专题-物联网电子商务应用.ppt

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1、第四章 物联网电子商务应用,物联网电子商务应用,电子商务应用专题：,内容概要,物联网电子商务技术架构,2,1 物联网基本概念,1.1 物联网概念的提出,“物联网”概念的正式的提出是在2005年11月17日，在突尼斯举行的“信息社会峰会上，国际电信联盟发布了ITU 互联网报告2005：物联网。该报告指出：无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过互联网进行数据交换。,1.2 物联网的定义,1）物联网（The Internet of Things，IoT）的定义有多种，普遍认可的一种是：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

2、，将任何物品通过有线与无线方式与互联网连接，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。,1.2 物联网的定义,2）对“The Internet of Things”可理解为“物物相连的互联网”，但互联网原义指计算机网络，所以“物联网”有两层含义：第一，物联网的基础和支撑仍是功能强大的计算机系统，它是以计算机网络为核心进行延伸和扩展而成的网络；第二，其用户端已延伸和扩展到了众多物品与物品之间，进行数据交换和通信。,1.2 物联网的定义,3）英文百科Wikipedia的定义较简单：The Internet of Things refers to a network o

3、f objects，such as household appliances，物联网即“像家用电器一样的物体的互联网络”。同时在不同场合中有不同的表述方式，如M2M（Machine to Machine）、传感网（Sensor Networks）、普适计算（Pervasive Computing）、泛在计算（Ubiquitous computing）、环境感知智能（Ambient Intelligence）等，都从不同侧面各自反映了物联网的一些特征。,2 物联网电子商务技术架构,2.2 无线网络,2.3 无线传感器网络,2.4 无线接入技术,2.5 自动识别技术,2 物联网电子商务技术构架,图

4、4-1 物联网电子商务技术构架,2 物联网电子商务技术构架,感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码扫描设备、RFID标签和读写器、视频监控摄像头、GPS、手机与移动设备等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由互联网、无线通信网、物联网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。,2.1 传感器技术,1）传感器

5、的定义 传感器的英文是“Sensor”，意为感觉或知觉等。国际电工委员会（IEC）定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”，即其是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。它的前端由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。,2）传感器的应用,各种传感器用来监视和控制生产过程中的各种参数，使设备工作在最佳或正常状态，并使产品达到质量要求。在家用电器领域，如全自动洗衣机、电饭煲、冰箱和微波炉等都离不开传感器。在医疗卫生领域，电子脉博仪、体温计、医用呼吸机、超声波诊断仪、断层扫描（C

6、T）及核磁共振诊断设备等，都大量地使用了各种各样的传感技术。在军事国防领域，各种侦测设备，红外夜视探测，雷达跟踪、武器精确制导等，没有传感器是难以实现的。在航空航天领域，空中管制、导航、飞机的飞行管理和自动驾驶着陆系统等，都需要大量的传感器。,2.2 无线网络,无线网络是物联网的基础，包括远距离无线连接的语音和数据网络，近距离无线连接的红外线及射频技术等。通常用于各种设备如便携式计算机、台式计算机、手持终端、个人数字助理（PDA）、移动电话、笔式计算机，以及大量带有无线传感器的装置等的接入。,1）无线网络分类,1）无线网络分类,（1）无线广域网（WWAN），用户可通过公用或专用网络建立无线网络

7、连接，以覆盖广大的地理区域，例如若干城市或国家和地区。（2）无线城域网（WMAN），它可在城区的多个场所之间创建无线连接（如一个城市或大学校园的多个办公楼之间），使用无线电波或红外光波传送数据，为用户提供高速互联网接入的宽带无线接入服务。（3）无线局域网（WLAN），可为用户创建本地无线连接。可用于临时办公室或其他流动场所，使用户能在不同时间、不同场所、或同一办公楼的不同地方工作。（4）无线个人网（WPAN），它使用户能为个人操作空间（POS）设备（如 PDA、移动电话和笔记本电脑等）创建临时无线通讯。POS指以个人为中心，最大距离为10米的一个空间范围。目前两个主要技术是蓝牙和红外线。,2）

