3-项目经理继续教育推荐课程9题库

第三部分 相关技术及应用

本部分课程介绍了物联网的概念、发展、应用、技术体系、标准、及关键性技术环节。 第一课 物联网概述 一切资产能见化：使军中物资可以了如指掌（信息统筹）；尽量减少在机场、货栈中累积和存放的物资（加快流转）；确保正确的货柜和正确的物资按时地送到用户的手中（减少损耗）。 国际运输信息跟踪系统：美军军用物资中心还开发了一个使用射频辨识标签和全球定位技术的“资产可见系统”，称之为国际运输信息跟踪系统。在这套跟踪系统中，射频询问器和卫星接收器都可以安装在运送军用物资的载体上，射频询问器读到附置在每一个集装箱和货柜上的“射频辨识标签”所发出的信息，并将之与运输载体的位置数据一起通过卫星接收器和发送器，送到军用物资运输中心的数据库。后勤官员通过查询数据库就可以知道所运送的物资及运载体目前所处的位置。用户可以直接，从运载体上取得物流的信息，甚至可以在计算机上对照地图跟踪货物运输的情况。 联合后勤管理系统：该系统的目标就是对军中一切资产进行识别和跟踪，包含从供应商订货开始，直至运输、仓储及送到用户手中的全过程，利用这套系统使后勤部门的官员和战地指挥官都可以对后勤物资的流动清晰可见，而在这之前是不可能做到的。这套系统首先在欧洲战区开发和应用，并逐渐推广到全球的美军供应系统。美国的这项军用信息技术很快就向民用转移。WalMart花费了很长的时间和很多的资源来开发民用的RFID系统。早期的RFID系统是将芯片安置在每一个集装箱、货柜、或特定的装备上；而后，则是用RFID取代条形码，将芯片配置在每一件物品上。利用RFID构造的系统，有可能实现“一切社会商品、物资的能见化”，不仅对物流，而且对社会经济活动和管理意义重大。 联合后勤管理系统的特点（一）：利用“射频辨识标签（RFID）”取代条形码，安置在每一个集装箱、货柜、或特定的装备上。这种“射频辨识标签”，实质上是一个微电子芯片，用以取代条形码，就可以使计算机自动跟踪每一件物品，不需要再用人工扫描条形码。在美军运送货物的各条路线上的关卡或检查站，装有“射频询问器”。载运军用物资的飞机、汽车或其他交通工具在通过关卡或检查站时，射频询问器即可从集装箱或货柜所带的“射频辨识标签”上取得所载物资的标号信息。 联合后勤管理系统的特点（二）：标号信息与射频询问器的地理位置信息均通过国防部的通讯卫星送至位于美国马萨诸塞州剑桥市的军用物资运输中心，同时存入这个中心的在运物资信息库。散布于各地的美国陆海空三军的六个指挥和后勤中心均可进入和访问这个数据库，只要有一台笔记本型电脑即可。用户只要键入集装箱或货柜的编号或物资申请单的号码即可跟踪货物的运送情况。必要时，也可以按所需的装备的种类和名称来查询，非常方便。 国际运输信息跟踪系统：一个使用射频标签和全球定位技术的资产可见系统，称之为国际运输信息跟踪系统。射频询问器和卫星接收器可安装在运送军用物资的载体上，射频询问器读到附置在每个集装箱和货柜上的射频辨识标签所发出的信息，并将之与运输载体的位置数据一起通过卫星接收器和发送器，送到军用物资运输中心的数据库。 沃尔玛与宝洁公司的RFID实验：这项计划将要求数以亿计的商品配置电子标签，并能在供应链任何地方被实时跟踪；安装在工厂、配送中心、仓库及商场货架上的读写器能自动记录商品在整个供应链上流动的信息。

第二课 物联网概念的发展与解析

2005年国际电信联盟（ITU）在突尼斯举行的信息社会世界峰会上正式确定了“物联网”的概念，随后发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，介绍了物联网的特征、相关的技术（射频识别技术、传感器、智能植入技术和纳米技术）、面临的挑战和未来的市场机遇。2008年11月1日IBM提出了“智慧地球”的概念，是IBM对于如何运用先进的信息技术构建这个新的世界运行模型的一个愿景。 智慧地球就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、

隧道、公路、建筑、供水系统、大坝等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓物联网，然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。智慧地球的关键特征：利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统共同构成物联网的末梢感知网络，不仅能够提供事物本身的信息，而且能够提供各种关联信息；通过各种形式的通信网络将各种事物以不同方式联入网络，将各类系统中收集和储存的 IBM认为建设智慧地球需要三个步骤：各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。随着网络的高度发达，人，数据和各种事物将以不同方式联入网络。先进的技术和超级计算机可以对这些堆积如山的数据进行整理，加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。 物联网概念特征的发展历程： 物联网是现代信息技术所引起的一场关于物的利用和管理的革命，它既是当代信息化向高端发展的一个重要内容，也是新型工业化的一个重要方面。1999年以标准为特征，网络RFID系统，实现对物品的识别和管理。2005年，以互联为特征，物联网报告，所有物品与网络的连接与信息共享。2008年，以智能服务为特征，智慧地球，更透彻的感知，更全面的互联通，更深入的智能化。 物联网的典型定义： 定义一：由具有标识，虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户，社会和环境的上下文进行连接和通信。（2008年5月，欧洲智能系统集成技术平台，EPoss） 定义二：物联网是未来互联网的整合部分，它是以标准，互通的通讯协议为基础，具有自我配置能力的全球动态网络设施。在这个网络中所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝连接，实现信息共享。（2009年9月，欧盟第七框架） 定义三：通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品和互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别，定位，跟踪，监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。（2010年3月，我国政府工作报告） 物联网概念的解析 侠义：连接物品到物品的网络，实现物品的智能化识别和管理。 广义：一种实现物与物之间，人与物之间的信息互联的网络，从而孕育出各种新颖的应用和服务。 外延：实现物理世界与信息世界的融合，将一切事物数字化，网络化，在物品之间，物品与人之间，人与现实环境之间实现高效信息交互，是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界。 物联网的功能特征：普适性的数据分析和服务，异构性的网络基础设施，泛在化的数据传感单元。 物联网是信息化发展深化的必然阶段 物联网的概念特点：物联网是互联网和通信网的拓展应用和网络延伸，它通过感知识别，网络传输互联，计算处理等三层架构，实现人与物，物与物信息交互和无缝连接，提升人对物 理世界实时控制和精确管理能力，从而实现资源优化配置和科学智能决策。 物联网概念的解析 三层架构：感知/网络/应用层，两类模式：后台网络智能决策，现场终端智能决策。本质：人对物理世界的实时感知，精确管理，智能控制。目标：智能科学决策。 与物联网有关的通信术语： IOT：一种通过现有和演进的ICT支持所开发的数据获取与通信能力并基于标准和互操作通信协议互连物理与逻辑物件，用以充实人们的生活并有利于信息集合和知识生产的全球信息通信设施。 M2M：机器到机器的通信是在机器之间无需（或仅是有限）人为交互或干预的通信，是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。M2M表达的是多种不同类型的机器通讯技术：机器设备之间的通讯、机器控制通讯、人机接口通讯等。目前M2M更多的是指非IT机器设备通过移动通信网络与其他设备或IT系统的通信。 MTC：机器类通信是一种无需人工交互的一个或多个实体的数据通信形式。 MOC：面向机器的通信是在两个或者多个物品之间的通信，其中至少一个物品在通信过程中不需要人为交互或者干涉。 CPS：信息物理融合系统，是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C，即计算、通信和控制技术的有机融合与深度协作，实现大型系统的实时感知和动态控制。CPS基本特征是构成了一个能与物理世界交互的感知反馈环，通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现与实物过程的密切互动，从而给实物系统增

