1、精選優質文檔-傾情為你奉上物聯網四班大作業班級：姓名：董國慶學號：關于物聯網技術在智能家居、汽車制造業采購物流及無線環境檢測的應用一、物聯網概述1、物聯網的定義：物聯網的概念最早是在1999年被提出的,它的英文名是Internet of Things(IOT),也稱為WebofThings。2005年,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,國際電信聯盟在于突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,發布了ITU互聯網報告2005:物聯網,正式提出了“物聯網”的概念。博欣將物聯網定義為通過各種信息傳感設備、裝置和技術,實時采集所有需要監控、連接、互動的物體和過程,采集其光、聲、熱、電、力學、生物、化學、位置等各

2、種人們需要的信息,再結合互聯網形成一個巨大的網絡,以實現物體與物體,物體與人、物品與網絡之間的連接,方便識別、管理和控制。2、物聯網網絡結構目前一般講物聯網網絡架構分為三個層次,分別為感知層、網絡層和應用層。其結構如圖所示。物聯網網絡架構感知層的主要作用是完成數據的釆集,包括傳感器和短距離傳輸M絡兩個部分。傳感器部分實現了對數據的采集,而短距離傳輸網絡負責將傳感器釆集到的數據傳輸到網關。網絡層的主要作用是傳遞信息,它是基于現有的通信網絡和互聯網建立的,包括接入單元和接入網絡兩個組成部分。接入單元負責接收感知層發送過來的數據,并將數據傳輸至接入網絡。接入網絡即為現有的各種通信網絡,包括有線電話網

3、、移動通信網等。用戶通過接入網絡將數據傳入互聯網。應用層的主要作用是對數據進行管理和處理,并與物聯網的各種應用相結合。物聯網應用層包括中間件和物聯網應用兩個部分。中間件是一個獨立的軟件或服務程序,用于將一些公用能力統一封裝以提高應用的 發效率。物聯網應用即各種供用戶使用的應用,如家庭安防等。3、物聯網國內外發展現狀：自物聯網的概念問世以來,物聯網已經得到了很大的發展,被應用于交通、物流、電力、工業等很多領域。目前美歐及日韓等發達國家在物聯網應用的廣度和深度等方面處于領先地位。在國內,物聯網的應用總體還處于發展初期,雖然國內開展了一系列物聯網有關的項目,在電力、醫療衛生、公共服務等領域取得了一些

4、進展,但總體來說,國內物聯網技術跟發達國家相比還有很大差距。二、智能家居：1、簡介：現代智能家居系統一般可以分為內網、外網和網關三部分。其中內網是負責連接各種家電和其他設施的局域網,外網一般是小區局域網,Internet等,功能是實現遠距離傳輸,網關的作用是連接內網和外網,實現外網對內網的控制。智能家居系統結構如圖所示。智能家居系統結構圖智能家居發展大致經歷了 4代。第一代主要是基于同軸線、兩芯線進行家庭組網,實現燈光、窗簾控制和少量安防等功能。第二代主要基于RS-485線,部分基于IP技術進行組網,實現可視對講、安防等功能。第三代實現了家庭智能控制的集中化,控制主機產生,業務包括安防、控制、

5、計量等業務。第四代基于全IP技術,末端設備基于Zigbee等技術,智能家居業務采用“云”技術,并可根據用戶需求實現定制化、個性化。這與物聯網的興起密不可分。目前智能家居系統的功能主要由以下幾個方面:家電智能控制:對家電進行自動控制,如根據室內溫度自動 關空調或調解空調的工作狀態。燈光智能控制:根據室內的光線強度自動調節照明設備的開關或照明強度。以保持室內光線在合適的亮度。家庭智能安防功能:目前家庭安防系統的主要功能是監控火警、煤氣泄漏和非法闖入等。一旦出現以上情況,安防系統將有助于事件得到緊急處理以降低損失。幾種短距離通信技術的比較在智能家居系統中,所有節點都在一所住宅之內,節點與節點之間的距

