無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
2015年07月20日 15:11$artinfo.Reprint點(diǎn)擊量:3165
近期,我們學(xué)習(xí)了有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容。使我認(rèn)識(shí)到了的科技的重要性,現(xiàn)在我將這段時(shí)間的學(xué)習(xí)成果匯報(bào)如下。
一、定義:
物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“InternetofThings”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”,而無需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù),通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括三要素,即傳感器、感知對(duì)象和觀察者。傳感器由電源、感知部件、嵌人式處理器、存儲(chǔ)器、通信部件和軟件等幾個(gè)部分組成,這些部分相互協(xié)調(diào),共同完成對(duì)外界信息的感知功能;感知對(duì)象是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測目標(biāo);觀察者是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶,是傳感信息的接收者和應(yīng)用者。
其主要特點(diǎn)有(1)自組織:傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)組網(wǎng)的功能,節(jié)點(diǎn)間能夠相互通信協(xié)調(diào)工作。(2)多跳路由:節(jié)點(diǎn)受通信距離、功率控制或節(jié)能的限制,當(dāng)節(jié)點(diǎn)無法與網(wǎng)關(guān)直接通信時(shí),需要由其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸,因此網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸路由是多跳的。(3)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌涸谀承┨厥獾膽?yīng)用中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)的,傳感器節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因能量消耗完或其他故障而終止工作,這些因素都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化。(4)節(jié)點(diǎn)資源有限:節(jié)點(diǎn)微型化要求和有限的能量導(dǎo)致了節(jié)點(diǎn)硬件資源的有限性。
二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別:
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于物聯(lián)網(wǎng)。事實(shí)上傳感技術(shù)也好、RFID技術(shù)也好,都僅僅是信息采集技術(shù)之一。除傳感技術(shù)和RFID技術(shù)外,GPS、視頻識(shí)別、紅外、激光、掃描等所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別與物物通信的技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術(shù)。傳感網(wǎng)或者RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用,但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成互聯(lián)網(wǎng)的無邊無際的無限延伸,把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成所有物的*開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。
實(shí)際上物聯(lián)網(wǎng)絕不是簡單的共享互聯(lián)網(wǎng)的無限延伸。即使互聯(lián)網(wǎng)也不僅僅指我們通常認(rèn)為的共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),互聯(lián)網(wǎng)也有廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之分。物聯(lián)網(wǎng)既可以是我們平常意義上的互聯(lián)網(wǎng)向物的延伸;也可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用組成局域網(wǎng)、專業(yè)網(wǎng)。
現(xiàn)實(shí)中沒必要也不可能使全部物品聯(lián)網(wǎng);也沒必要使專業(yè)網(wǎng)、局域網(wǎng)都必須連接到互聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)。今后的物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)會(huì)有很大不同,類似智慧物流、智能交通、智能電網(wǎng)等專業(yè)網(wǎng);智能小區(qū)等局域網(wǎng)才是zui大的應(yīng)用空間。認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是物物互聯(lián)的*的網(wǎng)絡(luò),因此認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是空中樓閣,是目前很難實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。
事實(shí)上物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)實(shí)在在的,很多初級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用早就在為我們服務(wù)著。物聯(lián)網(wǎng)理念就是在很多現(xiàn)實(shí)應(yīng)用基礎(chǔ)上推出的聚合型集成的創(chuàng)新,是對(duì)早就存在的具有物物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化系統(tǒng)的概括與提升,它從更高的角度升級(jí)了我們的認(rèn)識(shí)。
實(shí)際上真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)需要時(shí)間,而且,從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議上看,物聯(lián)網(wǎng)與WSN*不同,這是根本的區(qū)別。從目標(biāo)特征上看,物聯(lián)網(wǎng)探測的一定是已知物品,而WSN探測和判斷的更多是未知的人或物。
三、物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:
1、智能家居:智能家居產(chǎn)品融合自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體,將各種家庭設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等)通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,通過中國電信的寬帶、和3G無線網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。與普通家居相比,智能家居不僅提供舒適宜人且高品位的家庭生活空間,實(shí)現(xiàn)更智能的家庭安防系統(tǒng);還將家居環(huán)境由原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具,提供的信息交互功能。
2、智能醫(yī)療:智能醫(yī)療系統(tǒng)借助簡易實(shí)用的家庭醫(yī)療傳感設(shè)備,對(duì)家中病人或老人的生理指標(biāo)進(jìn)行自測,并將生成的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)通過中國電信的固定網(wǎng)絡(luò)或3G無線網(wǎng)絡(luò)傳送到護(hù)理人或有關(guān)醫(yī)療單位。根據(jù)客戶需求,中國電信還提供相關(guān)增值業(yè)務(wù),如緊急呼叫救助服務(wù)、專家咨詢服務(wù)、終生健康檔案管理服務(wù)等。智能醫(yī)療系統(tǒng)真正解決了現(xiàn)代社會(huì)子女們因工作忙碌無暇照顧家中老人的無奈,可以隨時(shí)表達(dá)孝子情懷。
