射頻模塊、讀寫(xiě)模塊基本功能1.利用射頻技術(shù)讀取標(biāo)簽信息，或?qū)⑿畔?xiě)入標(biāo)簽，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息

7、傳輸。2.信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶錯(cuò)誤校驗(yàn)與更正等讀寫(xiě)器基本功能構(gòu)造示意3.編程器(可讀寫(xiě)標(biāo)簽系統(tǒng)用) 離線(xiàn)(offline)式：預(yù)先在標(biāo)簽中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，等到開(kāi)始應(yīng)用時(shí)直接把標(biāo)簽附在被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目上。在線(xiàn)(online)式：在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來(lái)處理時(shí)使用。4天線(xiàn)(Antenna)影響天線(xiàn)發(fā)射接收的因素系統(tǒng)功率形狀相對(duì)位置三、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊（RFDC）標(biāo)簽與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)空氣介質(zhì)以無(wú)線(xiàn)電波的形式進(jìn)行的。 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、遠(yuǎn)距離的傳輸，必須把數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在一個(gè)規(guī)則變化的、信號(hào)比較強(qiáng)的電波上，這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)制，規(guī)則變化的電波叫做載波。在RFID系統(tǒng)中，載波電波一般由閱讀器或編程器發(fā)出

8、 。有很都方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在載波上的調(diào)制，如調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等。三、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊（RFDC）影響數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)近的首要因素是載波信號(hào)與標(biāo)簽中數(shù)據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度。影響數(shù)據(jù)傳輸距離的因素還包括障礙物、發(fā)射、接收天線(xiàn)的設(shè)計(jì)和布置，噪聲干擾等。無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑赫瓗鬏敚簡(jiǎn)我坏妮d波頻率傳輸數(shù)據(jù)寬帶傳輸：即擴(kuò)頻技術(shù)傳輸，使用一定范圍的頻率傳輸數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度更快，可靠性更高1. 給產(chǎn)品加射頻識(shí)別標(biāo)簽 2. 給包裝箱加識(shí)別標(biāo)簽 3. 解讀器對(duì)標(biāo)簽識(shí)讀 中央信息系統(tǒng)4. 傳遞信息給應(yīng)用軟件 Internet三、RFID工作流程天線(xiàn)天線(xiàn)讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)貨物Internet中央信息系統(tǒng)四、RFID工作原理RFI

9、D的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。四、RFID工作原理具體流程：(1)編程器預(yù)先將數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入標(biāo)簽中。(2)閱讀器經(jīng)過(guò)發(fā)射天線(xiàn)向外發(fā)射無(wú)線(xiàn)電載波信號(hào)。(3)當(dāng)射頻標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)的工作區(qū)時(shí)，射頻標(biāo)簽被激活后即將自身信息經(jīng)標(biāo)簽天線(xiàn)發(fā)射出去。(4)系統(tǒng)的接收天線(xiàn)接收到射頻標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)，經(jīng)天線(xiàn)的調(diào)節(jié)器傳給閱讀器，閱讀器對(duì)接到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼

10、，送后臺(tái)計(jì)算機(jī)。(5)計(jì)算機(jī)控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷射頻標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。(6)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按計(jì)算機(jī)的指令動(dòng)作。(7)通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接起來(lái)，構(gòu)成總控信息平臺(tái)。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無(wú)接觸)耦合、在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。 射頻標(biāo)簽與閱讀器之間的電磁耦合，包含兩種情況：近距離的電感耦合遠(yuǎn)距離的電磁耦合 電感耦合變壓器模型，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。 典型的工作頻率有：125kHz、2

11、25kHz和 1356MHz。識(shí)別作用距離小于1m，典型作用距離為1020cm。 電磁反向散射耦合雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，245GHz，58GHz。識(shí)別作用距離大于1m，典型作用距離為3-l0m射頻識(shí)別系統(tǒng)工作過(guò)程中，空間傳輸通道中發(fā)生的過(guò)程可歸結(jié)為三種事件模型：（1）能量是時(shí)序得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。 （2）時(shí)序是數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方式；（3）數(shù)據(jù)交換是目的能量閱讀器向射頻標(biāo)簽供給射頻能量。對(duì)于無(wú)源射頻標(biāo)簽標(biāo)簽離開(kāi)射頻識(shí)

