智能傳感與檢測技術 課件 第13章智慧未來與物聯(lián)網

機械工業(yè)出版社CHINAMACHINEPRESS智慧未來與物聯(lián)網第13章智能傳感與檢測技術徐小華主編

ISBN978-7-111-76072-6智慧未來與物聯(lián)網13智能傳感與檢測技術物聯(lián)網的概念13.1物聯(lián)網的體系架構13.2無線射頻識別(RFID)技術13.3無線傳感器網絡13.4網絡傳感器13.5智慧未來13.6智慧未來與物聯(lián)網1313.1物聯(lián)網的概念智能傳感與檢測技術

物聯(lián)網（TheInternetofThings，簡稱IOT）的概念于1999年提出。物聯(lián)網是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設備，采集物品的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等信息，按約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別、定位和管理。物聯(lián)網是一個基于互聯(lián)網、傳統(tǒng)電信網等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯(lián)互通的網絡。物聯(lián)網的應用范圍包括：智慧工廠、智慧校園、智慧醫(yī)療、智慧商場、智慧倉庫、智能家居、個人健康、物流運輸、環(huán)境保護等領域。智慧未來與物聯(lián)網13科技前沿：“感知中國”與物聯(lián)網技術研發(fā)智能傳感與檢測技術

2009年8月7日，時任國務院總理溫家寶在無錫視察時，高度肯定了傳感網技術的研究發(fā)展，并提出把“感知中國”的中心建在無錫。同年11月，國務院正式批準同意建設“無錫國家傳感網創(chuàng)新示范區(qū)”（國家傳感信息中心），從此開啟了物聯(lián)網從技術研發(fā)到產業(yè)應用的發(fā)展大幕。十多年來，“無錫國家傳感網創(chuàng)新示范區(qū)”建設取得了顯著成績，產業(yè)規(guī)模持續(xù)增長、技術創(chuàng)新成果豐碩、應用推廣不斷擴大，在世界物聯(lián)網版圖上烙下了鮮明的“太湖印記”。智慧未來與物聯(lián)網1313.2物聯(lián)網的體系架構智能傳感與檢測技術

物聯(lián)網分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層是實現(xiàn)物聯(lián)網全面感知的基礎，包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器和M2M終端、傳感器網絡和傳感器網關等。網絡層主要用于實現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，它能夠把感知到的信息無障礙、高可靠、高安全性地進行傳送，但它需要傳感器網絡與移動通信技術、互聯(lián)網技術相融合。應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層，將物聯(lián)網技術與行業(yè)專業(yè)技術相結合，實現(xiàn)廣泛智能化應用的解決方案集，用于提供物物互聯(lián)的豐富應用。智慧未來與物聯(lián)網13射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。

目前廣泛使用的RFID系統(tǒng)主要由三部分構成，即標簽物、閱讀器和天線。標簽可分為被動標簽和主動標簽。被動標簽（無源標簽）是借助閱讀器發(fā)射射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量來發(fā)送儲存在芯片中的產品信息，主動標簽（有源標簽）配有電池能夠主動發(fā)送送儲存在芯片中的產品信息。標簽芯片相當于一個具有無線收發(fā)功能和存儲功能的單片系統(tǒng)。智能傳感與檢測技術13.3無線射頻識別(RFID)技術智慧未來與物聯(lián)網13智能傳感與檢測技術13.4無線傳感器網絡

物聯(lián)網正是通過遍布在各個角落和物體上的各種不同的傳感器以及由它們組成的無線傳感器網絡來感知物質世界。無線傳感器網絡由傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、移動通信或衛(wèi)星通信網、數據管理中心、終端用戶組成。1．傳感器節(jié)點2．匯聚節(jié)點3．數據管理中心4．終端用戶5．網絡協(xié)議智慧未來與物聯(lián)網13智能傳感與檢測技術13.5網絡傳感器13.5.1網絡傳感器及其基本結構

