物联网技术及应用习题答案完整版.docx

物联网技术及应用(第 2 版) 复习思考题及参考答案一、基本概念解释题1. 物联网（Internet of Things，简称 IoT）：即物-物相联的互联网。是指通过装置在物体上的各种信息感知设备，如射频识别 RFID(Radio Frequency Identification)装置、红外感应器、全球定位系统 GPS、激光扫描器等，按照约定的协议，并通过相应的接口，把物品与互联网相连，进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大网络。2. RFID：射频识别（Radio Frequency Identification）3. EPC：电子产品编码（Electronic product code）4. 智慧地球：英文为 Smarter Planet，就是把感应器嵌入和装备到地球村的各种物理实体中，如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水大坝、油气管道等等，并被普遍联接，形成物联网；然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现地球物理系统与虚拟系统的充分融合，使得地球具有智慧化。5. E-社会：电子社会6. U-社会：泛在社会7. 物联网的泛在性：物联网的泛在性表现在可以使人和物在任何时间、任何地点，通过任何途径（或网络）和服务连接到一起，即 4A（Anyone，Anytime，Anywhere，Anything）8. 物联网的三层结构：感知层、网络层和应用层9. 物联网的关键技术：感知与识别技术、网络与传输技术、无线传感网技术、智能处理技术10. WSN：无线传感器网络（Wireless Sensor Network）11. MEMS：微电子机械系统（Micro Electro Mechanical Systems）12. SCADA：数据采集与监控系统 Supervisory Control And Data Acquisition）13. MCU：微控制器（Micro Control Unit）14. DSP：数字信号处理器（Digital Signal Processor）15. IPC：工业控制计算机（Industrial Personal Computer）16. AIDS：自动识别系统（Auto Identification System）17. GPS ：全球定位系统 GPS （Global Position System ）18. 移动互联网：是移动和互联网融合的产物，继承了移动随时、随地、随身和互联网分享、开放、互动的优势。19. TCP/IP：传输控制协议/网络通信协议（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）20. IPv4/IPv6 ：网络通信协议第四版 /网络通信协议第六版（ Internet Protocol Version 4/Internet Protocol Version 6）。21. 现场总线：是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、全开放、全双工、多节点的串行通信工业控制网络。22. OSI 模型：即开放系统互联参考模型（Open System Interconnect reference model ，OSI），1983年正式成为国际标准（ISO 7498）。OSI 参考模型其实质是一种通信协议模型，由七个层次构成，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每一层向上一层提供服务，向下一层请求服务，各层的功能相对独立，在互相通信的两台计算机同一层间具有互操作的功能。OSI 仅是一个32参考规范，可根据实际应用适当调整。23. WPAN：无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN），如 ZigBee 等。24. WLAN：无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN），如 Wi-Fi 等。25. WWAN：无线广域网（Wireless Wide Area Network，WWAN），如 GIS、GPRS 等无线通信技术。26. 三网融合：是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透，互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。27. NB-IoT：窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）是一种基于移动蜂窝网，面向低功耗、广覆盖的接入技术。NB-IoT 的提出能够很好地应对未来移动蜂窝网接入技术在应用规模、运营成本以及接入成本等方面的竞争。28. 自动控制：就是在没有人直接操作的情况下，通过控制装置操纵受控对象（一台仪器、一套装置或一个生产过程），使之自动地按照给定的规律运行，使被控变量能按照给定的规律变化。能够实现自动控制任务的系统称为自动控制系统。