8、无线网络的特点,2.3 无线传感器网络,无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是信息科学领域中一个全新的发展方向，从某种意义上说，物联网就是无线传感器网络。1）无线传感器网络概述 无线传感器网络经历了3个阶段：,无线传感器网络在电子商务应用主要集中在：,2）无线传感器网络在电子商务的应用,2.4 无线接入技术,1）无线接入标准,无线接入标准,W-CDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,WiMAX,2）Wi-Fi,Wi-Fi是一种将个人电脑、各种手持设备等以无线方式互连的技术，通过无线路由器，实现覆盖范围内的设备联网。当无线路由器连接了上网线路时，则被称

9、为“热点”。热点可短程传输无线信号（通常为100m），当支持Wi-Fi 的上述设备遇到热点时，就可无线连网。Wi-Fi特点：,3）近距离无线通讯技术（NFC）,NFC即Near Field Communication，一种近距离或近域非接触式识别和互联通信技术，可在移动设备、电子产品、PC和智能控件间进行近距离无线通信，可让消费者简单直观地交换信息、访问内容与开展电子商务。它可将非接触读卡器、非接触卡和点对点通信器件整合进一块芯片，为人们的生产、生活与商务提供了众多的开放接口与应用。,4）蓝牙技术,蓝牙（Bluetooth）是一种支持设备间短距离无线通信技术，能在移动电话、PDA、无线耳机、笔

10、记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。它能有效简化移动设备之间的通信，也能简化设备与互联网之间的通信。,4）蓝牙技术,4）蓝牙技术,5）紫蜂,“Zigbee”的音译，Zigbee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据率、低成本、低复杂度的无线网络技术；zigbee采取了强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；zigbee增加了逻辑网络、网络安全和应用层；zigbee的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费型电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合；主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能

11、。在标准化方面，工作组主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面 的工作将由ZigBee 联盟负责。ZigBee联盟成立于2002年8月，由英国Invensys 公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。,ZigBee技术简介-短程无线网络标准,WWAN,WMAN,WLAN,WPAN,传输范围,0.01,10,1,0.1,100,1000,数据传输率（Mbps）,ZigBee技术简介-短程无线网络标准,文本,因特网/声音,压缩图片,多通道数字图像,低高

12、,短程长程,ZigBee技术简介-无线网络标准的比较,ZigBee技术简介-ZigBee与,ZigBee是一组基于无线标准研制开发的，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。ZigBee是由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）所定制的标准，则是定义了物理层（PHY Layer)及

13、媒体存取层（Media Access Control Layer;MAC Layer)。,ZigBee技术简介-ZigBee协议栈,8位处理器协议栈简介紧凑 4K-32k网络主节点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。,ZigBee技术简介-ZigBee频带和数据传输率,ZigBee技术简介-ZigBee物理信道,ZigBee技术简介-ZigBee网络拓扑结构,星型,网状型,簇状型,网络协调器,全功能设备(FFD,Router):可以支持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信,精简功能设备(RFD):只支持星型

14、结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。,ZigBee技术简介-ZigBee网络设备类型,网络协调器：包含所有的网络消息，是3种设备类型中嘴复杂的一种，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（FFD）：可以担任网络协调者，形成网络，让其他的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

15、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技术简介-ZigBee网络设备类型,ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络,MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过多级跳的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。,ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络,Mesh是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动

16、建立和维护。通过以上ZigBee Mesh结构图可以得知，一个ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有若干个路由器。协调器负责整个网络的建网，同时它也可作为与其它类型网络的通讯节点（网关）。构成协调器和路由器的器件必须是全功能器件（FFD），而构成终端设备的器件可以是全功能器件，也可是简约功能器件（RFD).,ZigBee技术简介-ZigBee网状（MESH）网络,ZigBee采用按需路由算法AODV，在节能和网络性能上都有着很大的优势。AODV路由协议是一种基于距离矢量的按需路由算法，只保持需要的路由，而不需要节点维持通信过程中未达目的节点的路由。节点仅记住吓一跳，而非像源节点路由那样记

