工业物联网需要感知环境、深度计算和跟踪运动的能力
物联网概述
物联网概述曹杨1011010403摘要：近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。
本文介绍了物联网技术的概念、历史与发展现状，并分别从感知层、网络层、应用层说明了物联网所需要的相关技术情况；举例说明了物联网在实际生活中的用途，从公共安全、生态环境等领域的应用阐述了物联网的价值；分别从技术标准、安全问题、协议问题等几个方面对物联网要大力发展所面临的主要问题进行了讨论；也介绍了物联网产业链目前的发展情况。
总结了物联网的发展是一个艰难的过程，但光明前景值得大家进一步努力将其变成现实.关键词：物联网，视频识别，智能识别，物联网发展，射频识别，传感网，智能。
Overview of the Internet of ThingsIn recent years，extensive attention has been paid to Internet of Things．The concept history and development of Internet of Things were introduced firstly．This paper presents the definition of IOT(the Internet of Things)and the related technology required by the perception layer，network layer，and application layer．The application of IOT in real life is described，and several examples in public safety，environment and other fields are given to elaborate the value of IOT．This paper lists some problems faced by IOT，and discusses the bottlenecks in technical standards，security，and protocol etc．In addition，this paper gives a introduction of the current development of IOT industry chain，and based on this，it draws a conclusion that the development of IOT is a difficult process，but its bright future is worth further efforts.Keywords: IOT(Internet of Things)；video identification；intelligent recognition, development of Internet of things；RFID；sensor network；Intelligent technology.1 引言物联网(Internet of Things)是继计箅机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。
1.3物联网的感知(课件)-八年级信息科技上册(清华版2024)
传感器技术
1.认识传感器常见的传感器通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号输出，比如光线传感器中的敏感元件为光敏电阻，当光线强弱发生变化时，输出的电压信号也发生相应的变化。
土壤湿度传感器
可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时传感器输出值将减少，反之将增大
传感器技术
传感器种类繁多，功能各异。请同学们登录创客商城，输入关键词“传感器”，浏览感兴趣的传感器，并了解使用该传感器做出来的物联网作品。
问
题
讨
论
传感器名称
传感器功能
常用于哪些物联网作品
传感器技术
2.传感器和智能终端的连接传感器与智能终端进行连接之前，需要认真查阅传感器的接口说明，了解传感器的信号类型和引脚功能，然后确定该传感器应该接在智能终端的哪个引脚。一般来说，传感器模块上面会标识其类型，“D”表示数字量传感器或者开关量传感器，“A”表示模拟量传感器。
条码和射频识别技术
谢谢观看！
物联感知技术
物联感知技术
物联网感知技术涉及很多方面，包括传感器技术、射频识别技术、定位技术、条码技术等。只要能够将外界环境或物品的状态信息转化为计算机能处理的数字信号的技术，都属于感知技术。
定位技术
条码技术
传感器技术
射频识别技术
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第二部分 传感器技术
PART 02
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传感器技术
第三部分 条码和射频识别技术
PART 03
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条码和射频识别技术
我们经常使用手机“扫一扫”或者校园智慧卡完成购物支付。“扫一扫”付款的本质是通过摄像头获取二维码图片中的商家信息，而校园智慧卡则是利用射频识别技术实现身份识别。作为物联网感知技术的重要组成部分，条码和射频识别技术已被广泛应用于各种场合，支持着各类信息的传输与感知。
物联网连接万物的关键技术解决方案
物联网连接万物的关键技术解决方案物联网已成为当今世界互联网发展的重要方向，它的出现将改变人们的生活方式和工业生产方式。
而要实现物联网的目标，关键在于找到可靠且高效的技术解决方案，以连接万物。