6、離一般在十幾米之內,最多不會超過數十米,節點與節點之間通信的時候只需傳遞很少量的信息,所以對系統的傳輸距離、資源大小和帶寬沒有太多的要求,但是對網絡大小有一定的要求。此外,節點一般以電池供電,節點的功耗以及電池的使用壽命是我們關注的對象。通過對表中各種無線網絡對比可知,ZigBee工作時功耗低,電池的使用壽命長,適用于低數據量的傳輸,且它的1米到100米左右的傳輸距離對于一般的智能家居系統來說已經足夠,是搭建智能家居系統的理想網絡。因此,本文選擇基于ZigBee來設計簡單的智能家居系統。2、ZigBee技術簡介ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議,其目的是適用于

7、低功耗,無線連接的監測和控制系統14。它是由ZigBee聯盟推出的。ZigBee協議的基礎是IEEE無線個域網工作組所制定的IEEE802.15.4技術標準。IEEE802.15.4是ZigBee協議的底層標準,它主要規范了無線網絡的物理層和MAC層的協議,其標準是由國際電工學協會IEEE組織制定并推廣的。ZigBee和IEEE802.15.4標準都適用于低速率數據傳輸,最大傳輸速率只有250KBpS,與目前其他常用的無線技術相比,ZigBee的缺點在于理論最大傳輸距離相對較近,但是對于數據采集和控制信號來說,傳輸距離并非考慮重點,首要考慮的因素是成本、功耗等。所以目前ZigBee技術的主要應

8、用于要求低速率、低功耗和低成本的領域。此外,使用ZigBee技術還有一個好處,它的網絡可以很大,可以實現數千個傳感器節點間的通信,可以通過接力傳輸的方式將數據通過一個傳感器節點傳輸到下一個節點,這樣能夠提高通信效率。對于一般的無線網路來說,通信距離越大,相應電路就越復雜,發送功率也就越高,成本也就越高。而具有高效、低成本等優點的短距離接力傳輸方式為無線網絡提供了一種理想的解決方案,相對于其他現有的無線通信技術,ZigBee技術的低功耗、低成本等特性使得它成為適合傳感器網絡的標準,3、ZigBee協議框架ZigBee協議是專門為低速率傳輸網絡制定的無線網絡協議,它在物理層、MAC層和數據鏈路層上

9、都采用了 IEEE802.15.4協議標準,并對他進行了完善和擴展。ZigBee各層規范均由ZigBee聯盟制,協議的整體框架結構如圖所示。Zigbee協議框架圖ZigBee協議棧由一組子層構成,每個子層為其上層提供服務:數據服務有數據實體提供,而其他服務則由管理實體提供。每個服務實體通過一個服務接入點(SAP)為其上層提供服務接口,并且為每個SAP提供了一系列的基本服務指令來完成相應的功能。ZigBee的通信頻率是由物理層來規范的。ZigBee為不同的國家和地區規定了不同的工作頻率,分別為2.4GHz和868/915MHz。因此,ZigBee定義了兩個物理層標準:2.4GHz和868/915

10、MHz物理層。其中2.4GHz為全球統一的免費的無線網絡頻段,速度傳輸速率為250kb/s,傳輸速率較大,通信延時較小。而868MHz和915MHz頻段分別針對美國和歐洲市場,868MHz上的傳輸速率為20kb/s, 916Mhz上的傳輸速度為40kb/s,他們的傳輸速率相對較小,但是避開了其它設備在2.4GHz頻段的干擾,因此對接收設備的靈敏度要求較低,且有較大的通信距離。介質接入控制子層(MAC)通過CSMA機制對各個信道進行調配與切換,它的主要功能是對數據包進行分段和重組,以及確保數據包按正確順序傳輸。網絡層的主要作用是為MAC層能夠正常工作提供必要的函數,以及位應用層提供合適的服務接口

