物联网企业培训技术篇.ppt

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1、,物联网企业培训,技术篇,专注教育领域 服务教育人群,石俊东 高级工程师,物联网 是当今最火爆的概念之一，甚至被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。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”。物联网把新一代IT技术充分运用在各行业中，如能源、交通、建筑、家庭、市政系统等，然后与现有通信网结合，实现人类社会与物理系统的整合。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，改善人与自然间的关系。,物联网行业背景及概念,智慧地球与感知中国,“智慧地球”战略的提出2009 年1月

2、28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM 的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。“智慧地球”被美国人认为是振兴经济、确立全球竞争优势的关键战略。,2009 年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表重要讲话：提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或感知中国中心”的重要指示。,物联网行业背景及概念,物联网行业背景及概

3、念,2009 年11月3日让科技引领中国可持续发展的讲话中，温家宝总理再次提出“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机”。2010年两会期间，物联网再次成为热议话题。随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。江苏省物联网产业发展规划纲要指出：至2012年，完成物联网特色化产业基地建设，形成全省产业发展的空间布局和功能定位，销售收入超过1500亿元，集聚规模以上企业1000家以上，形成年销售额超十亿元的龙头企业10家以上，孵化一批具备较强竞争力的创新型中小企业，培育上市企业10家以上。至201

4、5年，销售收入超过4000亿元。随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的“智慧地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；欧盟2009年6月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的物联网领域十四点行动计划。,物联网涉及的技术领域,物联网架构 在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。（1）感知层 感知

5、层是通过RFID 移动终端、M2M 终端、汇接节点、感知节点等获取相关数据及信息，以便网络的传输。它的特点是：嵌入智能、标识感知、协同互动。感知层是实现物联网全面感知的核心能力；感知节点随时随地感知、测量、捕获和传递信息，汇接节点汇聚、分析、处理和传送数据；各种形态的终端完成不同的功能，包括M2M 终端、RFID移动终端、通信网和传感网之间的网关、感知信息的末梢传感器等。（2）网络层 网络层解决的是感知层在一定范围内所获得的数据，通常是长距离的传输问题。这些数据可以通过移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等网络传输。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术、网络技

6、术等。网络层为建立网络连接和为上层提供服务，具备以下主要功能：路由选择和中继；激活,终止网络连接；在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术；差错检测与恢复；排序,流量控制；服务选择；网络管理；信息存储查询。,物联网行业背景及概念,物联网行业背景及概念,（3）应用层应用层解决的是信息处理和人机界面的问题，主要是利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网发展的根本目标是提供丰富的应用，将物联网技术与个人、家庭和行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。其应用可分为监控型（物流监控、污染监控灾害监控）、查询型（智能检索、远程抄表）、控制型（智能交通、智能家居

7、、路灯控制远程医疗绿色农业）、扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）等。,物联网体系架构,三层结构,感知控制层由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息，例如各种物理 量、标识、音频和视频多媒体数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精度，降低信息冗余度，并通过自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。,物联网体系架构感知控制层,网络传输层将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用

8、层，包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。根据应用需求，可作为透明传送的网络层，也可升级以满足未来一同内容传输的要求。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，在物联网的早期阶段基本能够满足物联网中数据传输的需要。,物联网体系架构网络传输层,应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联的解决方案，主要包括业务中间件和行业应用领域。其中，物联网服务支撑子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。,物联网体系架构应用服务层,物联网技术结构可以分为四层：感知技术、传输技术、支撑技术和应用技术。,物联网体系架构-四

9、层结构,五层结构,感知层主要完成信息的收集与简单处理,部分学者将该层称为感知延伸层,该层由传统的WSN、RFID和执行器组成；,接入层主要完成各类设备的网络接入,该层重点强调各类接入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或者卫星等方式；,支撑层又称中间件,或者业务层对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的;本层的完成信息的表达与处理,最终达到语义互操作和信息共享的目的;对上提供统一的接口与虚拟化支撑,虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容,较为典型的技术是云计算；,应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。,网络层为原有的互联网、电信网或者电视网,主要完成信息的远距离传输