本文将探讨物联网连接万物的关键技术解决方案。
一、传感器技术传感器是物联网连接万物的基础。
传感器可以感知环境中的各种参数，并将其转化为电信号。
通过传感器，物体能够实时感知周围的环境信息，并将这些信息传输到云端或其他设备中进行处理和分析。
各种类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等，都是连接物联网的关键技术。
二、通信技术通信技术在实现物联网连接万物中起到至关重要的作用。
物联网需要实现各设备之间的互联互通，而不同设备之间可能存在着不同的网络协议和通信方式。
因此，需要有一种通信技术能够实现不同设备之间的互联。
例如，低功耗蓝牙技术、Wi-Fi技术、NFC技术等都是连接物联网的关键技术。
三、云计算技术云计算技术是物联网连接万物的重要支撑。
物联网需要实时地收集、存储和处理大量的数据，而云计算提供了高效可靠的数据处理的能力。
通过云计算技术，物联网可以实现对大数据的分析和挖掘，实现更高效的数据处理和利用。
云计算技术的发展为物联网的连接提供了强有力的支持。
四、安全技术物联网连接万物的同时也带来了安全风险。
物联网中涉及大量的数据传输和隐私信息，这些信息面临着被黑客攻击和恶意窃取的风险。
因此，安全技术是物联网连接万物的关键技术之一。
物联网需要采取一系列的安全措施，包括数据加密、身份验证、访问控制等，以确保数据的安全性。
五、人工智能技术人工智能技术在物联网连接万物中发挥着重要的作用。
物联网中产生的大量数据需要进行分析和处理，而人工智能技术能够实现对数据的智能化处理和应用。
通过机器学习和深度学习等人工智能技术，可以对物联网的数据进行智能化的分析和挖掘，提供更精准和高效的服务。
综上所述，传感器技术、通信技术、云计算技术、安全技术和人工智能技术是物联网连接万物的关键技术解决方案。
物联网技术的基本知识点
物联网技术的基本知识点物联网（Internet of Things，简称IoT）是一种将各种物理设备、传感器、软件以及网络连接起来的技术和概念。
通过物联网技术，这些物理设备可以相互通信和交换数据，从而实现智能化、自动化的功能和服务。
本文将介绍物联网技术的几个基本知识点。
一、传感器技术传感器是物联网中的关键组成部分，它能够感知并收集物理世界中的各种数据。
传感器可以感知环境的温度、湿度、压力、光线等参数，并将这些数据转化为电信号输出。
这些传感器可以被嵌入到各种物理设备中，如智能手机、智能家居设备、工业设备等。
传感器技术的发展，为物联网提供了更多的数据来源，使得物联网应用更加广泛和智能化。
二、通信技术物联网中的各种设备需要通过通信技术进行连接和数据交换。
目前常用的物联网通信技术包括蜂窝网络、局域网、无线传感网等。
蜂窝网络是通过移动通信基站进行通信的技术，可以实现全球范围内的无线通信。
局域网是指在局限的区域内进行数据通信的技术，如Wi-Fi。
无线传感网可以连接大量的传感器，实现低功耗、低成本的物联网应用。
通信技术的发展，为物联网提供了更加可靠、高效的连接方式。
三、云计算技术物联网中的大量数据需要进行存储和处理，而云计算技术为物联网提供了强大的支持。
云计算是一种使用互联网进行存储和计算的方式，通过云计算平台，物联网设备可以将数据上传到云端进行存储和分析。
云计算技术不仅可以节约物联网设备的存储空间和计算资源，还可以提供强大的数据分析和可视化工具，帮助用户更好地理解和利用物联网数据。
四、安全与隐私保护由于物联网中涉及到大量的个人和敏感信息，安全与隐私保护是物联网技术中的重要问题。
物联网设备需要采取相应的安全措施，如数据加密、身份认证等，保护用户数据不被泄露或被恶意篡改。
此外，物联网平台和服务提供商也需要建立安全的网络和系统，保障用户的隐私权益。
五、应用领域物联网技术已经广泛应用于各个领域。
在智慧城市领域，物联网可以实现智能交通、智能停车、智能能源管理等功能。
XiUOS矽璓工业物联操作系统开源发布
100ＸｉＵＯＳ矽璓工业物联操作系统开源发布5月4日，北京大学梅宏院士操作系统团队研发成果XiUOS 矽璓工业物联操作系统正式在确实Trustie 和木兰开源社区发布。
XiUOS（X Industrial Ubiquitous Operating System）矽璓工业物联操作系统是一款面向工业物联场景的泛在操作系统，源自人机物融合计算和第四次工业革命产业需求的碰撞。
人机物融合计算是继主机计算、个人计算、移动计算之后出现的新型计算模式，其万物数字化、交互网络化、系统智能化、计算泛在化等特性要求新型操作系统的支撑。
北京大学梅宏院士团队联合国内多所高等院校、科研机构，倡议发起泛在操作系统（ Ubiquitous Operating Systems，UOS）研究计划，致力于研发支持互联网时代人机物融合计算模式的新型操作系统——泛在操作系统。
在泛在操作系统技术体系中，会面向不同的应用场景构建不同的UOS 实例。
矽璓XiUOS 即是面向工业物联应用场景的一种UOS，支持工业物联网（IIoT）应用，帮助解决在车间内实施智能化生产面临的全面感知、泛在互联、智能分析、精准调控等问题，促进工业领域人机物的深度互联和融合计算。
矽璓XiUOS 的前期基础主要来自北京大学在网构操作系统以及上海交通大学在软件定义内存计算系统等方面的长期技术积累。
2018年1月，梅宏院士在“泛在操作系统：软件定义的视角”文章中提出泛在操作系统的概念，视为人机物融合泛在计算时代操作系统发展的重要方向和形态。
随后开启泛在操作系统研究在工业领域的落地，以北京大学和上海交通大学的研究人员为骨干，组建工业物联网操作系统研发团队，针对工业领域智能制造对人机物全面连接的需求与挑战，开展工业物联网操作系统需求凝练、架构设计和原型研发工作。
2019年11月，在杭州市萧山区委区政府的大力支持下，XiUOS 研制工作正式转入位于萧山的北京大学信息技术高等研究院，结合萧山本地工业企业的实际应用需求，开始集中攻关。