11、。網絡層通過網絡層數據實體提供數據傳輸服務,通過網絡層管理服務實體提供網絡管理服務。柯絡管理服務主要包括初始化一個網絡、連接網絡、路由發現等,數據傳輸服務包括指定拓撲傳輸路由等。ZigBee應用層包括應用支持層(APS),ZigBee設備對象(ZDO)和設備綁定表(AF)。其中APS層有維持綁定表和給提供數據傳輸途徑給相互綁定的設備等功能。設備綁定表的作用是根據各個設備職能和需求自動配置設備,并存儲它們的配置信息。ZDO完成定義各個設備在整個網絡中的角色(比如ZigBee協調器),發起和響應綁定請求等功能,以及在設備之間建立安全機制等。此外ZDO還有發現網絡中的設備己經決定向這些設備提供哪些服

12、務的功能。4、總體設計方案目前常用的智能家居系統采用的網絡架構多為基于互聯網的采集控制系統。典型的基于物聯網的采控系統結構如圖所示,網絡分為局域網和互聯網兩部分,連接方式有有線連接和無線連接方式兩種。在如圖所示的智能家居系統中,帶有傳感器的末端節點負責監測和采集相應的數據,并通過ZigBee網絡將采集到的數據傳送到家庭網關,網關通過短信將信息轉發到用戶手機或者通過Internet將數據發送至用戶PC機。反之,用戶可以通過同樣的方法將命令發送至家庭網關,由網關轉發至相應的末端節點。本文主要介紹該系統的局域網部分,局域網部分主要包括家庭網關和一些末端節點,末端節點為帶有功能各異傳感器的監控節點或者

13、控制相應智能家電操作的控制節點,這些節點被安放在住宅內重要的位置,監控節點主要有室內舒適度監控節點和家庭安防系統監控節點。物聯網采集控制系統室內舒適度監控包括主要溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊等,而家庭安防系統監控包括或火警監測模塊。空氣煤氣含量檢測模塊和紅外幕簾傳感器模塊等。如圖展示了智能家居系統的各個監控模塊。智能家居系統中的監控模塊5、展望：一個簡單的基于物聯網的智能家居系統,能夠實現一些簡單的監控、自動調節、報警、控制功能,但是系統還有很多需要改進的地方,需要日后進行更深一步的研究。(1)在節點的使用壽命問題上,選用更加耐用的傳感器,改進節點的硬件和軟件設計,以延長節點的使用壽命。(2

14、)在節點的供電問題上,可以利用大自然中的光、熱等進行能量轉化后給節電供電,以使節點持續工作,這方面需要設計合適的電路,同時又要考慮到降低電路成本的問題。(3)在降低能耗方面,可以選擇更耗能更好的芯片,或者設計更優化的算法,減少網絡中數據的傳輸,以降低能耗。(4)系統的功能可擴展性方面,可以新增一些其它的功能,由于各種終端節點原理相似,所以加入一些新功能相對簡單。(5)在數據傳輸準確性和安全性方面有待于進一步研究。三、在汽車制造業采購物流方面應用：1、技術基礎：物聯網是一次技術革命,代表未來計算機和通信的走向,其發展依賴于在諸多領域內活躍的技術創新。物聯網的支撐技術則融合了傳感器技術、射頻識別、

15、 ZigBee技術、智能服務等多種技術;RFID是一種非接觸式自動識別技術,可以快速讀寫、長期跟蹤管理、在智能識別領域有著非常看好的發展前景;以短距、低功耗為特點的傳輸網絡的出現使得搭建無處不在的網絡變為可能;以微機電系統(MEMS)為代表的傳感器技術拉近了人與自然世界的距離;智能服務技術則為發展物聯網的應用提供了服務內容。(1) RFID技術RFID技術作為本世紀最有發展前途的信息技術之一,己得到全球業界的高度重視;中國擁有產品門類最為齊全的裝備制造業,又是全球IT產品最重要的生產加工基地和消費市場,同時還是世界第三大貿易國。這些都為中國電子標簽產業與應用的發展提供了巨大的市場空間,帶來了難

