物联网导论论文.doc
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《物联网导论》课程报告
（浅析物联网在智能家居行业中的应用，不限定）
学年学期2011年第一学期
专 业 自动化
学 号
授课班号
学生姓名
指导教师
目 录
（1）对物联网的认识
（2）物联网的应用
（3）物联网的技术框架
（4）物联网在智能家居行业中应用情况分析
（5）物联网的发展前景
《物联网导论》课程报告
----物联网在智能家居中应用情况分析
摘要：
物联网是建立在物物互连上的。
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理得网络。
本文写的是物联网的发展及背景。
主要讲述了物联网在只能家居上的应用。
从实际生活中的例子和现代的技术等方面介绍了智能家居的发展和前景。
智能家居在现在的生活中已经开始大量出现，待解决了一些技术问题，智能家居肯定会为未来的生活添加多彩姿色。
关键字：
RFTD、WSN、智能家居、物联网
1.物联网的认识
1.1物联网
1.1.1物联网的定义
物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备内在智能的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和外在使能的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等智能化物件或动物或智能尘埃，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对万物的高效、节能、安全、环保的管、控、营一体化。
物联网:
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
1.1.2物联网的产生的背景和历史
1999年MITAuto-IDCenter提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。
2004年日本总务省提出u-Japan构想中，希望在2010年将日本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上网的环境。
同年，韩国政府制定了u-Korea战略，韩国信通部发布的《数字时代的人本主义：
IT839战略》以具体呼应u-Korea。
2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：
物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。
射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
2008年11月IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此做为经济振兴战略。
如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。
2009年6月欧盟委员会提出针对物联网行动方案，方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持，在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案
2009年8月温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。
目前：
经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组，标准工作组现聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网主要的技术研究和应用单位。
1.1.3物联网的分类
1）私有物联网（PrivateIoT）：
一般面向单一机构内部提供服务；
2）公有物联网（Public）：
基于互联网（Internet）向公众或大型用户群体提供服务；
3）社区物联网（Community）：
向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委办局：
如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务
4）混合物联网（Hybrid）：
是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体。
2.2物联网的应用
物联网的应用有：
畜牧溯源、无线葡萄园、机场防入侵、电力管理、生态环境监测、水下无线网络传感技术、个人保健、平安城市建设、未来数字家庭、文物保护、空间海洋探测。
以下是一些特殊的例子：
畜牧溯源：
给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。
我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。
无线葡萄园：
2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。
传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。
研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。
通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。
这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。
生态环境监测：
2002年，由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分校以及巴港大西洋大学的科学家把无线传感器网络技术应用于监视大鸭岛海鸟的栖息情况。
位于缅因州海岸大鸭岛上的海燕由于环境恶劣，海燕又十分机警，研究人员无法采用通常方法进行跟踪观察。
为此他们使用了包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像头在内的近10种传感器类型数百个节点，系统通过自组织无线网络，将数据传输到300英尺外的基站计算机内，再由此经卫星传输至加州的服务器。
在那之后，全球的研究人员都可以通过互联网察看该地区各个节点的数据，掌握第一手的环境资料，为生态环境研究者提供了一个极为有效便利的平台。
水下无线传感网络：
根据目前欧美各国在研项目的文献资料，可以大致将水下传感器网络的组成结构可分为以下几类：
（1）基于水面浮标的（射频+水声通信）可任意升降的三维立体水下传感器网络系统。
