物联网结课报告Word格式文档下载.docx
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北京着手启动物联网的规划工作，市经济和信息化委员会与中关村管委会成立中关村物联网产业联盟。
其它地区也从制定规划、设立相应机构等方面着手推动物联网的发展。
⑵国内形成了RFID、M2M、传感网等丰富的物联网应用
虽然物联网的概念在我国最近才得到广泛关注，但物联网的应用很早就在我国开展，目前主要以RFID、M2M、传感网三种形态为主。
在RFID方面，2009年中国RFID产业市场规模达110亿元，相比2008年增长36.8%，已用于物流、城市交通、工业生产、食品追溯、移动支付等方面，特别是随着3G网络开始运营，各运营商推出了移动支付方式，如中国移动于11月宣布采用RFID技术的SIM卡，在星巴克和上海世博园园区内将可以通过手机近端刷卡消费。
在M2M方面，电信运营商积极开展M2M应用。
如中国移动从2004年开始发展M2M业务，2008年M2M终端数量发展了229万，目前已超过300万部，预计未来年增长率将超过60%，在智能楼宇、路灯监控等方面得到广泛应用。
国内在传感器网络方面则处于发展初级阶段，基本上还是依托于科研项目、科研成果的示范，使用的协议也还是专用协议。
⑶全社会对物联网的内涵尚未取得共识
虽然物联网受到全社会的普遍关注，但目前物联网的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述，全社会对物联网的内涵尚未取得共识。
有的认为物联网就是传感网；
有的认为物联网必然与RFID相关；
有的认为EPC网络就是物联网；
有的认为物联网不是网络，而是应用；
还有的，认为物联网太过遥远，只是一个概念。
本报告所提出的观点：
物联网从广义上认为是深度信息化，狭义上认为是此深度信息化的承载网络，这其中的“深度”体现在与当前信息化的三大显著不同特征上，仅是一家之言，还需要与业内人士共同探讨，不断发展完善。
3、物联网的关键技术
在物联网应用中有三项关键技术：
⑴传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。
大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。
自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
[5]
⑵RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
⑶嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。
经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；
小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。
嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。
如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。
这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
4、目前物联网着手研究的问题
我国物联网产业现存七大问题分析
⑴缺乏核心技术自主知识产权在物联网技术发展产品化的过程中，我国一直缺乏一些关键技术的掌握，所以产品档次上不去，价格下不来。
缺乏RFID等关键技术的独立自主产权这是限制中国物联网发展的关键因素之一。
⑵行业技术标准缺失
目前行业技术主要缺乏以下两个方面标准：
接口的标准化；
数据模型的标准化。
虽然我国早在2005年11月就成立了RFID产业联盟，同时次年又发布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》，指出应当集中开展RFID核心技术的研究开发，制定符合中国国情的技术标准。
但是，现在我们可以发现，中国的RFID产业仍是一片混乱。
技术强度固然在增强，但是技术标准却还如镜中之月。
正如同中国的3G标准一样，出于各方面的利益考虑，最后中国的3G有了三个不同的标准。
物联网的标准最终怎样，只能等时间来告诉我们答案了。
⑶产业链发展不均衡
和美国相比，国内物联网产业链完善度上还存在着较大差距。
虽然目前国内三大运营商和中兴华为这一类的系统设备商都已是世界级水平，但是其他环节相对欠缺。
物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合，所以要在我国发展物联网，在体制方面还有很多工作要做，如加强广电、电信、交通等行业主管部门的合作，共同推动信息化、智能化交通系统的建立。
加快电信网，广电网，互联网的三网融合进程。
产业链的合作需要兼顾各方的利益，而在各方利益机制及商业模式尚未成型的背景下，物联网普及仍相当漫长。