《物联网工程概论》习题及思考题答案
1-1简述物联网的定义,分析物联网的“物”的条件;答：物联网是通过射频识别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,把各种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;特别注意,物联网中的“物”,不是普通意义的万事万物,这里的“物”要满足以下条件：1、要有相应信息的接收器；2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有处理运算单元CPU；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号;1-2简述物联网应具备的三个特征;答：一是全面感知,即利用射频识别技术RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去；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,对物体实施智能化的控制;1-4名词解释：RFID、EPC、ZigBee;答：RFID即射频识别,俗称电子标签,一种自动识别技术,可以快速读写、长期跟踪管理,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别;EPCElectronic Product Code,即产品电子代码,为每一件单品建立全球的、开放的标识标准,实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯;ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术;主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用;1-5简要概述物联网的框架结构;答：物联网可以简要分为核心层、接入层,软件核心层主要是应用服务层,硬件接入层包括网络传输层和感知控制层;感知控制层一般包括RFID感应器、传感器网关、接入网关、RFID标签、传感器节点、智能终端等,网络传输层包括无线传感器网络、移动通信网络、互联网、信息中心、网管中心等；软件应用服务层是为了管理、维护物联网以及为完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和;1-6分析物联网的关键技术和应用难点;答：关键技术为RFID、无线网络技术、传感技术、人工智能技术;应用难点在于其技术标准问题、数据安全问题、IP地址问题、终端问题;1-7举例说明物联网的应用领域及前景;答：物联网应用领域很广,几乎可以包含各行各业;目前在环境保护、社区服务、商务金融等方面,例如“移动支付”、“移动购物”、“手机钱包”、“手机银行”、“电子机票”等,前景广阔可观,应用潜力巨大,无论是服务经济市场,还是国家战略需要,物联网都能占据重要地位; 2-4 条形码分为几种请简要说明每种条形码的特点;答：条形码可以有一维的,还有二维条形码,黑条和空白的排列就代表了商品的产品属性等特征信息,在EPC条形码的编码方式中在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码,称为二维条码2-dimensional bar code,可直接显示英文、中文、数字、符号、图形；存储数据量大,可存放1k字符,可用扫描仪直接读取内容,无需另接数据库；保密性高可加密；安全级别最高时,损污50%仍可读取完整信息;2-5 RFID系统基本组成部分有哪些答：RFID系统主要由应答器、阅读器和高层组成;其中应答器是集成电路芯片形式,而集成芯片又根据它的封装不同表现的形式也不太一样;阅读器用于产生射频载波完成与应答器之间的信息交互的功能;高层功能是信息的管理和决策系统;2-6应答器的组成;答：应答器的基本是由天线、编/解码器、电源、解调器、存储器,控制器以及负载电路组成;从应答器传送信息到阅读器,状态数据在CPU的控制下,从存储器中取出经过编码器和负载调制单元发送到阅读器2-7 RFID产品的基本衡量参数有哪些答：RFID产品的基本衡量参数有工作频率、读取距离、读写速度、方向性、采用通信接口协议;2-8 简述天线的工作原理;答：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,用来实现导行波与自由空间波能量的转化,在电磁能量的转换过程中,完成信息的交互;2-10 请说出RFID天线主要分为哪几种每种的特点如何答：RFID天线主要分为近场天线、远场天线、偶极子天线、微带贴片天线和电感耦合射频天线等;近场天线系统工作在天线的近场,标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得,工作方式为电感耦合;对于超高频和微波频段,远场天线要为标签提供能量或唤醒有源标签,工作距离较远,一般位于读写器天线的远场;偶极子天线也称为对称振子天线,由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成;信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布,这种电流分布就会在天线周围空间激发起电磁场;微带贴片天线通常是由金属贴片贴在接地平面上的一片薄层,微带贴片天线质量轻、体积小、剖面薄3-1传感器的定义是什么它们是如何分类的答：传感器是一种能把特定的被测信号,按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求;根据不同的分类方式,有不同的分类;3-3传感器的动态特性、基本概念及主要性能指标的含意是什么答：传感器的动态