10、等功能；,物联网体系架构-五层结构,物联网技术基础,技术基础,物联网技术基础,技术基础,技术基础传感器技术,传感器被认为是生物体“五官”的工程模拟物，是自动检测和自动转换技术的总称。它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。“可用信号”是指便于处理、传输的信号，一般为电信号、温湿度、光照强度、压力、浓度、电磁等信号。,（一）传感器的概念及组成（二）传感器的分类（三）传感器的特性（四）传感器的发展趋势（五）传感器的应用,技术基础传感器技术,技术基础传感器技术概念,关于传感器的概念，我国国家标准 GB 766519

11、87 规定：“传感器(sensor)是能感受规定的测量量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。也就是说，传感器是一种按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量器件或装置，用于满足系统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。,电阻式远传压力表,感应式流量表,称重传感器,CCD传感器,技术基础传感器技术概念,技术基础传感器技术概念,质子旋进式磁敏传感器,压阻式液位传感器,光敏传感器,温度传感器,技术基础传感器技术概念,风力参数传感器,地震检波器,磁、气、力敏传感器,超声传感器,技术基础传感器技术概念,温度传感器,压力传感器,扭矩传感器,角位移传感器,位移传感器,

12、技术基础传感器技术概念,压电式加速度传感器,激光位移传感器,光纤式位移传感器,超声波位移传感器传感器,电感式位移传感器,技术基础传感器技术组成,辅助电源,敏感元件,转换元件,基本转换电路,被测量,电量,敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。,转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。并不是所有的传感器都能明显地区分敏感元件和转换元件。,基本转换电路：基本转换电路（简称转换电路）也可称为信号调理电路，它将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。

13、测量电路的类型视传感器的工作原理和转换元件的类型而定，一般有电桥电路、阻抗变换电路、振荡电路等。,转换器件,敏感元件,转换电路,技术基础传感器技术组成,（一）传感器的概念与组成（二）传感器的分类（三）传感器的特性（四）传感器的发展趋势（五）传感器的应用,技术基础传感器技术,1、按传感器的工作机理，分为物理型、化学型、生物型等,2、按构成原理，结构型与物性型两大类,3、根据传感器的能量转换情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器,4、按照物理原理分类：十种,5、按照传感器的用途分类：位移、压力、振动、温度传感器,7、根据传感器输出信号：模拟信号和数字信号,6、根据转换过程可逆与否：单向和双

14、向,8、根据传感器使用电源与否：有源传感器和无源传感器,技术基础传感器技术分类,技术基础传感器技术分类,结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。对于传感器，这些方程式就是许多传感器在工作时的数学模型。这类传感器的特点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。,物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传感器的性能随材

15、料的不同而异。如，光电管，它利用了物质法则中的外光电效应。显然，其特性与涂覆在电极上的材料有着密切的关系。又如，所有半导体传感器，以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金等性能变化的传感器，都属于物性型传感器。,能量控制型传感器，在信息变化过程中，传感器将从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源，使外部激励源的部分能量载运信息而形成输出信号，这类传感器必须由外部提供激励源，如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器。基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等的传感器也属于此类传感器。,能量转换型传感器，又称有源型或发生器型，传感器将从被测对象获

16、取的信息能量直接转换成输出信号能量，主要由能量变换元件构成，它不需要外电源。如基于压电效应、热电效应、光电动势效应等的传感器都属于此类传感器。,技术基础传感器技术分类,技术基础传感器技术分类,按照物理原理分类：电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；气电式传感器：电位器式、应变式；热电式传感器：热电偶、热电阻；波式传感器：超声波式、微波式等；射线式传感器：热辐射式、射线式；半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；其他原理的传感器：

17、差动变压器、振弦式等。有些传感器的工作原理具有两种以上原理的复合形式,如不少半导体式传感器，也可看成电参量式传感器。,技术基础传感器技术,（一）传感器的概念与组成（二）传感器的分类（三）传感器的特性（四）传感器的发展趋势（五）传感器的应用,技术基础传感器技术特性,传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所示。,技术基础传感器技术特性,传感器的静态特性：1）测量范围：传感器所能测量到的最小输入量 与最大输入量 之间的范围称为传感器的测量范围。2）量程：传感器测量范围的上限值 与下限值 的代数差-称为