加或扩展新的能力。 物联网与M2M和CPS M2M和CPS都是物联网的一种变现形式，M2M侧重于机器之间的通信过程，而CPS则更强调反馈与控制过程，突出对物的实时、动态的信息控制与信息服务。M2M偏重于实际应用，得到了工业界的重点关注，是现阶段物联网的最普遍的应用形式；CPS更偏重于研究，吸引了学术界的更多目光，将是物联网应用的重要技术形态。 物联网与互联网的关系 物联网的底层借助RFID和传感器等实现对物件的信息采集，通过传感网将一组传感器的信息汇集，并连到核心网络；基础网络是物联网的重要组成部分，用于承载物物互联或物与人互联的信息传递。物联网可用的基础网络可有很多种，根据应用的需要，可采用公众通信网络，或者采用行业专网，甚至新建专用于物联网的通信网。互联网既可以连接人也可以连接物，既可以连接虚拟世界也可以连接实际世界。通常互联网最适合作为物联网的基础网络，特别是当物物互联范围超出局域网，以及当需要利用公众网传送需处理和利用的信息时。 物联网与互联网上传统业务相比有不同的特点： 在物联网以互联网作为基础网络平台的情况下，物联网相当于互联网上面向特定任务来组织的虚拟专用网（VPN）；互联网是全球性的，但物联网往往是行业性的或区域性的。与其说物联网是网络，不如说物联网是业务或应用形态；物联网应用的多样性与承载平台的通用性之间需要有中间件来适配；物联网的上层即智能信息处理、数据挖掘与决策支撑等是传统互联网业务不一定需要的功能。

第三课 物联网在国内外发展现状

国外物联网应用与发展趋势：欧美和日韩的运营商在物联网产业链中均处于主导地位，但角色地位略有差异，前者各环节有传统厂商以及运营商共同推进，以及新兴的专注于M2M的厂商积极参与，产业生态较为成熟，后者运营商成为产业链的主要推动力。 2008年IBM提出智慧地球计划，2009年奥巴马政府批准相关领域发展计划：智慧电网、智慧医疗。 欧盟：专家小组制定14行动计划。 2005年6月，欧盟制定i2010：欧洲信息社会规划。 2009年6月，发布物联网：欧洲行动计划。 2009年10月，欧洲物联网路线图2020。 2010年7月，第二届物联网大会，成立欧盟物联网专家小组。 国内对物联网发展的重视： 2009年8月7日，温家宝总理视察无锡时提出感知中国理念，由此推动了物联网概念在国内的重视。 2009年11月3日，温家宝向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话，将物联网列入五大必争产业制高点之一。 2010年3月5日，温家宝总理在《政府工作报告》将加快物联网的研发应用，明确纳入重点产业发展。 2010年1月，国家发改委委托中国工程院启动了中国物联网和相关产业十二五发展战略研究：加强我国物联网相关领域专业发展；核心技术掌握现状的调查、评估；系统考虑网络、软件、硬件等未来十到二十年的产业技术路线图；构建全球领先的物联网应用、产业和技术创新体系；提出操作性更强的工程和政策建议。 2011年物联网发展专项资金支持范围： 技术研发类项目：重点支持智能传感器、超高频和微波RFID、传感器网络和节点等感知技术，物联网应用中间件、嵌入式系统、海量数据存储于处理等应用技术，物联网信息安全、标识编码、频谱等共性技术的研发。 产业化类项目：重点支持传感器、二维条码识读设备、M2M设备、传感器网络通信模块/节点/网关、应用软件、信息安全等关键产品的中试和规模化生产。 应用示范与推广类项目：支持有利于提高生产效率、改造传统工业流程、促进安全生产和节能减排的工业行业应用示范，以及在公共安全、公共服务、社会信息化等社会管理领域中的应用示范。 标准研制与公共服务类项目：支持物联网总体架构、接口、协同信息处理等基础和共性技术的研制；支持物联网共性技术服务平台及综合信息服务平台建设。 中国物联网产业发展战略规划： 工信部披露的公开信息显示，中国物联网在十二五期间将重点发展十大应用领域、四大核心技术，并希望在2015年形成核心技术2000亿元的产业规模。 十

大应用领域：智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧化、金融与服务业、国防军事。 四大核心技术：传感器；系统和实验检测；芯片、中间件集成模块及设备；工程实施、服务 开发及系统运维。 2015年产业目标：形成50个面向物联网应用的示范工程，形成 5-10个物联网示范城市，核心技术的产业规模达到2000亿元。 国内对物联网核心技术发展的扶持：2010年起，国家科技部等部委出台了一系列支撑物联网研究的国家科技计划项目，包括：新一代宽带无线移动通信网重大专项（2010年度课题：短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化；2011年度课题：物联网及泛在网）；国家 重点基础研究发展计划（973计划）：2010年度课题：物联网体系、理论建模与软件设计方法。 国内物联网人才培养的体系建立：2010年7月，教育部向社会公布了新设立的140个本科新专业详单，其中物联网工程专业榜上有名。 无锡市建设国家传感网创新示范区：2009年11月底，国务院正式批准无锡建设国家传感网创新示范区（国家传感信息中心）。此前，中科院、清华大学、北京邮电大学、东南大学等20多家科研院所已在无锡设立机构，中国移动、中国联通、中国电信三大移动运营商也先后登陆，与无锡市政府签约开展传感网应用技术研究合作，传感网各类资源要素已聚集无锡。 中关村物联网产业联盟： 2009年11月1日，中关村物联网产业联盟成立，联盟宗旨：打造中国物联网产业中心，以应用为导向、以产业为主线、以技术为核心、以创新为动力、打造中国物联网产业中心。 国内各省市物联网产业发展规划：东中西分不均、缺乏长远规划、地方特色不够明星。

