吴功宜-物联网工程导论第8章 物联网数据处理技术
物联网总结吴功宜版
1、物联网的定义、起源、发展及特点；<1>定义：给物联网下准确定义，尚有困难，一是由于物联网理论体系不明晰，二是涉及学科众多。
概括来讲，定义如下：物联网是在互联网、移动通信网基础上，针对不同应用领域需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体来自动获取相关信息，且能独立寻址，并将其互联起来，实现全面感知，可靠传输，只能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。
<2>起源，发展：“物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各国政府与产业界的重视是在2005年ITU 发布的互联网研究报告《Internet of Things，IOT》之后。
随后，欧盟，日本，韩国及我国都提出了针对本国的物联网发展规划，提出了诸如“智慧地球”“工业4.0”“I-Japan”《物联网“十二五”发展规划》等众多概念与规划。
目前，物联网已经在传统电网，交通，医疗及物流等领域得到了长足发展，但仍存在标准不统一，理论体系不健全，应用范围太窄，成本高及关注度仍待提高等诸多问题。
物联网的前景是美好的，但还有很多路要走。
<3>特点：一是物联网的智能物体具有感知、通信与计算能力；二是可以提供所有对象在任何时间，任何地点的互联；三是目标为实现物理世界与信息世界的融合。
（网络的异构性，规模的差异性，接入的多样性）2、物联网的三层结构模型应用层：①行业应用层：智能电网，交通，环保，医疗，物流，家居；②管理服务层：数据存储/处理，数据挖掘，智能决策，智能控制。
网络层：①核心交换层：专用IP网+VPN+互联网+移动通信网+异构网=>新一代网络；②汇聚层：LAN,WLAN,电话交换网；③接入层：802.15.4标准，蓝牙/zigbee标准，LAN/WLAN移动通信或者M2M接入，光纤/电话线/电力线接入。
感知层：①感知层：各种传感器，RFID 标签与读写设备，PAN，智能手机，GPS，各种专用机器人。
吴功宜-物联网工程导论第8章 物联网数据处理技术
一定是海量 多态 • 多种传感器去观测的不同数据在数值范围、格式、单
位与精度 动态 • 各种数据都将随时间不断变化的 关联 • 物联网中的数据之间在空间、时间维度上存在着紧密
的关联性
4
• VigilNet网络拓扑与数据处理研究的示意图
5
8.1.2 物联网数据处理关键技术
7
• 无线传感器网络数据存储结构示意图
汇聚节点
汇聚节点
存储节点 中继节点
原始数据 查询
查询结果
(a)分布式存储
(b)集中式存储
8
数据融合
• 20世纪70年代 “数据融合（Data Fusion）” 术语才正 式出现
• 针对物联网数据的多态性，需要研究基于多种传感器 的数据聚合技术，综合分析各种传感器的数据，从中 提取有用的信息
《物联网工程导论》
吴功宜吴英编著
1
第8章 物联网数据处理技术
2
第
物联网数据处理技术基本概念
8
物联网数据的特点
章
物联网数据处理的关键技术
知 物联网海量数据存储技术*
识
点
IDC基本概念
云计算基本概念
结
构
物联网数据融合技术*
数据仓库技术
数据挖掘技术
智能决策 基本概念
3
智能控制 基本概念
8.1 物联网数据处理技术的基本概念 8.1.1 物联网数据的特点
10
智能决策
• 发展物联网的最终目标不是简单地将物 与物互联，而是要催生很多具有“计算、 通信、控制、协同和自治”特征的智能 设备与系统，实现实时感知、动态控制 和智能服务
• 智能决策是物联网信息处理技术中追求 的最重要的目标
物联网技术与应用--吴功宜
第一章1.以下关于EPC研究与物联网关系的描述中错误的是（）A．EPC研究是由Auto-ID实验室完成的B．EPC研究描述了物-物互联的物联网的概念。
C．EPC研究的内容是编码体系、EPC射频识别系统与EPC信息网络系统。
D．基于EPC的物联网需要增加的基础设施是DNS与EPCIS信息网络系统。
2.以下关于ITU与《物联网》研究报告的描述中错误的是（）A．从1997-2005年，ITU共发布了5份“ITU Internet Reports”研究报告。