17、住整个路由。它能在网络中的各移动节点之间动态地、自启动地建立逐跳路由。当链路断开时，AODV会通知受影响的节点，从而使这些节点能被确认为无效路由。AODV允许移动节点响应链路的破损情况，并以一种及时的方式更新网络拓扑。AODV操作是无还回的，并避免了当Adhoc网络拓扑变化时快速收敛的无限计算问题（特别是当一个节点进入网络时）。,ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证,物理层RF通信连接直序扩频采用高处理增益明晰的信道检测对干扰能量进行检测 协议基于CRC的误码监测/校正采取了避免冲突的策略CSMA/CA为固定带宽的通信业务预留了专用的有保证的时隙发送的数据包都有待于接收方的确认，如

18、出现问题进行重发保持数据包的及时传输Packet data freshness,ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证,通信可靠机制ZigBee采用了CSMA-CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；明晰的信道检测MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接受方的确认信息。网络的自组织自语能力强ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连结关系，组成结构化的网络；ZigBee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑

19、结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。,ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证,在低信噪比的环境下ZigBee具有很强的抗干扰性能。,误码率,信噪比dB,bluetooth,ZigBee技术简介-ZigBee通信可靠性保证,ZigBee技术简介-ZigBee技术优势,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6-24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65000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

20、接入时延为15ms。网络的自组织、自愈能力强，通信可靠数据安全：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工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、86MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段,ZigBee技术简介-ZigBee应用场合,无线传感器网络WSN；带负载管理功能的自动抄表（AMR）系统；智能交通、油气生产遥测遥控通信系统；监控照明、HVAC和写字楼安全；农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；工业制造、过程控制遥测遥控；对患病、设备及设施进行医疗和健康监控；

21、家庭监控、HVAC、安防报警系统运用；有源RFID应用，用于产品运输、产品跟踪、存储较大物品和财产管理；军事应用，包括战场监视和机器人控制；汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态。,RFID数据传输-zigbee在RFID数据远程传输中的应用,由于RFID的传输距离相对比较近，利用ZIGBEE无线网络作为RFID的远程无线传输网络，可以很好地结合RFID和ZIGBEE的技术优势，组合成一个比较完美的RFID应用系统。,ZigBee技术应用解决方案,结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee的油田油井遥测遥控无线通信,ZigBee技术应用

22、解决方案,ZigBee技术在石油石化行业的应用,液化天然气罐远程监控,汽油管线的腐蚀监测,润滑油供应链,汽油管线侵入者监测,液化天然气容器跟踪,ZigBee技术应用解决方案,ZigBee技术在石油石化行业的应用,化工产品铁路槽车的远程信息处理,游船引擎震动监控,油罐车驾驶员安全措施,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee技术的管道监测无线数据传输网络,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性。每幢单元楼设置一个ZigBee远端节点一个小区设置一个ZigBee中心节点ZigBee中心节点数据通过GPRS/CD

23、MA或ADSL上传到集抄中心,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee技术的无线三表远程抄表系统,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee技术的水文水利监测无线数据传输网络,采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性每个水文水利计量处设置一个ZIGBEE远端节点一个区域监测点设置一个ZIGBEE中心节点ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到监测中心,ZigBee技术应用解决方案,ZigBee智能交通控制系统无线通信方案,ZIGBEE无线通信的交通信号控制系统-交通路口控制通信,ZigBee技术应用解决方案,ZigBee智能交通控制系统无线通信方案,ZIG

24、BEE无线通信的交通信号控制系统-远程实时控制通信,ZigBee技术应用解决方案,医院对病患、监护设备及设施进行医疗和健康监控,借助于各种传感器和ZIGBEE网络，准确且实时地监测病人的血压、体温和心跳速度等信息，从而减少医生查房的工作负担，有助于医生作出快速的反应，特别是对重病和病危患者的监护治疗。,ZigBee技术应用解决方案,基于ZigBee技术的无线点餐系统通信解决方案,小结,ZigBee作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，有效弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键技术在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。我们有理由相信在不远

