安徽理工大学物联网组网技术复习文档.doc

第一部分：选择填空题1、物联网的组成：采集控制层、接入层、承载网路层、应用控制层、用户层。采集控制层由各种类型的采集和控制模块组成。接入层由基站节点、信宿汇聚节点或接入网关组成。承载网络层是指现行的通信网络，包括因特网、移动通信网和企业网等。应用控制层由各种应用服务器组成。用户层为用户提供物联网应用的界面接口，包括用户设备、客户端等。2、网联网的技术特征：全面感知、可靠传送、智能处理（可参照课本）。3、物联网核心技术：感知识别技术、网络构建技术、管理服务技术、综合应用技术。4、IPV6解决了可接入网络的终端设备在数量上的限制，互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。5、物联网的末稍网络属于物联网组成的架构中的（接入层）。6、信息安全属于物联网核心技术中的（管理服务技术）。7、通过（感知识别）技术，让物品“开口说话、发布信息”是融合物理世界和信息世界的重要环节，是物联网区别于其他网络的独特部分。8、WIFI、Wimax、3G属于无线宽带网络范畴。9、在M2M系统的结构组成中，M2M网关属于（应用层的中间件部分）10、当云计算的服务提供给公众用户时，称为（公共云），它是由第三方供应商提供云计算服务。11、（CPS）能自主适应物理世界环境的变化，它构建网络的最终目的是实现控制，这与一般意义上的网络只传输信息的用途有所区别。12、（M2M）是物联网的主要实现和应用形式。13、通常M2M系统的结构是由三层组成的，即（设备终端层、网络传输层和应用层）组成。14、物联网区别于其他网络的典型特征在于采用了（感知识别）技术，使得物理世界和信息世界相互融合起来。15、传感器按照（被测量的性质）不同，可以分为位移传感器、力传感器、温度传感器等。16、传感器的（灵敏度）越高，意味着传感器越能感应微弱的变化量，即被测量存在一个微小的变化时，传感器就会有更大的输出。17、通常传感器由敏感元件、传感元件、测量电路和辅助电源四个部分组成。18、当前在无线网络中使用最广泛的无线通信介质是（无线电波）。19、无线个域网802.15.4中，（868MHz、915 MHz、2.4 GHz）属于该标准所定义的物理层用于收发数据的载波频段。20、在无线自组网终端节点通信模块的状态中，无线通信在（发送状态）消耗的能量最多，在（睡眠状态）消耗能量最少。21、（汇聚节点）是连接无线传感器网络与外部网络的桥梁，它通过协议转换将收集到的采集信息转发到外部网络。22、典型的基于竞争的随机访问MAC协议是（载波侦听多路访问）接入方式，无线局域网IEEE802.11 MAC协议的分布式协调工作模式就采用了带冲突避免的这种协议。23、无线网络的无效能耗通常来源于以下四种原因：（空闲监听、数据冲突、串扰、控制开销）。24、路由选择的主要功能是寻找（源节点）和（目的）节点之间的优化路径，并将数据分组沿着优化路径进行正确转发。25、定向扩散路由作为一种典型的多跳路由协议，可以分为周期性的（兴趣扩散、梯度建立和路径加强）。26、无线传感器网络通常包括（传感器节点、汇聚节点和管理节点）。27、无线传感器自组网节点同时具有（信息采集和路由）双重功能，这是传感器自组网的显著特征。28、在无线传感器网络的分级结构中，网络被划分为多个（簇），它由一个（簇头）和多个（簇成员）组成。29、根据有无外部固定设施的支持情况，目前无线网络可以分为（有基础设施网和无基础设施网），后者又称为（无线Ad hoc网络），它没有专门的固定基站。30、根据数据进行融合操作前后的信息含量，将数据融合分为（无损失融合和有损失融合）两类。31、在利用综合平均法进行数据融合时，如果对一个检测目标进行了k次检测，Wi为分配给第i次检测结果的Si的权重，则综合平均的测量结果取值为：。32、（锚节点）是指通过其他方式预先获得位置坐标的网络节点，有时也称为信标节点。33、无线定位技术是通过测量（无线电波）的参数，根据特定的算法来确定被测物体的位置。34、物联网的后台管理软件通常由（数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台软件）四部分组成。35、Zigbee支持三种网络拓扑结构：星形结构、网状结构和树形结构。