时间:2023-10-12 09:32:31
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇物联网及应用技术,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
1.1物联网介绍
1.1.1物联网概念
物联网是指利用射频识别技术(RFID)、全球定位系统(GPS)、传感器等技术将物体与互联网连接在一起的技术,物联网可以实现信息交流与通信,是互联网技术的深入应用[2]。物联网被视为互联网未来发展趋势之一,其中物联网中的每个物体都是有标识、属性的个体,利用智能接口,按照一定的通信协议连接到互联网中。
1.1.2物联网主要特征
1)标识与感知。物联网可通过RFID、传感器等技术标识物体,并能通过上述技术感知或捕获研究目标,采集该物体的相关信息。
2)信息处理。物联网获取的信息可以利用计算机进行大数据计算与分析,从而获取极具价值的信息,以供决策与控制。
3)信息交流。物联网与互联网技术一样,可以实现数据的实时共享,及时将系统信息数据通过网络传输到系统中心。
1.1.3物联网关键技术
物联网技术一般可分为感知层、网络层以及应用层三大环节,每一个环节都对应有关键技术。感知层关键技术包含RFID技术、二维码、传感器技术等,利用上述技术能够实现对物体的标识与感知[4]。网络层关键技术包含计算机技术、互联网技术、云计算技术、大数据处理技术等,是信息处理、数据管理的核心。应用层关键技术包含智能芯片等,是信息处理的应用执行层面。近年来,随着物联网技术的不断发展,出现了许多新型技术或多种技术融合的综合性技术,如PML开发技术、嵌入式技术、传感器网络技术、信息安全技术等,这些技术的应用显著提升了物联网的性能。
1.2智能电网介绍
1.2.1智能电网概念
所谓智能电网,其本质是电网的智能化发展,以物理电网为基本框架,充分结合测量技术、传感技术、信息化处理技术、决策系统技术、计算机技术、互联网技术等智能化技术而形成的综合性智能电网。智能电网的应用,将资源开发、电能应用、电网管理等各个环节实现了智能化集成,不仅实现各个环节的无缝连接,而且提升了电网的工作效率及可靠性,因此,具有极大的经济效益。
1.2.2智能电网主要特征
1)自愈性。智能电网具备自我修复能力,当电网中出现故障,可以容错重组,实现系统自愈。
2)激励性。智能电网可以激发用户参与到电网的运作过程中,从而提高电网的工作效率。
3)安全性。智能电网相比普通电网具备更高的安全性,尤其是在利用智能化技术下,电网的抵御能力更强,电网安全性更高。
4)兼容性。智能电网可以兼容各种形式的发电、供电、蓄电,因此电网的兼容性更好。
5)优化性。智能电网能够优化各种电网设备的运行,降低电网的运行成本,优化性能优越。
1.2.3智能电网关键技术
智能电网未来发展趋势,是集合了多种技术于一体的综合性智能化系统工程。智能电网所包含的关键技术主要有可处理大量数据的信息处理技术;高效、实时的通信技术;电网能源分布式接入技术;系统容错技术;传感器网络技术;智能规划技术等。
2物联网技术与智能电网技术融合
物联网技术与智能电网技术的融合是信息化技术发展的必然,也是电网发展的趋势。采用物联网技术的智能电网,能够在资源整合、通信提升、电力信息化等方面的发展提供重要的支撑。此外,物联网技术的应用,能够提高智能电网的自动化、智能化,对提高智能电网的管理,提高电网的工作效率,降低运行成本等方面具有重要意义。为了研究物联网技术与智能电网技术的融合,笔者分别从感知层、网络层、应用层三方面进行介绍。
2.1感知层
感知层包含了各种传感器、智能芯片等信息识别与采集设备,从而实现对物体属性、行为的监测,并能够获取物体的基本信息数据,通过网络技术、通信技术将数据传输到数据处理中心。在智能电网中,采用物联网技术可以对输电线路、电气设备等电网目标进行识别与监控,并通过光纤通信技术或无线通信技术将获取的数据传输到数据处理中心。
2.2网络层
网络层是利用互联网技术实现数据传输与共享的关键环节。在智能电网中,主要以光纤网络为主要的网络层,并以无线通信网络、无线宽带网络为辅助,将感知层获取的数据进行实时传输。在智能电网的应用过程中,为了保证系统的安全性,因此对数据的传输提出了更高的要求,智能电网的信息传输主要通过电网系统的内部网络,只有在特殊环境下,才可以部分依靠公共网络。此外,为了保证智能电网的应用,电力系统的通信网络应该以骨干光纤网络为主,这样不仅能够保证数据传输的实时性,而且能够提高数据的容量。以光纤网络为主,辅助以无线宽带网络、电力线载波网络、无线数字通信网络等通信技术,实现双向宽带通信的智能电网与物联网的融合。
2.3应用层
应用层是物联网对相关信息或处理结果进行应用的层面,在智能电网中,应用层主要是各种电力基础设施、电力资源的应用等方面。电力基础设备将为物联网技术提供重要的信息数据,同时也为物联网技术提供数据处理与计算的基础设施,保证各种数据、设备的接口资源,为物联网提供各种适应性极强的应用。此外,应用物联网技术后,智能电网的在智能计算、大数据处理、模式识别等技术方面有了更有效的解决方案,能够应用物联网技术实现智能化决策,对提升电网的管理水平具有重要意义。
3物联网在智能电网中应用展望
物联网技术在物体识别与感知、信息处理、控制与决策等方面的能力,能够对智能电网的发展提供极大的推动作用。以目前的发展趋势来看,物联网技术与智能电网技术的结合与应用将不断的深入与完善,尤其是在以下几方面的应用,将成为物联网技术、智能电网技术融合的重要方向。
1)输电线路可视化。利用物联网技术的远程识别与感知技术,能够对输电线路进行可视化监控,结合无线通信技术、全球定位技术等,对输电线路冰冻、震动、故障等问题进行实时在线远程监控,提高智能电网输电线路的感知能力,缩减解决故障的反应时间。
2)电力生产智能化。利用物联网技术,能够实现电力生产的智能化管理,尤其是将RFID技术、传感器网络技术应用到电力现场作业,能够对误操作、非法进入等安全事件进行远程监管,可以对电力生产设备进行智能化管理,减少电力生产的安全隐患,结合用电信息情况,智能规划生产计划。
3)用电信息智能采集。传统用电信息通过电表人工采集,实时性、准确性均难以保证。应用物联网技术,可以建立远程用电信息采集系统,并将采集的数据通过通信网络实时反馈到管理中心,可实现用电信息的实时管理,提高智能电网的智能化,适时进行调峰调频,提升用电效率。除此之外,物联网技术还能在电力设备管理、电力设施全寿命周期管理、用电巡检等方面提供重要的应用技术保障,能够有效提高电网的可靠性,提升客户服务满意度。
4结语
(一)信息系统分散,食品冷链物流实时监控性差
目前,仅有为数不多的大型企业在冷链物流管理中全程应用了先进的一体化低温控制系统。众多企业在冷链加工车间和库房能够进行很严格的温度检测控制,却无法在冷链全程中进行信息管理系统的统一监管。且每个冷链合作企业所使用的信息系统基本都是独立的,合作部门与企业间的信息无法进行实时传输,导致食品冷链物流实时监控性差。这导致冷链物流管理效率低下,无法及时对问题食品进行追溯,加大了食品冷链相关企业的安全隐患。
