*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,8,章,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計與構(gòu)建,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,1,章 概論,*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),課件,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng),規(guī)劃設計與建設,2024年10月26日,電子工業(yè)出版社 劉化君 劉傳清編著,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),教材配套課件,8,2024年10月26日,8.1,物聯(lián)網(wǎng)設計基礎,8.1.1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計的原則,8.1.2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計的步驟,8.2,物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,8.2.1,物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)規(guī)劃,8.2.2,物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計,8.2.3,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成,8.3,物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計示例,智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用示例,工業(yè)智能控制系統(tǒng)應用示例,8.4,傳感網(wǎng)的廣域互聯(lián),8.4.1,傳感網(wǎng)廣域互聯(lián)的方式,8.4.2,基于,IPv6,的互聯(lián)接入,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計與構(gòu)建,2024年10月26日,8.1 物聯(lián)網(wǎng)設計基礎,由物聯(lián)網(wǎng)的英文名,Internet of Things,可知，物聯(lián)網(wǎng)就是物物互聯(lián)的信息網(wǎng)絡。這樣表述有兩層含義：一是物聯(lián)網(wǎng)的核心承載網(wǎng)絡是互聯(lián)網(wǎng)；二是物聯(lián)網(wǎng)的客戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，并能進行數(shù)據(jù)交換和通信。這里的,“,物,”,要滿足以下條件才能夠被納入,“,物聯(lián)網(wǎng),”,的范圍：有相應信息的接收器和發(fā)送器；要有數(shù)據(jù)傳輸通路；有一定的存儲功能；有,CPU,；有操作系統(tǒng)；有專門的應用程序；遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；在網(wǎng)絡中有可被識別的惟一編號。,2024年10月26日,8.1.,1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計的原則,1.,實用性和先進性原則,2.,安全性原則,3.,標準化、開放性和可擴展性原則,4.,可靠性與可用性原則,2024年10月26日,8.1.,2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設計的步驟,1.,用戶需求調(diào)查與分析,2.,網(wǎng)絡系統(tǒng)初步設計,3,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)詳細設計,4,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)詳細設計,5,系統(tǒng)測試和試運行,8.2 物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,2024年10月26日,目前看來，可以把物聯(lián)網(wǎng)看作是以電子標簽、傳感器等感知設施和,EPC,碼為基礎，建立在計算機互聯(lián)網(wǎng)基礎上的物物相聯(lián)網(wǎng)絡，傳感網(wǎng)是其最復雜的一個組成部分。