特性,是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性;3-4传感器的主要特性有哪些答：主要分为静态特性和动态特性;衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等;3-6什么叫传感器由哪几部分组成它们的作用与相互关系怎样答：传感器由两个基本元件组成：敏感元件与转换元件;具体由下图所示：3-10什么叫绝对湿度和相对湿度答：相对湿度,指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比;绝对湿度指的是大气中水汽的密度,即单位大气中所含水汽的质量;3-12超声波传感器的基本原理是什么超声波探头有哪几种结构形式答：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器;超声波振动频率高于可听声波;由换能晶片在电压的激励下,发生振动能产生超声波;超声波对液体、固体的穿透能力强,在不透明的固体中它可穿透几十米的深度;超声波碰到杂质或分界面,会发生显著反射,形成反射成回波碰到活动物体能产生多普勒效应;超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波也可以接收超声波;小功率超声探头多用来探测;它有许多不同的结构,可分直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头、双探头等;3-14温度传感器是怎么分类的答：水分子具有较大的电偶极矩;在氢原子附近有极大的正电场,因而它具有很大的电子亲和力,使得水分子易于吸附在固体表面并渗透到固体内部;利用水分子这一特性制成的湿度传感器称为水分子亲和力型传感器;而把与水分子亲和力无关的湿度传感器,称为非水分子亲和力型传感器;3-16什么是气体的湿度什么叫露点答：大气的干湿程度通常用绝对湿度和相对湿度来表示;露点：降低温度可使未饱和水汽变成饱和水汽;3-17电容式湿度传感器的工作原理是什么有什么特点使用时应注意什么问题答：电容式湿度传感器的敏感元件为湿敏电容,主要材料一般为高分子聚合物、金属氧化物;这些材料对水分子有较强的吸附能力,吸附水分的多少随环境湿度而变化;由于水分子有较大的电偶极矩,吸水后材料的电容率发生变化;电容器的电容值也就发生变化;同样,把电容值的变化转变为电信号,就可以对湿度进行监测;3-18超声波的基本特性答：它具有频率高、波长短、绕射现象小的特点,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等;3-20从超声波的行进方向来看可分为哪两种基本类型答：超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式：横向振荡横波及纵向振荡纵波;3-21气敏传感器的特性答：气敏传感器的特性主要有灵敏度；响应时间；选择性；稳定性；温度特性；湿度特性；电源电压特性;3-23什么是超声波答：低于16Hz 的机械波称为次声波高于2×104Hz 的机械波．称为超声波;4-1传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时,存在哪些现实约束答：传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时,存在以下一些现实约束;1.电源能量有限,传感器节点体积微小,通常携带能量十分有限的电池;由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广,而且部署区域环境复杂,有些区域甚至人员不能到达,所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的;2.通信能力有限无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：n E kd 其中,参数n 满足关系2<n <4;n 的取值与很多因素有关;在复杂的通信环境和节点有限通信能力的情况下,如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信需求是传感器网络面临的挑战之一;3.计算和存储能力有限传感器节点是一种微型嵌入式设备,要求它价格低功耗小,这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱,存储器容量比较小;4-2举例说明无线传感器网络的应用领域;答：传感器网络的应用前景非常广阔,能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域;随着传感器网络的深入研究和广泛应用,传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域;4-3传感器节点由哪几部分组成答：传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成;传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信,交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量,通常采用微型电池;4-4简述无线传感器网络各层协议和平台的功能;答：协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层,与互联网协议栈的五层协议相对应;另外,协议栈还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台;这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