、36、物联网的体系结构：感知层、网络层、应用层。各层的功能（）。37、物联网是以数据位中心的面向应用的网络，主要完成信息感知、数据处理、数据回传以及决策支持等功能。38、物联网硬件平台可由传感网、核心承载网和信息服务系统等几个大的部分组成。各部分组成和功能P19。39、物联网终端的功能：物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输层，实现采集数据及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能。40、物联网软件平台构成：数据采集软件、中间件软件、操作系统软件、物联网网络管理软件。第二部分：简答、论述、设计1、什么是物联网？物联网的本质和特征是什么?定义：物联网是把任何物品通过信息传感设备，按约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和共享，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种无所不在的网络。特征：网络化、物联化、互联化、自动化、感知化、智能化本质：（1）物联网的关键不在“物”，而在“网”。（2）物联网的精髓不仅是对物实现连接和操控，它通过技术手段的扩张，赋予网络新的含义，实现人与物、物与物之间的相融与互动，甚至是交流与沟通。（3）合作性与开放性以及长尾理论的适用性，是互联网的重要特征，同样在物联之后，会产生出新的需求和新的供给，让整个网络在理论上获得进一步的扩展和提高，从而创造出更多的机会。（4）正是由于这些特性，将使物联网在功能上得到更大的扩展，而并不仅仅局限于传感功能2、物联网中的“物”具体有什么样特征？“物”联网连接到互联网上需要解决那些问题？“物”的特征：物联网中的“物”应满足以下的条件才能够具有“感知的神经”和“智慧的大脑”，才能融入“物联网”（1）有相应的信息接收器（2）有数据传输通路（3）有一定的存储功能（4）有CPU（5）有操作系统（6）有专门的应用程序（7）有数据发送器（8）遵循物联网的通信协议（9）正世界网络中有可被设别的唯一编号3、物联网与互联网有哪些联系与区别？联系：（1）物联网是互联网的一种延伸，是虚拟世界向现实世界的进一步延伸（2）物联网作为互联网的扩展，具备了互联网的特性，但是又进一步增强了互联网的功能。区别：（1）不同应用领域的专用性（2）高度的稳定性和可靠性（3）严密的安全性和可控性4、物联网和传感网的关系是怎样的？传感网是包容在作为互联网的拓展形式的物联网概念之内的。物联网不等同于传感网，如果仅仅将物联网作为传感网，物在联网后，只需服从控制中心的指令，而各系统的控制中心则是互相分离的。如果将物联网视为互联网的延伸，则可以将所有在网络内的系统与点有机地连成一个整体，起到互帮互助的作用。5、简述物联网的体系结构？物联网体系架构大致被认为有3个层次：最下层是用来感知数据的感知层，中间层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。感知层的基本功能是将物理世界的各种物体的信息通过各种手段，实时并自动地转化为虚拟世界可处理的数字化信息或数据。网络层的基本功能是利用互联网、移动通信网、 2G/3G网络等将感知到的信息无障碍、高可靠性地进行传输。应用层的主要功能是把感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的处理、应用和服务。6、物联网的硬件平台与软件平台是由什么组成的？硬件平台：传感网、核心承载网、信息服务系统等组成。软件平台：数据感知（数据采集）系统软件、中间件软件、网络操作系统、物联网管理和信息中心的管理信息系统等。7、物联网的通信网络主要有那些？无线网络：典型的无线网络协议有蓝牙（802.15.1协议）、ZigBee(802.15.4协议）、红外及近距离无线通信的无线通信NCF等无线低速网络协议；移动通信网络：指通信双方或至少一方在运动中进行信息传输和交换的通信方式。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等；设备对设备通信：广义上说，M2M代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信；从狭义上讲，M2M代表机器对机器通信。