(二)标准化程度不高,食品冷链物流协调性弱
食品冷链的时效性要求将冷链物流活动中的采购、生产、销售、运输、库存及相关的信息流动等活动打造成动态的一体化系统。中国农业的产业化程度不高,大多数中小冷链合作企业缺乏配套的冷藏物流设备和现代的冷链物流技术,无法实现标准化管理规范和全程可控的一体化冷链物流体系,导致食品冷链物流整体协调性较差。
(三)冷链流通比例低下,食品货损率高起
我国食品冷链流通的比例远远低于发达国家,物流途中耗损严重,直接导致零售终端价格昂贵。根据近几年中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会公布的统计数据,全国农产品仅有15%进入冷链物流中,其中果蔬的流通腐蚀率高居第一位,达20%-30%,水产品位居第二位,达到15%,肉类也达到了12%。与中国相比,发达国家食品损耗率要低得多,农副产品的流通损耗率普遍为5%-6%左右。
二、食品冷链物流环节对物联网技术应用的需求分析
冷链物流管理信息化、标准化、全程一体化的需求,催化了对新型物流技术应用的管理需求,其中物联网技术应用的巨大效应最引人关注。物联网“Internetofthings”缩写为“IOT”,指物物相连的互联网,是一种建立在互联网上的泛在网络,并在互联网基础上进一步延伸和拓展,可使物与物之间具有通信功能,进行快捷的信息交换、传输和自动识别。物联网具有巨大的经济和社会效益。美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,物联网产值将是互联网的30倍,其创造的经济价值将达到万亿级。物联网从技术和产业的角度,应用技术手段来解决传统的食品冷链物流面临的许多问题,满足食品冷链物流不同环节的管理需求:
(一)食品冷链物流加工环节均衡生产的需求
由于无法对整条食品冷链物流加工环节进行全程跟踪和识别,不能及时获得补货信息,导致加工产品数量不准确,难以有序控制进行均衡生产。物联网技术的应用可辅助定单生产,实现流水线均衡生产,定量完成食品加工任务。
(二)食品冷链物流运输环节智能调度的需求
传统的食品冷链物流运输环节,多依赖运输司机对运输路线和冷藏食品的人工控制,难以做到全程跟踪管理和实时监控。通过物联网技术的电子标签和接收装置,可实现运输环节全程可视化监控。同时,可利用物联网采集的数据计算行车路线,进行多种路线和联运方式的综合调度,实现食品冷链物流运输高效管理环境下的智能调度。
(三)食品冷链物流配送环节协同管理的需求
利用物联网技术先进的信息定位系统,能考虑到实时交通路况,使得各食品冷链物流配送中心的配送管理与信息管理形成协同效应,在不同交通路况下,以成本最低、时间最短的方式完成配送工作,实现配送路径的最大优化。
(四)食品冷链物流仓储环节低库存成本管理的需求
传统仓储管理模式,效率低,耗时长,人工失误率高,容易造成仓储货损。物联网FRID技术能自动识读产品标签,完成库存盘点,同步传输至数据中心,快捷高效地管理库存数量,降低食品冷链物流库存成本。应用物联网技术不仅能提高供应商库存管理效率,还能有效识别假冒伪劣产品,进行智能化库存成本管理,提升食品冷链物流库存管理水平。
三、食品冷链物流管理中物联网技术应用的优势分析
食品冷链物联网技术运用主要分为三个层次:食品冷链物流感知层、网络层和应用层。食品冷链物流感知层主要是感知设备的配置和运用,比如:核心传感技术二维码技术、RFID技术等设备的数据采集处理。食品冷链物流网络层主要是通过各种通讯技术将感知层收集的大量数据进行处理与传输。食品冷链物流应用层则是针对食品冷链行业通过之前感知层和网络层的资源整合,提出实现冷链食品行业的解决方案。通过以上三层次的共同作用,物联网技术在食品冷链物流管理中的应用优势有:
(一)物联网技术有助于食品冷链物流信息的标准化
食品冷链物流营运时产生的信息量非常巨大,且食品冷链物流系统对信息处理的准确性和及时性要求较高,高效的信息流动是整个冷链物流系统运作的基础。传统的食品冷链信息系统存在数据格式不统一、各子系统不兼容、信息孤岛等信息不协同现象。为解决多个冷链物流子系统协同运作的问题,信息标准化是当前行之有效的关键方法之一。物联网技术在食品冷链物流领域的应用,通过食品冷链企业内部各职能管理部门间信息互通、高效传送和企业外部与上下游厂商、竞争对手、合作伙伴之间的信息共享,实现整个冷链物流系统数据的采集、传输、、共享和融合的信息标准化,保障整个食品冷链物流系统运行的稳定性和高效性。
(二)物联网技术有助于提高食品冷链物流信息反馈效率
冷链食品的最终质量取决于冷链储藏与流通时间、温度和产品的耐藏性,冷链食品流通时间的有效管理,直接决定了冷链物流系统运营的效益。通过广泛在食品冷链企业中应用物联网感知层RFID技术,可实现对冷链食品的唯一标识,保障冷链食品信息在加工、运输、配送、仓储和销售环节涉及的众多冷链企业中无障碍流转。例如,物联网传感器技术融合多种类型的感知节点,实现物体信息及其所处环境信息的动态感知。冷链物联网移动GIS技术可以观测冷链食品的运动轨迹,实现实时温度监测,并监管冷链企业冷链中断等问题。物联网数据采集技术,实现了对感知商品的大批量信息采集,替代了手工录入的繁琐,提高了冷链物流系统营运效率。因此,采用新型物联网技术后能帮助冷链食品物流信息的反馈效率得到很大提高。
(三)物联网技术有助于提升食品冷链物流的服务水平
传统食品冷链物流服务仅仅是以满足生产者和消费者不断增长的物流需求为目标,缺乏物流服务方式创新,无法提供个性化和智能化物流服务。物联网三层面技术的应用,提供了个性化智能物流服务解决方案。物联网感知层识别技术(RFID)能够实现高度的物流信息化、自动化和便利化,确保基础性食品冷链物流服务的有效实施。物联网网络层数据处理与传输技术,在冷链物流上下游实体中快速反映客户的服务需求和期望,能准确、及时调整物流计划,实现物流服务能力的最佳匹配,提供以客户为中心的冷链物流优质增值服务。物联网应用层技术利用计算机、网络和通讯等现代信息技术,对区域内物流作业、物流过程和物流管理的相关信息进行资源整合,满足客户的订单生产、销售频率等个性化服务需求,实现物流流程需要同客户服务需求无缝对接,实现整个冷链系统的高度组织协调性。
四、食品冷链物流主要环节中物联网技术的应用研究
物联网技术在食品冷链物流的业务流程和物流环节的广泛应用,实现了食品冷链物流技术和业务模式的创新。
(一)物联网技术在食品冷链物流采购环节中的应用
通过在食品冷链物流企业中广泛使用电子标签和FRID读写器,能优化食品冷链物流的采购方案,确保冷链食品的精准化采购水平。首先,通过对所有冷链食品原料粘贴电子标签,让每个标签含有符合EPC(ElectronicProductCode产品电子代码的缩写)规则的商品信息。当买方输出食品原料采购订单前,通过FRID读写器对采购食品原料进行电子标签识别,就可以获得有关采购食品的所有信息,还能获悉采购食品原料在整个冷链物流中的流转情况和变化信息,为优化采购方案提供精确的数据支持。同时,数据还能帮助买方掌握食品原料准确的消耗量,精准制定合适的采购时间、采购周期和采购数量。此外,物联网技术还确保卖方所供给食品原料的数量、质量和品类符合要求,并极大缩短食品原料检测时间。这不仅使采购作业更加科学,而且节约采购时间和资源,降低食品冷链企业采购成本。