12、別場(chǎng)時(shí)，標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)；標(biāo)簽進(jìn)入射頻識(shí)別場(chǎng)時(shí)，一般由整流方法將射頻能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫创嬖跇?biāo)簽中電容器里；對(duì)于半有源射頻標(biāo)簽射頻場(chǎng)起到了激活的作用。完全有源射頻標(biāo)簽始終處于激活狀態(tài)，和讀頭發(fā)射的射頻波相互作用，具有較遠(yuǎn)的識(shí)讀距離時(shí)序 時(shí)序是指讀頭和標(biāo)簽的工作次序問(wèn)題讀頭先講的方式（無(wú)源標(biāo)簽）標(biāo)簽先講方式（有源標(biāo)簽）多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)讀，同時(shí)也只是相對(duì)的。讀頭先講的方式。逐一逐批隔離與處于活動(dòng)狀態(tài)標(biāo)簽建立無(wú)沖撞的通信將當(dāng)前標(biāo)簽 置休眠狀態(tài)喚醒被隔離標(biāo)簽（重復(fù)）標(biāo)簽先講方式。標(biāo)簽隨機(jī)的發(fā)送自己的識(shí)別ID，不同的標(biāo)簽可在不同的時(shí)間段內(nèi)讀取，完成多標(biāo)簽的同時(shí)識(shí)讀。數(shù)據(jù)交換 閱讀器向射頻標(biāo)簽方向的數(shù)據(jù)交換可分

13、為離線(xiàn)（有線(xiàn)）寫(xiě)入方式。閱讀器的作用是向射頻標(biāo)簽（中的存貯單元）寫(xiě)入數(shù)據(jù)信息。閱讀器更多地被稱(chēng)為編程器。在線(xiàn)（無(wú)線(xiàn)）寫(xiě)入方式（可寫(xiě)標(biāo)簽）采用集成電路芯片的標(biāo)簽寫(xiě)入信息要求的能量比讀出信息要求的能量要大10倍寫(xiě)入后一般均應(yīng)對(duì)寫(xiě)入結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的過(guò)程是一個(gè)讀取過(guò)程。寫(xiě)入過(guò)程花費(fèi)時(shí)間的增加非常不利于射頻識(shí)別在鑒別高速移動(dòng)物體方面的應(yīng)用。 信息的安全隱患 多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)讀與系統(tǒng)防沖撞空分多路法：在分離的空間范圍內(nèi)進(jìn)行多個(gè)目標(biāo)識(shí)別的技術(shù)（馬拉松活動(dòng)）復(fù)雜的天線(xiàn)系統(tǒng)和相當(dāng)高的實(shí)施費(fèi)用頻分多路法：把若干個(gè)使用不同載波頻率的傳輸通道同時(shí)供通信用戶(hù)使用的技術(shù)閱讀器成本高，標(biāo)簽差異大。時(shí)分多路法：把整個(gè)可供使用

14、的通道容量按時(shí)間分配給多個(gè)用戶(hù)的技術(shù)。時(shí)間序列閱讀器驅(qū)動(dòng)（同步）標(biāo)簽驅(qū)動(dòng)（不同步）二進(jìn)制檢索輪尋讀時(shí)斷開(kāi)非開(kāi)關(guān)重播通告預(yù)制表動(dòng)態(tài)普查預(yù)制組選擇動(dòng)態(tài)組選擇屏蔽啟動(dòng)無(wú)窮回路連續(xù)卷動(dòng)五、RFID系統(tǒng)分類(lèi) 1EAS系統(tǒng)2便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3物流控制系統(tǒng)(也稱(chēng)RFID網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng))4RFID定位系統(tǒng)1EAS系統(tǒng)EAS(E1ectronic Article Surveillance）電子物品監(jiān)視附著在物品上的電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽滅活裝置監(jiān)視區(qū)域的監(jiān)視器需要對(duì)物品出入進(jìn)行控制的門(mén)口。例如，商店、倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)中心出入口含義組成應(yīng)用 2便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)手持式閱讀器在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)時(shí)向主計(jì)

