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〔關(guān)鍵詞〕物聯(lián)網(wǎng);高校圖書館;射頻識(shí)別技術(shù)
〔中圖分類號(hào)〕G25072 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕1008-0821(2012)11-0045-03
物聯(lián)網(wǎng)被稱為是繼個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后科技界的第三次信息革命,也被稱為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的第二個(gè)億萬級(jí)的產(chǎn)業(yè)。目前,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為世界各國科技和產(chǎn)業(yè)競(jìng)相關(guān)注的熱點(diǎn)。美、日、韓等國都已將物聯(lián)網(wǎng)提升到戰(zhàn)略發(fā)展高度,紛紛投入巨資,深入研究物聯(lián)網(wǎng)。我國也正高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。高校圖書館在信息時(shí)代扮演著重要的角色,研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于高校圖書館的管理與服務(wù)升級(jí)以及核心競(jìng)爭力的提升都有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 物聯(lián)網(wǎng)概述
1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念的出現(xiàn)
1998年,美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱為EPC(Electronic Product Code,EPC,電子產(chǎn)品編碼)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。1999年在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)議上提出了“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”。同年,中科院啟動(dòng)了“傳感網(wǎng)”研究,目前已建立了一些實(shí)用的傳感網(wǎng)。2005年11月17日在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上,ITU(International Telecommunication Union,國際電信聯(lián)盟)了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式將物聯(lián)網(wǎng)概念稱為The Internet of Things[1]。2008年底IBM提出的智慧地球戰(zhàn)略,進(jìn)一步明確和細(xì)化了物聯(lián)網(wǎng)的概念,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用潛力進(jìn)行了描述與分析,物聯(lián)網(wǎng)正式進(jìn)入公眾的視野。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義
物聯(lián)網(wǎng)的定義分為廣義和狹義兩方面。廣義來講,物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)未來發(fā)展的愿景,等同于“未來的互聯(lián)網(wǎng)”或者“泛在網(wǎng)絡(luò)”,能夠?qū)崿F(xiàn)人在任何時(shí)間、地點(diǎn),使用任何網(wǎng)絡(luò)與任何人與物的信息交換以及物與物之間的信息交換;狹義來講,物聯(lián)網(wǎng)是物品之間通過傳感器連起來的局域網(wǎng),不論接入互聯(lián)網(wǎng)與否,都屬于物聯(lián)網(wǎng)的范疇。
1.3 物聯(lián)網(wǎng)的特征
物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)物體具有全面感知能力,對(duì)信息具有可靠傳送和智能處理能力的連接物體與物體的信息網(wǎng)絡(luò)。它具有技術(shù)性、感知性、智能性等基本特征。
1.3.1 技術(shù)性
物聯(lián)網(wǎng)是技術(shù)變革的產(chǎn)物,是由多項(xiàng)信息技術(shù)融合而成的新型技術(shù)體系。通過射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)和智能嵌入式技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)將世界上的物體從感官上和智能上連接到一起。由此可見,物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)包含眾多先進(jìn)技術(shù)、復(fù)雜而龐大的系統(tǒng),而其發(fā)展又依賴其眾多技術(shù)的支撐和保障。
1.3.2 智能性
物聯(lián)網(wǎng)使得人們所處的物質(zhì)世界得以最大程度地?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控及管理。通過在物體上植入各種微型感應(yīng)芯片,借助無線通信網(wǎng)絡(luò),就可實(shí)現(xiàn)人與物體、物體與物體之間的智能連接、智能識(shí)別以及科學(xué)管理。
1.3.3 移動(dòng)性
物聯(lián)網(wǎng)通過在各種各樣的物理實(shí)體中植入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器,實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間的連通、任何地點(diǎn)的連通以及任何物體(包括人)之間的連通。可以對(duì)任何物體(包括人)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、追蹤、監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智能家居;ZigBee技術(shù)
DOIDOI:10.11907/rjdk.162351
中圖分類號(hào):TP301文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)文章編號(hào):16727800(2017)001018002
引言
隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人民生活水平日益提高,生活智能化、個(gè)性化、便捷化越來越受關(guān)注,智能城市、智能交通、智能社區(qū)逐漸走入人們生活,智能家居嶄露頭角。智能家居擁有智能、便捷、個(gè)性、安全等優(yōu)勢(shì),從時(shí)間、空間等方面提高人類生活質(zhì)量,具有廣闊的市場(chǎng)前景。1智能家居
智能家居(Smart Home)是利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等,將家居設(shè)備相關(guān)信息集成于一個(gè)以住宅為基礎(chǔ)的平臺(tái),構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備之間相互共享和交換,提升了家居的安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性,以及環(huán)保節(jié)能的居住h境[13]。2智能家居發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸融入人們生活,極大改變了人們的生活方式和理念。計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)逐漸向傳統(tǒng)家居滲透,物聯(lián)網(wǎng)冰箱、洗衣機(jī)、電視等智能家居出現(xiàn)在人們生活中,未來生活的智能化不再是遙不可及的夢(mèng)想。2.1國外智能家居發(fā)展情況
智能家居技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的實(shí)踐,最初起源于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展的美國,發(fā)達(dá)國家緊隨其后并提出符合本國國情的相關(guān)智能家居建設(shè)方案。在國外,智能家居技術(shù)起步早、技術(shù)成熟,智能家居系統(tǒng)人機(jī)交互性以及UI設(shè)計(jì)可操作性良好。