29. 智能控制：是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。30. 人工智能：是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能行为 （如学习、推理、思考、规划等）的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。31. 嵌入式系统：以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统通常嵌入在更大的物理设备中而不被人们所察觉，如手机、平板电脑、甚至空调、微波炉、冰箱中的控制部件都属于嵌入式系统。32. 智能制造：是指一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，是基于新一代信息通信技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型制造过程、系统与模式的总称。33.34. 云计算：是一种动态的、易扩展的、且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式，其 核心思想是将大量用网络连接起来的计算资源统一管理和调度，构成一个“像云一样”的计算资源池（称为数据中心）向用户按需服务，提供资源的网络称为“云”，是用来解决海量数据如何存储、 如何检索、如何使用、如何不被滥用等关键问题的一种新的信息处理技术。35. 边缘计算：是在网络边缘节点侧（智能设备或数据源头），提供网络计算、存储、分析和应用等能力，达到更快的网络服务响应和更安全的本地数据传输。其核心是将部分计算任务从云计算中心， 迁移到产生源数据的边缘设备上，与云计算互相协同，共同助力各行各业的数字化转型，是云计算的有益补充。36. 大数据：是指无法在一定时间范围内， 用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合， 是需要通过新处理模式才能使之具有更强的支持决策力、 洞察发现力和流程优化力的海量、 高增长率和多样化的信息资产。重在通过对海量数据的技术处理，提炼有用的价值和信息。二、填空题（括号里是答案）1. 从用户实体角度来看，物联网就是（物-物）相联、（物-人-信息-社会）相通、无处不在的智能化（泛在网）。2. 通信网是人和人之间的（信息传输）网络，互联网是人类（信息共享） 网络，传感网是通过多个传感器组成的（物体信息感知）网络；因此通信网和互联网是（人-人）互联，传感网是（物-物）互联。物联网则是传感网、通信网和互联网的渗透与融合，是一种无处不在，包括现在和未来所有网络互联、互通和共融的（泛在化）网络3. 现代传感器有、等 5 种。（微型传感器、智能传感器、数字传感器、一体化传感器和网络传感器）4. RFID 由（电子标签）、（阅读器）、（射频天线）和（后台处理计算机）4 部分组成。5. 大多数 RFID 中间件是由（读写适配器）、（事件管理器）和（应用程序接口）3 个组件组成。6. GPS 系统由（宇宙空间部分）、（地面监控系统）和（用户设备部分）3 个独立的部分组成。7. WSN 主要（传感器）节点、（汇集）节点和（管理）节点 3 部分组成。8. WSN 通信协议由、等 5 层结构组成。（物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层）9. Wi-Fi 全称 Wireless Fidelity，即无线保真，又称（802.1lb）标准，是 IEEE 定义的一个无线网络通信的工业标准（IEEE802.11b）。其通信距离一般为m（100）。10. ZigBee 的有效通信距离为之间，适于低速通信标准。（几米到几十米）（IEEE 802.15.4）11. 蓝牙的有效通信距离为，适于中速通信标准。（10m 左右）（IEEE 802.15.3）网12. 移动互联网是移动和互联网融合的产物，继承了移动、的优势。（随时、随地、随身）（分享、开放、互动）和和互联13. IPv4 入口地址数量为个；IPv6 入口地址数量为个。（232）（2128）14. 智能技术就是用代替人的的一种技术。（“机器”）（脑力劳动）15. 人工智能是一门知识工程学，即以知识为对象，研究知识的、 和技术。（获取、表示、使用）16. 专家系统通常由、和等 6 个部分构成。（知识库、推理机、综合数据库、解释器、知识获取、人机交互界面）17. 机器学习系统主要由学习环节、知识库和执行环节）、和等 4 部分构成。（环境、18. 模式识别方法通常有19. 嵌入式系统一般由识别法和、识别法。（统计）（句法）、等 5 层结构组成。（硬件设备、引导程序、操作系统、用户界面、应用程序）20. 理想的 MEMS 主要由微处理器、微执行器、通信接口）、和4 部分组成。（微传感器、21. 智能制造包括、智能协作和智能服务）、和4 个层次。（工业基础、智能生产、22. 云计算是一种计算资源的网络应用和服务模式，有3 种类型，即、和。（公有云、私有云、混合云）23. 云计算的技术体系由 4 部分构成，即、。（物理资源、虚拟化资源、中间件管理和服务接口）24. 云计算的服务体系可以划分为 4 个层次，即、。