(二)物联网技术在食品冷链物流生产环节中的应用
当带有电子标签的食品原料进入冷链物流生产环节时,生产工序流水线上的读写器装置就会对其进行识别,并将每道工序的具体信息数据写入电子标签,最终产成品的电子标签会集合所有的加工信息。这些数据上传到企业生产管理信息系统,为企业了解自身产能、合理安排生产计划、制定精准的生产周期而提供基础信息保障。在日常生产管理活动中,物联网技术能帮助生产企业准确获知生产订单的执行情况,进行生产进度跟踪与控制,监督产成品质量完成状况。这不仅优化生产流程,为交货期预测提供决策支持,还为员工绩效考核提供参考,提升食品冷链物流生产企业的生产力。
(三)物联网技术在食品冷链物流仓储环节中的应用
物联网技术在食品冷链物流仓储业务流程中的应用,能大大缩短仓储作业时间,同时提高冷藏食品的库存精确度。采用物联网技术的仓库出入口处,安装有读写器和红外线接收器,主动对通过出入口带有电子标签的货物进行扫描,将货物信息传输到物流仓储后台管理系统,实现物品出入库控制智能化。缩短出入库流程消耗时间的同时,避免人工操作的繁杂业务,使出入库作业更加便捷、准确、快速。通过在仓库的每个区域安装位置读写器,能帮助仓储管理人员迅速、精确地进行储位货物定位。当仓库进行货物盘点时,仓储工作人员仅需通过手持式读写器进行仓储货物扫描,货物信息将自动传输到仓储管理数据系统,繁重的货物清点工作变得便利、高效和精确。
(四)物联网技术在食品冷链物流运输环节中的应用
[关键词]物联网技术RFID公安工作
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0328-01
1物联网的概念
1.1起源
物联网(Internet of Things)的概念的起源最初是1991年美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ash-ton教授首次提出的。比尔盖茨在1995年出版的《未来之路》一书中提及物物互联的概念。1998年麻省理工学院提出了当时被称作EPC系统的物联网构想。1999年,在物品编码技术的基础上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(WSIS)上,国际电信联盟了《ITU互联网报告2005:物联网》,其中指出“物联网”时代的来临。
1.2概念
物联网,顾名思义是在传统互联网、电信网等基础上,实现物与物的信息互联与交换,达到物与物之间的通信与互动。物联网是传统网络的延伸,通过感知技术将传统网络的终端扩展到物。这是一个将物质世界数字化的变革,每一个普通物理对象都可以作为物联网的一部分,可以被独立寻址通过网络互联互通。
1.3感知方式
将网络终端由传统意义上的机器延伸到物理对象的过程中,重要的一步是传感器技术,传感器技术可以将物理对象的信息转化为计算机能够处理的数字信号,是实现物与物通信的前提。目前常见的传感设备和技术有二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等。通过这些传感器技术,可以将任何需要互联的物体信息数字化,实现物联网由机器终端到普通物体终端转变。
2物联网的特征和传统的网络相比,物联网有其鲜明的特征。
2.1各种感知技术的广泛应用。
物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。
2.2数据量极其庞大
物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,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。
2.3地址需求庞大
物联网要求作为物联网终端的每一件物品有自己独立特有的物理地址,目前互联网使用的IPv4协议所提供的地址资源远远不能满足物联网的需求。其庞大的地址资源需求会在下一代互联网的IPv6协议中得以实现。
2.4智能技术的应用
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。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,扩充其应用领域。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。
3物联网技术的典型应用
物联网早已不仅仅只是一个概念,从它的概念提出至今的十几年中,它已经在我们身边或大或小的领域中有运用。我国的第二代居民身份证就采用了内置RFID技术,采用国内自主嵌入式微晶片,是全球最大的RFID应用技术。
4物联网带来的安全风险
物联网的基础是互联网等传统网络,将传统网络的终端扩展至人与物,这样一来就会将传统网络所面临的安全风险与危害放大,互联网所面临的病毒攻击,黑客攻击等危害在物联网中也存在。
另外,物联网的感知层将成为一个新的安全隐患点,物联网的传感器采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,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,而在物联网发展的目前阶段,各种接口协议都还很混乱,对于物联网的监管与保障几乎没有,个人隐私、情报在采集和传输阶段面临很大的安全性问题,所以这将是公安工作中的一个新问题。
5物联网在公安领域的应用
目前阶段下,物联网技术应用到公安领域中,还存在很多困难和阻碍。将物联网技术应用于现有的资源平台,可以在应用实践中带动公安物联网发展。
5.1新一代警务通系统
新一代的警务通系统采用了结合的物联网技术,内置的第二代身份证读卡模块,采用了非接触式的读卡技术,公安民警可将二代身份证放置感应区,公民身份信息包括文字、数据、个人相片等信息显示或提示在彩色液晶屏上,并且还可通过云计算平台与公安专网进行互联核查。
配备GPS系统,与警用地理信息系统配合,实现对警力部署或重点车辆的可视查询、定时定位、自动跟踪、区域监控、路径优化、轨迹分析,提高了公安机关的警务工作效率和实战能力。
5.2车辆管理系统
基于无源射频识别技术的区域性车辆安全监管系统,通过在车辆内安装RFID电子标签和GPS使被标识车辆的静态身份信息与动态运行信息有机地结合在一起。以车辆自动识别与认证服务为基础,实现在开放性道路交通环境下对车辆运行信息和事件信息的自动采集,提供满足不同应用环境的全天候涉车监管服务。该系统还能实现交通需求预设,路网资源的分配管理,交通流量自动统计,车辆运行状态的实时回传等功能。目前上海,南京就采用类似的系统对特定车辆进行管理。
6物联网时代公安工作的展望
物联网时代即将到来,物联网技术对社会的改变是公安工作新的机遇和挑战,在可预见的将来,物联网在公安工作中将发挥极其重要的作用。