1984年,美國誕生了世界上第一幢智能建筑――都市辦公大樓 (City Place Building)。此樓最初并非“智能”,原因是聯(lián)合技術(shù)建筑系統(tǒng)公司(United Technologies Building System Co, UTBS)參與此建筑的裝修,獲得該大樓的空調(diào)、電梯及防災(zāi)設(shè)備等建設(shè)工程。UTBS公司作為這幢大廈的住戶,不僅將空調(diào)系統(tǒng)、電梯以及防火防災(zāi)等各子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)相連,而且利用嵌入式通信技術(shù)連接計(jì)算機(jī)與用戶通信終端,為大廈其他住戶提供相關(guān)的計(jì)算機(jī)服務(wù)和通信服務(wù)。都市辦公智能大廈在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的國家引起強(qiáng)烈反響,各國先后提出本國的智能方案。
1997年,比爾?蓋茨的智能化豪宅完工,首次引入智能化設(shè)備和系統(tǒng),其中包括智能照明設(shè)備和智能溫控系統(tǒng)。用戶可根據(jù)需求通過智能設(shè)備設(shè)置相關(guān)參數(shù),從而使生活環(huán)境達(dá)到最優(yōu)。智能化設(shè)備和系統(tǒng)從此走進(jìn)人們家中。
1998年,新加坡舉辦的電子消費(fèi)品國際展覽會(huì)上推出了家庭智能系統(tǒng),是“未來之家”的縮略模式[4]。該系統(tǒng)包含三表抄送、安防報(bào)警、家電控制等功能。
據(jù)2000年不完全統(tǒng)計(jì),新加坡約有5 000個(gè)家庭采用家庭智能化系統(tǒng),美國有超過400萬個(gè)家庭使用該系統(tǒng)。
國外智能家居發(fā)展至今,研究水平隨著人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求而提高,智能家居系統(tǒng)普及成必然趨勢(shì)。
2.2國內(nèi)智能家居發(fā)展情況
中科院最早啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)。雖然起步較晚,但我國的技術(shù)水平處于世界前列,具有研發(fā)優(yōu)勢(shì)和重大影響力[5]。
1999年,中國科學(xué)院研制出45Mbps的電力線高速通信產(chǎn)品,并運(yùn)用于沈陽一個(gè)擁有200戶規(guī)模的小區(qū),極大方便了人們?nèi)粘I睿@是中國最早將智能技術(shù)應(yīng)用于國民生活的實(shí)例。
2014年,美的與小米達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議,除資本層面外,小米與美的將在智能家居及生態(tài)鏈、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多種模式的戰(zhàn)略合作,包括雙方在智能家居、電商、物流和戰(zhàn)略投資等領(lǐng)域的對(duì)接。
2015年初,海爾與魅族的跨界合作終于落地。魅族入駐海爾U智能家居平臺(tái),海爾將向魅族開放其U平臺(tái)SDK,使魅族手機(jī)可控制所有海爾智能家居產(chǎn)品,同時(shí)魅族也將向海爾開放Apps系統(tǒng)級(jí)別權(quán)限。
智能家居發(fā)展迅速,但是各個(gè)廠家參照的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,產(chǎn)品兼容性差,導(dǎo)致智能化系統(tǒng)成本增加,影響消費(fèi)。2005年,信息產(chǎn)業(yè)部正式家庭網(wǎng)絡(luò)推薦標(biāo)準(zhǔn),鼓勵(lì)各大廠家對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面綜合研究,實(shí)現(xiàn)國家未來智能家居的發(fā)展規(guī)劃。 3智能家居技術(shù)
智能家居技術(shù)從本質(zhì)上而言是對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的綜合運(yùn)用[6]。3.1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
國務(wù)院于2010年公布了第一批“三網(wǎng)融合”試點(diǎn)城市,標(biāo)志著三網(wǎng)融合拉開序幕。三網(wǎng)融合并不僅僅是傳統(tǒng)的電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)合,更是其通信業(yè)務(wù)的融合。它要求以光纖到戶/光纖到小區(qū)(FTTH/FTTZ)為主要接入方式。光纖信息傳輸速度快,深入千家萬戶,運(yùn)行成本低。三網(wǎng)融合使智能家居擁有更便利的傳輸方式、更高效的傳輸速率、更安全的傳輸環(huán)境,從實(shí)質(zhì)上促進(jìn)了智能家居產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。
智能終端和無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也推動(dòng)了智能家居的發(fā)展[7]。智能終端擁有良好的人機(jī)操作界面,使用戶達(dá)到更好的智能家居操作體驗(yàn),完美地詮釋“科技以人為本”的追求,成為最佳的人機(jī)交互窗口。以WiFi為主的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,不僅實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的分流,而且承擔(dān)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的壓力,成為有線網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充。這種技術(shù)支持在數(shù)百英尺范圍接入互聯(lián)網(wǎng)的無線電信號(hào),減少布線麻煩,實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能控制,具有良好的擴(kuò)展性和移動(dòng)性,讓智能家居控制變得便捷、人性化。
3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)起源于1990年,最早實(shí)踐于施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販?zhǔn)蹤C(jī)。2010年,國家發(fā)展與改革委員會(huì)、工信部等部委發(fā)文,推動(dòng)新一代信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的研究。
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things),字面含義為物物相連的互聯(lián)網(wǎng),是互聯(lián)網(wǎng)的拓展和延伸。由此可知,物聯(lián)網(wǎng)的客戶端不再僅限于傳統(tǒng)終端,而是將其拓展和延伸到任何物體與物體之間,在物體與物體之間實(shí)現(xiàn)信息交換和共享。
物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備,實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程等信息,實(shí)現(xiàn)物與物、物與人,所有物品與網(wǎng)絡(luò)的連接,方便識(shí)別、管理和控制,并與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò),是新一代信息技術(shù)的集成。
在物聯(lián)網(wǎng)還沒有提出來時(shí),智能家居處于數(shù)字化時(shí)代,單純被動(dòng)地接收數(shù)據(jù)。而物聯(lián)網(wǎng)的興起,給智能家居帶來了第二次生命,重新定義了智能家居概念,主動(dòng)控制和交互,使智能家居變“數(shù)字”為“智慧”。
在智能家居系統(tǒng)中,物聯(lián)網(wǎng)將所有家電設(shè)備連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò),讓設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)等信息共享和交換[8]。