18、量程。3）精度：传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差，即相对误差。4）灵敏度：灵敏度是指传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比，即，如右图所示。,5）线性度：指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度。在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合的方法来线性化。这样，线性度就用输入-输出关系曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示。式中，为非线性最大误差(最大偏差);为满量程输出值。常用的直线拟合方法有理论拟合

19、、端点拟合和端点平移拟合等。采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的线性度。,技术基础传感器技术特性,技术基础传感器技术特性,技术基础传感器技术特性,6）分辨率:分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。输入量从某个任意值缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量就是分辨率。它可以用绝对值，也可以用量程的百分数来表示。该量说明了检测仪表响应与分辨输入量微小变化的能力。灵敏度愈高，分辨率愈好。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一位的一个字。,7）重复性:重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线间不一致的

20、程度.,技术基础传感器技术特性,8）迟滞:迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出特性曲线不重合的程度，如图所示为传感器的迟滞特性特性曲线。,9）稳定性:稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。10）漂移:漂移是指在外界的干扰下，在一定时间间隔内，传感器输出量发生与输入量无关的或不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等，如图所示。,传感器的动态特性,动态特性反映了被测量快速变化的性能，可以利用系统的传递函数、频率响应来描述。,调整时间峰值时间最大超调量振荡次数延迟时间上升时间,1）时域指标,技术基础传感器技术特性,技术基础传感器技术特性,2）频域指标,

21、可以用幅频特性和相频特性描述,（一）传感器的概念与组成（二）传感器的分类（三）传感器的特性（四）传感器的发展趋势（五）传感器的应用,技术基础传感器技术,开发新型传感器 开发新材料 新工艺的采用 集成化、多功能化 智能化 网络化,开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；实现传感器的集成化与智能化,性能更高体积更小能耗更低网络能力,技术基础传感器技术发展趋势,Sensing Area,Sink,Sensor network,Internet或通信卫星,技术基础传感器技术发展趋势,（一）传感器的概念与组成（二）传感器的分类（三）传感器的特性（四）传感器的发展趋势（五）传感器的应用,技术

22、基础传感器技术,电冰箱、电饭煲中的温度传感器;空调中的温度和湿度传感器;煤气灶中的煤气泄漏传感器;电视机和影碟机中的红外遥控器;照相机中的光传感器;汽车中燃料计和速度计；光电鼠标等等。,技术基础传感器技术应用,感温铁氧体的应用：感温铁氧体在常温下具有铁磁性，但温度升高到103时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”。,技术基础传感器技术应用（电饭煲）,技术基础传感器技术应用（鼠标）,鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动 x、y 方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计 x、y 两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。,SARS、禽

23、流感等突发性流行病的快速诊断与预防 需要具有快速分析能力的生物传感器,技术基础传感器技术应用（疾病）,技术基础传感器技术应用（环境监测）,技术基础传感器技术应用（航天）,由陀螺制成的角速度计主要用于惯性导航，通信天线的定向。由美国Systron公司生产的QRS110001020型角速度计的指标为:最大量程土100/s，分辨力为0.050/s(均方根值);通数带为0Hz一60Hz。,技术基础传感器技术应用（探月）,神州六号飞船的仪表板“神六”由643个部件组成，各种电子元器件有10万多个。焊点12万个，飞船上的电缆总长度有80公里,拍摄月球三维影像的立体相机CCD,技术基础传感器技术应用（探月）

24、,物联网技术基础,技术基础,（一）RFID技术定义及系统结构（二）RFID技术工作流程及工作频率（三）RFID技术工作模式及技术特点（四）RFID技术分类与应用,技术基础RFID技术,技术基础RFID技术定义,RFID(无线射频识别)技术也被称为电子标签技术，它通过无线射频信号实现非接触方式下的双向通信，完成对目标对象的自动识别和数据的读写操作。RFID技术具有无接触、精度高、抗干扰、速度快以及适应环境能力强等显著优点，可广泛应用于诸如物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、资产管理以及国防军事等领域，被公认为二十一世纪十大重要技术之一。,中间件及应用软件,数据协议处理器,标签驱动(射频单元)

