物聯網起源與發展精選(九篇)

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第1篇：物聯網起源與發展范文

〔關鍵詞〕物聯網；高校圖書館；射頻識別技術

〔中圖分類號〕G25072 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2012）11-0045-03

物聯網被稱為是繼個人計算機、互聯網之后科技界的第三次信息革命，也被稱為是繼互聯網之后信息產業的第二個億萬級的產業。目前，物聯網已經成為世界各國科技和產業競相關注的熱點。美、日、韓等國都已將物聯網提升到戰略發展高度，紛紛投入巨資，深入研究物聯網。我國也正高度關注、重視物聯網技術的研究與應用。高校圖書館在信息時代扮演著重要的角色，研究物聯網技術對于高校圖書館的管理與服務升級以及核心競爭力的提升都有著非常重要的現實意義。

1 物聯網概述

1.1 物聯網概念的出現

1998年，美國麻省理工學院創造性地提出了當時被稱為EPC（Electronic Product Code，EPC，電子產品編碼）系統的物聯網架構。1999年在美國召開的移動計算和網絡國際會議上提出了“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”。同年，中科院啟動了“傳感網”研究，目前已建立了一些實用的傳感網。2005年11月17日在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，ITU（International Telecommunication Union，國際電信聯盟）了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式將物聯網概念稱為The Internet of Things[1]。2008年底IBM提出的智慧地球戰略，進一步明確和細化了物聯網的概念，對物聯網的應用場景、應用潛力進行了描述與分析，物聯網正式進入公眾的視野。

1.2 物聯網的定義

物聯網的定義分為廣義和狹義兩方面。廣義來講，物聯網是一個未來發展的愿景，等同于“未來的互聯網”或者“泛在網絡”，能夠實現人在任何時間、地點，使用任何網絡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，物聯網是物品之間通過傳感器連起來的局域網，不論接入互聯網與否，都屬于物聯網的范疇。

1.3 物聯網的特征

物聯網是對物體具有全面感知能力，對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絡。它具有技術性、感知性、智能性等基本特征。

1.3.1 技術性

物聯網是技術變革的產物，是由多項信息技術融合而成的新型技術體系。通過射頻識別技術（RFID）、傳感技術、納米技術和智能嵌入式技術，物聯網將世界上的物體從感官上和智能上連接到一起。由此可見，物聯網是一個包含眾多先進技術、復雜而龐大的系統，而其發展又依賴其眾多技術的支撐和保障。

1.3.2 智能性

物聯網使得人們所處的物質世界得以最大程度地數字化、網絡化，可實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控及管理。通過在物體上植入各種微型感應芯片，借助無線通信網絡，就可實現人與物體、物體與物體之間的智能連接、智能識別以及科學管理。

1.3.3 移動性

物聯網通過在各種各樣的物理實體中植入一種短距離的移動收發器，實現任何時間的連通、任何地點的連通以及任何物體（包括人）之間的連通。可以對任何物體（包括人）實現實時定位、追蹤、監控和管理。

第2篇：物聯網起源與發展范文

3物聯網技術與智能建筑的融合發展意義

3.1強化建筑資源整合

在傳統的智能建筑中，存在著資源整合困難的硬傷。智能建筑中使用的各類產品，由于沒有一致的標準而難以協調，為后續的維護增加了很大的難度。物聯網技術可以解決這一難題，該技術使用統一的接口、數據庫以及開放協議，無需事先集成就可以打通各個網絡，使得不同的產品可以順暢的交互。此外，物聯網技術的引入，還可以打造形成開發架構平臺，并統一編碼傳感器，實現數據的互通互聯，還可以讓使用者依據自己的需求定制產品，將智能建筑的資源最大化整合。

3.2推動智慧產業發展

近年來，我國將更多的關注點集中在了科學技術的發展上，智慧產業得到了越來越多的重視，并被列入國家新興產業之一。智慧產業的戰略性地位表明了我國發展壯大智慧產業的決心。在國際競爭的“賽場”上，“智能建筑”已經成為各國展示其技術實力甚至綜合國力的關鍵成果。諸多實踐成果表明，物聯網技術對于彌補智能建筑的不足、提高智能建筑的價值至關重要。該技術一方面優化了智能建筑的自動化與通信性能，另一方面提升了智能建筑的落地效率。因此，必須要推進物聯網技術與智能建筑的融合發展，打造高新智能建筑產品，促使我國在國際賽場上“拔得頭籌”。

4物聯網技術與智能建筑的融合發展方向

4.1基于物聯網技術的智能能源管理

在時代飛速發展、人口持續增長的趨勢下，可持續發展受到了越來越多的重視，能源危機問題亟待解決。在建筑行業中，節能降耗統計監測至關重要。物聯網技術的引入，可以構建智能化的能源管理系統，實時監測建筑中水、電、氣等能源的耗費量，進一步方便了物業部門的管理，同時也為政府部門采取相關節能措施提供了有效的數據參考。

4.2基于物聯網技術的智能設備管理

現代智能建筑中往往會配置大量的高科技設備，比方說中央空調、給排水以及供電智能化系統等。物聯網技術的引入，可以構建建筑設備監控管理系統，通過攝像的方式實時監控各類設備的運轉情況，并收集設備的運轉參數，為設備維護部門開展保養及維修工作提供可靠的數據參考。另外，設備監控系統還可以記錄設備維修次數，并及時發送設備維修信號。

4.3基于物聯網技術的智能停車管理

物聯網技術中的RFID技術被廣泛運用智能建筑停車管理，該技術的引入可以自動完成數據的采集與對比，還能控制閘門，從而可以有效節約人力成本。智能停車管理系統一般包含停車場子系統、出入口管理子系統以及數據采集子系統三部分。其中，停車場子系統主要進行無線感應以及數據傳遞，該系統在車位中埋設探測器，并利用探測器感應車位的利用情況，并將感應結果傳輸至停車管理系統；出入口管理系統由RFID讀寫器、ID卡以及射頻天線組成。ID卡安裝于車內，并記錄車輛的相關信息。RFID讀寫器設置于停車場出入口部位，可以讀取ID卡中的信息，并將讀取的信息傳輸至數據采集子系統。射頻天線作為信息傳輸的媒介；數據采集子系統主要用于判斷車輛是否具備出入資格，當車輛具備出入資格時，該系統自動打開道閘、放行車輛；當車輛不具備出入資格時，該系統會發出警報并關閉道閘。