（应用层、平台层、基础设施层和虚拟化层）25. 云计算的组织体系主要包括服务目录、资源监控和、等六个部分。（云用户端、管理系统、部署工具、服务器集群）26. 云计算的服务形式有、等四种。（硬件即服务 HssS、基础设施即服务IaaS、平台即服务PaaS、软件及服务 SaaS）27. 物联网应用系统的构建应遵循的原则是、。（可靠性、实用性、安全性）三、简答题1. 物联网中“物”的基本特征有哪些？答：物联网中“物”的基本特征有 5 个：“物”可以是现实物体，也可以是虚拟物体；“物”有身份，可以自动地识别出来；“物”在环境中是安全的；“物”（包括它们的虚拟形式）尊重它们所关心的“物”或人的隐私、安全；“物”通过协议与其它物体、设施通信；“物”包含着现实世界与虚拟世界的交流。2. 什么叫传感器？由那几部分组成？答：传感器（Sensor）是指能感受被测量，并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，是 获取各类信息的主要途径。一般由敏感元件、转换元件和变换电路 3 部分组成。敏感元件是直接感受被测量（通常为非电量，如压力、温度、湿度、位置、光强等），并输出与被测量性质相同、有确定关系的某一物理量的元件；转换元件是传感器的核心元件，它把敏感元件感知的非电量转换为电信号；变换电路是将转换元件输出的电量，变换成适用于传输或测量的标准电信号。3. 举例说明什么叫自动识别技术？答：自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过识别装置与物品的接近，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。如条码技术、智能卡技术、生物识别技术、光学识别技术、射频识别技术等。4. 什么是条码识别技术？有哪几种？各有何特点？答：条码就是将多个黑条和空白条，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。目前有三种，即一维、二维和三维。一维条码：一维条码是指由一组高度相同、宽度不等、规则排列的黑白矩形条纹（也称为条和空， 其中条为深色，空位腊色）及其对应字符组成的标识，用以表示一定商品信息的符号。特点是只在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息。二维条码：二维码是通过黑白相间，粗细不同的点阵图形来存储信息的，是一种在水平和垂直方向的二维平面均能存储信息的条码技术。二维条码与一维条码相比包含了更多的信息容量，除了可以将姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外，还可将人体的特征如指纹、视网膜扫瞄及照片等资料储存在条码中。三维条码：三维条码是近几年在二维条码的基础上研发的新型条码技术，分为两种：一种是加入色彩或者灰度作为第三维，得到具有不同灰度或者不同色彩的平面三维条形码，存储信息量大大增加；另一种是增加直轴（z 轴）得到立体条形码，目前立体条形码还没有成品出现，其研发还有待于进一步深入，但其研究价值不可估量。5. 什么是 RFID 的中间件？其任务是什么？答：将连接 RFID 阅读器和用户应用程序的一组通用的应用程序接口API（Application Programming Interface，简称 API）称为RFID 中间件（Middleware）。其任务主要是对读写器传来的数据进行过滤、汇总、计算、分组，减少从读写器传往应用系统的大量原始数据、生成加入了语义解释的事件数据。具体分三个方面，即隔离应用层与设备接口，处理读写器与传感器捕获的原始数据，提供应用层接口用于管理读写器、查询RFID 观测数据。6. 什么是 GPS 定位技术？有什么功能？答：GPS 定位是结合了 GPS 技术、无线通信技术 (GSM/GPRS/CDMA) 、图像处理技术及 GIS 技术的无线定位技术。主要可实现跟踪定位、轨迹回放、地图制作、里程统计、车辆信息管理、监 控和调度、短信通知、语音提示和报警等功能。7. 举例说明目前常用的室内近距离定位技术有哪些？答：目前室内近距离无线定位技术主要有：红外线/超声波、ZigBee/UWB、RFID 和蓝牙/Wi-Fi 定位技术等等。红外线定位技术是通过红外线标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光电传感器接收进行定位。超声波是采用反射法测距进行定位，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。ZigBee 主要是通过收集基于链路信号强度和基于链路信号质量实现定位。UWB 是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，和比较流行的到达时间差定位(TDOA)算法实现定位。RFID 是利用射频的方式进行非接触式、双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。Wi-Fi 和蓝牙的无线定位主要是基于信号强度来实现的。8. 什么叫无线传感器网络？