15、算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，或暫時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閱讀器中，成批地向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。閱讀器具有較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境工作方式應(yīng)用3物流控制系統(tǒng)閱讀器固定分布在給定區(qū)域，與MIS相連電子標(biāo)簽安裝在需控制的項(xiàng)目上特點(diǎn)4RFID定位系統(tǒng)閱讀器安裝在移動(dòng)的項(xiàng)目上，與MIS相連電子標(biāo)簽固定在地表或其他位置（存儲(chǔ)位置信息）特點(diǎn)TagServerAntennaAntennaAntennaAntennaLocationProcessor六、RFID技術(shù)的特點(diǎn) 不局限于視線(xiàn)，讀取數(shù)據(jù)方便快速：識(shí)別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn)； 可重復(fù)使用：使用壽命長(zhǎng)；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量大；可同時(shí)讀取數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)；體積?。?

16、不容易損壞；難以偽造和有智能。優(yōu)點(diǎn)六、RFID技術(shù)的特點(diǎn)缺點(diǎn)價(jià)格隱私七、射頻技術(shù)的應(yīng)用交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)生產(chǎn)流通高速公路的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)鐵路貨運(yùn)編組調(diào)度系統(tǒng)RFID庫(kù)存跟蹤系統(tǒng)集裝箱識(shí)別系統(tǒng)揀選系統(tǒng)自動(dòng)揀選系統(tǒng)生產(chǎn)物流的自動(dòng)化及過(guò)程控制智能助手系統(tǒng)在德國(guó)萊因伯格的未來(lái)商店中，RFID貨架能識(shí)別貨架上的物品缺貨時(shí)間或被擺放錯(cuò)位置。只需按鍵便顯示價(jià)格的電子貨架標(biāo)簽可以保證價(jià)格的準(zhǔn)確可信。具有特殊功能的貨架只要顧客移動(dòng)了一件商品，顯示屏?xí)⒖田@示該商品的信息包括號(hào)碼、顏色和價(jià)格等聰明的購(gòu)物助理未來(lái)的智能購(gòu)物車(chē)能自動(dòng)識(shí)別所購(gòu)商品，使購(gòu)物變得更加便利更加快捷地稱(chēng)重只需將水果或蔬菜在智能電子秤上，自動(dòng)識(shí)別所放物品

17、是蘋(píng)果、橘子、或蘿卜等。電子時(shí)裝顧問(wèn)智能試衣間為顧客所選服裝提供全面的信息互動(dòng)的客戶(hù)咨詢(xún)師信息終端為顧客提供全面的幫助，包括商品信息、生活小竅門(mén)、如何快速的在店中找到所需商品完美的妝容智能鏡子幫助顧客選擇最合適的化妝品，顧客可以在互動(dòng)屏幕上選擇不同的模特來(lái)測(cè)試不同風(fēng)格的效果65 八、中國(guó)RFID發(fā)展思路中國(guó)RFID發(fā)展思路 第二節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)一、物聯(lián)網(wǎng)概述二、物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架三、EPC物聯(lián)網(wǎng)四、物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一、物聯(lián)網(wǎng)概述1.物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的起源一、物聯(lián)網(wǎng)概述2. 物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的定義一、物聯(lián)網(wǎng)概述3. 廣義的物聯(lián)網(wǎng)涵義 利用條碼、射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描

18、器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物的在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的連接（anything、anytime、anywhere），從而進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的龐大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一、物聯(lián)網(wǎng)概述4.各國(guó)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略或計(jì)劃一、物聯(lián)網(wǎng)概述5.物聯(lián)網(wǎng)（IOT）提出的背景十五年周期定律IBM前首席執(zhí)行官郭士納提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)：計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國(guó)家間競(jìng)爭(zhēng)格局的重大動(dòng)蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國(guó)“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。從Internet到IOT一、物聯(lián)網(wǎng)概述6.物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的特征全面感