4.4基于物聯網技術的智能安全管理

在智能建筑中，安全永遠處于首位。智能建筑的安全系統包含信息安全、防盜、醫療救助等子系統。物聯網技術的引入，可以將智能建筑中的不安全因素及時識別并傳輸給公安或消防部門，相關管理部門可以依據信息快速制定應對措施，進一步快速解決建筑中的安全問題，避免安全問題發酵擴大，保護智能建筑使用者的人身及財產安全。

4.5基于物聯網技術的智能家居管理

就現階段來看，物聯網技術在智能家居方面的應用與人們的日常生活最為貼近，因而具備較為廣泛的群眾基礎。舉例來說，海爾集團在智能家居方面推出了物聯網冰箱，這款新型冰箱包含諸多性能，例如放音樂、打電話、看網站等等，有效的將生活與娛樂融為一體，優化了一直以來冰箱單一的使用功能。與此同時，物聯網技術在智能家居中的應用可以使得人們通過手機、電腦等遠程控制生活中常用的電器及其他設施。總的來說，通過物聯網技術可以讓人們的生活更加智能、便捷和多元化。

4.6基于物聯網技術的智能健康監測

現階段，一些先進的醫院已經利用物聯網技術構建了智能健康監測系統。智能健康監測系統一方面可以詳細記錄患者的基本信息以及身體情況，方便醫生以及護士開展治療，另一方面，當患者轉院時，智能健康監測系統還可以及時傳遞患者信息，使得醫療機構之間可以快速的了解患者的醫治情況以及病史，為就診工作帶來了極大的便捷，也在一定程度上提高了人均壽命。除此之外，物聯網技術還可以運用在智能住宅中以打造身體監測系統，以方便住戶實時了解自身健康情況。身體監測系統主要依托芯片工作，該系統可以定期測量住戶的體溫、血壓、心跳等，并提醒住戶按時休息。另外，應對突發疾病，身體監測系統還可以自動與醫院聯系，防止危機情況的發生。

4.7基于物聯網技術的智能環境監測

自然環境是人類賴以生存的重要物質條件，因此環境質量的管理十分重要。物聯網技術的引入，可以構建智能環境監測系統，一方面可以監測環境受污染程度，另一方面可以科學的評價受污染的環境，得出具體的數據和信息，并提出環境改善和保護的建議。值得注意的是，智能環境監測系統監測的對象不僅僅是空氣、水等要素，還包含智能建筑中水、電、氣、聲、光等要素，且監測的范圍包含建筑內部以及建筑外部。

4.8基于物聯網技術的智能樓控系統

通過物聯網技術，可以打造屬于智能建筑的獨立樓控系統。該系統中包含能耗管理子系統、故障分析子系統以及設備監控子系統等。此外，樓控系統的監理還可以實現一卡通管理，智能化安保管理以及智能照明管理，使得智能建筑的各個系統與整個智能城市相互關聯。

第3篇：物聯網起源與發展范文

關鍵詞：物聯網； 起源和演進；未來之路；自動識別

歐盟認為，物聯網的發展應用將為解決現代社會問題作出極大貢獻，因此,非常重視物聯網戰略。1999年,歐盟在里斯本推出了“e-Europe”全民信息社會計劃。“i2010”作為里斯本會議后的首項重大舉措，旨在提高經濟競爭力，并使歐盟民眾的生活質量得到提高，減少社會問題，幫助民眾建立對未來泛在社會的信任感。

2009年6月18日，歐盟委員會向歐盟議會、理事會、歐洲經濟和社會委員會及地區委員會遞交了《歐盟物聯網行動計劃》，希望歐洲在構建新型物聯網管制框架的過程中，在世界范圍內起主導作用。以下是該《行動計劃》的主要內容。

1 物聯網：一個新的范例傘

互聯網的增長是一個持續的過程，在其發展進程中的重要一步,就是要從連接到互聯網上的計算機改變成連接到互聯網上的物品，從書本到汽車、電器、食品，從而建立物聯網。這些物品有時會擁有自己的IP地址，當置于復雜環境下時，它們就可以使用傳感器獲得環境的情況（比如食物在供應鏈全過程的溫度記錄)并與環境進行互動（比如空調可以根據人是否在場進行反應）。

物聯網有三方面特性：第一，不能簡單地將物聯網看做互聯網的延伸，物聯網是建立在特有的基礎設施基礎上的一系列新的獨立系統，當然，部分基礎設施還是要依靠已有的互聯網；第二，物聯網將與新的業務共生；第三，物聯網包括物與人通信、物與物通信的不同通信模式。

物聯網的發展取決于信息和通信發展中的幾個重要因素。其“規模”就是其中之一，意思是所連接設備的數量正在增加，而它們的大小超出了人眼的可視程度；“移動”是另一要素，表示對象更多地通過無線連接；“異質性和復雜性”是第三個趨勢，因為現在的信息和通信應用已經是數量眾多，從而產生了大量的互操作性問題，而物聯網將在這種環境下發展。

2 已有的物聯網應用

物聯網不應該被視為一個烏托邦的概念，事實上，一些物聯網的雛形應用已經部署。

現在，消費者越來越多地使用能上網的手機，比如有的手機配置了照相功能，有的配置了近距離通信模塊。這些手機可以讓用戶獲得更多的信息。

成員國家越來越多使用(由條形碼支持)藥品唯一的序列號，使每個產品驗證后才讓病人使用。這將減少假冒、欺詐和配藥錯誤。對消費類產品進行物品跟蹤，將使歐洲更有能力對付假冒和不安全產品。

能源行業也已開始部署智能電力系統，它能向消費者實時提供消費數據，并讓電力供應商遠程監控電力設備。

在傳統行業，例如物流、制造和零售等等，“智能物品”將促進信息交換，加快生產周期的循環。

上述例子采用的RFID、NFC技術、二維條碼、無線傳感器/執行器、IPv6協議、超高頻或3G/4G等技術，都將在未來的大規模應用中發揮重要作用。

3 對物聯網的管理

這部分提到了公共管理部門的責任問題，對于政府在信息化過程中的職責，在部分中得到了很好的描述，并提出了一些關鍵問題，而這些問題都是需要站在政府管理的角度上必須管理的。

為什么需要有一個公共當局的角色?

