*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,8,章,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)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(shè)計與建設(shè),2024年11月3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,8,2023,年,年3,月,月7,日,日,8.1,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)設(shè),計,計基,礎(chǔ),礎(chǔ),8.1.1,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)規(guī),劃,劃設(shè),計,計的,原,原則,8.1.2,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)規(guī),劃,劃設(shè),計,計的,步,步驟,8.2,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)的,構(gòu),構(gòu)建,8.2.1,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng),用,用系,統(tǒng),統(tǒng)規(guī),劃,劃,8.2.2,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng),用,用系,統(tǒng),統(tǒng)設(shè),計,計,8.2.3,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)集,成,成,8.3,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng),用,用系,統(tǒng),統(tǒng)設(shè),計,計示,例,例,8.3.1,智能,家,家居,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)應(yīng),用,用示,例,例,8.3.2,工業(yè),智,智能,控,控制,系,系統(tǒng),應(yīng),應(yīng)用,示,示例,8.4,傳感,網(wǎng),網(wǎng)的,廣,廣域,互,互聯(lián),8.4.1,傳感,網(wǎng),網(wǎng)廣,域,域互,聯(lián),聯(lián)的,方,方式,8.4.2,基于,IPv6,的互,聯(lián),聯(lián)接,入,入,第,8,章,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)規(guī),劃,劃設(shè),計,計與,構(gòu),構(gòu)建,2023年3月7日,8.1 物聯(lián)網(wǎng),設(shè),設(shè)計基礎(chǔ),由物聯(lián)網(wǎng)的英文,名,名,Internet of Things,可知，物聯(lián)網(wǎng)就,是,是物物互聯(lián)的信,息,息網(wǎng)絡(luò)。這樣表,述,述有兩層含義：,一,一是物聯(lián)網(wǎng)的核,心,心承載網(wǎng)絡(luò)是互,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)；二是物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)的客戶端延伸,和,和擴展到了任何,物,物品與物品之間,，,，并能進行數(shù)據(jù),交,交換和通信。這,里,里的,“,物,”,要滿足以下條件,才,才能夠被納入,“,物聯(lián)網(wǎng),”,的范圍：有相,應(yīng),應(yīng)信息的接收器,和,和發(fā)送器；要,有,有數(shù)據(jù)傳輸通路,；,；有一定的存,儲,儲功能；有,CPU,；有操作系統(tǒng),；,；有專門的應(yīng),用,用程序；遵循,物,物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié),議,議；在網(wǎng)絡(luò)中,有,有可被識別的惟,一,一編號。,2023年3月7日,8.1.,1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計,的,的原則,1.,實用性和先進性,原,原則,2.,安全性原則,3.,標準化、開放性,和,和可擴展性原則,4.,可靠性與可用性,原,原則,2023年3,月,月7日,8.1.,2,物聯(lián)網(wǎng),規(guī),規(guī)劃設(shè),計,計的步,驟,驟,1.,用戶需,求,求調(diào)查,與,與分析,2.,網(wǎng)絡(luò)系,統(tǒng),統(tǒng)初步,設(shè),設(shè)計,3,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系統(tǒng),詳,詳細設(shè),計,計,4,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系統(tǒng),詳,詳細設(shè),計,計,5,系統(tǒng),測,測試和,試,試運行,8.2,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)的構(gòu),建,建,2023年3,月,月7日,目前看,來,來，可,以,以把物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)看,作,作是以,電,電子標,簽,簽、傳,感,感器等,感,感知設(shè),施,施和,EPC,碼為基,礎(chǔ),礎(chǔ)，建,立,立在計,算,算機互,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)基,礎(chǔ),礎(chǔ)上的,物,物物相,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)絡(luò),，,，傳感,網(wǎng),網(wǎng)是其,最,最復(fù)雜,的,的一個,組,組成部,分,分。