物联网控制基础_绪论

● 通过无线通信自动采集到中央信息系统，
实现物品(商品)的识别
● 通过互联网络实现信息交换和共享，实现
对物品的“透明”管理
物联网概念的演进
物联网一ITU 2005年
● 定义
信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任 何人，发展到连接任何物品的阶段，万物的连接就形成了物联 网。除RFID技术外，传感器、智能、纳米等技术被广泛应用。
RFID中间件(RFID Middleware)， 是用来加工和处理来自读写器的 所有信息和事件流的软件，是连
接读写器与企业应用的纽带。
应用程序使用中间件提供的一 组通用的应用程序接口(API)，即 能连接到RFID读写器，读取 RFID标签数据。
(a) 中间件基本构成
RFID—中间件
中间件特征
1、中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间，能够 与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维 护的复杂性。 2、中间件具有数据的搜索、过滤、整合与传递等特性，以便
物联网发展现状
国内发展现状
2009年8月7日，温家宝总理在考察中国科学院无锡高新微 纳传感网工程技术研发中心时，对该中心正在对继互联网、移 动通信之后的全新技术领域传感网进行攻关，立志开辟“感知 中国”(又称“智慧中国”)的创新之举，做出高度评价。
“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技
在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大
类，分别承担接收能量和发射能量的作用。在应答器中，天线 和应答器芯片封装在一起。 RFID系统所用的天线类型主要有近场天线、远场天线、偶 极子天线、微带贴片天线、线圈天线等。
当前的RFID系统主要集中在LF、HF、UHF和微波频段。
RFID—中间件
● 在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、
计
算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成
为智能物体
● 通过网络设施实现信息传输、协同、信息处理、
态势判断和决策执行 ● 实现物与物、物与人之间的互联，达到智能化 识
物联网定义
“物”的条件
①相应信息接收器 ②数据传输通路
③数据发送器
④一定的存储功能 ⑤处理运算单元(CPU) ⑥操作系统 ⑦专门的应用程序
EPC-64 EPC-96
EPC-256
Ⅰ型 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
8 8 8 8
28 32 64 128
24 56 56 56
36 160 128 64
EPC—编码协议
●Ⅰ型EPC-64编码
I型EPC-64编码提供的占有两个数字位的版本号编码。
21位被分配给了具体的EPC域名管理编码，17位被 用于标识产品具体的分类信息，最后的24位序列具体 地标识了具体的产品的个体。
网络层是物联网无处不在的前提
物联网的体系框架
应用层是物联网智能处理的中枢
物联网的关键技术
● RFID和EPC技术
● 传感控制技术
● 无线网络技术
● 组网技术
● 人工智能技术
射频识别技术RFID
● 射频识别是无线电频率识别的简称，即通过无线电波
进 行识别。 ● RFID系统中，识别信息存放在电子数据载体中，电子 数据载体称为应答器。 ● 应答器中存放的识别信息由阅读器读出。 ● 阅读器不仅可以读出存放的信息，而且可以对其进行
● 目的
人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，
提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然的关系。
物联网概念的演进
物联网一欧盟 2009年
● 定义
将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络，便 形成了物联网。它是动态的全球网络框架，基于标准通信 协议，具有自组织能力。 其中，物理和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、 虚拟特性和智能接口，并与信息网络无缝联接。
食
未来，也许您把蔬菜的标签
在仪器前轻轻一刷，就可以了解
它的产地，农药残留量和营养成
分。
农产品溯源系统让您买着顺心，吃着放心!
住
未来，也许您只需一部手机，
就可以遥控家中一切电器，坐在
办公室，就可以打开空调，并且
泡上一壶浓茶!
