物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,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品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(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,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
1、互联网的构架 在互联网络中,一些超级计算中心通过高速的主干网相连,而一些较小规模的网络则通过众多的支干与这些超级计算中心连接。
这些超级计算中心、众多的ISP(网络服务商)和网站主机是INTERNET信息资源的主要存放地。这些高性能计算机称为服务器,而使用这些信息资源的用户计算机称为客户机。
普通用户通过一台接在电话线上的调制解调器(或其它专线)与ISP相连,借助ISP接入互联网。ISP是普通用户进入互联网的接入口。
网络上的用户是平等的,无地域、职位的限制,也没有电脑型号的差别。 互联网各主机之间的物理连接是利用常规电话线、高速数据线、卫星、微波或光纤等各种通讯手段。
2、互联网的工作原理 互联网连接了世界上不同国家与地区无数不同硬件、不同操作系统与不同软件的计算机,而且数据在传输过程中很容易丢失或传错。为了保证这些计算机之间能够畅通无阻地交换信息,INTERNET采用统一的通信协议——TCP/IP协议,它能保证数据迅速可靠传输。
所以如果用一句话来概括的话,互联网是依靠一个个标准协议建立起来的资源仓库。 Mr。
emily。
网卡用于联网,连接各个计算机形成一个网络,下面我们来看一个练习;
1、网卡
1)网卡有独立和集成两种,在机箱的后面找到一个“凸”字形的插孔,就是插网线的地方,
“猫”的插孔也是“凸”字形,但方块比较大,下边缺口,网卡的要扁一些,下边是平的;
2)网卡跟网线相连,网线头是一个水晶头(RJ45 插头),用夹线钳压制连线,
网线是一个圆线或扁线,里面有一对对的彩色线,称为双绞线;
2、网卡维护
1)常见的网卡是RTL8139型号的,系统可以自动安装驱动程序,如果是其他型号,可以在主板驱动盘的Net文件夹中安装驱动;
1)网卡插网线时,捏住水晶头的弹片手柄,塞进去再松开,拔出的时候也是捏住往外拉;
2)插孔旁边有两个指示灯,分别指示电源和数据传输,可以判断是否连通;
3)网线比较长时,可以卷起来扎好,贴墙布好,以免不小心绊着,搬移机箱时也要考虑别扯坏网线;
(1)熟悉计算机系统的基础知识;
(2)熟悉网络操作系统的基础知识;
(3)理解计算机应用系统的设计和开发方法;
(4)熟悉数据通信的基础知识;
(5)熟悉系统安全和数据安全的基础知识;
(6)掌握网络安全的基本技术和主要的安全协议与安全系统;
(7)掌握计算机网络体系结构和网络协议的基本原理;
(8)掌握计算机网络有关的标准化知识;
(9)掌握局域网组网技术,理解城域网和广域网基本技术;
(10)掌握计算机网络互联技术;
(11)掌握TCP/ IP协议网络的联网方法和网络应用服务技术;
(12)理解接入网与接入技术;
(13)掌握网络管理的基本原理和操作方法;
(14)熟悉网络系统的性能测试和优化技术, 以及可靠性设计技术;
(15)理解网络应用的基本原理和技术;
课程名称
使用教材
备注
物联网产业与技术导论
《物联网:技术、应用、标准与商业模式》,电子工业出版社,等教材。
在学完高等数学,物理,化学,通信原理,数字电路,计算机原理,程序设计原理等课程后开设本课程,全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。
C语言程序设计
《C语言程序设计》,清华大学出版社,等教材。
物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准
Java程序设计
《Java语言程序设计教程》,机械工业出版社,等教材。
物联网应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是必修课,同时需要了解Eclipse,SWT, Flash, HTML5,SaaS等技术
无线传感网络概论
《无线传感器网络理论、技术与实现》,国防工业出版社,《短距离无线通讯入门与实战》北京航空航天大学出版社,等教材。
学习各种无线RF通讯技术与标准,Zigbee, 蓝牙,WiFi,GPRS,CDMA,3G, 4G, 5G,Mote等等
TCP/IP网络与协议
《TCP/IP网络与协议》,清华大学出版社,等教材。
TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能,为必修课
嵌入式系统
《嵌入式系统技术教程》,人民邮电出版社等教材。
嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术,了解TinyOS等,为必修课
传感器技术概论
《传感器技术》,中国计量出版社,等教材。
物联网专业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解传感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解
RFID技术概论
《射频识别(RFID)技术原理与应用》,机械工业出版社,等教材。
RFID作为物联网主要技术之一,需要了解,它本身(与智能卡技术融合)可以是一个细分专业或行业,也可以是研究生专业选题方向。
工业信息化及现场总线技术
《现场总线技术及应用教程》,机械工业出版社,等教材。
工业信息化也是物联网主要应用领域,需要了解,它本身也可以是一个细分专业或行业,也可作为研究生专业选题方向。
M2M技术概论
《M2M: The Wireless Revolution》,TSTC Publishing,等教材。