一,個,個應(yīng)用,系,系統(tǒng)可,能,能有幾,個,個到幾,萬,萬、上,百,百萬不,等,等的感,知,知節(jié)點,，,，應(yīng)用,環(huán),環(huán)境除,了,了室內(nèi),外,外，還,包,包括在,不,不同溫,度,度、濕,度,度、電,磁,磁干擾,下,下的戶,外,外環(huán)境,，,，因此,，,，末梢,感,感知節(jié),點,點采集,控,控制設(shè),備,備、接,入,入層技,術(shù),術(shù)是物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)的,關(guān),關(guān)鍵和,難,難點。,8.2.1,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng),用,用系,統(tǒng),統(tǒng)規(guī),劃,劃,2023,年,年3,月,月7,日,日,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)技,術(shù),術(shù)和,產(chǎn),產(chǎn)業(yè),的,的發(fā),展,展將,引,引發(fā),新,新一,輪,輪信,息,息技,術(shù),術(shù)革,命,命和,產(chǎn),產(chǎn)業(yè),革,革命,，,，是,信,信息,產(chǎn),產(chǎn)業(yè),領(lǐng),領(lǐng)域,未,未來,競,競爭,的,的制,高,高點,和,和產(chǎn),業(yè),業(yè)升,級,級的,核,核心,驅(qū),驅(qū)動,力,力。,隨,隨著,信,信息,采,采集,與,與智,能,能計,算,算技,術(shù),術(shù)的,迅,迅速,發(fā),發(fā)展,和,和互,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),與,與移,動,動通,信,信網(wǎng),的,的廣,泛,泛應(yīng),用,用，,大,大規(guī),模,模發(fā),展,展物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),及,及相,關(guān),關(guān)產(chǎn),業(yè),業(yè)的,時,時機,日,日趨,成,成熟,，,，我,國,國早,在,在十,多,多年,前,前就,開,開始,了,了物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),相,相關(guān),領(lǐng),領(lǐng)域,的,的研,究,究，,技,技術(shù),和,和標,準,準與,國,國際,基,基本,同,同步,。,?，F(xiàn),階,階段,，,，其,應(yīng),應(yīng)用,主,主要,為,為傳,感,感網(wǎng),，,，可,在,在以,下,下各,領(lǐng),領(lǐng)域,構(gòu),構(gòu)建,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)。,2023,年,年3,月,月7,日,日,1.,經(jīng)濟,領(lǐng),領(lǐng)域,的,的物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),經(jīng)濟,領(lǐng),領(lǐng)域,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)主,要,要是,以,以提,高,高生,產(chǎn),產(chǎn)效,率,率、,改,改善,管,管理,和,和節(jié),能,能減,排,排為,目,目的,應(yīng),應(yīng)用,系,系統(tǒng),，,，包,括,括智,能,能工,業(yè),業(yè)、,智,智能,農(nóng),農(nóng)業(yè),、,、智,能,能物,流,流和,智,智能,電,電網(wǎng),等,等。,（,1,）智,能,能工,業(yè),業(yè),1,）工,業(yè),業(yè)智,能,能控,制,制系,統(tǒng),統(tǒng)。,2,）智,能,能裝,備,備產(chǎn),品,品。,（,2,）,智,智能,農(nóng),農(nóng)業(yè),1,）數(shù),字,字大,棚,棚物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),推,推廣,平,平臺,。,。,2,）農(nóng),業(yè),業(yè)服,務(wù),務(wù)、,管,管理,和,和遠,程,程監(jiān),測,測平,臺,臺。,（,3,）智,能,能物,流,流,1,）危,險,險品,運,運輸,車,車輛,智,智能,調(diào),調(diào)度,及,及監(jiān),控,控系,統(tǒng),統(tǒng)。,2,）集,裝,裝箱,智,智能,物,物流,調(diào),調(diào)度,系,系統(tǒng),及,及平,臺,臺。