25、的将来，将有越来越多的内置式ZigBee功能的设备进入我们的生活，并极大地改善我们的生活方式和体验。从到ZigBee不难发现，这些标准的目的，就是希望以低价进入产业自动化控制、能源监控、机电控制、照明系统管控、家庭安全和RF遥控等领域。传递少量信息，例如：控制(control)或是事件(Event)的资料传递，都是ZigBee容易发挥的战场。ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。主要应用领域包括工业控制、消费型电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。对于传送长度一般为几十字节的传感器读数来说，高带宽是多余的，ZigBee地带宽的奇迹是节能，正好有助于它实现其低功率、低成本和强

26、健性的目标。,6）UWB,UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在10米左右的范围内实现数百Mbits至数Gbits的数据传输速率。它具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小、保密性好，穿透力较高等诸多优势，能在室内提供与有线相媲美的性能。,6）UWB,实例如下：（1）交通信息服务系统。包括路况监测、实现预警、建筑物信息、天气预报和行驶建议，还可用作紧急援助事件的通信。（2）家庭数字娱乐中心。目前，家庭电子消费产品如PC、DVD、DVR、数码相机、数码摄像机、HDTV、PDA、数字机顶盒、MD、MP

27、3、智能家电等层出不穷。家庭数字娱乐中心的概念是：将住宅中所有的上述娱乐设备、智能家电和互联网等都连接一起，人们可在家中任何地方仅用一种操控器就能使用它们。但如何把这些相互独立的信息产品结合起来，是建立家庭数字娱乐中心的关键问题，而UWB的技术特点无疑提供了一种很好的选择。,2.5 自动识别技术,自动识别技术是应用一定的识别装置，自动获取被识别物品的相关信息，供给后台系统来完成相应处理与控制的一种技术。该技术近几十年在全球迅猛发展，形成了一个包括条形码技术、磁条磁卡技术、IC卡技术、光学字符识别、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、物理、机电、通信技术为一体的高新技术学科。,2.5

28、 自动识别技术,如商场的条形码扫描系统就是一种典型的自动识别技术。售货员通过POS系统扫描仪扫描商品条形码，就可获取商品名称、价格、打折信息；输入数量，后台即可计算出该批商品的价格。当顾客使用银行卡时，刷卡支付过程也以自动识别技术为前提。自动识别技术是计算机、通信和自动化技术相结合的综合技术，它在电子商务、自动交易领域发挥核心作用。,2.5 自动识别技术,自动识别管理信息系统包括自动识别系统（Auto Identification System，简称 AIDS），应用程序接口（Application Interface,简称API）或中间件（Middleware）和应用系统软件。自动识别系统完

29、成系统的采集和存储工作，应用系统软件对自动识别系统所采集的数据进行应用处理，而应用程序接口软件则提供自动识别系统和应用系统软件之间的通讯接口包括数据格式，将自动识别系统采集的数据信息转换成应用软件系统可以识别和利用的信息并进行数据传递。,自动识别系统模型图,1）无线射频识别技术,（1）无线射频识别技术的基本概念 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。,（1）无线射频识别技术的基本概念,RFID单元包含电子标签和阅

30、读器两部分。电子标签是其数据载体，由天线和芯片组成。依据供电方式不同，可分为有源电子标签（Active tag）、无源电子标签（Passive tag）和半无源电子标签（Semi-passive tag）。有源电子标签有内装电池，无源电子标签没有内装电池，半无源电子标签部分依靠电池工作；依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。无线射频识别阅读器（读写器）通过天线与无线射频识别电子标签进行无线通信，实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有发送器和接收器模块、控制单元及阅读器天线。,（2）无线射频识别技术的基本原理,

