物联网智能信息处理技术.. 共42页
《物联网》课件完整版
CONTENTS 目录
• 物联网概述 • 感知层技术 • 网络层技术 • 应用层技术 • 安全与隐私保护问题探讨 • 典型应用场景分析 • 未来发展趋势预测与挑战应对
CHAPTER 01
物联网概述
物联网定义与发展历程
物联网定义
物联网（Internet of Things，IoT）是指通过信息传感设备，按约定的协议， 对任何物体进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。
包括数据泄露、篡改、 损坏以及非法访问等。
身份认证威胁
包括身份伪造、冒充和 重放等攻击手段。
加密算法和身份认证机制介绍
01
02
03
04
对称加密算法
如AES、DES等，加密和解密 使用相同的密钥。
非对称加密算法
如RSA、ECC等，加密和解密 使用不同的密钥，具有更高的
安全性。
散列算法
如SHA-256、MD5等，用于 数据完整性校验和数字签名。
典型应用案例介绍
选取几个典型的工业自动化应用案例，如智能制造、工业机器人、自 动化生产线等，详细介绍其应用场景、功能需求及技术实现。
关键技术与挑战
探讨工业自动化领域应用物联网技术所面临的关键技术挑战，如实时 性要求、数据安全性、系统稳定性等，并提出相应的解决方案。
未来发展趋势
展望工业自动化领域物联网应用的未来发展趋势，包括个性化定制、 柔性生产、数字化双胞胎等。
关键技术
物联网涉及的关键技术包括传感器技术、RFID技术、无线通信技术、云计算技术 、大数据技术等。这些技术在物联网中发挥着重要作用，共同支撑着物联网的发 展和应用。
物联网应用领域及前景展望
物联网的主要技术
物联网的主要技术在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经逐渐融入我们的生活，从智能家居到智能交通，从工业自动化到医疗保健，物联网的应用无处不在。
那么，究竟是什么技术支撑着这个庞大的物联网世界呢？首先，传感器技术是物联网的基础。
传感器就像是物联网的“眼睛”和“耳朵”，能够感知和收集各种物理世界的信息，如温度、湿度、压力、光线、声音等等。
这些传感器可以被安装在各种设备和环境中，将所感知到的物理量转化为电信号，然后通过网络传输到数据处理中心。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光电传感器、声音传感器等等。
不同类型的传感器能够满足不同场景的需求，为物联网提供了丰富的数据来源。
其次，无线通信技术在物联网中起着至关重要的作用。
它使得物联网设备能够相互连接和通信，将收集到的数据传输到云端或其他终端设备。
目前，常见的无线通信技术包括蓝牙、WiFi、Zigbee、LoRaWAN 等。
蓝牙技术适用于短距离、低功耗的设备连接，比如蓝牙耳机、智能手环等。
WiFi 则广泛应用于家庭和办公场所的网络连接，能够提供较高的数据传输速率。
Zigbee 具有低功耗、低成本、自组网等特点，适用于智能家居、工业控制等领域。
LoRaWAN 则适用于远距离、低功耗的物联网应用，如智能抄表、环境监测等。
再者，射频识别（RFID）技术也是物联网的重要组成部分。
RFID标签可以存储物品的相关信息，通过射频信号与读写器进行通信，实现对物品的自动识别和追踪。
RFID 技术广泛应用于物流、零售、库存管理等领域，能够大大提高工作效率和管理精度。
例如，在物流行业，通过在货物上粘贴 RFID 标签，可以实时跟踪货物的运输状态和位置；在零售行业，RFID 技术可以用于快速盘点库存，减少人工操作的时间和错误。
云计算和大数据技术在物联网中也不可或缺。
物联网设备产生的海量数据需要强大的计算和存储能力来处理和分析。
物联网的主要技术
物联网的主要技术随着科技的不断进步，物联网（Internet of Things，简称IoT）逐渐成为了一个热门的领域。
物联网通过将传感器、网络和云计算等技术相结合，实现设备之间的互联互通，进而实现信息的收集、共享和应用。
在物联网的建设中，涉及到了许多主要技术，本文将对其中一些重要的技术进行分析和介绍。
一、传感技术传感技术是物联网中至关重要的一环，它可以通过感知和采集物理世界中的各种信息。
传感器可以测量和检测温度、湿度、压力、光线等环境参数，还可以获取人体生理信号、电能消耗等数据。
传感器种类繁多，包括光学传感器、温度传感器、加速度传感器等。
这些传感器通过将物理量转换为电信号，然后通过无线或有线方式传输给接收器，实现信息的采集和传输。
二、无线通信技术物联网中的设备需要能够互相通信，无线通信技术是实现设备之间连接的关键。