答：无线传感器网络 WSN（Wireless Sensor Network，简称 WSN），简称无线传感网，是通过大量微型低成本、资源受限的传感器节点构成，能够通过无线通信的方式协同工作，实现某一特定任务的一种多跳自组织网络。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息，并无线发送给观察者。9. 传感器节点有哪几部份构成？答：传感器节点是一种微型嵌入式设备，是WSN 的核心，主要由传感器模块、处理器模块、无线通信模块、电源模块和其它外围电路组成。10. 什么叫 WSN 的节点部署？应注意哪些问题？答：WSN 的节点部署是在指定的监测区域内，通过适当的方法布置传感器节点，以满足某种特定需求，一般通过某种算法来实现。合理的节点部署方案，不仅可以提高网络工作效率、优化利用网络资源，还可以根据应用需求的变化改变活跃节点数量，以动态调整网络的节点密度。此外，在某些节点发生故障或能量耗尽失效时，通过一定策略重新布置节点，可保证网络性能不受大的影响，使网络具有较强的鲁棒性。WSN 节点部署时应该注意： 实现对监测区域的完全覆盖并保证整个网络的连通性。 尽可能减小系统消耗，最大化延长网络寿命。 当网络中有部分节点失效时，应能够对网络进行重新部署11. 什么叫现场总线？常用的有哪几种？答：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、全开放、全双工、多节点的串行通信工业控制网络。常用的有：基金会现场总线、CAN 总线、LonWorks 总线、ProfiBUS 总线、HART 总线、P-NET 总线、World FIP 总线和 InterBUS 总线等 8 种。12. 什么叫 OSI 参考模型？分哪几层？答：OSI 模型就是开放系统互联参考模型OS（I Open System Interconnect reference model，简称 OSI），是 1978 年由国际标准化组织 ISO 提出，1983 年正式成为国际互联网标准模型。OSI 是计算机系统互联的规范，是生产厂和用户共同遵守的开放型中立规范，任何人均可免费使用；而且该规范是为开放系统设计的，即使用此规范的系统之间必须互相开放；OSI 仅是一个参考规范仅，可在一定范围内根据需要进行适当调整。OSI 参考模型其实质是一种通信协议模型，分7 层结构，每一层向上一层提供服务，向下一层请求服务，各层的功能相对独立，在互相通信的两台计算机同一层间具有互操作的功能。具体分层情况见表1 所示。表 1. OSI 参考模型分层情况层号层名工作任务接口要求操作内容1物理层比特流传输物理借口定义数据收发2数据链路层成帧、纠错介质访问方案访问控制3网络层选线、寻址路由器选择路径选定4传输层收发数据传输端口确认5会话层同步对话结构会话管理6表示层编译数据表达数据构造7应用层管理、协同应用操作信息交换13. 试举例说明根据用途无线通信技术分为哪几种？答：根据不同用途，无线通信技术可分为 4 种：无线个域网 WPAN（Wireless Personal Area Network），如 ZigBee 等；无线局域网 WLAN（Wireless Local Area Network），如 Wi-Fi 等；无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network），如 WiMAX 等，和无线广域网 WWAN（Wireless Wide Area Network），如 GIS、GPRS 等无线通信技术。14. 什么是 WiFi？有什么特点？答：WiFi 的英文全称为 wireless fidelity，即无线保真，是 IEEE 定义的一种无线联网的技术标准（IEEE802.11b）。以前电脑要通过网线连接因特网，而现在则是通过无线电波来连网;常见的就是一个无线路由器，在符合Wi-Fi 标准的无线路由器电波覆盖的有效范围都可以采用Wi-Fi 标准进行联网，如果无线路由器连接了一条高速的上网线路，则又被称为“热点”。只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”，由于“热点”所发射出的电波可以覆盖其周围数十米至100 米的地方，其附近用户就可以通过智能设备，如笔记本、iPAD、智能手机等即可上网。15. 什么是 ZigBee 技术？答：ZigBee 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适用于自动控制和远程控制领域，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而提出的，有效通信距离为几米到几十米之间，通信技术标准为 IEEE802.15.4。16. 什么是蓝牙技术？答：蓝牙技术是一种开放性的、低成本、短距离无线通信技术标准，用于便携式移动通信设备和计算机以及 Internet 实现无线联网。蓝牙的有效通信距离为 10 米左右，技术标准是 IEEE802.15.3。17. 什么是 NFC 技术？答：NFC 是一种非接触式识别、近距离无线联网和通信技术。可以在移动设备、消费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距离无线通信；还集成了许多安全功能，成为付款机制与金融应用的理想选择，带有 NFC 模块的移动设备可在网络世界中扮演安全网关的角色，让消费者不论在家中或移动中， 都能随时储存或接收各种信息。