物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成。
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。
物联网就是物物相连的互联网。
这有两层意思:
其一,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;
其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网的应用:
1、智能交通。物联网技术在道路交通方面的应用比较成熟。随着社会车辆越来越普及,交通拥堵甚至瘫痪已成为城市的一大问题。对道路交通状况实时监控并将信息及时传递给驾驶人,让驾驶人及时作出出行调整,有效缓解了交通压力。
2、智能家居。智能家居就是物联网在家庭中的基础应用,随着宽带业务的普及,智能家居产品涉及到方方面面。 家中无人,可利用手机等产品客户端远程 *** 作智能空调,调节室温。
3、公共安全。近年来全球气候异常情况频发,灾害的突发性和危害性进一步加大,网可以实时监测环境的不安全性,情况提前预防、实时预警、及时采取应对措施,降低灾害对人类生命财产的威胁。
虽说随着国家法律制度的完善和生活质量的提高,社会治安方面在近年来有很好的稳定性,然而在很多领域也还对定位系统存在着大量需求。目前市场上比较常见的定位系统有GPS、北斗和定位跟踪器。它们都是基于物联网卡技术实现携带、拥有者定位功能的一种新型智能硬件设备,其中物联网卡定位跟踪器普遍应用在车辆防盗、汽车租赁抵押、物流运输业等方面,为企业用户能实时关注定位数据提供技术手段。那么物联网卡如何应用在定位跟踪器上?物联网卡不仅具有交通功能,还具有传感,定位和跟踪功能。数据统计分析的能力非常强。只要在某些设备上安装了物联网卡,物联网卡的定位功能,如鸽子定位器,儿童智能手表,智能监控视频,宠物狗智能项圈,智能手杖,旧智能手表等,都不是与卫星定位系统一样强大。但是,可以实现物联网卡的定位功能。实现区域化模式,方便,安全,快捷。
一、物联网卡定位跟踪器防止车辆防盗
如今人们出门可以选择的交通工具越来越多,长途可以选择汽车、火车、飞机等等,短距离则可以选择电动车、摩托车等等。汽车由于空间封闭,而且本身防盗措施已经做得非常好,所以通常不用担心被盗。摩托车和电动车防盗成为社会关注的焦点,其中定位跟踪器就是比较好的防盗措施。通过安装防盗器,车主可以通过手机等终端来查看车辆的动态和位置,当出现被盗的情况时,能够实时定位,协助警方找回被盗车辆。
二、物联网卡定位跟踪器监控汽车租赁抵押
如今车辆的租赁市场越来越大,为了防止各种意外状况,租赁公司会在汽车中安装定位跟踪器,从而能够获取车辆的位置,这样的做法虽然涉嫌侵犯用户的隐私,但是能够防止不归还汽车的情况。汽车抵押也是同样的道理,抵押车辆也会安装车辆定位器来定位车辆的位置。
三、物联网卡定位跟踪器保护物流运输
如今物流运输业越来越繁荣,另外随着电商的不断发展,快递也成为人们日常接触最多的。每天都会有成千上万个包裹从一个地方被运输到另外一个地方,所以如何更好的管理这些包裹,给用户更好的服务体验,是每一个物流运输企业所要思考和解决的,毕竟物流运输竞争越来越残酷。在运输车辆以及快递配送车中安装定位跟踪器是当下物流行业普遍的做法。
通过物联网卡连接网络,定位跟踪器能够讲车辆的实时数据传输到后台管理系统。一方面,实时的定位跟踪能够更方便运输公司的管理和决策,另一方面,物流公司将这些数据共享,让用户通过手机等终端就可以随时查询物流的位置,大大提高了用户体验。
定位跟踪器在社会上有很大的市场需求量,除了上述提到的几个应用场景外,在智能安防监控、智能医疗数据领域上也有非常大的作用,相信随着物联网技术的成熟和在多场景领域的多层次开发利用,定位跟踪器必将迎来更多的市场需求量,为社会生活的安全性与智能性提供新的应用领域,为实现智慧城市提供物质基础。传统互联网引入IPv6 的最大优势在于,无论网络规模如何增长,IPv6 都能为每一个接入设备提供地址空间,甚至物联网设备也不例外。从狭义上理解,这种优势看似没问题。目前只有部分IPv6 地址空间已开放,而IPv6 互联网中的主机数量理论上可以达到34×1038(即支持2128个地址)。
这的确是一个天文数字,即便是物联网也不可能超越这种规模。正因如此,很多权威专家和制造商(特别是既得利益者)踌躇满志地认为,IPv6 已然做好准备迎接物联网的到来,全世界只需继续维持现状融入新兴物联网即可,毕竟可用的IP 地址多如砂砾。
然而,这种“把头扎进沙堆里”的鸵鸟政策忽视了最为关键的经济因素——最终成本,它是推动物联网全面部署的根本动力。这些成本主要集中在软硬件系统、监督与管理以及安全保障这三个方面。