第四课 物联网面临的标准化问题

物联网发展的八大关键要素：标准、规范、标识、资源、隐私、安全。 （应用、网络、感知、法律、政策、国际治理） 物联网标准的全球研究进展： 物联网的标准化工作在全球的多个标准化组织竞相开展，包括：国际标准化组织（ITU、ISO、IEC）、区域性标准化组织（ETSI）、国家标准化组织（CCSA、ATIS、TTA、TTC）、行业标准化组织、论坛和任务组（IETF、IEEE、OMA）等。 国际电信联盟的物联网标准化研究 ITU-T作为联合国负责信息和通信标准化的专设机构，在全球物联网标准化总体组织协调和具体标准制定中具有举足轻重的地位。ITU-T为了加快推进物联网标准化，于2011年2月确定成立物联网全球标准推动组。 ITU-T物联网方面的标准集中在总体框架、标识、应用、安全等四个方面；相关标准化工作主要分布在SG13、SG16、SG17和SG11等四个研究组。 SG13组主要从NGN角度对物联网展开研究，目前的标准化范畴集中在物联网需求和系统架构研究、物联网的参考模型、商业模式等。 SG16侧重于对具体物联网业务应用、物联网标识和解析体系进行研究； SG17的研究侧重于物联网安全； SG11主要针对具体实现和测试方法进行研究。 国际电信联盟已正式通过物联网相关标准 2012年7月，ITU-T第13研究组会议正式通过“物联网概述”标准、标准编号为Y.2060。该标准由我国发起立项，标准涵盖物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容。该标准是全球的第一个物联网总体性标准，对于全球物联网标准化具有重要的里程碑意义。 目前，ITU-T正在推进三个物联网标准草案的主要编辑工作，这三个物联网标准草案包括：物联网通用需求、物联网功能框架及其能力，以及物联网应用支撑模型。 中国的物联网相关标准化组织 2009年9月，传感器网络标准工作组成立：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，积极开展传感网络标准制定工作，深度参与国际标准化活动，旨在通过标准化为产业发展奠定坚实技术基础。 2010年6月，物联网标准联合工作组成立 联合工作组将紧紧围绕物联网产业与应用发展需求，统筹规划、整合资源，坚持自主创新与开放兼容相结合的标准战略，加快推进我国物联网国家标准体系的建设和相关国标的制定，同时

积极参与有关国际标准的制定，以掌握主动权。 我国对于国际物联网标准化工作的支持 2011年2月，ITU-T发起“物联网全球标准行动”，工信部电信研究院的专家被选为LOT-GSI技术标准评议协调官；2012年1月，ITU-T成立M2M焦点组，工信部电信研究院的专家称为焦点组主席。 利用ITU-T形成的有利平台，国内相关单位牵头研究相关的国际规范，中国电信牵头立项了物联网网关通用需求和能力、下一代网络环境下面向机器通信的需求标准，中国联通牵头立项了电子健康检测业务需求和能力要求标准。 物联网标准化体系的构建 物联网标准化体系应由物联网总体标准、物联网共性技术标准以及行业物联网标准构成。 物联网总体标准由基本标准、物联网需求类标准、物联网架构类标准、物联网评估和测试类标准构成。基本类标准将包括物联网基本术语、物联网的总体参考模型等；物联网需求类标准包括物联网的总体技术要求、物联网安全的总体技术要求、物联网服务质量总体要求、物联网标识和解析的总体要求；物联网架构类标准包括物联网系统的总体架构、物联网安全的总体架构、物联网标识和解析的总体架构等；物联网评估和测试类标准包括物联网应用评估、物联网公共测试等。 物联网共性技术标准包括信息感知技术类标准、信息传输技术类标准、信息开放技术类标准和信息处理技术类标准，这些标准是用于不同行业物联网的共性技术标准。物联网共性标准基于可重用于物联网应用的现有各类信息通信技术标准。 行业物联网标准由公共服务和智能电网、智能交通、智能医疗等垂直行业物联网标准构成。行业物联网标准将遵循物联网总体性标准和共性技术标准的要求，面向行业应用需求，研制开发行业特有的技术、产品和应用类标准。

第五课 EPC global给出的体系架构

EPC global简介：1999年MIT成立了Auto-ID Center，并且提出了产品电子码的概念，之后与七所知名大学共同组成Auto-ID Labs，旨在通过互联网平台，利用射频识别、无线数据通信等技术，构造一个实现全球物品信息实时共享的网络。 2003年11月1日，国际物品编码协会（EAN/UCC）正式接管了EPC在全球的推广应用工作，成立了电子产品代码推广中心（EPC Global）标志着EPC正式进入全球推广应用阶段。负责管理和推广EPC工作，并与Auto-ID Labs保持密切合作，使研究机构与使用者之间架起一座沟通的桥梁；EPC global成立的目的是为了推动EPC机制，并且制定标准规范，使这个机制能在全球广泛地应用。 EPC global与物联网：EPC global建立的网络架构又称为“物联网”，利用现有Internet的网络架构，在全球建立起一个庞大的物品信息交换网络，并且使所有参与流通的物品都具有唯一的产品电子码。借由EPC global网络架构相关机制，将使具有产品电子码的物品，在网络上准确的定位于追踪，并且为每项物品建立一套完整的电子履历，使伪造商品不能流通。 EPC 的系统结构：全球电子产品编码体系、EPC 识别系统、信息网络系统。EPC 规定了用数字信息的形式将物品信息存储于具体的商品实物固定在一起的RFID应答器中。 EPC global网络：将RFID与因特网技术串联起来，使任何产业的企业供应链，在世界任何地 方、任何时候，数据都是透明可追踪。EPC global网络的RFID技术初阶段着重在供应链的应用，因此须建构传递对象信息的整体网络，网络主要构成有五个元素：产品电子码、标签和读取器、EPC中间件、对象名称解析服务、EPC信息服务系统。 EPC编码：EPC编码由版本号、EPC域名管理、对象分类和序列号四个字段组成。 实体标记语言（PML）：由可扩展标记语言（XML）发展而来，是一个标准词汇集，用于表述和传递EPC相关信息，是阅读器、Savant、EPCIS、应用程序、ONS之间相互通信的共同语言，是一种相互交换数据和通信的格式，与实际如何存储数据无关，它名为实体标记语言，但本身不是产品描述标记语言。 EPC global网络应用优点：较低的存货成本、减少缺货产生、降低盘损、提高资产使用率、杜绝仿冒、