将物联网技术引入地理信息系统(GIS)和GPS、电信运营商的无线电信网络相结合,将是一个改变公安工作模式的改革。在突发事件和处理以及各种刑事、民事和交通案件处理时,实现对警力资源的及时高效合理地调度与充分使用,有效缩短出警反应时间,减少警务处理的盲目性,实现对警务现场的实时全方位多角度的监控及指挥调度。
物联网技术使得具体物理对象成为公安工作的出发点,对于成为网络终端的人、车、物的管理与控制上升到了一个新的高度。配合现有的监控、管理和资源系统,将任何需要成为物联网终端的物理对象纳入公安工作的管理之中,将在维护社会稳定,社会治安管理和打击刑事犯罪方面起到非常重大的作用。
7总结
总体而言,物联网技术已经完成从技术到产业的转变,
关键词:物联网;技术;监控;应用;案例
1. 物联网的概念
美国麻省理工学院(MIT)的自动识别中心在1999年最早提出了物联网的概念,因目前仍然处在探索的阶段,并没有一个明确的定义。相对公认的解释是:物联网是通过各种信息传感设备如射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等对实物进行扫描,并通过互联网联系起来,进行信息的交换,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络技术。简单说来,就是通过互联网把所有身边东西联系起来,便于我们进行控制管理,服务于人类社会发展的一种技术。
2. 物联网的构成及技术简析
2.1 物联网系统由感知层,网络层,应用层构成,下面对各个结构进行简单介绍;
(1) 感知层:主要包括各种信息传感技术如射频识别(RFID)等,进行物品的识别和信息的收集。这些采集给下面的活动奠定了坚实的基础,是网络层和应用层进行活动的基本条件,因此感知层的活动至关重要。
(2) 网络层:主要包括有互联网、2G无线网络.3G无线网络以及网络层物联网的管理中心和物联网的信息中心等。感知层的信息传到网络层,由网络层进行整合与处理,并将信息储存下来,等待应用,它对感知层和应用层起着承上启下的作用,是关键的中间环节。
(3) 应用层:将网络层储存的各种信息应用到各种行业、企业或个人,如:公共管理、食品监管、药品安全、环境监测、智能物流及家庭和企业的管理中。根据不同要求,满足客户需要,最后实现物联网的应用。这是物联网的最后一步,至此,一次完整的物联网活动完成。
2.2物联网技术包含很广,多种多样,只能对主要技术RFID传感技术等进行介绍,如下;
(1) RFID传感技术:用来获取物品的各种特征信息,随时随地进行信息采集。电子标签、天线和读写器组成了RFID,其中电子标签用来储存各种等待识别的物品信息,具有数据储存的作用,天线则是用于接收和发射射频信号,而读写器则主要用于信息的识别。RFID传感技术的应用,简化了信息采集的过程,使信息采集变得简单易操作,大大促进了物联网的发展。
(2) 云计算技术:云计算技术主要是对物联网中大量的数据信息进行分析和处理,而云计算技术具有的通过互联网向用户提供托管服务和配置巨大的计算资源的能力,则很好的处理了物联网用户物品数量庞大的问题。简化了各种服务,方便了信息的互通,促进了物联网的应用。
(3) 传输承载网:传输承载网针对的主要是物品的可移动性及位置的不确定性进行技术改造,而采集到的各种物品的特征信息就通过传输承载网进行传递。毫无疑问它与2G无线网络.3G无线网络及WiFi等移动网络相比较而言具有更大的优势。传输承载网技术的应用,缩短了信息传递的时间,加快了信息的速度,大大提高了物联网的使用效率。
3. 物联网技术的应用
物联网广泛应用在各个地方,不仅是经济建设、文明建设,更是大大的提高了人民的生活水平,囊括日常生活的方方面面。物联网赋予了每件物品以生命,让它们能开口说话,或主动提醒你该注意的各项问题。可以把物联网运用到各个领域,如交通﹑通讯﹑建筑及国防等,利用物联网的特性,将各种不同类型的物品联系在一起,从而进行有效便捷的管理。下面从几个方面说说物联网在现实生活中的应用:
(1) 交通方面:城市中最常见的交通监控系统一般是由摄像头和交通情况监测传感器组成,这些得来的信息反馈到交通管理中心,从而达到监测城市交通的目的。而一旦物联网运用到交通方面,可以将所有车辆及交通公共设备形成一个系统,利用物联网结合起来,通过对车子的监控,对红绿灯及各种设备进行适当调整,更有利于交通的管理,减少了资源的浪费,也能错开高峰期,有效的缓解现在城市日益严重的交通拥堵。
(2) 国防和安全领域:国防及安全,无疑是各国最为关心的问题,而物联网的发展给军队的改革带来了新的契机。可以通过物联网掌握战场的整体信息,随时了解战场的新变化,为作战计划的制定与实施奠定信息基础。物联网可以将各种军事有关设备,军工企业及相关人员联系起来,协同合作,实现效率最大化。在军事活动中,提高信息准确性和可靠性,从而降低人员和设备的损耗,增强国防能力,保证国家安全。
(3) 工农业发展:制造业最早也最广泛的应用了自动化,将物联网技术应用到制造业,提高了生产的自动化程度,对生产的全过程实现有效的监督管理。在农业方面,可以通过物联网对土壤、农作物的生长进行监管,改变了人工检测的不准确性,降低了人力资源的浪费,更好的保证农作物的生长条件,提高农作物的产量,改善农作物品质。物联网在工农业方面的应用,提高了生产效率,也使产品的安全性达到一个新的高度。
4. 物联网技术的监控应用案例及分析
在实际工作中,本人参加了几个上海市经济和信息化委员会的物联网项目实施,介绍如下:
(1) 成品油储备库监管系统。项目定位于自动监控多通道数据源并且依据规则采用不同报警方式进行实时提示的信息管理系统。利用加密SSL互联网传输通道结合双向GPRS设备通过无线网络将实时数据信息上传至信息中心服务器中,并在使用人员设定的管理规则上建立科学合理的数据模型加以储存,显示,分析、报警提示。系统设计并非独立系统,应用先进的SOA软件设计的理念,要能够和将来的其他相关系统集成。采用主流的B/S为架构,不受时间和空间限制,维护和升级成本大大降低。
(图1:成品油储备库监管系统架构图)
(2)3G远程集中监控管理系统。随着加油站特许经营模式的展开,加油站特许经营店如雨后春笋般的出现。当前上海市加油站具有安全要求高和地域分散的特点,对监控需求较高,但是现有加油站监控体系一般为本地松散型监控,缺乏有效集中统一的管理。为解决这种松散型监控管理上的弊端,上海市经济和信息化委员会采用基于物联网技术的3G远程集中监控管理系统,以加油站的特点为主,采用 远程集中监控系统,可对加油站进出车辆、收费、设备运行以及各种实时工作情进行实时监视和记录。当突发事件出现时上海市经济和信息化委员会可以在第一时间内了解现场情况并采取紧急应对措施。
(图2:3G远程集中监控管理系统架构图)
5. 结束语
物联网将整个社会的发展向上提高了一个大的阶层,给世界发展带来了新的机遇。物联网的使用简化了现代的社会生活,提高了生活质量,给大家带来了福音。物联网技术正在不断地向前发展,技术不断优化,逐步实践应用到各个领域行业中,它改变着大家的生活方式,给大家以更多的便利和高效。物联网的发展前景广阔,将成为各国提高综合国力的重要技术手段,是国家信息产业实力的最大体现。
参考文献:
[1] 陈淮.关于物资银行的设想.中国工业经济研究,1987,(3):2—3.
