物联网技术的研究范文

前言：我们精心挑选了数篇优质物联网技术的研究文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词：物联网；智能技术；云计算

随着计算机水平的不喾⒄梗人们的生活水平得到了进一步的提高，与此同时，改造物质世界的能力得到了进一步提升，在这种情况下，物联网的概念诞生了。所谓物联网主要是指网络技术和通信技术以及传感技术的有机叠加，并在此基础上融合了更多人性化的设计。近年来，物联网技术逐步应用到建筑消防和军事等领域，给各行各业的人们带来了巨大的方便。

一、物联网技术的应用

在社会高度发展的今天，物联网技术在我们日常生产生活中的应用，可以有效满足广大人民群众对生产过程以及家居生活的监控，甚至还可以实现远程数据采集和测量，并在此基础上进行指挥调动，一方面节省了人力和物力，另一方面也进一步提高了工作效率。然而随着物联网技术水平的进一步提升，物联网在这些领域的应用范围，也得到了进一步深化和拓展。

1.物联网技术在建筑消防领域的应用。众所周知，消防安全系统主要组成部分包括感知层、网络层以及应用层。感知层为最底层，它能够对各种物质进行感知，具有一定的感知能力，在建筑消防领域中，它可以识别物体，将那些与火灾场景产生的相关信息采集和补货到，并接受人们的各项执行命令。网络层是连接感知层和应用层的桥梁和纽带，在具体应用过程中，通过有线和无线网络将感知层搜集到的险情通过网络、无线网络传达到应用层，这是一种险情的传递。除此之外，它还会将应用层的消防指令传达给感知层，实现消防指令的传递。应用层则包含消防部门和防火重点部门，这里是消防决策产生的地点。

2.物联网技术在军事领域的应用。近些年来，美国的军事领域正在进行一项研究计划，该计划就是将无线传感器网络应用到未来的战争，笔者认为，这将进一步提高物联网技术使用方的军事作战能力，避免人员伤亡，具有非常重要的积极意义。美国国防部高级研究计划局甚至还建立了相应的项目，通过在战场上应用不同类型传感器来实现传感器网络的建立，帮助士兵迅速了解战场的实际情况，辅助相关人员做好决策。在具体的应用中，相关人员必须在物联网技术的基础上采用协同感知的方法，融合不同传感器数据分析应用场景和不同位置的分析结果，来进一步提高结论的科学性。

3.互联网技术在电网中的应用。将物联网技术同电网有机结合在一起，可以实现电网的智能化。这种方式可以及时迅速地掌握整个电网的信息。电网信息的掌握必须建立在良好通行线路的基础上，实现终端信息的采集应用，使数据实现安全稳定的传输，进一步提高智能电网的可靠性，将全面和及时以及准确的信息传达给工作人员。笔者通过长期的研究与实践发现，智能电网将会实现更多设备的有机联系，这其中就包括智能传感器、控制元件以及地理设备设施等。

4.物联网技术在农业领域中的应用。随着社会的发展，我们的自然环境也暴露出了一些问题，例如水土资源流失严重，生态环境恶化等，这些问题与可持续发展理念相违背，也会对我们人类的生命健康带来威胁。在这种情况下有必要实现对水土资源的有效监督，对环境的有效监测，并实现农业的精细化管理，而物联网技术在这些领域的应用，极大地提高了这些领域的应用效果。以农业领域为例，在进行种植和养殖业的同时，也会遇到一些问题，其中就包括各种病虫害等。物联网技术在现代农业领域的应用，就可以及时监控灾情的发展，并监视农作物灌溉情况，土壤气候变更情况等，还可以收集温度和风力等因素的发展变化情况，从而对农业进行科学合理的预测，切实帮助广大农民群众预防灾害，维护广大人民群众的利益。

