制造物联技术
	曾用价	99.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2017年05月
	开本	16
	作者	廖文和,郭宇
	装帧	平装
	页数	348
	字数	35
	ISBN编码	9787030527202

物联网技术被看作是机械化、电力和信息化革命之后又一次全球革命性浪潮的核心技术，为实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理提供了很好的解决方案。本书共由五部分构成：第*篇介绍了物联网技术的基本概念以及涉及的技术体系；第二篇结合离散制造业的生产运行模式，系统介绍了制造物联技术体系；第三篇对制造物联的关键技术进行分析，包括智能标识技术、编码技术、中间件技术、无线传感网技术、实时定位技术、大数据融合技术和安全隐私保护技术等；第四篇通过相关案例分析制造物联技术的应用；第五篇通过不同企业的实际应用案例分析了制造物联的实施前景和发展趋势。


目录
前言
第*篇 物联网概论
第1章 物联网简介 3
1.1 物联网的定义 3
1.2 物联网的特点 4
1.3 物联网的体系结构 6
1.4 物联网的关键技术 7
1.5 物联网的发展趋势 10
第2章 制造物联发展与应用 12
2.1 制造企业信息化现状 12
2.2 制造物联国内外发展现状 14
第二篇 制造物联技术体系
第3章 离散制造业运行模式 19
3.1 离散制造业特点 19
3.2 离散制造业生产模式 21
3.3 制造业与物联网融合的必要性 24
第4章 制造物联系统结构 29
4.1 制造物联生产目的 29
4.2 制造物联体系结构 31
4.3 制造物联功能框架 35
4.4 制造物联生产网络 38
4.5 制造物联数据运行模式 40
第5章 制造物联技术体系 42
5.1 制造车间物联组网技术 42
5.2 车间实时信息采集技术 44
5.3 现场物料定位技术 46
5.4 现场实时数据分析与管理方法 47
5.5 现场制造数据管理平台 50
5.6 移动式智能数据终端开发技术 51
5.7 基于紧密集成模式的应用集成接口技术 52
第三篇 制造物联关键技术
第6章 基于RFID的电子标识技术 57
6.1 制造行业常用自动识别技术 57
6.2 RFID的基本原理及数据结构 59
6.3 RFID在制造应用中存在的问题分析 60
第7章 制造物联数据编码技术 65
7.1 制造物联网编码概述 65
7.2 制造物联网编码技术 66
第8章 面向离散制造业的中间件技术 70
8.1RFID中间件概述 71
8.2 面向制造业的RFID中间件的结构 76
8.3 中间件硬件集成技术 83
8.4 制造业RFID中间件与企业系统的集成技术 86
第9章 面向制造业的无线传感网技术 89
9.1 无线传感网技术概述 89
9.2 WSN在制造业的应用分析 101
第10章 实时定位技术 111
10.1 实时定位技术概述 111
10.2 实时定位技术常用定位方法 119
10.3 制造业与实时定位技术 130
第11章 制造业过程状态大数据融合技术 136
11.1 制造过程技术状态概述 136
11.2 制造过程技术状态数据管理模型 143
11.3 制造过程技术状态大数据融合实施方法 158
第12章 制造物联安全技术 175
12.1 制造业的安全要求 175
12.2 物联网安全特点与面临的安全威胁 176
12.3 物联网安全机制 179
第四篇 制造物联网应用举例
第13章 基于RFID的动态调度197
13.1 动态调度技术 197
13.2 基于RFID的动态调度方案 199
13.3 基于RFID的zui小时间成本的动态调度算法 206
第14章 基于UWB的实时定位系统 216
14.1 超宽带技术概述 216
14.2 超宽带实时定位技术研究现状 219
14.3 Ubisense实时定位系统 220
14.4 基于UWB的自动导引小车设计 226
第15章RFID实时定位系统 234
15.1 离散制造车间RFID实时定位系统架构 234
15.2 离散制造车间RFID实时定位方法 241
15.3 定位精度的提高和测试 245
15.4 离散制造车间实时定位原型系统开发 263
第16章 基于物联网的离散制造过程实时监控系统 270
16.1 基于物联网的离散制造过程实时监控系统架构 270
16.2 基于物联网的离散制造过程实时监控数据模型 274
16.3 基于物联网的离散制造过程事件处理 286
第17章 制造物联网应用案例分析 303
17.1 富士通株式会社那须工厂的超高频RFID实施方案 303
17.2 汽车相关产业RFID应用方案 305
17.3 某企业应用案例 311
第五篇 总结与展望
第18章 制造物联的前景与趋势 323