雖然物聯網將有助于解決某些問題，但是它仍然將迎來挑戰，它將直接影響到個人。例如，某些應用可能有密切關聯的重要基礎設施，如電力供應，而某些應用將涉及個人的隱私。

因為物聯網會帶來巨大的社會變革，所以，簡單地把發展物聯網的任務交給私人行業或某些地區的做法是不可取的。歐洲政策制定者和政府當局必須應對物聯網帶來的這些社會變化，才可以確保物聯網技術和應用將刺激經濟增長、提高個人福祉和解決當今社會的一些問題。

信息社會世界峰會也承認政府的公共管理責任：公共部門不能推卸其對公民的責任。特別是，在物聯網的管理中必須設計與所有有關互聯網公共政策管理相一致的方式。

那么，公共管理部門需要管理什么呢？

通常情況下，物品需要分配標識符和名字去連接到其他對象或者網絡。物品上的信息通常是有限的，信息的其余部分在網絡中的其他地方存放。換句話說：訪問一個對象有關的信息，意味著建立一個網絡通信。現在出現的問題是：

- 這是如何識別構成的？（對象命名）

- 誰分配的標識符？（權利的分配）

- 如何以及在哪里可以對其他事情的其他信息進行檢索，包括它的歷史？（尋址機制和信息庫）

- 如何確保信息安全？

- 哪些利益相關者為上述每個問題負責，問責機制是什么？

- 哪些倫理和法律框架適用于不同的利益相關者？

一般情況下，物聯網沒有妥善處理這些問題，就可能會產生嚴重的負面影響，比如：

- 信息處理不當，可能會顯示一個人的個人資料或保密的業務數據。

- 不當分配的權利和私營部門的職責可能會扼殺創新。

- 問責制的缺乏可能危及系統本身的物聯網運作。

第4篇：物聯網起源與發展范文

如果筆者說這些都不是物聯網最關鍵的技術,恐怕現如今的物聯網人士都會群起而攻之。但如果筆者說在與物聯網沒有關系的領域,這些技術經過十幾年乃至數十年的發展已經比較成熟或者相對成熟,可能反對的聲音就不會有那么多了。

這些比較成熟的技術應用到物聯網后之所以成為關鍵技術或者說技術難點,主要原因在于物聯網特別是無線傳感器網絡對物理尺寸的敏感。

尺寸決定成敗

十多年前,計算機“2000年問題” 令人十分頭痛。內存特別是大型機的內存曾經十分昂貴,因此很多商業應用在表達日期時就把19xx年中的19去掉,只留下后兩位,從而省去兩個字節的長度。然而,這種缺省只是在1個世紀內有效,跨世紀時則會出現大問題。最終,兩個字節長度的節省,給全球商業用戶帶來了大麻煩。

在無線傳感器網絡的多數應用特別是軍事應用中,人們自然希望傳感器節點的尺寸越小越好,這樣才能做到隱蔽。而這種微型化的需求,將會把原本在工程實現上不成問題的技術變成了技術障礙。

如果不談尺寸的限制,我們可以說電源技術發展得很快,而一旦以衡量電源性能的主要指標比能量,即單位體積或重量的電源所給出的能量來衡量的話,電源技術的發展可以說是太過緩慢。今年8月9日,蓋茨在一次技術趨勢研討會上也對電池的研究進展很不滿意:“電池存在很多物理上的限制,要想在這一行業取得新進展是十分困難的。”

無線傳感器節點的微型化與電源容量就變成了一對矛盾。受電源容量所限,節點內的處理器的性能非但難以提高,有時甚至必須間歇工作以節省能耗。而計算性能不高,直接影響到信息安全,因為加密算法對計算資源要求很高。總之,電源容量限制帶來的影響將會波及到傳感器節點的方方面面。現實中,很多應用又要求傳感器網絡長期工作,這對傳感器節點的能量供給來說又是雪上加霜。

集成電路工業的發展為解決傳感器節點微型化和功耗問題提供了借鑒。縱觀處理器的發展歷史,摩爾定律揭示著芯片集成度的持續提高,從而使同等面積的芯片可以容納更多的功能,或者實現同樣的功能所占用的芯片面積越來越小,從而促進了芯片微型化的發展。與此同時,由于芯片制程的提高,縮短了晶體管之間的引線長度,降低了引線電感,從而使得處理器在執行同樣任務時,功耗也比上一代處理器有所下降。

得益于集成電路工藝的進步,傳感器節點中芯片微型化已經讓位于傳感器的微型化,由于傳感器家族中絕大部分都是非電量傳感器,特別是涉及到機械量的傳感器,是很難集成到芯片上的,因此,傳感器節點的微型化在很大程度上可以說是傳感器的微型化。

MEMS:微觀世界的加工技術

微電子機械系統(Micro-Electro Mechanical Systems,MEMS)是解決傳感器微型化的關鍵手段,MEMS對于物聯網的重要性,與集成電路技術之于IT產業的重要性是一樣的。

MEMS的起源可以追溯到半個世紀之前一位名叫理查德•費曼的美國物理學家。看過《別鬧了,費曼教授》一書的人都會感嘆于科學頑童和諾貝爾獎得主這兩種身份在他身上的和諧統一。1959年年底,費曼在加州理工學院物理年會上做了題為《在底部還有很大的空間》(There's Plenty of Room at the Bottom)的著名演講。不僅MEMS的源頭在此,而且,納米技術的歷史也是從這里開始的。如今,費曼有關納米技術的預言大都實現了,費曼也因此次演講而被人們尊為納米之父,盡管他的獲得諾貝爾獎的研究與之并無直接關系。

但MEMS真正快速地發展還是在20世紀70年代引入了集成電路的加工方式之后的事情。MEMS的制造技術分為兩類:“自底向上”法和“自頂向下”法,前者指的是用原子或者分子來搭建傳感器,這事兒至少現在聽起來還比較玄乎。后者就是費曼教授在演講中提及的方法,即用較大尺度的工具去構建(加工)較小尺度的產品。

第5篇：物聯網起源與發展范文

《物聯網信息安全》教學大綱

課程代碼：

0302040508

課程名稱：物聯網信息安全

學

分：

4

總

學

時：

64

講課學時：

64

實驗學時：

上機學時：

適用對象：物聯網工程專業

先修課程：《物聯網工程概論》、《通信原

理》、《計算機網絡技術》

一、課程的性質與任務

1.

課程性質：

本課程是物聯網工程專業一門重要的專業課。

課程內容包括物聯網安全特

征、物聯網安全體系、物聯網數據安全、物聯網隱私安全、物聯網接入安全、物聯網系統安

全和物聯網無線網絡安全等內容。

2.

課程任務：

通過對本課程的學習，

使學生能夠對物聯網信息安全的內涵、

知識領域和

知識單元進行了科學合理的安排，

目標是提升對物聯網信息安全的

“認知”

和“實踐”

能力。

二、課程教學的基本要求

1.

知識目標

學習扎實物聯網工程基礎知識與理論。

2.

技能目標

掌握一定的計算機網絡技術應用能力。

3.

能力目標

學會自主學習、獨立思考、解決問題、創新實踐的能力，為后續專業課程的學習培養興

趣和奠定堅實的基礎。

三、課程教學內容

1.