B．1997年9月ITU发布的研究报告是《挑战网络：电信和互联网》C．2001年9月发布的研究报告是《移动互联网时代》D．2005年11月发布的研究报告是《物联网》3.以下关于ITU发布的《物联网》研究报告的描述中错误的是（）A.研究报告中物联网的英文描述是“Internet of Things”B.世界上小到钥匙、手机，大到汽车、楼房都可以嵌入RFID芯片或者传感器芯片C.通过局域网能够实现物与物之间的信息交互，形成无所不在的“物联网”D.RFID、传感器、智能嵌入式技术以及纳米技术将会在物联网中广泛应用4.以下关于智慧地球的描述中错误的是（）A.IT产业下一阶段的任务是将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁等各种物体中B.智慧地球特别强调物体之间的实时感知能力C.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D.智慧地球=互联网+物联网5.以下哪个不属于IBM提出的六大智慧行动领域（）A．智慧军事B．智慧银行C．智慧电力D．智慧城市6.以下关于欧洲物联网发展的阶段任务的描述中错误的是（）A．第一阶段主要任务：基于RFID技术，实现局部的应用B．第二阶段主要任务：完成传感网与RFID全部产业标准制定，实行部分网络的融合C．第三阶段主要任务：具有可执行指令的RFID标签广泛应用，物体进入半智能化D．第四阶段主要任务：实现人、物、服务与网络的深度融合7.EPoSSL预测物联网发展的第四个阶段的开始时间是（）A. 2010年B．2015年C. 2020年之后D．2050年8.以下关于韩国政府物联网重点发展的四大领域与计划的描述中错误的是（）A.u-City计划，韩国政府与产业龙头携手推动智能城市建设B.UN计划，通过IPv6协议将个人计算机、智能手机、RFID标签、传感器互联起来C.u-IT产业集群计划，通过各地的产业分工，带动地方经济发展D.u-Home计划，推动智能家庭应用的发展9.以下关于我国政府高度重视物联网产业发展的主要原因的描述中错误的是（）A.各国政府都已经制定了物联网各项标准B.希望在新一代信息技术革命中，通过物联网的发展，跻身世界信息技术强国之列C.物联网应用涉及经济与社会的各个方面，关系国家经济命脉与公共安全D.物联网产业会带动规模达到万亿量级相关产业的发展10.以下关于我国发展物联网的有利条件的描述错误的是（）A.发展物联网产业符合我国产业结构调整和转型的需要B.国际上物联网技术与产业的发展尚未起步C.物联网企业在资本市场上收到广泛欢迎，可以得到充足的资金支持D.国内企业的积极参与，各级政府的大力扶植11.以下关于智能物体特征的描述中错误的是（）A.“智能物体”也叫“智能对象”B.“智能物体”是对连接到物联网中的物体的一种抽象C.“智能物体”具有感知、通信和计算能力D.“智能物体”是无生命的，不可以是人12.以下关于智能物体与嵌入式技术关系的描述中错误的是（）A.智能物体的感知、通信与计算能力的大小应该根据物联网应用系统的需求来确定B.智能物体都应该是一种嵌入式电子装备C.嵌入式电子设备可能是功能很复杂的无线传感器节点D.嵌入式系统都要求采用功能很强的微处理器芯片和大容量存储器13.以下关于物联网与互联网的区别的描述中错误的是（）A.物联网是虚拟的B.物联网是将计算机“装到”一切事物中C.物联网实现信息世界与物理世界的融合D.物联网是可反馈、可控制的“闭环”系统14.以下关于物联网关键技术的描述中错误的是（）A.自动感知技术与嵌入式技术B.网络路由与分组技术C.智能数据处理技术与控制技术D.定位技术与信息安全技术15.以下关于智能数据处理技术的描述中错误的是（）A.数据融合B.数据库C.编码体系D.大数据处理16.以下关于物联网产业特点的描述中错误的是（）A.关联性B.带动性C.渗透性D.智能性17.预测到2020年，物联网上物与物互联的通信量和人与人的通信量相比将达到（）A.10:1B.20:1C.30:1D.50:118.以下关于CPS研究的基本特点的描述中错误的是（）A.CPS是云技术的核心技术B.CPS是“人、机、物”深度融合的系统C.CPS是“3C”与物理设备深度融合的系统D.CPS是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的系统19.以下关于CPS系统功能的描述中错误的是（）A.“感”是指多感知器协同感知物理世界的状态B.“联”是指连接物理世界与信息世界的各种对象，实现信息交互C.“知”是指通过对感知信息的只能处理，正确、全面地认知物理世界D.“控”是指根据正确的认知，确定控制策略，发出指令控制人的大脑20.以下关于普适计算特点的描述中错误的是（）A.