只要将两个 NFC 设备简单地靠拢，便会自动启动网络通信功能，不必另行设定和安装任何程序。18. 什么是 3G/4G 技术？答：所谓3G，即第3 代移动通信技术。是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，3G 服务能够高速传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等），速率一般在几百 kbps 以上。4G 技术是集 3G 与 WLAN 于一体，能够传输高质量视频图像，并具有非对称和超过 2Mbps 数据传输能力的通信技术。4G 比 3G 拥有更多的功能，可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。19. 什么是“三网融合”？答：所谓“三网融合”是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透，互相兼容、并逐步整合成为全球统一的信息通信网络。具体是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。三网融合并不意味着三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合，使声音、图像、视频影像等变为数字信号在计算机中加工、存储、并在统一的网络上传输。20. 什么叫人工智能？答：人工智能 AI(Artificial Intelligence)是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。具体来说，就是研究如何应用计算机的软、硬件来模拟人类某些智能行为，即通过研究人类智能活动的规律，来构造具有一定智能的人工系统，去完成以往需要人的智力才能胜任的工作。包括：用机器实现智能的原理，制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次应用的技术等，涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。21. 什么叫专家系统？有什么特点？答：专家系统 ES（Expert System）是指依靠人类专家已有的知识建立起来，能够模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。其特点有三：第一，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与 经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的高水平难题；第二，应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，解决那些需要人类专家处理的复杂问题；第三，它具有启发性、透明性、灵活性、不确定性推理等特点。22. 什么是机器学习？答：机器学习 ML(Machine Learning)是研究如何用计算机模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，或者重新组织已有的知识结构使之不断改善自身性能的过程。它是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径。23. 什么是模式识别？研究的内容是什么？答：模式识别 PR（Pattern Recognition）是借助计算机，自动模拟人类对外部世界某一特定环境中客体、过程和现象所具有的识别功能(包括视觉、听觉、触觉、判断等)的科学技术。模式识别主要研究如何使机器具有感知和识别能力，如识别物体、地形、图像、字体（如签名）等。具体来说，模式识别是指对表征事物或现象的各种形式（如数值的、文字的和逻辑关系的等）的信息进行处理和分析， 以对事物、过程或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部 分。模式识别研究的内容包括两方面：一是研究生物体 (包括人)是如何感知对象的，属于认识科学的范畴；二是研究在给定的任务下，如何用计算机实现模式识别的理论和方法。前者是生理学家、 心理学家、生物学家和神经生理学家的研究内容； 后者通过数学家、信息学专家和计算机科学工作者研究的内容。24. 什么是智能控制？答：智能控制 IC（Intelligent Controls）是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。具体来说，智能控制就是应用人工智能的理论与技术和运筹学的优化方法， 并将其同自动控制理论与技术相结合，在未知环境下，仿效人的智能，实现对系统的控制。因此， 智能控制代表着自动控制学科发展的最新进程。25. 什么叫公有云、私有云和混合云？答：公有云是指企业通过自己的基础设施直接向大众或者大行业提供的云服务，外部用户通过互联网访问服务，并不拥有云计算资源；私有云是指企业自己使用的云，是将云基础设施与软硬件资源创建在防火墙内，以供企业内各部门共享的数据资源，其所有服务只供自己内部人员或分支机构使用，并不对外供别人使用；混合云是企业指供给自己和客户共同使用的云，它所提供的服务既可以供别人使用，也可以供自己使用。