⑷各行业间协作困难多
物联网应用领域十分广泛，许多行业应用具有很大的交叉性，但这些行业分属于不同的政府职能部门，要发展物联网这种以传感技术为基础的信息化应用，在产业化过程中必须加强各行业主管部门的协调与互动，以开放的心态展开通力合作，打破行业、地区、部门之间的壁垒，促进资源共享，加强体制优化改革，才能有效的保障物联网产业的顺利发展。
⑸盈利模式无经验供借鉴
物联网分为感知，网络，应用三个层次，在每一个层面上，都将有多种选择去开拓市场。
这样，在未来生态环境的建设过程中，商业模式变得异常关键。
对于任何一次信息产业的革命来说，出现一种新型而能成熟发展的商业盈利模式是必然的结果，可是这一点至今还没有在物联网的发展中体现出来，也没有任何产业可以在这一点上统一引领物联网的发展浪潮。
目前物联网发展直接带来的一些经济效益主要集中在与物联网有关的电子元器件领域，如射频识别装置、感应器等等。
而庞大的数据传输给网络运营商带来的机会以及对最下游的如物流及零售等行业所产生的影响还需要相当长时间的观察。
⑹用户使用成本壁垒存在
物联网产业是需要将物与物连接起来并且进行更好的控制管理。
这一特点决定了其发展必将会随着经济发展和社会需求而催生出更多的应用。
所以，在物联网传感技术推广的初期，功能单一，价位高是很难避免的问题。
因为，电子标签贵，读写设备贵，所以，很难形成大规模的应用。
而由于没有大规模的应用，电子标签和读写器的成本问题便始终没有达到人们的预期。
成本高，就没有大规模的应用，而没有大规模的应用，成本高的问题就更难以解决。
如何突破初期的用户在成本方面的壁垒成了打开这一片市场的首要问题。
所以在成本尚未降至能普及的前提下，物联网的发展将受到限制。
⑺安全问题是应用推广的关键问题
在物联网中，传感网的建设要求RFID标签预先被嵌入任何与人息息相关的物品中。
可视人们在观念上似乎还不是很能接受自己周围的生活物品甚至包括自己时刻都处于一种被监控的状态，这直接导致嵌入标签势必会使个人的隐私权问题受到侵犯。
因此，如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。
而且如果一旦政府在这方面和国外的大型企业合作，如何确保企业商业信息，国家机密等不会泄露也至关重要。
所以说在这一点上，物联网的发展不仅仅是一个技术问题，更有可能涉及到政治法律和国家安全问题。
二、智能数字校园物联网系统需求分析
1、问题的提出
构建校园物联网，要以数据中心建设为核心，以应用系统研发为重点，以资源共享为目标，减少系统的数据冗余，实现应用系统与数据相对独立。
遵循的基本原则是：
结构要先进；
性能要智能；
功能不重叠；
数据要共享；
系统可扩展。
系统具备的特点：
开放性；
安全性；
虚拟化；
交互式；
互联互通。
在面向服务的层面上，应满足以下几个方面的要求：
⑴从接入角度，能提供无处不在的、形式多样的、快速安全的接入保障；
⑵从教学角度，能提供实时的网络课堂和学术讲座的课堂直播，体现实验课的远程教学模式；
⑶从科研角度，能提供可试验的网络环境和个性化的专用网络平台；
⑷从资源角度，能提供异地备份的存储环境，提供资源共享的交换平台和管理；
⑸从智能角度，能实现泛在的网络感知，实现快速的数据处理和智能的行为控制。
2、功能和使用意义
校园智能系统应具有数据挖掘和学习能力，随着信息量化的不断增多，系统数据库中蕴涵着大量有价值的知识，运用数据挖掘去发现这些知识，并归纳出新的知识，可以使学校在教学、科研、管理和创新人才培养等方面进行辅助决策，以促进决策处理的科学化。
同时，每个子系统通过数据挖掘和知识发现，随时对系统知识库进行充实和更新，并经过人机接口交流，使学到的新知识达到专家水平。
近年来，关于人工神经网络的研究提出了多种学习算法，这为知识获取、机器学习的研究创造了更加有利的条件。
3、方案说明
⑴制定统一的规范与标准。
信息标准化是校园物联网建设的基础内容。
制定标准的数据交换规则和应用规范，实现统一的编码解析，从采集、处理、交换到综合应用的全过程规范信息标准，有利于系统之间资源共享。
⑵建立三网融合的信息门户。
建立三网融合的信息门户，通过电信网、有线电视网和互联网的网络资源融合，采用全数字化连接、有线无线双覆盖，将校园分散异构的信息资源进行聚合，统一访问入口，实现应用系统和资源跨系统平台的无缝接入和集成，提供视频、数据、语音等多媒体教学信息服务。
⑶建立统一的数据中心。
建立统一共享的数据中心，在统一身份认证、综合信息服务和共享数据库等平台支撑下，有效地整合各类教学应用，包括教学资源库、数字图书馆、教师备课系统、多媒体教学系统、办公自动化系统等，提供一个支持信息访问、传递以及协作的集成化环境，实现个性化业务应用的高效开发、集成与管理。
⑷建立“一卡通”融合平台。
通过采用校园一卡通与3G手机的融合，建立身份标识、身份认证与消费等功能为一体的服务扩展平台，使教师、学生在校园中完成一系列与其身份相关的活动，如注册、借阅图书、考勤、上机、就餐等。