二、物联网技术应用过程中存在的问题

虽然物联网技术的广泛应用给我们带来了极大的方便，但随之，也带来了一些社会问题，这些社会问题随着互联网应用范围的拓展也会更加严重。首先，物联网技术可以运用无线数据通信技术，实现对商品所有信息的及时获取，方便了我们的同时也给信息窃取人带来了方便，使他们能够隐蔽的获取信息。这样就会使相关人员的信息在不知不觉中泄露出去，给当事人带来巨大的安全隐患。其次，物联网技术的应用主要目的在于实现全球商品供应链的整合，使经济主体的经济关系更加密切，因此，一旦经济出现问题，所造成的经济损失更为巨大，更难以想象。最后，由于物联网技术涵盖范围非常广泛，这也使得其信息窃取手段更为方便快捷，给国家安全威胁带来巨大的隐患。

三、建议和展望

虽然物联网技术在我们日常生活生产中的应用为我们带来了方便和快捷，给我们构建了一个美好的蓝图，我国无论是在政府层面，还是相关企业研究层面，对物联网的研究和发展都取得了巨大的成果，但值得注意的是，物联网技术的实现还面临着很多问题。例如资金和成本的问题，这是物联网技术发展最直接的决定性因素，它制约着物联网技术水平的进一步提高。又如通信的距离和外部环境指标对物联网技术发展的阻碍，这些问题都是亟待解决的问题。如果不能够解决，物联网技术的发展很有可能会停滞不前。在解决上述问题之后，物联网技术还应当着重考虑物联网使用者的隐私保护问题，使广大人民群众在使用物联网时能够更加安全，更加放心。

四、结语

总而言之，物联网技术的应用范围正在不断拓展，在这种情况下，相关研究者应当采取有效措施，切实解决物联网技术在应用过程中存在的问题，实现物联网技术水平的进一步提高。当然这一过程也非一蹴而就的，他是一个系统的过程，需要广大人民群众共同努力才能够实现。

参考文献：

[1]熊本海，杨振刚，杨亮，潘晓花.中国畜牧业物联网技术应用研究进展[J].农业工程学报，2015，S1：237-246.

[2]欧文.物联网技术及其在农业生产中的应用研究[D].昆明理工大学，2015.

第2篇

[关键词]物联网技术；校园监控技术；应用研究

[中图分类号]C939

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5918（2015）21-0091-02

前言

学校是我国培养人才的重要机构，也是我国实现自身发展和建设的有利保障。校园安全问题，是当下人们广泛关注的热门话题之一。近年来，我国校园频发事故，新闻报道中经常提及校园内发生的打架斗殴事件，除此之外，一些社会人员在校园中殴打学生的新闻也是屡见不鲜。维护校园的安全和稳定，对校园实现有利监控，避免安全事故发生，是当下教育行业面临的一个重要议题。如何对我国校园实现有利的监控，采取有效的技术手段实施实时监控，这样一来，有利于对突发事件进行有效控制，避免事态扩大化。本文对校园监控技术的研究，主要以物联网技术的实际应用为主，分析了物联网技术在进行校园监控过程中的优越性，并就其具体实施手段进行了相关分析和阐述。

一、物联网技术的发展现状

物联网技术，是一种利用信息传感器，按照约定协议实现信息传播的技术手段，通过信息传感设备，可以对人、物进行有效的监控。同时，物联网技术是互联网技术的一种，主要利用计算机互联网技术，实现物与物、人与物、人与人全面互联的网络。利用物联网技术，可以更好的对信息进行获得，并且为智能化决策和监控提供有效的依据。物联网技术在当下社会得到了广泛的推广和应用，其应用主要以监控系统为主，通过利用物联网感知层、网络层、应用层的功能，实现信息监控这一目的。

物联网技术在实际应用过程中，要注意传感器、二维码、射频设别、多媒体设备网络系统的连接问题，充分发挥设备功能，为物联网进行信息决策提供有力依据。同时，在进行监控系统设计过程中，需要考虑到网关和接入网络构造，以及网络之间的融合问题，注重信息管理以及业务分析管理，发挥物联网技术在监控系统中的重要功能。

二、物联网中主要技术手段分析

以物联网技术实现监控系统设计过程中，要充分考虑到物联网的射频识别技术、无线传感器网络、网络摄像机以及Zig-Bee技术的实际应用，只有科学合理的应用这四种技术，才能更好发挥出物联网技术的监控功能。