19、知可靠傳輸智能處理感知傳輸智能利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài)信息。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將感知的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，及時(shí)地對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息控制，真正達(dá)到了人與物的溝通、物與物的溝通。一、物聯(lián)網(wǎng)概述6.物聯(lián)網(wǎng)（IOT）的特征全面感知可靠傳輸智能處理感知傳輸智能利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài)信息。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將感知的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，及時(shí)地對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息控制，真正達(dá)到了人與物的溝通、物與物的溝通。一、物聯(lián)網(wǎng)概述7.物聯(lián)網(wǎng)（IOT）結(jié)構(gòu)示意圖一、物聯(lián)網(wǎng)概述8.IOT基本理論模型智能卡條形碼二維碼 GPS傳感器技術(shù)網(wǎng)關(guān)設(shè)

20、備近距離通信因特網(wǎng)跟蹤定位高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)智慧星球感知中國(guó)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展一、物聯(lián)網(wǎng)概述9.面臨五個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 世界各國(guó)存在不同的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)于2006年成立了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目組。2009年9月，傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組正式成立了PG1(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化)、PG2(標(biāo)準(zhǔn)體系與系統(tǒng)架構(gòu))、PG3(通信與信息交互)、PG4(協(xié)同信息處理)、PG5(標(biāo)識(shí))、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(電力行業(yè)應(yīng)用調(diào)研)等8個(gè)專(zhuān)項(xiàng)組，開(kāi)展具體的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。 （2）安全問(wèn)題 信息采集頻繁，其數(shù)據(jù)安全也必須重點(diǎn)考慮。（3）協(xié)議問(wèn)題 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，在物聯(lián)網(wǎng)核心層面

21、是基于TCP/IP，但在接入層面，協(xié)議類(lèi)別五花八門(mén)，GPRS/CDMA、短信、傳感器、有線(xiàn)等多種通道，物聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議棧。一、物聯(lián)網(wǎng)概述9.面臨五個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題（4）IP地址問(wèn)題 每個(gè)物品都需要在物聯(lián)網(wǎng)中被尋址，就需要一個(gè)地址。物聯(lián)網(wǎng)需要更多的IP地址，IPv4資源即將耗盡，那就需要IPv6來(lái)支撐。IPv4向IPv6過(guò)渡是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，因此物聯(lián)網(wǎng)一旦使用IPv6地址，就必然會(huì)存在與IPv4的兼容性問(wèn)題。（5）終端問(wèn)題。 物聯(lián)網(wǎng)終端除具有本身功能外還擁有傳感器和網(wǎng)絡(luò)接入等功能，且不同行業(yè)需求千差萬(wàn)別，如何滿(mǎn)足終端產(chǎn)品的多樣化需求，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一大挑戰(zhàn)。二、物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)架二、物聯(lián)網(wǎng)體系

22、構(gòu)架物聯(lián)網(wǎng)的四大網(wǎng)絡(luò)支撐三、EPC物聯(lián)網(wǎng)1.EPC概念 物聯(lián)網(wǎng)概念一經(jīng)提出，立即受到各國(guó)政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視，在需求和研發(fā)的相互推動(dòng)下，迅速熱遍全球。目前國(guó)際上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究逐漸明朗起來(lái)，最典型的解決方案有歐美的EPC系統(tǒng)和日本的UID系統(tǒng)。 EPC（Electronic Product Code）即產(chǎn)品電子代碼是基于RFID與Internet的一項(xiàng)物流信息管理新技術(shù)，通過(guò)給每一個(gè)實(shí)體對(duì)象(包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運(yùn)包裝等)分配一個(gè)全球惟一的代碼來(lái)構(gòu)建一個(gè)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)(An Internet of Things，簡(jiǎn)稱(chēng)“物聯(lián)網(wǎng)”)。 三、EPC物聯(lián)網(wǎng)2. EPC