关键词:物联网;技术;应用
中图分类号:TP391
计算机技术和互联网技术的发展迅速,已经深入到人们的工作、学习和生活之中。近年来,互联网的发展尤为突出。在互联网技术的基础上,结合电子技术,产生了一种新型网络,即物联网。物联网的概念出现,随着技术的不断成熟,得到各个国家和大型企业和重视,在各个领域大力发展物联网。
1 物联网的概念综述
1.1 物联网的发展。物联网的雏形可以最早追溯到上世纪90年代初,当时施乐公司生产的网络可乐贩售机,已经有了物联网的概念。接着,在1991年,美国的麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授首次提出了有关物联网的概念。到90年代末,美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,专家们提出了“万物皆可通过网络互联”的概念,描述了物联网的一些基本含义。在物联网的启蒙时代,物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络。随着计算机技术、网络技术和电子技术的发展,现在的物联网的内涵和应用已经远远超出当初的设想。
1.2 物联网的概念。所谓物联网,并没有一个统一、确定的定义,但有大致差不多的概念,即通过RFID技术(射频识别)、红外感应技术、全球定位系统技术、无线传输技术等信息传感设备,根据相关协议,能够将物体与互联网连接起来,进行通信和信息交换,以实现智能化识别、定位、监控及管理的网络。其实,物联网也可以说,就是“物物相连的互联网”。
1.3 我国物联网的发展现状。我国的计算机网络建设滞后于世界,但通过这几十年的迅速发展,我国的互联网技术已经赶上世界的水平。作为物联网的基础,有了互联网的发展,我国的物联网发展和世界是处于同一起跑线,甚至还可以说我们的研发水平处于世界的前列。物联网核心技术之一是传感技术,我国早在上世纪末就已经开始了研发;同时,我国还是传感网领域的标准制定国之一,拥有大量专利。通过十多年的研究发展,特别是高校和企业的联合研究。例如,我国物联网的高校研究中心,北京邮电大学和南京邮电大学,和政府及一些企业签署合作协议,专门研发物联网涉及的自动控制、无线传输、网络通信等关键技术,我国已经实现了物联网的完整产业链。
1.4 物联网的认识误区。物联网的发展方兴未艾,是如今网络技术的大热门。但是,人们对于物联网的理解也存在一些误区。其一,把传感网或RFID网等同于物联网。传感技术或RFID技术只是物联网整个技术集群中的个体,仅仅是处于物联网前端的信息采集技术之一。同样,视频识别、红外线、激光、扫描等技术,都能够实现信息采集技术。所以说,传感网或者RFID网只是物联网的一种应用。其二,有人认为物联网就是下一代互联网,是互联网的无限延伸。其实,物联网号称物物相联,但并不是任何物品都能相联,没必要,也不可能做到所有的物物相联。同时,互联网是一个很广泛的概念,是一个全球共享平台。而物联网中有很多应用都是局限于局域网,例如智能小区;或是一些专业网,例如智能电网等。其三,有人认为物物相连不可能,技术实现难度太大,物联网只是一个概念上的炒作。物联网的概念虽然提出的时间并不久,但是物联网确实中真实存在的,物联网涉及的技术很多,有些技术难度确实也大,但随着网络技术的发展和科技的发展,物联网的实现早已成为可能,并且已经在运用当中,例如智能家居等物联网的经典运用案例。
2 物联网的技术分析
物联网涉及的技术因素很多,囊括了广泛的内容,例如传感技术、红外技术、RFID技术、网络技术、无线传输技术等等,下面分析一下几个关键技术。
2.1 传感器技术。这是物联网中最为关键的技术之一。因为,物物相连,很多物品这间传递的是模拟信号,而计算机处理的是数字信号,因此,要想能够处理模拟信号,就要用到传感技术进行信号的收集和转换。传感器技术也是位于实现物联网中通信的前置条件。
2.2 RFID(射频识别)技术。RFID技术融合了无线传输、射频技术、嵌入式技术等为一体。在物联网发展的早期阶段,曾经是物联网的主要技术,曾有人就将RFID网等同于物联网。随着物联网的发展,物联网的内涵和应用越来越广泛,RFID技术成为物联网实现的基础条件之一。
2.3 IPv6地址。网络知识告诉我们,处于任何网络中的节点可终端若要可标识,就要拥有自己独立的地址,这个地址就是IP地址。要实现物物相连的功能,那么物联网中的物品数目众多,用以前的IPv4地址方式是不法进行完整表示的。所以,物联网的地址表示方式采用IPv6方式。IPv6方式理论上拥有的IP地址能够满足物联网中物品的标识。
2.4 嵌入式系统技术。嵌入式系统技术是一种比较复杂的技术应用,它是传感技术、计算机技术、电子技术等多种技术的综合应用。嵌入式系统技术的应用产品随处有见,例如MP4,平板电脑、天气预报系统等。
3 物联网的应用趋势
物联网从概念提出到技术实现仅仅十多年的时间,但是物联网已经在很多领域应用。
3.1 物联网的应用模式。在物联网的应用中,大致可以归纳为对象的智能标签、环境监控和对象跟踪、对象的智能控制三种模式。
对象的智能标签是指运用特殊的技术(例如二维码、RFID等)来标识特定的对象。例如,已经在我们的生活中出现的智能卡、二维码扫描、手机电子扫描等技术。环境监控和对象跟踪指的是利用传感器和监控器实现的对特定的信息采集和监控,其中典型案例就是GPS的应用、交通智能监控等。对象的智能控制指的是根据传感器的信息数据的获取,经过网络传输和计算机的分析,达到对特定的控制,例如现在我们在公路上经常看到交通管理部门用来测算交通流量的交通智能监控等。
3.2 物联网应用的个案分析。物联网并不是看不见摸不着的,而是已在我们的现实生活中真实存在的技术。在生活中的一些领域,物联网给我们带来了新的生活方式。例如智能门禁系统和智能家居。
智能门禁系统改变了我们的对门禁的传统认识,解决了以往门禁带给人们的一些困扰。门禁系统由门磁、读卡器、控制器、电锁、电源、无线传输部件、网络处理部件等模块构组成。智能门禁系统能够实现网络上查看锁门情况,网上开锁、网上智能锁门等功能,解决了老人和儿童对门禁的困难。
智能家居系统包括智能窗帘、智能灯光控制、智能防盗、智能火警报警、智能电视、智能冰箱等应用。这些智能物体都能实现无线连接,在网络监控和管理操作。我们可以在任何能够上网的地方对智能家居做出控制。智能家居在我国的发展势头良好,部分家庭和企业已经进行了尝试,体会了物联网科技给生活带来的便利。
3.3 物联网的应用趋势。随着网络技术进一步的发展,特别是云计算机技术的发展和实现,物联网的发展也会趋于完善。在智能家居、智能消防、智能交通监控、工业监测、智能小区管理、智能安防、智能食品监测等方面大力发展。
4 结束语
我们国家在物联网方面发展处于世界前沿,得益于政府、企业和高校的联合研究和应用研究开发,产品研发涉及了传感器、无线传输、计算机网络、云计算机的各个应用领域。物联网的发展起点高,在综合利用计算机技术、网络技术、电子技术的基础上,结合新一代互联网技术,应用手机、平板等设备终端,应用数据中心,物联网必然会发展成和我们生活、工作息息相关的专业网络。
参考文献:
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[4]孙传宁,张雪.物联网概念及关键技术综述[J].福建电脑,2010,12.