一個應用系統(tǒng)可能有幾個到幾萬、上百萬不等的感知節(jié)點，應用環(huán)境除了室內(nèi)外，還包括在不同溫度、濕度、電磁干擾下的戶外環(huán)境，因此，末梢感知節(jié)點采集控制設備、接入層技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵和難點。,8.2.1 物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)規(guī)劃,2024年10月26日,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將引發(fā)新一輪信息技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命，是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域未來競爭的制高點和產(chǎn)業(yè)升級的核心驅(qū)動力。隨著信息采集與智能計算技術(shù)的迅速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)的廣泛應用，大規(guī)模發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的時機日趨成熟，我國早在十多年前就開始了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的研究，技術(shù)和標準與國際基本同步?，F(xiàn)階段，其應用主要為傳感網(wǎng)，可在以下各領(lǐng)域構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。,2024年10月26日,1.,經(jīng)濟領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),經(jīng)濟領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要是以提高生產(chǎn)效率、改善管理和節(jié)能減排為目的應用系統(tǒng)，包括智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流和智能電網(wǎng)等。,（,1,）智能工業(yè),1,）工業(yè)智能控制系統(tǒng)。,2,）智能裝備產(chǎn)品。,（,2,）智能農(nóng)業(yè),1,）數(shù)字大棚物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣平臺。,2,）農(nóng)業(yè)服務、管理和遠程監(jiān)測平臺。,（,3,）智能物流,1,）危險品運輸車輛智能調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)。,2,）集裝箱智能物流調(diào)度系統(tǒng)及平臺。,3,）食品及藥品追溯系統(tǒng)。,（,4,）智能電網(wǎng),1,）電網(wǎng)電力設施智能監(jiān)測網(wǎng)絡及平臺,2,）智能化遠程抄表系統(tǒng)及網(wǎng)絡。,2024年10月26日,2.,公共管理領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),公共管理領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)主要是以提高公共管理水平為目的應用系統(tǒng)，這可圍繞市政基礎設施建設管理、重大突發(fā)事件響應、重點區(qū)域環(huán)境監(jiān)測等，建設城市智能交通、智能公共安全、智能環(huán)保和智能災害防控等物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。,（,1,）城市智能交通,1,）交通流量與違規(guī)監(jiān)測網(wǎng)絡及平臺。,2,）智能停車系統(tǒng)。,（,2,）智能公共安全,1,）城市公共安全平臺,2,）重要基礎設施安全防護平臺。,（,3,）智能環(huán)保,1,）水環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及預警平臺。,2,）生態(tài)城市大氣環(huán)境智能監(jiān)測平臺。,3,）重點排污企業(yè)智能化遠程監(jiān)控平臺,.,（,4,）智能災害防控,1,）水文智能監(jiān)測及洪災預警平臺。,2,）氣象災害監(jiān)測和預警系統(tǒng)。,3,）地質(zhì)災害監(jiān)測預警與防控系統(tǒng)。,2024年10月26日,3.,公眾服務領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),公眾服務領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)主要以提高人民生活水平為目的構(gòu)建應用系統(tǒng)，可以物聯(lián)網(wǎng)與,TD,SCDMA,等,3G,網(wǎng)絡融合應用為突破口，建設譬如智能醫(yī)護、智能家居等應用系統(tǒng)。