改善产品回收作业。 EPC global网络与物联网的关系：基于EPC global标准的网络是一个能够实现供应链中的商品快速自动识别以及信息共享的框架，通过采用多种技术手段，基于EPC global标准的网络为在供应链中识读EPC所标识的贸易项目、并且在贸易伙伴之间共享项目信息提供了一种机制。基于EPC global标准的网络可以看作是物联网的一种早期形态或者专有形态。通过EPC global网络，企业对RFID技术的应用将有企业内部的闭环应用过渡到供应链的开环应用上，实现真正的物联网。

第六课 机器对机器采用的体系架构（一）

什么是M2M业务？ M2M业务室基于特定行业终端，以固定/移动通信网为接入手段，为集团客户提供机器（远程监控终端）到机器（信息处理中心）的解决方案，满足客户对生产过程监控、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。 广义上来看，M2M可代表机器对机器、人对机器和机器对人之间的连接于通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。它是时下物联网技术发展的关键。M2M可以分为机器对机器、人对机器、机器对人三大类。 M2M的意义：M2M是一种理念，也是所有增强机器设备通信和网络能力技术的总称。人与人之间的沟通很多也是通过机器实现的。M2M是一种通信手段和通信方式的拓展，实现人与人通信之外的信息沟通，进一步加快社会信息化进程。 M2M的国际化标准：M2M总体框架，术语、需求和功能架构完成。智能计量、电子医疗应用场景完成；启动用户互联、城市自动化、汽车应用的应用场景研究。 3GPP2网络增强：TSG-S：启动M2M需求以及对网络的增强要求研究；SG Ad Hoc：启动M2M对编码的要求。 SA1：MTC需求和特性，已经完成，定义了16种业务特性； SA2：支持MTC对核心网络的增强要求； SA3：MTC的安全特性 RAN2/GERAN：UMTS/LTE/GSM/EDGE无线网络优化 IEEE 802.16网络增强：确定M2M增强为802.16m之后系统演进的高优先级功能。2010年4月开始启动M2M需求、应用场景和架构前期研究，准备802.16p立项。

第七课 机器对机器的体系架构（二）

ETSI定义的简化M2M体系架构 M2M功能体系架构重点研究为M2M应用提供M2M服务的网络功能体系结构，包括定义新的功能实体，与ETSI其他TB或其他标准化组织标准间的标准访问点和概要级的呼叫流程。M2M技术涉及到了通信网络中从终端到网络再到应用的各个层面，M2M的承载网络包括了3GPP、TISPAN及IETF定义的多种类型的通信网络。 3GPP定义的M2M业务需求 M2M通信特征：MTC设备与一个或者多个MTC服务器进行通信，3GPP网络作为MTC设备与服务器之间传递信息的承载通道。 通用业务需求：地址和标号（地址空间受限，受限的编号涉及到MSI,MSISDN和IPv4地址，编号能够唯一标识一个MTC设备，能够唯一标识一个MTC设备组；计费：能够对一个MTC组进行计费，能够对特定的时间段执行特殊费率、能够对特定的事件进行计费；安全：能够提供H2H相同的安全级别。远端MTC设备管理由现有的机制完成，例如OMADM。 特定业务需求：16个MTC的业务特性（低移动性、时间控制接入、特定事件监视、时间容忍度、只使用分组交换、在线少量数据传输、离线少量数据传输、只有MTC发起、很少有移动接收、离线指示、拥塞指示、优先告警、特别低的功耗、安全连接、特定位置触发器、基于组的特性。 3GPP定义的MTC通讯场景：MTC设备与MTC服务器之间的通信场景，MTC服务器位于运管商城；MTC设备与MTC服务器之间的通信场景。MTC服务器位于运营商城之外。MTC设备彼此之间直接通信，没有MTC服务器参与。 R11阶段MTC方案最新架构：为了支持MTC的间接模

型和混合模型，3GPP专门定义了MTC交互功能模块，主要完成功能：终结MTCsp协议；提供MTC服务鉴权；对来自MTC服务器的控制平面请求进行授权；为3GPP网络和MTC服务器之间的安全通讯提供支持；需要进一步扩展的其他功能。 3GPP在不同层面的优化工作：核心网（时间控制特性、事件监视、过载控制、寻址、标识）；无线接入（过载控制：处理大量MTC设备同时接入网络、传输数据带来的拥塞；低功率、低移动性等问题）；安全（网络安全：研究支持MTC通信对移动网络的安全特征和要求）；终端UICC（远程管理：研究M2M应用在UICC中存储时，M2M设备的远程签约管理，包括远程签约的可信任模式、远程签约的安全要求以及对应的解决方案。） IEEE 802.16在M2M方面的工作 2010年4月启动需求、应用场景和网络架构讨论。 需求：初步确定M2M增强系统（802.16p）15个特性，增强的接入优先级、激活QoS、大量终端发送、设备协作、安全、无移动性、小数据量发送、时间控制、仅终端始呼、仅终端被呼、时间容忍、低时延、增强LBS。 网络架构：支持基于802.16的M2M终端、多模异构网关，以及终端直连（可选）。 M2M服务基本架构支持两类M2M通讯：（1）M2M设备与M2M服务器之间的通讯；（2）IEEE 802.16基地台与M2M设备之间的通讯。 M2M设备是具备M2M功能的IEEE 802.16移动设备，M2M服务器与一或多个M2M设备彼此联系，且后端与M2M使用者连接。M2M服务器可能存在于连接服务器网络内部或外部，提供M2M服务给M2M设备，而M2M应用软件则运作于M2M设备与M2M服务器之间。 运营商现有M2M应用系统的构成要素：标准行业终端（满足相关标准的行业终端）、传输通道（无线终端与GSM/GPRS和CDMA以及WiFi网络之间的传输方式，包括GPRS、SMS和CSD拨号等）、行业应用中心（终端上传数据的汇聚点，具有行业特征的行业逻辑）、M2M业务支撑平台（一方面负责下发行业应用中心发送给标准行业终端的控制信息；另一方面，标准行业终端上传的控制信息将由平台转发给企业客户）。 M2M现有业务与物联网应用的差距 第一， M2M是简单相连，基本上完成了信息采集的简单功能，但不是一个有机的网络概念， 仅是一个个信息孤岛，尚未完全连在一起，还是一个很简单的传感器的应用。 第二， M2M没有有效管控，即便是联到了通信网络上，利用通信的承载网作为回传，但实 际上就是一个很简单的互联，没有进行有效地管控； 第三， M2M没有协同，现在的机对机通信都是分散到各个行业的应用，规模化和协同化还 是比较少见的，整个的产业链也没有形成。 第四， M2M成本高，从终端的角度来讲，目前没有规模化，终端成本还居高不下，离大规 模运营，还是有下降的空间。

