学号：20145105007
本科学年论文（设计）
学院计算机与信息技术学院
专业物联网工程
年级2014级
姓名李豪杰
论文（设计）题目物联网组网技术及案例分析
指导教师郭华平职称讲师
2016 年 06月 12日
物联网组网技术及案例分析
学生姓名：李豪杰学号：20145105007
计算机与信息技术学院物联网工程专业
指导教师：郭华平职称：讲师
摘要: 在对物联网概念进行简要介绍后，给出了物联网的组成结构模型，重点对传感网络的接入方式，包括多跳接入方式和单跳接入方式进行阐述。接着研究了物联网重要环节射频识别技术的原理和组成。最后融合物联网结构模型与射频识别技术，结合电力行业中对设备进行综合管理的应用需求，设计了物联网技术在电力设备巡检智能化管理中的一种应用方案。
关键词: 物联网/ 射频识别/ 无线传感器网络/ 现场
总线网络/ 智能巡检
Abstract: After a brief introduction of the concept of Internet of things, gives the structure model of the Internet of things, focus on sensor network access, including multiple jumped access and single access. Then studied the important link of things the principle of radio frequency identification technology and composition. The final fusion iot structure model and radio frequency identification technology, combining with the application of comprehensive management of equipment in the power industry requirements, design the Internet of things technology in the electric power equipment inspection in an application plan of the intelligent management.
Keywords: the Internet of things radio frequency
identification wireless sensor networks field bus
networks intellect routing inspection
1.什么是物联网？
物联网是在互联网基础上发展起来的一种网络, 其末端延伸和扩展到了物品的智能化管理。把任何物品通过信息传感设备, 按约定的协议与互联网相连接, 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, 就构成了物联网的概念。物联网有别于互联网, 互联网主要目的是构建一个全球性的信息
通信计算机网络,而物联网则主要从应用出发, 利用互联网( 包括无线通信网) 的网络资源进行业务信息的传送, 是互联网、移动通信网络应用的延伸, 是自动化控制、遥测遥控及信息应用技术的综合展现。
2.物联网的结构和技术有哪些？
2.1组网结构
从物联网信息的角度看物联网需要解决物品信息的标识、感知、处理和传送
4 个环节, 分别由不同的系统实现。根据物联网的功能或组网方式可划分为 3 个大的子系统: 一是传感网络, 实现物品信息的标识、感知, 也被称为物品信息的自动识别, 并按传输网络协议转发给传输网络; 二是传输网络, 实现物品信息传送和处理, 即通过现有的或未来的 NGN 网络, 实现数据的传输与计算; 三是控制网络, 接收传输网络的远端管理信息, 实现对物品的现场处理或控制。
2.2传感网络
传感网络是指将多个物品的传感器系统相连接的自组织网络, 通常是无线的并以多跳方式接入传输网络( 互联网) , 称为无线传感器网络, 它是无线自组织网络( AdHoc) 的一个重要分支。无线传感器网络的各传感器结点监测本地环境的变化, 收集和处理相关的传感信息, 并通过转发、协作来实现各传感器之间的通信和资源共享, 进而实现以多跳方式与网关机的通信并接入互联网。根据应用情况也可简化, 将物品的传感器系统直接( 单跳方式) 接入传输网络( 互联网) , 如目前的 RFID 阅读器就主要采用这种单跳接入方式。
2.3传输网络
与传感网络和控制网络连接的传输网络可以是Internet网络、移动通信网络、企业网等各种公用或专用网络。考虑到物联网的目标是对任何物品进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理, 它需要大量地址信息和大量的运算处理, 因此必须引入新的结构和信息处理方式, 如 IPV6 和云计算等最新技术处理物联网的海量信息。
2.4射频识别技术
物品信息的自动识别, 包括物品识别、定位和跟踪, 是物联网的关键技术, 在这方面近期以射频识别( RFID) 技术等发展最快、应用最广。
RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无需人工干预, 可工作于各种恶劣环境。一套完整的 RFID 系统, 是由阅读器( Reader) 与电子标签( TAG) 也就是所谓的应答器( Transponder) 及应用软件系统 3 部分所组成, 其工作原理是 Reader 发射一特定频率的无线电波能量给 Transponder, 用以驱动 Transponder 电路将内部的数据送出, 此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。
与条形码、磁卡和接触式 IC 卡等其它标签相比, 射频识别标签的优势明显, 它可以容纳大量信息, 能反复修改, 识别的功能、效率也得到了大大提升, 可以同时远距离识别多个高速运动的物体。从理论上说, 装上射频标签后, 全世界的物品都将拥有一个独一无二、功能强大、非接触快速读取的身份证。
实际应用时, 把 RFID 标签内置在各个需要智能化管理的物品上, 把 RFID 读写器( 阅读器) 置入传感系统中, 并以单跳方式( 包括有线方式和无线方式) 连入传输网络( 互联网) 。
3.案例分析
3.1智能家居
智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
<1>设计理念
