物联网应用开发-张军朝-第4章 系统架构.pptVIP

* 物联网应用开发 第四章 系统架构 目录 系统结构 开发平台 平台使用步骤 1 2 3 4.1 系统结构 4.1.1 物联网体系架构 感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。 网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。 应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 4.1.2　感知层 感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。 1、感知层功能 在对感知层进行设计时首先要明确整个系统的功能，然后采用相应的传感器或者单片机嵌入式之类的感知设备对采集到的信号进行初步处理，同时还可以整合通信模块，具体视系统而定，针对特定环境采用不同的通信模块，如GPRS、ZIGBEER、BLUETOOTH、红外等。 感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。 4.1.2　感知层 2 物品标识与数据采集 方法大致分为：手工采集和自动采集。自动采集方式主要有： 1、条形码 （1）一维条码 （2）二维条码 现已应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等多个领域。 2、磁卡（magnetic card） 一种卡片状的磁性记录介质，与各种读卡器配合作用。可用于制作银行卡、公交卡、电话卡；电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡等。 3、IC卡(Integrated Circuit Card，集成电路卡) 外形与磁卡相似，二者区别在于数据存储的媒体不同。磁卡是通过卡上磁条的磁场变化来存储信息的，而IC卡是通过嵌入卡中的电擦式可编程只读存储器集成电路芯片(EEPROM)来存储数据信息的。 4.1.2　感知层 4、无线射频识别标签RFID 射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）技术，是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。 许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以建筑进入锁住的部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也有可能会侵犯个人隐私。 4.1.2　感知层 3 自组织网络 移动自组织(Ad Hoc)网络是一种多跳的临时性自治系统，它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973提出 的PR(Packet Radio)网络。ALOHA网络需要固定的基站，网络中的每一个节点都必须和其它所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到PR网络，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PR网络被广泛应用于军事领域。IEEE在开发802.11标准时，提出将PR网络改名为Ad Hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。 作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施(如基站、AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其它节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。 网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet网络和蜂窝网。 4.1.2　感知层 4 信息短距离传输 1、蓝牙技术 是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技