第八课 国际电联的物联网体系架构（一）

国际电信联盟对物联网的关注 国际电信联盟2005年发布《互联网2005：物联网》，对物联网做了一个比较全面的介绍，引发了全球范围内对物联网的关注；国际电信联盟随后在NGN系列规范中描述了融合物对物通信需求的下一代网络的形态——泛在网络，并于2009年颁布了Y.2002建议书（泛在网及其在NGN中支持的综述），2010年颁布了Y.2221建议书（NGN环境中支持泛在传感器网络应用和服务的要求）等；2012年7月初，ITU-T第13研究组批准了新的标准，确定了物联网定义，介绍了LOT环境发展状况，描述在NGN大背景下面向机器的通信（MOC）应用的功能要求。包含两个主要建议书：ITU-T Y.2060建议书：物联网概述；ITU-T Y.2061建议书：在NGN环境中支持MOC应用的要求。 ITU-T Y.2061描述了在NGN环境中，机器为导向应用，涵盖支持MOC应用所需的NGN扩展和设备能力，此外说明了MOC生态系统的参与者及其角色，以及在NGN环境中与MOC应用相关的众多案例中。 国际电信联盟给出的物联网定义 ITU-T在Y.2060中描述了物联网的定义：物联网是信息社会在全球基础设施，物与物之间通过现有的和演进的信息通信技术进行互联从而提供先进的服务，物联网通过识别、数据获取、处理和通信等能力，在保证安全和隐私的条

件下利用物向所有的应用提供服务。 在物联网领域，物是一个物理世界或信息世界的对象，能够被识别和纳入通信网络。 Y.2060建议书中描述的物联网基础属性： 互联互通：对于物联网，任何事物都可以与这个全球信息和通信基础设施互联。 事物相关服务：物联网能够在事物的限制范围内提供与事物相关的业务，如物理的物和与之相关的虚拟的物之间的隐私保护和语义的一致性，为了在物品限制范围内提供与事物相关的业务，无论是物理世界中和信息世界中的技术都会改变。 异质性：物联网中的设备是异质性的，它们以不同的硬件平台和网络为基础，可以通过不同的网络与其他设备或服务平台交互。 动态改变：设备的状态动态的改变； 规模巨大：需要进行管理以及相互连通的设备的数量，将至少是一个远大于当前互联网连接设备的量级。设备所引发的通信与人类引发的通信相比，比例将明显转向装置触发的通信。更关键的是管理生成的数据以及它们针对应用的目的的解释，这涉及到数据的语义，以及高效率的数据处理。 Y.2060建议书中描述物联网高层需求（1） 基于标识的连接：物联网需要支持建立基于标识的物与物之间的连接，并支持用统一的方式处理异构的标识。 自动组网：为了在不同的应用中适配不同的通信环境和不同类型的传感器/执行器，物联网需支持自动组网的功能，包括自我配置、自我修复、自我优化和自我保护的技术和机制。 业务的自动提供：根据运营者或用户配置的规则而自动获取、通信和处理物的数据，业务的自动提供依赖于自动数据聚合和数据挖掘的技术。 基于位置的通信：一些物由于没有被分配网络地址而只有标签，所以这些与物相关的通信将依赖于物的位置信息。这些物的位置信息可以用于定位物的终端节点； 基于位置的服务：物联网中的一些生成、编译、选择和过滤信息的服务要基于物的位置。 数据源的鉴权：物联网对数据源的鉴权主要包含以下两个方面，一方面是鉴权发送数据的物是真实的，另一方面是鉴权传送的和存储的数据，用于保证这些数据是原始的数据。 隐私保护，很多人工的物有其拥有者和使用者，所感知的数据可能包含于他们的拥有者和使用者相关的私人信息。物联网需在传送、汇集、存储、挖掘和处理数据过程中支持隐私保护，但隐私保护不能为数据源鉴权设置障碍。 与人体相关的高质量和高安全性服务：低质量或不安全的服务将有害于人的身体，这类服务在不同的国家有不同的法律和管制政策。 国际电联给出的物联网参考模型 物联网的体系架构分为四层和两个能力集。四个层次包括设备层、网络层、业务和应用支撑层、应用层；两个能力集包括管理能力和安全能力。在业务和应用支撑层、管理能力和安全能力方面都包括两个方面的能力，即通用能力和面向某类应用的特定能力，比如智能电网和智能交通所需的能力可能不同。

第九课 国际电联的物联网体系架构（二）

泛在网——ITU-T Y.2002 人与物、物与物之间的通信被认为是泛在网的突出特点。典型的泛在应用：行业/企业应用、公共服务、大众服务。 ITU-T的泛在传感网络体系架构：普适化的信息计算与服务、融合化的网络基础设施、泛在化的末端感知网络。 物联网感知层：在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是如何获取可靠、准确的信息。感知层是实现物联网全面感知的基础，提供对周围环境的准确实时感知、信息的归纳和数据传输等核心功能。要解决的重点问题是感知和识别物体、采集和捕获信息；要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力，解决低功耗、小型化和低成本问题。 物联网感知层技术 感知层包含的技术：自动识别技术、传感器技术、视频分析技术等。 自动识别技术：物品的识别时物联网的基础，它的核心就是自动识别技术，包括二维条码技 术和射频识别技术等。 传感器技术：传感器精度的高低直接影响计算机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器，就没有物联网的发展。 物联网网络层：建立在下一代网络以及各种通信网络与互联网形成的融合网络基础上，提升对信息的传输和运营能力，被普遍认为是最成熟的部分。 网络层

的主要功能是对信息和数据的有效传递，是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合。 物联网的网络基础设施：只有实现各种泛在终端与感知网络的泛在互联、广域数据交互和多方信息共享，实现任何时间、任何地点的无缝覆盖，才能真正建立一个有效的物联网。以IPV6为代表的下一代网络技术，以蓝牙、UWB、ZigBee等为代表的短距离无线技术，这些技术的成熟为物联网的发展奠定了基础。 物联网应用层：将物联网技术与 行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集，提供物物互联的丰富应用；物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。中间件层也可认为包含在应用层中，担负海量数据和信息收集、存储、查询和响应以及节点定位、名称解析、移动目标跟踪追溯等关键功能；关键问题在于信息的社会化共享和开发利用、以及信息安全的保障。 物联网的安全与管理问题：物联网发展必然受到安全问题与管理问题的制约。对物联网进行有效管理和安全保证，满足网络发展的可运行-可管理-可控制-可信任的目标，将成为社会经济和谐发展和国家安全的重要因素。其中，如何满足物联网建设与发展面临的安全与隐私保护问题，将是决定物联网是否能在大规模范围内得到普及应用的关键问题。