25、,应用系统,读写器,电子标签,响应单元,编码,存储器,解码,物理接口(调制解调),读数据,写数据,命令,查询,写入,读取,应用程序接口(API),空中接口(Air Interface),芯片,天线,封装,数据,能量,技术基础RFID技术系统结构,（一）RFID技术定义及系统结构（二）RFID技术工作流程及工作频率（三）RFID技术工作模式及技术特点（四）RFID技术分类与应用,技术基础RFID技术,技术基础RFID技术工作流程,读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被启动。射频卡将自身编码等信息透过卡内天线发送出去。读写器接收天线接

26、收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和译码然后送到后台软件系统处理。后台软件系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行相应的动作。,技术基础RFID技术工作频率,技术基础RFID技术工作频率,（一）RFID技术定义及系统结构（二）RFID技术工作流程及工作频率（三）RFID技术工作模式及技术特点（四）RFID技术分类与应用,技术基础RFID技术,N,S,标签,读写器,读写器,标签,远距离电磁耦合,近距离电感耦合,电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去；在电感耦

27、合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。,技术基础RFID技术工作模式,技术基础RFID技术与其它系统比较,RFID不仅仅是改进的条码非接触式，中远距离工作大批量、由读写器快速自动读取信息量大、可以细分单品芯片存储，可多次读取可以与其他各种传感器共同使用,技术基础RFID技术特点,（一）RFID技术定义及系统结构（二）RFID技术工作流程及工作频率（三）RFID技术工作模式及技术特点（四）RFID技术分类与应用,技术基础RFID技术,技术基础RFID技术特点标签分类,按供电方式分：有源(A

28、ctive)标签和无源(Passive)标签。按工作频率分：低频（LF）标签、高频（HF）标签、超高频（UHF）标签以及微波（uW）标签。按通信方式分：主动式标签（TTF）和被动式标签（RTF）。按标签芯片分：只读（R/O）标签、读写（R/W）标签和CPU标签。,技术基础RFID技术行业应用,门禁管制：人员出入门禁监控管理动物监控：畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪交通运输：高速公路的收费系统物流管理：航空运输的行李识别，存货、物流运输管理自动控制：汽车、家电、电子业之分类、组装生产线管理医疗应用：医院的病历系统、仪器仪表设备管理物料管控：工厂物料的自动化盘点及控制系统质量追踪：成品质

29、量追踪、回馈资源回收：栈板、可回收容器等管理防盗应用：超市、图书馆或书店的防盗管理防仿假冒：名牌烟酒及贵重物品的打假防伪废物处理：垃圾回收处理、废弃物管控系统联合票证：多种用途的智能型储值卡、一卡通等危险物品：军械枪支、雷管炸药管制,门禁管制,文件管理,动物识别,车辆收费,航空包裹,仓储管理,医药管理,商场应用,技术基础RFID技术行业应用,技术基础RFID液化气罐管理,在卡车的前部装有20个大罐 在大罐中间夹杂装有3个中罐 大罐后面紧挨着21个中罐 卡车的后部装有27个小罐 所有钢瓶装有iPico钢瓶专用环形标签（915MHz）标签方向是随意的 门形环境下安装有2个iPico 915MHz

30、EIRP 4W读头 天线距离大罐顶部1米 卡车速度5km/h(进出煤气站)记录每个煤气罐的识别信息,技术基础RFID液化气罐管理,技术基础RFID煤矿安全,矿用人员定位、寻呼安全管理系统应用RFID技术及现代计算机通讯技术,在井上控制指挥中心设置中心控制计算机系统,在井下一定位置布置监测分站,即射频读写器,二者之间通过光纤或双绞线相连接,矿山井下人员、车辆、设备等目标分别携带射频识别标签,系统通过监测分站与射频识别标签之间的无线通讯,实现对被识别对象的目标定位和无线寻呼,从而为生产指挥调度、安全监测检查、人员考勤、区域禁入控制、紧急事件处理等工作提供有效的手段,系统可同时将有关数据传至各级管理

31、部门,为各级领导的监督、指挥、决策提供重要依据。,技术基础,物联网技术基础,技术基础条形码技术,（一）条形码概述（二）一维条形码（三）二维条形码（四）条形码应用,一、条码的发展简史20世纪40年代，美国乔伍德兰德(Joe Woodland)和贝尼西尔佛(Beny Silver)发明条码。20世纪60年代中期，IBM，NCR制订了“环球商品代码”（Universal Product Code,UPC）。1973年4月3日，美国统一编码协会(Uniform Cord Council,UCC)选用UPC码建立条形码系统。1974 年，Intermec公司推出了39 码。1977年，欧洲共同体制定出欧