智能家居控制的发展关键在于设计理念以及经营者的心态，市场目标客户真正需要什么东西，挣什么样的钱都要慎重考虑，如果只注重签单，不设身处地的为客户着想，不兼顾智能解决未来的发展，提供片面的智能家居解决方案，而不考虑客户的适用性，是不可取的，是急功近利的表现，这不仅降低了智能家居的应用效果，还不利于整个智能家居行业的发展。智能家居控制系统的经营商更要本着消费者至上的理念，本着从客户利益出发心态，以认真、负责、诚信的态度，真正的从客户的实际需求出发，用心服务，用心为客户做智能家居控制设计和解决方案，把工程做好，让客户花最少的钱得到最大化的实惠，才是企业发展之道，才是智能家居行业发展之道。
<2>功能服务
1．始终在线的网络服务，与互联网随时相连，为在家办公提供了方便条件。
2．安全防范：智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。
3．家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等。
4．交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能家居的主动性动作响应。
5．环境自动控制。如家庭中央空调系统。
6．提供全方位家庭娱乐。如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。
7．现代化的厨卫环境。主要指整体厨房和整体卫浴。
8．家庭信息服务：管理家庭信息及与小区物业管理公司联系。
9．家庭理财服务。通过网络完成理财和消费服务。
10．自动维护功能：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。
3.2智能农业
智能农业（或称工厂化农业），是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与陆地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。
<1>简述
它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。
智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制。智能农业还包括智能粮库系统，该系统通过将粮库内温湿度变化的感知与计算机或手机的连接进行实时观察，记录现场情况以保证量粮库的温湿度平衡。
<2>发展与应用实例
传统农业生产活动中的浇水灌溉、施肥、打药，农民依靠人工估摸，全凭经验和感觉来完成。而应用物联网，诸如瓜果蔬菜的浇水时间，施肥、打药，怎样保持精确的浓度，如何实行按需供给等一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，作个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。从传统农业到现代农业转变的过程中，农业信息化的发展大致经历了计算机农业、数字农业、精准农业和智慧农业 4 个过程。
我国发展现代农业，面临着资源紧缺与资源消耗过大的双重挑战。以信息传感设备、传感网、互联网和智能信息处理为核心的物联网将为农业生产过程中量化分析、智能决策、变量投入、定位操作的现代农业生产管理技术体系开辟新的思路和有利手段，将在农业领域得到广泛应用，并将进一步促进信息技术与农业现代化的融合。基于物联网的智能农业可用于大中型农业种植基地、设施园艺、畜禽水产养殖和农产品物流，布设的 6 种类型的无线传感节点，包括空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等，并通过低功耗自组织网络的无线通信技术实现传感器数据的无线传输。所有数据汇集到中心节点，通过无线网关与互联网或移动网络相连，实现农业信息的多尺度（个域、视域、区域、地域）传输；用户通过手机或计算机可以实时掌握农作物现场的环境信息，系统根据环境参数诊断农作物生长状况和病虫害状况。同时，在环境参数超标的情况下，系统可远程对灌溉等农业装备进行控制，实现农业生产的产前、产中、产后的过程监控，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态、安全等可持续发展的目标。
2002 年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔 1min 检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确地掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。
2008 年美国 Crossbow 公司开发了基于无线传感网络的农作物监测系统，基于太阳能供电，能监测土壤温湿度与空气温度，通过 Internet 浏览器为客户提供了农作物健康、生长情况的实时数据，已经在美国批量应用。美国加州Camalie 葡萄园在 4.4 英亩（1 英亩 = 6.07 亩）区域部署了 20 个智能节点，组建了土壤温湿度监测网络，同时还监测酒窖内存储温度的变化，管理人员可通过网络远程浏览和管理数据，在应用了网络化的监测管理之后，葡萄园的经济效益显著提高。与 2004 年的 2t 产量相比，2005～2007 年的产量逐年翻一番，分别达到了 4t，8t 和 17.5t，同时也改善了葡萄酒品质，节省了灌溉用水。日本富士通公司开发的富士通农场管理系统以全生命周期农产品质量安全控制为
重点，带动设施农业生产、智能畜禽和智能水产养殖，实现设施农业管理、养殖场远程监控与维护、水产养殖生产全过程的智能化。
无锡阳山镇专门开发桃园种植技术的物联网监测系统，实现了高科技种桃，令人叹为观止。该镇有 25 亩桃林作为物联网种植园的示范基地，由 22 个传感器和 3 个微型气象站组成的监测系统充当“智慧桃农”。这种绿色农业种植模式有效压缩了成本，提高了经济效益，实现了高产、优品的种植目标。
中科院遥感应用研究所开发的基于无线传感网络和移动通信平台的农业生
态环境监测系统，解决了大棚内监测温度、湿度的困难，在环境参数超过用户设置的范围时，系统可以通过短信方式对用户进行报警，同时用户可利用手机短信获取大棚内实时的温度、湿度或者登录 Internet 网页查看，用户还可以通过手机短信对大棚内的浇灌系统、天棚等设备进行控制。上海交大机电控制与物流装备研究所针对葡萄新梢生长发育的规律特点，开发研制了基于嵌入式控制器和 CCD 彩色相机的葡萄新梢生长图像数据采集记录系统，实现了葡萄新梢生长态势的在线监测。该系统针对葡萄生长发育特点，配备球坐标式图像采集支架，实现对图像采集角度的自由调整；设计开发的全光谱辅助照明装置，大限度地减少或避免了直射光对成像质量的影响；嵌入可编程式控制器实现了无人值守的自动拍照模式，用户可根据需求预先自由设定拍摄间隔，从而无需人工干预即可获取清晰的图像数据。由于采用了商业化的 CCD 彩色相机，拍摄到的图像分辨率高且色彩真实，有利于后续的图像分析处理，可以得到理想的图像分割效果和精度。同时系统还具备现场大容量 SD 卡存储和远程无线网络传输功能，既延长了监控周期，又可以实时地共享观测结果。