第十课 自动识别技术介绍（一）

自动识别技术是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段，它是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术。自动识别技术近几十年在全球范围内得到了迅猛发展（条形码识别、射频识别、智能卡识别、光学符号识别、生物识别） 二维条码技术 条码技术名词解释 条码是由一组规则排列的条、空及对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。条码系统由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。常见的大概有两类二十多种码制：一维条码、二维条码。 条码技术：自动识别技术的形成过程是条码的发明、使用和发展分不开的。作为一项自动识别技术，一维条码自二十世纪70年代初期问世以来，由于其识读快速、准备、可靠、制作成本低等优点，很快受到了人们的青睐。被广泛应用在商业、图书管理、仓储、邮电、交通和工业控制等领域。条码技术的核心内容是利用光电扫描设备识读条码符号，从而实现机器的自动识别，并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理，以达到自动化管理之目的。条码技术主要研究：符号技术、识别技术、条码应用系统设计。 一维条码技术：一维条码是由一组规则排列的条和空、相应的数字组成，这种条、空组成的数据编码可以供机器识读，而且很容易译成二进制数和十进制数。这些条和空可以有各种不同的组合方法，构成不同的图形符号，即各种符号体系，也称码制，适用于不同的应用场合。 目前使用频率最高的几种码制是EAN、UPC、39码，交插25码和EAN128码，其中UPC条码主要用于北美地区，EAN条码是国际通用符号体系，它们是一种定长、无含义的条码，主要用于商品标识。 正在使用的统一编码系统：EAN.UCC系统，由国际物品编码协会和美国统一代码委员会共同开发、管理和维护的全球统一和通用的商业语言，为贸易产品与服务（即贸易项目）、物流单元、资产、位置以及特殊应用领域等提供全球惟一的标识。目前，全球共有100多个国家采用这一标识系统，广泛应用于工业、商业、出版业、医疗卫生、物流、金融保险和服务业，大大提高了供应链的效率。EAN-UCC系统用于电子数据交换（EDI），极大的推动了电子商务的发展。一个完整的条码的组成次序为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分隔符、主要用于EAN码）、（校验符）、终止符、静区（后）。 二维条码的起源与发展 二维条码技术是一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。 二维条码

与一维条码的比较：信息量容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特性是二维条码的主要特点。 什么是二维码？ 二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。二维条码具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集，每个字符占有一定得宽度，具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。 二维条码的分类 行排式二维条码又称堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE16K等。 矩阵式二维条码又称棋盘式二维条码，是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code、Data Matrix、Maxi Code、Code One等。 矩阵式二维条码——QR码 QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种信息，保密防伪性强等优点。 QR码呈正方形，只有黑白两色，在4个角落，印有像（回）字的较小的正方图案，是帮助译码软件定位的图案，用户不需要对准，无论以任何角度扫描，数据仍可正确被读取。 最为流行的二维码：QR Code码即Quick Response Code，是一种经国际化组织标准化的矩阵二维条形码，中国国家标准称其为快速响应矩阵码。它具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点外的其他优点。Data Matrix二维条码原名Data code，由美国国际资料公司于1989年发明，是一种矩阵式二维条码，有国际标准。 PDF417是一种堆叠式二维条码，目前应用最为广泛，由美国SYMBOL公司发明，组成条码的每一个条码字符由4个条和4个空共17个模块构成，故称PDF417条码，码制公开，有国际标准。 二维码的识读 二维码的阅读设备依阅读原理的不同可分为（1）线性CCD和线性图象式阅读器，可阅读一维条码和线性堆叠式二维码，在阅读二维码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码，我们称为“扫动式阅读”，这类产品比较便宜。（2）带光栅的激光阅读器可阅读一维条码和线性堆叠式二维码。阅读二维码时将光线对准条码，由光栅元件完成垂直扫描，不需要手工扫动。 （3）图象式阅读器采用面阵CCD摄像方式将条码图象摄取后进行分析和解码，可阅读一维条码和所有类型的二维条码。 一维条码与二维条码的比较： 一维条码信息密度低，信息容量较小，可通过校验字符进行错误校验，没有纠错能力，不携带信息，用于对物品的标识，多数应用场合依赖数据库及通讯网络，可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等。 二维条码信息密度高，信息容量大，具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别，携带信息，用于对物品的描述，可不依赖数据库及通讯网络而单独应用，对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读，对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读。 二维条码应用体系：物流管理、信息流管理。

第十一课 自动识别技术介绍（二）上

什么是RFID？ RFID是射频识别技术的英文，是20世纪90年代开始兴起的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，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，

且无需接触和瞄准，可自由工作在各种恶劣环境下；可进行高度的数据集成。另外，由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了较高的安全防护能力。 RFID工作原理：读取器透过天线发送一定频率的射频讯号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至应用系统进行有关数据处理。 高频系统：反向散射耦合，源于雷达技术；电磁波遇到空间目标时，能量的一部分被物体吸收，另一部分以不同强度被散射到各个方向；散射的能量中，一部分反射到发射天线，并被接受和识别，即可获得目标的有关信息。 反向散射耦合：集成电路把数字信号送到收发器，由收发器产生射频信号，再由偶极天线发送信号。电容的电压启动标签内的集成电路，把独有的识别码换成1和0的编码，基由一连串数字式的高低电压，把信号传送给电晶体。读取机的收发器把侦测到的反射信号转换成数字信号，传送给集成电路，由集成电路判读出标签独有的识别码。 低频系统：感应耦合。交流电接着产生交流磁场，这可作为标签的电力来源。电容内的电荷越累积越多，使电容的电压随之上升，因而启动标签内的集成电路，把识别码资料传送出去。读取机内的装置感应到线圈的电流变化后，把变化模式转换为数字信号。读取机内的集成电路就可以识别出标签的识别码。