8、试述你对物联网的认识和理解？答案1：物联网是把任何物品通过信息传感设备，按约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和共享，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种无所不在的网络。物联网技术随着网络技术、无线通信技术、嵌入式技术、传感器技术等前沿技术的快速发展，已经称为新经济模式的引擎，带动多个传统行业进入一个崭新的时代。物联网体系结构包括感知层、网络层、应用层其在组成上主要分为两个层面，一个是以传感和控制为主的硬件部分，主要由无线射频识别、传感网技术等技术组成，另一个是以软件为主的数据处理技术，其中包括搜索引擎技术、数据挖掘、人工智能处理、实现人际交流的标准化机器语言等。答案2：概念认识：物联网不同于传感网或RFID网不能把物联网看作为互联网的无限延伸不能认为物联网是物-物互连的无所不在的网络不能把仅仅能够互动、通信的产品都看作物联网的应用。物联网的关键技术：（1）感知层关键技术：电子标签、新型传感器智能化、传感网节点技术、GPS技术；（2）感知层传感网关键技术：传感网体系结构及底层协议、智能交互及协同感知、节点管理、传感网安全、组网技术、信息处理及信息融合、短距离无线通信技术；（3）网络传输层关键技术：IPv6协议栈、网络接入技术；（4）应用层关键技术：数据融合和智能处理;海量数据存储、分析与控制;中间件、云计算、数据挖掘等。(1)感知层上物联网既有RFID终端，又有传感器网络；（2）传输层上物联网要涉及WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、Zigbee、GPS等多种接入技术；（3）核心传输层仍以TCP/IP为标准。并且协议要基于IPV6的协议和构架，并要解决移动性管理问题。9、简述物联网的网路协议。答案1：网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式的意义。IEFE 6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网络的特点，是物联网感知层、无线传感器网络的重要技术。答案2：（1）感知层上物联网既有RFID终端，又有传感器网络；（2）传输层上物联网要涉及WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX、Zigbee、GPS等多种接入技术；（3）核心传输层仍以TCP/IP为标准。并且协议要基于IPV6的协议和构架，并要解决移动性管理问题。10、IPV6的技术原理是什么？答案1：IPv6的128位地址长度形成了一个巨大的地址空间；IPv6能为主机接口提供不同类型的地址配置；IPv6的另一个基本特性是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式；IPv6的优点体现在能提供不同水平的服务；移动IPv6（MIPv6）在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性；IPv6协议内置安全机制，并已经标准化。答案2：1、地址格式、分类和配置：IPv6的地址有128位，是IPv4的4倍，有8个字段；IPv6定义了三种不同的地址分类，分别为单点传送地址、多点传送地址和任意点的传送地址；IPv6可以把主机接口类型进行地址分配。2、服务质量：IPv6报头中新增了字段“业务级别”和“流标记”，能提供不同水平的服务；3、移动连接：基于移动IPv6协议集成的IP层移动功能具有很重要的优点。4、报头简化：IPv6对数据报头做了简化，以减少处理器开销并节省网络宽度。5、安全特性：IPSec是IPv4的一个可扩展协议，是IPv6的一个必须组成部分。IPSec在网络层对数据分组提供加密和鉴别等安全服务。11、IPV6如何应用到物联网中？