3.3智能工业
智能工业：是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。工业和信息化部制定的《物联网“十二五”发展规划》中将智能工业应用示范工程归纳为：生产过程控制、生产环境监测、制造供应链跟踪、产品全生命周期监测，促进安全生产和节能减排。
3.3.1物联网技术在工业领域的应用
制造业供应链管理物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域，通过完善和优化供应链管理体系，提高了供应链效率，降低了成本。空中客车（Airbus）通过在供应链体系中应用传感网络技术，构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。
生产过程工艺优化物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。钢铁企业应用各种传感器和通信网络，在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控，从而提高了产品质量，优化了生产流程。
产品设备监控管理各种传感技术与制造技术融合，实现了对产品设备操作使用记录、设备故障诊断的远程监控。GE Oil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center，通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控，并提供设备维护和故障诊断的解决方案。
环保监测及能源管理物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产
生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备，不仅可以实时监测企业排污数据，而且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。
工业安全生产管理把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中，可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息，将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。
3.3.2物联网技术与工业技术相结合
与未来先进制造技术相结合是物联网应用的生命力所在。物联网是信息通信技术发展的新一轮制高点，正在工业领域广泛渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能化的制造体系。这一制造体系仍在不断发展和完善之中。概括起来，物联网与先进制造技术的结合主要体现在8个领域。
泛在感知网络技术建立服务于智能制造的泛在网络技术体系，为制造中的设计、设备、过程、管理和商务提供无处不在的网络服务。面向未来智能制造的泛在网络技术发展还处于初始阶段。
泛在制造信息处理技术建立以泛在信息处理为基础的新型制造模式，提升制造行业的整体实力和水平。泛在信息制造及泛在信息处理尚处于概念和实验阶段，各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。
虚拟现实技术采用真三维显示与人机自然交互的方式进行工业生产，进一步提高制造业的效率。虚拟环境已经在许多重大工程领域得到了广泛的应用和研究。未来，虚拟现实技术的发展方向是三维数字产品设计、数字产品生产过程仿真、真三维显示和装配维修等。
人机交互技术传感技术、传感器网、工业无线网以及新材料的发展，提高了人机交互的效率和水平。制造业处在一个信息有限的时代，人要服从和服务于机器。随着人机交互技术的不断发展，我们将逐步进入基于泛在感知的信息化制造人机交互时代。
空间协同技术空间协同技术的发展目标是以泛在网络、人机交互、泛在信息处理和制造系统集成为基础，突破现有制造系统在信息获取、监控、控制、人机交互和管理方面集成度差、协同能力弱的局限，提高制造系统的敏捷性、适应性、高效性。
平行管理技术未来的制造系统将由某一个实际制造系统和对应的一个或
多个虚拟的人工制造系统所组成。平行管理技术就是要实现制造系统与虚拟系统的有机融合，不断提升企业认识和预防非正常状态的能力，提高企业的智能决策和应急管理水平。
电子商务技术制造与商务过程一体化特征日趋明显，整体呈现出纵向整合和横向联合两种趋势。未来要建立健全先进制造业中的电子商务技术框架，发展电子商务以提高制造企业在动态市场中的决策与适应能力，构建和谐、可持续发展的先进制造业。
系统集成制造技术系统集成制造是由智能机器人和专家共同组成的人机
共存、协同合作的工业制造系统。它集自动化、集成化、网络化和智能化于一身，
使制造具有修正或重构自身结构和参数的能力，具有自组织和协调能力，可满足瞬息万变的市场需求，应对激烈的市场竞争。
<3>解决工业领域物联网应用面临的关键技术问题
从整体上来看，物联网还处于起步阶段。物联网在工业领域的大规模应用还面临一些关键技术问题，概括起来主要有以下几个方面。
工业用传感器工业用传感器是一种检测装置，能够测量或感知特定物体的状态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可以说，没有众多质优价廉的工业传感器，就没有现代化工业生产体系。
工业无线网络技术工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点，已经引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
工业过程建模没有模型就不可能实施先进有效的控制，传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。
此外，物联网在工业领域的大规模应用还面临工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。
