iot物聯網解決方案 物聯網 IoT 簡介

2021-10-18 10:59:31 字數 4635 閱讀 4855

物聯網( iot ,internet of things )即「萬物相連的網際網路」,是網際網路基礎上的延伸和擴充套件的網路,將各種資訊感測裝置與網際網路結合起來而形成的乙個巨大網路,實現在任何時間、任何地點,人、機、物的互聯互通。

物聯網是新一代資訊科技的重要組成部分,it行業又叫:泛互聯,意指物物相連,萬物互聯。由此,「物聯網就是物物相連的網際網路」。這有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是網際網路,是在網際網路基礎上的延伸和擴充套件的網路;第二,其使用者端延伸和擴充套件到了任何物品與物品之間,進行資訊交換和通訊。因此,物聯網的定義是通過「射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、雷射掃瞄器」等資訊感測裝置,按約定的協議,把任何物品與網際網路相連線,進行資訊交換和通訊,以實現對物品的智慧型「」化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。

物聯網是指通過各種資訊感測裝置,實時採集任何需要監控、連線、互動的物體或過程等各種需要的資訊,與網際網路結合形成的乙個巨大網路。其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網路的連線,方便識別、管理和控制。

rfid和物聯網的系統對應關係

epc/rfid系統具有典型的物聯網結構特性,從邊緣的裝置和網路,到雲端的中介軟體服務,都體現了物聯網資料匯聚、開放共享的本質屬性。

在rfid邊沿系統中,從物聯網接入雲端的網路模式來看,epc/rfid技術屬於閘道器連線型的物聯網。閘道器連線型物聯網的連線裝置,主要包括感測器、**節點、閘道器裝置,分別對應epc/rfid系統中的電子標籤、讀寫器、rfid中介軟體或閘道器路由器。(備註:1、「**節點」是指:在物聯網邊緣網路中,實現多種通訊協議轉換的網路交換裝置。2、和「閘道器連線型」對應的雲端接入方式是「直接連線型」,即物聯網終端直連雲服務系統。)

1、電子標籤-物聯網終端

「電子標籤」負責儲存物品資料,雖然它並沒有感知的功能,但其在應用中的角色和感測器類似,屬於「資料來源」-終端裝置。

2、讀寫器-物聯網**節點

rfid的「讀寫器」是物聯網的**節點裝置。讀寫器很容易被誤解為感測器裝置,但實時上它並非感測器:讀寫器讀取電子標籤資料所採用的是無線通訊技術,資料在電子標籤內按照rfid通訊標準,先經過編碼、調製等步驟處理,再通過天線轉換成無線訊號向讀寫器傳送;讀寫器接收到無線訊號後,同樣需要按照rfid通訊標準,對訊號進行解調、解碼和放大等系列操作,而獲得標籤資料。讀寫器在獲得標籤資料後,還需要將其通過其它通訊方式向雲端傳送。讀寫器的核心功能就是「一收一發」,實現通訊協議轉換以及在區域性區域中的資料**,在物聯網邊緣網路中,即稱為「**節點」(例如:將標籤資料從「無線訊號」轉換為「rs232串列埠訊號」,送到後端伺服器)。

3、物聯網閘道器裝置

在邊緣網路中,rfid實現網際網路連線,主要有兩種方式:

a、讀寫器具備通訊協議棧和網際網路應用功能,可以將標籤資料直接送至網際網路應用伺服器。在這種情況下,讀寫器同時具備物聯網**節點和閘道器功能。(例如:可攜式自帶運營商sim卡的讀寫器)

b、讀寫器需要先將資料送至本地網路伺服器、閘道器路由器或中介軟體裝置等其它網路服務裝置,再由這些網路服務裝置將資料進一步處理並送至網際網路。在此讀寫器屬於物聯網中的**節點,不承擔物聯網的閘道器功能。而**資料至網際網路的網路服務裝置即為物聯網閘道器裝置。