物聯網與信息安全

（

1）教學內容：物聯網的概念與特征；物聯網的起源與發展；物聯網的體系結構；物聯網安全問題分析；物聯網的安全特征；物聯網的安全需求；物聯網信息安全。

（

2）教學要求：了解物聯網的概念與特征，了解物聯網的體系結構，了解物聯網的安全特征，了解物聯網的安全威脅，熟悉保障物聯網安全的主要手段。

（

3）重點與難點：物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網安全的主要手段。

2.

物聯網的安全體系

（

1）教學內容：物聯網的安全體系結構；物聯網感知層安全；物聯網網絡層安全；物聯網應用層安全。

（

2）教學要求：

了解物聯網的層次結構及各層安全問題，

掌握物聯網的安全體系結構，掌握物聯網的感知層安全技術，

了解物聯網的網絡層安全技術，

了解物聯網的應用層安全技術，了解位置服務安全與隱私技術，

了解云安全與隱私保護技術，

了解信息隱藏和版權保護

1

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精品文檔

技術，實踐物聯網信息安全案例。。

（

3）重點與難點：信息隱藏和版權保護技術，物聯網的感知層安全技術，物聯網的網絡層安全技術，物聯網的應用層安全技術。

3.

數據安全

（

1）教學內容：密碼學的基本概念，密碼模型，經典密碼體制，現代密碼學。

（

2）教學要求：掌握數據安全的基本概念，了解密碼學的發展歷史，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

與消息摘要原理，

掌握數字簽名技術，

掌握文本水印和圖像水印的基本概念，

實踐

MD5算法

案例，實踐數字簽名案例。

（

3）重點與難點：數據安全的基本概念，密碼學的發展歷史；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；數字簽名技術，文本水印和圖像水印的基本概念。

4.

隱私安全

（

1）教學內容：隱私定義；隱私度量；隱私威脅；數據庫隱私；位置隱私；外包數據

隱私。

（

2）教學要求：掌握隱私安全的概念，了解隱私安全與信息安全的聯系與區別，掌握

隱私度量方法，

掌握數據庫隱私保護技術，

掌握位置隱私保護技術，

掌握數據共享隱私保護方法，實踐外包數據加密計算案例。

（

3）重點與難點：隱私安全的概念，隱私安全與信息安全的聯系與區別；隱私度量方法，數據庫隱私保護技術，位置隱私保護技術；數據共享隱私保護方法。

5.

系統安全

（

1）教學內容：系統安全的概念；惡意攻擊；入侵檢測；攻擊防護；網絡安全通信協

議。

（

2）教學要求：掌握網絡與系統安全的概念，了解惡意攻擊的概念、原理和方法，掌握入侵檢測的概念、原理和方法，掌握攻擊防護技術的概念與原理，掌握防火墻原理，掌握病毒查殺原理，了解網絡安全通信協議。

（

3）重點與難點：雙音多頻信號的概念以及雙音多頻編譯碼器工作原理；信號編解碼器芯片引腳組成與工作原理，信號編解碼器芯片的典型應用電路圖及軟件編程。

6.

無線網絡安全

（

1）教學內容：無線網絡概述；

無線網絡安全威脅；

WiFi

安全技術；

3G安全技術；

ZigBee

安全技術；藍牙安全技術。

（

2）教學要求：掌握無線網絡概念、分類，理解無線網絡安全威脅，掌握

WiFi

安全技

術，掌握

3G安全技術，掌握

ZigBee

安全技術，掌握藍牙安全技術，實踐

WiFi

安全配置案

例。

（

3）重點與難點：

無線網絡概念、

分類，理解無線網絡安全威脅；

WiFi

安全技術，

WiFi

安全配置案例；

3G安全技術，

ZigBee

安全技術，藍牙安全技術。

2

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四、課程教學時數分配

學時分配

序號

教學內容

學時

講課

實驗

其他

1

物聯網與信息安全

8

8

2

物聯網的安全體系

12

12

3

數據安全

12

12

4

隱私安全

8

8

5

系統安全

10

10

6

無線網絡安全

10

10

7

復

習

4

4

小

計

64

64

五、教學組織與方法

1.

課程具體實施主要采用課堂理論講授方式，以傳統黑板板書的手段進行授課。

2.

在以課堂理論講授為主的同時，

適當布置課后作業以檢驗和加強學生對講授知識的理解和掌握；

適時安排分組討論課，

鼓勵學生自行查找資料設計電路，

并在課堂上發表自己的設計成果。

六、課程考核與成績評定

1、平時考核：主要對學生的課程作業、課堂筆記、課堂表現進行綜合考核。平時考核

的成績占學期課程考核成績的

30%。

2、期末考核：是對學生一個學期所學課程內容的綜合考核，采用閉卷考試的形式，考

試內容以本學期授課內容為主。考試成績占學期課程考核成績的

70%。

七、推薦教材和教學參考書目與文獻

推薦教材：《物聯網信息安全》

，桂小林主編；機械工業出版社，

2012

年。

參考書目與文獻：

《物聯網導論》

，劉云浩主編；科學出版社，

2013

年。

《物聯網技術與應用導論》

，

暴建民主編；

人民郵電出版社，

2013

年。

《物聯網技術及應用》

，

薛燕紅主編；清華大學出版社，

2012

年。

大綱制訂人：

大綱審定人：

3

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第6篇：物聯網起源與發展范文

關鍵詞 物聯網；安全問題；解決對策

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）83-0200-02

隨著互聯網技術、網絡通信技術、RFID（射頻識別）技術的不斷發展，物聯網的應用范圍和相關研究得到了不斷的拓展，在很大程度上促進了物聯網技術的不斷發展。物聯網的概念起源于1999年的麻省理工學院（MIT）的Auto-ID實驗室，并在2005年的國際電信聯盟會議上正式提出了物聯網的概念。由于物聯網具有可靠傳輸、全面感知、智能處理等重要特征，因此被譽為繼計算機、互聯網、移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，但在物聯網快速發展的同時，物聯網的安全問題卻帶來了越來越多的挑戰，目前已經成為制約物聯網發展的核心問題之一。

1 物聯網的概念與安全需求

物聯網是指借助紅外感應器、激光掃描器、RFID（射頻識別）、GPS（全球定位系統）、傳感器節點等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等功能的一種網絡。目前，在全球范圍內都興起了物聯網建設的浪潮，中國也適時的提出了物聯網建設的戰略規劃，并將其上升到國家戰略層面，將其確定為國家“十二五”規劃中七大戰略新興產業之一，并加以重點推進。