物網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)大致分為3層,從下至上分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。下層為上層提供數(shù)據(jù),上層為下層提供數(shù)據(jù)處理等服務(wù),各層相互獨(dú)立卻又相互聯(lián)系。
感知層運(yùn)用各種傳感器、傳感網(wǎng)感知并收集外界信息。ZigBee智能家居系統(tǒng)要求用戶只需將普通開關(guān)、插座更換為ZigBee智能開關(guān)、智能插座,然后安裝ZigBee無線接收器等智能設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)家居智能化控制。
網(wǎng)絡(luò)層能高效無障礙地將感知信息傳輸給應(yīng)用層。
應(yīng)用層處理和管理數(shù)據(jù),并將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用。智能家居系統(tǒng)應(yīng)用層監(jiān)控和管理家電設(shè)備工作情況,云計(jì)算可以跨網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)工作,這就使得通過智能終端可以隨時(shí)隨地監(jiān)控家居設(shè)備系統(tǒng)。
3.3自動(dòng)化控制技術(shù)
自動(dòng)化控制技術(shù)以控制理論為基礎(chǔ),通過具有一定控制功能的系統(tǒng)完成對(duì)所有設(shè)備的控制任務(wù),保證家電設(shè)備運(yùn)行過程按照預(yù)想進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制目標(biāo)。在日常生活中,自動(dòng)洗衣機(jī)是最早進(jìn)入家庭的自動(dòng)化設(shè)備。
在智能家居系統(tǒng)中,智能家居由6個(gè)子智能系統(tǒng)組成:①智能燈光控制系統(tǒng)(光暗傳感器,通過進(jìn)入房間光線強(qiáng)弱可判斷每個(gè)房間明暗程度,通過無線設(shè)備將獲得的參數(shù)傳輸?shù)皆O(shè)備控制器,自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光);②智能安防控制系統(tǒng)(光電傳感器、煙霧傳感器、燃?xì)怏w探測(cè)器);③智能背景音樂控制系統(tǒng);④智能煤水電控制系統(tǒng);⑤智能家電控制系統(tǒng);⑥智能車庫控制系統(tǒng)(車庫擁有獨(dú)立的溫度濕度傳感器與調(diào)節(jié)裝置,功能是調(diào)節(jié)車庫溫度、濕度,但燈光仍由燈光控制系統(tǒng)獨(dú)立控制),這6部分相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。當(dāng)用戶發(fā)送請(qǐng)求時(shí),子系統(tǒng)可以自動(dòng)接收請(qǐng)求并作出相應(yīng)處理,給予相應(yīng)操作,從而調(diào)節(jié)用戶家居環(huán)境,使之成為最適合用戶居住或處于用戶最為滿意的工作狀態(tài)。智能系統(tǒng)運(yùn)用ZigBee技術(shù)連接定位,當(dāng)用戶進(jìn)入某一房間,首先定位位置,然后使用手機(jī)或其它電子設(shè)備通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線WIFI或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取房間定位,打開燈光或者調(diào)節(jié)燈光等;智能家電溫控系統(tǒng)獲取室內(nèi)溫度,通過溫度傳感器判斷調(diào)控溫度。同時(shí),智能背景音樂系統(tǒng)根據(jù)用戶喜好播放音樂。自動(dòng)化控制技術(shù)讓智能家居成為人們生活中減輕負(fù)擔(dān)的自動(dòng)化管理者,提高了人們物質(zhì)、文化生活水平。
4結(jié)語
[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng); RFID; 傳感器網(wǎng)絡(luò); 云計(jì)算; 私有云; 集團(tuán)型企業(yè); 主數(shù)據(jù)
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 24. 050
[中圖分類號(hào)] TP393 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194(2012)24- 0083- 03
0 引 言
隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其在科技和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略性地位越來越被各國家和地區(qū)所重視,而其一些關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域得到應(yīng)用。由于物聯(lián)網(wǎng)涉及到的行業(yè)領(lǐng)域很多,其構(gòu)成的不同技術(shù)也存在不同的發(fā)展階段。本文從物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)架及應(yīng)用等方面對(duì)其進(jìn)行了闡述,重點(diǎn)綜述物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)云計(jì)算在集團(tuán)性企業(yè)主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的相關(guān)成果及應(yīng)用。
1 國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)起源于20世紀(jì)90年代末,于1999年由美國麻省理工學(xué)院(MIT)提出,旨在通過使用網(wǎng)絡(luò)無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)將所有的物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。早期的物聯(lián)網(wǎng)是在RFID技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,其主要目的是在物流系統(tǒng)中代替條碼識(shí)別,實(shí)現(xiàn)信息采集的高效化、自動(dòng)化。
其實(shí)早在2004年,日本就推出了基于物聯(lián)網(wǎng)的國家信息化戰(zhàn)略——“U-Japan”。希望通過催生新的科技信息革命,開拓以人為本,實(shí)現(xiàn)人、物之間的相互連接。“物聯(lián)網(wǎng)”概念的正式確立是在2005年ITU在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上,并且了《ITU Internet reports 2005——the Internet of things》。ITU在報(bào)告中指出,物聯(lián)網(wǎng)是為了將信息和通信技術(shù)從連接人與人,擴(kuò)展到連接任何物品。2009年6月18日,歐盟物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目集合體CERP-IoT發(fā)表《物聯(lián)網(wǎng)策略研究路線圖》報(bào)告描述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了定義,并且首次提出了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展管理設(shè)想。同年10月13日,韓國通信委員會(huì)了《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》,將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為其新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),并提出了構(gòu)建包括4大領(lǐng)域和12項(xiàng)詳細(xì)課題在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方案。
我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)也在這樣的大環(huán)境下發(fā)展起來。2009年8月7日,總理視察無錫時(shí)提出“感知中國”理念。2010年3月5日,總理又在《政府工作報(bào)告》提出要將“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用”納入重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)振興。