26. 什么是边缘计算?有什么意义？答：边缘计算：是在网络边缘节点侧（智能设备或数据源头），提供网络计算、存储、分析和应用等能力，达到更快的网络服务响应和更安全的本地数据传输。边缘计算的意义：海量数据的分析与储存对网络带宽提出了巨大的挑战，而边缘计算的诞生为解决这一问题奠定了基础，边缘计算是云计算的有益补充。具体表现在：减少网络等待时间、充分利用空闲资源、节省云端能源消耗、减轻网络流量压力、实现末端智能计算。27. 什么是大数据？有什么具体应用？答：大数据是指无法在一定时间范围内，用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要通过新处理模式才能使之具有更强的支持决策力、 洞察发现力和流程优化力的海量、 高增长率和多样化的信息资产。大数据的具体应用：大数据无处不在，而基于物联网的大数据应用能够对生产生活带来巨大的经济效益和社会效益，金融、汽车、餐饮、电信、能源、体能和娱乐等在内的社会各行各业都已经融入了大数据的印迹。如图 3-1 所示。图 3-1 大数据相关应用28. 物联网应用系统中要被纳入物联网的 “物”就应满足什么条件 ？答：要被纳入物联网的 “物”就应满足下列条件：有相应信息的接收器和发射器；有数据传输的通路；有一定的存储和处理功能，即有CPU；有操作系统；有专门的应用程序；遵循物联网通信协议；有可被识别的统一编码。四、分析题29. 简析物联网的体系结构答：物联网的体系结构由感知层、网络层和应用层构成。感知层：用于识别物体，采集信息，主要解决人类世界和物理世界的数据获取问题。包括条码标签和识读器、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M 终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。网络层：用于物体信息的传输和处理，主要解决解决数据传输和预处理问题。包括通信网与互联网的融合、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层：是结合行业需求，为用户提供丰富的智能化服务，是物联网与行业专业技术的深度融合， 结合行业需求实现行业智能化，类似于人的社会分工。30. 简析物联网的关键技术答：物联网的关键技术归纳为四类，即感知和识别技术，网络与通信技术，无线传感网技术，智能处理技术等。感知和识别技术是物联网信息的源头，主要是指对各类物体的识别和信息的获取技术。即利用多种传感器、RFID、二维码、摄像头、智能设备等来全面感知物体的各种信息，具有节点数量多、成本低、计算能力弱等特点。感知和识别技术是物联网最底层的核心技术。网络传输技术主要是指各种信息与互联网的组网、融合、传输和接入技术。包括移动 3G、Internet 、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙技术、异构互联、协同技术、M2M(machine-to-machine)等。无线传感网技术，即无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称 WSN）技术的简称。WSN 的就是由一个个体积都非常小巧的传感器节点组成，这些节点可以感受各自周围环境的参数变化，如温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降等，而且每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机，它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号，进行编码，然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器。智能处理技术就是利用人工智能、嵌入式系统、云计算等智能处理技术，完成各种智能计算、海量数据处理和智能化控制功能。31. 简析 RFID 的组成、工作原理及特点答：(1) RFID 的组成：射频识别 RFID（Radio Frequency Identification，简称 RFID）技术，俗称电子标签，是一种自动识别技术，由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）、射频天线(Antenna)以及后台处理计算机（Processor）4 部分组成。(2) RFID 的工作原理：RFID 的基本工作原理是，阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号， 当装设有电子标签的设备进入发射天线工作区域时，电子标签内产生感应电流，获得能量被激活；电子 标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到电子标签发送来的载波信号， 经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，送到后台主系统进行相关处理；主 系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行 机构动作。