對于現代信息技術的發展，只有在能夠保證隱私信息不被泄露，并且能夠提供完善的安全保護措施前提時，才能被廣大用戶接受和使用。物聯網技術的發展和廣泛應用，同樣需要有完善的安全管理策略作為保障，因此安全問題已經成為制約物聯網發展的關鍵問題。

由物聯網的概念我們可以認識到，物聯網作為一個新型的系統，能夠實現現實世界與虛擬世界的實時交互，但它仍舊同互聯網保持著十分緊密的聯系，可以是在互聯網基礎上更加深入的發展，具有信息處理的智能化、信息傳輸的無線化和數據感知的隨時性等特征，物聯網的用戶端在任何物品與物品之間得可以實現有效的應用，進行相關信息的傳遞等服務。眾所周知，互聯網環境下本身就存在著大量的安全隱患，而物聯網又是以無線網絡和傳感網為核心技術的，這就給物聯網的應用和發展帶來了更多的安全隱患，使物聯網所面臨的安全問題更加嚴峻。

從整體上，隨著移動互聯網技術的發展，其安全維護措施也在不斷完善當中，因此為物聯網的安全管理奠定了一定的基礎，但是不同于傳統的網絡，物聯網的安全問題在很大程度上是由于感知網絡和應用平臺在集成時形成的。要想真正解決物聯網的安全問題，不僅要對移動網絡中的各種安全問題采取相應的應對措施，還需要針對物聯網在發展中出現的新問題、新情況，增強特殊安全問題解決的針對性。尤其是隨著物聯網應用范圍的越來越廣泛，物聯網的安全管理水平，與整個國家的經濟和安全都息息相關，技術人員不斷加大科研的投入力度，深入研究和探討物聯網在應用過程中可能面臨的各種安全問題，對物聯網的安全管理體系進行不斷的完善和發展，這已經成為當前一項十分緊迫的任務。

2 物聯網中的安全問題分析

物聯網具有三大特征：全面感知、可靠傳遞和智能處理。利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息，實現全面感知；通過無線網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地可靠地傳遞給用戶；利用云計算、數據挖掘以及模糊識別等人工智能技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。但就在物聯網不斷發展的背后，不可忽略其在安全管理中面對的各種問題和挑戰，信息安全和網絡安全已經成為物聯網發展過程中必須考慮的核心問題。

2.1 感知層中的安全問題

物聯網感知層中的任務是全面感知外界信息，通過各類傳感器、RFID裝置、全球定位系統、掃描儀、攝像頭等設備對各種原始信息進行收集，其中可能存在的安全問題主要有：1）由于物聯網中的信息經常是通過無線網絡的平臺進行傳輸的，因此信息可能存在被截獲或破解的安全風險問題；2）傳感智能節點容易受多侵襲；3）傳感網的節點可能受到來自于網絡的DOS攻擊，嚴重時甚至會造成傳感網系統的嚴重破壞。

2.2 傳輸層中的安全問題

物聯網傳輸層的主要職能是要把在感知層中收集到的各種信息可靠、安全地傳輸到物聯網的信息處理層，并對信息進行相應的處理，但由于信息在傳輸過程中，可能需要通過一個乃至多個不同架構的網絡才能實現信息的交接，這時就難免就會存在一定的安全隱患，可以說，互聯網中存在的安全問題都有可能傳導至物聯網傳輸層，并造成更嚴重的安全隱患。例如，跨異構網絡的網絡攻擊、DOS攻擊、DDOS攻擊、假冒攻擊、中間人攻擊等。

2.3 處理層中的安全問題

物聯網的處理層需要對接收到的信息進行處理，判斷各類信息的真實性、安全性和意圖。在信息的處理過程中，既有操作性的指令數據，也有一般性的數據，需要尤為注意的是那些惡意指令和錯誤指令，那有可能是攻擊者的破壞行為。因此，在信息的處理過程中不可避免的會面對以下安全問題：終端數量多，提供的信息量大，來不及對信息進行判別；設備從網絡中邏輯丟失；智能設備出現故障，導致工作效率下降；非法入侵者的人為破壞；無法實現災難控制并從災難中恢復等。

3 物聯網安全問題的解決對策

3.1 技術性措施

3.1.1 節點安全措施

為了保證物聯網設備在遭受破壞的情況下而不至于使系統遭受致命性的打擊，可以采取以下幾點有針對性的安全措施：1）在物聯網網絡的關鍵位置配備冗余傳感器，這樣可以實現特殊情況下的網絡自愈；2）限制網絡的發包速度和同一數據包的重傳次數；3）在通信前對節點與節點之間進行身份認證。

3.1.2 傳輸安全措施

在物聯網內部，為了保障內部通信的安全，應當使用密鑰管理機制。一方面，在通信時可以建立一個臨時會話密鑰，而認證性使用對稱密碼的認證方案需要預置節點間的共享密鑰；另一方面，應當建立端到端密鑰協商機制、密鑰管理機制、端到端認證機制和機密性算法選取機制等。

3.1.3 其他技術措施

在技術上，除了要采取節點安全和傳輸安全措施外，還應當重點考慮以下措施：1）對傳輸層的惡意指令進行分析，采取預防措施，建立災難恢復機制；2）做好病毒的檢測和網絡入侵的防控工作；3）秘密文件和移動設備文件應當采取備份措施；4）密文查詢、挖掘與安全相關的數據、安全多方計算、安全云計算技術等；

3.2 非技術措施

在對物聯網中的安全問題進行解決和維護時，除了要結合物聯網的特征和存在問題的類型采取一系列的技術性措施外，還應當從管理、教育、安全風險評估等角度采取一系列的非技術措施，對物聯網中可能出現的安全問題做好預防工作，提高用戶的安全意識。首先，物聯網的相關部門要制定嚴格的管理制度，明確物聯網安全管理中的職責和權利，規范相關人員的工作行為，避免安全管理工作上的失誤和疏漏；其次，應當有針對性的對用戶進行安全培訓，讓用戶充分認識到物聯網信息安全的重要性，懂得如何對各種安全問題進行預防和解決；再次，要懂得對物聯網的安全風險進行評估和態勢分析，定量和定性的評價網絡運行狀態，進行實時監測和預警。

4 結論

綜上所述，隨著物聯網的深入發展，必將會給我們的生活、學習和工作帶來極大的便利，促進社會經濟的更好發展，但是物聯網技術的應用同樣存在著安全性的問題，如果處理不好可能會造成很多不必要的損失。由于物聯網所具有的分布廣泛性、節點移動性、網絡異構性、業務應用復雜性等特征，物聯網安全問題的解決也變得相對復雜，我們在力發展物聯網的同時，只有對其安全問題與解決對策的給予更夠的重視，加大相關研究的力度，才能確保物聯網的健康、可持續發展。

參考文獻

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[3]楊文祥.物聯網安全問題分析與相關措施探討[J].中國信息界，2012(5)：57-58.