3.3.3智能工业的价值
工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年，理论，实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制，集中管理。虽然自动设备全部联网，并能在控制中心监控信息而通过操作员来集中管理。但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的操作员可以使生产最优，而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。是否有办法做到分散控制，集中优化管理？需要通过物联网根据所有监控信息，通过分析与优化技术，找到最优的控制方法，是物联网可以带给DCS控制系统的。
IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人，其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后，是要在更大范围解决信息孤岛问题。就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后，可以根据信息判断，做出决策，从而触发下一步操作；但由于人存在个体差异，对于同样的信息，不同的人做出的决策是不同的，如何从信息中获得最优的决策？另外“物”获得了信息是不能做出决策的，如何让物在获得了信息之后具有决策能力？智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段，在获得信息后，依据历史经验以及理论模型，快速做出最有决策。数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。
除此之外还有很多案例，例如智能医疗，智能环保，智能交通等等，各个方面都需要我们去开发去应用去感受物联网的魅力。
参考文献
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信息工程课程设计报告书 课程名称物联网通信与组网技术 课程设计题目小型家庭环境监测传感网络系统 学生姓名、学号 学生专业班级 指导教师姓名 课程设计起止日期2018.7.2-2018.7.6
摘要 如今我国社会整体生活水平不断提高，大众人民对于生活质量的追求不再仅仅局限于衣食住行、温饱冷暖这些较为低层次的阶段了，我们可以从日常的生活以及从各类环境监测设备尤其是家庭及单位的私用或公用监测设备的销售情况可以看出，大众人民对于这方面的需求是日益增加，但就目前而言，市场上的环境监测设备种类繁多，产品质量参差不齐，价格也是随着功能的多少而有着很大的差距，有的环境监测设备功能过于繁杂而又价格昂贵，并不适合大众消费，而有的产品则是功能有限，质量不高，也不适合大众购买。从上边描述可以看出，目前我国市场在这方面还是有个潜在的市场机遇、广泛的设计前景和光明的销前途的。 然而就目前而言，不论是国外还是国内，总体情况是关于智能家居系统的研究开发项目比较多，但是智能家居系统大多比较庞大，功能繁杂，成本很高，所以不能得到很有效的普及。考虑到毕业设计的实际情况和力所能及的设计范围，我们根据普通家庭的一般需要开发室内温度、湿度、天然气浓度、酒精浓度、振动等环境参数的监测系统，可以提供多种报警信息，使用户及时了解家居状况，避免不安全事故的发生。既然环境监测与报警设备在日常生活、工作和工程实践中具有重要的应用，并且随着生活水平的不断提高和电子科技的不断进步，日常生活中对于环境监测与报警的需求也是越发的增加，那么在设备的设计上，我们不仅要做到具有较为齐全的报警功能、较为稳定的工作状态、相对而言比较长的工作寿命以及合适的体积大小，还要求进行一定距离的传输，直观快捷的表达方式，还要联系大众生活，与大众生活相贴切，能够为大众所使用。 就设计方案而言，本设计着力于从实用、便捷、简易这三个方面出发，通过将几部分简单的设计——利用单片机、传感器，VC上位机串口助手等等相应作出各部分监测系统，再通过各个设计单元间的组合通信，最终达到实现环境监测的功能，包括酒精传感器和磁检测传感器，将酒精及磁检测信息发送至VC上位机串口助手实时监控并显示酒精度及磁检测状况等功能。 在课程设计指导老师以及同学的帮助和指导下，通过请教问题、查阅资料、检查电路、改正程序，经过如此的多次的纠正和改进，本次的课程设计成果终于是基本上达成了预期的目标，酒精监测和磁检测传感器都能正常工作。 关键字：蓝牙wifi UDP协议 MFC
一、 选择题（每题2分，共10分） 1. 数字通信系统中，信源编码是为了提高系统的 ( ) A. 可靠性 B. 兼容性 C. 经济性 D. 有效性 2. 某二进制系统，若以2000bps 的传信率发送一个文件，共传输3分20秒。如在接收端发现4个比特的错误，该系统的误信率 Pe 为 ( ) A. 610- B. 510- C. 6102-? D. 5102-? 3. 三角形特性无码间干扰传输系统的频带利用率为 ( ) A. 2B/Hz B. 3B/Hz C. 1B/Hz D. 4B/Hz 4. 高斯白噪声信道，噪声功率谱密度00n →时，信道容量00lim n C →= ( ) A. ∞ B. 044.1n S C. 0 D.1 5. 采用(9,1)重复码进行信道编码时，用于检错，最多能检测的错误位( ) A. 8 B. 7 C. 6 D. 4 二、填空题（每题2分，共10分） 1. 部分响应技术对输入序列进行预编码是为了防止 ，部分响应系统发送端 码间干扰。（填“存在”或“不存在”） 2. 一个由16个不同符号组成的信源，其中8个符号出现的概率相等，均为1/32，另8个符号出现的概率也相等，则该信源的熵为 。 3. 某高斯分布的混合信号的一维概率密度函数为()21212x e π--，该信号的方差2σ= ，概率()2P x ≥ 0.5（填“大于、小于或等于”）。 4. 为了提高PCM 系统的量化信噪比，应该 量化级数，这时系统的码元速率会 。（填“增加”或“减少”） 5. 实现无码间干扰传输的基带系统传输函数满足 。（填写数学表达式）
三、简答题 1. 设二进制信码为1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 则AMI码为+1 ; 其HDB3码+V 。(注:题中”+1”、”+V”均表示前一码元的编码结果) 2. 已知基带信号为0111010，若载频率与基带信号码元速率相等。试画基带 信号、载波、PSK和DPSK信号波形(基带信号采用单极性全占空矩形波)。