23、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) EPC系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的、綜合性的和復(fù)雜的系統(tǒng)。它由EPC編碼體系、RFID系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個(gè)部分組成，主要包括六個(gè)方面：EPC編碼、EPC標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、EPC中間件、對(duì)象名稱(chēng)解析服務(wù)（ONS）和EPC信息服務(wù)（EPCIS）。PML：實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言（Physical Markup Language）三、EPC物聯(lián)網(wǎng)2. EPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成名 稱(chēng)注 釋EPC編碼體系EPC代碼用來(lái)標(biāo)識(shí)目標(biāo)的特定代碼射頻識(shí)別系統(tǒng)EPC 標(biāo)簽貼在物品之上或者內(nèi)嵌在物品之中讀寫(xiě)器識(shí)讀EPC標(biāo)簽信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)EPC中間件EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)對(duì)象名稱(chēng)解析服務(wù)(Object Naming Service：ON

24、S) EPC信息服務(wù)(EPC IS) 三、EPC物聯(lián)網(wǎng)3.EPC系統(tǒng)的工作流程EPC編碼體系國(guó)際上目前還沒(méi)有統(tǒng)一的RFID編碼規(guī)則。目前，日本支持的UID（Universal Identification，泛在識(shí)別）標(biāo)準(zhǔn)和歐美支持的EPC（Electronic Product Code，電子產(chǎn)品碼）標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今影響力最大的兩大標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的RFID標(biāo)準(zhǔn)還未形成。 EPC編碼有通用標(biāo)識(shí)（GID），也有基于現(xiàn)有全球唯一的編碼體系EAN/UCC的標(biāo)識(shí)（SGTIN、SSCC、SGLN、GRAI、GIAI）。這類(lèi)標(biāo)識(shí)又分為96位和64位兩種。EPC編碼體系EPC編碼體系EPC編碼體系是EANUCC系統(tǒng)的拓展

25、和延伸；EPC編碼僅對(duì)生產(chǎn)廠(chǎng)商和產(chǎn)品進(jìn)行編碼；EPC編碼給批次內(nèi)的每一單件產(chǎn)品分配惟一的EPC代碼，該批次也可視為一個(gè)單一的實(shí)體對(duì)象分配一個(gè)批次的EPC代碼。特點(diǎn)EPC編碼體系惟一性、科學(xué)性、兼容性、全面性、合理性、國(guó)際性、無(wú)歧視性特性：射頻識(shí)別系統(tǒng) 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 組成本地網(wǎng)絡(luò)因特網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 功能模塊EPC中間件（系統(tǒng)管理）對(duì)象命名解析服務(wù)(ONS)（尋址）EPC信息服務(wù)(EPCIS)（信息存儲(chǔ)）EPC中間件EPC中間件是連接讀寫(xiě)器和企業(yè)應(yīng)用程序的紐帶，是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換軟件，用于加工和處理來(lái)自讀寫(xiě)器的所有信息和事件流。主要任務(wù)是在將數(shù)據(jù)送往企業(yè)應(yīng)用程序之前進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)校對(duì)、讀寫(xiě)器協(xié)調(diào)、

26、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和任務(wù)管理。對(duì)象命名解析服務(wù)(ONS)ONS工作過(guò)程：ONS查詢(xún)過(guò)程 EPCIS以PML為系統(tǒng)的描述語(yǔ)言，主要包括客戶(hù)端模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊三個(gè)部分（在EPC1.0中稱(chēng)為PML服務(wù)器；在EPC2.0中，完善了功能并稱(chēng)為EPCIS服務(wù)器）?？蛻?hù)端模塊主要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)EPC標(biāo)簽信息向指定EPCIS服務(wù)器傳輸；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，在產(chǎn)品信息初始化的過(guò)程中調(diào)用通用數(shù)據(jù)生成針對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品的屬性信息，并將其存儲(chǔ)于PML文檔中；數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊根據(jù)客戶(hù)端的查詢(xún)要求和權(quán)限，訪(fǎng)問(wèn)相應(yīng)的PML文檔，生成HTML文檔，返回給客戶(hù)端。EPC信息服務(wù)(EPCIS)EPC信息服務(wù)