31、无线射频识别技术应用系统包括可编程电子标签、读写器以及处理数据的远端计算机三个部分。电子标签也就是射频卡，具有智能读写及加密通信的能力。读写器由无线收发模块、控制模块和接口电路组成，通过调制的RF通道向标签发出请求信号，标签回答识别信息，读写器把信号送到计算机或其他数据处理设备中。,（2）无线射频识别技术的基本原理,在应用中，电子标签附在待识别物体表面，其中保存有约定格式的电子数据。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流，同时利用此能量发送出自身编码等信息，读写器读取信息并解码后传送至主机并进行相关处理，达到自动识别物体或驱动作业的目的。图中周边跑道状物为天线，上

32、部小圆状物体为集成电路芯片，相当于一个具有无线收发功能加存储功能的单片系统，通过连线将其与天线联结起来。,电子标签示例,（2）无线射频识别技术的基本原理,阅读器又称为读出装置、扫描器、通讯器、读写器。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的无接触耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。,射频识别系统的构成示意图,（2）无线射频识别技术的基本原理,阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。电感耦合为变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据电磁感应收取信号；电磁反向散射耦合为雷达模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息。电感耦合方式一般适合

33、于中、低频工作的近距离射频识别系统。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3l0m。,2）条形码技术,条形码由一组规则排列的条和空、相应的数字组成，“条”指光线反射率较低的部分，“空”指光线反射率较高的部分，这种用条、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。这些条和空可有各种不同的组合方法，构成不同的图形符号，如一维与二维图型即各种符号体系，也称码制，适用于不同的应用场合。该自动识别技术，具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点，在当今的自动识别技术中占有重要的地位。,（1）一维条形码识别系统及原

34、理,条形码简称条码，是由一组黑白相间、粗细不同的条状符号组成，条码隐含着数字信息、字母信息、标志信息、符号信息，主要用以表示商品的名称、产地、价格、种类等，是全世界通用的商品代码的表示方法。,（1）一维条形码识别系统及原理,一维条码的条纹由一组宽度不同，反射率不同的黑色的条和白色的空按规定的编码规则组合起来的。为能读出条形码所代表的信息，需要条形码识别系统，它由条形码扫描器（阅读器）、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成。它们能使扫描光线产生不同的反射接受效果，在光电转换设备上转换成不同的电脉冲，形成可以传输的电子信息。由于光的运动速度极快，所以，可以采用各种光电扫描设备，如光笔扫

35、描器、台式扫描器、手持式扫描器、固定式光电及激光快速扫描器等，准确无误地对运动中的条码予以识别。,（1）一维条形码识别系统及原理,目前国际上通用的和公认的物流条码码制主要是UPC条形码和EAN条形码。UPC条形码是由美国统一代码委员会制定的一种条形码，EAN13条形码是由欧洲编码委员会编制的。我国制定的通用商品条形码结构与EAN13条形码结构相同。它是由13位数字及相应的条码符号组成：前缀码，由三位数字组成，是国家的代码，我国为690，是国际物品编码会统一决定的；制造商代码，由四位数字组成，我国物品编码中心统一分配并统一注册，一个制造商一个码；商品代码，由五位数字组成，表示每个制造商的商品，由

36、制造商决定，可以标识10万种商品；校验码，由一位数字组成，用以校验前面各码的正误。,标准版商品一维条码（EAN13条码）,（2）二维条形码,由于一维条形码的信息量小，如商品条形码仅有13位数字，仅能作检索标识，详细信息只能依赖后台数据库，因而一维条形码的应用受到了相当的限制。一维条形码在一个方向表达信息，另一方向则不表达信息；如水平和垂直方向皆能存储信息，就称为二维条形码（2-dimensional bar code），简称二维码。二维条形码利用特定的几何图形按一定的码制以平面的黑白相间的图形记录数据，在代码编制上巧妙地利用“0”、“1”比特流，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值

37、信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。,（2）二维条形码,二维码能在横向和纵向两个方位同时表达信息，故能在很小面积内表达大量的信息。如果说一维条形码是商品的身份证，二维条形码则是商品便携的数据库。二维条形码具有高密度、大容量、安全性强的特点。它可不依赖数据库的存在，而实现对各种信息的采集和识别。,（2）二维条形码,二维条形码的码制,PDF 417码示例,这是一种堆叠式二维码标准，全称为Portable Data File，意为“便携数据文件”，在美国得到广泛应用，其示例如图所示。,（2）二维条形码,二维条形码的码制,QR码示例,QR全称为Quick Response