关键词:物联网行业发展现状;物联网应用技术专业人才的需求;物联网应用型人才紧缺
中图分类号:TP393 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)028-000-01
一、调研的目的与意义
通过本次调研,对不同区域物联网行业的发展现状有所了解,掌握社会及行业对专业人才的需求情况,合理定位高职类院校物联网应用技术专业的人才培养目标和人才培养规划,为专业建设及提升提供决策依据。
二、行业发展现状及趋势
1.物联网行业发展现状
(1)国际物联网行业发展现状。物联网这一概念提出于1999年,此后美国、欧盟、日本等世界主要经济体先后提出了基于本国经济特点的物联网行业发展规划,均认为物联网是推动产业升级、经济发展和确立国际竞争优势的发动机,比如美国提出的“智慧地球”、欧盟提出的“欧盟物联网行动计划”、日本则提出了“U-Japan”。物联网产业成为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮。美国Forrester机构预测,物联网所带来的产业价值将会比互联网大30倍,将会是又一个万亿元级别的信息产业。
(2)国内物联网行业发展现状。2012年,工信部制定并了国家《物联网“十二五”发展规划》,提出,我国的物联网产业将重点建设10个聚集区、100个骨干企业,实现产业链上下游企业的汇集和产业资源整合。
近年来,由于国家重视、政策扶持,我国的物联网产业正处于高速发展期,被列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。2010年,我国物联网产业的总产值约1900亿元,而2015年达到近7500亿元,短短5年总产值增长了295%!随着行业标准完善、技术不断进步、移动互联向万物互联的扩展,我国物联网产业将面临更大的市场空间和产业机遇。
2.物联网行业人才培养及社会需求情况
(1)我国物联网专业职业教育发展状况。物联网专业是个交叉学科,其内容涉及通信技术、网络技术、传感技术和RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识。目前我国在研究生、本科、高职、中职等多个教育层次均开设了物联网专业,但在教学过程仍存在很多问题,如教学体制落后,师资队伍薄弱,教学设备陈旧等。为了改变这一状况,针对物联网专业所具有的很强的工程实践特点,当前很多院校对基于校企合作的高职物联网应用技术专业人才培养模式开始了探索。
(2)物联网应用技术人才的需求。随着物联网产业的急速发展,其各领域上下游企业专业人才大量短缺,据工信部统计,未来5年,仅《物联网“十二五”发展规划》圈定的9大领域重点示范工程人才需求量就达上千万,如智慧农业预计需求1000万人,智能家居预计需求100万人,智慧交通预计需求50万人,智能医疗预计需求100万人,现代物流预计需求20万人,智能电网预计需求100 万人。
同时,不少专家指出,由于其专业的跨学科性,未来物联网产业需求更多的将是复合型人才。
3.高职院校物联网专业开设的可行性分析
高职院校物联网专业人才培养以培养一线的专业技能型人才为目标。培养的学生应适合领域内各企业的技术性岗位,如感知层终端设备维护、物联网项目实施、系统终端设备维护、网络线路设备维护、系统信道测试维护等。
(1)物联网应用型人才紧缺。自从2009年我国提出物联网发展战略以来,物联网在智能工业、智能交通、智能家居等9大试点领域逐渐发展起来,工作岗位激增,而教育部审批设置的“物联网工程”等与物联网技术相关的战略性新兴产业本科2011年才开始招生,培养出的学生远不能满足市场需要。
我区抢抓机遇,提出力争用5年左右的时间,以构筑“智慧内蒙古”为目标,依托我区产业特色、科技基础、区位条件和资源环境等要素,整合区内外产学研各界的力量,面向经济、公共管理和公众服务等领域,分期分批建设示范工程,努力把我区建设成为物联网领域技术产业发展快速、应用先行的省区。
(2)物联网应用技术专业人才就业前景广阔。在我国,物联网产业发展更贴近“政策驱动型”,相当长一段时间内,政策支持力度将持续加大。据统计,物联网的产业价值将比互联网大30倍,每年近百万的人才需求量与当前各层次人才培养的速度存在较大差距,因此物联网专业就业前景非常广阔。
三、调研结论
高职院校物联网专业的培养目标应要考虑学生的特点及高职院校的办学层次,依据企业对人才的需求,在经过充分的行业企业调研的基础上确定适当的定位。高职院校物联网专业的办学定位应该确定在应用层面上,培养物联网企业所急需的一线技术人才。
随着市场对人才需求的不断变化,本专业对人才培养方案进行了多次调整与完善,现有人才培养方案经过近几年的实施和改进,已经取得了较为明显的效果,课程设置和教学内容也积累了大量的经验,调研后将在人才培养和学科建设方面作出以下调整,我们将着实做好如下几点:
1.根据岗位需求,不断更新和改革,制定适应社会需求的人才培养方案目标。
2.根据岗位对应的工作任务,进一步完善课程体系,调整课程结构,增加技能性课程的比例,提高学生实践操作能力。