32、洲商品代码EAN13 码与EAN-8码。20 世纪80年代中期，我国的许多单位和部门开始试用条形码技术。,最早的条形码如下图(a)所示，很像微型同心圆环形码，俗称“公牛眼”。,UPC码的结构为一组印在商品包装上的平行黑线和数字，故又称为“条形码”(如下图),技术基础条形码技术概述,二、条码的基本概念1.码制条码由一组规则排列的条、空和相应的数字字符组成，这种用条和空组成的数据编码可以供机器识读，而且很容易译成二进制数和十进制数。这些条和空可以有各种不同的组合方法，构成不同的图形符号，即各种符号体系，也称码制。2.编码容量宽度调节法编码：C(n,k)=n(n-1)(n-k+1)/K!模块组配编码

33、：C(n-1,k-1),3.条码字符集条码字符集是指某种码制所表示的全部字符的集合。4.条码符号的密度条码符号的密度是指单位长度上所含有的条码字符的个数。5.连续性和非连续性条码符号的连续性是指每个条码字符之间不存在间隔;相反，非连续性是指每个条码字符之间存在的间隔。6.定长条码和非定长条码定长条码是指仅能表示固定字符个数的条码;非定长条码是指能表示可变字符格式的条码。,7.双向可读性条码符号的双向可读性是指从条码的左、右两侧开始扫描都有可被识别的特性。8.自校检验性条码符号的自校验特性是指条码字符本身具有校验特性。,技术基础条形码技术概述,三、条码技术的特点(1)可靠准确(2)数据输入快(3

34、)经济便宜(4)灵活、实用(5)自由度大(6)设备简单(7)易于制作,技术基础条形码技术概述,四、条码的分类条码可分为一维条码和二维条码。一维条码二维条码 一类由矩阵代码和点代码组成，其数据是以二维空间的形态编码的。另一类包含重叠的或多行条码符号，其数据以成串的数据行显示。,（一）条形码概述（二）一维条形码（三）二维条形码（四）条形码应用,技术基础条形码技术,技术基础一维条形码,一、一维条形码的结构一个完整的一维条码符号应包含两侧空白区(静区)、起始字符、数据字符、校验字符、终止字符等部分(如下图所示)。,表示特定信息的条码字符,校验条码准确性,提示阅读器进入准备阅读状态,开始,结束,二、条码

35、的编码方法1.模块组合法模块组合法是指在条码符号中条与空白若干个标准宽度的模块组合而成。一个标准宽度的模块条表示二进制的“1”，而一个标准宽度的空模块表示二进制的“0”。如下图所示。,技术基础一维条形码,技术基础一维条形码,2.宽度调节法宽度调节法是指在条码中条与空的宽窄设置不同，用宽单元表示二进制的“1”，而用窄单元表示二进制的“0”，宽窄单元之比一般控制在2 3。25 条码属于按宽度调节法编码的条码符号(如下图所示)。,技术基础一维条形码,三、物流条码1.商品条码(1)EAN-13商品条码由13位数字代码组成，其结构及条码构成符号见下图和下表。,技术基础一维条形码,我国 EAN-13代码分

36、三种结构，每种代码结构由三部分组成。见下表。,技术基础一维条形码,(2)EAN-8码EAN-8 码由8 个数字组成，属EAN-13 码的压缩版，用于包装较小的商品上。与EAN-13码相比，EAN-8没有厂商代码，仅有前缀码、商品代码和校验码。其结构及条码符号构成见右图和下表。,技术基础一维条形码,2.储运单元条码储运单元是为了便于储运由消费单元组成的商品包装单元。储运单元分为定量储运单元和非定量储运单元。定量储运单元一般采用 13位或 14位数字编码，13位数字编码使用 EAN-13条码标识，14位数字编码可使用14位交插25条码(ITF-14)或EAN-128条码标识。其编码的代码结构如下表