2 物聯(lián)網(wǎng)的定義及主要特征
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的基本定義
由于物聯(lián)網(wǎng)所涉及到的領(lǐng)域很多,不同行業(yè)的學(xué)者對(duì)其定義的起點(diǎn)各不相同,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的描述還沒有達(dá)成共識(shí)。下面給出了幾個(gè)較有代表性的物聯(lián)網(wǎng)定義。
定義1:物聯(lián)網(wǎng)是未來網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分,它是以標(biāo)準(zhǔn)、互通的通信協(xié)議為基礎(chǔ),具有自我配置能力的全球性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,所有實(shí)質(zhì)和虛擬的物品都有特定的編碼和物理特性,通過智能界面無縫鏈接,實(shí)現(xiàn)信息共享。
定義2:由具有標(biāo)識(shí)、虛擬個(gè)性的物體/對(duì)象所組成的網(wǎng)絡(luò),這些標(biāo)識(shí)和個(gè)性運(yùn)行在智能空間,使用智慧的接口與用戶、社會(huì)和環(huán)境的上下文進(jìn)行連接和通信。
定義3:物聯(lián)網(wǎng)指通過信息傳感設(shè)備,按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò),它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。
由以上的幾個(gè)定義我們可以看出,目前,物聯(lián)網(wǎng)的概念較之其最初的概念有了較大的擴(kuò)展。從最初的通過使用感知網(wǎng)絡(luò)連接物品與物品,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理;變成了將物品、人、環(huán)境等一系列物理實(shí)體與信息空間融合,實(shí)現(xiàn)一切事物的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化高效信息交互和融合。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)的主要特征
物聯(lián)網(wǎng)的主要特征包括3點(diǎn):
(1) 全面感知。全面感知特征體現(xiàn)在信息采集方面,物聯(lián)網(wǎng)通過射頻讀寫設(shè)備、二維碼識(shí)別設(shè)備、傳感器終端等不同的信息采集設(shè)備對(duì)所需的信息進(jìn)行采集和獲取。
(2) 可靠傳送。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,信息采集設(shè)備開始向分布式構(gòu)建發(fā)展,要將分布的物體接入到信息網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息采集,必須依靠可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。
(3) 智能處理。由于物聯(lián)網(wǎng)存在海量信息,且由于采集設(shè)備型號(hào)、分布不同,采集到的信息也可能存在異構(gòu)性和不可靠性,這就需要對(duì)海量的感知數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析并處理,實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。
3 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系及相關(guān)技術(shù)
3.1 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系
根據(jù)ITU在2007年于《Requirements for support of USN applications and services in NGN environment》中提出的建議,可以將物聯(lián)網(wǎng)分為以下5個(gè)層次。
感知層:該層是通過各種不同的信息讀取設(shè)備和傳感器對(duì)物體的屬性、狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集辨識(shí)。
接入層:接入層主要是為信息進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)提供接口技術(shù),這種技術(shù)手段是多樣的,可以是通過移動(dòng)通信技術(shù)、無線傳輸、有線傳輸技術(shù)等。
網(wǎng)絡(luò)層:網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)為采集到的信息提供高效、可靠、可信、安全的傳輸服務(wù)。
服務(wù)管理層:該層的主要功能是通過具有海量數(shù)據(jù)處理功能和計(jì)算功能的計(jì)算集群,對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理,為上層應(yīng)用提供可靠的接口。
應(yīng)用層:應(yīng)用層根據(jù)不同行業(yè)以及應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際需求,差異化的定制符合其需要的應(yīng)用服務(wù)。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步,信息感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 感知網(wǎng)絡(luò)
感知網(wǎng)絡(luò)主要包括傳感網(wǎng)絡(luò)和識(shí)別網(wǎng)絡(luò)。
(1) 傳感器網(wǎng)絡(luò),是指由大規(guī)模的分布式傳感器終端、基站以及信息監(jiān)控中心構(gòu)成的系統(tǒng)。根據(jù)不同的應(yīng)用需求,動(dòng)態(tài)、協(xié)同的感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的各類對(duì)象信息,用以支撐上層監(jiān)控和決策。他由傳感模塊和短距離傳輸模塊組成。其中傳感器模塊包括溫度、適度、壓力等多種傳感器,而短距離傳輸模塊包含無線傳輸和有線傳輸模塊。目前,國內(nèi)外傳感器硬件技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟,所以研究的重點(diǎn)集中在低功耗、高可靠性的短距離信息傳輸技術(shù),其中ZigBee和WiFi是其中的主要傳輸技術(shù)。
(2) 識(shí)別網(wǎng)絡(luò)。識(shí)別技術(shù)是以二維碼和RFID標(biāo)簽的讀寫為基礎(chǔ)的,是實(shí)現(xiàn)全面感知的基礎(chǔ)。目前,國內(nèi)外的條碼識(shí)別技術(shù)已經(jīng)較為成熟,在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)精度較高的信息采集,但是由于條碼自身的諸多特性限制,包括不可修改,需接觸式讀取,容易被破壞等,不能很好地滿足信息識(shí)別的要求,而RFID正好克服了條碼中存在的問題。
無線射頻識(shí)別(radio frequency identification ,RFID)技術(shù)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)。它的工作過程是閱讀器向RFID 標(biāo)簽發(fā)送能量,然后標(biāo)簽向閱讀器返回?cái)?shù)據(jù),閱讀器解碼并向主機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)。
RFID技術(shù)具有如下特性:數(shù)據(jù)的讀寫功能;標(biāo)簽容易小型化和多樣化;耐環(huán)境性;可重復(fù)使用;穿透性強(qiáng);數(shù)據(jù)的記憶容量大,與傳統(tǒng)的條形碼相比,條形碼識(shí)別物品的種類,而RFID技術(shù)確定每一個(gè)單獨(dú)的物體對(duì)象。
但是由于RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚,在硬件以及技術(shù)上都不夠成熟,其標(biāo)簽以及讀寫設(shè)備成本較高,還不能在各個(gè)行業(yè)內(nèi)普遍地推廣。所以在物聯(lián)網(wǎng)的感知網(wǎng)絡(luò)中,異構(gòu)設(shè)備的協(xié)同合作現(xiàn)象還將長期存在。