作,在节点移动的传感器网络中转发数据,并支持多任务和资源共享;各层协议和平台的功能如下：●物理层提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术；●数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制；●网络层主要负责路由生成与路由选择；●传输层负责数据流的传输控制,是保证通信服务质量的重要部分；●应用层包括一系列基于监测任务的应用层软件；●能量管理平台管理传感器节点如何使用能源,在各个协议层都需要考虑节省能量；●移动管理平台检测并注册传感器节点的移动,维护到汇聚节点的路由,使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置；●任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务;4-5无线传感器网络具有何显著特点答：无线传感器网络具有以下的特点：1.大规模网络2.自组织网络3．多跳路由4.动态性网络5.可靠的网络6.以数据为中心的网络7.应用相关的网络4-6基于距离的定位的方法分为：基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位和基于RSSI的定位等,比较这四种方法的优缺点;答：基于TOA的定位精度高,但要求节点间保持精确的时间同步,因此对传感器节点的硬件和功耗提出了较高的要求;TDOA技术对硬件的要求高,成本和能耗使得该种技术对低能耗的传感器网络提出了挑战;但是TDOA技术测距误差小,有较高的精度;AOA定位不仅能确定节点的坐标,还能提供节点的方位信息;但AOA测距技术易受外界环境影响,且AOA需要额外硬件,在硬件尺寸和功耗上不适用于大规模的传感器网络;在实验环境中RSSI表现出良好的特性,但是在现实环境中,温度、障碍物、传播模式等条件往往都是变化的,使得该技术在实际应用中仍然存在困难;4-7无线传感器网络为什么要使用时间同步机制,时间同步机制的主要性能参数包括哪些答：在无线传感器网络系统中,单个节点的能力非常有限,整个系统所要实现的功能需要网络内所有节点互相配合共同完成;时间同步在无线传感器网络中起着非常重要的作用;在分布式系统中,不同的节点都有自己的本地时钟;由于不同节点的晶体振荡器频率存在偏差,以及温度变化和电磁波干扰等,即使在某个时刻所有节点都达到时间同步,它们的时间也会逐渐出现偏差,而分布式系统的协同工作需要节点间的时间同步,因此时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制;传感器网络应用的多样性导致了对时间同步机制需求的多样性,不可能用一种时间同步机制满足所有的应用要求;传感器网络的时间同步机制的主要性能参数如下：1最大误差2同步期限3同步范围4可用性5效率6代价和体积4-8无线传感器网络的安全研究要解决哪些问题答：无线传感器网络的安全和一般网络安全的出发点是相同的,都要解决如下问题：1机密性问题;2点到点的消息认证问题3完整性鉴别问题4新鲜性问题5认证组播/广播问题6安全管理问题4-9与传统网络的路由协议相比,无线传感器网络的路由协议具有哪些特点答：与传统网络的路由协议相比,无线传感器网络的路由协议具有以下特点：1能量优先;2基于局部拓扑信息;3以数据为中心;4应用相关4-10四种类型的路由协议分别是什么答：从具体应用的角度出发,根据不同应用对传感器网络各种特性的敏感度不同,将路由协议分为四种类型;四种类型的路由协议分别是：1能量感知路由协议;2基于查询的路由协议;3地理位置路由协议;4可靠的路由协议;4-11在设计无线传感器网络的MAC协议时,需要着重考虑哪几个方面答：在设计无线传感器网络的MAC协议时,需要着重考虑以下几个方面：1节省能量;传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量,而且电池能量通常难以进行补充,为了长时间保证传感器网络的有效工作,MAC协议在满足应用要求的前提下,应尽量节省使用节点的能量;2可扩展性;由于传感器节点数目、节点分布密度等在传感器网络生存过程中不断变化,节点位置也可能移动,还有新节点加入网络的问题,所以无线传感器网络的拓扑结构具有动态性;MAC协议也应具有可扩展性,以适应这种动态变化的拓扑结构;3网络效率;网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等;4-12在无线传感器网络中可能造成网络能量浪费的主要原因包括哪几方面答：可能造成网络能量浪费的主要原因包括如下几方面：1如果MAC协议采用竞争方式使用共享的无线信道,节点在发送数据的过程中,可能会引起多个节点之间发送的数据产生碰撞;这就需要重传发送的数据,从而消耗节点更多的能量;2节点接收并处理不必要的数据;这种串音over hearing现象造成节点的无线接收模块和处理器模块消耗更多的能量;3节点在不需要发送数据时一直保持对无线信道的空闲侦听idle