兰州理工大学

物联网工程导论

课后习题参考答案

人才v 2012-7-19

目录

第1章物联网概论 ................................................................................................................... 1 1.简述物联网的定义 ........................................................................................................... 1 2.简述物联网应具备的三个特征 ....................................................................................... 1 3.简述信息浪潮15年定律的内容 ..................................................................................... 1 4.请解释以下名词：RFID；EPC ......................................................................................... 1 5.物联网的三大推动力分别是什么？ ............................................................................... 2 6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？ ....................................... 2 第2章物联网应用案例 ........................................................................................................... 2 1.请说出数字城市发展的两个阶段 ................................................................................... 2 2.什么是智慧城市？ ........................................................................................................... 2 3.谈谈数字城市与智慧城市的区别 ................................................................................... 3 4.智慧城市的构建涵盖了哪五个方面？ ........................................................................... 3 5.什么是智慧校园？ ........................................................................................................... 4 6.智慧校园的架构有哪几方面？它们分别是什么？ ....................................................... 4 7.请写出智慧校园的技术方法 ........................................................................................... 4 8.老年人用物联网信息终端由哪几部分组成？ ............................................................... 5 11.简述微电网的定义以及微电网的基本架构 ................................................................. 5 13.实现智能家居需要几个条件，这些条件是什么？ ..................................................... 6 第3章物联网技术基础 ........................................................................................................... 6 1.简述物联网的三个层次 ................................................................................................... 6 2简述物联网的八层架构 .................................................................................................... 7 3.画出物联网的框架模型 ................................................................................................... 8 4.简述物联网的四大支撑技术 ........................................................................................... 9 5.RFID基本组成部分有哪些，并说明各个部分的作用是什么 .................................... 10 6.名字解释：WSN；Zigbee；WIFI；GPS；PLC；MEMS ................................................... 10 7.说出Zigbee的技术优势所在 ....................................................................................... 11 8.简述ZigBee协议与IEEE802.15.4标准的联系与区别 ............................................. 11 9.什么叫现场总线？它有什么特点？ ............................................................................. 12 10.说一下GPS有哪几部分组成 ....................................................................................... 12

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11. PLC（电力线通信）的关键技术是什么？ ............................................................... 12 12.请说出几种常见的微传感器 ....................................................................................... 12 13.简述物联网的两大技术范畴 ....................................................................................... 13 14.智能空间应具备的基本要求是什么？ ....................................................................... 13 16.请说出什么是物联网终端，它有什么作用？ ........................................................... 14 17.物联网终端的基本原理是什么？ ............................................................................... 14 18.请简述云计算的概念 ................................................................................................... 14 第4章信息处理与软件服务 ................................................................................................. 15 1、请说出智能系统研究的几个发展阶段 ....................................................................... 15 2、Agent是谁什么时候提出的 ........................................................................................ 15 4、请用图表示出Agent与环境的交互模型 ................................................................... 16 5、说说什么是服务？什么是服务科学？ ....................................................................... 16 6、服务科学的相关技术有哪些 ....................................................................................... 16 7、请简要归纳霍尔三维定律 ........................................................................................... 17 8、请画出运筹学的工作过程 ........................................................................................... 18 9、运筹学在服务科学中的应用主要体现在哪几个方面 ............................................... 18

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第1章 物联网概论

1.简述物联网的定义

物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。 2.简述物联网应具备的三个特征

（1）全面感知 ：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；

（2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；

（3）智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。 3.简述信息浪潮15年定律的内容

“计算模式每隔15年发生一次变革”被称为“15年周期定律”。 4.请解释以下名词：RFID；EPC

RFID：Radio Frequency Identification射频识别。 EPC：Electronic Product Code产品电子代码。

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5.物联网的三大推动力分别是什么？ 政府；企业；教育界与科技界。

6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？ 1）、节能环保产业； 2）、新一代信息技术产业； 3）、生物产业； 4）、高端装备制造产业； 5）、新能源产业； 6）、新材料产业； 7）、新能源汽车产业。