,（,1,）智能醫(yī)護,1,）個人健康實時服務平臺。通過建設個人實時健康監(jiān)測和服務平臺，提升對老年市民、離退休干部等實時醫(yī)療醫(yī)護服務水平。,2,）智能重癥監(jiān)護病房平臺。通過建設重癥監(jiān)護病房智能系統(tǒng)，對病人生理參數(shù)進行實時監(jiān)測和分析，能夠降低醫(yī)療費用，提高衛(wèi)生資源的使用效益。,（,2,）智能家居,1,）智能小區(qū)：在住宅小區(qū)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設聯(lián)入城市公共安全平臺的小區(qū)安防系統(tǒng)以及基于通信網(wǎng)絡的家庭環(huán)境監(jiān)控、智能安防系統(tǒng)、電子支付等智能控制平臺，可實現(xiàn)小區(qū)、家居智能化。,2,）基于物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)能建筑：在政府機關(guān)、科研院校和商業(yè)區(qū)寫字樓鋪設物聯(lián)網(wǎng)，實時收集水、電等資源使用信息，根據(jù)人員活動情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)、電燈和水源等，達到節(jié)能減排的目的。,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應,用,用系,統(tǒng),統(tǒng)設,計,計,2022,年,年12,月,月31,日,日,對,于,于,近,近,距,距,離,離,無,無,線,線,通,通,信,信,，,，,IEEE802.15,委,員,員,會,會,制,制,訂,訂,了,了,3,種,不,不,同,同,的,的,無,無,線,線,個,個,人,人,局,局,域,域,網(wǎng),網(wǎng),(WPAN),標,準,準,。,。,其,其,中,中,，,，標,準,準,是,是,高,高,速,速,率,率,的,的,WPAN,標,準,準,，,，,適,適,合,合,于,于,多,多,媒,媒,體,體,應,應,用,用,，,，,有,有,較,較,高,高,的,的,網(wǎng),網(wǎng),絡,絡,服,服,務,務,質(zhì),質(zhì),量,量,（,（,QoS,）,保,保,證,證,；,；標,準,準,即,即,藍,藍,牙,牙,技,技,術(shù),術(shù),，,，,具,具,有,有,中,中,等,等,速,速,率,率,，,，,適,適,合,合,于,于,蜂,蜂,窩,窩,電,電,話,話,和,和,PDA,等,的,的,通,通,信,信,，,，,其,其,QoS,機,制,制,適,適,合,合,于,于,話,話,音,音,業(yè),業(yè),務,務,。,。標,準,準,和,和,ZigBee,技,術(shù),術(shù),完,完,全,全,融,融,合,合,，,，,專,專,為,為,低,低,速,速,率,率,、,、,低,低,功,功,耗,耗,的,的,無,無,線,線,互,互,聯(lián),聯(lián),應,應,用,用,而,而,設,設,計,計,，,，,對,對,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),速,速,率,率,和,和,QoS,的,要,要,求,求,不,不,高,高,。,。,目,目,前,前,，,，,對,對,于,于,小,小,范,范,圍,圍,內(nèi),內(nèi),的,的,物,物,品,品,、,、,設,設,備,備,聯(lián),聯(lián),網(wǎng),網(wǎng),，,，,ZigBee,技,術(shù),術(shù),以,以,其,其,復,復,雜,雜,度,度,低,低,、,、,功,功,耗,耗,低,低,、,、,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),速,速,率,率,低,低,及,及,成,成,本,本,低,低,等,等,特,特,點,點,在,在,傳,傳,感,感,網(wǎng),網(wǎng),應,應,用,用,系,系,統(tǒng),統(tǒng),中,中,引,引,起,起,了,了,越,越,來,來,越,越,多,多,的,的,關(guān),關(guān),注,注,；,；,尤,尤,其,其,在,在,控,控,制,制,系,系,統(tǒng),統(tǒng),中,中,，,，,ZigBee,自,組,組,網(wǎng),網(wǎng),技,技,術(shù),術(shù),已,已,經(jīng),經(jīng),成,成,為,為,傳,傳,感,感,網(wǎng),網(wǎng),的,的,核,核,心,心,技,技,術(shù),術(shù),。,。,2022,年,年12,月,月31,日,日,基,于,于,ZigBee,技,術(shù),術(shù),的,的,傳,傳,感,感,網(wǎng),網(wǎng),在,消,消,費,費,性,性,電,電,子,子,設,設,備,備,中,中,嵌,嵌,入,入,ZigBee,芯,片,片,后,后,，,，,可,可,實,實,現(xiàn),現(xiàn),信,信,息,息,家,家,用,用,電,電,器,器,設,設,備,備,的,的,無,無,線,線,互,互,聯(lián),聯(lián),。