2017年春季学期A卷、考试、开卷 物联网通信与组网技术 命题教师：魏博适用班级：物联本151，152，153 答卷说明：1.本试卷共4页，五个大题，满分100分，时间120分钟。 2.准带的用具或资料：考生只允许带蓝（黑）字迹的签字笔、钢笔、圆 珠笔、直尺及橡皮进入考场。 学号：姓名：班别： 一、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1、下列结构中不属于USN体系架构的是_______。（） A、感知层 B、网络层 C、应用层 D、传输层 2、在ISO/OSI体系结构中进行差错检测的是哪一层。（） A、网络层 B、传输层 C、数据链路层 D、应用层 3、RFID与条码相比具有的优势中不包括______。（） A、成本低 B、容量大，包含信息多 C、效率高，阅读器可在短时间内读取多个RFID电子标签 D、可以读取污染的标签 4、在GPS卫星通信中，为了将24颗卫星的通信进行区分，并且能够在共享的信道中，完成互不干扰的通信，采用了一下哪种多址技术。（） A、FDMA B、TDMA C、CDMA D、OFDMA 5、RS-232采用了单端通信的方式，它的缺陷中不包括。（） A、成本低
B、对噪声较为敏感 C、容易造成串扰 D、产生横向电磁波，成为影响相邻电路的严重地磁干扰源。 6、USB鼠标在和主机进行通信时，主要采用的是那种传输方式。（） A、控制传输 B、数据块传输 C、同步传输 D、中断传输 7、一种通信技术采用了从3.1~10.6GHz之间的频带进行通信，从频域来看，这种技术属于____。（） A、超宽带技术 B、窄带技术 C、宽带技术 D、通带技术 8、在蓝牙协议体系结构中负责软件和硬件接口的部分是_______。（） A、基带BB B、链路管理协议LMP C、HCI D、服务发现协议SDP 9、在蓝牙4种连接模式当中功耗最低的模式_______ 。（） A、活跃模式 B、休眠模式 C、保持模式 D、呼吸模式 10、在拨号上网接入方式当中，下列说法错误的是_____。（） A、调制解调器的带宽一般为300~3400Hz，最高下行速率56kbps B、拨号上网时，一对双绞线上的数字、话音信号可以同时传输 C、上网时，用户需事先从ISP处得到相应的账号 D、拨号上网主要是通过电话线传输网络信号的 二、判断题：(本大题共10小题，每小题2分，共20分,判断下面题目的正误，对的在括号中打大√，错的打×) 1、在无线传感网络当中传感器节点不具备路由功能；（） 2、TCP协议的传输可靠性要高于UDP协议；（） 3、在RFID技术中，采用了IP地址对个体进行识别；（） 4、差分传输方式与单端传输方式相比，能有效地提高数据传输速率；（） 5、用USB传输视频、音频信号时，通常采用同步传输方式；（） 6、CAN总线使用地址信息进行数据发送；（） 7、在MAC子层相关算法中，TDMA是一种基于调度的MAC协议；（） 8、ZigBee协议当中，协调器是用来传递和中继信息的设备；（） 9、光纤通信具有容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰等优点。（） 10、通过ADSL Modem，数据信号和电话信号通过频分复用，在同一根电话线
本科学年论文（设计） 学 院 计算机与信息技术学院 专 业 物联网工程 年 级 2014级 姓 名 豪杰 论文（设计）题目 物联网组网技术及案例分析 指导教师 郭华平 职称 讲师 学号：
2016 年 06月 12日
物联网组网技术及案例分析 学生：豪杰学号： 计算机与信息技术学院物联网工程专业 指导教师：郭华平职称：讲师 摘要: 在对物联网概念进行简要介绍后，给出了物联网的组成结构模型，重点对传感网络的接入方式，包括多跳接入方式和单跳接入方式进行阐述。接着研究了物联网重要环节射频识别技术的原理和组成。最后融合物联网结构模型与射频识别技术，结合电力行业中对设备进行综合管理的应用需求，设计了物联网技术在电力设备巡检智能化管理中的一种应用方案。 关键词: 物联网/ 射频识别/ 无线传感器网络/ 现场总线网络/ 智能巡检 Abstract: After a brief introduction of the concept of Internet of things, gives the structure model of the Internet of things, focus on sensor network access, including multiple jumped access and single access. Then studied the important link of things the principle of radio frequency identification technology and composition. The final fusion iot structure model and radio frequency identification technology, combining with the application of comprehensive management of equipment in the power industry requirements, design the Internet of things technology in the electric power equipment inspection in an application plan of the intelligent management. Keywords: the Internet of things radio frequency identification wireless sensor networks field bus networks intellect routing inspection 1.什么是物联网？
