*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,8,章,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與構(gòu)建,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),第,1,章 概論,*,*,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),課件,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng),規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè),2024年11月2日,電子工業(yè)出版社 劉化君 劉傳清編著,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),教材配套課件,8,2023年3月7日,8.1,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì),基,基礎(chǔ),8.1.1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃,設(shè),設(shè)計(jì)的原則,8.1.2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃,設(shè),設(shè)計(jì)的步驟,8.2,物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu),建,建,8.2.1,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,系,系統(tǒng)規(guī)劃,8.2.2,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,系,系統(tǒng)設(shè)計(jì),8.2.3,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),集,集成,8.3,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,系,系統(tǒng)設(shè)計(jì)示,例,例,8.3.1,智能家居物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng),用,用示例,8.3.2,工業(yè)智能控,制,制系統(tǒng)應(yīng)用,示,示例,8.4,傳感網(wǎng)的廣,域,域互聯(lián),8.4.1,傳感網(wǎng)廣域,互,互聯(lián)的方式,8.4.2,基于,IPv6,的互聯(lián)接入,第,8,章 物聯(lián)網(wǎng),規(guī),規(guī)劃設(shè)計(jì)與,構(gòu),構(gòu)建,2023年3月7日,8.1 物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)基,礎(chǔ),礎(chǔ),由物聯(lián)網(wǎng)的,英,英文名,Internet of Things,可知，物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)就是物物,互,互聯(lián)的信息,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)。這樣,表,表述有兩層,含,含義：一是,物,物聯(lián)網(wǎng)的核,心,心承載網(wǎng)絡(luò),是,是互聯(lián)網(wǎng)；,二,二是物聯(lián)網(wǎng),的,的客戶端延,伸,伸和擴(kuò)展到,了,了任何物品,與,與物品之間,，,，并能進(jìn)行,數(shù),數(shù)據(jù)交換和,通,通信。這里,的,的,“,物,”,要滿足以下,條,條件才能夠,被,被納入,“,物聯(lián)網(wǎng),”,的范圍：,有,有相應(yīng)信息,的,的接收器和,發(fā),發(fā)送器；,要,要有數(shù)據(jù)傳,輸,輸通路；,有,有一定的存,儲(chǔ),儲(chǔ)功能；,有,有,CPU,；有操作,系,系統(tǒng)；有,專,專門(mén)的應(yīng)用,程,程序；遵,循,循物聯(lián)網(wǎng)的,通,通信協(xié)議；,在網(wǎng)絡(luò)中,有,有可被識(shí)別,的,的惟一編號(hào),。,。