listening,以便接收可能传输给自己的数据;这种过度的空闲侦听或者没必要的空闲侦听同样会造成节点能量的浪费;4在控制节点之间的信道分配时,如果控制消息过多,也会消耗较多的网络能量;4-13按照采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式可将传感器网络的MAC协议分为哪三类答：按照下列条件分类MAC协议：第一,采用分布式控制还是集中控制；第二,使用单一共享信道还是多个信道；第三,采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式;按照第三种分类方法,将传感器网络的MAC协议分为三类：1采用无线信道的时分复用方式2采用无线信道的随机竞争方式3其他MAC协议,采用频分复用或者码分复用等方式4-14在传感器网络中,为什么要对网络进行拓扑结构控制与优化;答：在传感器网络中,网络的拓扑结构控制与优化有着十分重要的意义,主要表现在以下几个方面：1影响整个网络的生存时间;2减小节点间通信干扰,提高网络通信效率;3为路由协议提供基础;4影响数据融合;5弥补节点失效的影响;4-15传感器网络拓扑控制主要研究的问题是什么答：传感器网络拓扑控制主要研究的问题是：在满足网络覆盖度和连通度的前提下,通过功率控制和骨干网节点选择,剔除节点之间不必要的通信链路,形成一个数据转发的优化网络结构;具体地讲,传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为两类：节点功率控制和层次型拓扑结构组织;功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率,在满足网络连通度的前提下,均衡节点的单跳可达邻居数目;层次型拓扑控制利用分簇机制,让一些节点作为簇头节点,由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网,其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块,进入休眠状态以节省能量;4-16 LR-WPAN具有哪些特点答：低速WPANLR-WPAN是按照IEEE 802.15.4标准,为近距离联网设计的;IEEE 802.15.4标准包括工业监控和组网、办公和家庭自动化与控制、库存管理、人机接口装置以及无线传感器网络等;网络具有如下特点：●实现250kbit/s,40kbit/s,20kbit/s三种传输速率;●支持星形或者点对点两种网络拓扑结构;●具有16位短地址或者64位扩展地址;●支持冲突避免载波多路侦听技术carrier sense multiple access with collisionavoidance,CSMA-CA;●用于可靠传输的全应答协议;●低功耗;●能量检测Energy Detection, ED;●链路质量指示Link Quality Indication,LQI;●在2450MHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道;4-18简述ZigBee协议与IEEE 802.15.4标准的联系与区别;答：IEEE 802.15.4仅定义了物理层和MAC层的规范;基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee 技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术;ZigBee 协议栈建立在IEEE 802.15.4的PHY层和MAC子层规范之上;它实现了网络层和应用层;IEEE 802.15.4标准有IEEE负责制定,而ZigBee协议由ZigBee联盟制定;4-19数据融合具有哪些显著特点;答：数据融合具有如下4个显著特点：1信息的冗余性：同一个信号可能被不同传感器捕获,去除不必要的重复信息；2信息的互补性：一种传感器捕获一种特征,多种特征的结合将获得更全面信息；3信息处理的及时性：多传感器的并行采集与处理；4信息处理的低成本性：为获得准确信息,可用多种廉价的传感器协作来代替单个功能强大但高价的传感器;。
物联网的主要技术和应用
物联网的主要技术和应用物联网（Internet of Things, IoT）是指通过各种传感器和网络技术，将各类物理设备和对象与互联网连接起来，实现信息的交互和共享的技术体系。
物联网技术的快速发展和广泛应用，正在深刻改变着人们的生活方式、工作方式和社会经济发展模式。
本文将介绍物联网的主要技术和应用。
一、物联网的主要技术1. 传感器技术传感器是物联网中的核心技术之一，它能够将物理世界中的各种信息转化为电信号或数字信号，并传输到物联网系统中进行处理和分析。
传感器技术的发展使得物联网系统能够感知和获取物理世界的各种参数，如温度、湿度、压力、光照等，为应用提供了基础数据支撑。
2. 通信技术物联网需要大规模的设备互联，因此必须借助于现代通信技术来实现设备之间的互联和信息传输。
无线通信技术，如蓝牙、Wi-Fi、NFC 等，为物联网中的设备提供了便捷和高效的互联方式。
此外，射频识别技术（RFID）也是物联网中常用的通信技术之一，它能够实现对物体的标识和跟踪。
3. 数据存储与处理技术物联网系统在获取到大量的传感器数据后，需要进行有效的存储和处理，以满足应用的需求。
云计算技术为物联网提供了强大的数据存储和处理能力，通过将数据上传到云平台进行云端处理，使得用户能够方便地访问和管理数据。
此外，大数据分析技术也被广泛应用于物联网系统，通过对大量数据的分析和挖掘，提取有用的信息和知识。
4. 安全与隐私保护技术物联网中的设备和数据面临着安全和隐私的威胁，因此必须采取相应的安全与隐私保护技术来保障系统的安全性。
传输层安全协议（如TLS/SSL）、加密技术、身份认证技术等，都是物联网中常用的安全技术。
另外，隐私保护技术如数据匿名化、隐私保护算法等也是物联网中重要的技术手段。
二、物联网的主要应用领域1. 智能家居物联网技术的广泛应用使得家居设备能够实现互联和智能化控制。
通过连接各种智能设备，如智能灯具、智能音箱、智能安防系统等，实现对家居设备的远程监控和智能化控制。
物联网技术的原理与应用场景分析
物联网技术的原理与应用场景分析物联网是指将各种物理设备、传感器、通信技术等互联互通，以便实现信息的收集、传输、处理和应用的一种技术体系。
它以物理设备之间的互联互通为基础，通过传感器、网络通信和云计算等技术手段，实现设备之间的数据交互和远程控制，为人们提供更加智能、便捷和高效的生活方式。
本文将探讨物联网技术的原理及其在各个领域的应用场景。