普适计算的重要特征是“无处不在”与“不可见”B.普适计算体现出信息空间与物理空间的融合C.普适计算的核心是“以数据为中心”D.普适计算的重点在于提供面向用户的、统一的、自适应的网络服务第二章1. 以下关于智能物体感知能力与控制能力的描述中错误的是（）A．智能物体在是否需要同时具备感知、控制、执行能力上是有区分的B．应用于桥梁监测的无线传感器网络节点同时具备感知与执行能力C．ETC系统感知节点与执行节点是分开的D．汽车装配线上的智能机器人与机械手感知节点与执行节点是一体的2. 以下关于条码特点的描述中错误的是（）A. 条码用按一定规则排列的、宽度不等的多个黑条和空白来表示一组数据B. 条码分为一维条码与二维条码C. 一维条码一般是垂直方向表达信息D. 一维条码的优点是编码规则简单，条码识读器造价较低3. 以下关于二维条码特点的描述中错误的是（）A．二维条码是在X、Y两个方向存储信息的条形码B．二维条码信息容量大C．二维条码保密与防伪性能好D．二维条码制作成本高4. 以下不属于RFID标签内部结构组成单元的是（）A．RFID芯片B．磁条C．天线D．电路5. 以下关于RFID基本工作原理的描述中错误的是（）A．当导体与电磁场辐射源的距离在1/2波长之内时，导体会受到近场电磁感应的作用B．在近场范围内，电磁场辐射源的近场能量被转移到导体C．导体与辐射源的距离大于1/2波长时，进场效应就消失了D．在自由空间中无线电波向外传播能量的衰减与距离无关6. 以下关于被动式RFID标签工作原理的描述中错误的是（）A．无源RFID标签叫做被动式RFID标签B．无源标签处于标签天线辐射形成的进场范围内，感应电流驱动RFID芯片电路C．芯片电路通过RFID标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写器D．读写器将接收到的标签识别信息传送给主机7. 以下关于有源RFID标签的描述中错误的是（）A．有源RFID标签由内部电池提供能量B．有源RFID标签的优点是作用距离远C．有源RFID标签与RFID读写器之间的距离可以达到上百米D．有源RFID标签的使用时间受到读写器电池寿命的限制8. 以下关于只读式RFID标签特点的描述中错误的是（）A．只读标签内容在标签出厂时已经被写入，在读写器识别过程中智能读出不能写入B．一次性编程只读标签的内容在读写器识别过程中写入C．可重复编程只读标签的内容进过擦除后，可以重新编程写入D．可重复编程只读标签在读写器识别过程中智能读出不能写入9. 以下关于微波标签特点的描述中错误的是（）A．中高频RFID标签通常简称为微波标签B．微波标签分为无源标签和有源标签C．有源标签最大工作距离可以超过百米D．高速公路ETC系统使用的是微波标签10. 以下关于EPC-96I型编码标准的描述中错误的是（）A．用来标识编码标准版本的版本号字段长度为6位B．用来标识产品是由哪个厂家生产的域名管理字段长度是28位C．用来标识是哪一类产品的对象分类字段长度是24位D．用来标识每一件产品的序列号字段长度是36位11. 以下关于传感器的描述中错误的是（）A．由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置B．能感受到被测量，并将测量量变换成为电信号（电压、电流等）输出C．传感器可以分为物理传感器、化学传感器两大类D．射线传感器属于化学传感器12. 以下关于智能传感器特点的描述中错误的是（）A．自学习、自诊断能力B．移动能力C．复合感知能力D．自补偿能力13. 以下关于无线自组网Ad hoc 特点的描述错误的是（）A．自组织与独立组网B．有中心控制节点C．多跳路由D．动态拓扑14. 以下关于无线传感器网路特点的描述中错误的是（）A．网络规模B．自组织网络C．拓扑结构的动态变化D．以人为中心15. 以下关于位置信息与位置服务基本概念的描述中错误的是（）A．位置信息涵盖空间、时间与路由三要素B．位置信息是各种物联网应用系统能够实现服务功能的基础C．移动互联网、智能手机与GPS技术的应用带动了基于位置的服务的发展D．位置服务两大功能更=是：确定你的位置，提供适合你的服务16. 以下关于GPS 的基本概念的描述中错误的是（）A．GPS卫星新作是由均匀分布在6个轨道平面上的24颗卫星组成的B．GPS接收机能够稳定的接收到4颗以上卫星的信号时便能够测算出自己的海拔高度C．GPS提供导航、定位、授时和短信服务D．我国在2020年前将建成由覆盖全球30多颗卫星组成的中国北斗卫星导航系统17. 