3.2.2 云計(jì)算
云計(jì)算是一種將動(dòng)態(tài)、可擴(kuò)展的虛擬化計(jì)算資源進(jìn)行整合,并通過互聯(lián)網(wǎng)提供出來的服務(wù),包含5個(gè)特點(diǎn):
(1) 虛擬化:云計(jì)算的虛擬化特點(diǎn)是由于其呈現(xiàn)給用戶的是一個(gè)與物理資源相同功能和接口的虛擬資源,這個(gè)資源可能建立在一個(gè)或多個(gè)物理實(shí)體上,從而為用戶屏蔽了底層的物理細(xì)節(jié)。
(2) 彈性的規(guī)模擴(kuò)展:由于云計(jì)算采取一種按需分配的理念,可以根據(jù)使用者不同的需求,調(diào)整應(yīng)用資源的分配,從而提高了資源的利用率。
(3) 分布式存儲(chǔ):云存儲(chǔ)的目標(biāo)是利用平臺(tái)上的多臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)單元,替代單一服務(wù)器進(jìn)行信息存儲(chǔ)的功能,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源的抽象和統(tǒng)一管理,通過這種方式,能最大限度地利用存儲(chǔ)資源。
(4) 分布式計(jì)算:與分布式存儲(chǔ)類似,云計(jì)算將大型的運(yùn)算任務(wù)分成多個(gè)細(xì)粒度的子任務(wù),并且在多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行調(diào)度和計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分析和處理功能。
(5) 多租戶:云平臺(tái)區(qū)別于普通局域網(wǎng)和信息中心的最主要特征是其通過互聯(lián)網(wǎng)使大量用戶能夠共享同一堆棧的軟硬件資源,并且根據(jù)每個(gè)用戶的需要分配資源,而不影響其他用戶的使用。
3.2.3 管理和支撐技術(shù)
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,為了為其提供可靠的良好的發(fā)展和運(yùn)行環(huán)境,要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可知性、網(wǎng)絡(luò)管理和安全保障的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。
(1) 測(cè)量分析。隨著物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜性不斷提高,其可測(cè)性成了網(wǎng)絡(luò)研究的基本問題,需要一種高效的檢測(cè)機(jī)制。
(2) 網(wǎng)絡(luò)管理。由于物聯(lián)網(wǎng)的感知網(wǎng)絡(luò)具有異構(gòu)性,且其傳輸網(wǎng)絡(luò)具有開放性和自治性,使得物聯(lián)網(wǎng)存在著與其他網(wǎng)絡(luò)所不同的特性,需要研究出新的管理模式來保證其高效穩(wěn)定的運(yùn)行。
(3) 安全保障。由于物聯(lián)網(wǎng)的開放性、包容性和匿名性,所以其信息的安全性也同樣非常重要,需要一種有效的安全構(gòu)架,來實(shí)現(xiàn)其信息的機(jī)密性、真實(shí)性、完整性和抗抵賴性。
3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在企業(yè)主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)中的應(yīng)用
集團(tuán)型企業(yè)業(yè)務(wù)繁多,數(shù)據(jù)量巨大,形成了一個(gè)龐大的企業(yè)內(nèi)部云環(huán)境,利用云計(jì)算分布式計(jì)算相關(guān)技術(shù)對(duì)集團(tuán)型企業(yè)中主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的相關(guān)過程進(jìn)行優(yōu)化能大大提高企業(yè)運(yùn)營的效率,更好地為社會(huì)服務(wù)。
云有公用云與私有云之分。公用云是指那些以即用即付的方式提供給公眾的云。私有云是指不對(duì)公眾開放的企業(yè)或組織內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的資源。私有云平臺(tái)是整合企業(yè)內(nèi)部的資源為企業(yè)自己服務(wù)的云計(jì)算平臺(tái),這里我們主要介紹的應(yīng)用是私有云的技術(shù)。
相對(duì)于公有云而言,私有云部署在企業(yè)內(nèi)部,其數(shù)據(jù)安全性,系統(tǒng)可用性都自主控制,私用云的相關(guān)應(yīng)用,已成為大型企業(yè)其部署IT系統(tǒng)的主流模式。
企業(yè)主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是各個(gè)子系統(tǒng)之間消息的交換以及進(jìn)程之間的通信,通信技術(shù)的優(yōu)劣直接影響主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的速度及效率,繼而影響企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
在私有云系統(tǒng)中,組件之間存在很大差異,所使用的平臺(tái)和語言也有明顯差異,因此將系統(tǒng)各個(gè)計(jì)算組件進(jìn)行整合是企業(yè)主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的核心問題。
以往基于事件處理的消息系統(tǒng)不能完成系統(tǒng)組件解耦合,開發(fā)者往往需要學(xué)量的通信知識(shí),使得系統(tǒng)維護(hù)和開發(fā)工作異常困難。分布式計(jì)算相關(guān)技術(shù)能很好地解決這個(gè)問題。在此我們提出一種基于消息的通信技術(shù),消息中間件技術(shù)(MOM)。它是一種使用消息傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的方法,一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信技術(shù)。
消息中間件技術(shù)能夠使得應(yīng)用程序分布在不同的異構(gòu)系統(tǒng)中,可以減少程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜度。在這種云環(huán)境下,消息將被發(fā)送至系統(tǒng)消息服務(wù)器中,服務(wù)器將消息存放至若干隊(duì)列中,并等待接收者的請(qǐng)求提取消息或者直接推送給發(fā)送方。基于消息中間件通信中的所有對(duì)象都是異步的,其控制的通信對(duì)象和實(shí)體沒有直接聯(lián)系,其生命周期容易控制,并降低了程序的復(fù)雜度,大大提高企業(yè)主數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的效率。
基于消息的中間件技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)組件之間的同步和異步通信模式,完善通信的需求,使各個(gè)系統(tǒng)組件僅僅通過消息隊(duì)列或者消息內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系,從而將各個(gè)系統(tǒng)組件獨(dú)立出來,完成了復(fù)雜系統(tǒng)之間解耦合的需要,使不同的計(jì)算組件之間的通信協(xié)議和規(guī)定可以完全由相對(duì)應(yīng)的開發(fā)者設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),明顯增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性。