3.进行课程改革,进一步突出高等职业教育的特色,从课程内容、知识体系、教学组织、训练模式、考评手段等方面同步改革,调动学生学习积极性。
【关键词】物联网 农产品冷链物流 信息共享
引言:自2009年8月总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注。
农产品冷链物流是指使肉、禽、水产、蔬菜、水果、蛋等生鲜农产品从产地采收(或屠宰、捕捞)后,在产品加工、贮藏、运输、分销、零售等环节始终处于适宜的低温控制环境下,最大程度地保证产品品质和质量安全,减少损耗,防止污染的特殊供应链系统。加快发展农产品冷链物流,对于促进农民持续增收和保障消费安全具有十分重要的意义。物联网技术如能在农产品冷链物流中广泛应用,将使我国农产品国际竞争力大大提升。
一、物联网的概念及特征
(一)物联网的概念
“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。2005年国际电信联盟了《互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。其定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制,并与现有的网络连接在一起,形成一个更加智慧的生产生活体系。
(二)物联网的本质和特征
物联网的本质主要体现在三个方面:一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
二、我国农产品冷链物流发展的现状
我国农产品冷链物流发展仍处于起步阶段,规模化、系统化的冷链物流体系尚未形成,与发展现代农业、居民消费和扩大农产品出口的需求相比仍有差距。突出表现在:一是鲜活农产品通过冷链流通的比例仍然偏低。大部分生鲜农产品仍在常温下流通;冷链物流各环节缺乏系统化、规范化、连贯性的运作,部分在屠宰或储藏环节采用了低温处理的产品,在运输、销售等环节又出现“断链”现象,全程冷链的比率过低。二是冷链物流基础设施能力严重不足。我国设施整体规模不足,人均冷库容量仅7公斤,冷藏保温车占货运汽车的比例仅0.3%;现有冷冻冷藏设施普遍陈旧老化,国有冷库中近一半已使用30年以上。三是冷链物流技术推广滞后。生鲜农产品产后预冷技术和低温环境下的分等分级、包装加工等商品化处理手段尚未普及,运输环节温度控制手段原始粗放,发达国家广泛运用的全程温度自动控制没有得到广泛应用。
三、物联网技术在农产品冷链物流中的应用
(一)物联网技术在农产品生产加工中的应用
传统农产品生产加工过程依照生产厂商的规定进行操作,操作过程透明度不高。如果出现了质量问题,不能准确地确定是哪方面出了问题,更不能确定相应的当事人。物联网的运用,能够解决这个问题。在原材料采购的时候就对其进行电子标记编码,建立数据库,通过电子标签,能够对产品在整个生产加工过程进行连续的监控,包括当前的温度、湿度以及相应的操作人员,全部录入数据库的数据,很容易清楚知道是哪些因素造成的问题,能立刻进行改善,确定出事故的责任归属。
(二)物联网技术在农产品仓储管理中的应用
物联网技术能提高农产品的仓储管理水平。如在生鲜农产品托盘上和包装上贴上REID标签,在冷库出入口处安装阅读器,无需人工操作,且可以满足叉车将货物进行出入库移动操作时的信息扫描要求,而且可以远距离动态的一次性识别多个标签,大大节省出入库作业时间,提高作业效率。对在储生鲜品的数量实现动态的感知,在冷库地面设置感应秤,可以感知到冷库内生鲜品数量的变化,为合理地控制库存创造条件。物联网技术还可以提高生鲜品仓储安全系数,通过物联网红外感应等技术手段,感知人员的进出及其他异物等的入侵,从而实现冷库的安全管理。总之,物联网的应用将使整个仓库实现可视化,最大程度上提高保管质量,实现仓储安全,并能实现仓储条件的自动调节,提高仓储作业管理效率。
(三)物联网技术在农产品运输管理中的应用
农产品运输是农产品冷链物流的重要环节。物联网技术在农产品运输工具之间的应用,可以极大地提高农产品运输效率。首先,可以实现运输过程的可视化,做到农产品运输车辆的及时、准确调度,从而提高运输效率,尽量避免无效运输。其次,把农产品运输车辆纳入物联网,利用rfid温度标签可以提供温度的监控,实现车载农产品的动态感知,动态监控在途农产品的质量与安全。再次,物联网可以实现对各冷库库存情况、在途运输量情况的动态掌握,以便科学做出运输决策,从而从根本上提高运输的合理性,实现农产品冷链物流的有效流通。
(四)物联网技术能提升农产品冷链物流的信息共享程度
信息共享是冷链物流管理的目标。一旦信息在整个冷链中同步,冷链上的参与者都能跟上顾客需求的变动,进而形成同步运作。物联网技术对农产品冷链中流动的物品跟踪,同时向所有参与者实时传送数据,减少了信息失真的现象。快速的信息传输速度,使参与企业能更及时、准确预测需求变化,亦可以大幅度降低库存水平。
总之,物联网作为一项新的应用技术,将会为众多的传统行业带来变革。农产品冷链物流也应尽快策划这一新技术在本领域中的应用,以提升我国农产品冷链物流运作水平,为农产品冷链物流主体带来效益。
【参考文献】
[1]巨晓敏.生鲜品冷链物流的发展潜力及问题研究[J]. 科技情报开发与经济,2010(22).