通信系统组成：发送设备、接受设备、发送机、信道和接收机。把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。 信息传输通信系统由三个主要部分组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备；信宿就是信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。 信道本身也可以是模拟的或数字方式的，用以传输模拟信号的信道叫做模拟信道，用以传输数字信号的信道叫做数字信道。 信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。 数据通信系统可以分为数字通信系统和模拟通信系统。 数字信号传递信息的通信系统叫做数字通信系统，模拟信号传递信息的通信系统叫做模拟通信系统。 数据通信按照字节分为两种：串行通信、并行通信。 将待传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的顺序，依次发送，称为串行通信。 将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送出去，每次发送一个字符代码，称为并行通信。 异步传输的工作原理：每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间隔任意。 同步传输方式不是对每个字节单独进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步数据通信按照信号传送方向与时间的关系，分为三种：单工通信、半双工通信、全双工通信。 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。 数据通信的连接方法有两种：点对点连接方式和多点连接方式。 多点连接：各个通信终端公用一条通信主线路的通信方式 数据信号的传输方法有基带传输和频带传输（又称宽带传输）。 把矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带（简称为基带），这种矩形脉冲信号就叫做基带信号，在数字通信信道上直接传送基带信号的方法称为基带传输 基带传输的特征：不改变数字数据信号波形的情况下直接传输数字信号，具有速率高和误码率底等优点。 通信信道分为两类：模拟通信信道与数字通信信道。 数据通信的数据编码方式分为两类：模拟数据编码与数字数据编码 数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制（modulation） 模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（demodulation）， 差分曼彻斯特：“0”和“1”是根据两比特之间有没有跳变来区分的。如果下一个数是“0”，则在两比特中间有一次跳变；如果下一个数据是“1”，则在两比特中间没有电平跳变。 多路复用（multiplexing）：当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽，通过在一条媒体上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率。 多路复用技术通常有：频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用。调制解调器(modem)包括： 调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在300~3400 Hz 之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。
物联网技术框架与标准体系 物联网(Internet of Things)最初被定义为把所有物品通过射频识别(RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理功能的网络。这个概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出，实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节，当时人们认为物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品或商品的自动识别和信息的互联与共享。 2005年，国际电信联盟(ITU)在《The Internet of Things》报告中对物联网概念进行扩展，提出任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联，无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景，除RFID技术外、传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。但ITU未针对物联网的概念扩展提出新的物联网定义。 2009年9月15日，欧盟第七框架下RFID和物联网研究项目簇(Cluster of European Research Projects on The Internet Of Things：CERP-IoT)发布了《物联网战略研究路线图》研究报告，其中提出了新的物联网概念，认为物联网是未来Internet的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信
协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合。该项目簇的主要研究目的是便于欧洲内部不同RFID和物联网项目之间的组网;协调包括RFID的物联网研究活动;对专业技术、人力资源和资源进行平衡，以使得研究效果最大化;在项目之间建立协同机制。 物联网与RFID、传感器网络和泛在网的关系： 1.传感器网络与RFID的关系 RFID和传感器具有不同的技术特点，传感器可以监测感应到各种信息，但缺乏对物品的标识能力，而RFID技术恰恰具有强大的标识物品能力。尽管RFID 也经常被描述成一种基于标签的，并用于识别目标的传感器，但RFID读写器不能实时感应当前环境的改变，其读写范围受到读写器与标签之间距离的影响。因此提高RFID系统的感应能力，扩大RFID系统的覆盖能力是亟待解决的问题。而传感器网络较长的有效距离将拓展RFID技术的应用范围。传感器、传感器网络和RFID技术都是物联网技术的重要组成部分，它们的相互融合和系统集成将极大地推动物联网的应用，其应用前景不可估量。 2.物联网与传感器网络的关系 传感器网络(Sensor Network)的概念最早由美国军方提出，起源于1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目，当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。随着近年来互联网技术和多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展，2008年2月，ITU-T发表了《泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Networks)》研究报告。在报告中，ITU-T指出传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展，它是由智能传感器节点组成的网络，可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用