27、(EPCIS)EPC信息服務(wù)(EPCIS)三、EPC物聯(lián)網(wǎng)4.EPC系統(tǒng)特點(diǎn) EPC系統(tǒng)的特點(diǎn) EPC與射頻識(shí)別技術(shù)的關(guān)系 EPC與EAN/UCC之間的關(guān)系EPC系統(tǒng)的特點(diǎn)開(kāi)放的結(jié)構(gòu)體系。獨(dú)立的平臺(tái)與高度的互動(dòng)性。靈活的可持續(xù)發(fā)展的體系。 EPC與射頻識(shí)別技術(shù)的關(guān)系 RFID技術(shù)只是EPC系統(tǒng)的一部分；EPC系統(tǒng)應(yīng)用只是RFID技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域之一EPC與EAN/UCC之間的關(guān)系 EPC與EANUCC全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)是兼容的EPC是EANUCC系統(tǒng)的延續(xù)和拓展。（1）UPC編碼向EPC編碼的轉(zhuǎn)換注意：UPC的十進(jìn)制編碼要轉(zhuǎn)換成BPC的十六進(jìn)制符號(hào)。（2）EAN13編碼向EPC編碼的轉(zhuǎn)換四、物聯(lián)網(wǎng)

28、的核心技術(shù)1.RFID四、物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)2.物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：WSN (wireless sensor network )WSN體系結(jié)構(gòu)：平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)WSN體系結(jié)構(gòu)：邏輯分層結(jié)構(gòu)WSN體系結(jié)構(gòu)WSN體系結(jié)構(gòu)傳感器節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧WSN的特征WSN通信WSN在無(wú)線(xiàn)通信框架中的位置WSN融合WSN和其它無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的融合應(yīng)用前景 RFID側(cè)重于識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的標(biāo)識(shí)和管理，同時(shí)RFID系統(tǒng)具有讀寫(xiě)距離有限、抗干擾性差、實(shí)現(xiàn)成本較高的不足；WSN側(cè)重于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有部署簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但一般WSN并不具有節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)功能。RFID與WSN的結(jié)合存在很大的契機(jī)。 RF

29、ID與WSN可以在兩個(gè)不同的層面進(jìn)行融合：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合，傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合。RFID和WSN融合四、物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)3. RFID和WSN融合物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合RFID和WSN融合四、物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù) 3. RFID和WSN融合傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能基站RFID和WSN融合傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能節(jié)點(diǎn)RFID和WSN融合傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合：智能傳感標(biāo)簽RFID和WSN融合五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用122五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 給放養(yǎng)的牲畜中的每一只羊都貼上一個(gè)二維碼，這個(gè)二維碼會(huì)一

30、直保持到超市出售的肉品上，消費(fèi)者可通過(guò)手機(jī)閱讀二維碼，知道牲畜的成長(zhǎng)歷史，確保食品安全。我國(guó)已有10億存欄動(dòng)物貼上了這種二維碼。畜牧溯源123五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用2002 年，英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個(gè)無(wú)線(xiàn)葡萄園。傳感器節(jié)點(diǎn)被分布在葡萄園的每個(gè)角落，每隔一分鐘檢測(cè)一次土壤溫度、濕度或該區(qū)域有害物的數(shù)量，以確保葡萄可以健康生長(zhǎng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，葡萄園氣候的細(xì)微變化可極大地影響葡萄酒的質(zhì)量。通過(guò)長(zhǎng)年的數(shù)據(jù)記錄以及相關(guān)分析，便能精確的掌握葡萄酒的質(zhì)地與葡萄生長(zhǎng)過(guò)程中的日照、溫度、濕度的確切關(guān)系。這是一個(gè)典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的實(shí)例。無(wú)線(xiàn)葡萄園葡萄園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖124物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 五、物聯(lián)