目前，物联网中常用的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等。
Wi-Fi是一种高带宽的无线通信技术，适用于大规模数据传输；蓝牙是一种短距离通信技术，适用于低功耗设备之间的传输；ZigBee是一种低功耗、低速率的无线传输技术，适用于物联网中的传感器节点之间的通信；LoRa是一种长距离、低功耗的无线通信技术，适用于物联网中的远程传输。
三、云计算技术物联网中产生的海量数据需要进行存储和处理，云计算技术为物联网提供了强大的支持。
通过将数据上传到云端，可以实现大规模的数据存储和分析。
云计算技术还可以提供弹性计算资源，根据需要动态分配计算能力。
同时，云计算平台也提供了开放的API，可以将物联网设备和应用程序与云端进行连接和交互。
四、大数据分析技术物联网中的设备不断产生大量的数据，利用这些数据进行分析和挖掘可以获得有价值的信息和洞察。
大数据分析技术可以帮助企业和机构更好地理解数据，并做出相应的决策。
通过对数据的聚类、分类、关联和预测分析，可以发现隐藏在数据中的规律和趋势。
大数据分析技术还可以帮助企业提高效率、降低成本，优化生产和运营过程。
物联网与我们的生活概论PPT(共 42张)
二、物联网有哪些相关技术？
物联网的架构
上层：互联网络
物联网的信息存储 物联网的计算决策
服务决策
互联网络
移动、3G网络
中层：泛在接入
无线网络（蜂窝、WiFi等）
有线网络
WIFI、WIMAX
接入网
云计算 局域网络
下层：物物网络
智能嵌入式设备 感知、标识和通信 协同、互动
这有两层意思： 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的 网络； 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。
物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫 描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换 和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的三个特点
一是全面感知
即通过嵌入在物品和设施中的传感器和数据采集设备，随时随地获取物质 世界的各种信息并数据化；
二是可靠传递
通过对每一件物品的识别和通讯，将数据化的虚拟事物联入网络，将物体 的信息实时准确地传送与交互；
三是智能处理
利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分 析和处理，提升对物质世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，对物体 实现智能化的决策和控制。
一项利用射频信号、通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息 传递，并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 其原理为由扫描器发射一特定频率的无线电波能量给接收器，用以 驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。
RFID的意义
通过RFID，可以对任何物品附加并读取对用户有用的属性，为物品与物品 相连接提供了信息基础。
物联网的概念及其关键技术
物联网的概念及其关键技术物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过物理设备和网络相互连接，实现物与物、物与人之间的信息交互和互联互通。
它将各种传感器、执行器和智能设备连接起来，形成一个庞大、复杂而智能化的系统，能够监测、控制和管理各类物体和环境。
本文会介绍物联网的基本概念以及其关键技术。
一、物联网的基本概念物联网是由计算机科学、通信技术和物理技术等领域相互交叉而形成的新一代信息技术。
它通过将传感器、执行器和网络互连起来，实现对物体和环境的感知、收集、传输和处理。
物联网的基本概念包括以下几个方面：1. 互联性：物联网通过智能设备和网络实现各类物体的连接和通信，使得各种设备能够交换和共享信息。
2. 智能化：物联网通过将传感器和执行器与计算和控制系统相结合，使得物体能够感知和理解信息，并作出相应的决策和行动。
3. 实时性：物联网能够实时监测和控制各类物体和环境，使得信息和决策能够在最短的时间内传递和执行。
4. 数据驱动：物联网通过收集大量的数据，并通过数据分析和挖掘技术提供有价值的信息和洞察。