以下关于嵌入式技术的描述中错误的是（）A．嵌入式系统是针对特定的需求开发的专用计算机系统B．嵌入式系统使用Unix操作系统C．无线传感器节点与RFID标签节点都是微小型的嵌入式系统D．目前已经有很多种物联网应用系统用户终端实在现有的智能信息设备上开发的18. 以下关于RFID读写器天线与射频模块功能的描述中错误的是（）A．向近场的无源RFID标签发送电磁波，激活电子标签B．接收无源或者有源标签发送的标识信息C．根据应用系统的指令，向可读写标签发送写信息的指令与数据D．协调多标签读写的操作过程，防止和减少“碰撞”现象的发生19. 以下不属于无线传感器节点组成模块的是（）A．传感器B．处理器C．用户接口D．无线通信20.在以下无线传感器节点无线通信模块的四种状态中，耗电最多的是（）A．发送B．接收C．空闲D．休眠第三章1.以下关于物联网网络层基本概念的描述中错误的是（）A.物联网的“网络层”也称为“网络传输层”B.网络层连接感知层与应用层C.物联网网络层要正确、快速传输感知层的数据与控制指令D.物联网网络层要保证数据传输的安全性2.以下关于物联网网络层特点的描述中错误的是（）A.物联网的网络层一般采用的是异构网络互联的结构B.互联两个异构网络的是一种叫做“路由器”的网络设备C.IP网与非IP网互联需要采用协议变换的方法实现D.物联网网络层涉及的重点要放在如何保证网络通信的安全性上3.以下关于VPN特点的描述中错误的是（）A.VPN是指在按IP协议组建的企业专用传输网络中建立虚拟的数据传输通道B.“虚拟”表示通过“隧道”或“虚电路”的方式建立的一种逻辑网络C.“专用”表示VPN可以接入的网络与主机。
物联网课件 1-物联网工程课程
物联网关键技术
智能数据 处理技术
计算机网络 技术
嵌入式技术
ONS 服务器
互联网
客户
总公司网络
数据中心网络
公司ONS 服务器
分公司、仓库与配送中心网络
总公司 管理网络
Web 服务器 FTP服务器 E-Mail服务器
《物联网工程》课程简介
北京物资学院信息学院 刘军
2015年2月
课程主要内容
★ 物联网产业发展与行业应用 ★ 物联网架构与关键技术 ★ 物联网应用模式与应用解决方案 ★ 物联网与智能物流 ★ 物联网工程应用系统 ★ 物联网工程案例调研与分析
课程特点
多学科知识融合，技术集成的特点 学习思维需要变革：学术，应用 技术研究与工程应用分析相结合 紧密联系物流流程优化 方案、技术、工程与管理相融合 通过案例分析学习工程应用方法
接入路由器1 （8商02店仓.3局/库80域2.网11）
网关
智能收款机 商店安保
嵌入RFID网 摄像探头 上支付手机
商品信息 查询终端
商品信息显示屏
导购机器人
无线局域网 接入点
智能购物车 嵌入RFID的商品
信息安全 技术
位置服务 技术
智能控制 技术
移动通信 技术
感知技术
讨论交流选题
1. 物联网工程应用涉及哪些技术？ 提示：集成了哪些技术
其中哪些技术是物联网核心关键技术 2. 目前我国物联网广泛应用的领域有哪些？ 3. 工业4.0的核心思想与核心技术有哪些？
结束
教学资料
物联网工程导论课后习题答案
第1章物联网概论1.简述物联网的定义物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，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。
2.简述物联网应具备的三个特征（1）全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；（2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；（3）智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。
3.简述信息浪潮15年定律的内容“计算模式每隔15年发生一次变革”被称为“15年周期定律”。
4.请解释以下名词：RFID；EPCRFID：Radio Frequency Identification射频识别。
EPC：Electronic Product Code产品电子代码。
5.物联网的三大推动力分别是什么？政府；企业；教育界与科技界。
6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？1）、节能环保产业；2）、新一代信息技术产业；3）、生物产业；4）、高端装备制造产业；5）、新能源产业；6）、新材料产业；7）、新能源汽车产业。