IPV6的出现为物联网的发展提供了很大的支持，具体表现在：（1）IPV6地址技术：IPV6采用了无状态地址分配的方案来解决高效率海量地址分配的问题；（2）IPV6的移动性技术：IPv6协议之初就充分考虑了对移动性的支持；（3）IPV6的服务质量技术：在网络服务质量保障方面，IPv6在其数据包结构中定义了流量类别字段和流标签字段；（4）IPV6的安全性与可靠性技术：IPv6将IPSec协议嵌入到基础的协议栈中。物联网的可靠性要靠节点之间的互相冗余来实现，较理想的冗余实现方式是采用网络侧的任播技术来实现节点之间的冗余。采用IPv6的任播技术后，多个节点采用相同的IPv6任播地。12、简述无线局域网的体系结构。答案1：无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。:答案2：无线局域网分为两类：（1）有固定的基础设施：IEEE 802.11 （2）无固定基础设施：移动自组网络无线局域网CSMA/CA 协议：无线局域网不能使用 CSMA/CD，而只能使用改进的 CSMA 协议。改进的办法是将 CSMA 增加一个碰撞避免（Collision Avoidance）功能。13、什么是无线传感器网络？有什么特点？无线传感器网络是由大量无处不在的，具有通信与计算能力的微小传感器节点密集部署在监控区域而构成的自治测控网络系统，是能根据环境自主完成指定任务的智能系统特点：（1）通信能力有限（2）电源能量有限（3）计算存储能力有限（4）网络动态性强（5）自组织，无中心，多跳路由（6）节点没有统一的标识（7）传感器数量大、分布范围广、体积小、成本低（8）数据管理与处理是传感器网络的核心 14、无线传感器节点部署需要解决哪些问题？（1）对于某个特定的应用需要采用多少个节点； （2）对一个给定节点数的网络,如何精确部署这些节点，以使得网络性能最优，能耗最小；（3）当数据源改变或网络的某部分出现故障，如何调整网络拓扑和节点部署。15、无线传感器系统设计的关键技术有那些？关键技术：（1）无线传感器节点设计（2）拓扑管理（3）路由技术（4）数据压缩（5）基站用户界面软件（6）其它可能出现的问题 16、比较蓝牙技术、超宽带技术和zigbee技术的各种优缺点。蓝牙：优点（1）全球范围适用；（2）同时可传输语音和数据；3）可以建立临时性的对等连接；（4）具有很好的抗干扰能力；（5）蓝牙模块体积很小、便于集成；（6）低功耗；（7）开放的接口标准；（8）成本低；缺点：（1）蓝牙的通讯速率不是很高；（2）目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持，这使得蓝牙的应用成本升高，普及难度增大；（3）ISM频段是一个开放频段，可能会受到诸如微波炉、无绳电话、科研仪器、工业或医疗设备的干扰。超宽频技术：优点（1）系统功耗低；（2）系统结构简单，设备成本低；（3）多径分辨能力强；（4）定位精度；（5）数据传输速率高，空间容量大；（6）安全性高，抗干扰能力强；缺点：UWB的相关标准制定及产品开发还存在一些比较大的分歧ZigBee：优点（1）数据传输速率低，专注于低传输应用；（2）功耗低；（3）网络容量大；（4）覆盖范围广；（5）工作频段灵活；（6）安全；（7）动态组网、自动路由；缺点：ZigBee的缺点是低数据速率和通信范围较小。17、规划设计物联网一般应遵循那些基本原则？为什么？（1）物联网系统内部与系统外部环境相结合：物联网系统不可能改变环境，只能主动地适应环境，利用环境以实现系统目标。 （2）局部效益与整体效益相结合：在分析物联网系统时，局部和整体双赢是最好的。 （3）当前利益与长远利用相结合：兼顾当前利益和长远利益的物联网系统才是有效的物联网系统。 （4）定量分析与定性分析相结合：物联网系统分析总是遵循“定性定量定性”这一循环往复的过程。把定性和定量二者结合起来综合分析才能达到优化的目的。 18、简述物联网应用系统设计的基本过程。（1）对物体属性进行标识。属性包括静态和动态的属性。静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测。（2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。（3）将物体的信息通过网络传输到信息处理中心（处理中心可能是分布式的，由处理中心完成物体通信的相关计算。19、简述物联网系统集成的基本过程。