3、智能城市:智能城市產(chǎn)品包括對(duì)城市的數(shù)字化管理和城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控。前者利用"數(shù)字城市"理論,基于3S(地理信息系統(tǒng)GIS、定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS)等關(guān)鍵技術(shù),深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源,建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、城市建設(shè)和管理,服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾,服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。后者基于寬帶互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳輸、存儲(chǔ)、管理的業(yè)務(wù),利用中國電信無處不達(dá)的寬帶和3G網(wǎng)絡(luò),將分散、獨(dú)立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)城市安全的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理、為城市管理和建設(shè)者提供一種全新、直觀、視聽覺范圍延伸的管理工具。
4、智能環(huán)保:智能環(huán)保產(chǎn)品通過對(duì)實(shí)施地表水水質(zhì)的自動(dòng)監(jiān)測,可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控,及時(shí)掌握主要流域重點(diǎn)斷面水體的水質(zhì)狀況,預(yù)警預(yù)報(bào)重大或流域性水質(zhì)污染事故,解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛,監(jiān)督總量控制制度落實(shí)情況。太湖環(huán)境監(jiān)控項(xiàng)目,通過安裝在環(huán)太湖地區(qū)的各個(gè)監(jiān)控的環(huán)保和監(jiān)控傳感器,將太湖的水文、水質(zhì)等環(huán)境狀態(tài)提供給環(huán)保部門,實(shí)時(shí)監(jiān)控太湖流域水質(zhì)等情況,并通過互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)送至相關(guān)管理部門。
5、智能交通:智能交通系統(tǒng)包括公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺(tái)、智能公交站臺(tái)、電子票務(wù)、車管專家和公交手機(jī)一卡通五種業(yè)務(wù)。公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺(tái)利用車載設(shè)備的無線視頻監(jiān)控和GPS定位功能,對(duì)公交運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。智能公交站臺(tái)通過媒體發(fā)布中心與電子站牌的數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn)公交調(diào)度信息數(shù)據(jù)的發(fā)布和多媒體數(shù)據(jù)的發(fā)布功能,還可以利用電子站牌實(shí)現(xiàn)廣告發(fā)布等功能。
電子門票是二維碼應(yīng)用于手機(jī)憑證業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度,手機(jī)憑證業(yè)務(wù)就是手機(jī)憑證,是以手機(jī)為平臺(tái)、以手機(jī)身后的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為媒介,通過特定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)完成憑證功能。車管專家利用衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、無線通信技術(shù)(CDMA)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、中國電信3G等*,將車輛的位置與速度,車內(nèi)外的圖像、視頻等各類媒體信息及其他車輛參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)管理,有效滿足用戶對(duì)車輛管理的各類需求。公交手機(jī)一卡通將手機(jī)終端作為城市公交翼卡通的介質(zhì),除完成公交刷卡功能外,還可以實(shí)現(xiàn)小額支付、空中充值等功能。
測速E通通過將車輛測速系統(tǒng)、高清電子*系統(tǒng)的車輛信息實(shí)時(shí)接入車輛管控平臺(tái),同時(shí)結(jié)合*業(yè)務(wù)需求,基于GIS地理信息系統(tǒng)通過3G無線通信模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的智能、無線發(fā)布,從而快速處置違法、違規(guī)車輛。
6、智能司法:智能司法是一個(gè)集監(jiān)控、管理、定位、矯正于一身的管理系統(tǒng)。能夠幫助各地各級(jí)司法機(jī)構(gòu)降低刑罰成本、提高刑罰效率。目前,中國電信已實(shí)現(xiàn)通過CDMA*優(yōu)勢(shì)的GPSONE手機(jī)定位技術(shù)對(duì)矯正對(duì)象進(jìn)行位置監(jiān)管,同時(shí)具備完善的矯正對(duì)象電子檔案、查詢統(tǒng)計(jì)功能,并包含對(duì)矯正對(duì)象的管理考核,給矯正工作人員的日常工作帶來信息化、智能化的管理平臺(tái)。
四、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域:
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)雖未形成大規(guī)模的市場應(yīng)用,但擁有十分廣闊的前景,在軍事、國防、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑物監(jiān)測等等許多領(lǐng)域都有重要的研究價(jià)值和巨大的實(shí)用價(jià)值,被譽(yù)為對(duì)十一世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。
軍事應(yīng)用:同很多高科技技術(shù)一樣,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生也是源于網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)上的需求,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身的概念更貼近其在軍事上的應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)場上的應(yīng)用主要是信息搜集、跟蹤敵人、戰(zhàn)場監(jiān)測、目標(biāo)分類。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由低成本、低功耗的密集型節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,擁有自組織性和相當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)能力,即使部分節(jié)點(diǎn)遭到惡意破壞,也不會(huì)導(dǎo)致枯個(gè)系統(tǒng)的崩潰,正是這一點(diǎn)保證了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下工作,從而zui大程度地減少傷亡,同時(shí)提供準(zhǔn)確可靠的信息傳輸。
在和平年代,主要用于國士安全保護(hù)、邊境監(jiān)視等應(yīng)用。例如,在保護(hù)國土、防止人侵的時(shí)候,用成千上萬的傳感器節(jié)點(diǎn)代替原來的地雷埋設(shè),用地雷埋設(shè)的方法會(huì)對(duì)自身構(gòu)成巨大威脅,用傳感器通過對(duì)聲音和震動(dòng)信號(hào)的分類分析的方法,探測敵方的人侵。
五、發(fā)展前景:
物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了,萬物成了人的同類。在這個(gè)物物相聯(lián)的世界中,物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”,而無需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)利用射頻自動(dòng)識(shí)別(RFDI)技術(shù),通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。可以說,物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里,物物相連、天羅地網(wǎng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺(tái),能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對(duì)象的信息,并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤,具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用前景。
物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)和我們的生活都是密切相關(guān)的,他讓我們的生活變得更加方便快捷,更加人性化,使社會(huì)更加和諧。同時(shí),出現(xiàn)更多的新型的儀器儀表,使我們的電腦等多種電子產(chǎn)品更加智能化。使我們的國家在農(nóng)業(yè),商業(yè),軍事上等各方面都變得更加強(qiáng)大。
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