第2章物联网应用案例11.请说出数字城市发展的两个阶段数字化是数字城市发展的第一阶段。
在这一阶段，数字城市实现了无纸化、自动化办公，同时网络基础设施建设完成。
信息化是数字城市发展的第二阶段。
政府信息化、产业信息化、领域信息化和社会信息化发展迅速，各个部门内部形成有效的信息系统。
2.什么是智慧城市？智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。
3.谈谈数字城市与智慧城市的区别一是关注点不同。
物联网工程导论教学大纲
《物联网工程导论》教学大纲课程编码：课程性质：专业基础课课适用专业：物联网工程专业学分：2学分学时：32学时开设学期：第2学期一、教学目的本课程作为物联网工程专业的基础课，要求学生在了解当今信息化社会的发展的基础上，掌握物联网技术的发展和应用，了解物联网的关键技术，为以后学习物联网关键技术打下基础。
本课程的目的是使学生掌握物联网技术的定义和基本原理及应用，了解物联网技术的发展，了解物联网的关键技术和方法。
本课程的目标：1．了解物联网相关技术基本概念、定义和工程方法；2．掌握感知层、传输层、管理层等应用的典型关键技术；3．熟悉智能交通、智能家居、智能医疗和智能物流等综合应用项目实现方法。
二、重点难点1.重点：本课程的重点是掌握物联网技术的基础理论知识以及在工程应用中采取的典型技术方法。
2.难点：理解物联网时间同步、定位和信号处理的典型算法。
三、教学方法讲授、课堂互动、课堂指导、课后作业和辅导答疑。
四、教学内容第一章物联网概述教学要求：通过本章学习，要求了解物联网的起源和发展，理解物联网的相关概念；掌握物联网的理论基础，掌握物联网的体系结构和主要特点；了解物联网的核心技术和体系标准；了解物联网的应用前景。
教学内容：一、发展的社会背景二、物联网发展的技术背景三、物联网的定义与主要技术特征四、物联网的体系结构五、物联网的关键技术与产业发展第二章RFID与物联网应用教学要求：通过本章学习，掌握目前常用的自动识别技术，了解RFID的历史和现状；掌握RFID的工作原理，RFID系统的构成和工作过程；掌握RFID的技术特点和解决标签冲突的常用方案；理解RFID在物联网中的地位。
教学内容：一、自动识别技术的发展背景二、条形码简介三、磁卡与IC卡应用四、RFID五、RFID应用系统结构与组成六、RFID标签编码标准第三章传感器、智能传感器与无线传感网络技术教学要求：通过本章学习，要求了解传感器发展历史，掌握无线传感器网络的硬件平台，理解无线传感器网络典型操作系统，掌握常用无线组网技术，理解无线传感网的应用。
计算机网络-清华大学出版社吴功宜第三版课后习题答案
C,实现流量控制`拥塞控制与网络安全的功能
D.网络层的数据传输单元是分组
9.以下是关于传输层基本概念的描述中错误的是 B
A.相邻的低层是网络层
B.相邻的高层是表示层
C.为分布在不同地理位置计算机进程提供可靠的端端连接与数据传输服务
D.向高层屏蔽低层数据通信的细节
10.以下关于 OSI 环境基本概念的描述中错误的是 B
然后在提示的位置输入 RFC 文档的编号 791 即可,或者可从 RFCEditor 的站点或全球的几个景象
站点得到。
第三章 物理层
一．术语辨析
从给出的 26 个定义中挑出 20 个，并将标识定义的是字母填在对应术语前的空格位置。
1. H 异步传输
2. K 多模光纤
3. O 频带传输
4. X 空中接口
A.第 n+1 层பைடு நூலகம்第 n 层提供服务
B.第 n+1 层为从第 n 层接收的报文添加一个报头
C.n 层报头用以协调相邻节点 n 层之间的协议动作
D.第 n 层与第 n+1 层相互之间没有影响
14.在对 OSI 参考模型中,自下而上第一个提供端-端服务的层次是____D____。
A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D 传输层
15.以下不属于网络体系结构讨论的内容是___C____。
A.网络层次
B.每一层使用的协议
C.协议细节
D.每一层实现的功能
16.TCP/IP 体系中的网络层协议提供的是____A____。
A.无连接不可靠的数据包服务 B 无连接可靠的数据包服务
C.面向连接不可靠的虚电路服务 D.面向连接可靠的虚电路服务 三、问答题 1.请举出生活中的一个例子说明"协议"的基本含义,并说明网络协议三要素"语 法"、"语义"、与"
物联网工程导论课后习题答案