二、物联网的关键技术物联网的实现离不开一系列关键技术的支持，以下是几个重要的关键技术：1. 传感技术：传感器是物联网的核心组成部分，能够感知和采集物体或环境的各类信息，如温度、湿度、压力等。
传感器的种类繁多，包括光学传感器、声学传感器、压力传感器等。
2. 通信技术：物联网依赖于各类通信技术来实现设备之间的连接和信息交互。
常见的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、LPWAN（低功耗广域网）、NFC（近场通信）等。
3. 数据处理与分析技术：物联网产生了大量的数据，如何高效地处理和分析这些数据是物联网技术发展的重要方向。
数据处理与分析技术包括数据挖掘、机器学习、人工智能等。
4. 安全与隐私技术：物联网的安全和隐私问题备受关注。
由于物联网中涉及到的信息和数据非常敏感，因此需要加强网络安全和数据隐私的保护。
智能物联网技术
智能物联网技术智能物联网技术是近年来快速发展的一项技术，它通过将传感器、无线通信技术和云计算等技术应用于物品之间的连接和数据传输，实现了物品和信息的智能化交互。
智能物联网技术的出现不仅为人们的生活带来了便利，也在各个领域中推动了技术和应用的创新。
一、智能物联网技术的应用领域1. 智慧家居：智能物联网技术在家庭中的应用广泛，通过连接家庭设备和物品，实现对电器、照明、安防等设备的智能控制，提高了家居的舒适度和安全性。
2. 智能交通：智能物联网技术在交通系统中的应用，可以实现车辆之间的信息交流和自动驾驶技术，提高交通效率和安全性。
3. 智能健康：智能物联网技术可以应用于健康监测和医疗领域，通过传感器和云计算技术，实现对人体健康状况的监测和远程医疗等服务。
4. 智慧城市：智能物联网技术在城市管理和公共服务领域的应用，可以实现对城市基础设施和公共资源的智能化管理和调配，提升城市的生态环境和居民的生活质量。
二、智能物联网技术的优势和挑战1. 优势：智能物联网技术可以实现设备之间的智能连接和数据交互，提高了生产效率和资源利用效率。
同时，它也为人们的生活带来了更多的便利和舒适。
2. 挑战：智能物联网技术的发展还面临着一些挑战。
首先是安全性问题，随着设备和数据的互联，信息安全和隐私保护变得越来越重要。
其次是标准和互操作性问题，设备和系统的互联需要统一的标准和接口，以确保设备之间的兼容和交互。
三、智能物联网技术的未来发展趋势1. 人工智能与物联网的结合：人工智能技术的发展将进一步推动智能物联网技术的应用和发展。
通过人工智能的算法和模型，可以对数据进行更精准的分析和处理，提高物联网系统的自动化和智能化水平。
2. 边缘计算的兴起：边缘计算是一种将计算和存储资源推向物联网边缘的技术，它可以减少数据传输和处理的延迟时间，提高物联网系统的实时性和响应能力。
3. 生态系统的构建：智能物联网技术的发展需要各个领域的合作和共建，构建一个开放、互联的生态系统能够促进技术和应用的创新，推动智能物联网技术的进一步发展。
《物联网工程导论》PPT课件 认识物联网系统结构
1.8 认识物联网工程
1.8.3 物联网工程施工 • 定义
物联网工程施工，是指物联网工程项目通过立项、招标、设计等一系列的工作程序后，施工单 位根据设计要求对建设工程进行新建、扩建、改建的活动。
• 工作内容Байду номын сангаас
物联网工程施工所涵盖的工作内容主要有：熟悉和审查施工图纸；编制施工方案；督促施工材料 及设备合格并按时进场；施工费用的核算；现场施工调试及配合验收等。
• 验收内容
物联网工程的验收内容主要包括：工程的建设内容、工程质量、工程设备、工程经费、系统 性能和过程文件等。
5
1.8 认识物联网工程
1.8.5 物联网工程项目管理 • 定义
所谓项目管理，就是项目的管理者，在有限的资源约束下，运用专门的知识、技能、工具 和方法，对项目涉及的全部工作进行有效地管理。
单元一 探寻物联网世界
任务二 认识物联网系统结构
引导案例
走进物联网世界
1
引导案例
走进物联网世界
讨论
以上视频中实现了哪些智能化功能？ 这些功能实现要经历哪些过程？
2
目标与任务
1
知识准备
2
目录
3
任务实施
4
任务评价
1
PART.1
目标与任务
2
任务目标
知识目标
• 掌握物联网的层级结构 • 了解物联网典型的应用场景 • 了解物联网典型的关键技术 • 认识物联网工程的设计与实施流程
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1.7 认识物联网的关键技术
1.7.2 网络层——通信与网络技术
物联网的网络层建立在现有的通信网络、互联网、广电网基础上，将感知层采集的信息通过各 种接入设备与网络相连，实现物体信息的传输。