,2023,年,年3月7,日,日,8.1.,1,物聯(lián)網(wǎng)規(guī),劃,劃設(shè)計(jì)的,原,原則,1.,實(shí)用性和,先,先進(jìn)性原,則,則,2.,安全性原,則,則,3.,標(biāo)準(zhǔn)化、,開(kāi),開(kāi)放性和,可,可擴(kuò)展性,原,原則,4.,可靠性與,可,可用性原,則,則,2023,年,年3月7,日,日,8.1.,2,物聯(lián)網(wǎng)規(guī),劃,劃設(shè)計(jì)的,步,步驟,1.,用戶需求,調(diào),調(diào)查與分,析,析,2.,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),初,初步設(shè)計(jì),3,物聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng)詳細(xì),設(shè),設(shè)計(jì),4,物聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng)詳細(xì),設(shè),設(shè)計(jì),5,系統(tǒng)測(cè),試,試和試運(yùn),行,行,8.2,物,物聯(lián)網(wǎng)的,構(gòu),構(gòu)建,2023,年,年3月7,日,日,目前看來(lái),，,，可以把,物,物聯(lián)網(wǎng)看,作,作是以電,子,子標(biāo)簽、,傳,傳感器等,感,感知設(shè)施,和,和,EPC,碼為基礎(chǔ),，,，建立在,計(jì),計(jì)算機(jī)互,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ),上,上的物物,相,相聯(lián)網(wǎng)絡(luò),，,，傳感網(wǎng),是,是其最復(fù),雜,雜的一個(gè),組,組成部分,。,。一個(gè)應(yīng),用,用系統(tǒng)可,能,能有幾個(gè),到,到幾萬(wàn)、,上,上百萬(wàn)不,等,等的感知,節(jié),節(jié)點(diǎn)，應(yīng),用,用環(huán)境除,了,了室內(nèi)外,，,，還包括,在,在不同溫,度,度、濕度,、,、電磁干,擾,擾下的戶,外,外環(huán)境，,因,因此，末,梢,梢感知節(jié),點(diǎn),點(diǎn)采集控,制,制設(shè)備、,接,接入層技,術(shù),術(shù)是物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)的關(guān)鍵,和,和難點(diǎn)。,8.2.1 物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng)用系,統(tǒng),統(tǒng)規(guī)劃,2023年3,月,月7日,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和,產(chǎn),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將,引,引發(fā)新一輪信,息,息技術(shù)革命和,產(chǎn),產(chǎn)業(yè)革命，是,信,信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,未,未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的制,高,高點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)升,級(jí),級(jí)的核心驅(qū)動(dòng),力,力。隨著信息,采,采集與智能計(jì),算,算技術(shù)的迅速,發(fā),發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng),與,與移動(dòng)通信網(wǎng),的,的廣泛應(yīng)用，,大,大規(guī)模發(fā)展物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)產(chǎn),業(yè),業(yè)的時(shí)機(jī)日趨,成,成熟，我國(guó)早,在,在十多年前就,開(kāi),開(kāi)始了物聯(lián)網(wǎng),相,相關(guān)領(lǐng)域的研,究,究，技術(shù)和標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn)與國(guó)際基本,同,同步。現(xiàn)階段,，,，其應(yīng)用主要,為,為傳感網(wǎng)，可,在,在以下各領(lǐng)域,構(gòu),構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)。,2023年3,月,月7日,1.,經(jīng)濟(jì)領(lǐng),域,域的物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng),經(jīng)濟(jì)領(lǐng),域,域物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系統(tǒng),主,主要是,以,以提高,生,生產(chǎn)效,率,率、改,善,善管理,和,和節(jié)能,減,減排為,目,目的應(yīng),用,用系統(tǒng),，,，包括,智,智能工,業(yè),業(yè)、智,能,能農(nóng)業(yè),、,、智能,物,物流和,智,智能電,網(wǎng),網(wǎng)等。