1、 1 本 科 毕 业 论 文 物联网的应用研究 The Application Research of the Internet of Things 姓 名： 学 号： 学 院：软件学院 系：软件工程 专 业：软件工程 年 级： 校内指导教师： 年 月I 摘 要 随着物联网应用需求在各个领域的不断 增长 ，如何更好地构建一个经济和具有自主知识产权的物联网 应用系统成为业界关心的问题。 本文 首先 论述 了 物联网系统的五个子系统：物联网标准体系结构、射频识别技术、物联网中间件、物联网名称解析服务、物联网信息发布技术。 物联网标准体系结构部分论述 3 种主流物联网标准体系的编码标准，对比了这三种
2、不 同 标准体系的异同点，供构建物联网应用系统时作选择参照。 射频识别子系统部分论述射频识别技术原理、射频识别标签以及读写器，提供了如何选择标签和读写器设备的意见。 物联网中间件子系统部分论述物联网中间件的研究和发展情况，物联网中间件设计时通常需要考虑的功能模块，对比了 J2EE、 .NET、 CORBA 物联网中间件平台。 物联网名称解析服务子系统 部分简单 论述 基于 DNS域名服务器的名称解析服务的工作原理和过程。 物联网信息发布 技术部分 论述了物联网信息发布技术的工作原理及其关键技术，简述物联网信息发布系统设计 。 最后论述构建物联网应用系统需要考虑的问题 ， 注意事项和一个物联网应
3、用案例 数字油田。 关键词 : 物联网； 编码； RFID； 中间件； 名称解析服务； 信息发布 II Abstract With the Internet of Things applications in all fields continue to explore , how to build a better economy and the Internet of things with independent intellectual property rights applications, the industry concern. This article discusses
4、the following subsystems: Internet of Things architecture standards, radio frequency identification technology, object middleware, networking, physical network name resolution services, Internet of things Information Publishing. Internet of Things standard architecture section describes three kinds
5、of main materials standard system of coding standard networking, then compared the three do not count on the similarities and differences between standard system for network applications when building materials to choose the light. RFID subsystem section describes the principle of radio frequency id
6、entification technology, RFID tags and readers, provides the reader how to select equipment tags and comments. RFID technology is the Internet of Things applications in key technologies. Internet of Things middleware subsystem section describes the Internet of things middleware research and developm
7、ent, physical design of networking middleware modules often need to be considered, compared J2EE,. NET and CORBA middleware platforms. Object name resolution network services subsystem to provide rankings for the RFID code analysis service, which provides information based on the DNS domain name ser
8、ver resolution service works and processes. Internet of Things Information service subsystem part discusses its work and key technology and disign. The paper also discusses the construction of the Internet of Things applications need to consider the issues, and discusses in detail the case of a prop
9、erty networking applications - digital oil field. KEYWORDS : Internet of Things; Coding; Middleware; Naming Service; Information Service III 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 物联网简介 . 1 1.2 论文组织结构 . 3 第二章 物联网的基本原理和标准体系结构 . 5 2.1 物联网的基本原理 . 5 2.2 物联网的标准体系结构 . 6 2.3 三种物联网标准 体系的比较 . 7 第三章 射频识别技术 . 14 3.1 RFID 简介 . 14
10、3.2 RFID 原理 . 15 3.3RFID 电子标签 . 16 3.4 RFID 读写器 . 18 第四章 物联网中间件 . 20 4.1 物联网中间件介绍 . 20 4.2 物联网中间件研究与发展现状 . 21 4.3 物联网中间件设计 . 22 第五章 名称解析服务 . 25 5.1 名称解析服务概述 . 25 5.2 名称解析服务工作原理 . 25 5.3 名称解析服务设计 . 26 第六章 信息发布服务 . 28 6.1 物联网信息发布服务概述 . 28 6.2 物联网信息发布服务工作原 理 . 28 6.3 物联网信息发布服务关键技术 PML 语言介绍 . 29 6.4 物联网
11、信息发布服务设计 . 30 第七章 物联网应用系统的构建 . 32 7.1 选择物联网标准 . 32 7.2 选择合适的频率 . 33 7.3 选择系统部件 . 34 7.4 物联网系统性能要求 . 35 7.5 物联网应用系统架构 . 38 7.6 物联网应用举例 数据油田 . 38 第八章 总结与展望 . 48 8.1 总结 . 48 IV 8.2 展望 . 48 参考文献 . 49 致谢 . 51 V Content Chapter 1 Introduction . 1 1.1 Introduction to the Internet of Things . 1 1.2 The stru
12、cture of this paper. 3 Chapter 2 The basic principle and Standard System Architecture . 5 2.1 The basic principle of Internet of Things. 5 2.2 Standard System Architecture . 6 2.3 Cormpare the three Standard Architectures . 7 Chapter 3 Radio-frequency identification . 14 3.1 Introduction to RFID . 1
13、4 3.2 RFID principle. 15 3.3 RFID electronic tag . 16 3.4 RFID Reader . 18 Chapter 4 The Internet of things middle ware . 20 4.1 Introduction to IOT-MW . 20 4.2 The research and development of IOT-MW . 21 4.3 Design the IOT-MW. 22 Chaper 5 The Internet Of Things Naming service . 25 5.1 Introduction