37、所示。,变量储运单元由14位数字的主代码和6位数字的附加代码组成，附加代码标识数量，如下表所示。主代码用ITF-14(交插25条码)条码标识，附加代码用ITF-6(6位交插25代码)标识，也可用 EAN-128条码标识主代码和附加代码。,技术基础一维条形码,(1)交叉25条码交插25条码是连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码(如图2-8所示)。交插25条码符号的编码是以两个字符为单位进行编码，其中一个字符以条编码，另一个字符以空编码，每个字符由5个单元组成，其中三个窄单元表示0，两个宽单元表示1，两个字符的条空相互交叉组合在一起。,技术基础一维条形码,在一个交插25码符号中，组成条码符号的

38、字符个数为偶数，当于符是奇数个时，应在左侧补O变为偶数。条码字符从左到右，奇数位于符用条表示，偶数位于符用空表示。如下图所示。,技术基础一维条形码,(2)ITF-14 条码和ITF-6 条码它的编码与交插25 条码相同，都是以两个字符为单位进行编码，其中一个字符以条编码，另一个字符以空编码，每个字符由三个窄单元和两个宽单元组成，两个字符的条空相互交插组合在一起。如左下图显示ITF-14条码，右下图 显示ITF-6条码。,2.贸易单元128条码(1)UCC/EAN-128码的构成EAN-128 码由左侧空白区起始符、数据字符、校验符、终止符、右侧空白区组成，如下图所示。UCC/EAN-128码构

39、成及模块分配如下表所示。,技术基础一维条形码,技术基础一维条形码,(2)UCC/EAN-128 码的组成内容,（一）条形码概述（二）一维条形码（三）二维条形码（四）条形码应用,技术基础条形码技术,技术基础二维条形码,二维条码是在水平和垂直方向的三维空间存储信息的条码一、二维条码的结构1.行排式二维条形码将一维条形码的高度变窄，再依需要堆成多行。,技术基础二维条形码,2.矩阵式二维条形码以矩阵的形式组成，在矩阵的相应元素位置上，用点的出现表示二进制的“1”，不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。,二、二维条码的特性1.高密度2.可以表示多种语言文字3.可表示图像数据4.

40、可引入加密机制,三、PDF417条码简介PDF是取英文Portable Data File 三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。PDF417 条码是一种多层、可变长度、具有高容量和强纠错能力的连续型行排式二维条码。,技术基础二维条形码,（一）条形码概述（二）一维条形码（三）二维条形码（四）条形码应用,技术基础条形码技术,技术基础条形码的应用,一、条码在POS(Point of Sale)系统中的应用以超市为例，介绍条码技术在pos系统的应用。,1.商品流通的管理(1)收货，(2)入库和出库，(3)查价，(4)销售，(5)盘点2.客户的管理主要应用在会员制超市中3.供应商管理货物的追踪

41、服务4.员工的管理主要是应用在行政管理上,技术基础条形码的应用,二、条码在物流中的应用第一阶段是自动结算;第二阶段是应用于企业的内部管理;第三阶段是与贸易伙伴合作，应用于整个供应链的物流配送、连锁经营和电子商务。1.分拣、运输应用物流条码使包裹或产品自动分拣到不同的运输机上2.物料管理将物料进行编码并且打印条码标签,3.仓库管理划分货物品种，并且分配惟一的编码，也就是“货号”对存货空间的管理进行货物单件管理提供差错处理仓库业务管理4.市场销售链管理采集产品的单品条码信息，就可根据产品单件标识条码记录产品销售过程，完成产品销售链跟踪。,技术基础条形码的应用,技术基础,物联网技术基础,技术基础Zi

42、gBee技术,（一）ZigBee技术概述（二）ZigBee频带和传输（三）ZigBee网络拓扑及协议栈（四）ZigBee应用,技术基础ZigBee技术概述,ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它依据IEEE 802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。802.15.4强调的就是省电、简单、成本又低的规格。802.15.4的物理层（PHY）采用直接序列展频（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）技术，以化整为零方式，将一个讯号分为多个讯号，再经由编码方式传送讯号避免干扰