行
未来，开车不再是焦急的等
待，而是自由的驰骋；不再会发
生交通事故，安全驾驶将得以实
● 举例
世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通
过互联网主动进行交换。
物联网概念的演进
物联网一IBM 2008年
● 定义
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、油气管道等各种物体中，然后将它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。 在这个整合的网络当中，能力超级强大的中心计算机群，对网络中的 人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制。
考试70%+平时分30%；
物联网控制基础
Internet of Thing
1 绪 论
1绪论
§1.1 物联网的应用领域 §1.2 物联网的基础知识
§1.3 物联网的建模探究 §1.4 物联网的控制理论基础
衣
未来，也许您只需坐在
电脑前，就可以体验到真 实的购物享受，不必再询 问淘宝店主尺码是否合身， 如果喜欢，就试穿一下吧！
RFID—应答器
● 控制器
− 控制器是应答器系统的核心部分，对于可读可写应答器，需 要内部逻辑控制对读写的使能，读写的操作的支持，对于有密 码的应答器，要求控制器能进行数字验证操作。
● 存储器
− RFID的应答器的存储容量一般在几字节到几千字节之间， 存储器存储的数据量一般为产品的序列号，如EPC编码。
⑧遵循物联网的通信协议
⑨在世界网络中可被识别的唯一编号
物联网的特征
● 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。
● 可靠传送
将物体接入信息网络，并依托各种通信网络，随时随地进
行可靠的信息交互和共享。
● 智能处理
利用各种智能计算技术，对海量的感知数据进行分析和处
物联网概念的演进
物联网一中国 2010年
● 定义
温总理在十一届全国人大三次会议上对物联网做出如下 定：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，进行信息交换和通信，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。
物联网定义
EPC—编码协议
● EPC编码由版本号、产品域名管理、产品分类部分和
序列号四个字段组成。 96位和256位。
● 目前的EPC系统中应用的编码类型主要有三种:64位、
EPC—编码协议
目前主要的三种EPC编码
64位
EPC-64编码类 型，分为type I、 type II和type Ⅲ
96位
目前只有一种 type I型，版本号 字段占8位，域名 管理占28位，序列
RFID—应答器
● 无源、半无源与有源应答器
− 无源应答器:不附有电池，从阅读器发出射频能量中提取工 作 所需的电能，称为被动式应答器。
− 半无源应答器:内装有电池，起辅助作用，对维持数据的电
路 供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助支持，用于传输 通信的射频能量源自阅读器，为半被动式应答器。 − 有源应答器:工作电源完全由内部电池供给，同时内部电池
Internet of Thing
物联网控制基础
课程目标
课程重点：
1
2
物联网基础知识
现场总线技术
3
4 5
物联网控制理论与方法
PID控制技术 网络控制系统
课程目标
课程难点：
1
2 3 4
物联网的关键技术
CAN总线技术 系统时域/频域分析法 PID控制技术
课程安排
共18周，54个课时；
15周理论课+3周实验课；
256位
EPC-256编码类 型，分为type I、 type II和type III 三种类型，它的域 名管理分别占32位 、64位和128位。
三种类型；
号为36位；
EPC—编码协议
● EPC编码结构
编码方案 编码类 型 Ⅰ型
Ⅱ型 Ⅲ型
版本号 域名管理 对象分类 序列号
2 2 2 21 15 26 17 13 13 24 34 23
RFID阅读器是以一定的频率、特定的通信协议完成对应答
器中信息的读取，阅读器基本组成模块如图所示：
RFID—阅读器
阅读器和应答器耦合的方式有多种，应用较为典型的是电 感耦合，阅读器和应答器天线部分的电感线圈通过电磁场进
行信息传输。
RFID—天线
天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出 去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导线波与自由 空间波能量的转化。天线的目标是取得最大的能量传输效果。
务操作。
2、较复杂的应用需要一个阅读 器可同时对多个应答器进行操
作，即要具有防碰撞(亦称防冲
突)的能力。 3、更复杂的应用系统要解决阅
阅读器 3
读器的高层处理问题，包括多
阅读器的网络连接。
RFID—应答器
● 应答器的主要性能参数
− 工作频率 − 读/写能力 − 编码调制方式
− 数据传输速率
− 信息数据存储容量 − 工作距离 − 多应答器识读能力(亦称防碰撞或防冲突能力) − 安全性能(密钥、认证)等。
RFID—阅读器
● 功能
1、以射频方式向应答器传输能量；
2、从应答器中读出数据或向应答器写入数据; 3、完成对读取数据的信息处理并实现应用操作; 4、若有需要，应能和高层处理交互信息。