,3,）食,品,品及,藥,藥品,追,追溯,系,系統(tǒng),。,。,（,4,）智,能,能電,網(wǎng),網(wǎng),1,）電,網(wǎng),網(wǎng)電,力,力設(shè),施,施智,能,能監(jiān),測,測網(wǎng),絡(luò),絡(luò)及,平,平臺,2,）智,能,能化,遠,遠程,抄,抄表,系,系統(tǒng),及,及網(wǎng),絡(luò),絡(luò)。,2023年3月7日,2.,公共管理領(lǐng),域,域的物聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),公共管理領(lǐng),域,域物聯(lián)網(wǎng)主,要,要是以提高,公,公共管理水,平,平為目的應(yīng),用,用系統(tǒng)，這,可,可圍繞市政,基,基礎(chǔ)設(shè)施建,設(shè),設(shè)管理、重,大,大突發(fā)事件,響,響應(yīng)、重點,區(qū),區(qū)域環(huán)境監(jiān),測,測等，建設(shè),城,城市智能交,通,通、智能公,共,共安全、智,能,能環(huán)保和智,能,能災(zāi)害防控,等,等物聯(lián)網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)。,（,1,）城市智能,交,交通,1,）交通流量,與,與違規(guī)監(jiān)測,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)及平臺,。,。,2,）智能停車,系,系統(tǒng)。,（,2,）智能公共,安,安全,1,）城市公共,安,安全平臺,2,）重要基礎(chǔ),設(shè),設(shè)施安全防,護,護平臺。,（,3,）智能環(huán)保,1,）水環(huán)境監(jiān),測,測物聯(lián)網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)及預(yù)警平,臺,臺。,2,）生態(tài)城市,大,大氣環(huán)境智,能,能監(jiān)測平臺,。,。,3,）重點排污,企,企業(yè)智能化,遠,遠程監(jiān)控平,臺,臺,.,（,4,）智能災(zāi)害,防,防控,1,）水文智能,監(jiān),監(jiān)測及洪災(zāi),預(yù),預(yù)警平臺。,2,）氣象災(zāi)害,監(jiān),監(jiān)測和預(yù)警,系,系統(tǒng)。,3,）地質(zhì)災(zāi)害,監(jiān),監(jiān)測預(yù)警與,防,防控系統(tǒng)。,2023年3月7日,3.,公眾服務(wù)領(lǐng),域,域的物聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),公眾服務(wù)領(lǐng),域,域物聯(lián)網(wǎng)主,要,要以提高人,民,民生活水平,為,為目的構(gòu)建,應(yīng),應(yīng)用系統(tǒng)，,可,可以物聯(lián)網(wǎng),與,與,TD,SCDMA,等,3G,網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng),用,用為突破口,，,，建設(shè)譬如,智,智能醫(yī)護、,智,智能家居等,應(yīng),應(yīng)用系統(tǒng)。,（,1,）智能醫(yī)護,1,）個人健康,實,實時服務(wù)平,臺,臺。通過建,設(shè),設(shè)個人實時,健,健康監(jiān)測和,服,服務(wù)平臺，,提,提升對老年,市,市民、離退,休,休干部等實,時,時醫(yī)療醫(yī)護,服,服務(wù)水平。,2,）智能重癥,監(jiān),監(jiān)護病房平,臺,臺。通過建,設(shè),設(shè)重癥監(jiān)護,病,病房智能系,統(tǒng),統(tǒng)，對病人,生,生理參數(shù)進,行,行實時監(jiān)測,和,和分析，能,夠,夠降低醫(yī)療,費,費用，提高,衛(wèi),衛(wèi)生資源的,使,使用效益。,（,2,）智能家居,1,）智能小區(qū),：,：在住宅小,區(qū),區(qū)引入物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)技術(shù)，建,設(shè),設(shè)聯(lián)入城市,公,公共安全平,臺,臺的小區(qū)安,防,防系統(tǒng)以及,基,基于通信網(wǎng),絡(luò),絡(luò)的家庭環(huán),境,境監(jiān)控、智,能,能安防系統(tǒng),、,、電子支付,等,等智能控制,平,平臺，可實,現(xiàn),現(xiàn)小區(qū)、家,居,居智能化。,2,）基于物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)的節(jié)能建,筑,筑：在政府,機,機關(guān)、科研,院,院校和商業(yè),區(qū),區(qū)寫字樓鋪,設(shè),設(shè)物聯(lián)網(wǎng)，,實,實時收集水,、,、電等資源,使,使用信息，,根,根據(jù)人員活,動,動情況自動,調(diào),調(diào)節(jié)空調(diào)、,電,電燈和水源,等,等，達到節(jié),能,能減排的目,的,的。,8.2.2,物,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng),用,用系統(tǒng)設(shè)計,2023年3月7日,對于近距離無線,通,通信，,IEEE 802.15,委員會制訂了,3,種不同的無線個,人,人局域網(wǎng),(WPAN),標準。