(3) RFID 的特点：RFID 是一种非接触、双向通信、简单方便的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，近几年得到高速发展和广泛应用。32. 试举例分析 RFID 技术的应用答：可参考教材相关内容（略）。33. 试分析 WSN 包括哪些关键技术答：无线传感器网络的关键技术主要包括：(1) 节点定位技术：分为对自身传感器节点的定位和对外部目标节点的定位。(2) 时间同步技术：即使传感器网络各节点的时钟保持同步。(3) 数据融合技术：就是将采集的大量随机、不确定、不完整、含有噪音的数据，进行整形、滤波等处理，得到可靠、精确、完整数据信息的过程。数据融合有助于节省网络带宽，提高能量利用率，降低数据的冗余度。(4) 网络安全技术：由于WSN 一般部署广泛，节点位置不确定，网络的拓扑结构也处于不断变化之中；另外，其节点在通信能力、计算能力、存储能力、电源能量、物理安全和无线通信等方面存在固有的局限性，直接导致了许多成熟、有效的安全技术无法顺利应用，也使得WSN 安全问题显得尤为重要。34. 什么是嵌入式系统？有什么特点？答：嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统通常嵌入在更大的物理设备中而不被人们所察觉，如手机、掌上电脑、甚至空调、微波炉、冰箱中的控制部件都属于嵌入式系统。嵌入式系统与传统的通用计算机，数字产品相比，其特点如下：（1） 采用的是微处理器，实现相对单一的功能，采用独立的操作系统，不需要大量的外围器件。因而体积、功耗都相对较小。（2） 是一个软硬件高度结合的产物。其软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中，功能更加完善和实用。（3） 和具体应用相结合，配备一种或多种标准网络通信接口和TCP/IP 协议软件支持。（4） 升级换代也和具体产品同步进行，因此具有较长的生命周期。35. 什么是微机电系统？试分析其工作原理。答：微机电系统 MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）也称为微机械系统或微系统，是 指可批量制作的，集微型机构（如微型传感器、微型控制器、微型执行器等）以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。其工作原理是：外部环境的输入信号（物理、化学和生物等方面），通过微传感器检测并转换成电信号，经过微处理器进行信号处理（模拟信号和数字信号）后，由微执行器执行并输出动作，达到与外部环境“互动”的功能。36. 试分析说明什么是云计算？答：所谓云计算是一种全新的网络服务和计算模式，是一种动态的、易扩展的、且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式，是用来解决海量数据如何存储、如何检索、如何使用、如何不被 滥用等关键问题的一种新的信息技术。其核心思想是将大量用网络连接起来的计算资源统一管理和调度，构成一个“像云一样”的计算资源池（称为数据中心），向用户提供按需服务；它将传统以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理，利用互联网实现想要完成的一切处理任务，使网络成为传递服务、计算和信息的综合媒介，真正实现按需计算、多人协作。而所谓“云”是指由成千上万的计算机和服务器集群组成，通过互联网实现网络服务的“电脑云”，即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片“电脑云”。用户只需将自己的电脑、笔记本、手机等接入云端数据中心，按自己的需求进行相关运算即可。37. 简述云服务的体系结构。答：云服务的体系结构包括：组织体系、服务体系和技术体系。组织体系即云计算平台，描述云计算的基础架构；服务体系描述云计算对应提供的功能或服务类型；技术体系描述云计算平台的软硬件构成。云计算平台是一个强大的“云”网络，连接了大量并发式网络计算和服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力，将各自的资源通过云计算平台结合起来，提供超级计算和存储能力。在云计算中，根据服务集合所提供的服务类型，整个云计算服务体系从上到下可以划分为4个层次，即应用层、平台层、基础设施层和虚拟化层，分别提供：软件即服务SaaS 、平台即服务PaaS 、基础设施即服务 IaaS、硬件即服务 HaaS。云技术体系主要是从系统属性和设计思想的角度来说明软硬件资源在云计算中所充当的角色，从技术角度来看，云计算也由4 部分构成，即物理资源、虚拟化资源、中间件管理和服务接口。每层的内容和作用如图 4-1 所示。图 4-1 云计算的技术体系38. 大数据有哪些基本特征？和物联网有什么关系？答：大数据的基本特征：大数据有着不同维度的 “多 V”特征，具体表现在：（1） 数据量大 (Volume)：是指以秒为单位生成数据。（2） 速度快(Velocity) ：是指数据在生成、存储、分析、处理和移动时都能够快速完成。（3） 多样化(Variety)：是