本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M专业教材,在美国首次提出了M2M专业教学大纲,M2M也是物联网主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。
物联网软件、标准、与中间件技术
《中间件技术原理与应用》,清华大学出版社,《物联网:技术、应用、标准与商业模式》,电子工业出版社,等教材。
物联网产业发展的关键在于应用,软件是灵魂,中间件是产业化的基石,需要学习和了解,尤其是对毕业后有志于走向工业和企业界的学生。
早在20世纪60年代,美国的计算机不但开始用于生产、科研,而且还用于国防领域,于是产生了“阿帕网” (AR- PA—NET)。
后来又分为军用和民用两部分,并使用了“网 络协议”(IP)。互联网便是在此基础上建立的,也由此而得名。
互联网为人们提供了全新多样的通信交流手段。 如今网 络已经进入个人通信、教育、新闻、娱乐与商业等诸多领域。
其中电子邮件是目前一种普及的个人通信方式,也是互 联网用户使用最多的功能。互联网对于科研、新闻、教育及 医疗等领域最大的贡献是实现了资源共享,包括信息资源、计算机的运算能力资源与存储能力资源。
正是基于互联网这 一突出特点,方使这几个领域网络化最早、最快。据统计, 互联网用户的年增长率在15%〜20%。
互联网的蓬勃发展,已成为新的商业热点。国际互联 网,是未来信息高速公路的雏形及试验场。
近年来,互联网的用户数量呈爆炸性增长,联入互联网的计算机不止千万, 可见其规模之大。 全世界的互联网用户已经突破20亿大关。
互联网是使用公共语言进行通信的全球计算机网络,其 含义是国际互联网络。它类似国际电话系统——无人拥有或 控制整个系统,而以大型网络的工作方式进行链接。
在互联 网络上,“WWW”可为用户查看文档提供一个图形化且易进入的界面,这些文档及其之间的链接,组成了信息“网”,“WWW”上的文件或页面是相连的。 通过单击特定的文本或 图像链接其他页面,称为超级链接。
页面包含有文本、图 像、声音及动画等内容。将这些页面置于世界任何地方的计算机上,都可通过互联网在世界范围内访问它。
物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,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的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
其核心技术又可以细分为六层,如右图: 和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征。首先,它是各种感知技术的广泛应用。
物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。
在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。
物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
此外,物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合,任何时间的应用场景与用户的自由互动,它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件,弱化技术色彩,强化与用户之间的良性互动,更佳的用户体验,更及时的数据采集和分析建议,更自如的工作和生活,是通往智能生活的物理支撑。 这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:1、要有数据传输通路;2、要有一定的存储功能;3、要有CPU;4、要有操作系统;5、要有专门的应用程序;6、遵循物联网的通信协议;7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
物联网概念这几年可谓是炙手可热,物联网家电也是风生水起,从狭义上讲,物联网家电是指应用了物联网技术的家电产品。从广义上讲,是指能够与互联网联接,通过互联网对其进行控制、管理的家电产品,并且家电产品本身与电网、使用者、处置的物品等能够实现物物相联,通过智慧的方式,达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。
物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。
其实质是利用射频自动识别(RFID)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。而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。
在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。物联网的含义 从两化融合这个角度分析物联网的涵义:其一:工业化的基础是自动化,自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。
特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统,更是计算机技术,系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制,集中管理。
虽然自动设备全部联网,并能在控制中心监控 信息而通过操作员来集中管理。但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。
有经验的操作员可以使生产最优,而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。是否有办法做到分散控制,集中优化管理?需要通过物联网根据所有监控信息,通过分析与优化技术,找到最优的控制方法,是物联网可以带给DCS控制系统的。
