物联网底层数据采集技术 及标准化‰©联网底层数据采集... · 2010. 7. 16. ·...
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物联网底层数据采集技术 及标准化
钱恒
研究员/副院长ISO/IEC JTC1/SC31中国委员
二○一○年六月
提 纲
•
一.物联网之物品编码标准化
•
二.物联网之物品信息采集技术标准化
•
三.展望
提 纲
•
一.物联网之物品编码标准化
•
二.物联网之物品信息采集技术标准化
•
三.展望
物联网底层技术解析
•
编码层–物品编码是物品的数字化表
示，是物品与网络连接的关 键。
•
数据采集层–信息采集技术和传感技术是
物品信息联入网络的重要手 段。
常用物品编码
•
常用物联网物品编码
–GS1编码：针对贸易项目、物流单元、位置、 资产、服务关系等的编码
–EPC编码：对每一个物品的编码
–OID：object
identifier，对信息对象的标识
GS1编码
GS1编码
•
GTIN编码示例
EPC编码
编码是针对单品的，在EAN.UCC基础上进行扩充。
EPC EPC 贯穿供应链的始终贯穿供应链的始终
2123456789072 2123456789072
货品信息，价格，装运信息，订单，付款结算，运输
电子商务
供应链起始供应链结束
制造
商.
单品 包装箱 托盘 运输车 分销中心 运输
车
托盘包装箱 单品 零售店 顾客
在供应链的每一环节均使用统一标识
物流
信息流
EPCEPC概念概念
是一串编码 ……………….……封装在无线射频标签中 …
…两者结合起来，用来唯一识别一个物体
标 头
EPC管理者(公司) 物品(产品) 序列号
8字节 28字节
(2.68亿)24字节
(1.6千万) (680亿)36字节
96字节
10000万亿个物品
EPCEPC编码编码
64561288Ш
12856648Π
16056328І
EPC－256
3624288ІEPC－96
2313262Ш
3413152Π
2417212ІEPC－64
系列号对象分类EPC管理者版本号
EPC编码结构
ISO/IEC JTC1/SC31相关编码标准15418.2 Information Technology, Automatic Identification and Data
Capture Techniques – GS1 Application Identifiers and ASC MH 10 Data Identifiers and Maintenance
15434.3 Information Technology – AIDC Techniques - Syntax for HighCapacity ADC Media
15459.2 Information technology – unique identifiers Part 1: TransportUnits
15459.2 Information technology – unique identifiers Part 2: RegistrationProcedures
15459 Information technology – unique identifiers Part 3: Common rules15459 Information technology – unique identifiers Part 4: Individual
Items15459 Information technology – unique identifiers Part 5: Returnable
Transport Items15459 Information technology – unique identifiers Part 6: Product
Groupings15459 Information technology – unique identifiers Part 8: Grouping of
Transport Units
提 纲
•
一.物联网之物品编码标准化
•
二.物联网之物品信息采集技术标准化
•
三.展望
主要物联网物品信息采集技术
•
条码
•
RFID
•
传感器
•
……
RFID技术原理
利用射频信号通过空间耦合(电感耦合、反向散射耦合)实
现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到对物体的识 别目的的自动识别技术。
电感耦合
电磁感应定律
反向散射耦合
电磁传播原理
RFID系统组成
•
RFID电子标签
•
RFID 读写器
•
RFID天线
•
RFID 中间件
•
RFID应用系统
RFID系统工作流程
RFID读写器
External antennaIC-Chip
数据主机、应用主机
Carrying article
RadioFrequency
RFID系统——工作频率
100 kHz
10GHz1 MHz 10 MHz
100 MHz
1 GHz
125-134
kHz
低频LF
13.56
MHz
高频HF
915
MHz
超高频
UHF
2.45GHz
5.8GHz
微波
MWF
读写距离：几厘米
应用领域：宠物管理、
门禁控制、汽车防盗、
酒店门锁
读写距离：小于1m
应用领域：电子票证、
气瓶管理、图收管理
读写距离：几米至
几十米
应用领域：物流、
生产线、航空包裹
读写距离：几米至几
十米
应用领域：不停车收
费、集装箱管理
电子标签的设计与应用•
电子标签的结构
•
表现形式：RFID Inlay、各种封装形式
芯片, 内含物 品的UID及存储 器
天线，铜或铝线 圈（绕制/蚀刻/印
刷）
•
RFID Inlay
RFID Inlay 13.56MHz RFID Inlay 915MHz
Antenna
RFID Chip
Substrate
RFID电子标签——分类
Inlay Assembly
Wafer of processed silicon chips