16、得的發展機遇,RFID技術的應用必將成為中國信息產業發展和信息化建設的一個新機遇、成為國民經濟新的增長點。未來的十年內,所有的東西都將會被植入RFID標簽。雖然這項技術的有效范圍一般都很短,但是其應用的方面卻是相當廣泛,比如說征收車輛過路費、無線觸式安全通道、汽車定位(利用內置感應標簽的鑰匙),以及醫院病人或者家畜的身份識別等。下面將對RFID進行全面介紹。RFID簡介RFID (Radio Frequency Identification)無線射頻識別技術,是開始興起于20世紀90年代的一種非接觸式自動識別技術,其基本原理是利用射頻信號通過空間親合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過

17、所傳遞的信息達到識別目的。它是一種利用射頻方式進行非接觸式雙向通信的自動識別技術,具有非接觸操作、多識別目標、物體高速識別、抗干擾能力、具備耐久性等相關特征,展示了其巨大的發展潛力,成為21世紀最有發展前途的信息技術之一。電子標簽是RF1D的通俗叫法。與目前廣泛使用的自動識別技術例如攝像、條碼、磁卡、IC卡等相比,RFID技術具有很多突出的優點:a.非接觸操作,長距離識別(幾厘米指幾十米),因此完成識別工作時無須人工干預,應用便利。b.無機器磨損,壽命長,并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環境。c. 可識別高速運動物體,并可同時識別多個電子標簽。d. 讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口

18、,保證其自身的安全性。e. 數據安全方面除了電子標簽的密碼保護外,數據部分可用一些算法實現安全管理。f. 讀寫器與標簽之間存在相互認證的過程,實現安全通信和存儲。目前RFID技術在工業自動化、物體跟蹤、物流管理等方面有著廣泛的應用。RFID系統由以下三個部分組成,如圖所示。RFID系統a. 電子標簽:由親合元件及芯片組成,且每個電子標簽具有全球惟一的的識別號(ID),無法修改、無法仿造,這樣提供了安全性。電子標簽附著在物體上標識目標對象。電子標簽中一般保存有約定格式的電子數據,在實際應用中,電子標簽附著在待識別物體的表面。b. 天線:在電子標簽和讀寫器間傳遞射頻信號,即電子標簽的數據信息。C.

19、 讀寫器:讀取(或寫入)電子標簽信息的設備,可設計為手持式或固定式。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據,從而達到自動識別物體的目的。通常讀寫器與計算機相連,所讀取的電子標簽信息被傳送到計算機上,進行下一步處理。RFID的特征a. 數據的讀寫(Read Write)機能:只要通過RFID閱讀器即可不需接觸,直接讀取信息至數據庫內,且可一次處理多個標簽,并可以將物流處理的狀態寫入標簽,供下一階段物流處理使用。b. 容易小型化和多樣化的形狀:RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀的限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外,RFID電子標簽更可往小型化與多樣化形態發

20、展,以應用于不同產品。C. 耐環境性:紙張一受到臟污就會看不到,但RFID對水、油和藥品等物質卻又強力的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環境之中,也可以讀取數據。d. 可重復使用:由于RFID為電子數據,可以反復被覆寫,因此可以回收標簽重復使用。如被動式RFID,不需要電池就可以使用,沒有維護保養的需要。e.穿透性:RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質包覆,也可以進行穿透性通信。不過如果是鐵質金屬,就無法進行通信。f. 數據的記憶容量大:數據容量會隨著記憶規格的發展而擴大,未來物品所需攜帶的資料輛愈來愈大,對卷標所能擴充容量的需求也增加,對此RFID不會受到限制。h. 系統安全:將

