物联网工程导论基础知识

基础部分

1.简述物联网定义

Ashton教授的定义：基于RFID、EPC等技术，在互联网的基础上构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。设想有两层意思：第一，物联网的核心和基础是互联网，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，并进行信息交换和通信。

温总理的定义：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

欧盟的定义：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。

国际电信联盟（ITU）的定义：物联网主要解决物品到物品（T2T)、人到物品（H2T）、人到人（H2H)之间的互联。物联网的核心技术主要是普适网络、

下一代网络和普适计算。

总体上：物联网可以概括为：通过传感器、射频识别、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各种可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

2.简述物联网的三个特征

一是互联网特征，即对需要联网的“物”一定要有能够实现互联互通的互联网络。

二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能。

三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。（如表1.1所示）

表1.1 物联网的三个特征

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

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互换和共享

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

3.数字城市与智慧城市有何区别

一是关注点不同。在数字城市阶段，人们关注的是信息的采集和传递；在智

慧城市阶段，人们更多的关注是信息的分析、知识或规律的发现以及决策反应等。

二是目标不同。数字城市以电子化好网络化为目标；智慧城市则以功能自动化和决策支持为目标。

三是实质不同。数字化的实质是用计算机和网络取代传统的手工流程操作；智慧化的实质则是用智慧技术取代传统的某些需要人工判别和决断的任务，达到最优化。

四是结果不同。数字化的结果是数据的积累和传递；智慧化的结果是数据的利用和开发，用数据去完成任务，去实现功能。如果说数据是信息社会的粮食，那么智慧技术则是将粮食加工成可用食品的工具。

4.简述微电网的定义及基本架构

定义：微电网是一种由微型电源和负荷共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。

基本架构：（如图1.1所示） 微电网 大电网

图1.1 微电网结构方框图

5.名词解释

WSN ：WSN 是Wireless Sensor Network 的简称，即无线传感网络，它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。

Zigbee ：Zigbee 是无线传感网络内各个要素统一通过进行信息传输的协议。可以说它是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂（bee ）生物能

风能 光伏 负荷 负荷 储能 热负荷 微型燃

气轮机

热负荷 燃料电池

是靠飞翔和“嗡嗡”（zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位

信息的，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本，主要适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

WiFi：WiFi全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它最大的优点就是传输速度较高，可以达到11Mb/s。另外，它的有效距离也很长，并与已有的各种802.11DSSS设备兼容，迅驰技术就是基于该标准的，无线上网已经成为现实。

GPS：GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，

而其中文简称为“球位系”。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成部分。

PLC：电力线通信（Power Line Communication)技术简称PLC，是指利用电力线传输数据和语音信号的一种通信方式。在低压（220V）领域，PLC技术首先用于负荷控制、远程抄表和家居自动化，其传输速率一般为200b/s 或更低，称为低速PLC。近几年国内外开展的利用低压电力线的传输速率在1Mb/s以上的电力线通信技术，称为高速PLC。

MEMS：MEMS（micro-Electro-Mechanical Systems)是微机电系统的缩

写。它主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。

6.什么叫现场总线，它有什么特点

现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。现场总线标准用于规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。

一般的现场总线具有以下几个特点：

（1）布线简单。由于采用串行方式，因此大多数现场总线采用双绞线，还有直接在两根信号线上加载电源的总线形式。这样，采用现场总线类型的设备和系统给人的明显感觉就是简单直观。

（2）开放性。一个总线必须具有开放性，这指两个方面：一方面能与不同的控制系统相连接，也就是应用的开放性；另一方面就是通信规约的开放，也就是开发的开放性。只有具备了开放性，才能使得现场总线既具备传统总线的低成本，又能适合先进控制的网络化和系统化要求。

（3）实时性。一般的现场总线都要求在保证数据可靠性和完整性的条件下具备较高的传输速率和传输效率。

（4）可靠性。一般总线都具备一定的抗干扰能力，同时，当系统发生故障时，具备一定的诊断能力，以最大限度地保护网络，同时较快地查找和更换故障节点。

7.简述云计算的概念

狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、

互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。

云计算是网络计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络储存、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。

8.RFID的基本组成部分有哪些，作用分别是什么

RFID系统有三部分组成

（1）电子标签（Tag)：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识别号（ID），无法修改、无法仿造。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。

（2）天线（Antenna)：在标签和阅读器间传递射频信号，即标签的数据信息。

（3）读写器（Reader)：读取（或写入）电子标签信息的设备，可设计

为手持式或固定式，可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。

RFID的应用系统有两个主要组成部分

（1）读写器：读写器一般作为计算机终端，用来实现对RFID卡的数据读写和储存，它是由控制单元、高频通信模块和天线组成的。

（2）RFID卡：是一种无源的应答器，主要是由一块集成电路(IC)芯片

及其外接天线组成。

9.画出运筹学的工作过程

（如图1.2所示）

构造模型

解释、修正

图1.2 运筹学的工作过程

10.物联网的软、硬件分别指什么

（如表1.2所示）

感知控制层网络传输层应用服务层

软件（平台）RFID中间件（产品

信息转换软件、数据

库等）

NS2、IAR、KEIL、

Wave

数据库系统、中间件

平台、云计算平台

硬件（平台）RFID应答器、阅读

器，天线组成的RFID

系统

CC2430、EM250、

JENNIC LTD、

FREESCALE BEE

PC和各种嵌入式终

端

表1.2 物联网体系框架

现实系统

现实系统

模型

模型结论