物联网导论

物联网工程专业概论（传感器网络专业概论）物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。中国物联网发展现状及趋势物联网发展动力：科技发展市场需求政府倡导物联网发展阶段第一阶段：兴起阶段（2009—2012）国家、高校、科研机构为主，企业关注第二阶段：培育阶段（2013—2017）国家政策引导、资金支持，企业探索第三阶段：产业阶段（5—10年）涌现大型物联网企业第四阶段：成熟阶段（5—15年）推动国家经济发展和生活进步物联网工程专业办学现状物联网工程专业的产生《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》物联网工程是一个“新建专业”，特别又是一个围绕“战略新兴产业”设立的新专业2010年审批30个物联网工程专业、5个传感网技术专业、1个智能电网专业（其中大连海事大学开设传感网专业）2011年审批25个物联网工程专业2012年审批80个物联网工程专业截至2012年6月，国内共有近150院校开设物联网工程专业目前共有300多所开办物联网工程专业，还有在其他专业下开设物联网工程方向的学校100多所300多所高职高专设立“物联网应用技术”专业全国设立物联网工程及其相关专业的学校约700所2011年5月教育部发布了《普通高等学校本科专业目录（修订一稿）》，明确将原电气信息类下设立的物联网工程和传感网技术专业合并，列入计算机类专业，新专业名称为“物联网工程”。但最新有关物联网专业又有人提出了列入控制类专业。传感网技术专业===》物联网工程专业物联网工程专业是一门适应性强、应用面广的工程技术学科，是以系统理论为基础，以电子技术、传感器技术、计算机技术、网络通信技术为主要工具，采集信息，传送信息，并从系统的角度 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 处理各种信息的专业。涉及到的学科：通信工程计算机科学与技术电子科学技术控制工程相关领域：传感器网络、无线射频技术、嵌入式系统、通信工程、信息工程、软件工程、计算机科学与技术、电子工程、自动化、网络工程、信息安全培养目标：（大连海事大学物联网专业）本专业培养满足国家发展需要，具有坚实的物联网基础知识与技术，能够从事港口、船舶、运输以及其他行业物联网技术的研究、开发、应用、管理和维护等工作的应用型工程技术人才。学位课程：高等数学、体育、大学英语、大学物理、线性代数、电路原理、大学物理实验、概率论与数理统计、马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、模拟电子技术基础、数字电路电子技术基础、信号分析与处理、微机原理及应用、计算机网络基础、传感器原理与技术、高频电子线路、单片机及接口技术、工业网络技术、通信原理、数据采集与检测技术、RFID原理与应用、无线网络技术主干课程：电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微机原理及应用、计算机网络基础，通信原理，控制工程基础，信号分析与处理，传感器原理与应用，无线网络技术，RFID原理与应用，数据采集与检测技术，工业网络技术。特色课程：控制工程基础，信息融合技术基础，船舶通信导航，工业网络技术，微电子机械系统，网络信息安全，网络终端控制技术。学制与学位学制：4年授予学位：工学学士学位学分 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 180学分出路（就业去向）：2011级毕业生去向大连文华财经中兴通讯康佳电子金山软件大连日产汽车青岛海关传感网和物联网概述1.1物联网（什么是物联网？）“物联网”的英文名称叫做‘TheInternetofthings’,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一种网络；第二，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。1.1.1物联网起源与发展物联网的基本思想出现于20世纪90年代1995BillGates<未来之路》物物互联1999年提出物联网概念（美国麻省理工学院）2005国际电信联盟《ITU互联网报告2005：物联网》，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临2008IBM”智慧地球“2009“感知中国”2009年欧盟提出了《欧盟物联网行动 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 》物联网的其他定义1.1.2物联网体系结构感知识别层通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联网区别于其他网络的最独特的部分。网络构建层互联网：互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。无线宽带网：WiFi/WiMAX为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段。无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。移动通信网：移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网”创造条件。管理服务层管理服务层位于感知识别和网络构建层之上，综合应用层之下，是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能物流等，其中的智慧就来自这一层。当感知识别层生成的大量信息经过网络层传输汇聚到管理服务层，如果不能有效地整合与利用，那无异于入宝山而空返，望“数据的海洋”而兴叹。管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）等问题。综合应用层。无论任何技术，应用是决定成败的关键。物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。传统互联网经历了以数据为中心到以人为中心的转化，典型应用包括文件传输、电子邮件、万维网、电子商务、视频点播、在线游戏和社交网络等；而物联网应用以“物”或者物理世界为中心，涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等等。物联网应用目前正处于快速增长期，具有多样化、规模化、行业化等特点。1.1.3物联网主要特点感知识别普适化无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合。（普适计算pervasivecomputing）异构设备互联化各种异构设备利用无线通信模块和协议自组成网，异构网络通过“网关”互通互联。联网终端规模化物联网时代每一件物品均具通信功能成为网络终端，5-10年内联网终端规模有望突破百亿。管理调控智能化物联网高效可靠组织大规模数据，与此同时，运筹学，机器学习，数据挖掘，专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。应用服务链条化以工业生产为例，物联网技术覆盖从原材料引进，生产调度，节能减排，仓储物流到产品销售，售后服务等各个环节。经济发展跨越化物联网技术有望成为从劳动密集型向知识密集型，从资源浪费型向环境友好型国民经济发展过程中的重要动力1.1.4应用前景智能物流：现代物流系统希望利用信息生成设备，如RFID设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，并能够在这个物联化的物流网络中实现智能化的物流管理。