21、產品數據從中央計算機中轉存到工件上將為系統提供安全保障,大大地提高系統的安全性。i. 數據安全:通過校驗或循環冗余校驗的方法來保證射頻標簽中存儲的數據的準確性。RFID的工作原理通常情況下,RFID的應用系統主要由電子標簽讀寫器和RFID卡兩部分組成。其中讀寫器一般作為計算機終端,用來實現對RFID卡的數據讀寫和存儲,它是由控制單元、高頻通信模塊和天線組成;而RFID卡則是一種無源的應答器,主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成,其中RFID芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路,有的甚至將天線一起集成在同一芯片上RFID應用系統的基本工作原理是RFID卡迸入讀寫器的射頻場后

22、,其天線獲得的感應電流經升壓電路作為芯片的電源,同時將帶信息的感應電流通過射頻前端電路檢得數學信號送入邏輯控制電路進行信息處理;所需回復的信息則從存儲器中獲取經由邏輯控制電路送回射頻前端電路,最后通過天線發回給讀寫器。(2) EPC網絡技術RFID電子標簽的物流管理系統是通過物聯網(EPC Network)系統實現的,物聯網系統比傳統的物流管理的智能化程度要高得多,它通過互聯網上的ONS服務器和PML服務器可以對全世界所有的物品進行全方位的管理和流動。物聯網的工作工程如下:任何一個零售超市或物品倉庫和任何一個具有RFID電子標簽的物品或商品,只要經過流動(甚至不經過流動),都可以在RFID閱讀

23、器上讀出其RFID電子標簽中的電子物品代碼,這個電子物品代碼在全球是唯一的,這個電子產品代碼是傳統的條形碼代碼的超集,讀出這個代碼后,既可以在本地的物品管理數據庫中對這些物品進行管理,這就類似于傳統的條形碼物流管理系統。但RFID電子標簽使用的意義完全不同于傳統的物流案例,它的偉大意義是要建立一個全球統一的物聯網,將全球的物品全部通過這個物聯網聯系起來,通過物聯網實現物品從生產到流通,再到消費的全球性的智能物品管理網絡,這就是物聯網網絡。從RFID閱讀器中讀出的電子物品代碼經過物品管理系統向互聯網上的ONS目標名字服務器發出請求,尋找相應的PML服務器,ONS目標名字服務器反饋給相應的進行物品

24、管理的零售超市或物品倉庫。零售超市或物品倉庫的管理計算機將已讀出的物品電子代碼向指定的PML服務器查詢,即可査詢到制定的物品的全部信息。這些信息通過網絡協議回饋給進行物品管理的零售超市或物品倉庫。進行物品管理的零售超市或物品倉庫根據所查詢到的物品信息對物品進行相應的處理。比如在零售店中自動定期地檢查商品的有效期等,當商品有效期快到時,自動進行訂貨,這樣就很容易實現商品管理。基于物聯網的汽車制造企業采購物流汽車制造企業采購物流分析汽車制造企業的采購物流從系統的角度來看屬于"輸入一轉換一產出"中的輸入環節,是保證良好產出的基礎。一臺整車由上萬個處自制零部件外,外購零部件來自全國

25、各地,甚至是國外的配套供應廠商。采購物流涉及范圍廣,難度大,成本也高。據統計,在汽車企業物流中,采購物流環節的物流成本約占物流總成本的25-30% 。目前,我國約有100多家汽車制造企業和3000多家零配件制造企業。其中,零配件制造企業普遍規模不大、技術水平不高、布局較為松散。而汽車制造企業縱向一體化嚴重,每個大型汽車制造企業周圍,都有由數目龐大的零配件制造企業群所構成的垂直分布的單一配套體系,如上海大眾擁有500多家零配件供應商,一汽、東風的零配件配套體系則多達千家零配件企業,形成了以整車配套為主的"依附式"發展模式。每個零配件配套體系又由數目更加龐大的原材料生產企業構成