学院：技术与信息技术学院 专业：物联网工程班 年级：2014级 姓名：汪登峰 论文题目：基于物联网的智能交通系统分析指导教师郭华平职称教授 2016 年 6 月 7 日
基于物联网的智能交通系统分析 学生姓名：汪登峰学号：20145105017 计算机与信息技术学院物联网工程班 指导教师：郭华平职称：教授 摘要 智能交通系统深度集成了传感技术、可视化技术、远程识别技术等物联网关键技术，为公众提供交通信息、出行诱导、车流疏导等现代化服务。物联网技术成为城市交通智能化升级的新思路，为智能交通系统提供了新的选择。通过对城市交通中物联网技术的应用需求分析，探讨基于物联网的智能交通系统的功能构建与实现方案，就物联网技术在城市交通智能化服务中的应用问题做出微薄贡献。城市现代化发展速度大大超越了城市交通的运输能力，为了满足公民对城市交通的需求，大力发展智能化交通建设，提高运输服务能力，把物联网技术引入到城市交通中，是发展智能交通的新思路。 关键词：物联网、智能交通、智能化
目录 1 城市交通与物联网概述 1.1 城市交通概述 2 城市交通中物联网技术的应用需求分析 2.1 管理层需求分析 2.2 企业层需求分析 2.3 公众层需求分析 3 基于物联网的智能交通系统的功能构建与实现3.1 基于物联网的智能交通系统框架设计 3.2 公共交通系统 3.3 交通综合信息系统 3.4 交通综合管理系统 3.5 交通综合收费系统 4参考文献
1 城市交通与物联网概述 1.1 城市交通概述 城市交通实质是一种动态的流，以流来解决人或物在空间上的移动。然而，城市交通又是一个复杂的综合性系统并具有开放性。城市交通的子系统承担着相对独立的工作任务。经济的快速发展给城市交通带 2 城市交通中物联网技术的应用需求分析 2.1 管理层需求分析 在管理层面上，主要四个方面需求的考虑：运行车辆的实时监控在城市出现的各种交通工具。城市各种车辆的运行信息是建设城市交通智能化的信息基础，对运行车辆信息进行远程识别与采集，实现信息的传递与保存；运营过程的智能监管是强化对运行车辆行驶行为管理的重要措施，通过物联网技术对车辆信息的实时抓取，实现对车辆的跟踪和监控，并采用电子地图基础以一种全新的可视化方式表现实时的行车环境，满足管理层直观、智能对交通进行监控的需求；智能安全管理需求主要体现在对运输过程中安全问题的管理，通过车辆进行安全监测，并将数据传回监控管理中心，实现车辆安全的实时监管，做好对技术设备的监控，提高突发事件的应对能力；城市交通发展信息的需求主要表现在对城市实现优化配置，引入物联网技术队车、人流进行信息采集，作为城市交通宏观调控的有力支撑。 2.2 企业层需求分析 从企业的角度来看，企业的需求包括运营车辆监控、智能调度、场站安全监控以及企业发展的信息采集诗歌方面的需求。对运营车辆实现时能监控是对企业车辆行为的运程监管，通过在车辆上安装摄像头，借助传感技术。对车辆的安全因素进行检测，将信息传回企业管理中心，满足企业对车辆的监控；智能调度需求体现在提高企业的经济效益。通过物联网金属实现客、货、车的科学调配，最
河南理工大学 计算机科学与技术学院 物联网大作业 2014—2015学年第二学期 课程名称物联网组网技术 题目物联网下的智能医疗 姓名陈玉辉 学号311209040114 专业班级网络1201 指导教师王磊 2015 年5月16日
物联网下的智能医疗 智能医疗是指运用现代信息、诊疗技术和设备等手段，依托信息化技术平台，建立以个人健康档案为核心的区域医疗卫生协作模式；在智能医疗信息系统中，患者基本信息、病历记录、各种实验室检验信息乃至财务信息都将被整合集成，为医护人员、政府管理人员、患者乃至其它医疗服务相关行业人员共同所用。智能医疗可以使医疗卫生服务更为便捷、科学乃至经济，优化医疗卫生行业整体模式，最终让医疗生态圈的各个组成部分受益。 一、需求分析： 在医院设计的要求中，要实现医疗现代化、建筑智能化、病房家庭化、其核心是建筑智能化，没有建筑智能化，就难以实现医疗现代化和病房家庭化。由于智能化医院功能复杂，科技含量高，它的设计涉及到建筑学、护理学、卫生学、生物学工程学等科学领域，加之医学发展快，与各种现代的高新技术相互渗透和结合，都影响医院的功能布局的设计。 医院不同于宾馆、办公楼、商住楼等。它是“以病人为中心”实施医院服务的特殊场所。医院主要特点如下: 首先，人员密集、流量大。 第二，设备密集，物流量大医院医疗设备和其他设备的品种与数量之多，也是普通楼宇无法比拟的。根据设备的功能可分为四类： 1) 普通楼宇设备：如给排水、供配电、通风空调、火警消防、电梯等设备。 2) 建筑医疗设备：这是同病房建筑同步设计、安装、调试的医疗设备。如中心供氧、中心吸引、压缩空气、麻醉气体的供应回收、中心对讲、中心监视、层流病房、洁净手术部等。这些设备是医院所特有的。 3) 病房医疗设备：如监护设备、急救设备、小型治疗设备的检查设备。 4) 办公及会议设备：医护人员使用的各种办公设备和各类教学设备在医院内也占有较多的数量。 第三，信息密集、流通复杂。医院的运行管理是复杂的，既有人的管理，又有物的管理。
计算机网络技术物联网文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
计算机网络技术 ——物联网 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。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。因此，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。 一、物联网的三大技术体系 物联网被认为具有比目前人与人通信市场更大的发展潜力，是电子信息产业新的增长点。 根据功能，物联网技术可以分为三类：感知技术通过多种传感器、RFID、二维码、定位、地理识别系统、多媒体信息等数据采集技术，实现外部世界信息的感知和识别；网络技术通过广泛的互联功能，实现感知信息高可靠性、高安全性进行传送，包括各种有线和无线传输技术、交换技术、组网技术、网关技术等；应用技术通过应用中间件提供跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同及共享和互通的功能，包括数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现、服务体系架构、软件和算法技术等。