網絡傳感器是指在現(xiàn)場級實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議（這里的TCP/IP協(xié)議是一個相對廣泛的概念，還包括UDP、HTTP、SMTP、POP3等協(xié)議）的傳感器，這種傳感器讓現(xiàn)場測控數據能就近登錄網絡，在網絡所能及的范圍內實時發(fā)布和共享。智慧未來與物聯(lián)網13智能傳感與檢測技術13.5.2網絡傳感器通用接口標準

符合IEEE1451標準的傳感器和變送器能夠真正實現(xiàn)現(xiàn)場設備的即插即用。該標準將智能變送器劃分成兩部分，一部分是智能變換器接口模塊(SmartTransducerInterfaceModule，STIM)；另一部分是網絡適配器(NetworkCapableApplicationProcessor，NCAP)，亦稱網絡應用處理器。兩者之間通過一個標準的傳感器數字接口(TransducerIndependenceInterface,TII)相連接。智慧未來與物聯(lián)網13智能傳感與檢測技術13.5.3網絡傳感器的發(fā)展趨勢1.從有線形式到無線形式2.從現(xiàn)場總線形式到互聯(lián)網形式智慧未來與物聯(lián)網13

智慧農業(yè)就是將物聯(lián)網技術運用到傳統(tǒng)農業(yè)中去，運用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農業(yè)生產進行控制，使傳統(tǒng)農業(yè)更具有“智慧”。除了精準感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農業(yè)還包括農業(yè)電子商務、食品溯源防偽、農業(yè)休閑旅游、農業(yè)信息服務等方面的內容。智能傳感與檢測技術13.6智慧未來與物聯(lián)網13.6.1智慧農業(yè)在溫室大棚環(huán)境內通過配備無線傳感節(jié)點，太陽能供電系統(tǒng)、信息路由設備、無線傳感系統(tǒng)，可以實現(xiàn)信息自動檢測。每個無線傳感節(jié)點都可以監(jiān)測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、植物養(yǎng)分含量等參數。智慧未來與物聯(lián)網13

智慧醫(yī)療英文簡稱WIT130，是新興的專有醫(yī)療名詞。智慧醫(yī)療通過打造健康和醫(yī)療信息平臺，利用最先進的物聯(lián)網技術，實現(xiàn)患者與醫(yī)務人員、醫(yī)療機構、醫(yī)療設備之間的互動和信息化。智慧醫(yī)院管理系統(tǒng)包括醫(yī)療管理信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS）、醫(yī)院運營管理系統(tǒng)（HRP）、移動物聯(lián)平臺（HMP）和醫(yī)聯(lián)體信息平臺等組成部分。智能傳感與檢測技術13.6智慧未來與物聯(lián)網13.6.2智慧醫(yī)療智慧未來與物聯(lián)網13

智慧校園是指以促進信息技術與教育教學融合、提高學與教的效果為目的，以物聯(lián)網、云計算、大數據分析等新技術為核心技術，提供一種環(huán)境全面感知、智慧型、數據化、網絡化、協(xié)作型一體化的教學、科研、管理和生活服務，并能對教育教學、教育管理進行洞察和預測的智慧學習環(huán)境。智能傳感與檢測技術13.6智慧未來與物聯(lián)網13.6.3智慧校園智慧未來與物聯(lián)網13

一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化定制服務；二是將基于計算機網絡的信息服務融入學校的各個應用與服務領域，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作；三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺，為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。智能傳感與檢測技術2.智慧校園的核心的特征3.未來教室4.無線校園網絡5.移動智能卡——校園的通行證6.高新區(qū)教科網——資源共享，互動教學智慧未來與物聯(lián)網13

《中國制造2025》要以智能制造為突破口和主攻方向，未來，智能制造投資總額將超萬億元。智能制造并非只是一個橫空出世的概念，具體來看，工業(yè)4.0首先要打造智能工廠