26、。此外,零配件制造企業由于受到地理空間和信息傳遞等方面的限制,加之干線運輸可靠性差的原因,在汽車制造企業周圍設立中間倉庫,為汽車制造企業提供及時的配送服務。如此龐大的零配件供應群體和相應運輸、配送環節,使采購網絡更加復雜。汽車制造企業的采購物流體系如圖所示:汽車制造企業的采購物流體系傳統汽車制造企業采購物流存在以下問題:(1)成本高汽車制造企業由于要直接面對眾多供應商,而不得不設立一套龐大的管理體系負責工位配送的管理、控制和作業,這需要汽車制造企業大量的人力、物力、財力,形成高額運行成本。此外,由于現階段運輸企業大多處于低水平的價格競爭階段,無法為企業提供全程跟蹤的高質量的服務,使得運輸成為整

27、個物流過程中最難以控制的一個環節。供應商由于信息不暢、加之運力沒有很好整合,常會出現多車空載的現象,這些費用都是由汽車制造企業來承擔,進一步提高汽車制造企業的成本。(2)管理難度大在這個供應鏈中,倉庫是整個采購物流體系中的關鍵節點,但由于這些倉庫分別屬于不同的零配件制造商或由不同的零配件制造商租賃,各倉庫的條件、管理人員的素質殘差不齊,管理難度非常大,起不到汽車制造企業與零配件生產供應企業之間的橋梁作用,相反卻在相當大的程度上加重了零配件生產企業的負擔,而汽車制造企業對零部件的資源準備狀況也無法掌握,造成庫存水平高,要么發生缺件引起停產(3)效率低下由于供應商的倉庫規模不大、數目繁多、信息化投

28、入不同、標準化無法推,行政管理水平殘差不齊,因此,配送質量不能保證,加上一些汽車制造企業與零配件倉庫之間沒有科學的供貨模式和先進的網絡平臺。這不僅意味著較高的人工成本,同時由于生產計劃的調整和變化不能及時溝通,由于采購物流系統信息不暢,使得物流系統工作效率低下。基于物聯網技術的采購物流2應用效果：物網技術,可以分類識別不同原料的生產廠家和生產日期,合理安排采購批次和采購量;同 也可以監控原材料采購的質量,保證采購過程的合理和采購效率。通過對大量復雜原料和配件的唯一標識的登記,便于后期管理和問題識別,保證了產品的生產質量和售后服務的即時跟進。利用物聯網還可以對供應商的信息進行有效管理,根據供應商

29、在供應環節的表現,對供應商進行分類管理,針對不同等級的供應商采取不同的采購策略,從而提高企業的采購水平,培養供應商的忠誠度。物聯網技術在采購物流環節的應用,可以從以下兩個方面來舉例說明:(1)原材料供應需求預測物聯網技術有利于主機廠向原材料供應商及時提供需求信息。傳統供應鏈條件下,制造商需求信息的收集、傳遞成本很高,供應商很難準確把握制造商需求,為了滿足制造商即時供貨需求,常造成超額生產或過量庫存,尤其是在"按訂單生產"和"零庫存"的模式下,供應商供貨壓力更大,牛鞭效應尤為明顯。應用物聯網技術后,給每個物品貼一個唯一識別的RFID電子標簽,讀寫器能及時、

30、便捷的采集制造商產品銷售信息,從而及時反映制造商的市場需求,將此市場需求信息及時傳遞給供應商,供應商就有條件做到對制造商供貨需求的真實反映、透徹了解和科學預測,從而促進協作預測、協同計劃、預測與補貨計劃及準時制生產,使供應商與制造商間的聯系更為緊密,在VMI (供應商管理庫存)或JMI (聯合管理庫存)的實施中也能取得很好的實施效果。在VMI模式下,供應商管理設在制造商處的原材料庫存,物聯網物流系統原材料供應需求預測業務流程如圖所示。當制造商處的原材料庫存由供應商和制造商協同管理時,原材料需求預測系統由供應商和制造商雙方共同管理、決策。基于物聯網技術的原材料供應需求預測(2)原材料供應渠道管理