一、物联网技术的原理物联网的实现依赖于以下几个核心技术原理：1. 传感技术：物联网的核心是各种传感器和感知设备，它们能够监测和感知环境中的各种数据，如温度、湿度、压力、光照等。
通过传感技术，这些设备能够将数据转换为数字信号，并通过通信网络传输至云端进行集中管理和处理。
2. 通信技术：物联网需要各种通信技术来实现设备之间的数据交互。
目前主要使用的通信技术包括无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等）和有线通信（如以太网、RS-485等）。
通过这些通信技术，设备可以实现远程监控、远程控制和数据传输等功能。
3. 数据处理与分析：物联网中产生的海量数据需要进行有效的处理和分析。
云计算和大数据技术的发展使得物联网能够通过对数据的存储、分析和挖掘，提供更加智能化和个性化的服务。
数据处理与分析的技术包括数据采集、数据存储、数据挖掘、机器学习等。
4. 安全与隐私保护：由于物联网中涉及到大量的个人数据和敏感信息，安全与隐私保护是物联网发展的重要问题。
物联网需要在数据采集、传输、存储和应用等各个环节都加强安全措施，包括身份认证、数据加密、访问控制等，以保护用户的隐私和数据安全。
二、物联网技术的应用场景物联网技术在各个领域都有广泛的应用，下面将针对几个典型的应用场景进行分析：1. 智能家居：智能家居是物联网技术最为普及的一个应用场景。
通过将家庭中的各种设备（如照明系统、空调系统、安防系统等）连接至互联网，实现设备之间的互联互通和远程控制。
居民可以通过智能手机或者语音助手，远程控制家中的设备，实现智能化的生活方式，提高生活的便利性和舒适度。
工业物联网技术的前沿及未来发展方向
工业物联网技术的前沿及未来发展方向工业物联网技术前沿随着物联网技术的普及，越来越多的行业开始使用物联网技术来提高生产效率、降低生产成本。
工业物联网技术则是针对工业领域而设计的物联网技术。
工业物联网技术主要包括物联网感知层、物联网传输层和物联网应用层，这三个层次构成了工业物联网技术的核心部分。
工业物联网技术的前沿在于其使得机器和设备之间可以更加智能化、自动化，提高了工业生产的效率和质量。
例如，工业设备和机器可以通过工业物联网技术进行远程管理和监测，可以检测出机器的运行状态和异常情况，通过数据分析可以进行优化调整。
这样能大大提高生产效率和减少机器运行出现故障的可能性。
此外，工业物联网技术还能够实现随时随地的掌控，使得工厂管理者可以实时了解工厂的生产数据，及时做出调整。
同时，工业物联网技术还能让企业可以通过数据分析来预测出未来的趋势和需求，进而做出合理的决策和安排。
在工业物联网技术的应用中，智能设备和传感器是发挥重要作用的技术支持，它们可以将各种参数和数据采集并传输给后端的服务器进行分析和决策。
例如，温度、湿度、压力等感知参数会被实时采集和传输，进而为制造企业提供数据分析、运维优化与品质追溯等关键应用。
工业物联网技术未来发展方向在工业物联网技术未来的发展方向中，一些可能的应用方向如下：1.工业设备的自主运行未来工业生产中的机器和设备不仅仅是需要通过人的指导和操作才能实现生产，而是具有自主智能化的运行能力。
未来，工业设备和机器将会依据生产需求自适应运行，实现更加高效的批量生产。
此外，工业智能机器将具备自我诊断和机器自我处置等智能化能力，相当于具备了“全生命周期”的智能化服务支持。
2.工业物联网技术与人工智能的结合工业物联网技术与人工智能结合可以使工业生产过程更加智能化，更加自动化。
未来，人工智能将会帮助工业物联网技术进行数据分析和决策制定，实现更加智能和精准的管理。
3.大数据分析随着大数据技术的发展，工业物联网可以将更加庞大的数据采集、监控和分析技术应用到工业制造行业中。
物联网的主要技术和应用
物联网的主要技术和应用物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网连接和通信的各种设备、传感器和网络，使其能够相互协同工作，实现信息的采集、传输、处理和应用的一种网络系统。
随着技术的发展和应用的普及，物联网正在深刻地改变着人们的生产生活方式。
本文将重点介绍物联网的主要技术和应用。
一、物联网的主要技术1.传感器技术传感器是物联网的基础，可以感知环境中的各种物理量和参数，并将其转化为电信号进行采集和传输。
传感器具有高精度、低功耗和长寿命的特点，常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
传感器的技术进步极大地推动了物联网的发展。
2.网络技术物联网需要建立起大规模的设备互联网络，用于实现设备之间的数据传输和通信。
目前主要采用的网络技术包括有线网络（如以太网）、无线网络（如Wi-Fi和蓝牙）以及移动通信网络（如3G、4G和5G）。
这些网络技术不仅需要具备高带宽和低延迟的特点，还需要支持大规模设备接入和互联。
3.数据存储与处理技术物联网产生的海量数据需要进行高效的存储和处理。
云计算技术为物联网提供了强大的数据存储和处理能力，使得设备可以将数据上传至云端进行集中管理和分析。
此外，大数据、人工智能和机器学习等技术的应用，也为物联网的数据处理提供了更多的可能性。
4.安全与隐私保护技术由于物联网涉及到大量的设备和数据，安全与隐私问题成为物联网发展面临的重要挑战。
安全与隐私保护技术包括身份认证、数据加密、访问控制等，可以有效地保护物联网系统的安全性和用户的隐私权。
二、物联网的主要应用领域1.智能家居物联网技术为家居生活带来了极大的便利和智能化。
通过连接各种家居设备（如家电、照明、安防等），可以实现智能化的家居控制和管理。
例如，可以通过智能手机远程控制家中的电器，实现电器的远程开关和定时操作；还可以通过智能语音助手实现语音控制，提高生活的舒适度和便利性。
2.智能交通物联网技术在交通领域的应用日益广泛。
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工业物联网需要感知环境、深度计算和跟踪