（一）射频识别技术分析

射频识别技术是物联网技术中非常重要的技术之一，它由标签、读写器、天线三个部分构成。其中，标签是耦合元件及芯片组成的。每一个标签都有着唯一的电子编码，标签中有着一定的空间，用来满足用户输入信息的要求。标签还具有识别目标对象的作用；读写器是一种读取和写入信息的设备，具有数据交换功能；天线则是一种信号传输装置，是实现标签和读写器之间信号传输的装置。射频识别技术之所以能够完成信息跟踪，就是因为标签、读写器、天线三者的合作。在实际工作过程中，读写器通过发射信号到达标签，标签利用天线进行信号频率感应，从而获取标签所在位置。根据标签所在位置，进行信息跟踪，从而进行任务部署和执行。

（二）无线传感器网络分析

无线传感器网络是由分布式传感节点、信号接收器、网络和用户接口等装置构成。其中，在无线传感器网络当中，分布式传感节点是十分重要的一环，其具有数据采集作用。传感节点主要有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元三大部分构成。无线传感器网络在实际工作当中，通过对节点的有效布置，完成对对象的实时监控。物联网技术在利用无线传感器网络进行节点布置时，实现了对监控对象信息的采集、处理、传输工作，根据这些数据信息，进行控制和操纵。无线传感器技术的完善和发展，使其在监控设备中得到了广泛的应用，将无线传感器网络应用于校园监控当中，无疑将起到十分重要的作用。

（三）网络摄像机技术分析

网络摄像机技术，是物联网技术应用的又一重要方面。网络摄像机技术实现对信息的采集，并且可以进行图像拍摄，有效地实现了监控目的。网络摄像机主要由镜头、声音传感器、图像传感器以及网络接口等部分构成。在应用于物联网技术当中，网络摄像机主要采取数字化视频信号，通过网络总线的连接，实现了信息的传输工作。网络摄像机应用十分广泛，可以更好地实现监测目的。

（四）ZigBee技术分析

ZigBee技术更加适合于远程监控，它是由数千个微小的传感器构成，可以实现传感器之间的相互通信，并且以接力的方式实现了信号的传输工作。ZigBee技术适合于数据流量较小的业务，具有功耗低、成本低等优点，将之应用于校园网监控系统当中，有着较为广泛的发展空间。

三、校园监控系统设计

为了更好确保校园安全，在进行校园监控系统设计过程中，要对传统设计模式存在的弊端予以改善，加强对物联网技术的实际应用，站在全面的角度对监控系统设计进行分析，确保监控系统的全面性和稳定性，更好实现监控目的。传统的校园监控系统存在着成本高、效率低等缺点，这样一来，一旦发生安全事故后，很难及时反应过来，当反应过来的时候，事故已经造成了相当大的影响。物联网技术在实际应用过程中，要注重统筹兼顾的发展模式，站在整体的角度进行分析问题，以构建系统体系作为校园监控技术发展的目标，实现监控系统的全面性和稳定性，更好实现校园安全。

四、基于物联网技术的校园监控技术研究

校园监控技术的实现，要以物联网技术作为其发展的根本，利用物联网技术强大的监控功能，可以更好实现校园监控系统目标。针对于物联网技术的校园监控技术研究，本文将从以下几个方面进行阐述。

（一）射频识别技术下的校园门禁系统

利用射频识别技术（RFID）设置校园门禁系统，可以用来验证学生的身份，将一些身份不明的外校人员拦截在门外。在实际应用过程中，学校会将RFID卡发放给学生和老师以及学校的工作人员，让他们以RFID卡作为进出学校的凭证。学校利用RFID卡进行校园监控，可以减少一定的麻烦，避免一些校外人员进出学校，对学生的安全造成一定的威胁。同时，在实际设计过程中，学校的相关场所，例如大门、图书馆、实验楼等位置也要凭卡出入，可以方便校方管理。在设置RFID卡时，要对学生的实际信息进行输入，并对信息进行备份存储，当学生将RFID卡弄丢失时，可以更好地进行补卡操作。校方在设计RFID卡时，还可以根据实际情况，加强此卡的作用，例如进行图书借阅、考勤管理等事情。