4、rfid中介軟體-物聯網平台

在rfid軟體系統中,rfid中介軟體封裝了基本的rfid功能(iot-ns、iot-is、資料過濾和格式轉換、讀寫裝置管理等),解決了各廠家裝置的相容性問題,統一了相關系統之間通訊標準和資料格式,實現各類裝置和系統間的無縫對接,支援實時動態地進行資料傳遞。rfid中介軟體,其實就是專用的物聯網平台,偏重於物聯網平台的連線服務。各類軟體應用部署在rfid中介軟體上,則可以更加地「輕載」和「靈活」。

epc/rfid系統所構建的是乙個全球化的物聯網應用,是乙個以rfid資訊採集技術為基礎的、結合網際網路技術(epc系統)的、開放共享的大系統。借助這個系統工具,各生產分工環節上的企業能夠更緊密地協同合作,產品的生產流水線更具有彈性和張力,企業內部資源能夠更有效地和外部資源聯動,提公升商業軟實力。

射頻識別即rfid(radio frequency identification)技術,又稱電子標籤、無線射頻識別,是一種通訊技術,可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關資料,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。rfid標籤進入磁場後,接收解讀器發出的射頻訊號,憑藉感應電流所。獲得的能量傳送出儲存在晶元中的產品資訊(passive tag,無源或被動標籤),或者主動傳送某一頻率的訊號(active tag,有源或主動標籤);rfid讀寫器讀取資訊並解碼後,送至**資訊系統進行有關資料處理。

射頻識別系統在具體的應用過程中,根據不同的應用目的和應用環境,其組成會有所不同,但從射頻識別系統的工作原理來看,系統一般都由訊號發射機,訊號接收機、發射接收天線幾部分組成。

(一)訊號發射機(射頻標籤)

在射頻識別系統中,訊號發射機為了不同的應用目的,會以不同的形式存在,典型的形式是標籤。標籤相當於條形碼技術中的條形碼符號,用來儲存需要識別傳輸的資訊。另外,與條形碼不同的是,標籤必須能夠自動或在外力的作用下,把儲存的資訊自動發射出去。

標籤一般是帶有線圈、天線、儲存器與控制系統的低電積體電路。按照不同的分類標準,標籤有許多不同的分類。

1、主動式標籤與被動式標籤

在實際應用中,雖然標籤的電能消耗非常低(一般是百萬分之一毫瓦級別),但是必須給它供電才能工作。按照標籤獲取電能的方式不同,可以把標籤分成主動式標籤與被動式標籤兩種。主動式標籤內部自帶電池進行供電,它的電能充足,工作可靠性高,訊號傳送的距離遠。另外,主動式標籤可以通過設計電池的不同壽命對標籤的使用時間或使用次數進行限制。它可以用在需要限制資料傳輸量或者使用資料有限制的地方。比如,一年內標籤只允許讀寫有限次。主動式標籤的缺點主要是標籤的使用壽命受到限制,而且隨著標籤內電池電力的消耗,資料傳輸的距離會越來越小,影響系統的正常工作。

被動式標籤內部不帶電池,要靠外界提供能量才能正常工作。被動式標籤典型的產生電能的裝置是天線與線圈。當標籤進入系統的工作區域,天線接收到特定的電磁渡,線圈就會產生感應電流,再經過整流電路給標籤供電。被動式標籤具有永久的使用期,常常用在標籤資訊需要每天讀寫或頻繁讀寫多次的地方,而且被動式標籤支援長時間的資料傳輸和永久性的資料儲存。被動式標籤的缺點主要是資料傳輸的距離要比主動式標籤小。因為被動式標籤依靠外部的電磁感應供電,它的電能比較弱,資料傳輸的距離和訊號強度就受到限制,需要敏感性比較高的訊號接收器(閱讀器)才能可靠識讀。