答案1：（1）根据用户的情况，确定系统是硬件项目集成，软件项目的集成，集成开发项目的哪一种，并确定系统集成的基本类型，另外对于方案的选型，是参照在整体网络设计的基础上，根据网络的实际需求，端口类型和端口的密度进行选择，方案选择包括网络的选择，数据管理系统，及应用软件的选择（2）系统的测试，是将已经确认的软件和计算机硬件，外设，网络等其他元素结构在一起，进行信息系统的各种组装测试和确认测试，目的在于验证系统是否满足需求规格的定义，找出不符和矛盾的地方，完善系统的方案。答案2：所谓系统集成，是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分享的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一的和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成应采用功能集成、网络集成、软件集成等多种集成技术，其关键在于解决系统之间的互联和互操作问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构，需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、环境、施工、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。20、概述物联网系统分析的原则、内容及步骤。原则：（1）物联网系统内部与系统外部环境相结合：物联网系统不可能改变环境，只能主动地适应环境，利用环境以实现系统目标。（2）局部效益与整体效益相结合：在分析物联网系统时，局部和整体双赢是最好的。（3）当前利益与长远利用相结合：兼顾当前利益和长远利益的物联网系统才是有效的物联网系统。（4）定量分析与定性分析相结合：物联网系统分析总是遵循“定性定量定性”这一循环往复的过程。把定性和定量二者结合起来综合分析才能达到优化的目的。内容：（1）对现有的系统进行分析，使系统尽可能实现最优发热运转，更好的适应发展的需要（2）对新系统进行分析，分析的内容可以使投资的方向，工程规模，布局，物联网的功能，设施的配置等步骤：通常包括界定问题的构成范围，确定分析目标，收集资料，建立模型，对比可行性方案的经济效果，综合分析和评价21、有线和无线组网的特点。答案1：（1）布线：有线网布好线之后改动较困难，有无线网不需要布线，使用较方便；（2）成本：有线网需要负担布线的成本，而无线网不惜要增加布线的成本，但是有线网的设备比无线组网的设备便宜，总体来说还是有线组网成本更低一点；（3）可靠性：有线组网的可靠性较高，受到干扰的可能性很小，而无线组网可能受到各方面的干扰，可靠性交替，例如在室内，如果离无线网太远，则信号会出现简答幅度的下降；（4）性能：现在无线组网和有线组网的技术都很成熟，性能基本上没有什么太大的差别，但是现在无线组网的应用更加更加广泛，其发展的速度会更快。答案2：有线组网特点：成本较低，但网络本身组建、维护和升级的价格都比较高，一旦建成有线网络，功能上也比较固定。无线组网特点：网状网络，跳频技术，自动组网，路由算法，节点自注册，指定路由，数据自动采集，双向通讯。22、Zigbee、WiFi、蓝牙、红外等无线通信技术和无线组网形式。答案1：Zigbee：Zigbee协议的基本架构：物理层/数据链路层；ZigBee堆栈层；应用层。Zigbee网络结构：星型网、对等网、混合网。蓝牙：采用一种灵活的无基站的组网方式。WiFi：覆盖范围广；传输速度快；成本低；红外：无需专门申请特定频率的使用执照；具有移动通信设备所必需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点，耗电低；传输速率可达16Mbps;发射角度较小，传输上安全性高。答案2：ZigBee：是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。Wifi：无线保真，是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术3，事实上它是一个高频无线电信号。