第2章 物联网应用案例

1.请说出数字城市发展的两个阶段

数字化是数字城市发展的第一阶段。在这一阶段，数字城市实现了无纸化、自动化办公，同时网络基础设施建设完成。

信息化是数字城市发展的第二阶段。政府信息化、产业信息化、领域信息化和社会信息化发展迅速，各个部门内部形成有效的信息系统。 2.什么是智慧城市？

智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具

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有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。 3.谈谈数字城市与智慧城市的区别

一是关注点不同。在数字城市阶段，人们关注的是信息的采集和传递；在智慧城市阶段，人们更多关注的是信息的分析、知识或规律的发现以及决策反应等。

二是目标不同。数字城市以电子化和网络化为目标，智慧城市则以功能自动化和决策支持为目标。

三是实质不同。数字化的实质是用计算机和网络取代传统的手工流程操作，智慧化的实质则是用智慧技术取代传统的某些需要人工判别和决断的任务，达到最优化。

四是结果不同。数字化的结果是数据的积累和传递智慧化的结果是数据的利用和开发，用数据去完成任务，去实现功能。 4.智慧城市的构建涵盖了哪五个方面？ （1）智慧基础设施 （2）智慧政府 （3）智慧服务 （4）智慧产业 （5）智慧人文

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5.什么是智慧校园？

智慧校园是以物联网为基础，以各种应用服务系统为载体而构建的教学、科研、管理和校园生活为一体的新型智慧化的工作、学习和生活环境，利用先进的信息技术手段，实现基于数字环境的应用体系，使得人们能快速、准确的获取校园中人、财、物和学、研、管业务过程中的信息，同时通过综合数据分析为管理改进和业务流程再造提供数据支持，推动学校进行制度创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化；通过应用服务的集成与融合来实现校园的信息获取、信息共享和信息服务；从而推进智慧化的教学、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服务的实现进程。 6.智慧校园的架构有哪几方面？它们分别是什么？ 智慧校园的架构分为三个方面。 1）是无处不在的、便捷的上网环境

2）是要拥有一个数据环境，就是云计算环境、存储环境

3）要拥有一个系统(物联系统)接入——支持各种智能终端、设施、设备联网的环境

7.请写出智慧校园的技术方法 （1）信息规范与标准 （2）统一的基础设施平台 （3）共享数据库平台

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（4）基于多网融合的新型网络监控与管理系统 （5）IC卡与手机融合的综合校园卡应用系统 （6）面向信息服务的各类应用系统 （7）物联网应用体验项目 （8）三维可视化虚拟校园

8.老年人用物联网信息终端由哪几部分组成？

（1）一个ZigBee协调器，用于初始化ZigBee无线网络和接收人体状态信息

（2）若干个终端人体状态监测仪，佩戴于被监测人的腰部，用于检测和传送状态信息

（3）运行在PC机端的监控中心软件，显示被监测对象的人体状态信息。

10.“统一坚强智能电网”四个体系分别是什么？ （1）电网基础体系 （2）技术支撑体系 （3）智能应用体系 （4）标准规范体系

11.简述微电网的定义以及微电网的基本架构

微电网是一种由微型电源和负荷共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并

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提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。

13.实现智能家居需要几个条件，这些条件是什么？ 实现智能家居必须满足三个条件： （1）具有家庭网络总线系统

（2）能够通过这种网络（总线）系统提供各种服务功能 （3）能与住宅外部相连接

第3章 物联网技术基础

1.简述物联网的三个层次

答：物联网包括物联网感知层、物联网网络层、物联网应用层。感知层--数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据；网络层--实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送；应用层--应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。