第7篇：物聯網起源與發展范文

【關鍵詞】物聯網;商業模式;電信運營商;移動終端商

0.緒論

網絡技術得以深遠發展的今天，信息化社會對通信的要求已經不僅僅限于人與人之間的通信；傳感技術、RFID和網絡技術的成熟使人與物品，物品與物品之間的通信成為可能，這就帶來了物聯網概念，它被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。發展物聯網一方面可以提高經濟效益，大大節約成本；另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。目前，美國、歐盟、日本、韓國、新加坡等國都在投入巨資深入研究探索物聯網。我國也正在高度關注、重視物聯網的研究，在無錫、上海、南京、杭州、重慶、北京、武漢、廣州等城市開展試點工作。為推動物聯網產業發展，總理曾特別指出“要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術，要依靠科技和人才占領科技和經濟發展制高點，保證我國具有可持續發展的能力和可持續的競爭力”。因此，物聯網產業將成為今后工業化與信息化結合發展的熱點和政府、社會關注的焦點。從市場的角度來看，據Forrester Research指出，“物聯網”有關技術、產品和應用的全球市場價值將會從由2008年20億美元增長到2012年l15億美元。目前，物聯網的初級應用MZM實現主要是通過傳感節點（包含嵌入式智能）、網絡（包含無線網絡、有線網絡）、信息處理平臺實現的。為了促進物聯網產業健康、有序、規模化的快速發展，具有先天優勢和產業規模的互聯網運營商和終端設備商更應該在新興的物聯網產業中找準位置，發揮自己應有的作用和價值。

1.物聯網發展現狀

從技術發展角度看，傳感器網絡（Sensor Network）的概念最早由美國軍方提出，起源于1978年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）開始資助卡耐基梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究項目，當時此概念局限于由若干具有無線通信能力的傳感器節點自組織構成的網絡。隨著近年來互聯網技術和多種接入網絡以及智能計算技術的飛速發展，2008年2月，ITU-T發表了《泛在傳感器網絡（Ubiquitous Sensor Networks）》研究報告。在報告中，ITU-T指出傳感器網絡已經向泛在傳感器網絡的方向發展，它是由智能傳感器節點組成的網絡，可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署。該技術可以在廣泛的領域中推動新的應用和服務，從安全保衛和環境監控到推動個人生產力和增強國家競爭力。

物聯網的基本功能在于人與人、人與物、物與物之間在任何時間和任何地點都能夠通過任何的網絡獲取任何的服務，物體也賦予了智能化。基本應用大體分為三類：信息識別及位置監控、（環境、物品屬性）動態監測類、智能控制類。

物聯網的一個突出特點就是將跨行業的物品信息，通過統一的接日標準和標識標準，集中存儲、處理，實現跨行業信息資源共享，更廣范圍的協調處理，讓世界變得更有“感知力”，更加“智慧”。

物聯網采取集中計算處理和分布式計算處理兩種信息處理模式同時采用，極大增強了邊緣網絡的快速反應能力，物體可嵌入智能芯片，讓物品“更智能”，反應速度更快，邊緣網絡的處理能力更強。

物聯網自身具備三個特征：

（1）全面感知：即利用RFID，傳感器等隨時隨地獲取物體的信息。

（2）可靠傳遞：通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。

（3）智能處理：利用云計算，模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

2.物聯網產業環境分析

2.1物聯網產業政策環境

物聯網在我國獲得了良好的產業政策和國家支持。按事件發生的先后順序總結如下：

早在1999年我國就啟動了物聯網關鍵技術之一的傳感網技術研究，研發水平處于世界前列。在世界傳感網領域，我國是標準主導國之一，傳感網標準體系已經形成了初步框架。從前端傳感、中間信息傳遞，到后端信息處理和應用的物聯網產業鏈條正在形成。我國已將“物聯網”明確列入《國家中長期科學技術發展規劃（2006一2020年）》和2050年國家產業路線圖。

2.2物聯網產業技術環境

2.2.1相關技術標準有待完善

物聯網目前還是一項新興的技術方案，相應的技術標準嚴重滯后。在物聯網這個全新產業中，我國的技術研發水平處于世界前列，具有重大的影響力。中科院早在1999年就啟動了傳感網研究，與其它國家相比具有同發優勢。該院組成了2000多人的團隊，先后投入數億元，在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、傳感器端機、移動基站等方面取得重大進展，目前已擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈。

2.2.2 RFID技術

物聯網中非常重要的技術是RFID電子標簽技術。以簡單RFID系統為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Internet更為龐大的物聯網成為RFID技術發展的趨勢。RFID全稱為“Radio Frequency Identification”（中文名為“射頻辨識系統”），是一項利用射頻信號通過空間電磁藕合實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到物體識別的技術。

2.2.3云計算技術

當前物聯網數據處理中的一個重要的技術就是云計算，即通過互聯網向用戶提供分時的硬件服務和分空間的硬件服務的技術，實現為用戶提供托管服務和配置的計算資源。云計算三大優點：用戶端不需購買計算機；用戶端不必買昂貴的計算機軟件；計算機硬件和軟件會不斷升級。云計算最重要的問題在于如何保證數據的安全性，尤其是如何保證數據不被IT巨頭公司所獨有。

2.2.4傳感器與傳感網技術

傳感器是能感知指定的被測量信息，并能按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。隨著微機電系統、片上系統、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展，孕育出無線傳感器網絡，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個自組織網絡。在物聯網的實際應用中由于布線的成本和難度，使用無線傳感網技術的場景要多于使用有線方式連接的傳感網絡。

第8篇：物聯網起源與發展范文

關鍵詞：物聯網技術；安全生產；信息技術；應用

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 16-0000-02

隨著我國社會經濟的快速發展和科學技術的進步，很多大型設備開始趨向大型化、復雜化和生產的連續化，一般的監督管理手段已經很難達到安全管理的要求，傳統安全生產與管理模式中的弊端也開始逐漸顯現出來，這在一定程度上制約了企業安全生產環境的構建和企業的長遠發展。此外，我國的很多企業的安全管理工作還是過分強調事后管理，對于生產準備階段以及實施階段的事情控制、事中控制還是不夠重視，導致了企業安全生產與管理工作的相對滯后。物聯網技術的出現以及應用，在很大程度上彌補了傳統安全生產與管理模式的很多不足，尤其是在積極推進“三網”融合的大背景下，物聯網技術在安全生產與監督管理中的推廣與應用，能夠有效解決很多安全生產與管理中的難題。