2、唯讀標籤與可讀可寫標籤

根據內部使用儲存器型別的不同,標籤可以分成唯讀標籤與可讀可寫標籤。唯讀標籤內部只有唯讀儲存器和隨機儲存器。rom用於儲存發射器作業系統說明和安全性要求較高的資料,它與內部的處理器或邏輯處理單元完成內部的操作控制功能,如響應延遲時間控制、資料流控制、電源開關控制等。另外,唯讀標籤的rom中還儲存有標籤的標識資訊。這些資訊可以在標籤製作過程中由製造商寫入rom中,也可以在標籤開始使用時,由使用者根據特定的應用目的寫入特殊的編碼資訊。這種資訊可以只簡單地代表二進位制中的「o」或者「1」,也可以像二維條形碼那樣,包含複雜的、相當豐富的資訊。這種資訊只能一次寫入、多次讀出。唯讀標籤中的ram用於儲存標籤反應和資料傳輸過程中臨時產生的資料。另外,唯讀標籤中除了rom和ram外,一般還有緩衝儲存器,用於暫時儲存調製後等待天線傳送的資訊。

可讀可寫標籤內部的儲存器除了rom、ram和緩衝儲存器之外t還有非活動可程式設計記憶儲存器。這種儲存器除了具有儲存資料的功能外,還具有在適當的條件下允許多次寫入資料的功能。非活動可程式設計記憶儲存器有許多種,電可擦除可程式設計唯讀儲存器(eep-rom)是比較常見的一種,這種儲存器在加電的情況下,可以實現對原有資料的擦除以及資料的重新寫入。

3、標識標籤與可攜式資料檔案

根據標籤中儲存器資料儲存能力的不同,可以把標籤分為僅用於標識目的標識標籤與可攜式資料檔案兩種。對於標識標籤來說,在標籤中儲存乙個數字或者多個數字、字母字串,是為了識別或者將其作為獲得進入資訊管理系統中資料庫的鑰匙。條形碼技術中標準碼製作號碼如ean/upc碼、混合編碼,或者標籤使用者按照特別的方法編制的號碼都可以儲存在標識標籤中。標識標籤中儲存的只是標識號碼,用於對特定的標識專案,如人、物、地點進行標識。至於被標識專案詳細的、特定的資訊,只能在與系統相連線的資料庫中進行查詢。

可攜式資料檔案,顧名思義就是說標籤中儲存的資料非常大,足可以看做是乙個資料檔案。這種標籤一般都是使用者可程式設計的,標籤中除了儲存標識碼外,還儲存有大量的被標識專案其他的相關資訊,如包裝說明、工藝過程說明等。實際應用中,關於被標識專案的所有資訊都是儲存在標籤中的,讀標籤就可以得到關於被標識專案的所有資訊,而不用再連線到資料庫進行資訊讀取。另外,隨著標籤儲存能力的提高,可以提供組織資料的能力,在讀標籤的過程中,可以根據特定的應用目的控制資料的讀出,實現在不同的情況下讀出的資料部分不同。

(二)訊號接收機(讀寫器)

在射頻識別系統中,訊號接收機一般叫做閱讀器。根據支援的標籤型別與完成功能的不同,閱讀器的複雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標籤進行資料傳輸的途徑。另外,閱讀器還提供相當複雜的訊號狀態控制,奇偶錯誤校驗與更正功能等。標籤中除了儲存需要傳輸的資訊外,還必須含有一定的附加資訊,如錯誤校驗資訊等。識別資料資訊和附加資訊按照一定的結構編制在一起,並按照特定的順序向外傳送。閱讀器通過接收到的附加資訊來控制資料流的傳送。一旦到達閱讀器的資訊被正確的接收和移解後,閱讀器通過特定的演算法決定是否需要發射機對傳送的訊號重發一次,或者知道發射器停止發訊號,這就是「命令響應協議」。使用這種協議,即便在很短的時間,很小的空間閱讀多個標籤,也可以有效地防止「欺騙問題」的產生。

(三)程式設計器

(四)天線

天線是標籤與閱讀器之間傳輸資料的發射、接收裝置。在實際應用中,除了系統功率外,天線的形狀和相對位置也會影響資料的發射和接收,需要專業人員對系統的天線進行設計、安裝。

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