物联网工程导论课后习题答案1. 什么是物联网工程？物联网工程是指将各种传感器、通信技术、网络技术、云计算技术等相结合，实现多种设备、物品之间的互联互通，使其能够自动感知、收集、传输和处理数据的一门工程领域。
2. 物联网工程的主要技术特点有哪些？物联网工程的主要技术特点包括：感知技术、通信技术、云计算技术和大数据分析技术。
2.1 感知技术：通过各种传感器实现对物体的感知和采集，将物理、化学、生物等各种现象转化为电信号。
2.2 通信技术：利用无线通信技术和因特网等传输手段，实现物体之间的数据传输和通信，包括射频识别技术、蓝牙技术、WiFi技术等。
2.3 云计算技术：通过云计算技术，将物联网中海量的设备数据进行存储、处理和分析，提供各种计算和服务功能。
2.4 大数据分析技术：通过对物联网中的大数据进行分析和挖掘，提取有价值的信息，为人们提供更加智能化的决策和服务。
3. 物联网工程在哪些领域应用广泛？物联网工程在很多领域都有广泛的应用，主要包括智能家居、智慧城市、智能交通、智能医疗、智能制造等。
3.1 智能家居：通过物联网技术，实现家居设备的智能化控制和管理，如智能灯光、智能家电、智能安防等。
3.2 智慧城市：利用物联网技术实现城市基础设施的智能化，包括智能交通、智能能源、智能环境监测等。
3.3 智能交通：通过物联网技术，实现交通设施的互联互通，提高交通流量效率，减少交通事故发生。
3.4 智能医疗：应用物联网技术，实现医疗设备和病人信息的互联互通，提供更加精准、高效的医疗服务。
3.5 智能制造：利用物联网技术实现制造过程的智能化，包括物料管理、生产调度、设备维护等方面。
4. 物联网工程的发展前景如何？物联网工程具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。
随着物联网技术的不断成熟和应用的普及，物联网工程将在各个领域产生巨大的经济效益和社会效益。
4.1 经济效益：物联网工程可以提高各个领域的智能化水平，提高生产效率和资源利用效率，降低成本和风险，为企业创造更多的经济价值。
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IaaS、PaaS、SaaS的概念
基础设施即服务IaaS • IaaS平台向用户提供虚拟化的计算资源、存储资源与 网络资源，根据用户需求进行动态分配和调整 平台即服务PaaS • PaaS平台向软件开发人员提供类似中间件的服务，包 括数据库、数据处理与软件开发环境等 软件即服务SaaS • SaaS平台向最终用户提供定制的软件服务，用户不用 通过安装软件副本，就可以通过网络使用软件
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服务器技术的发展 • 各种类型的服务器与机房中的服务器
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• 典型的机架式服务器
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• 刀片服务器
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8.3.2 IDC的基本概念
• 随着互联网应用规模的不断扩大，大规模的在线网络 服务促进了“互联网数据中心（IDC）”的出现 • 随着业务的扩展，一些企业网、校园网、政务网、商 务网也在考虑建设自己的数据中心（Data Center） • 数据中心的成本是由4部分组成：服务器成本、网络设 备成本、基础设施成本与能源成本 • 在推动物联网应用发展的同时，必须研究适合即能够 快速部署物联网应用，存储海量数据，又能够节省资 金与日常维护费用，符合环保节能的原则的数据中心 技术 • 数据中心的概念正在经历了从中小型企业网、校园网 中的计算与存储数据的数据中心，向云计算平台的发 展的趋势
8.2 海量数据存储技术 8.2.1 物联网对海量数据存储的需求
• 物联网的海量数据除了来自传感器节点、 RFID节点以及其他各种智能终端设备每 时每刻所产生的数据之外，各种物理对 象在参与物联网事务处理的过程中也会 产生大量的数据 • 物联网的海量数据的存储需要数据库、 数据仓库、网络存储、数据中心与云存 储技术的支持
TinyDB客户端API 查询 TinyDB服务器 查询 传感器网络 数据 结果 数据库