1 物聯網的概念

物聯網作為一個近年來出現的新概念，發展速度非常迅速，但是得到發展的時間并不長，上世紀90年代，麻省理工學院自動識別實驗室首次提出：要以計算機互聯網為基礎，通過RFID技術、無線數據通信技術等構造一個能夠覆蓋世界萬物的系統，這就是物聯網概念的起源和雛形。在2005年舉行的“信息社會世界峰會（WSIS）”上，物聯網的概念被正式提及，物聯網是指以感知為前提，借助射頻識別、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統、攝像頭等信息傳感設備對物體的位置、狀態等信息進行捕捉，然后借助通信網絡傳遞交互，實現人與物以及人與人、物與物之間的全面互聯，進而實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網概念的提出，具有十分重要的現實意義，無縫互聯、全面感知和高度智能是物聯網的三大特征，標志著人類社會發展的信息化方向，必將為人類社會經濟的發展做出巨大的貢獻。

2 物聯網的核心技術

支撐互聯網發展的核心技術主要有：物聯網架構技術、無線傳感器網絡、傳感器技術、統一標識技術、定位技術和自動識別技術等。

2.1 物聯網架構

在物聯網界，人們習慣于將物聯網分為三層結構，即感知層、網絡層和應用層。其中，感知層主要是要實現對物體的位置、狀態等信息的收集與處理，包括無線傳感器網絡、紅外感應、射頻識別和執行器等；網絡層主要是為了實現信息的傳輸功能，包括互聯網、電信網絡、廣電電視網絡等；應用層主要完成服務發現和服務呈現的工作。也有人將互聯網分為五層結構，即感知層、接入層、網絡層、支撐層、應用層。

2.2 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡主要包括感知對象、傳感器和觀察者三個要素，無線傳感器網絡使得傳感器不再局限于某個感知單元，而且能夠實現信息的交換和有機體的協調與控制，在實現物與物互聯的同時，擴展了人們的信息獲取能力。目前，時間同步技術、網絡節點定位技術是無線傳感器網絡的研究重點。

2.3 統一標識

該技術解決了單個物體在全球的統一標識問題，目前的研究主要集中在標識的分配、管理、加密解密、存儲以及標識映射機制和匿名標識技術等領域，它要求無論是國家、企業還是個人，都需要具備一定的標識分配權利。

2.4 自動識別

自動識別技術是一種高度自動化的數據信息采集技術，可以對字符、條碼、影像、聲音等記錄數據的載體進行自動識別和物品信息的自動獲取，并提供給后臺計算機系統進行后續處理的一種技術。其中，無線射頻識別技術是其典型代表，已經廣泛應用于物流管理、身份證件、收費系統等領域。

3 物聯網技術在安全生產與管理中的具體應用

3.1 物聯網技術在企業安全生產上的應用

安全生產作為企業日常管理中的核心環節，是在任何時候都不能放松警惕的，但由于影響企業安全生產的因素比較復雜，不僅與材料、設備、技術等因素密切相關，還與人為因素和管理因素緊密相連。

首先，在企業安全生產中應用物聯網技術時，可以在各種生產設備上裝上RFID標簽，通過傳感器對生產過程中與安全因素相關的各種靜態信息和動態信息進行全方位的分析、辨別和在線計算，并借助接入設備實現信息資源在其他單元中的共享和交互，進而實現對生產設備運行狀態的隨時跟蹤。其次，在企業生產設備的檢修與維護工作中，物聯網技術可以使生產設備系統自動發出檢修警報，避免設備故障的進一步擴大，以及對生產進度的不利影響。再次，物聯網技術還可以實現對企業生產人員精神狀態的實時跟蹤，能夠及時發現工人操作過程中的麻痹大意等行為，例如表情識別系統等物聯網智能技術，可以有效避免工人的不安全行為而產生的各種后果。

3.2 物聯網技術在安全監管上的應用

預防是降低安全生產事故發生可能性和避免造成損失的最重要的手段之一，對此，安全監管部門可以充分利用物聯網技術手段，實現對存在安全生產隱患企業的實時監督和動態化管理，對于企業在工藝變更、新建、改建、擴建以及生產過程中的安全隱患進行及時的發現和治理。尤其是對存在重大危險源的企業，安全監管部門可以通過RIFD身份標識技術對危險源進行標識，然后利用移動通信網絡、無線局域網、無線接入網、衛星網等對感知層傳達的信息進行全面了解，隨時隨地地了解危險源的情況，并在此基礎上采取有針對性的安全生產防護措施。

3.3 物聯網技術在應急救援中的具體應用

在很多企業的安全生產事故以及自然災害中，需要執行應急救援體系。為了提高在應急救援中的速度和準確性，物聯網技術的應用是必不可少的。借助物聯網技術，可以對事故現場有一個最快、最清楚的認識，迅速查找危險源并調動周邊資源快速投入到應急救援工作中，從而有效降低了發生二次傷害的可能性。例如，在煤礦企業的礦難事故中，可以先利用物聯網技術對事故發生的地點、現狀和發展有一個準確的預測，為應急救援方案的制定提供最可靠的參考依據，然后在事故處理和人員救助過程中，借助互聯網技術，對醫療、消防、交通、工程等部門的工作進行有效協調，提高各個部門之間的響應速度和協調能力，大大提高了應急救援的時間和效率。此外，借助物聯網技術，可以有效解決礦下人員搜救過程中遇到的多種難題，及時了解遇險人員的生命狀態，并制定科學的救援救治方案。

4 結束語

基于以上所述，物聯網作為一種新興技術，在安全生產與管理方面具有十分明顯的技術特點和優勢，尤其是隨著國家和企業對安全生產與管理工作的不斷重視，物聯網技術必將會在社會經濟的各個領域得到更加廣泛和有效的應用，提高安全管理工作的網絡化、信息化和智能化，有效解決安全生產與監管領域中出現的新問題、新變化。

參考文獻：

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[2]魏秋萍，朱順兵，杜春泉.淺談物聯網感知安全的關鍵技術[J].工業安全與環保，2012，02.

第9篇：物聯網起源與發展范文

Abstract： With the continuous development of the technology of the Internet of things， people's expectations and definition of the family no longer stick to the traditional way of life. The smart home has become a hot research in the field of information technology in recent years. In this paper， the smart home design of Internet of things is based on FPGA technology. It can collect the information of temperature， humidity and light intensity in real time， implement the environmental control system， intelligent fish raising system， intelligent food and beverage systems， multimedia control system， security alarm system and other functions， and provide new physical network smart home life experience for the users.