18.1 制造业物联网应用问题分析 323
18.2 西门子的工业4.0 324
18.3 制造物联的发展趋势 326
参考文献 328
索引 339


第*篇 物联网概论
　　第1章 物联网简介
　　互联网的快速发展使世界各地的人们能够打破时间和空间的限制进行自由的交流，而物联网技术顾名思义是将物与物之间进行有效的联系。物联网（internet of things，IOT）是一个基于互联网、传感网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网和互联网有着本质的区别，互联网是连接虚拟世界的网络，而物联网是连接物理的、真实世界的网络。物联网是利用无所不在的网络技术，整合传感技术和射频识别（radio frequency identification，RFID）技术而建立起来的物理对象之间的互联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。
　　2013年4月，“工业4.0”项目在德国汉诺威工业博览会上被正式推出，这一项目旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，以此引发第四次工业革命。物联网正是这一革命性项目中必须用到的应用技术。
　　本章主要对物联网的定义、特点、体系结构、相关关键技术进行简要概述，并指出其未来的发展趋势。
　　1.1 物联网的定义
　　随着各种传感器技术、信息技术、网络技术的发展，物联网技术应运而生。1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中提及物物互联。1998年麻省理工学院（MIT）提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年，在物品编码RFID技术的基础上，Auto-ID公司提出了物联网的概念。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，其在报告中称以物联网为核心技术的通信时代就要来临。
　　1999年，麻省理工学院的自动识别实验室首先提出了物联网（internet of things，IOT）这一概念。物联网是在互联网的基础上，利用RFID技术、传感技术、无线通信技术等构建一个涵盖世界万物的网络。在这个网络中，物体能够相互通信而无需人工干预。物联网让世界上每一个物理对象在网络中相互连接，描绘出一个互联网延伸到现实世界、囊括所有物品的愿景。
　　从技术层面上讲，物联网技术就是通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等前端的信息采集系统，采集各种需要的数据信息，再通过互联网等网络技术将数据传输到云计算中心进行处理，zui后根据分析处理的zui终结果对前端进行智能化的控制。从应用层面上讲，物联网是指世界上所有的物体都连接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”与现有的互联网结合，实现人类社会与管理系统的整合，更加精细和生动地管理生产和生活。
　　物联网的英文名称为internet of things，由该名称可见，物联网就是“物与物相连的互联网”。这有两层意思：第*，物联网仍然以互联网作为基础和支撑，可以说物联网是在互联网的基础之上延伸和扩展的一种网络；第二，物联网将联系的范围扩展到了物与物之间，在很大程度上扩展了互联网之间的联系。在物联网当中存在大量的传感器以及监控设备等，通过这些设备进行信息的收集，将收集的信息通过互联网进行传输，同时对各种设备、物体进行智能化的控制。
　　物联网已经成为一个全球性关注的词语，因为物联网技术涉及信息技术的各个方面，所以称物联网技术是信息技术的第三次革命性创新。现如今，各国政府重视新一代技术的规划，纷纷将物联网作为信息技术发展的重点。2008年11月，题为《智慧地球：下一代领导人议程》的讲话由美国IBM公司总裁在纽约对外关系理事会上发表，他正式提出了“智慧地球”（smarter planet）的zui新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，
　　希望以此掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。2009年1月，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，将“智慧地球”确认为美国的国**发展战略。2009年，在欧盟委员会的资助下，《物联网战略研究路线图》和《RFID与物联网模型》等对物联网概念有重要推广作用的意见书由欧洲物联网研究项目工作组（CERP-IOT）制订。同年，日本针对物联网发展趋势也制订了i-Japan计划。2009年8月，温家宝同志来到江苏省无锡市，对中国科学院所属的高新传感网工程技术研发中心进行了考察，在认真参观了解后，提出了“感知中国”的想法，针对中国现状提出了要尽早策划未来发展，尽早掌握关键技术，并且指示尽早构建中国的传感信息技术中心；并提出“要尽全力掌握物联网、传感网的核心技术，提早对后IP时代相关的技术研发工作进行详细部署，借助信息网络产业的动力加快产业升级步伐，快速迈向信息社会”。随着中美两国领导人的表态，物联网作为“智慧地球”的核心技术之一，被各方提到空前的高度，备受关注，成为目前研究的热点。