（二）网络视频监控系统的应用

网络视频监控系统，是校园监控技术中较为重要的一环。在进行校园监控技术设计过程中，要充分发挥网络视频监控系统的作用，对校园内的实际情况进行有效的视频监控，对突发事情可以更好地掌握，并以此采取有效措施解决突发事件。物联网技术下的网络视频监控系统，利用宽带网络实现了信号传输，并通过视频监控设备对校园内的情况实现了有力监控。网络视频监控系统拥有数据收集、数据传输、数据存储、数据处理等作用，在进行监控过程中，可以进行相关的预警工作，将之应用于校园监控技术当中，可以更好地应对突发事件，并且能够在最快的时间内作出反应，将突发事件的影响性降到最低效果。网络视频监控系统在校园监控技术当中应用时，要注重系统的报警功能，一旦遇到突发事件，监控人员对事件程度进行分析，若是校方无法解决的事情，立刻进行报警。网络视频监控系统，是校园监控技术当中不可或缺的一部分，它是保证校园环境安全，应对突发事情的重要监控设备。

（三）防火报警系统的应用

随着社会经济的发展，教学楼的设计也以高层建筑为主，这种形势下，火灾隐患是各个高校必须关注的重点问题。高层建筑中，防火报警系统的设计，关系到了楼房一旦产生火灾，是否能够及时地进行求助。加强校园火灾报警系统建设，将之应用于校园监控技术当中，可以很好地预防火灾发生。同时，若是火灾发生后，防火报警系统可以第一时间进行报警求助，能够让火灾带来的后果降到最低。校园监控技术中，关于防火报警系统的设计，主要是应用了物联网技术中的ZigBee技术，它克服了传统报警器效率低、成本高的缺点，使防火报警系统更符合于校园监控系统需求。在实际设计过程中，ZigBee技术的防火报警系统具有很强的针对性，通过对各个容易引发火灾隐患的场景进行监控，实现了监控目的，在很大程度上杜绝了火灾的发生。

第3篇

一、物联网技术的发展现状

物联网技术，是一种利用信息传感器，按照约定协议实现信息传播的技术手段，通过信息传感设备，可以对人、物进行有效的监控。同时，物联网技术是互联网技术的一种，主要利用计算机互联网技术，实现物与物、人与物、人与人全面互联的网络。利用物联网技术，可以更好的对信息进行获得，并且为智能化决策和监控提供有效的依据。物联网技术在当下社会得到了广泛的推广和应用，其应用主要以监控系统为主，通过利用物联网感知层、网络层、应用层的功能，实现信息监控这一目的。物联网技术在实际应用过程中，要注意传感器、二维码、射频设别、多媒体设备网络系统的连接问题，充分发挥设备功能，为物联网进行信息决策提供有力依据。同时，在进行监控系统设计过程中，需要考虑到网关和接入网络构造，以及网络之间的融合问题，注重信息管理以及业务分析管理，发挥物联网技术在监控系统中的重要功能。

二、物联网中主要技术手段分析

以物联网技术实现监控系统设计过程中，要充分考虑到物联网的射频识别技术、无线传感器网络、网络摄像机以及Zig-Bee技术的实际应用，只有科学合理的应用这四种技术，才能更好发挥出物联网技术的监控功能。

(一)射频识别技术分析射频识别技术是物联网技术中非常重要的技术之一，它由标签、读写器、天线三个部分构成。其中，标签是耦合元件及芯片组成的。每一个标签都有着唯一的电子编码，标签中有着一定的空间，用来满足用户输入信息的要求。标签还具有识别目标对象的作用;读写器是一种读取和写入信息的设备，具有数据交换功能;天线则是一种信号传输装置，是实现标签和读写器之间信号传输的装置。射频识别技术之所以能够完成信息跟踪，就是因为标签、读写器、天线三者的合作。在实际工作过程中，读写器通过发射信号到达标签，标签利用天线进行信号频率感应，从而获取标签所在位置。根据标签所在位置，进行信息跟踪，从而进行任务部署和执行。