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2简述物联网的八层架构 答：第一层传感器/执行器层：

物联网中任何一个物体都要通过感知设备获取相关信息以及传递感应到的信息给所有需要的设备或系统。传感器/执行器层是最直接与周围物体接触的域。 第二层传感网层：

这是传感器之间形成的网络。这些网络有可能基于公开协议，比如IP地址，也有可能基于一些私有协议。而目的就是为了使传感器之间可以互联互通以及传递感应信息。 第三层传感网关层：

物联网世界里的对象和信息量将会是巨大的，五花八门的，这些信息直接传递给所需要的系统，那么将会对网络造成巨大的压力和不必要的资源浪费。因此最好的方法是通过某种程度的网关将信息进行过滤，协议转换，信息压缩加密等等，使得信息更优化和安全的在公共网络上传递。

第四层广域网络层：

在这一层中主要是为了将感知层的信息传递到需要信息处理或者业务应用的系统中。可以采用IPv4或者IPv6的协议。 第五层应用网关层：

在传输过程中为了更好地利用网络资源以及优化信息处理过程，设置局部或者区域性的应用网关。 第六层服务平台层：

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服务平台层是为了使不同的服务提供模式得以实施，同时把物联网世界中的信息处理方面的共性功能进行集中优化，缓解传统应用系统或者应用系统整合平台的压力。 第七层应用层:

应用层包括了各种不同业务或者服务所需要的应用处理系统。这些系统利用传感的信息进行处理、分析、执行不同的业务，并把处理的信息再反馈给传感器进行更新，刷新服务以及对终端使用者提供服务，使得整个物联网的每个环节都更加连续和智能。 第八层分析与优化层：

在物联网世界中，从信息的业务价值和IT信息处理的角度看，它与互联网最大的不同就是信息和信息量。物联网的信息来源广阔，信息是海量的，在这种情况下如何利用信息更好地为我们服务，就是基于信息分析和优化的基础之上。 3.画出物联网的框架模型 答：见下图：

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4.简述物联网的四大支撑技术

答：物联网的支撑技术则融合了RFID（射频识别）、WSN（无线传感网络）/ZigBee技术、传感器技术、智能服务等多种技术： RFID是一种非接触式自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，在智能识别领域有着非常看好的发展前景；

以短距低功耗为特点的WSN（无线传感网络）/ZigBee技术使得搭建无处不在的网络变为可能；

以MEMS为代表的传感器技术拉近了人与自然世界的距离； 智能服务技术则为发展物联网的应用提供了服务内容。

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5.RFID基本组成部分有哪些，并说明各个部分的作用是什么 答：电子标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识别号(ID)，无法修改、无法仿造，这样提供了安全性。电子标签附着在物体上标识目标对象。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。 天线(Antenna)：在标签和阅读器间传递射频信号，即标签的数据。信息。

阅读器(Reader)：读取(或写入)电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。 阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。通常阅读器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上，进行下一步处理。 6.名字解释：WSN；Zigbee；WIFI；GPS；PLC；MEMS

答：WSN：WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感网络。是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 Zigbee：无线传感网络内的各个要素通过一个统一的协议进行信息的传输，这个协议就是Zigbee。可以说ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

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WIFI：也即无线传感网络， WiFi全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。

GPS： GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”， GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。

PLC：电力线通信(Power Line Communication)技术简称PLC,是指利用电力线传输数据和话音信号的一种信方式。

MEMS： MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微机电系统的缩写MEMS主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分，它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。 7.说出Zigbee的技术优势所在

答：低功耗，低成本，低速率，近距离，短时延，高容量，高安全，免执照频段。

8.简述ZigBee协议与IEEE802.15.4标准的联系与区别

答：联系：ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议

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规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。 9.什么叫现场总线？它有什么特点？

答：现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。现场总线标准用于规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。