　　1.2 物联网的特点
　　物联网源于对物品识别的需求，但在当前技术背景下，物联网所能够或者应该实现的功能目标，已经远远超过了简单的物品识别，其与传统网络相比具有的特点，需要从系统的角度去研究和思考。物联网的网络由诸多异构网络和多样化的终端设备组成，这种异构的特点决定了物联网与传统网络的诸多不同之处。
　　第*，物联网是各种感知技术的广泛应用。全面感知就是对物体的生存状态和环境信息的实时感知，包括近距离感知（通过传感器感知物理量）、远距离感知（通过网络传递感知信息）和双向感知。在物联网中，存在大量不同类型以及功能的传感器，每个传感器都是一个信息源，这些传感器为物联网提供大量的信息。由于传感器功能的差异，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。而且传感器获得的数据具有实时性，需要按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。
　　第二，物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。可靠传输就是以互联网为基础，对需要联网的物体提供互联互通的网络，随时随地进行可靠的信息交互、信息反馈、自动化控制和智能自治管理。物联网技术的重要基础和核心依旧是互联网，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。这些设备搜集的大量信息需要由互联网进行传输，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。
　　第三，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。智能处理利用云计算技术，对感知数据和信息进行分析处理，评估物体的生存状态和环境改变，对物体实施相应的控制策略，进行信息施救，并对信息施救效果进行评估。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，使自动化的智能控制技术深入到各个领域。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。
　　异构网络首先要解决的是不同网络与设备之间的协同能力和协同效率问题，这是决定物联网现实应用中的实用性和效率的zui基本因素，也是其与传统的单一网络zui大的不同。往往，对于具有一定智能特点的信息系统，其知识来源之一是用户的基本信息。用户的基本信息涉及内容很广，从用户的性别、年龄、职业，到用户接受服务时所处的服务环境（情境），再到用户的历史服务记录，这些都是进行有效的服务发现和挖掘的基础数据。而物联网这种异构网络的集合，完全可以从诸多不同的角度获取上述数据。以智能楼宇为例，一个完善的物联网系统完全可以通过全球定位系统确定用户所在大楼的地理位置，通过无线传感器网络获取用户所处位置（比如楼内设施位置），甚至使用无线射频技术获得用户在楼内活动的路径信息。以此为基本信息，结合以往对该用户的服务记录，可以更精确地确定此次服务的服务内容，如消息推送的内容。
　　物联网由于异构特点，无法使用统一的网络标准来衡量其物理性能。因此，有必要研究适用于物联网的网络服务质量评估方法，来评估物联网在实际运行过程中的性能表现。对其性能的量化评估，可以实现对物联网系统的反馈调节，提升服务器效率和整体性能，还可以结合传统网络的物理性能，有效寻找特定物联网系统在性能方面的瓶颈因素。
　　在安全方面，物联网也面临着比传统网络更严峻的考验。诸多异构网络，任何一个环节出现信息安全问题，整个物联网都会面临安全威胁。而且异构网络的协同过程更是增加了潜在的信息安全风险。
　　1.3 物联网的体系结构
　　目前，物联网还没有一个被广泛认同的体系结构，但是，我们可以根据物联网对信息感知、传输、处理的过程将其划分为三层结构，即感知层、网络层和应用层，具体体系结构如图1.1所示。
　　图1.1 物联网体系结构
　　1.3.1 感知层
　　物联网中由于要实现物与物和人与物的通信，感知层是必需的。感知层在物联网中属于信息搜集的主要部分，主要用于对物理世界中的各类物理量、标识、音频、视频等数据的采集与感知。数据采集主要由各种型号以及功能不同的传感器、RFID