14、to IOT-NS . 25 5.2 IOT-NS works . 25 5.3 IOT-NS Design. 26 Chapter 6 The Internet of Things News Service. 28 6.1 IOT-IS Overview . 28 6.2 IOT-IS works . 28 6.3 describes the key technologies IOT-IS PML language . 29 6.4 IOT-IS Design. 30 Chapter 7 the Construction of IOT application System . 32 7.1
15、Select Internet of Things standar . 32 7.2 Select the appropriate frequency. 33 7.3 Select System Components. 34 7.4 The performance of IOT application system . 35 7.5 The System Architecture of IOT . 38 7.6 IOT application case: digital oilfield . 38 Chapter 8 Summary and Outlook . 48 8.1 Summary o
16、f this paper . 48 VI 8.2 Improvements and future works . 48 References . 49 Acknowledgements. 51 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 物联网简介 物联网（ internet of things, IOT） 的概念是在 1999 年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在 1999 年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网 1。 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了， “ 传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇 ” 。 年，美国技术评论提出传感
17、网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。 年 11 月 17 日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（ WSIS）上，国际电信联盟（ ITU）发布了 ITU 互联网报告 2005：物联网，正式提出了 “ 物联网 ”的概念。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 物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（ RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。 根据 ITU 的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之
18、间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟 (ITU)2005 年以物联网为标题的年度互联网报告。 物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活 方式。 ” 南京航空航天大学国家电工电子示范中心主任赵国安说。业内专家表示，物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品（商品）能够彼此进行 “ 交流 ” ，而无需人的干预。物联网利用射频自动识别（）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。 年 11月在北京大学
19、举行的第二届中国移动政务研讨会 “ 知识社会与创物联网的应用研究 2 新 2.0” 上，专家们提出移动技术、物联网技术的发展带动了经济社 会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。 年 10 月 24 日，在中国第四届中国民营科技企业博览会上，西安优势微电子公司宣布：中国的第一颗物联网的中国芯 “ 唐芯一号 ” 芯片研制成功，中国已经攻克了物联网的核心技术。唐芯一号芯片是一颗 2.4G 超低功耗射频可编程片上系统 PSoC，可以满足各种条件下无线传感网、无线个域网、有源RFID 等物联网应用的特殊需要，为我国的物联
20、网产业的发展奠定了基础。 与计算机、互联网产业不 同，中国在 物联网 领域享有国际话语权！ ”中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、中科院无锡高新微纳传感网工程中心主任刘海涛自豪的说。 目前，我国的无线通信网络已经覆盖了城乡，从繁华的城市到偏僻的农村，从海岛到珠穆朗玛峰，到处都有无线网络的覆盖。无线网络是实现 “ 物联网 ” 必不可少的基础设施，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。 “ 云计算 ” 技术的运用，使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。 而在 “ 物联网 ” 这个全新产业中，我国的技术研发水 平处于世界前列，具有重
21、大的影响力。中科院早在年就启动了传感网研究，与其它国家相比具有同发优势。该院组成了多人的团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。 目前最具代表性的物联网架构是欧美支持的 EPC 架构。 EPC(electronic product code)电子产品编码的概念由 MIT 的 Sanjey Sarma , David Brock 1999年最早提出，核心思想史为每一个产品提供唯一的电子标识符；通过射频技
22、术完成数据自动采集；电子标签上只存储 EPC 码，而对应于 EPC 码的解析 是 通过与互联网相连的服务器来完成的。 2003 年，国际物品编码协会和美国统一代码协会联合收购了 EPC 技术，成立了一个新的微型计算机系统的组织 EPC-global 来推动 EPC技术的商业应用。此后世界上著名的研究性大学纷纷投入到 EPC的研究中，第一章 绪论 3 并得到各大国际公司的支持。目前， EPC 已经进入实验试用阶段，逐步应用到各个领域 2。 日本 推出的 UID 泛在识别系统也在日本得到广泛应用。 UID 泛在识别始于 20世纪 80 年代，由日本东京大学的阪村健博士倡导。 2003 年， UID
23、 中心在日本东京成立； 2004 年， UID 中国中心在北京成立。 ISO/IEC 也推出 RFID 标准，该标准的推出有利于后续研究物联网及其应用的发展。 国内的发展几乎与国际同步。 2006 年，国家科技部联合十五部委共同编写的中国射频识别技术政策白皮书正式发布， 中国射频识别技术政策白皮书从五个方面分别阐述了射频识别技术发展现状与趋势、中国发展射频识别技术战略、中国射频识别技术发展及 优先应用领域、推进产业化战略和宏观环境建设 ,为我国的物联网发展奠定了基础。 物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为 RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无
24、线传输网络。 EPOSS在 Internet of Things in 2020报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段， 2010 年之前 RFID 被广泛应用于物流、零售和制药领域， 20102015年物体互联， 20152020 年物体进入半智能化， 2020 年之后物体进入全智能化 3。 本论文以构建良好的物 联网应用系统为目标，从物联网系统结构和构建系统要考虑的因素两方面进行论述，为构建良好的物联网应用提供参考。 1.2 论文组织结构 本论文共分为八章，论文具体安排如下： 第一章 论述物联网的发展背景、现状及未来 ，提出了毕业设计的背景、目标和研究价值 。 第二章 论述物联网的基本原理和标准体系结构，对比论述三大物联网标准体系。 第三章 论述射频识别技术及与其他识别技术的区别，射频识别技术的原理，以及 RFID 标签和读写器的原理、特征、选择时注意的事项等。 第四章 从研究与发展现状、常用功能模块设计、不同中间件平台对 比等方