Web of antennas
Apply adhesive
Apply heat and pressure
Pick; flip; place
Base material (“label stock”) manufacturing process
Laminate Face Stock
Web of finished inlays
Laminate liner
标签制造
电子标签实例
InternationalElectrotechnicalCommission (IEC)
IEEE INCITS
International Organization forStandardization (ISO)
International TelecommunicationsUnion (ITU) (United Nations)
TC 104Freight Containers
TC 8Ships & Marine Tech
SC 31Automatic Data Capture
ISO/IEC Joint Technical Committee 1(JTC 1)
ITU-T (fkaCCITT)Telecommunications
ITU-R (fka CCIR & IFBR)radio - frequency Issues
ITU-D (fkaBDT)Telecommunications
Development
ECMAComité EuropéenNormalisation(CEN)
Comité EuropéenNormalisationElectrotechnique(CENELEC)
Comité Européen Postal &Telegraph (CEPT)
TC 122Packaging
International
Regional
NationalStandards Australia
(SAA) AFNOR Deutches Institutfur Normung(DIN) JISCANSIBritish Standards
Institution (BSI)
AIMMHI GS1 EIA
Industry
Other
CompTIA ATA EIA AIA HIBCC AIAG UCC Other
WG 1- SymbologyWG 2- Data ContentWG 3- ConformanceWG 4RFID
Universal Postal Union(UPU) (United Nations)
T6 B10
SC 17IC Cards
VDA
ODETTE
WG 5-RTLS
SAC
物流单元的RFID标识层级
单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品 单品单品
包装包装 包装包装 包装包装 包装包装 包装包装 包装包装 包装包装 包装包装
货运箱货运箱 货运箱货运箱 货运箱货运箱 货运箱货运箱
托盘托盘 托盘托盘
集装箱
交通工具(汽车, 飞机, 轮船, 火车)
Layer 5
Layer 4 (433 MHz) ISO 17363 (货运集装箱)
Layer 3 (860-960 MHz) (ISO 18000-6C) ISO 17364 (可回收货运单元标识)
Layer 2 (860-960 MHz) (ISO18000-6C) ISO 17365 (货运单元标识)
Layer 1 (860-960 MHz ISO18000-6) (13.56 MHz ISO18000-3) ISO 17366 (产品包装标识)
Layer 0 (860-960 MHz ISO18000-6) (13.56 MHz ISO18000-3) ISO 17367 (单品标识)
Concept Source: Akira Shibata, DENSO-Wave Corporation
条码技术标准化•
一维条码标准–ISO/IEC 15416 Linear bar code print quality
–ISO/IEC 15417 Code 128
–ISO/IEC 15420 EAN/UPC
–ISO/IEC 16388 Code 39
–ISO/IEC 16390 Interleaved 2 of 5
•
二维条码标准–ISO/IEC 15438 PDF417
–ISO/IEC 15415 2D bar code print quality
–ISO/IEC 16022 Data Matrix
–ISO/IEC 16023 MaxiCode
–ISO/IEC 18004 QR Code 2005
–ISO/IEC 24724 GS1 DataBar
(was RSS)
–ISO/IEC 24728 MicroPDF417
–ISO/IEC 24778 Aztec Code
我国主要条码标准•
GB 12904-2008 商品条码
零售商品编码与条码表示
•
GB/T 12907-2008 库德巴条码
•
GB/T 12908-2002 信息技术
自动识别和数据采集技术
条码符号规范三九条码
•
GB/T 15425-2002 EAN.ICC 系统128条码
•
GB/T 16827-1997 中国标准刊号（ISSN部分）条码
•
GB/T 16828-2007 商品条码
参与方位置编码与条码表示
•
GB/T 16829-2003 信息技术
自动识别与数据采集技术
条码码制规范
交插二
五条码
•
GB/T 16830-2008 商品条码
储运包装商品编码与条码表示
•
GB/T 17172-1997 四一七条码
•
GB/T 18127-2009 商品条码
物流单元编码与条码表示
•
GB/T 18283-2008 商品条码
店内条码
•
GB/T 18347-2001 128 条码
•
GB/T 19946-2005 包装
用于发货、运输和收货标签的一维条码和二维条码
•
GB/T 21049-2007 汉信码
•