,。,譬,譬,如,如,，,，,利,利,用,用,ZigBee,技,術(shù),術(shù),可,可,較,較,容,容,易,易,地,地,實,實,現(xiàn),現(xiàn),相,相,機,機,或,或,者,者,攝,攝,像,像,機,機,的,的,自,自,拍,拍,、,、,窗,窗,戶,戶,遠,遠,距,距,離,離,開,開,關(guān),關(guān),控,控,制,制,、,、,室,室,內(nèi),內(nèi),照,照,明,明,系,系,統(tǒng),統(tǒng),的,的,遙,遙,控,控,，,，,以,以,及,及,窗,窗,簾,簾,的,的,自,自,動,動,調(diào),調(diào),整,整,等,等,。,。,尤,尤,其,其,是,是,當,當,在,在,手,手,機,機,或,或,者,者,PDA,中,嵌,嵌,入,入,ZigBee,芯,片,片,后,后,，,，,可,可,以,以,用,用,來,來,控,控,制,制,電,電,視,視,開,開,關(guān),關(guān),、,、,調(diào),調(diào),節(jié),節(jié),空,空,調(diào),調(diào),溫,溫,度,度,及,及,開,開,啟,啟,微,微,波,波,爐,爐,等,等,。,。,基,基,于,于,ZigBee,技,術(shù),術(shù),的,的,個,個,人,人,身,身,份,份,卡,卡,能,能,夠,夠,代,代,替,替,家,家,居,居,和,和,辦,辦,公,公,室,室,的,的,門,門,禁,禁,卡,卡,，,，,記,記,錄,錄,所,所,有,有,進,進,出,出,大,大,門,門,的,的,個,個,人,人,信,信,息,息,，,，,若,若,附,附,加,加,個,個,人,人,電,電,子,子,指,指,紋,紋,技,技,術(shù),術(shù),后,后,，,，,可,可,實,實,現(xiàn),現(xiàn),更,更,加,加,安,安,全,全,的,的,門,門,禁,禁,系,系,統(tǒng),統(tǒng),。,。,嵌,嵌,入,入,ZigBee,芯,片,片,的,的,信,信,用,用,卡,卡,可,可,以,以,較,較,方,方,便,便,地,地,實,實,現(xiàn),現(xiàn),無,無,線,線,提,提,款,款,和,和,移,移,動,動,購,購,物,物,，,，,商,商,品,品,的,的,詳,詳,細,細,信,信,息,息,也,也,能,能,通,通,過,過,ZigBee,向,用,用,戶,戶,廣,廣,播,播,。,。,把,ZigBee,技,術(shù),術(shù),與,與,傳,傳,感,感,器,器,結(jié),結(jié),合,合,起,起,來,來,，,，,就,就,可,可,形,形,成,成,傳,傳,感,感,網(wǎng),網(wǎng),。,。,一,一,般,般,，,，,傳,傳,感,感,網(wǎng),網(wǎng),由,由,感,感,知,知,節(jié),節(jié),點,點,、,、,匯,匯,聚,聚,（,（,Sink,）節(jié)點,、,、網(wǎng)關(guān),節(jié),節(jié)點三,種,種節(jié)點,構(gòu),構(gòu)成。,感,感知節(jié),點,點、匯,聚,聚節(jié)點,完,完成數(shù),據(jù),據(jù)采集,和,和多跳,中,中繼傳,輸,輸。網(wǎng),關(guān),關(guān)節(jié)點,具,具有雙,重,重功能,，,，一是,充,充當網(wǎng),絡,絡協(xié)調(diào),器,器，負,責,責網(wǎng)絡,的,的自動,建,建立和,維,維護、,數(shù),數(shù)據(jù)匯,聚,聚；二,是,是作為,監(jiān),監(jiān)測網(wǎng),絡,絡與監(jiān),控,控中心,的,的接口,，,，實現(xiàn),接,接入互,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)、,局,局域網(wǎng),，,，與監(jiān),控,控中心,交,交換傳,遞,遞數(shù)據(jù),。,。基于,ZigBee,技術(shù)的,傳,傳感網(wǎng),由,由應用,層,層、網(wǎng),絡,絡層、,介,介質(zhì)接,入,入控制,層,層和物,理,理層組,成,成。,2022年12月31日,2.,傳感網(wǎng),軟,軟硬件,系,系統(tǒng)設,計,計,圖,8-1,傳感網(wǎng),系,系統(tǒng)組,成,成示意,圖,圖,（,1,）基于,ZigBee,技術(shù)的,傳,傳感網(wǎng),的,的組成,對于基,于,于,ZigBee,技術(shù)的,傳,傳感網(wǎng),，,，不同,的,的具體,應,應用，,傳,傳感網(wǎng),節(jié),節(jié)點的,組,組成有,所,所不同,。,。通常,，,，就一,項,項具體,應,應用而,言,言，感,知,知節(jié)點,、,、感知,對,對象和,觀,觀察者,是,是傳感,網(wǎng),網(wǎng)的,3,個基本,要,要素。,一,一個傳,感,感網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)組成,示,示意圖,如,如圖,8-1,所示。,2022