38、code，意为快速响应。它是目前日本主流的二维码技术标准，除可表示日语中假名和ASCII码字符集外，还可高效地表示汉字。由于发明企业放弃其专利权而供任何人或机构任意使用，故现已成为目前全球使用面最广的一种二维码。,（2）二维条形码,二维条形码的码制,DM码示例,DM码全称为Data Matrix即数据矩阵之意。DM采用了复杂的纠错码技术，使得该编码具有超强的抗污染能力，在韩国得到广泛应用，其示例如图4-8。,（2）二维条形码,二维条形码的码制,GM 网格矩阵码示例,GM和CM均由原中国信息产业部于作为行业推荐标准发布。GM码：GM码为网格矩阵码（Grid Matrix Code）,是一种正方形

39、二维码，该码制的码图由正方形宏模块组成，每个宏模块由6乘6个正方形单元模块组成。网格码可以编码存储一定量的数据并提供5个用户可选的纠错等级，其示例如图4-9所示。,（2）二维条形码,二维条形码的码制,CM 紧密矩阵码示例,CM码为紧密矩阵（Compact Matrix）码。通过分析齿孔定位信息和分段信息可快速完成二维条形码图像的识别和处理，示例如图。,（2）二维条形码,国内主流二维码应用概况 目前国内主流的二维码以QR码为主，其次是DM码。目前中国移动采用QR和DM码，继2006年DM码识别系统开通后，中国移动针对个人服务的QR码也已就绪。国内火车票普遍采用QR码，且QR码不存在专利纠纷问题，

40、故其应用将在国内很快普及。,3 物联网电子商务应用,3.1 物联网智能商业,3.2 智能物流,3.3 智能交通,3.6 军事航天,3.4 精准农业,3.5 职能家居,3.1物联网智能商业,物联网在商业领域的应用，是一种将技术转化为交易与管理模式的过程。技术角度主要从移动销售、物品感知、过程数据采集、信息分析、自动控制和客户体验等应用上考虑，系统上则需建立成套的数据感知、接收和分析链，覆盖生产过程溯源、安全与合格证据、同类商品选择、购物提醒、虚拟效果模拟、电子钱包、自动结算、会员打折、缩短结算时间等方面上。,3.1物联网智能商业,物联网在零售业的应用示意,3.1物联网智能商业,3.1物联网智能商

41、业,3.2 智能物流,智能物流是综合利用集成智能化技术、传感器、射频技术等，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理、判断和自行解决物流中某些问题的能力。,智能物流的未来发展将会呈现四个特点,3.2 智能物流,通过智能物流系统的四个智能机理，来分析智能物流的应用前景：,3.3 智能交通,智能交通系统将依靠预先部署的基础设施。例如，嵌入路面的电磁感应器，部署在主要道路交叉口的交通摄像头，高速公路收费口安装的射频标签(RFID)读取器。车载网络的短距离通信能力将会改变这种传统的智能交通系统的通信模式，可以大幅提高未来交通系统的安全和效率，并将车辆连接到计算机网络。车载物联网能够在行驶中

42、的车辆之间建立无线通信，也能够在过路车辆和路边基站之间建立无线通信。利用多跳转发的方式，车载网络能够让两个在信号范围之外的车辆也建立通信连接。车载网络将成为未来智能交通系统的重要组成部分。未来十年内城市中能够普及这种智能车联网，实现“不堵车、不撞车”的愿望。,3.3 智能交通,(1)智能交通安全应用安全应用包括碰撞预警、电子路牌、红绿灯警告、网上车辆诊断、道路湿滑检测、动态路线引导、安全驾驶支持等。通常这类应用利用短距离通信实时性的特点来为司机提供即时警告。(2)智能交通效率应用效率应用包括城市交通管理、交通拥塞检测、路径规划、公路收费、公共交通管理等。这类应用致力于改善公众和个人的出行效率。