全面实现校园的高度信息化、智能化管理。
⑸建立网络安全管理中心。
建立安全管理中心，保证校园物联网安全运行。
采用信息预警系统MARS、ASA防火墙模块等多种解决方案，建立网络信息过滤系统和用户认证及权限管理系统，保护学校教学资源和用户信息的安全。
三、智能数字校园物联网的系统组成
1、系统组成
校园物联网整个系统结构由RFID射频识别系统和校园网系统构成。
RFID射频识别系统主要由标签和读写器组成，读写器读取物体标识，通过校园网将物体标识上传至校园网络中心中间件，通过对象名解析服务ONS解析获取物体的名称，再通过电子码EPC信息服务器获得对象信息。
校园物联信息以校园网络为平台运行，利用校园物联网获取对象信息并远程监管，为校内人员提供各种信息需求信息服务。
2、各项功能
校园物联网以电子标签和EPC码为基础，建立在校园网平台上，实现校内物体互联网络共享、互通实时信息。
校园物联网系统结构由四部分构建：
信息采集系统、PML信息服务器、产品命名服务器（ONS）和应用管理系统，功能：
1、信息采集系统信息采集系统由物体电子标签、读写器、驻留有信息采集软件的上位机组成，主要完成对物体的识别和物体EPC码的采集和处理。
存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时，物体EPC码自动被读写器捕获，实现EPC信息自动化采集，交由上位机信息采集软件对采集的数据进行数据校对、数据过滤、数据完整性检查等处理，再将整理过的数据交付上层应用管理系统使用。
2、PML信息服务器PML（PhysicalMarkupLanguage，物体描述语言）信息服务器由产品生产商根据学校管理需要建立与维护，生产者按照学校事先规定的原则对物体进行编码，并用标准的XML对物体的详细信息进行描述，方便校内管理人员及终端用户的读取。
3、ONS产品命名服务器
ONS（ObjectNameService，产品命名服务器），各信息采集节点与PML信息服务器通过校园网互联，实现从物体EPC码到物体PML描述信息间的映射。
4、应用管理系统
应用管理系统通过信息采集软件间的接口获取物体EPC信息，在通过ONS服务器链接物体PML信息服务器，获取物体的详细信息，比如实现新生入学管理、后勤管理、物流管理、行政管理、教学管理等应用功能。
四、智能数字校园物联网系统相关要素分析
系统性能特点1、可靠性、成本低、易扩展
高度的识别可靠性：
100%的前端识别率，货物只要正确配置2.4GHZ有源射频卡，就能被装在附近的读卡器读到；
识别距离远（0-1200米）：
可达到1200M的信号覆盖距离，在这个范围内的标签卡发出的信息都会被读到；
极高的防冲突性，每个检测点可同一时刻最多识别200个标签的信息。
采用直序列扩频技术，抗干扰能力强，对同频段内其他设备干扰小；
采用AES加密技术对传输数据进行加密，保证数据传输的可靠和安全；
兼容无线传感器国际标准；
基站集成RS485、以太网、GPRS、CDMA等通讯模块，便于应用和扩展；
整体硬件成本低，降低了整个系统造价；
体积小，便于安装和维护；
信号穿透力和绕射能力强，集成度高、兼容性好、通信简单快捷。
2、安全性、稳定性高具有本质安全型及防水性能，具有加密功能；
高抗干扰性，对仓库附近的干扰、周界环境无特殊要求，环境适应性强；
器件故障率最小化，运行可靠；
采用有源识别卡，发射功率极低，无电磁污染，免维护，使用安全。
高度的识别稳定性，真正达到无误码、无漏卡。
3、操作简单方便软件全中文菜单，具有统一标准化操作界面；
无线监测一体化结构设计，安装方便快捷；
识别卡内置电池，超低功耗；
可以更换电池继续使用。
4、丰富的查询和报表功能查询和报表输出、打印功能简单易操作；
可对各类物品信息进行查询也可以对物品进行跟踪；
可按要求输出各种信息报表。
五、智能数字校园物联网运用的技术和产品
1、RFID技术
射频识别RFID（RadioFrequencyIdentification）技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，RFID系统主要包括RFID电子标签、标签识别器两部分，其中RFID电子标签中存储有EPC码。
RFID技术是基于物联网的智能数字校园的核心技术，它能为师生手机上SIM卡贴上RFID电子标签，当师生携带具有RFID电子标签的手机SIM卡通过标签识别器时，电子标签被标签识别器自动感应并通过无线网络将电子标签中的信息传送到信息处理中心，经过处理之后再将处理结果发送到标签识别器上，从而实现灵活、高效的自动身份识别和信息管理。
2、EPC编码技术EPC（ElectronicProductCode）编码技术是基于物联网的智能数字校园的关键技术之一，它能够为单一的物理对象提供唯一的标识码，是一种严格意义上的物品标识，可以克服二维条形码无法识别单个物品、条码容易破损而丢失信息等缺点，目前通常采用64位或96位的ID编码。
存储在EPC码中的信息包括种类、名称、时间等物品基本信息，以及物品概述、物品功能等物品的参考信息。