,（,1,）智能,工,工業(yè),1,）工業(yè),智,智能控,制,制系統(tǒng),。,。,2,）智能,裝,裝備產(chǎn),品,品。,（,2,）智,能,能農(nóng)業(yè),1,）數(shù)字,大,大棚物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)推廣,平,平臺(tái)。,2,）農(nóng)業(yè),服,服務(wù)、,管,管理和,遠(yuǎn),遠(yuǎn)程監(jiān),測(cè),測(cè)平臺(tái),。,。,（,3,）智能,物,物流,1,）危險(xiǎn),品,品運(yùn)輸,車,車輛智,能,能調(diào)度,及,及監(jiān)控,系,系統(tǒng)。,2,）集裝,箱,箱智能,物,物流調(diào),度,度系統(tǒng),及,及平臺(tái),。,。,3,）食品,及,及藥品,追,追溯系,統(tǒng),統(tǒng)。,（,4,）智,能,能電,網(wǎng),網(wǎng),1,）電,網(wǎng),網(wǎng)電,力,力設(shè),施,施智,能,能監(jiān),測(cè),測(cè)網(wǎng),絡(luò),絡(luò)及,平,平臺(tái),2,）智,能,能化,遠(yuǎn),遠(yuǎn)程,抄,抄表,系,系統(tǒng),及,及網(wǎng),絡(luò),絡(luò)。,2023,年,年3,月,月7,日,日,2.,公共,管,管理,領(lǐng),領(lǐng)域,的,的物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),公共,管,管理,領(lǐng),領(lǐng)域,物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)主,要,要是,以,以提,高,高公,共,共管,理,理水,平,平為,目,目的,應(yīng),應(yīng)用,系,系統(tǒng),，,，這,可,可圍,繞,繞市,政,政基,礎(chǔ),礎(chǔ)設(shè),施,施建,設(shè),設(shè)管,理,理、,重,重大,突,突發(fā),事,事件,響,響應(yīng),、,、重,點(diǎn),點(diǎn)區(qū),域,域環(huán),境,境監(jiān),測(cè),測(cè)等,，,，建,設(shè),設(shè)城,市,市智,能,能交,通,通、,智,智能,公,公共,安,安全,、,、智,能,能環(huán),保,保和,智,智能,災(zāi),災(zāi)害,防,防控,等,等物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng),系,系統(tǒng),。,。,（,1,）城,市,市智,能,能交,通,通,1,）交,通,通流,量,量與,違,違規(guī),監(jiān),監(jiān)測(cè),網(wǎng),網(wǎng)絡(luò),及,及平,臺(tái),臺(tái)。,2,）智,能,能停,車,車系,統(tǒng),統(tǒng)。,（,2,）智,能,能公,共,共安,全,全,1,）城,市,市公,共,共安,全,全平,臺(tái),臺(tái),2,）重,要,要基,礎(chǔ),礎(chǔ)設(shè),施,施安,全,全防,護(hù),護(hù)平,臺(tái),臺(tái)。,（,3,）智,能,能環(huán),保,保,1,）水,環(huán),環(huán)境,監(jiān),監(jiān)測(cè),物,物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)系,統(tǒng),統(tǒng)及,預(yù),預(yù)警,平,平臺(tái),。,。,2,）生態(tài)城,市,市大氣環(huán),境,境智能監(jiān),測(cè),測(cè)平臺(tái)。,3,）重點(diǎn)排,污,污企業(yè)智,能,能化遠(yuǎn)程,監(jiān),監(jiān)控平臺(tái),.,（,4,）智能災(zāi),害,害防控,1,）水文智,能,能監(jiān)測(cè)及,洪,洪災(zāi)預(yù)警,平,平臺(tái)。,2,）氣象災(zāi),害,害監(jiān)測(cè)和,預(yù),預(yù)警系統(tǒng),。,。,3,）地質(zhì)災(zāi),害,害監(jiān)測(cè)預(yù),警,警與防控,系,系統(tǒng)。