43、(3)智能交通商业应用商业应用包括基于位置的服务、辅助泊车、汽车防盗、车况检测，将带给人们巨大的商机。这些商业应用的种类繁多，如，最近的餐馆、最便宜的加油站、商场促销信息等。这些可能的商业应用将为服务业带来新的竞争手段。,3.4 精准农业,精准农业（Precision Agriculture）是现代农业与信息化融合的产物，它将传统作物学、农艺、土壤、植保、测量和优化控制技术等集成在农机装备上，与田间信息采集技术、优化与决策支持技术融为一体，在3S（即GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感监测系统）技术的支持下，实现小范围农田定位按照作物需要进行灌溉、施肥、病虫害管理等方面的作业，使农

44、业进入高科技时代。,3.4 精准农业,比如一棵西红柿的生长过程，用传感器对植物栽培的养分、水分、温度、湿度、光照等多种信息进行获取，然后无线传输到中心控制室的计算机系统里，实施全程监控和数据化管理。可以实时感知生产过程中植物的生长状态，适时灌溉、施肥，并将温度、湿度、光照控制在合适的范围。RFID电子标签可以对每批种苗来源、等级、培育场地以及在培育、生产、质检、运输等过程中具体实施人员等信息进行有效、可识别的实时数据存储和管理。基于物联网的精准农业管控系统可通过现代传感技术及通信技术对蔬菜从来源、生产、检测体系及流通等环节进行全过程可视数字化管理，并为消费者提供全过程可视追溯查询平台。,3.5

45、 智能家居,借助物联网技术，智能化家居监控管理系统能为用户提供全新生活方式，家庭安防、家庭医疗、老人幼儿监护、购物、资讯、娱乐等功能均可实现。例如，可以随时随地通过网络、打电话、发短信与智能家电对话，了解家庭各种电器的运行状态，可以获得家电维修服务网络的主动关照，从而始终保持家用电器的最佳状态。将物联网技术、智能家居系统等科技元素融入现代住宅，已经成为未来住宅发展的方向之一。海尔U-home智能家居平台已在青岛东城国际、济南全运村、呼和浩特东岸国际等多个小区获得应用。例如家人外出时记不起是否已锁房门，可通过手机对门锁进行检查，或者直接发送指令将门锁起来；同样当记不清离家时家用电器是否关闭时，也

46、可用手机对查证并发指令将其关闭。,3.6 军事航天,物联网被许多军事专家称为“一个未探明储量的金矿”，正在孕育军事变革深入发展的新契机。在国防科研、军工企业及武器平台等各个环节与要素设置标签读取装置，通过无线和有线网络将其连接起来，那么每个国防要素及作战单元甚至整个国家军事力量都将处于全信息和全数字化状态。可以设想，从卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等单个装备，到海、陆、空、天、电各个战场空间；从单个士兵到大规模作战集团，通过物联网可以把各个作战要素和作战单元甚至整个国家军事力量都链接起来，实现战场感知精确化、武器装备智能化、后勤保障灵敏化。可以说，物联网扩大了未来作战的时域、空域和频域，对

47、国防建设各个领域产生了深远影响，将引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。,3.6 军事航天,美国国防高级研究项目管理局已研制出一些低成本的自动地面传感器，这些传感器可以迅速散布在战场上并与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合，通过情报、监视和侦察信息的分布式获取，形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预警体系。伊拉克战争中，美军多数打击兵器是靠战场感知行动临时传递的目标信息而实施对敌攻击的，甚至有人将信息化条件下作战称为“传感器战争”。,3.6 军事航天,美国宇航局航天飞机广泛使用传感器和视频监控系统，时刻监控可能出现的故障。例如航天飞机的外部燃料箱共有4个负责燃料水平测量的传感器，一旦发生燃料泄漏或其他异常情况，导致燃料水平过低，传感器就会发挥作用，自动切断发动机，因此这4个传感器又被称作“发动机停机传感器”。如果它们失灵，发动机会在燃料过低的情况下继续运转，有可能导致航天飞机系统发生事故甚至爆炸。,