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我們都知道互聯(lián)網(wǎng)的概念是指計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)互相連接,傳遞信息,而物聯(lián)網(wǎng),顧名思義,則是物體之間以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)通過某種協(xié)議進(jìn)行連接,傳遞信息,可以說物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)版,我們將物-物-機(jī)連接為一體,達(dá)到信息更充分的互換和處理。1999年提出的官方概念是:通過射頻識(shí)別(RFID)(RFID+互聯(lián)網(wǎng))、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡單來說,就是利用傳感器將一個(gè)實(shí)實(shí)在在的物體信息化,并對(duì)信息加之交換和利用。
2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)最早起源于1990年施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販賣機(jī),而后由麻省理工學(xué)院相繼提出物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念,2003年美國提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首,為物聯(lián)網(wǎng)的興起奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2005年國際電信聯(lián)盟正式在信息社會(huì)世界峰會(huì)上引用了物聯(lián)網(wǎng)的概念,由此物聯(lián)網(wǎng)正式進(jìn)入大眾的視線。2009年歐盟發(fā)表了歐洲物聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃,同年,亦將物聯(lián)網(wǎng)作為我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展灑下濃墨重彩的一筆。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來,作為其重要的技術(shù)支持--物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更是如破竹之勢(shì),迅猛快速。
3物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究方向
3.1傳感器技術(shù)
傳感器技術(shù)是從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)就有了,傳感器技術(shù)分為傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)兩大部分,傳感器是將物品的信息數(shù)字化,然后按照規(guī)律將信息輸出,傳感器網(wǎng)絡(luò)則是有大量傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,用于接收,采集,和處理感知對(duì)象的的各種信息,并將信息傳給用戶。物聯(lián)網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)物物信息交換就是一個(gè)數(shù)字信號(hào)的交換,所以傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)必不可少的技術(shù)基礎(chǔ)。
3.2RFID標(biāo)簽
射頻識(shí)別技術(shù)是一種利用射頻信號(hào)在空間耦合實(shí)現(xiàn)無接觸的信息傳輸,并通過所傳輸?shù)男畔⒆詣?dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象的技術(shù)。一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分:標(biāo)簽,讀寫器及應(yīng)用控制系統(tǒng),RFID技術(shù)就像物聯(lián)網(wǎng)的手,幫助物聯(lián)網(wǎng)探取到每一個(gè)物體的信息,同樣也是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。RFID的工作原理是,無源的標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)射的一定頻率的射頻信號(hào)而被激活,從而將產(chǎn)品信息發(fā)送出去,而有源的標(biāo)簽則在不斷發(fā)送射頻信號(hào),這時(shí)讀寫器接收到以后,讀取信息并將信息交給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過運(yùn)算做出相應(yīng)的反應(yīng)與指令,RFID可以有效的應(yīng)用于自動(dòng)識(shí)別和人工智能等領(lǐng)域。
3.3嵌入式系統(tǒng)技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)技術(shù)我們并不陌生,我們的生活隨處可見以嵌入式系統(tǒng)為特征的產(chǎn)品,大到衛(wèi)星系統(tǒng),小到mp3、手機(jī)。我們的生活正在被嵌入式系統(tǒng)改變著,我們的社會(huì)也因嵌入式系統(tǒng)技術(shù)而不斷進(jìn)步。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、集成電路技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是用于接收信息并處理這時(shí)物聯(lián)網(wǎng)智能的一大體現(xiàn),如果說傳感器技術(shù)和RFID只是單純的的收集物體信息,形如手,那么嵌入式系統(tǒng)技術(shù)便是物聯(lián)網(wǎng)中的大腦,用于思考。
4物聯(lián)網(wǎng)在各類自然災(zāi)害防御上的應(yīng)用
4.1地震災(zāi)害方面
一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的地震報(bào)警系統(tǒng)的專利中提到,在車輛上安裝地震探測(cè)裝置采集地震信息,然后將采集的地震信息傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)服務(wù)器,物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器接收所述地震信息并進(jìn)行分析處理,判斷是否發(fā)生地震或?qū)⒁l(fā)生地震,如果判斷結(jié)果為是,則物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器發(fā)出報(bào)警信號(hào),否則繼續(xù)信息采集和處理。這個(gè)發(fā)明充分利用車輛本身的供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),并充分發(fā)揮了車輛分布范圍廣泛的優(yōu)勢(shì)。利用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器作為信息處理平臺(tái),可以完全發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的應(yīng)用,使得該地震報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)點(diǎn)分布范圍更廣,信息獲取分析更加及時(shí),而且最重要的是成本低。
4.2氣候?yàn)?zāi)害方面
目前,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的用于氣象監(jiān)測(cè),氣象預(yù)報(bào)和氣象信息傳輸?shù)确矫妫谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù),福建龍巖氣象局和中國移動(dòng)共同搭建了一個(gè)“災(zāi)害性天氣監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)”,同樣的例子,安徽氣象與電信合作,建立了一個(gè)綠色通道用于氣候?yàn)?zāi)害預(yù)警信息,目的是促進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)工作信息化。在物聯(lián)網(wǎng)改變了人們生活的今天,我們運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將氣候?yàn)?zāi)害的防御趨向信息化,趨向敏捷準(zhǔn)確化,有效的避免毫無準(zhǔn)備下的暴雪或干旱的襲擊,從而保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全。
4.3洪水災(zāi)害方面