關鍵詞：智能家居；FPGA；ZigBee；無線傳感器節點

Key words： smart home；FPGA；ZigBee；wireless sensor node

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）18-0068-02

0 引言

智能家居系統的概念起源于上世紀70年代的美國，隨后，傳播到歐洲、日本等國并且得到了很好的發展。在我國，智能家居這一概念推廣較晚，約在90年代末家居智能化系統才得以進入國內，但發展速度驚人。隨著物聯網技術的不斷發展，根據人們需求而開發設計的智能家居系統擁有更加優越及復雜的配置，可以將家庭中各種通信設備、家用電器以及家庭保安裝置通過物聯網技術連接起來，實現環境控制、養魚養花、燒水煮飯、多媒體控制及安全報警等功能，并可以異地監控、管理、報警，為住戶提供安全舒適、高效便利的學習生活及工作環境。

由于智能家居系統還缺乏統一明確的國際標準，許多公司開發出的產品都是基于自己組網和信息交換協議，很多產品是針對特定的組網環境開發的，部分核心技術沒有對外公布，技術復雜，直接導致了使用范圍的局限性。再者，缺乏對應的第三方產品，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，不利于產品的擴充，因而進一步局限了產品的發展。再加上有的系統成本過高，嚴重影響了產品的普及。本文通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺，利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點，實現了物聯網智能家居控制部分的設計，能夠滿足家居需要。

1 FPGA在物聯網智能家居中的應用

目前常見的智能家居系統大多基于ARM的嵌入式系統，這類系統并不能同時支持多種無線通信協議。通過整合多種無線通信控制方式，來實現基于FPGA的物聯網智能家居控制器，為智能家居的控制領域探索了一種新可行性的方法。利用FPGA芯片可自由定制以及接口靈活性的特點，設計智能家居控制器各個模塊，相比ARM單片機支持串口少的短板，可以使系統在同一時刻支持多種通信方式，從而使系統具有更高的適應性和可擴展性，能夠同時控制多達31個家用電器，基本滿足日常家居需要。基于FPGA的物聯網智能家居在設計實現的過程中，使用了Quartus II等集成開發環境，以及ModelSim專業仿真工具，利用Verilog HDL硬件描述語言，在Altera公司的DE2開發板上進行開發設計。

2 基于FPGA的物聯網智能家居設計

2.1 系統功能

基于FPGA的物聯網智能家居系統能夠最大限度地使家居更加智能化，其三大關鍵功能是通過網絡信息終端進行信息的獲取、處理以及，進行信息的及時反饋；對相應的單元以及一些機構進行控制，實現實時監測；兼容性一定要足夠強大。該系統特色功能具體如下：

①環境控制系統：對室內溫度、濕度、亮度進行實時測量，通過人設模式控制空調、加濕器、窗簾、燈光等設備達到宜居的室內環境；②智能養花系統：通過測量相關參數，提供澆水、施肥、遮蓋陽光等功能，可以遠程監控養花，或者自動養花；③智能養魚系統：通過測量相關參數，提供補氧、喂食、控溫、換水等功能，可以遠程監控養魚，或者自動養魚；④智能餐飲系統：通過控制燒水壺、微波爐、電飯鍋等設備電源及煤氣開關，完成燒水、蒸煮、烹飪等功能，可以遠程監控完成或自動完成；⑤多媒體系統：通過開關控制，可以遠程操控電視、音響、電腦等設備；⑥完全報警系統：通過測量相關水電氣參數或者紅外感知參數，對室內實時監控，如有危險提示則報警。

2.2 系統架構

該系統是以單個家庭為單位進行安裝，智能家居控制臺采用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱，ZigBee中心節點采集環境信息。FPGA相當于智能家居系統中的管理中心，其核心是采用Altera公司推出的32位高性能軟處理器nios2與每個子節點連接。管理中心通過串口可根據接收到的ZigBee中心節點數據進行處理，并通過家庭總線系統與其他節點設備進行關聯操作，實現家庭環境的監測與管理，從而為用戶提供安全、舒適的生活或工作環境。智能家居控制器系統結構圖如圖1所示。

2.3 硬件結構

2.3.1 FPGA部分

系統的核心控制部分由FPGA實現，其設計思路是：采用Altera公司DE2-70開發平臺來完成系統設計，從ZigBee網絡傳輸過來的數據經過串口后存儲到DE2-70開發板上的SDRAM中，在FPGA控制平臺上，由Altera的IP核構成Nios II軟核，并植入FPGA芯片中，然后通過軟件編寫來實現FPGA控制平臺的功能，然后系統從SDRAM中讀取數據后將溫度、濕度等信息顯示在LCD液晶屏上。FPGA系統的Nios II軟核結構如圖2所示。

2.3.2 無線傳感器節點

無線傳感器模塊由ATMEGA128和CC2420組成，CC2420通過SPI總線連接到ATMEGA128。CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標準的射頻收發器，該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產品的RF器件。該模塊能夠在低電壓低頻率模式下開始工作，同時能夠進行低功耗操作，還能夠支持許多種不同的低功耗模式，例如睡眠模式以及深度睡眠模式等，都是可以實現的，從而達到系統更加智能化的目的。無線傳感器模塊如圖3所示。

2.3.3 ZigBee中心節點

ZigBee中心節點使用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱配套產品，模塊內嵌工作頻率2.4GHz基于IEEE802.15.4標準的ZigBee通信協議，支持最新的RS232串行模式，在此標準通信協議下，經測試，ZigBee中心節點每次接力通信都能在75m范圍內提供250kbps的速率，能在網狀或多次跳接無線網絡內支持串行數據路由，速率最高可達38.4kbps，能夠達到目前國內產品的最好性能，完整體現了最新ZigBee網絡層的強大功能。

3 結論

本系統通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺， 利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點，實現了物聯網智能家居控制部分的設計。最終通過Altera公司的DE2開發板驗證，本控制系統在板載50MHz的時鐘頻率下穩定運行，實驗結果達到了預期目標。該系統中的部分模塊已在我學院SMT實訓基地自主開發研制并生產。另外以該系統項目為例，通過翻轉課堂教學模式激發了學生的實踐操作能力、創新能力，對在研課題具有較好的理論價值和實際意義。

參考文獻：

[1]韓德強.嵌入式家庭控制器系統的設計與實現[J].電子技術應用，2008（3）：23-25.

[2]文璧，張潔，徐謙.基于無線射頻與FPGA技術的數據采集系統[J].中國測試，2009.