31、.在材料、備件種類繁多的汽車供應系統中,可運用物聯網中的RFID來快速 '有效的識別物品,使原材料供應過程更準確迅速。而且,山于RFID標簽內可寫上生產材料、生產円期、原廠地、檢測事件等詳細信息,使制造商能夠很容易地追溯原材料采購的源頭,有利于加強對供應渠道的控制。物聯網系統原材料供應渠道管理業務流程如圖所示基于物聯網技術的原材料供應渠道管理四、基于物聯網的無線環境監測設計設計實現物聯網的無線環境監測系統，系統的硬件部分根據實驗室 ZigBee 無線傳感器網絡和 RFID 應用系統的基礎上搭建，介紹感知層 Zigbee 無線傳感器網絡和 RFID 系統數據上傳的方式以及利用數據庫合理的

32、存儲數據。 1、無線環境監測系統結構設計：一個完整的物聯網工程應用可以將其結構劃分為物聯網感知層、物聯網網絡層和物聯網應用層三層。物聯網工程應用需要獲取不同類型的傳感器節點的數據，要根據應用環境的不同選擇適合的技術實現節點間的通信，實現感知層與互聯網的連接，其中涉及多種軟件和硬件技術。 為了考慮系統的結構體系，使其易于安全可靠的運行，增強可維護性，物聯網工程應用的設計也要遵循感知層、網絡層和應用層三層設計的原則。 (1) 感知層設計 利用單片機或嵌入式設備作為終端節點搭載由于收集物理世界數據的各種傳感器、識別物體模塊和控制執行模塊(GPS、各種傳感器、攝像頭、RFID 標簽等)；在單片機或嵌入

33、式設備上配置通信模塊，完成節點間通信(如 RFID 射頻模塊、ZigBee通信模塊等)，節點間通信方式設計，通信節點創建、獲取物理世界的數據信息、節點接入感知網絡通過無線信道進行通信，應用合適的通信協議實現穩定的感知網絡；在單片機或嵌入式設備上接口電路(如 RS232、USB 接口、并口、RJ-45 接口等)，通過硬件接口向上層提供數據和獲取用戶發送的交互命令。 (2) 網絡層設計 設計硬件接口的輸入和輸出，獲取感知層獲得的數據信息，并向感知層節點反饋命令信息；利用 2G/3G/4G 通信技術或 TCP/IP 端口通過互聯網(或內部網絡、專用網絡等)將硬件接口獲取的數據上傳到應用中心。 (3)

34、 應用層設計 搭建系統應用平臺和人機交互系統。綜合運用數據庫技術、網絡技術、特定的應用邏輯和過程控制方式，應用下層提供的接口，獲取網絡層上傳的技術，并將對感知節點的控制命令經過一定的安全編碼后發送給網絡層；編寫人機交互界面，實現信息從物理世界向用戶的過程和用戶對感知網終端節點的控制。 2、無線環境監測系統主要功能及系統結構：按照三層設計物聯網工程應用的方法，本系統結構設計如圖所示。本系統需要綜合運用感知層中將可移動的節點獲取環境中溫濕度信息，通過ZigBee 技術將數據匯聚到 ZigBee 協調器節點，通過 ZigBee 協調器節點的串口通信接口傳輸到服務器端的串口通信模塊；運用 RFID 技術實時掃描粘貼在物體表面的有源 RFID 標簽，RFID 讀寫基站通過串口通信模塊將實時數據上傳到 RFID 數據客戶端，RFID 數據客戶端收到實時掃描數據后立即將數據通過 TCP/IP 協議經由網絡(局域網或互聯網)服務器端。以上實現的是數據采集的過程。在服務器端，應用數據庫技術合理的存儲和管理數據，WEB服務器Tomcat通過Java WEB組件和數據庫交互，為用戶提供數據服務；WEB 服務器還可以接受用戶提交的命令，將命令轉發給硬件接口，通過 TCP/IP 協議的 Socket 套接字發送到相應的終端節點。在用戶端，用戶通過在瀏覽器上輸入一定的地址，瀏覽器