GB/T 21335-2008 RSS条码
主要ISO/IEC RFID技术标准标准类别 标准号 标准名称 标准制定分支机构
术语标准 19762-3 信息技术——自动识别和数据捕获(AIDC)技术.校准词汇.第
3部分:射频识别(RFID)
JTC 1/SC31
空中接口标准
18000 信息技术——单品管理射频识别 JTC 1/SC31
备注：ISO/IEC 18000包括6部分：ISO/IEC 18000-1主要规定了射频识别系统的“参考结构和标
准化参数的定义”，ISO/IEC 18000-2、ISO/IEC 18000-3、ISO/IEC 18000-4、ISO/IEC 18000-6、
ISO/IEC 18000-7部分分别规定了135KHz以下、13.56MHz、2.45 GHz、860 MHz至960 MHz、433 MHz射频识别系统的“空中接口通信参数”。
数据内容标准 15961 信息技术.项目管理用射频识别(RFID).数据协议.应用接口 JTC 1/SC31
15962 信息技术.项目管理用射频识别(RFID).数据协议.数据编码
规则和逻辑存储功能
JTC 1/SC31
15963 信息技术.项目管理的射频识别.RF标签的唯一识别 JTC 1/SC31
一致性与测试
标准
18046 信息技术.自动识别和数据捕获技术.射频识别装置性能试验
方法
JTC 1/SC31
18047 信息技术.射频识别装置合格试验方法 JTC 1/SC31
实施指南 24729 单品管理射频识别.实施指南（技术报告） JTC 1/SC31
实时定位系统
24730-1 信息技术.实时定位系统(RTLS).第1部分:应用程序接口(API) JTC 1/SC31
24730-2 信息技术.实时定位系统(RTLS).第1部分:2.4GHz空中接口协
议
JTC 1/SC31
卡标准 15693 识别卡.无触点集成电路卡.邻近卡 JTC 1/SC17
14443 识别卡.无触点集成电路卡.近程卡 JTC 1/SC17
NFC标准 18092 信息技术.系统间的通信与信息交换.近场通信.接口和协议 JTC 1/SC6
主要ISO/IEC RFID应用标准标准细分 标准号 标准名称 标准制定分支机构
动物射频识别 11784 动物射频识别—编码结构 TC23/SC19
11785 动物射频标准技术标准
14223-1 动物射频标签通信接口
气瓶管理 21007-1 储气瓶—用射频识别技术识别和标记.
第1部分:参考体系结构和术语
TC58/SC421007-2 储气瓶—用射频识别技术识别和标记.
第1部分:参考体系结构和术语
货运集装箱 6346 集装箱-编码、ID和标识符号TC104/SC410374 集装箱自动识别
18185 电子封条
物流供应链 17363 货运集装箱
TC104/TC122 JWG
17364 可回收运输物品(RTI)
17365 运输单元
17366 产品包装
17367 产品标识
传感器及无线传感网络标准化现状
•
IEEE 1451.5智能传感器接口标准
•
IEEE 802.11无线局域网标准
•
IEEE 802.15无线个人局域网标准
–IEEE 802.15.4低速率无线个人局域网的物理 层和媒体接入控制协议
我国传感器标准化现状•
已制定的传感器国家标准–GB/T 14479-1993 传感器图用图形符号
– GB/T 15478-1995 压力传感器性能试验方法
– GB/T 15768-1995 电容式湿敏元件与湿度传感器总规范
GB/T 18459-
2001 传感器主要静态性能指标计算方法
GB/T 18806-2002 电阻应变式
压力传感器总规范
– GB/T 18858.2-2002 低压开关设备和控制设备
控制器—设备接口（CDI
）第2部分：执行器传感器接口（AS-i)
– GB/T 20485-2008 振动与冲击传感器校准方法
– GB/T 7551-2008 称重传感器
– GB/T 7665-2005 传感器通用术语
– GB/T 7666-2005 传感器命名法及代码
•
新立项6项国家标准：包括总则、术语、通信和信息交互 、接口、安全、标识。
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新立项2项行业标准–机场传感器网络防入侵系统技术要求
–面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求
提 纲
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一.物联网之物品编码标准化
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二.物联网之物品信息采集技术标准化
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三.展望
标准化总体现状
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已成立相关标准化组织
–全国物品编码标准化技术委员会
–全国信息技术标准化技术委员会自动识别与数 据采集分委员会
–工信部电子标签标准工作组
–全国信息技术标准化技术委员会传感器网络标 准工作组
•
相关标准制定工作正稳步开展
物联网标准化的挑战
•
标准是从技术到产业应用的必由之路。
•
物联网标准体系非常复杂，涉及到很多基 础标准，如RFID标准，传感器网络技术标 准、云计算标准、信息安全标准等，以及 一些应用标准。
我们的应对
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强调基础标准和应用标准的双重标准化，因为 物联网就是建立在各种标准的信息设备和信息 数据标准技术之上的高度标准化网络。
–物联网关键技术标准化的完善：RFID、微纳传感 器等
–物联网行业应用标准化的完善：公共安全、供应 链管理等