其二:IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人,其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后,是要在更大范围解决信息孤岛问题。
就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后,可以根据信息判断,做出决策,从而触发下一步操作;但由于人存在个体差异,对于同样的信息,不同的人做出的决策是不同的,如何从信息中获得最优的决策?另外物获得了信息是不能做出决策的 ,如何让物在获得了信息之后具有决策能力?智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段,在获得信息后,依据历史经验以及理论模型,快速做出最优决策。
数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案,十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。
无论智慧方案,还是智能行业,智能的根本离不开数据分析与优化技术。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一,也是。
物联网工程的工程师有很多方向,不同方向所需要的基础也不一样。
如果以具体从业方向定的话,硬件设计师、嵌入式固件开发人员、无线通讯专家 、后端开发人员 、前端开发人员 、应用开发人员 、自动化与系统集成工程师 、数据科学家等。1.硬件设计师:大多数物联网项目都涉及某种形式的定制硬件设计。
硬件的复杂度因项目而异。在某些情况下,使用硬件模块和参考设计,基础知识和电气工程知识就足够了。
而有些更复杂的项目则需要更多的经验和专业知识。常见的技术基础需要印刷电路板(PCB)设计、无线电频率与天线设计、时钟,信号路由相关的经验、低功耗设计和功耗优化等 2.嵌入式固件开发人员:让硬件发挥作用,你就需要嵌入式开发人员。
他们是从事最底层、最接近裸机硬件的软件开发人员。这样的软件称为固件(介于软件和硬件之间的固件)。
一般这些开发人员的背景结合了电气工程、计算机体系结构和软件开发。嵌入式开发人员的工作需要与最终硬件的原型版本打交道,因此通常他们的办公桌看起来都很凌乱。
常见的技术基础需要有编程语言(C、汇编语言、C++)、实时操作系统(RTOS)经验(FreeRTOS、Contiki、Zephyr)、嵌入式Linux、源代码版本控制、物理和信息安全等 3.无线通讯专家:大多数物联网项目都是无线的,但无线技术都很难,因为无线集物理与软件的双重复杂度于一身。通常无线通信专家都来自无线通信、网络协议和软件开发。
对于大型物联网系统来说,拥有无线通信的专长才能适当地确定网络与通信模式。而消费级物联网系统则需要无线通信专长来确保通过蓝牙顺利地将设备连接到用户的智能手机。
常见的技术基础需要有网络模拟、无线网格网络、对无线传播技术的掌握、对功耗的掌握、协议(TCP/IP、IPv4、IPv6、RPL、TLS、WiFi、蓝牙、6lowpan、ZigBee、LoRA、MQTT、CoAP) 4.后端开发人员:在物联网系统中,后端需要处理数据库和应用程序逻辑。通常,后端都部署在云主机中,并负责存储来自物联网设备的数据、对用户进行身份验证、为前端以及与其他系统的集成提供API。
常见的技术基础需要有编程语言(JavaScript、Go、Python、Ruby)、数据库(MySQL、MongoDB、Redis)、开发运维经验、云平台(亚马逊的AWS、Heroku、微软的Azure) 5.前端开发人员:大多数物联网项目都有网页形式的前端。用户可以通过这类网页与系统交互。
因此,这些网页需要做到易于使用、安全、可在最常见的Web浏览器中运行并保持最新状态。这些前端是用HTML开发的,而且通常都会采用某些现有的JavaScript前端框架。
前端开发人员需要通过大量输出到网页上的文本来创建视觉体验。 常见的技术基础需要UI/UX设计、用户访谈与人机交互的经验、HTML、CSS、Javascript、Web开发框架(Vue.js、React、Bootstrap) 6.应用开发人员:许多面向用户的物联网项目都需要使用移动应用作为用户界面。
随着项目的推进,移动应用体验的重要性越来越突出。通常,我们需要开发和维护两个版本:iOS和Android。
有时也可以开发混合原生应用(通常用HTML开发)。大多数应用开发人员都清楚原生与混合框架的优缺点。
常见的技术基础需要Android、iOS开发原生/混合框架(Phonegap/Cordova、Ionic、Angular、React、Vue)、编程语言(Java、Swift、Objective C、JavaScript) 7.自动化与系统集成工程师:许多物联网项目都需要与现有软件集成。软件集成是一项经常被低估的任务,我们常常需要花费大量精力,运用一套特定的技术才能取得成功。
此外,一旦软件集成开始,你就必须确保集成保持正常运行。这时我们就需要采用自动测试。
系统集成和自动化工程师需要拥有大量实践经验和勇气,因为这是一项艰巨的工作。 常见的技术基础需要自动测试框架(Jenkins、Mocha、Travis)、REST API、编程语言(Javascript、Java、Python、Bash) 8.数据科学家:物联网项目都需要围绕数据展开,而且你需要充分利用这些数据。
在项目的早期阶段,这部分的工作可能很简单,只需将关键绩效指标放入Excel工作表中进行比较即可。但是随着项目的发展,你需要针对数据展开更深入的分析。
这时就需要数据科学家的帮忙。数据科学家可以通过复杂的数据,寻找模式以及可付诸行动的信息,而这才是数据的最终价值。
常见的技术基础需要统计、人工智能、机器学习、数据挖掘、编程语言(Matlab、R、Python)。
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