了解物联网(共20张PPT)
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文全称是Internetofthings。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这里有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间。因此，物联网的定义：通过射频识别设备、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备或系统，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。
5.激光扫描器激光扫描器是以激光作为发光源的扫描器。这是一种远距离条码阅读设备，其性能优越，因而应用广泛。激光扫描器可分为限行激光扫描器和全角度激光扫描器。
思考一下，学校用的校园一卡通是物联网的应用吗？理由是什么？
课外延伸
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年9月1日
2024课件
同学们再见！
（4）智慧能源。智慧能源属于智慧城市的一部分，当前，将物联网技术应用在能源领域，主要用于水、电、燃气等表计以及根据外界天气对路灯的远程控制等，基于环境和设备进行物体感知，通过监测提升利用效率，减少能源损智能电表、智能燃气表和智能路灯。
（5）智能医疗。智能医疗的两大主要应用场景是医疗可穿戴和数字化医院。在智能医疗领域，新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径，能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态（如心跳频率、体力消耗、血压高低等）进行捕捉，将它们记录到电子健康文件中，方便个人或医生查阅。对物的智能化管理指的是通过射频识别技术对医疗物品进行监控与管理，实现医疗设备和用品可视化。
（9）智能零售。智能零售依托于物联网技术，主要体现了两大应用场景，即自动售货机和无人便利店。行业内将零售按照距离分为三种不同的形式：远场零售、中场零售和近场零售，三者分别以电商、商场/超市和便利店/自动售货机为代表。物联网技术可以用于近场零售和中场零售，且主要应用于近场零售，即无人便利店和自动售货机（图2-6-1）。
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物联网应用技术导论
4.4.2 数据融合与数据挖掘
1、数据融合及目标
第4章 物联网服务与管理技术
数据融合是一种数据处理技术，指将多种数 据或信息进行处理得出高效且符合用户需求的数 据的过程。
它是利用计算机对按时序获得的若干观测信 息，在一定准则下加以自动分析、综合的一种信 息处理技术。
数据融合类似人类和其他动物对复杂问题的 综合处理，比如在辨别一个事物的时候，通常会 综合各种感官信息，包括视觉、触觉、嗅觉和听 觉等。
关系模型就是二维表格模型，一个关系型数据库就是由二维表及其 之间的联系组成的一个数据组织。 关系型数据库具有如下特点： 1、容易理解：二维表结构是非常贴近逻辑世界的一个概念，关系 模型相对网状、层次等其它模型来说更容易理解。 2、使用方便：通用的SQL语言使得操作关系型数据库非常方便， 程序员和数据管理员可以方便地操作数据库，而完全不必理解其底 层实现。 3、易于维护：丰富的完整性（实体完整性、参照完整性和用户定 义的完整性）大大降低了数据冗余和数据不一致的概率。
对于仓储管理、标签管理、身份管理等数据量相对比较小， 实时性要求低的应用领域，关系型数据库更加适合。
智能电网、水域监测、智能交通、智能医疗等将来面临海 量并发，对实时性要求极高的应用领域，实时数据库具有更多 的优势。
试点型工程阶段时，需要采集点较少，关系型数据库可以 替代实时数据库。应用范围越来越广泛，采集点就会相应的增 多，实时数据库是最好的选择。
在物联网应用中数据库起着记忆（数据存储） 和分析（数据挖掘）的作用，因此没有数据库的物 联网是不完整的。
目前常用数据库技术一般有关系型数据库和非 关系型数据库（比如实时数据库和NoSQL数据 库）。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
1、关系数据库
关系数据库是指采用关系模型来组织数据的数据库。简单地说，
1、异构性 在物联网中，不仅不同的感知对象有不同类型的表征数据，即