关键词:无线传感器网络;物联网;传感器节点
中图分类号:TP391.44文献标识码:A文章编号:1006-8937(2012)08-0025-02
2009年在无锡成立“感知中国”中心,并且,目前针对物联网的《国家物联网“十二五”发展规划》也正在制定过程中,进一步确定了物联网技术在新兴科技领域中的重要位置。而无线传感器网络作为物联网中的核心产业,也需要更多的关注与研究,以促进物联网的发展,使得物联网成为新的全球经济增长点。
1无线传感器网络和物联网的简介
1.1无线传感器网络
无线传感器网络(WSN, wireless sensor networks)是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成,是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统,能够通过集成化的微型传感器,协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息,并对信息资料进行处理,再通过无线通信方式发送,并以自组多跳网络方式传送给信息用户,以此实现数据收集、目标跟踪以及报警监控等各种功能。
目前,传感器信息获取技术逐渐向集成化、微型化和网络化方向发展,其智能化的发展将会带来一场信息革命。无线传感器网络技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术,该技术具备的感知能力、计算能力、通信能力,给更多WSN的应用空间和应用价值提供了可能性,是物联网当前研究开发的热点之一。
1.2物联网
物联网(IOT, internet of things)顾名思义就是物物相连。目前较为认可的物联网定义为:物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
另外,物联网可以理解为通过“泛在网络”实现“泛在服务”,基于个人和社会的各种需求,通过融合前沿智能技术,实现人与人、人与物、物与物之间所需要的信息采集、传递、存储、加工处理、决策使用等综合服务,是一种更加广泛深远的未来网络应用形态。
物联网最为明显的特征是物物相连,信息可以自动化处理,无需人为操作,所以效率极高,降低了人为因素引发的不稳定性。因此,物联网在各个行业中的应用潜力非常巨大,应用领域也非常广泛,发挥了极大的价值作用,而且物联网将与互联网有效地整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。
2无线传感器网络在物联网领域中的应用
物联网是由感知层、网络层和应用层构成的层次体系。感知层主要涉及到RFID、传感器、二维码等机器设备,然后通过电信网和互联网的融合网络层,及时准确地传递物体基本信息,在应用平台上,利用各种先进智能技术对信息资料进行分析处理,以便对物体进行智能控制。如图1所示,传感器在基础感知层,负责对物体信息的采集和抓取,这一功能对于物联网技术的发展和应用,起着至关重要的支撑作用。
2.1无线传感器网络在军事领域中的应用
无线传感器网络的可快速随机部署、可自组织、隐蔽性强、高容错性等特点,使得传感器节点在恶劣的战场环境中发挥极大的作用。
在军事领域应用方面,结合无线传感器技术思想,将大量廉价传感器节点,通过飞机或火炮等发射装置,按照一定的密度投放到待监测区域内,对节点周边环境的各种参数,如温度、湿度、声音、磁场等信息进行采集,然后由传感器自组织网络,通过网关、互联网、卫星等通讯方式,传回信息中心,实时监控敌军兵力与装备,实时监视冲突区,进行目标定位,战场评估,并实现各种攻击的监测和搜索等功能,有效地提高军队的作战决策能力。
2.2无线传感器网络在工业领域中的应用
无线传感器网络在工业领域中的应用比较广泛,比如工业安全、先进制造、交通控制管理、安防系统、仓储物流管理等领域,其中工业安全领域的应用研究已日趋壮大。在计算机技术、无线通信技术、微电子技术和网络技术发展的推动下,工业通信技术正朝着智能化和网络化的方向不断发展。目前,随着测控系统规模的不断扩大,煤矿、石化、核电等行业对工作人员安全及易燃、易爆、有毒物质的监测成本非常昂贵。其中,煤炭行业对先进的井下安全生产保障系统的需求日渐巨大。因此,降低投资和使用成本成为工业通信技术发展新阶段的迫切要求。而无线传感器网络的成本低廉、方便简捷、泛在感知等特点可以满足工业通信领域的多个要求。对传感器节点经防爆处理和技术优化后,用于危险的工作环境,实时全面地监控员工安全及工业全流程,及时获取险恶工作环境下工作现场的员工基本情况、工作环境状况以及其它无法在线监测的重要工业过程参数,并在此基础上,优化控制工业流程,提高产品质量,降低工业生产过程中的各种安全事故,达到国家指定的安全生产目标。目前,作者所在的山东省科学院省计算中心部门无线传感器网络团队开展了煤矿井下定位系统的研究,取得了重要的研究成果。
2.3无线传感器网络在农业领域中的应用
农业作为中国发展经济的一大基础,促进其优质高产将产生重大的意义。无线传感器网络的通信简便、部署简捷、可密集分布等优势,可以充分地发挥在农业生产领域中,用以监测土壤环境状况、农作物灌溉及生长情况、牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表特征检测。再结合目前成熟的互联网技术、GPS技术,可以构建能动态实时管理的系统平台。例如英特尔公司在俄勒冈建立的世界上第一个无线葡萄园,通过无线传感器监测葡萄生长环境中得各种因素,并分析葡萄质量与各种影响因素之间的关系,是典型的精准农业、智能耕种的实例。在国内,在“九五”计划中,“工厂高效农业工程”把智能传感器和传感器网络化的研制列为国家重点项目,可以看出无线传感器网络在农业领域中的重要作用和意义。
2.4无线传感器网络在医疗护理领域中的应用
目前,随着国家人口老龄化日趋明显,在医疗护理方面的问题也愈加增多起来,对于病患者的病情实时关注成为亟待解决的问题。无线传感器网络在此方面发挥了重要作用,在患者身上可以安放各种传感器,用以检测采集各种生理信息,比如体温、呼吸、血压等生理数据,一方面可以随时关注患者的病情发展情况,另一方面,可以将收集的生理数据作为研制新药品的参考资料。另外,也可以在患者居住的环境里安放多个传感器节点,有效监测病人的活动状况,进行远程的人体行为监测。现在,美国已经开展了一个无线传感器网络系统项目,可以实现家庭护理,方便老年人独居时给予及时的帮助。
2.5无线传感器网络在智能家居领域中的应用
目前,智能家居是物联网发展的一个重要方向。从一定意义上讲智能家居就是高科技的家庭自动化系统,融合了计算机网络系统、自动化控制系统、综合布线技术及网络通讯技术,自动化控制、远程控制家庭中的各种产品设备,实现拟人化的要求,提升家居安全性、便捷性、舒适性,并实现环保节能。而自动化、远程控制所需的各种信息,均是由无线传感器节点进行传达的,比如环境检测信息、安放系统的有效实施,都需要无线传感器节点提供家庭煤气含量、温度、湿度等环境信息。所以,在智能家居系统中,每一个家居设备或终端,都会设置对应的传感器节点,通过无线传感器网络节点间的自组织互连,实现家庭设备互连与信息控制,从而实现家居生活的智能化。
3传感器技术在物联网中的必要性
据分析机构预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前广泛应用于物流、零售和制药领域,2010~2015年物体互联,2015~2020年物体进入半智能化,2020年之后物件全智能化。经初步估计,中国物联网产业链的发展和应用将有可能创造1000亿元左右的产值。而且,已有部分省市的关于十二五期间物联网发展规划,已加快形成物联网产业基本框架等一系列的“智慧”行动,表明了大力发展物联网的决心。而传感器作为物联网关键物件之一,在物联网的发展与应用过程中,传感器网络技术的提高与发展势必会产生巨大的推动作用。
物联网包含感知层、网络层和应用层三个层面,叶云认为,目前中国最缺乏的是感知层的产品和技术,是信息的抓取和聚合。在感知层中,由于传感器技术的技术成熟度和成本问题,阻碍了无线传感器网络及物联网的大规模发展及应用。余建美指出,四个方面的因素将最终将决定物联网的普及程度,一是无线传感器的进一步低功耗化,二是发展无线供电或采电技术,三是能源的超微型化,四就是无线传感器自身的微型化。除此之外,传感器的集成制造技术、信号检测的智能化发展,也是无线传感器需要考虑改善的重要方面。
因此,目前的传感器技术的主要研究工作就要注重以上四个方面的因素,突破这些研究热点,物联网的发展水平势必会突飞猛进,应用也将会广泛普及,市场规模进一步扩大,物联网就可以真正实现物物相联,成为会“说话”、会“思考”、会“行动”的物物信息交流网络。
4结语
物联网时代的到来带来了千载难逢的机遇,而无线传感器技术作为物联网或不可缺的应用技术,它的突破性研究,必将促进物联网的发展,推动各行业的广泛应用,促进世界信息化的发展与建设。
参考文献:
[1] N.Gross.21 ideas for the 21st century[J].Business Week,
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