,2023,年,年3月7,日,日,3.,公眾服務(wù),領(lǐng),領(lǐng)域的物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),公眾服務(wù),領(lǐng),領(lǐng)域物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)主要以,提,提高人民,生,生活水平,為,為目的構(gòu),建,建應(yīng)用系,統(tǒng),統(tǒng)，可以,物,物聯(lián)網(wǎng)與,TD,SCDMA,等,3G,網(wǎng)絡(luò)融合,應(yīng),應(yīng)用為突,破,破口，建,設(shè),設(shè)譬如智,能,能醫(yī)護(hù)、,智,智能家居,等,等應(yīng)用系,統(tǒng),統(tǒng)。,（,1,）智能醫(yī),護(hù),護(hù),1,）個(gè)人健,康,康實(shí)時(shí)服,務(wù),務(wù)平臺(tái)。,通,通過(guò)建設(shè),個(gè),個(gè)人實(shí)時(shí),健,健康監(jiān)測(cè),和,和服務(wù)平,臺(tái),臺(tái)，提升,對(duì),對(duì)老年市,民,民、離退,休,休干部等,實(shí),實(shí)時(shí)醫(yī)療,醫(yī),醫(yī)護(hù)服務(wù),水,水平。,2,）智能重,癥,癥監(jiān)護(hù)病,房,房平臺(tái)。,通,通過(guò)建設(shè),重,重癥監(jiān)護(hù),病,病房智能,系,系統(tǒng)，對(duì),病,病人生理,參,參數(shù)進(jìn)行,實(shí),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),和,和分析，,能,能夠降低,醫(yī),醫(yī)療費(fèi)用,，,，提高衛(wèi),生,生資源的,使,使用效益,。,。,（,2,）智能家,居,居,1,）智能小,區(qū),區(qū)：在住,宅,宅小區(qū)引,入,入物聯(lián)網(wǎng),技,技術(shù)，建,設(shè),設(shè)聯(lián)入城,市,市公共安,全,全平臺(tái)的,小,小區(qū)安防,系,系統(tǒng)以及,基,基于通信,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)的家,庭,庭環(huán)境監(jiān),控,控、智能,安,安防系統(tǒng),、,、電子支,付,付等智能,控,控制平臺(tái),，,，可實(shí)現(xiàn),小,小區(qū)、家,居,居智能化,。,。,2,）基于物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)的節(jié),能,能建筑：,在,在政府機(jī),關(guān),關(guān)、科研,院,院校和商,業(yè),業(yè)區(qū)寫(xiě)字,樓,樓鋪設(shè)物,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)，實(shí),時(shí),時(shí)收集水,、,、電等資,源,源使用信,息,息，根據(jù),人,人員活動(dòng),情,情況自動(dòng),調(diào),調(diào)節(jié)空調(diào),、,、電燈和,水,水源等，,達(dá),達(dá)到節(jié)能,減,減排的目,的,的。,8.2.2 物聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)應(yīng)用系,統(tǒng),統(tǒng)設(shè)計(jì),2023,年,年3月7,日,日,對(duì)于近距,離,離無(wú)線通,信,信，,IEEE802.15,委員會(huì)制,訂,訂了,3,種不同的,無(wú),無(wú)線個(gè)人,局,局域網(wǎng),(WPAN),標(biāo)準(zhǔn)。其,中,中，,IEEE802.15.3,標(biāo)準(zhǔn)是高,速,速率的,WPAN,標(biāo)準(zhǔn)，適,合,合于多媒,體,體應(yīng)用，,有,有較高的,網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)服務(wù),質(zhì),質(zhì)量（,QoS,）保證；,IEEE802.15.1,標(biāo)準(zhǔn)即藍(lán),牙,牙技術(shù)，,具,具有中等,速,速率，適,合,合于蜂窩,電,電話和,PDA,等的通信,，,，其,QoS,機(jī)制適合,于,于話音業(yè),務(wù),務(wù)。,IEEE802.15.4,標(biāo)準(zhǔn)和,ZigBee,技術(shù)完全,融,融合，專,為,為低速率,、,、低功耗,的,的無(wú)線互,聯(lián),聯(lián)應(yīng)用而,設(shè),設(shè)計(jì)，對(duì),數(shù),數(shù)據(jù)速率,和,和,QoS,的要求不,高,高。