第十二课 自动识别技术介绍（二）中

RFID技术分析：标签（1） RFID标签通常由标签天线（或线圈）及标签芯片组成。标签芯片即相当于一个具有无线收 发功能再加存贮功能的单片系统（soc）。 RFID标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性信息。应用中将RFID标签附着在待识别的物体上，作为待识别物品的电子标记。 标签（2）：储存在电子卷标中的最重要信息就是产品电子码，借此可以与数据库里的大量存储记录相联系，用以建立包括产品的生产地点、制造日期、有效期限以及应该运往何地等重要信息。 标签（3）：RFID标签具有各种各样的形状，但不是任意形状都能满足阅读距离及工作频率的要求，必须根据系统的工作原理，即电感耦合（变压器原理）还是空间耦合（雷达原理），设计合适的天线外形及尺寸。从纯技术的角度来说，射频识别技术的核心在RFID标签，阅读器是根据RFID标签的设计而设计的。虽然，在射频识别系统中RFID标签的价格远比阅读器低，但通常情况下，在应用中RFID标签的数量是很大的，尤其是物流应用中，RFID标签有可能是海量并且是一次性使用的，而阅读器的数量则相对要少的多。 RFID系统组成：基本的RFID系统由RFID标签、阅读器及天线组成，实际应用时需与计算机及应用系统相结合。 RFID技术分析：阅读器是RFID系统最重要也是最复杂的一个组件。因其工作模式一般是主动向标签询问标识信息，所以有时又被称为询问器。阅读器可以通过标准网口、RS232串口或USB接口同主机相连，通过天线同RFID标签通信，有时为了方便，阅读器和天线以及智能终端设备会集成在一起形成可移动的手持式阅读器。天线同阅读器相连，用于在标签和阅读器之间传递射频信号。阅读器可以连接一个或多个天线，但每次使用时只能激活一个天线。RFID系统的工作频率从低频到微波，这使得天线与标签芯片之间的匹配问题变得很复杂。 RFID技术分析：标签的分类，被动式标签具有AC to DC 电路，将读取器发射之射频讯号转成DC电源，经大容量储存能量，再经稳压电路提供稳定的电源。 零级：被动识别，只可读； 一级：被动识别，可读取，可写入一次； 二级：较一级增加功能，可重复读写，具加密； 三级：内有电池，二级功能，较长通信距离； 四级：主动标签，三级功能，主动沟通； 五级：可读取其他标签，可当读取器。 RFID技术特性：RFID系统分类：被动式、半被动式、主动式 半被动式：兼有被动标签和主动标签的优点，携带电池，提供电源，携带传感器，检测环境参数，和主动式标签不同的是他们的通信并不需要电池提供能量，而是像被动式标签一样通过阅读器发射

的电磁波获取通信能量。 RFID技术分析：RFID操作频段 RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标，它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等因素。RFID典型的工作频率有125KHz、133 KHz、13.56 MHz、860-960 MHz、2.45GHz、5.8 GHz等。按照工作频率的不同，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域。 低频范围为30KHz-300KHz，RFID典型低频工作频率有125KHz和133KHz两个，该频的波长大约为2500m。低频标签一般都为无源标签，其工作能量通过电感耦合的方式从阅读器耦合线圈的辐射场中获得，通信范围一般小于1米。除金属材料影响外，低频信号一般能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。 高频范围为3 MHz-30 MHz，RFID典型工作频率为13.56 MHz，该频率的波长大概为22米，通信距离一般也小于1米。标签不需要线圈绕制，可通过腐蚀活字印刷的方式制作标签内的天线，采用电感耦合的方式从阅读器辐射场获取能量。 超高频，300 MHz-3 GHz，3GHz以上为微波范围。采用超高频和微波的RFID系统一般统称为超高频RFID系统，典型的工作频率为433 MHz，860-960 MHz，2.45GHz，5.8GHz，频率波长大概在30厘米左右，严格意义上，2.45GHz和5.8GHz属于微波范围。超高频标签可以是有源标签与无源标签两种。通过电磁耦合方式同阅读器通信，通信距离一般大于1米，典型情况为4-6米，最大超过10米。 RFID系统的工作流程： 1、给产品加射频识别标签 2、给包装箱加识别标签 3、解读器对标签识读 4、传递信息给应用软件

第十三课 自动识别技术介绍（二）下

RFID应用：物流、零售、制造业、身份识别、防伪、资产管理、交通、食品、动物识别、航空。

第十四课 传感技术网络介绍（一）上

传感器的作用与地位 在利用信息的过程中，首先要解决的问题就是获取可靠、准确信息，所以传感器精度的高低直接影响计算机控制系统的精度，可以说没有性能优良的传感器就没有物联网的发展。传感器是获取自然领域中信息的主要途径和手段。 传感器的定义：传感器是感知物理条件或化学成分并且传递与被观察的特性成比例的电信号的设备。我国国家标准（GB7665-2005）对传感器的定义是：“能感受被测量并按照一定得规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器有时又被称为：检测器、转换器、敏感元件等。 传感器组成：并不是所有的传感器必须包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件。如果转换元件能直接感受被测量而输出与之成一定关系的电量，它就同时兼为敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏感电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。 传感器组成实例：最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器很复杂，由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器转换元件不止一个，要经过若干次转换。 常用传感器分类： 按被测物理量分，位移传感器-机械式、速度传感器-电气式、温度传感器-辐射式、加速度传感器-流体式。特点：这种分类方法把种类繁多的被测量分为基本被测量和派生被测量。优缺点：比较明确表达传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。 按传感器工作原理分：特点：以工作原理划分，将物理、化学、生物等学科的原理、规律和效应作为分类的依据。优缺点：优点是对传感器的工作原理表达得比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 按能量关系分，

能量转换型传感器（或称无源传感器）是直接由被测对象输入能量使其工作的。能量控制型传感器（或称有源传感器）是从外部供给辅助能量使传感器工作的，并由被测量来控制外部供给能量的变化。 按传感原理分，所谓物性型传感器是利用敏感器件材料本身物理性质的变化来实现信号的检测。所谓结构型传感器，则是通过传感器本身结构参数的变化来实现信号转换的。 按信号变换特征分，物性型、结构型；按传感器的能量转换情况分，能量转换型、能量控制型。 传感器的基本特性，即输入——输出特性，这些基本特性决定着传感器性能的优劣，并由具体的性能指标来考核。 静态特性：被测量不随时间变化或随时间变化缓慢时输入与输出间的关系，传感器的静态特性主要由：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力和阀值、稳定性、漂移及量程范围等几种性能指标来描述。 动态特性：被测量随时间快速变化时传感器输入与输出间的关系。