通過物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合氣象系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨的時(shí)長,強(qiáng)度等信息的預(yù)先采集,建立防洪防汛預(yù)警系統(tǒng),同時(shí)在排水管道,雨水泵站,河流湖泊等地方安裝水位監(jiān)測(cè)裝置,隨時(shí)采集水位及運(yùn)行情況,全面而準(zhǔn)確的了解排水管道網(wǎng)的水量負(fù)荷狀況以及排放狀況,如此以來可隨時(shí)采取相應(yīng)措施緩解強(qiáng)降雨或水位猛漲的壓力,有效預(yù)防洪澇災(zāi)害;再者利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)排水管道進(jìn)行日常監(jiān)控管理,可以做到及時(shí)維護(hù)管道,維修受損管道,防范于未然,加強(qiáng)防汛抗洪能力。
5物聯(lián)網(wǎng)在自然災(zāi)害防御上的應(yīng)用的可行性分析
5.1物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持
更加完善科技不斷進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷更新,使得物聯(lián)網(wǎng)更便捷的用于各類領(lǐng)域中。自然災(zāi)害的防御是我們乃至全人類都在關(guān)注和研究的領(lǐng)域,自然也不會(huì)例外。
5.2互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
使得信息的傳遞更加快捷準(zhǔn)確物聯(lián)網(wǎng)的意義就是傳遞信息,當(dāng)我們?cè)诜烙黝愖匀粸?zāi)害的時(shí)候,需要的就是氣象,地殼,排水管道等等事物的信息,而如何快速準(zhǔn)確的做出決斷或制定緊急預(yù)案,就在于信息獲取采集的速度和準(zhǔn)確性,今天的互聯(lián)網(wǎng)做得到這一點(diǎn)。
5.3設(shè)備維護(hù)問題
《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》教學(xué)大綱
課程代碼:
0302040508
課程名稱:物聯(lián)網(wǎng)信息安全
學(xué)
分:
4
總
學(xué)
時(shí):
64
講課學(xué)時(shí):
64
實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):
上機(jī)學(xué)時(shí):
適用對(duì)象:物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)
先修課程:《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》、《通信原
理》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》
一、課程的性質(zhì)與任務(wù)
1.
課程性質(zhì):
本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課。
課程內(nèi)容包括物聯(lián)網(wǎng)安全特
征、物聯(lián)網(wǎng)安全體系、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全、物聯(lián)網(wǎng)隱私安全、物聯(lián)網(wǎng)接入安全、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安
全和物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)安全等內(nèi)容。
2.
課程任務(wù):
通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí),
使學(xué)生能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)信息安全的內(nèi)涵、
知識(shí)領(lǐng)域和
知識(shí)單元進(jìn)行了科學(xué)合理的安排,
目標(biāo)是提升對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息安全的
“認(rèn)知”
和“實(shí)踐”
能力。
二、課程教學(xué)的基本要求
1.
知識(shí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)扎實(shí)物聯(lián)網(wǎng)工程基礎(chǔ)知識(shí)與理論。
2.
技能目標(biāo)
掌握一定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用能力。
3.
能力目標(biāo)
學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、解決問題、創(chuàng)新實(shí)踐的能力,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)興
趣和奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三、課程教學(xué)內(nèi)容
1.
物聯(lián)網(wǎng)與信息安全
(
1)教學(xué)內(nèi)容:物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征;物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展;物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu);物聯(lián)網(wǎng)安全問題分析;物聯(lián)網(wǎng)的安全特征;物聯(lián)網(wǎng)的安全需求;物聯(lián)網(wǎng)信息安全。
(
2)教學(xué)要求:了解物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征,了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),了解物聯(lián)網(wǎng)的安全特征,了解物聯(lián)網(wǎng)的安全威脅,熟悉保障物聯(lián)網(wǎng)安全的主要手段。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)的安全特征;物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)的安全特征;物聯(lián)網(wǎng)安全的主要手段。
2.
物聯(lián)網(wǎng)的安全體系
(
1)教學(xué)內(nèi)容:物聯(lián)網(wǎng)的安全體系結(jié)構(gòu);物聯(lián)網(wǎng)感知層安全;物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全;物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全。
(
2)教學(xué)要求:
了解物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)及各層安全問題,
掌握物聯(lián)網(wǎng)的安全體系結(jié)構(gòu),掌握物聯(lián)網(wǎng)的感知層安全技術(shù),
了解物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層安全技術(shù),
了解物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層安全技術(shù),了解位置服務(wù)安全與隱私技術(shù),
了解云安全與隱私保護(hù)技術(shù),
了解信息隱藏和版權(quán)保護(hù)
1
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技術(shù),實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)信息安全案例。。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):信息隱藏和版權(quán)保護(hù)技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)的感知層安全技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層安全技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層安全技術(shù)。
3.