烧钱的无用功能
经典的计算与通信设备(如个人计算机、平板电脑和智能手机)集成了处理器、内存和存储设备等功能设计,这些设计保证了它们的核心功能。引入IPv6 只需将协议栈置于设备存储器,在内存中执行,并由处理器驱动。
实际上,与这些设备所产生的利润率相比,因IPv6 而造成的边际成本微乎其微,几乎也无法衡量。未来物联网需要连接的是那些之前从未联网的设备,这正是关键所在。通常,这些设备从设计、制造到出售,均以最低成本收获最高利润率。为了充分发挥物联网的巨大潜能,我们需要为那些海量设备制定合理的低成本解决方案,否则它们会继续远离网络,也难以发展,甚至步入一次性处理的行列。
廉价设备难以承载传统协议
我们必须对那些实际成本做到心中有数,如果仅仅为了运行传统的IPv6 协议,而在终端设备(如湿敏元件、照明灯、烤箱等)中增加相应的软硬件负载,显然会成为物联网的巨大障碍。
据估计,即便是批量生产,为这些设备使IPv6 增加的边际成本也要将近50 美元。如果将所有功能封装到硅片中,那么为终端设备增加物联网基本组网功能所需要的成本接近1 美元。
物联网设备通常是“哑设备”,但它们却完全可胜任某一项特定任务。从根本上来说,我们不难发现单从成本指数上就足以证明,为物联网设备创建一种新的解决思路是绝对有必要的。
7000 亿设备的监管
尽管网络设备制造商数以百万,但想要定位并追踪它们并非难事,因为每一款网络设备都有对应的MAC地址(介质访问控制标识符),由IEEE负责维护和管理如此庞大的制造商数据库。
对于全世界无数制造物联网设备(简易传感器、执行器和电器等)的企业和个体来说,如果让他们都去等着某个集权机构分配相应的设备地址,那岂不是一件匪夷所思的事?
当然,甚至为万亿设备分配地址都不是问题,但当你想检索并管理其中某个设备时却如同大海捞针。如果你试图对数千亿IPv6 地址进行检索,可能需要花上几百年时间。对于一个由复杂的IPv6设备组成的物联网而言,其管理成本可能远超世界上的任何网络化工程。而这些无谓的成本,对本已捉襟见肘的运营商来说又是沉重的一击,毕竟他们正想方设法去弥补昂贵的基础设施投资。
此外,IPv6也有它自身的许多局限性。IPv6难以普及的第一大原因,就是部署太困难了。
如果IT产业被一夜之间炸掉,要在新铺设的网络中全面普及IPv6协议,这并不困难。但现实是目前互联网还活得好好的,IPv6的使命是给互联网续命而不是让其涅槃,这就要求IPv6能够继承IPv4的衣钵,能够和IPv4和谐共处。遗憾的是,IPv6和v4的兼容性并不好,难以互联互通,双方通信需要经过隧道。这问题非常要命,要保持互联网的畅通,只能够搞一堆隧道,但这成本太高了。根本的解决方案,还是让当前IPv4设备都升级支持IPv6。
IPv4升级IPv6可不像系统升级这么简单,涉及到终端、传输路径方方面面的网络软硬件升级。目前只有一些互联网大企业如Google等全面部署IPv6,这些企业面向的是未来,部署IPv6等于是布置新市场的桥头堡;而对于运营商以及一些IT小公司,是没有什么大动力去花大成本去升级新技术的,毕竟这又不能直接换钱。国内某些银行和政府机构网站至今仍只支持老旧的IE浏览器,反正升不升级你们都得照用,不影响它的业绩,就是这个道理了。
前面说到IPv6最大的优点就是地址特多,沙子都能分到公网IP,这必须是大好事。然而你真的需要公网IP这么好的东西吗?运营商对你说:no,你并不需要。
目前运营商已经广泛使用NAT,通过NAT给用户分配内网地址而非公网地址。内网是一个相对的概念,像家里的电脑通过路由器这道网关才能访问到运营商提供的网络,那么家里的局域网相对运营商网络,就属于内网;同理,运营商也可以不分配公网IP给单个用户,而是将多个用户纳入他的内网,通过统一的公网IP网关来访问互联网。这样一来,运营商就可以大大节省公网IP资源,不急着上IPv6也没什么。总的来说NAT会让网络变得更复杂和低效,能够为所有设备分配到公网IP的IPv6才是长久之计,只是目前使用NAT仍可解决大部分需求,IPv6的海量地址需求非燃眉之急。
物联网日益发展的关键在于,如何利用低成本和低风险让更多的设备互联互通。虽然IPv6现在未能普及,但相信在未来十年乃至十数年,IPv6一定会走到我们身边。历史大潮不可逆,期待IPv6的降临吧。如下:
PC端直连IOT模块LAN口,IP设置为自动获取,等待电脑获取到1921683xx的IP后,访问19216831(IOT模块内置IP);输入用户名:root,密码:root,登录
在wifi页,“scan”扫描可连接的wifi注:请确保是能直接上网的WIFI。建议先用手机热点测试一下,以确定是否IOT模块有问题。
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