特点：更宽的带宽，更强的射频信号，功耗更低，改进的安全性蓝牙：是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信红外：红外通讯技术利用红外线来传递数据。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低。由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方。红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高。无线组网形式：WLAN指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。WLAN在灵活性、移动性等方面都有一定的优势，可以减少网络布线的工作量，安装快捷，并且易于进行网络规划和调整。GPRS是一种新的分组数据承载业务。GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。23、根据实际应用，设计简单的物联网，如智慧农业、智能家居、智能矿山（安全监控、人员管理）等。答案1：智慧农业（1）在种植青菜的蔬菜大棚中应用无线传感器网络技术,可以实现用最少的人力和物力的前提下提高蔬菜的产量和质量。（2）采用由不同传感器的传感器节点构成无线传感网络来测量空气温度、空气湿度来获得蔬菜的实时数据,这些数据通过WSN传到服务器,由服务器进行分析和比较,同时也可将简单指令应用于无线传感器节点,蔬菜大棚的管理人员可以根据这些数据去调整蔬菜大棚的生长环境,并且把这些数据形成图表,以帮助蔬菜构建最佳的生长环境提供科学依据。（3）系统的目的是为了对蔬菜大棚中数字信息的实时采集和监控,并将所采集的信息通过无线传感器网络发送到监控终端,在监控终端实时的显示出来,在通过监控中心的处理以帮助蔬菜大棚管理人员去改善蔬菜大棚的生长环境。（4）在该系统中,在农业大棚内的测量控制区采用不同的传感节点结合WSN的网络特点构成网络“监控中心对WSN的传感节点发出采集数据的信号,大棚内传感节点响应指令后,对空气湿度、空气温度等进行实时采集,并将采集数据发送给监控中心。（5）监控中心对采集的数据进行分析后并做出相应的策略“监控中心完成对农业大棚内农作物生长参数的监测及数据显示,并可以对监控数据进行统计并分析,管理人员根据其结果来进一步做出各类策略,如卷帘、喷水、加光等。（6）在农业大棚中被监测区域内的各个传感节点监测到的数据可能具有很大的相似性,进行数据融合是一种有效去除冗余的数据办法,目的是为了减轻网络负担,从而达到降低网络的能耗。这里采用加权数据融合的办法对所采集的数据进行融合,它是多个传感器对某一个环境中的同一特征参数进行数据测量,兼顾每个传感器的局部估计,按某一原则给每个传感器制定权重,最后通过加权综合所有的局部估计得到一个全局的最佳估计值。设定各个传感器的权重分别是w1,w2,wn,则融合后的状态估计值为和权重满足的条件为: （7）监控中心是基于Zigbee的无线传感器网络技术的应用,它主要由数据采集部分和无线控制部分二部分组成。其中,数据采集部分由无线传感节点对监控对象进行数据采集,并运用WSN的特点,把所采集的数据传输到汇聚节点(Sink)中；汇聚节点再通过数据融合技术对数据进行初步处理,然后其数据通过网络将信息发送到监控中心。（8）如此同时,汇聚节点接收来自控制中心的指令，监控中心可以集中管理无线传感器网络,并能够显示整个网络系统的监控拓扑结构图、传感节点的数据存储、实时查询等功能,并以图表的形式显示数据结果。:答案2：智能矿山系统功能需求分析：矿山安全管理是一项复杂的系统工程，它是以环境、机械、设备、产品、原材料以及相关的人和环境等综合系统为管理对象，最终的目的是保护人和生产资料的安全。结合矿山生产过程的实际需求和综合监测系统的一些基本功能，系统应该具有以下几个功能：(1)监测一些关键的环境参数(2)监测机电设备的运行状态。(3)监测矿工、车辆的运行轨迹。(4)监测井上变电所、中央变电所及采区变电所电网电压、负荷电流、功率、电度等电量参数。(5)识别和分析其它相关的监测数据。对采集的二次数据，与专家信息库结合，应用相关理论与算法对事件进行分析。(6)报警与预警，如瓦斯、温度、一氧化碳超限、电流超限等报警，对可能发生的警情进行预警。