虽然EPC码存储的信息非常有限，但它通过与对应的后台数据库管理系统相连，可通过名称解析服务器实时获取EPC码对应的物品详细信息。
3、传感器技术传感器是一种能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成，是物联网中采集信息和实现对现实世界感知的重要设备。
传感器的种类很多，如速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器、位置传感器、能耗传感器等，由于基于物联网的智能数字校园是以师生用户的SIM卡为EPC码存储设备的。
所以，基于物联网的智能数字校园用户终端采用的标签识别器是射线辐射传感器，主要用于读取师生用户手机SIM中嵌入的EPC码信息。
传感器在读取这些EPC码信息之后，首先将其转换为适合网络传输的数据格式，然后再将这些采集到的EPC码信息发送到相应的通信网络，供信息处理中心服务器对这些信号进行相应的处理，以实现智能数字校园的自动身份识别和自动控制等。
4、硬件设备
设备名称
描述
性能参数
实物图片
识别基站
分为室内基站和室外基站，分别安装于校园大门口、各个教学楼、宿舍门口以及内部所需要信号覆盖的区域。
在无遮挡情况下基站的覆盖范围500-1000米，安装高度为3-5米以上。
基站安装密度视校园内部结构而定。
天线接口：
3～4路，支持全向天线和定向天线工作频率：
2.4GHz识别距离：
1～1000m，可调最小接收灵敏度：
-101dBm工作电压：
DC9V～48V工作温度：
-25℃～60℃防护等级：
IP65
标签
该标签为有源标签，由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。
每个标签具有全球唯一的电子编码，附着在物体和人体上标识目标对象；
可根据需求不同加装各类传感器，并可以对外形进行定制。
该标签卡轻便小巧，便于携带，可安装于所有
需要监控管理的物品上，也可以给需要管理的人员佩戴名牌标签卡，达到对人员与物品同时管理的目
的。
电池型号：
纽扣电池（CR2032）1粒
额定工作电压：
3V
工作电流：
≤16mA
电池寿命：
>
1年
工作条件：
环境温度：
－10℃～55℃
工作频率：
2455MHz
传输方式：
O-QPSK
发射功率：
≤－10dBm（可调）接收灵敏度：
－101dBm（可调）
传输距离：
（0～150）m（无遮挡）
智能传感器
可安装于基站和标签卡内，根据需求可同时加装一种乃至几种传感器，如压力传感器、重力传感器、温湿度传感器、危险气体传感器等。
手持读卡器
又称便携式手持读卡器，读取（或写入）标签信息的设备；
读卡器与计算
机系统相连，进行信息的分析处理和保存。
管理人员可以手持读卡器，对管理的人或物品进行信息的读取，手持读卡器小巧轻便，可根据需求定制。
该读卡器也可用于校园内部智能导航、智能巡更等。
其他设备
由于该系统具有十分优良的扩展功能，因此可以根据客户需求，该系统可与校园中的摄像头、打印机、
各项报警设施、室内电气设备等进行联动，从各个方面充分保障了校园的安全。
六、智能数字校园物联网系统预期效果
物联网时代的到来给高校数字校园系统的升级与维护带来了一次新的机遇与挑战，基于物联网的智能数字校园能够有效解决传统数字校园建设中所遇到的数字资源整合与共享、自动身份识别、图书借阅管理、校内安全消费、校内各类信息管理系统集成等难题，通过基于师生用户手机SIM卡的统一自动身份识别，为广大师生的日常学习和生活提供高效、优质的服务。
虽然基于物联网的智能校园在高校公共设施管理与使用、用户自动身份识别等方面具有很好的应用前景，但由于标签识别器这一个设备的成本较高，不便于在个性化的网络教学、办公系统查询等信息资源服务场合应用，导致基于物联网的智能数字校园在校内统一上网认证、网络教学等个人应用方面具有一定的局限性，如何充分利用物联网的优势提高数字校园的智能化程度还需进一步研究。
七、学习体会
1、应如何面对物联网的职业岗位需求
根据物联网市场人才需求特征和高职人才培养目标高职物联网专业应培养具有物联网基本理念具有物联网行业相对应岗位必备的理论知识和专门知识具有较强的物联网岗位操作能力、一定的系统开发能力能从事物联网技术及物联网系统管理工作的高技术应用型专门人才。
由于物联网是一个多学科交叉、应用复杂的专业领域因此在物联网专业人才培养过程中可以选择不同方向来进行人才培养。
根据物联网产业特征面向的职业岗位主要有感知设备或芯片设计、IT网络管理和应用、系统集成与开发、物联网管理与应用等岗位。
2、如何学好物联网应用技术专业
学习都分两大部分：
理论知识和实践。
学习物联网的相关知识，首先理论方面要学好，物联网的概念、物联网三个层面（网络层、传感层、应用层）的技术、物联网实际应用情况等等这些理论性的东西都要学习了解，然后理论要与实践相结合，你所学到的物联网知识怎么应用到现实中去。
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