第十五课 传感技术网络介绍（一）下

传感器技术发展：缓慢提升的性能。计算机硬件的发展通常遵循摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔18个月增加一倍，性能也将提升一倍。传感器节点的发展并没有像摩尔定律预测的发展速度。 传感器的应用：传感器几乎渗透到所有的技术领域。如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等广泛领域。 传感器的发展： 采用新原理，传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。目前，传感器正从传统的方式，朝着微型化、智能化、网络化、系统化的方向发展。采用新工艺，主要指与发展新型传感器联系特别密切的微细加工技术，又称微机械加工技术，是近年来随着集成电路工艺发展起来的，目前已越来越多地用于传感器领域。 智能传感器：是一种带微处理器的传感器，是微型计算机和传感器相结合的成果，它兼有检测、判断和信息处理功能。大致分为三种：具有判断力的敏感装置、具有学习力的敏感装置、具有创造力的敏感装置。智能传感器可广泛应用于工业、农业、商业、交通、环境检测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。 智能传感器特点： 精度高：由于智能式传感器具有信息处理的功能，因此通过软件不仅可以修正各种确定性系统误差（如传感器输入输出的非线性误差、温度误差、零点误差、正反行程误差等），而且还可以适当地补偿随即误差、降低噪声、从而使传感器的精度大大提高。 稳定、可靠性好：它具有自诊断、自校准和数据存储功能，对于智能结构系统还有自适应功能。 检测和处理方便：它不仅具有一定得可编程自动化能力，可根据检测对象或条件的改变，方便地改变量程及输出数据的形式等，而且输出数据可通过串行或并行通讯线直接送入远地计算机进行处理。 功能广：不仅可以实现多传感器多参数综合测量，扩大测量与使用范围，而且可以有多种形式输出（如RS232串行输出，PIO并行输出，IEEE-488总线输出及经D/A转换后的模拟量输出等）。 性能价格比高：在相同精度条件下，多功能智能式传感器与单一功能的普通传感器相比，其性能价格比高，尤其是在采用比较便宜的单片机后更为明显。 微型传感器：超小型化、微功耗，智能传感器正朝着短、小、轻薄方向发展，以满足航空航天及国防尖端技术领域的急需，并且为开发便携式、袖珍式检测系统创造了有利条件。 智能微尘传感器：具有电脑功能的超微型传感器。内部包含从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件，目前直径约为5mm的智能微尘已经问世。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理并无线发射信息，智能微尘还可以永久使用，因为它不仅自带微型薄膜电池，还有一个微型的太阳能电池为它充电。 网络传感器：是包含感知能力、计算能力、通信能力的新一代智能传感器。

第十六课 传感技术网络介绍（二）上

传感器网络概述 第一代传感器网络：20世纪70年代，点对点传输，具有简单信息获取能力。 第二代传感器网络：获取多种信息的综合能力，采取串/并接口与传感控制器相联。 第三代传感器网络：20世纪90年代后期，智能传感器采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络。 第四代传感器网络：以无线传感器网络为标志，正处于研究和开发阶段。 传感器网络的定义：传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的检测信息，报告给用户。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。微纳技术、自治组网、协同处理是传感网的突出特点。 无线传感网络简介：是由一组传感器以Ad-Hoc方式构成的无线网络，它由大量节点组成，密集地部署在被检测区域的内部或附近，各个传感器节点的位置一般事先不确定，以便在环境恶劣的地理位置或灾难现场随机部署。 无线传感网络特点：传感器节点数目大，密度大，采用空间位置寻址。传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议）。无线传感网络拓扑结构易变化，有自组织能力（与传统的有不同的特点和技术要求；它根据需要可以在工作和休眠之间切换，网络的拓扑结构容易发生变化；运用了嵌入式系统；传统重在QOS和更大的宽带保证，并且是静止的；无线的要节省能量，连通性和延长运行寿命）。传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。与无线Ad-Hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁，广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限）。 无线传感器网络节点： 无线传感器网络的基本组成单位是无线传感器节点，由电源、数据获取单元(DAU)、数据处理单元（DPU）、数据发送和接受单元（DSRU）四个主要模块组成，具有无线通信、数据收集和处理、协同工作等功能。无线传感器节点=传感器+处理器+通信器+电源 无线传感器网络的研究现状：无线传感器网络是一种综合传感器技术、计算机技术、信息处理技术和通信技术为一体的网络，具有以数据为中心、资源受限、自主自治、自维护、较强容错能力和多跳路由等明显的特征。 无线传感器网络的特点与挑战：节点硬件资源有限、能量效率要求高、无中心、自组织、多跳路由、动态路由、动态拓扑、节点数量众多、分布密集。

第十七课 传感技术网络介绍（二）下

传感器网络的应用：军事应用、民事应用。 医疗监控，哈佛大学研究组改进了传统传感器，使得其外形更小，适合穿戴在身上。应用特 点：传感器的设计十分人性化，传感器具有高精度的感知能力，医用的数据需要较高的采样精度供医生分析诊断，传感器能连续长期地采集数据，传感器使用无线通信方式，其数据传输是机会性的。 战场感知是随着信息技术特别是探测技术的发展、信息优势等概念的形成，以及新军事革命理论的深化而产生的新概念。所谓战场感知是指参展部队和支援保障部队对战场空间内敌我友各方的兵力部署、武器配备和战场环境等信息的实时掌握过程。战场感知除了传统的侦查、监视、情报、目标指示与毁伤评估等内涵外，它的最大特点在于信息共享和信息资源的管理与控制。为了提高部队的战场感知能力，各军事强国都非常重视战场感知技术，投入巨资研制相关系统。 常见的地面战场微型传感器：地面传感器与其他侦查设备相比，具有结构简单、便于携带埋伏、易于伪装等特点。它可用于飞机空投、火炮发射或人工设置在敌人可能入侵的地段，特别是在其他侦察器材视线达不到的地域。在陆军地面侦查设备系统中，地面传感器可以充当现代战场的隐形侦察兵。所谓地面传感器，顾名思义就是一种专门植于地面，通过对地面目标运动所引起的电磁、声、微震动和红外辐射等物理量的变化进行探测，并转化成电信号后对目

标进行侦查与识别的探测设备。目前，地面微型探测传感器已发展成为了包括震动传感器、磁性传感器、声响传感器、红外传感器、压力传感器和超声波传感器等在内的系列产品。

第四部分 项目管理相关知识 项目的定义：项目是为创造独特的产品、服务或成果而进行的临时性工作。项目可以创造一种产品、一种能力、一种成果。 项目生命周期：包括四个阶段：启动项目、组织和准备、执行项目工作和结束项目。 项目的特点：临时性、独特性。 项目管理就是将知识、技能、工具和技术应用于项目活动以满足项目的要求的管理活动。项目管理是综合管理，是最有效整合资源实现目标的理念和技术。 项目干系人的定义：积极参与项目或者其利益可能受项目实施或完成的积极或者消极影响的个人或组织（客户、发起人、执行组织或公众），干系人也可能对项目及其可交付成果和项目团队成员施加影响。 五大管理过程组：启动过程组、规划过程组、监控过程组、执行过程组、收尾过程组。 项目管理要达到的目标：数量多、时间快、质量好、成本省。 项目管理要点：识别需求、管理期望、权衡关系。 项目管理角色分工：项目发起人、项目领导、项目经理、项目管理团队、项目团队。 项目经理的角色：项目最终结果的责任人、项目资源的计划、组织和使用者、项目组的领导人、项目组成员与其所在部门间的联系人、项目与公司的联系人、项目与客户的联系人。 项目发起人：发起项目，为项目提供财政资源的个人或团体。 项目领导：对项目管理团队成员进行选择任命、绩效考核和问题的仲裁责任人。

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