數(shù)據(jù)安全
(
1)教學(xué)內(nèi)容:密碼學(xué)的基本概念,密碼模型,經(jīng)典密碼體制,現(xiàn)代密碼學(xué)。
(
2)教學(xué)要求:掌握數(shù)據(jù)安全的基本概念,了解密碼學(xué)的發(fā)展歷史,掌握基于變換或
置換的加密方法,
掌握流密碼與分組密碼的概念,
掌握
DES算法和
RSA算法,
了解散列函數(shù)
與消息摘要原理,
掌握數(shù)字簽名技術(shù),
掌握文本水印和圖像水印的基本概念,
實(shí)踐
MD5算法
案例,實(shí)踐數(shù)字簽名案例。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):數(shù)據(jù)安全的基本概念,密碼學(xué)的發(fā)展歷史;基于變換或置換的加密
方法,流密碼與分組密碼的概念,
DES算法和
RSA算法;數(shù)字簽名技術(shù),文本水印和圖像水印的基本概念。
4.
隱私安全
(
1)教學(xué)內(nèi)容:隱私定義;隱私度量;隱私威脅;數(shù)據(jù)庫隱私;位置隱私;外包數(shù)據(jù)
隱私。
(
2)教學(xué)要求:掌握隱私安全的概念,了解隱私安全與信息安全的聯(lián)系與區(qū)別,掌握
隱私度量方法,
掌握數(shù)據(jù)庫隱私保護(hù)技術(shù),
掌握位置隱私保護(hù)技術(shù),
掌握數(shù)據(jù)共享隱私保護(hù)方法,實(shí)踐外包數(shù)據(jù)加密計(jì)算案例。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):隱私安全的概念,隱私安全與信息安全的聯(lián)系與區(qū)別;隱私度量方法,數(shù)據(jù)庫隱私保護(hù)技術(shù),位置隱私保護(hù)技術(shù);數(shù)據(jù)共享隱私保護(hù)方法。
5.
系統(tǒng)安全
(
1)教學(xué)內(nèi)容:系統(tǒng)安全的概念;惡意攻擊;入侵檢測(cè);攻擊防護(hù);網(wǎng)絡(luò)安全通信協(xié)
議。
(
2)教學(xué)要求:掌握網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)安全的概念,了解惡意攻擊的概念、原理和方法,掌握入侵檢測(cè)的概念、原理和方法,掌握攻擊防護(hù)技術(shù)的概念與原理,掌握防火墻原理,掌握病毒查殺原理,了解網(wǎng)絡(luò)安全通信協(xié)議。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):雙音多頻信號(hào)的概念以及雙音多頻編譯碼器工作原理;信號(hào)編解碼器芯片引腳組成與工作原理,信號(hào)編解碼器芯片的典型應(yīng)用電路圖及軟件編程。
6.
無線網(wǎng)絡(luò)安全
(
1)教學(xué)內(nèi)容:無線網(wǎng)絡(luò)概述;
無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅;
WiFi
安全技術(shù);
3G安全技術(shù);
ZigBee
安全技術(shù);藍(lán)牙安全技術(shù)。
(
2)教學(xué)要求:掌握無線網(wǎng)絡(luò)概念、分類,理解無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅,掌握
WiFi
安全技
術(shù),掌握
3G安全技術(shù),掌握
ZigBee
安全技術(shù),掌握藍(lán)牙安全技術(shù),實(shí)踐
WiFi
安全配置案
例。
(
3)重點(diǎn)與難點(diǎn):
無線網(wǎng)絡(luò)概念、
分類,理解無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅;
WiFi
安全技術(shù),
WiFi
安全配置案例;
3G安全技術(shù),
ZigBee
安全技術(shù),藍(lán)牙安全技術(shù)。
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四、課程教學(xué)時(shí)數(shù)分配
學(xué)時(shí)分配
序號(hào)
教學(xué)內(nèi)容
學(xué)時(shí)
講課
實(shí)驗(yàn)
其他
1
物聯(lián)網(wǎng)與信息安全
8
8
2
物聯(lián)網(wǎng)的安全體系
12
12
3
數(shù)據(jù)安全
12
12
4
隱私安全
8
8
5
系統(tǒng)安全
10
10
6
無線網(wǎng)絡(luò)安全
10
10
7
復(fù)
習(xí)
4
4
小
計(jì)
64
64
五、教學(xué)組織與方法
1.
課程具體實(shí)施主要采用課堂理論講授方式,以傳統(tǒng)黑板板書的手段進(jìn)行授課。
2.
在以課堂理論講授為主的同時(shí),
適當(dāng)布置課后作業(yè)以檢驗(yàn)和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)講授知識(shí)的理解和掌握;
適時(shí)安排分組討論課,
鼓勵(lì)學(xué)生自行查找資料設(shè)計(jì)電路,
并在課堂上發(fā)表自己的設(shè)計(jì)成果。
六、課程考核與成績?cè)u(píng)定
1、平時(shí)考核:主要對(duì)學(xué)生的課程作業(yè)、課堂筆記、課堂表現(xiàn)進(jìn)行綜合考核。平時(shí)考核
的成績占學(xué)期課程考核成績的
30%。
2、期末考核:是對(duì)學(xué)生一個(gè)學(xué)期所學(xué)課程內(nèi)容的綜合考核,采用閉卷考試的形式,考
試內(nèi)容以本學(xué)期授課內(nèi)容為主。考試成績占學(xué)期課程考核成績的
70%。
七、推薦教材和教學(xué)參考書目與文獻(xiàn)
推薦教材:《物聯(lián)網(wǎng)信息安全》
,桂小林主編;機(jī)械工業(yè)出版社,
2012
年。
參考書目與文獻(xiàn):
《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》
,劉云浩主編;科學(xué)出版社,
2013
年。
《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用導(dǎo)論》
,
暴建民主編;
人民郵電出版社,
2013
年。
《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用》
,
薛燕紅主編;清華大學(xué)出版社,
2012
年。
大綱制訂人:
大綱審定人:
3
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致力為企業(yè)和個(gè)人提供合同協(xié)議,
策劃案計(jì)劃書,
學(xué)習(xí)資料等等
打造全網(wǎng)一站式需求