优点：
布放比较容易，可利用太阳能、GPS以及水面上的无线通信，回避、降低了水下通信的困难。
缺点：
阻碍航道，易被发现破坏，容易随波逐流，位置不能固定。
（2）由固定在海底基站的节点构成的，可任意升降的三维立体网络系统。
通过光缆或声通信与水面网关、节点联结，将数据传输至基站。
优点：
不会影响航行。
缺点：
维护不容易。
3）基于水面浮标节点（射频+水声通信）、水中自主航行器（水声通信）和水底固定节点（水声通信）的三维立体系统。
优点：
覆盖全面，配置灵活，功能强大。
缺点：
系统复杂，成本高。
个人保健：
身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。
平安城市建设：
利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。
文物保护：
对珍贵的古老建筑进行保护，是文物保护单位长期以来的一个工作重点。
将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中，无需拉线钻孔，便可有效地对建筑物进行长期的监测。
此外，对于珍贵文物而言，在保存地点的墙角、天花板等位置，监测环境的温度、湿度是否超过安全值，可以更妥善地保护展览品的品质。
空间海洋探测：
探索外部星球一直是人类梦寐以求的理想，借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索，是一种经济可行的方案。
NASA的JPL实验室研制的SensorWebs就是为将来的火星探测、选定着陆场地等需求进行技术准备的。
现在该项目已在佛罗里达宇航中心的环境监测项目中进行测试和完善。
3物联网的技术构架
3.1物联网核心技术
物联网核心技术包括射频识别（RFID）装置、WSN网络、红外感应器、全球定位系统、Internet与移动网络，网络服务，行业应用软件。
3.3.1RFID
RFID作为物联网中最为重要核心技术，对物联网的发展起着至为重要作用。
RFID目前仍然面临着诸多问题有待解决。
RFID的存在诸多国际标准，如影响力最大的EPCGlobal标准,支持各频段的ISO/IEC标准,以及日本本土制造商SONY,NEC等支持的UID标准。
各国际标准间互不兼容，导致RFID应用难以大范围内推广。
目前，欧盟下的GRIFS项目致力于各RFID标准开发机构间相互合作。
RFID的标签成本仍然过高和中国自主制定的RFID标准推广问题都成为制约物联网问题的瓶颈之一。
除此之外，目前RFID应用大中集中为闭环市场，集中于医疗，军工等，到普及的开环市场还有一段时日。
RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。
目前已经发布或者正在制定中的标准主要与数据采集相关，其中包括电子标签与读写器之间的接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规范以及RFID标签的数据内容编码标准等。
在RFID标签的数据内容编码领域，各路标准竞争最为激烈。
目前全球共有五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。
其中EPCGlobal是由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立，在全球拥有上百家成员，并且得到了零售巨头沃尔玛、制造业巨头强生、宝洁等大型企业的强力支持。
而AIM、ISO、UID则代表一部分欧美国家以及日本对RFID标准的争夺；IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主，比较而言，EPCGlobal得到更多厂商的认可和支持。
3.3.2WSN
WSN网络通常分为物理层、MAC层、网络层、传输层，应用层。
物理层定义WSN中的Sink,Node间的通信物理参数，使用哪个频段，使用何种信号调制解调方式等。
MAC层定义各节点的初始化，通过收发beacon,request,associate等消息完成自身网络定义，同时定义的MAC帧的调试策略，避免多个收发节点间的通信冲突。
在网络层，完成逻辑路由信息采集，使收发网络包裹能够按照不同策略到使用最优化路径到达目标节点。
传输层提供包裹传输的可靠性，为应用层提供入口。
应用层最终将收集后的节点信息整合处理，满足不同应用程序计算需要。
3.2物联网的构架
物联网构架可以由下图表示：
应用层
应用层是构件在物联网架构之上的应用系统，包括商业贸易、物流、农业、军事等不同的应用系统
网络层
网络层即进行信息交换的通信网络，包括有Internet。
WIFI网以及无线通信网络等网络。
信息采集层
数据采集指通过条码、射频识别、无线传感器、蓝牙等在内的自动识别与近场通信技术获取物品编码信息的过程。
编码层
编码层是物联网的基石，是物联网信息交换内容的核心和关键字。
编码是物品、设备、地点、属性等的数字化名称。
4.物联网在智能家居上的应用
4.1智能家居的概念
智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（UnitedTechno1ogiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。
智能家居，或称智能住宅，在英文中常用SmartHome、Intelligenthome，与此含义相近的还有家庭自动化（HomeAutomation）、电子家庭（ElectronicHome、E-home）、数字家园（Digitalfamily）、网络家居（NetworkHome），智能建筑（IntelligentBuilding）。
智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
4.2智能家居的发展
智能家居至今在中国已经历了近6年的发展，从人们初最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程……
提到智能化家居，人们立刻会联想到网络。
冰箱上网、洗衣机上网、电视机上网、微波炉上网……开发者高举智能家居大旗，宣称网络家电可以使生活达到全数字化，让人们感到轻松方便。
智能家居当然不止是这些。
在国内，智能家居不是一个单独的产品，也不是传统意义上的“智能小区”概念，而是基于小区的多层次家居智能化解决方案。
它综合利用计算机、网络通讯、家电控制、综合布线等技术，将家庭智能控制、信息交流及消费服务、小区安防监控等家居生活有效地结合起来，在传统“智能小区”的基础上实现了向家的延伸，创造出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。
2000年——概念年：