目前,，,，對(duì)于小,范,范圍內(nèi)的,物,物品、設(shè),備,備聯(lián)網(wǎng)，,ZigBee,技術(shù)以其,復(fù),復(fù)雜度低,、,、功耗低,、,、數(shù)據(jù)速,率,率低及成,本,本低等特,點(diǎn),點(diǎn)在傳感,網(wǎng),網(wǎng)應(yīng)用系,統(tǒng),統(tǒng)中引起,了,了越來(lái)越,多,多的關(guān)注,；,；尤其在,控,控制系統(tǒng),中,中，,ZigBee,自組網(wǎng)技術(shù)已,經(jīng),經(jīng)成為傳感網(wǎng),的,的核心技術(shù)。,2023年3月7日,基于,ZigBee,技術(shù)的傳感,網(wǎng),網(wǎng),在消費(fèi)性電,子,子設(shè)備中嵌,入,入,ZigBee,芯片后，可,實(shí),實(shí)現(xiàn)信息家,用,用電器設(shè)備,的,的無(wú)線互聯(lián),。,。譬如，利,用,用,ZigBee,技術(shù)可較容,易,易地實(shí)現(xiàn)相,機(jī),機(jī)或者攝像,機(jī),機(jī)的自拍、,窗,窗戶遠(yuǎn)距離,開(kāi),開(kāi)關(guān)控制、,室,室內(nèi)照明系,統(tǒng),統(tǒng)的遙控，,以,以及窗簾的,自,自動(dòng)調(diào)整等,。,。尤其是當(dāng),在,在手機(jī)或者,PDA,中嵌入,ZigBee,芯片后，可,以,以用來(lái)控制,電,電視開(kāi)關(guān)、,調(diào),調(diào)節(jié)空調(diào)溫,度,度及開(kāi)啟微,波,波爐等?；?于,于,ZigBee,技術(shù)的個(gè)人,身,身份卡能夠,代,代替家居和,辦,辦公室的門(mén),禁,禁卡，記錄,所,所有進(jìn)出大,門(mén),門(mén)的個(gè)人信,息,息，若附加,個(gè),個(gè)人電子指,紋,紋技術(shù)后，,可,可實(shí)現(xiàn)更加,安,安全的門(mén)禁,系,系統(tǒng)。嵌入,ZigBee,芯片的信用,卡,卡可以較方,便,便地實(shí)現(xiàn)無(wú),線,線提款和移,動(dòng),動(dòng)購(gòu)物，商,品,品的詳細(xì)信,息,息也能通過(guò),ZigBee,向用戶廣播,。,。,把,ZigBee,技術(shù)與傳感,器,器結(jié)合起來(lái),，,，就可形成,傳,傳感網(wǎng)。一,般,般，傳感網(wǎng),由,由感知節(jié)點(diǎn),、,、匯聚（,Sink,）節(jié)點(diǎn)、網(wǎng),關(guān),關(guān)節(jié)點(diǎn)三種,節(jié),節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。,感,感知節(jié)點(diǎn)、,匯,匯聚節(jié)點(diǎn)完,成,成數(shù)據(jù)采集,和,和多跳中繼,傳,傳輸。網(wǎng)關(guān),節(jié),節(jié)點(diǎn)具有雙,重,重功能，一,是,是充當(dāng)網(wǎng)絡(luò),協(xié),協(xié)調(diào)器，負(fù),責(zé),責(zé)網(wǎng)絡(luò)的自,動(dòng),動(dòng)建立和維,護(hù),護(hù)、數(shù)據(jù)匯,聚,聚；二是作,為,為監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),與,與監(jiān)控中心,的,的接口，實(shí),現(xiàn),現(xiàn)接入互聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)、局域網(wǎng),，,，與監(jiān)控中,心,心交換傳遞,數(shù),數(shù)據(jù)?；?ZigBee,技術(shù)的傳感,網(wǎng),網(wǎng)由應(yīng)用層,、,、網(wǎng)絡(luò)層、,介,介質(zhì)接入控,制,制層和物理,層,層組成。,2023年3月7日,2.,傳感網(wǎng)軟硬,件,件系統(tǒng)設(shè)計(jì),圖,8-1,傳感網(wǎng)系統(tǒng),組,組成示意圖,（,1,）基于,ZigBee,技術(shù)的傳感,網(wǎng),網(wǎng)的組成,對(duì)于基于,ZigBee,技術(shù)的傳感,網(wǎng),網(wǎng)，不同的,具,具體應(yīng)用，,傳,傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn),的,的組成有所,不,不同。通常,，,，就一項(xiàng)具,體,體應(yīng)用而言,，,，感知節(jié)點(diǎn),、,、感知對(duì)象,和,和觀察者是,傳,傳感網(wǎng)的,3,個(gè)基本要素。一,個(gè),個(gè)傳感網(wǎng)系統(tǒng)組,成,成示意圖如圖,8-1,所示。,2023年3月7日,（,2,）網(wǎng)