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• TinyDB关系表结构
传感 器号 1 2 3 1 2 …… 查询 周期 1 1 1 2 2 …… 时间 2003-05-01 2003-05-01 2003-05-01 2003-05-02 2003-05-02 …… 湿度 562 475 491 586 512 …… 光强 388 233 256 155 257 …… 温度 235 543 455 654 454 …… 水平 加速度 432 655 345 342 566 …… 垂直 加速度 886 567 654 432 323 …… 水平 磁感应 76 65 42 77 61 …… 垂直 磁感应 145 331 456 470 423 …… 噪声 422 655 211 118 135 …… 音调 0.2 0.5 0.3 0.5 0.7 …… 原始 声音 522 256 654 422 656 ……
云计算 云平台 云终端
云存储
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公有云与私有云的概念 公有云： • 第三方提供商为用户提供服务的云平台，用户可以把 通过互联网访问 • 作为一个支撑平台，可以通过提供免费或用很低费用 的服务，去吸引大量的用户，整合上游的增值业务和 广告服务，打造新的产业链 • 目前公有云主要分为四类： —由传统电信基础设施运营商组建的公有云 —政府主导下组建的各省市公有云 —大型互联网公司组建的公有云 —由IDC运营商组建的公有云
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云安全
• 云安全提供可靠、可信的云环境，以保护用户 数据的安全 • 能不能够保证用户使用的安全性是制约云计算 应用能否发展的主要因素 • 目前云安全研究： —云计算的安全控制 —云计算的可信执行环境 —虚拟机的安全监控 —云计算服务访问的通信安全 —云计算安全评估方法
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• 无线传感器网络数据存储结构示意图
汇聚节点 汇聚节点 存储节点 中继节点 原始数据 查询 查询结果
(a)分布式存储
(b)集中式存储
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数据融合
• 20世纪70年代 “数据融合（Data Fusion）” 术语才正 式出现 • 针对物联网数据的多态性，需要研究基于多种传感器 的数据聚合技术，综合分析各种传感器的数据，从中 提取有用的信息 • 数据融合已经发展成数据处理一个新的和重要的分支 • 在物联网中智能交通、工业控制、环境监控、精准农 业、突发事件处置、智慧城市、智能电网等物联网应 用系统中，必然会应用多种传感器去综合感知多种物 理世界的信息，从中提取对于我们智慧处理物理世界 问题有用的信息和知识 • 数据融合技术是物联网数据处理研究的重要内容之一
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《物联网工程导论》
吴功宜 吴英 编著
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第8章 物联网数据处理技术
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Na 结 构
物联网数据处理技术基本概念
物联网数据的特点
物联网数据处理的关键技术
物联网海量数据存储技术*
IDC基本概念
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8.2.3 物联网数据管理技术
• 关系数据库为物联网海量数据的管理提供了重要的理 论、工具与方法 • 物联网中有两大类重要的应用，一是基于RFID标签自 动识别技术的应用，另一类是基于无线传感器网络的 应用 • 设计一个基于RFID标签自动识别技术的零售业或物流 业应用时，对于由RFID所产生的数据的管理与处理方 法与传统的互联网应用有很多相似之处 • 基于无线传感器网络的物联网应用有它的特殊性，需 要研究针对无线传感器网络的数据管理与处理方法
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8.4 物联网数据融合技术* 8.4.1 无线传感器网络数据融合技术