2000年是智能家居在中国的一个概念年。
通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体的广泛宣传，相当一部分居民已经接受了智能家居这个概念。
各小区的开发商在住宅的设计阶段也已经或多或少考虑了智能化功能的设施，少数高档的住宅小区已经配套了比较完善的智能家庭网络，并在房地产的销售广告中，已经开始将“智能化”作为其一个“亮点”来宣传。
一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始或已经研究和开发相关系统和产品作了先期的部署和规划。
2001年——研究开发年：
智能家居毕竟在硬件和软件方面都具有一定的难度，在数个月或一年的时间里是不可能研究开发成功的。
国外完成这个系统的过程一般要经过3～5年的时间，当然在中国也许用不了这么长的时间，因为已有了国外的一些经验可供参考，但估计2～3年的时间还是需要的。
因此，2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研究和开发的关键一年。
如同以往相类似产品（如彩色电视机和VCD及DVD机）在我国的发展过程一样，有些机构和公司开始引进一些国外的系统和产品，在一些豪华的公寓和住宅中已经看到了它们的踪迹。
2002年～2003年——实验年：
在这一年中，有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，将在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网将进入一般居民的住宅和小区，为智能家庭网络功能的完善佐以一定的条件。
国内一些公司的网络产品将逐渐进入市场，一些国外的系统和产品也将在这一年开始以较大的规模进入中国市场，开始在市场上与中国的产品接触。
我国关于智能家庭网络系统的各种标准将陆续出台，各种具有一定智能的可以上网的终端产品（智能家电/设备）将根据这些标准陆续研发出来，并逐步进入市场。
2003年～2004年——推广年：
到2003～2004年，是智能家庭网络系统在中国推广应用的两年。
我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。
新建的住宅和小区大部分将配备一定的智能化设施和设备。
美国和欧洲将在2003年～2004年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器/设备将大量出现在市场上。
我国自行设计和生产的可连网的家用电器/设备也将有相当的规模。
2005年～2007年——普及年：
我国在智能家居技术领域与欧美国家的差距并不大，估计仅滞后2～3年，在这几年中，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。
在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主；国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。
真正智能家庭网络的大市场将在2004～2007年中形成。
我国人民将以怎样的方式来观看和参与在我国举办的2008年奥运会，现在都是很难准确预料和想象的，但有一点是可以肯定的：
这将是以一种与现在观看体育比赛完全不同的方式和心态。
4.3智能家居的技术
智能家居的技术有有线方式和无线方式。
4.3.1有线方式中家居布线
现在的家装已从以前的强电改造发展为强弱电改造，我们在这里统称为智能布线，它包括家庭整体音响系统或背景音乐系统、家庭宽带网络系统、家庭电话系统、家庭电视视频系统、家庭安全防护报警系统、家庭智能遥控系统、家庭灯效控制系统等。
智能布线正在代替单一的强电路改造，成为现代家装必不可省的一环，也可以说是现代家装的第一关。
就目前智能布线价位来看，与单一的强电路改造相差并不大。
因此，智能布线正在为很大人群所接受，在北京接受智能装修的家庭正以等比数字上涨。
家居布线的5种方法：
1、星型连接2、总线连接3、电力线载波连接4、红外连接（IR）5、无线（RF）连接。
4.3.2无线方式
智能家居是一个多功能的技术系统，包括可视对讲家庭内部的平安防范、家居综合布线系统、照明控制、家电控制、远程的视频监控、声音监听、家庭的影音系统等。
家居智能化包括的内容比较多，目前国内的产品有总线制、电力线载波、无线等方式，网络连接方面基本上用总线制联网、电话联网或者通过以太网方式来实现。
无线方式：
蓝牙、WIFI、315M/433M/868M/915、MZigbee。
5.智能家居的发展前景
5.1智能家居的现状
在家居智能化的十多个子系统之中，家居智能系统占投资比例最大，约50%左右。
由于传统和习惯使然，目前家居智能化行业存在分别制造可视对讲或智能终端系统的两类厂家。
近几年，由于国内可视对讲厂家针对国内大型楼盘众多的特点，加强了联网技术及多种功能的开发，产品更新换代速度快，已牢牢控制了80%以上国内市场份额，相反进口产品在联网技术方面发展缓慢，在彩色可视对讲方面更是比国内落后，其黑白产品与国内彩色产品价格相当，已无竞争力可言，包括原来喜欢使用进口产品的许多地产开发商也转而使用国产可视对讲系统。
智能家居系统过去几年主要以安防、远程抄表、家电控制、短信息发布、远程控制等功能为主，近年，国内厂家推出了彩色液晶显示，将可视对讲与家居智能化系统集成一体化，并使用触摸屏操作的智能可视对讲系统，成为高端智能化系统产品主要象征，并且已经在全国许多别墅、高尚住宅中使用。
有的产品甚至出口国外。
5.2智能家居的前景
随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高，人们对智能化家居生活的需求也逐渐增大。
越来越多的智能住宅、智能小区应运而生，智能家居得到了众多开发商和消费者的青睐！
智能家居控制系统的应用对我们的家庭生活方式带来很大影响，让人们在家中能够享受到更安全、更舒适、更方便的生活，并且生活的环境更加符合环保要求。
随着人们对生活品质的不断追求以及住宅智能化技术的不断发展，今天的智能家居系统拥有了更加丰富的内容，系统配置也越来越高。
智能家居的基本功能包括智能家电控制、智能照明、智能遥控电动窗帘、防盗报警、门禁对讲、消防报警、煤气泄露探测、远程抄表（水、电、煤气）系统、网络通讯、视频点播等系统，越来越多的新鲜名词逐渐成为了智能家居中的重要组成部分。
参考文献：
[1]《产业革命、变革世界引擎》
[2]马宇建，基于电子标签的签名系统设计和实现.北京：
北方工业大学
[3]田美花，基于RFID技术的生产执行关键技术研究.青岛海洋大学，2007
[4]百度文库，大部分资料从百度文库中所得。
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