43、。在媒体存取控制（MAC）层方面，主要是沿用WLAN中802.11系列标准的CSMA/CA方式，以提高系统兼容性，所谓的CSMA/CA是在传输之前，会先检查信道是否有数据传输，若信道无数据传输，则开始进行数据传输动作，若有产生碰撞，则稍后重新再传。可使用的频段有3个，分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是16、1、10个。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。,什么是ZigBee？,ZigBee是一组基于IEEE批准的 802.15.4无线标准研制开

44、发的、有关组网、安全和应用软件方面的技术。IEEE 802.15.4仅处理MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。一个真正的ZigBee，由ZigBee Alliance所主导的标准，定义了网络层（Network Layer）、安全层（Security Layer）、应用层（Application Layer）、以及各种应用产品的资料（Profile）；而由国际电子电机工程协会（IEEE）所制订的802.15.4标准，则是定义了物理层（PHY Layer）及媒体存取层（Media Access Control Layer；MAC Layer）。ZigBee协议

45、套件的基本需求：8位处理器 协议套件软件需要32K字节的ROM 最小协议套件软件需要4K字节的ROM 通常，网络主节点需要更多的RAM，以容纳网络内所有节点的设备信息、数据包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存储等,技术基础ZigBee技术概述,ZigBee与IEEE 802.15.4,技术基础ZigBee技术概述,IEEE 802.15 WPAN工作组负责制定无线个人网WPAN的通信标准。IEEE 802.15下面有4个分标准：802.15.1为BlueTeeth（蓝牙），802.15.2为共存性 802.15.3为高数据传输率的WPAN，802.15.4为低数据传输率的WPAN。802.

46、15.1、802.15.2、802.15.3和802.15.4均正式公布。,短程无线网络的标准,数据传输速率低：10KB/秒250KB/秒，专注于低传输应用功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用624个月 成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本 网络容量大：网络可容纳65,000个设备。时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）,各个应用可灵活确定其安全属性。有效范围小：有效覆盖范围1

47、075米，具体依据实际发射功率大小和各种不同的应用模式而定工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段,技术基础ZigBee技术概述,ZigBee技术的特点,技术基础ZigBee技术,（一）ZigBee技术概述（二）ZigBee频带和传输（三）ZigBee网络拓扑及协议栈（四）ZigBee应用,技术基础ZigBee技术频段和传输,网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中最复杂的一种，存储容量最大、计算能力最强。发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息。全功能设备(F

48、FD)：可以担任网络协调者，形成网络，让其它的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征更多的存储器、计算能力可使其在空闲时起网络路由器作用。也能用作终端设备精简功能设备(RFD)：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。附带有限的功能来控制成本和复杂性在网络中通常用作终端设备。ZigBee相对简单的实现自然节省了费用。RFD由于省掉了内存和其他电路，降低了ZigBee部件的成本，而简单的8位处理器和小协议栈也有助于降低成本。,ZigBee设备类型,技术基础ZigBee技术频段和传输,（一）Zi

49、gBee技术概述（二）ZigBee频带和传输（三）ZigBee网络拓扑及协议栈（四）ZigBee应用,技术基础ZigBee技术,技术基础ZigBee网络拓扑及协议栈,应用层：最重的是已涵盖了服务（Service）的观念，所谓的服务，简单来看就是功能。包括3部分：与网络层连接的APS（应用支持子层）ZigBee设备对象（ZDO）装置应用行规 网络/安全层确保MAC层的正确操作，提供合适的连接应用层的接口包含两个服务入口：数据服务入口和管理入口。前者实现网络级协议数据单元、协议特定路由；后者实现配置一个新设备、启动一个网络、加入或离开网络、地址分配等。安全方面的规范涉及ZigBee所提供的安全性方

50、法，包括密钥建立、密钥传输、框架保护、设备管理等。媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4协议负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束确认模式的数据传送和接收可选时隙，实现低延迟传输支持各种网络拓扑结构网络中每个设备为16位地址寻址,技术基础ZigBee网络拓扑及协议栈,低速无线设备,工业、农业和商业,消费电子,个人健康监护,玩具和游戏,家庭自动化,PC 机的外围设备,技术基础ZigBee技术应用场合,（一）ZigBee技术概述（二）ZigBee频带和传输（三）ZigBee网络拓扑及协议栈（四）ZigBee应用,技术基础ZigBee技术,技术基础ZigBee技术应用领域,消费性电子设备 家庭