使是同一个感知对象也会有各种不同格式的表征数据。比如在物联 网中为了实现对一栋写字楼的智能感知，需要处理各种不同类型的 数据，如文本、图形、音频、视频，互联网上提供的相关超文本链 接标记语言(HTML)等。
为了实现完整准确的感知，必须综合利用不同类型的数据获得 全面准确信息。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
2）NoSQL数据库
NoSQL也被认为是Not Only SQL的简写，是对 不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统 称。
NoSQL不使用SQL作为查询语言，而是使用如 文档型的、列存储、图型数据库等方式存储数据的 模型。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
《物联网应用技术导论》课件
第4章 物联网服务 与管理技术
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
4.4 物联网智能信息处理技术
智能信息处理指信息的储存、检索、智能化分析利用，比如利 用人工智能对感知的信息作出决策和处理。物联网的智能信息处理 主要针对感知的数据，而物联网的数据具有三个独特的特点：
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
NoSQL数据库拥有三“高”特征： （1）High performance（满足对数据库高并发读写的 需求） （2）Huge Storage （满足对海量数据的高效率存储 和访问的需求） （3）High Scalability && High Availability （满足对数 据库的高可扩展性和高可用性的需求）。
与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库的 存储数据方式发生了变化：例如，当需要存储发票的 数据时，在传统的关系数据模型中，需要设计表的结 构，然后使用服务器端语言将其转化为实体对象，再 传递到用户端 ；而在 NoSQL 中，只需要保存发票数 据。
NoSQL 不需要预先设计表和结构就可存储新的 数值。
NoSQL数库能够满足物联网应用的大数据的需 求，将会随着物联网应用的发展展现新的应用和发展空 间。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
3、关系数据库和实时数据库的选择
实时数据库比关系型数据库更能胜任海量并发数据的采集、 存储。面对越来越多的数据，关系型数据库的处理响应速度会 出现延迟甚至假死，而实时数据库不会出现这样的情况。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
4.4 物联网智能信息处理技术
2、海量性
物联网是网络和数据的海洋。在物联网中海量对象连接在 一起，每个对象每时每刻都在变化，表达其特征的数据也会不 断地积累。如何有效地改进已有的技术和方法，或者提出新的 技术和方法，从而高效地管理和处理这些海量数据，将是从这 些原始数据中提取信息并进一步融合、推理和决策的关键。
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第4章 物联网服务与管理技术
数据融合一般有数据级融合、特征级融合、决策 级融合等层次的融合。（学生成绩统计表）
3、不确定性
物联网中的数据具有明显的不确定性特征，主要包括数 据本身的不确定性、语义匹配的不确定性和查询分析的不确定 性等。为了获得客观对象的准确信息，需要去粗取精、去伪存 真，以便更全面地进行表达和推理。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
4.4 物联网智能信息处理技术
4.4.1 数据库与数据存储技术
实时数据库对数据的实时性要求比较高，因而实时、高效、 稳定是实时数据库最关键的指标。
目前，实时数据库已广泛应用于电力、石油石化、交通、 冶金、军工、环保等行业，是构建工业生产调度监控系统、指 挥系统、生产实时历史数据中心的不可缺少的基础软件。
物联网的数据采集之后必须要有一个可靠的数据仓库，而 实时数据库可以作为支撑海量数据的数据平台。
目前，关系数据库广泛应用于各个行业，是构建管理信息系统， 存储及处理关系数据不可缺少的基础软件。
物联网应用技术导论
第4章 物联网服务与管理技术
2、非关系数据库 1）实时数据库
实时数据库（RTDB－Real Time DataBase）是数据库系 统发展的一个分支，是实时系统和数据库技术相结合的产物。