• 无线传感器网络的基本功能是收集并返 回传感器节点所在监测区域的信息 • 传感器节点受到能量与易失效性的约束 • 因此减少数据传输量以有效地节省能量， 利用节点的本地计算和存储能力处理数 据的融合以除去冗余信息 • 通过数据融合达到数据备份与提高信息 准确性，已经成为无线传感器网络研究 的一个重要课题
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数据查询、搜索与数据挖掘
• 物联网环境中感知数据具有实时性、周期性与 不确定性等特点 • 物联网环境中，由于各种感知手段获取的信息 与传统的互联网信息共存，搜索引擎需要与各 种智能的和非智能的物理对象密切结合，主动 识别物理对象，获取有用的信息，这对于传统 的搜索引擎技术是一个挑战 • 数据挖掘是物联网数据处理中一个重要的方法
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8.3 物联网海量数据存储与云计算* 8.3.1 数据存储技术的研究与发展 存储技术的研究与发展
• 数据存储技术从单机封闭系统存储向开放系统 的存储方向发展 • 开放系统的存储进一步分为： —直接附加存储（DAS） —网络接入存储（NAS） —存储区域网络（SAN）
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私有云： • 移动通信公司、银行、政府、公安、交 通、电力、有线电视等部门与机构单独 使用而组建 • 这些部门与机构的数据存储量、处理量 和安全性要求高，而私有云能够满足他 们对数据仓储与处理，以及安全性和服 务质量的要求 • 私有云可部署在企业或部门数据中心的 防火墙内，也可以将它们部署在一个安 全的主机托管场所
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8.2.2 数据库技术
• 数据库技术是计算机科学技术中发展最快、应用最广 泛的领域之一。数据库技术经过几十年的发展，其应 用已遍及各个领域，成为21世纪信息化社会的核心技 术之一 • 物联网的数据存储与管理需要使用数据库技术，物联 网的海量数据存储与管理也会促进数据库技术的发展 • 数据库管理系统可分为层次数据库、网状数据库、关 系数据库以及面向对象数据库 • 随着数据库技术的发展，数据库用户界面变得更加简 单，功能更加强大和更加智能，未来的数据库技术必 然会与人工智能技术相互交叉融合
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云终端
• 云终端使用虚拟化技术，使得只要联入 到互联网或物联网的终端设备都可以访 问云计算平台 • 云终端三种类型： —基于程序资源远程执行的云终端 —基于WebOS云终端 —基于虚拟机的云终端
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云存储 • 计算与存储是计算机科学发展中两个密不可分的关键 技术 • 云计算概念包括计算与存储两个方面的内容 • 云存储基于云平台，结合传统的大规模、可扩展的海 量存储、计算机网络、数据网格、虚拟化、文件系统 的概念与技术，面向大规模、高效、可扩展、可定制 的应用系统的用户，提供安全、廉价、按需使用的专 业化仓储服务 • 用户不必关心云存储服务使用什么样的主机、数据库、 存储设备，只需要根据自身应用系统数据存储的数据 量、安全性要求，以定购的方式使用云存储服务提供 商提供的存储资源
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智能决策
• 发展物联网的最终目标不是简单地将物 与物互联，而是要催生很多具有“计算、 通信、控制、协同和自治”特征的智能 设备与系统，实现实时感知、动态控制 和智能服务 • 智能决策是物联网信息处理技术中追求 的最重要的目标
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• VigilNet网络拓扑与数据处理研究的示意图
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8.1.2 物联网数据处理关键技术
• 海量数据存储 • 数据融合 • 数据查询、搜索与数据挖掘 • 智能决策
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