其中，,IEEE 802.15.3,標準是高速率的,WPAN,標準，適合于多,媒,媒體應(yīng)用，有較,高,高的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì),量,量（,QoS,）保證；,IEEE 802.15.1,標準即藍牙技術(shù),，,，具有中等速率,，,，適合于蜂窩電,話,話和,PDA,等的通信，其,QoS,機制適合于話音,業(yè),業(yè)務(wù)。,IEEE 802.15.4,標準和,ZigBee,技術(shù)完全融合，,專,專為低速率、低,功,功耗的無線互聯(lián),應(yīng),應(yīng)用而設(shè)計，對,數(shù),數(shù)據(jù)速率和,QoS,的要求不高。目,前,前，對于小范圍,內(nèi),內(nèi)的物品、設(shè)備,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)，,ZigBee,技術(shù)以其復(fù)雜度,低,低、功耗低、數(shù),據(jù),據(jù)速率低及成本,低,低等特點在傳感,網(wǎng),網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中引,起,起了越來越多的,關(guān),關(guān)注；尤其在控,制,制系統(tǒng)中，,ZigBee,自組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng),成,成為傳感網(wǎng)的核,心,心技術(shù)。,2023年3月7日,基于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng),在消費性電子設(shè),備,備中嵌入,ZigBee,芯片后，可實現(xiàn),信,信息家用電器設(shè),備,備的無線互聯(lián)。,譬,譬如，利用,ZigBee,技術(shù)可較容易地,實,實現(xiàn)相機或者攝,像,像機的自拍、窗,戶,戶遠距離開關(guān)控,制,制、室內(nèi)照明系,統(tǒng),統(tǒng)的遙控，以及,窗,窗簾的自動調(diào)整,等,等。尤其是當在,手,手機或者,PDA,中嵌入,ZigBee,芯片后，可以用,來,來控制電視開關(guān),、,、調(diào)節(jié)空調(diào)溫度,及,及開啟微波爐等,。,?；?ZigBee,技術(shù)的個人身份,卡,卡能夠代替家居,和,和辦公室的門禁,卡,卡，記錄所有進,出,出大門的個人信,息,息，若附加個人,電,電子指紋技術(shù)后,，,，可實現(xiàn)更加安,全,全的門禁系統(tǒng)。,嵌,嵌入,ZigBee,芯片的信用卡可,以,以較方便地實現(xiàn),無,無線提款和移動,購,購物，商品的詳,細,細信息也能通過,ZigBee,向用戶廣播。,把,ZigBee,技術(shù)與傳感器結(jié),合,合起來，就可形,成,成傳感網(wǎng)。一般,，,，傳感網(wǎng)由感知,節(jié),節(jié)點、匯聚（,Sink,）節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié),點,點三種節(jié)點構(gòu)成,。,。感知節(jié)點、匯,聚,聚節(jié)點完成數(shù)據(jù),采,采集和多跳中繼,傳,傳輸。網(wǎng)關(guān)節(jié)點,具,具有雙重功能，,一,一是充當網(wǎng)絡(luò)協(xié),調(diào),調(diào)器，負責(zé)網(wǎng)絡(luò),的,的自動建立和維,護,護、數(shù)據(jù)匯聚；,二,二是作為監(jiān)測網(wǎng),絡(luò),絡(luò)與監(jiān)控中心的,接,接口，實現(xiàn)接入,互,互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng),，,，與監(jiān)控中心交,換,換傳遞數(shù)據(jù)?；?于,于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng)由,應(yīng),應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層,、,、介質(zhì)接入控制,層,層和物理層組成,。,。,2023年3,月,月7日,2.,傳感網(wǎng)軟硬件,系,系統(tǒng)設(shè)計,圖,8-1,傳感網(wǎng)系統(tǒng)組,成,成示意圖,（,1,）基于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng),的,的組成,對于基于,ZigBee,技術(shù)的傳感網(wǎng),，,，不同的具體,應(yīng),應(yīng)用，傳感網(wǎng),節(jié),節(jié)點的組成有,所,所不同。通常,，,，就一項具體,應(yīng),應(yīng)用而言，感,知,知節(jié)點、感知,對,對象和觀察者,是,是傳感網(wǎng)的,3,個基本要素。,一,一個傳感網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)組成示意圖,如,如圖,8-1,所示。,2023年3,月,月7日,（,2,）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的,硬,硬件設(shè)計,