(7)报警信息的显示与提示，如报警值、地点、报警时间、声音提示等。(8)根据警情，联动控制，保证最短时间内排除警源。(9)对上级部门发布数据，实现矿井的远程监测。1设计思路系统结合ZigBee无线传感器网络和工业以太网，综合利用无线网络的灵活性和光纤网的高速和稳定性，采取统一监测、综合分析的方法，实现对矿井生产过程的综合监测，并且采用多网合一思路，实现一个平台，多个系统公用，保证系统的扩展性。系统的工作示意图2体系结构设计矿井综合监测系统是一个集信息技术、电子技术、无线传感网络技术、地理信息技术、矿山安全技术等多种技术与一体的系统，需要涉及安全管理理论、系统理论、协同理论、预警理论等理论，学科交叉性强，体系结构复杂。根据信息系统的基本体系结构，结合安全监控系统的特殊功能，对系统的体系结构设计包括：(1)采集层：(2)传输层：(3)存储层：(4)分析决策层：(5)展现层：整个系统的拓扑结构图3数据采集网络拓扑结构设计ZigBee网络可以构建成两种网络结构：星状的拓扑结构和对等的拓扑结构。监测一些环境状态量设备的关键参数时，需要采集的网络范围广，监测随着矿山的开采，数据采集网络要随时跟进，此时系统中ZigBee数据采集网络采用灵活的对等拓扑结构组建树状网络，在这种网络中，端也可以是路由器或者协调器，路由主要是有扩展网络节点数量和扩展网络物理距离的功能，系统主要采用此种拓扑结构，采集网络的结构图如图所示。在一些可靠性要求很高的场合，比如一些关键设备的远程启动和关断，系统采用高冗余的网状网络，这种网络抗干扰能力强，当网络某传输节点受到干扰或者其父节点出现故障时，该节点会自动搜寻最近范围旱的其他节点，重新建立连接，如图所示。不足的是该网络协议复杂，功耗稍高。4关键技术分析(1)数据仓库与分布式管理技术(2)数据挖掘与知识自我发现技术(3)实体模型与虚拟现实技术(4)智能预警算法24、物联网的接入技术有哪些，以及特点以太网技术：百兆以太网是以5累或者超5类双绞线作为传输介质的一种星型网络拓扑技术.是目前主流的局域网组网解决方案.百兆以太网全双工模式.最高理论传输速率每秒100M字节.需要网络两端都是100M以太网网络接口.目前市面上的网卡,交换机,路由器等网络设备大部分都是100M网口.或者是100M1000M自适应网口.WLAN技术：传输方式涉及无线网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无线网采用的传输媒体主要有两种，即无线电波与红外线。在采用无线电波做为传输媒体的无线网依调制方式不同，又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。无线局域网的扩扑结构可归结为两类：无中心或对等式（Peer to Peer）拓扑和有中心（HUB-Based）拓扑。网络接口可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层。Bluetooth技术：全球范围适用；同时可传输语音和数据；可以建立临时性的对等连接；具有很好的抗干扰能力；蓝牙模块体积很小；低功耗；开放的接口标准；成本低Zigbee技术：数据传输速率低；功耗低；网络容量大；覆盖范围广；工作频段灵活；安全；动态组网和自动路由。UWB技术：系统功耗低；系统结构简单；多径分辨能力强；定位精度；数据传输速率高；安全性高。NFC技术：安全性：相比蓝牙或Wi-Fi这些远距离通信连接协议，NFC 是一种短距离通信技术，设备必须靠得很近，从而提供了固有的安全性；连接快，功耗低：比蓝牙连接速度更快，功耗更低，支持无电读取。NFC 设备之间采取自动连接，无需执行手动配置。只需晃动一下，就能迅速与可信设备建立连接；私密性：在可信的身份验证框架内，NFC 技术为设备之间的信息交换、数据共享提供安全。25、物联网的组网形式有哪些以及特点物联网的组网方式可划分为3个大的子系统:一是传感网络,实现物品信息的标识、感知,也被称为物品信息的自动识别,并按传输网络协议转发给传输网络;二是传输网络,实现物品信息传送和处理,即通过现有的或未来的NGN网络,实现数据的传输与计算;三是控制网络,接收传输网络的远端管理信息,实现对物品的现场处理或控制1。