31、網(wǎng)應(yīng)用125五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大鴨島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 2002年，由英特爾的研究小組和加州大學(xué)伯克利分校以及巴港大西洋大學(xué)的科學(xué)家把無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視大鴨島海鳥(niǎo)的棲息情況。位于緬因州海岸大鴨島上的海燕由于環(huán)境惡劣，海燕又十分機(jī)警，研究人員無(wú)法采用通常方法進(jìn)行跟蹤觀察。為此他們使用了包括光、濕度、氣壓計(jì)、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的近10種傳感器類(lèi)型數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)通過(guò)自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?00英尺外的基站計(jì)算機(jī)內(nèi)，再由此經(jīng)衛(wèi)星傳輸至加州的服務(wù)器。在那之后，全球的研究人員都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)察看該地區(qū)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，掌握第一手的環(huán)境資料，為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個(gè)極為有效便利的平臺(tái)。 大鴨

32、島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 126五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 根據(jù)目前歐美各國(guó)在研項(xiàng)目的文獻(xiàn)資料，可以大致將水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)可分為以下幾類(lèi)： (1) 基于水面浮標(biāo)的(射頻+水聲通信)可任意升降的三維立體水下傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：布放比較容易，可利用太陽(yáng)能、GPS以及水面上的無(wú)線(xiàn)通信，回避、降低了水下通信的困難。缺點(diǎn)：阻礙航道，易被發(fā)現(xiàn)破壞，容易隨波逐流，位置不能固定。 (2) 由固定在海底基站的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，可任意升降的三維立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過(guò)光纜或聲通信與水面網(wǎng)關(guān)、節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)，將數(shù)據(jù)傳輸至基站。優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)影響航行。缺點(diǎn)：維護(hù)不容易。 (3) 基于水面浮標(biāo)節(jié)點(diǎn) (射頻+水聲通信)、水中自主

33、航行器（水聲通信）和水底固定節(jié)點(diǎn)（水聲通信）的三維立體系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：覆蓋全面，配置靈活，功能強(qiáng)大。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 與地面無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)相比，水下傳感器網(wǎng)絡(luò)仍然存在著諸多困難：如有效帶寬非常有限、水下信道非常惡劣等等，在這個(gè)領(lǐng)域還有許多的困難需要解決。 127五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 人身上可以安裝不同的傳感器，對(duì)人的健康參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并且實(shí)時(shí)傳送到相關(guān)的醫(yī)療保健中心，如果有異常，保健中心通過(guò)手機(jī)，提醒您去醫(yī)院檢查身體。個(gè)人保健128五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 利用部署在大街小巷的全球眼監(jiān)控探頭，實(shí)現(xiàn)圖像敏感性智能分析并與110、119、112等交互，實(shí)現(xiàn)探頭與探頭之間、探頭與人、探頭與報(bào)警系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，從

34、而構(gòu)建和諧安全的城市生活環(huán)境。平安城市建設(shè)129數(shù)字家庭是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，包括各類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、信息家電及智能家居等，通過(guò)不同的互連方式進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)中各類(lèi)電子產(chǎn)品之間的“互聯(lián)互通”的一種服務(wù)。數(shù)字家庭的四大功能：信息、通信、娛樂(lè)和生活。 數(shù)字家庭信息通信娛樂(lè)生活物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 未來(lái)數(shù)字家庭五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用130五、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 對(duì)珍貴的古老建筑進(jìn)行保護(hù)，是文物保護(hù)單位長(zhǎng)期以來(lái)的一個(gè)工作重點(diǎn)。將具有溫度、濕度、壓力、加速度、光照等傳感器的節(jié)點(diǎn)布放在重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象當(dāng)中，無(wú)需拉線(xiàn)鉆孔，便可有效地對(duì)建筑物進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。此外，對(duì)于珍貴文物而言，在保存地點(diǎn)的墻角、天花板等位置，監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度、濕度是否超過(guò)安全值，可以更妥善地保護(hù)展覽品的品質(zhì)。文物保護(hù)13