运动的能力
作者：王颖
来源：《中国电子商情·基础电子》2018年第09期
在全球，由智能化和物联网引领的一场技术革命正在展开。据估算，到2020年，中国的
工业物联网在整体物联网产业中的占比将达到25%，规模将突破4，500亿元，这无疑会极大
地促进元器件的需求。儒卓力作为欧洲第三和全球第十大分销商，工业市场已经占到其营收的
44%以上。如何应对工业物联网带来的机遇和挑战，本刊采访了儒卓力嵌入式及无线产品营销
总监Bernd Hantsche。
请您谈谈半导体行业有哪些机遇和挑战？
Bernd Hantsche： 目前儒卓力（RutronikElektronische Bauelemente GmbH）在亚洲设有七
个销售办事处，其中五个位于深圳、上海、成都、香港和台湾，另外在新加坡和泰国也各设有
一个办事处。这意味着儒卓力与国内客户建立了密切的关系，我们可以获得第一手的关于中国
技术基础的发展状况的信息。我们对于耳闻目睹的进展感到非常激动，相信未来10年中国将
在半导体芯片生产、电子和汽车等领先技术领域将会突飞猛进。
无论是在生产还是消费方面，中国都已经是世界上最大的汽车市场。我们非常了解中国正
在大力推动电动或“新能源”汽车发展；有见及此，我们提供用于电动汽车（EV）的复杂电子
部件，比如电池管理系统（BMS），从而协助中国客户发展。儒卓力拥有丰富经验的行业，全
球汽车行业占据我们客户群的48%，我们约50%营业额来自有源、无源和机电汽车部件。
在半导体和电子行业中，中国在构建工业物联网（IIoT）和实施工业4.0的超高效、高度
数字化基础设施方面将可把握重大机遇和拥有优势，但通信将成为IIoT的主要挑战，我们已
经看到竞争性无线协议的激增，可能会威胁到互操作性。网络安全也将是一项重大挑战，由于
IIoT将会需要极大的高吞吐量网络带宽和数据中心存储，这些可能造成容易受到攻击。值得注
意的是，IIoT的普及下使得信息技术方面的安全威胁成为了针对物理基础设施（如电网）的潜
在威胁。
工业物联网在推进过程中还存在哪些问题？应该如何解决？
Bernd Hantsche： IIoT和工业4.0尝试全面优化自动化，最常见的是针对机器人的优化。
这引发了机器对机器（M2M）接口、机器视觉以及工业系统自主运行程度等众多问题。从本
质来说，IIoT的系统需要接近人类的在3D中感知环境、深度计算和跟踪运动的能力。
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英特尔RealSense技术是一个有趣的解决方案，它使开发人员能够将3D感应集成到设计
中。正如双目视觉使人类能够以三维方式观察世界一样，英特尔RealSense技术的目标是使智
能的、交互式的和自动化的机器具有类似人类的3D感知能力，例如ReaISense 3D相机可以辨
认人脸。
儒卓力提供各种型号的紧凑型英特尔RealSense摄像头产品，把三个摄像头合并在一起，
分别是一个1080p高清摄像头，加上一个红外摄像头和一个红外激光投影仪，共同运行能够提
供深度感知和跟踪运动的能力。
另一个问题是IIoT里的通信必须是实时的，或者尽可能接近实时，这使得“云”中的数据存
储和数据分析变得不切现实。解决方案是“边缘”计算，在源端进行数据处理和数据分析，在数
据收集点执行。这极大地有利于那些需要做出具时效性决策的分布式“边缘”设备（包括与IIoT
连接的设备）。这些新型自主或半自主“边缘”设备包括智能相机、可穿戴设备、机器人和无人
机（UAV）。
例如，英特尔子公司Movidius为机器和PC开发视觉功能，其Myriad x视觉处理单元
（VPU）是一个配备了专用的神经计算引擎的系统级芯片（SoC）用以支持边缘推理的深度学
习。
这个芯片上的硬件模块经是专门设计来进行高速和低功耗的神经网络（DNN）深度运行
的，英特尔声称这个深度神经网络加速器在运算DNN推断时每秒可执行超过一万亿次的操
作。
儒卓力提供来自英特尔的Myriad x产品，由于它外形小巧，并具有强大的板载处理能
力，是用作自主设备平台的理想的视频处理单元（VPU）。
请简要介绍儒卓力在智能制造领域的解决方案或产品
Bernd Hantsche：儒卓力为智能制造提供的产品主要分为两类，分别是
RUTRONIKEMBEDDED和RUTRONIK SMART。
RUTRONIK EMBEDDED包括精选的无线芯片和模块、显示屏、电路板和存储解决方
案，其特点是耐用、长期可用性以及在工业和物联网应用中的高集成能力。综合在一起，这些
产品为客户提供构建机器并将其连接到互联网所需的全部捆绑式的硬件、软件和服务。
RUTRONIK SMART类别主打的是它的无线技术、传感器、微控制器、电源管理、电池管
理，以及为互联网协议（IP）应用而优化的加密IC。它们外形紧凑，适用于有空间限制的应
用，功耗更低，并且能够实现高度集成。
请您谈谈儒卓力的市场策略
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Bernd Hantsche：在市场战略方面，除了传统的宽线分销业务外，儒卓力还是咨询合作伙
伴，在一个由成熟的开发合作伙伴和装配商组成的完整生态系统中发挥重要作用——一切都是
为了更贴近客户。这使得儒卓力独具优势，能够基于我们的经验和知识针对主要趋势、需求和
具体问题，为中国的设计和开发社群提供大力协助。
儒卓力通过便利的和高效率的Rutronik24.com电子商务平台来完善其增值服务。这个平台
的创新功能包括智能搜索、允许客户通过上传BOM下订单、全面的PCN数据库、详细的产品
信息及产品经理联系方式，以及客户所有订单、报价和合同的概览，并实时跟踪采购流程，从
而帮助开发人员选择和购买元器件。
客户可以享受全面的一站式服务，缩减开发时间和成本，从而缩短产品上市时间，实现更
快的创新。