在这些技术中，目前存在着三个比较重要的体系，第一个是RFID体系，除了RFID技术外还包括条码和二维码等，这个体系的技术主要用来识别物体，不能对物体进行控制，一般需要手动读取信息；第二个是传感网体系，这里面的主要技术是传感器技术和近距离通信技术；第三个体系是M2M技术，M2M是重在强调广域网络传输的技术。另外，半导体、嵌入式等作为支撑技术，在每个体系中都有所涉及。 传感网技术实现了信息的感知和获取，是物联网发展的基础技术之一。传感网技术及其发展体现在传感器、传感器节点、传感器网络和应用四个层面。 RFID技术集成了无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术，目前已经进入成熟发展期。目前RFID应用以低频和高频标签技术为主，超高频技术具有可远距离识别和低成本的优势，有望成为未来的主流。条码和二维码技术由于其具有低成本的特点，目前已经大规模应用于物流和零售行业。RFID技术体系中除了通信技术外，还包括很重要的标志体系，即物品编码标准。 二、物联网在各个领域的应用。 1、城市运行管理领域。在网格化管理中，利用智能终端、通信基站、显示屏等设备，深化城市部件监控，优化数据流程，提高对现场信息的采集、处理和监督，将信息化城市管理部件接入物联网，对城市管理的兴趣点进行统一标示，可以进一步明确网格化的权属责任，加强对城市管理部件状态的实时监控，降低信息化城市管理中对人工巡查的依赖程度，提高问题发现和处置的效率，进而提升网格化管理水平。应用物联网可以于对城市水、点、热力、燃气等重点设施和地下管线实施监控，提高城市生命
第一章 1 物联网定义 物联网是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化的信息交互与处理的智能网络。 2物联网三大特征 (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 4 面向物联网的传感技术 (1）低耗自组、异构互连、泛在协同的无线传感网络。（2）智能化传感器网络节点研究。 （3）传感器网络组织结构及底层协议研究。（4）对传感器网络自身的检测与控制。 （5）传感器网络的安全问题。（6）先进测试技术及网络化测控。 5 物联网中的智能技术 智能技术是为了有效地达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段。 (1)人工智能理论研究(2)机器学习(3)智能控制技术与系统(4)智能信号处理 8 什么是IPv6 IPv6是"Internet?Protocol?Version?6"的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF 设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。 9 IPv6与物联网的关系 物联网的发展与IPv6紧密联系,因为每个物联网链接的对象都需要IP地址作为识别码 ,而目前IPv4的地址已经不够用.IPv6拥有巨大的地址空间,他的地址空间完全可以满足结点标识的需要 第二章 1 物联网层次结构模型 (1)信息感知层: 实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。
学号：20145105007 本科学年论文（设计） 学院计算机与信息技术学院 专业物联网工程 年级2014级 姓名李豪杰 论文（设计）题目物联网组网技术及案例分析 指导教师郭华平职称讲师 2016 年 06月 12日
物联网组网技术及案例分析 学生姓名：李豪杰学号：20145105007 计算机与信息技术学院物联网工程专业 指导教师：郭华平职称：讲师 摘要: 在对物联网概念进行简要介绍后，给出了物联网的组成结构模型，重点对传感网络的接入方式，包括多跳接入方式和单跳接入方式进行阐述。接着研究了物联网重要环节射频识别技术的原理和组成。最后融合物联网结构模型与射频识别技术，结合电力行业中对设备进行综合管理的应用需求，设计了物联网技术在电力设备巡检智能化管理中的一种应用方案。 关键词: 物联网/ 射频识别/ 无线传感器网络/ 现场 总线网络/ 智能巡检 Abstract: After a brief introduction of the concept of Internet of things, gives the structure model of the Internet of things, focus on sensor network access, including multiple jumped access and single access. Then studied the important link of things the principle of radio frequency identification technology and composition. The final fusion iot structure model and radio frequency identification technology, combining with the application of comprehensive management of equipment in the power industry requirements, design the Internet of things technology in the electric power equipment inspection in an application plan of the intelligent management. Keywords: the Internet of things radio frequency identification wireless sensor networks field bus networks intellect routing inspection 1.什么是物联网？ 物联网是在互联网基础上发展起来的一种网络, 其末端延伸和扩展到了物品的智能化管理。把任何物品通过信息传感设备, 按约定的协议与互联网相连接, 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, 就构成了物联网的概念。物联网有别于互联网, 互联网主要目的是构建一个全球性的信息