特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性 10.说一下GPS有哪几部分组成

答：全球定位系统由GPS空间星座部分、GPS地面监控部分和用户设备部分（GPS接收机）三大部分组成。 11. PLC（电力线通信）的关键技术是什么？

答：高速电力线通信采用的调制技术主要有：扩展频谱类和OFDM(Or thogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制技术。其中OFDM以它独特的优点在宽带、高速电力线通信中成为最有吸引力的技术，它成功地解决了电力线通信技术中的大部分问题。 12.请说出几种常见的微传感器 答：(1)微机械压力传感器 (2)微加速度传感器 （3)微机械陀螺仪

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(4)微流量传感器 (5)微气敏传感器 (6)微机械温度传感器 13.简述物联网的两大技术范畴

答：智能网络空间技术：按照美国国家标准和技术学会（NIST）给出的定义，智能空间是“一个嵌入了计算、信息设备和多模态的传感器的工作空间，其目的是使用户能非常方便地在其中访问信息和获得计算机的服务来高效地进行单独工作和与他人的协同工作”。智能空间可以看成是物理世界和信息空间的融合,具备感知/观察、分析/推理、决策/执行三大基本功能。

物联网终端技术：物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层，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。 14.智能空间应具备的基本要求是什么？ 答：智能空间应具备的基本要求可概括为:

1)用户及其携带的移动设备能方便地与智能空间进行交互,从而为用户的日常活动提供方便;

2)能自动捕获和动态监测其中发生的活动,提供信息显示和活动记录;

3)能对发生的特定事件做出合理反应并采取相应措施;

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4)对空间中的各种动态变化具有鲁棒性和适应性。 16.请说出什么是物联网终端，它有什么作用？

答：物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层，实现采集数据及向网络层发送数据的设备。

作用：物联网终端属于传感网络层和传输网络层的中间设备，也是物联网的关键设备，通过他的转换和采集，才能将各种外部感知数据汇集和处理，并将数据通过各种网络接口方式传输到互联网中。如果没有他的存在，传感数据将无法送到指定位置，“物”的联网将不复存在.

17.物联网终端的基本原理是什么？

答：物联网终端基本由外围感知（传感）接口，中央处理模块和外部通讯接口三个部分组成，通过外围感知接口与传感设备连接，如RFID读卡器，红外感 应器，环境传感器等，将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口，如：GPRS模块、以太网接口、WIFI 等方式发送到以太网的指定中心处理平台。

18.请简述云计算的概念

答：云计算的概念是由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式。

狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、

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易扩展的方式获得所需的资源；

广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。

第4章 信息处理与软件服务

1、请说出智能系统研究的几个发展阶段 符号智能阶段 连接智能阶段 现场智能阶段 社会智能阶段

2、Agent是谁什么时候提出的 1986年Minsky提出了“Agent”

3、请从“弱定义”和“强定义”两个方面解释一下Agent “弱定义”：自治性(Autonomy)、社会性(Social ability) 、反应性(Reactivity) 、能动性(Preactiveness)

“强定义” ：移动性(Mobility) 、真实性(Veracity) 、仁慈性(Benevolence) 、合理性(Rationality) 。

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4、请用图表示出Agent与环境的交互模型

5、说说什么是服务？什么是服务科学？

服务是指通过提供必要的手段和方法,满足接受服务之对象的需求的“过程”。即服务是一个过程,在这个过程中服务的供应者,通过提供必要的手段和方法,满足接受服务之对象的需求。

服务科学即“服务科学管理与工程”, 是服务科学（service science）、服务管理(service management)和服务工程(service engineering)三者的结合。

6、服务科学的相关技术有哪些 服务管理 服务技术 服务运筹学 博弈理论

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社会计算

此外还包括组织理论、SOC（服务计算）、SOA（面向服务的体系架构）、普适计算以及计算虚拟化主流技术Xen、KVM、VMWare等。 7、请简要归纳霍尔三维定律

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8、请画出运筹学的工作过程

9、运筹学在服务科学中的应用主要体现在哪几个方面 数学规划论在现代服务中的应用 存储论在现代服务中的应用 图与网络分析在现代服务中的应用 对策论（博弈论）在现代服务中的应用 排队论在现代服务中的应用

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