智能交通：通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能，同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。绿色建筑：物联网技术为绿色建筑带来了新的力量。通过建立以节能为目标的建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心的物联网应用系统，有效的为建筑节能减排提供有力的支撑。智能电网：以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间的信息交互为手段，以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目的的先进的现代化电力系统。环境监测：通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量、以及各种环境状态参数的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指引和质量保证。1.1.5物联网与互联网的对比由于物品的介入，物联网具有自身的特殊性，在三个层次上体现出不同于互联网的细节特征。相比互联网，物联网存在更丰富的物理基础设施，更复杂的基础资源服务，以及更多样的业务应用。1.2传感器网络1.2.1传感网起源与发展20世纪70年代越战美军“热带树”传感器网络20世纪80年代美国国防部“分布式传感器网络”（DistributedSensorNetworks,DSN）21世纪美军在阿富汗采用“无线多跳自组织传感器网络”1999年，美国《商业周刊》将传感器网络列为21世纪最具影响力的21项技术之一。2003年，美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新型技术，传感器网络被列为第一。2006年，我国《国家中长期科学与技术发展规划刚要》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项与传感器网络直接相关，就是“智能感知”和“自组网技术”第一阶段：最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，这条道路是胡志明部队向南方游击队源源不断输送物资的秘密通道，美军曾经绞尽脑汁动用航空兵狂轰滥炸,但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。所谓“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。传感器节点只能产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通信。第二阶段：二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。第三阶段：21世纪开始至今。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于情报部门反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。2003年，美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新型技术，传感器网络被列为第一。在现代意义上的无线传感网研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域位居世界前列的少数方向之一。在2006年我国发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，这就是智能感知和自组网技术。当然，传感器网络的发展也是符合计算设备的演化规律。什么是传感器网络定义1：传感器网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。传感器网络主要包括三个方面：感应、通讯、计算（硬件、软件、算法）定义2：传感器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，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。　定义3：将传感器、数据处理单元和通信模块集成为一个微小节点，通过自组织的方式大量随机分布而构成的网络，通常称为传感器网络。传感器网络具有获取多种信息和综合处理能力。1.2.2传感器网络体系结构用户管理自组织网络传感器节点传感网三层结构1.2.3无线传感器网络技术传感器网络在通信方式上，采用无线形式，称为无线传感器网络（WirelessSensorNet-work，WSN）。大多数学者普遍接受的WSN的定义：大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中节点是同构的、成本较低的、体积较小的，大部分节点不移动，被随意散布在工作区域，要求网络系统尽可能长时间的工作。无线传感器网络技术传感器技术网络通信技术无线传输技术嵌入式计算机技术分布式计算机处理技术微电子制造技术软件编程技术自动控制技术无线传感器网络的构想最初是由美国军方提出的，美国国防部高级研究所计划署于1978年开始资助卡耐基—梅隆大学进行分布式传感器网络的研究，被看成是无线传感器网络的雏形。无线传感器网络是通信、传感器、微电子等多领域交叉综合的新兴学科，只有在近十几年集成电路、无线通信、微处理器等基础技术发展成熟的情况下，传感器网络才能实现更好的发展与突破。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。无线传感器网络是一种的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。1.2.4无线传感器网络体系结构与特征1.2.5传感器网络节点（SensorNode）、汇聚点（SinkNode）和管理节点大量传感器网络节点随机部署在监测区域内部或附近，具有无线通信与计算能力的微小传感器网络节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能网络系统，并以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，最终通过多跳网络将数据经由节点链路将整个区域内的信息传送到远程控制管理节点。远程控制管理节点可以对网络节点进行实时控制和操作。传感器网络节点1.2.6传感器网络特征无线传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目有时很庞大，节点分布密集，由于环境影响和能量耗尽，节点很容易出故障。环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化，通常情况下，大多数传感器网络节点是固定不动的。此外，传感器网络节点的这些特点使得无线传感器网络具有以下与传统网络不同的特点。A.无中心和自组网特性B.网络拓扑的动态变化特性C.传输能力的有限性D.能量的限制特性E.安全问题F.应用相关性G.以数据为中心大规模网络为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。自组织网络在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。可靠的网络传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾”每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。