(二)无线传感器网络分析无线传感器网络是由分布式传感节点、信号接收器、网络和用户接口等装置构成。其中，在无线传感器网络当中，分布式传感节点是十分重要的一环，其具有数据采集作用。传感节点主要有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元三大部分构成。无线传感器网络在实际工作当中，通过对节点的有效布置，完成对对象的实时监控。物联网技术在利用无线传感器网络进行节点布置时，实现了对监控对象信息的采集、处理、传输工作，根据这些数据信息，进行控制和操纵。无线传感器技术的完善和发展，使其在监控设备中得到了广泛的应用，将无线传感器网络应用于校园监控当中，无疑将起到十分重要的作用。

(三)网络摄像机技术分析网络摄像机技术，是物联网技术应用的又一重要方面。网络摄像机技术实现对信息的采集，并且可以进行图像拍摄，有效地实现了监控目的。网络摄像机主要由镜头、声音传感器、图像传感器以及网络接口等部分构成。在应用于物联网技术当中，网络摄像机主要采取数字化视频信号，通过网络总线的连接，实现了信息的传输工作。网络摄像机应用十分广泛，可以更好地实现监测目的。

(四)ZigBee技术分析ZigBee技术更加适合于远程监控，它是由数千个微小的传感器构成，可以实现传感器之间的相互通信，并且以接力的方式实现了信号的传输工作。ZigBee技术适合于数据流量较小的业务，具有功耗低、成本低等优点，将之应用于校园网监控系统当中，有着较为广泛的发展空间。

三、校园监控系统设计

为了更好确保校园安全，在进行校园监控系统设计过程中，要对传统设计模式存在的弊端予以改善，加强对物联网技术的实际应用，站在全面的角度对监控系统设计进行分析，确保监控系统的全面性和稳定性，更好实现监控目的。传统的校园监控系统存在着成本高、效率低等缺点，这样一来，一旦发生安全事故后，很难及时反应过来，当反应过来的时候，事故已经造成了相当大的影响。物联网技术在实际应用过程中，要注重统筹兼顾的发展模式，站在整体的角度进行分析问题，以构建系统体系作为校园监控技术发展的目标，实现监控系统的全面性和稳定性，更好实现校园安全。四、基于物联网技术的校园监控技术研究校园监控技术的实现，要以物联网技术作为其发展的根本，利用物联网技术强大的监控功能，可以更好实现校园监控系统目标。针对于物联网技术的校园监控技术研究，本文将从以下几个方面进行阐述。

(一)射频识别技术下的校园门禁系统利用射频识别技术(RFID)设置校园门禁系统，可以用来验证学生的身份，将一些身份不明的外校人员拦截在门外。在实际应用过程中，学校会将RFID卡发放给学生和老师以及学校的工作人员，让他们以RFID卡作为进出学校的凭证。学校利用RFID卡进行校园监控，可以减少一定的麻烦，避免一些校外人员进出学校，对学生的安全造成一定的威胁。同时，在实际设计过程中，学校的相关场所，例如大门、图书馆、实验楼等位置也要凭卡出入，可以方便校方管理。在设置RFID卡时，要对学生的实际信息进行输入，并对信息进行备份存储，当学生将RFID卡弄丢失时，可以更好地进行补卡操作。校方在设计RFID卡时，还可以根据实际情况，加强此卡的作用，例如进行图书借阅、考勤管理等事情。

(二)网络视频监控系统的应用网络视频监控系统，是校园监控技术中较为重要的一环。在进行校园监控技术设计过程中，要充分发挥网络视频监控系统的作用，对校园内的实际情况进行有效的视频监控，对突发事情可以更好地掌握，并以此采取有效措施解决突发事件。物联网技术下的网络视频监控系统，利用宽带网络实现了信号传输，并通过视频监控设备对校园内的情况实现了有力监控。网络视频监控系统拥有数据收集、数据传输、数据存储、数据处理等作用，在进行监控过程中，可以进行相关的预警工作，将之应用于校园监控技术当中，可以更好地应对突发事件，并且能够在最快的时间内作出反应，将突发事件的影响性降到最低效果。网络视频监控系统在校园监控技术当中应用时，要注重系统的报警功能，一旦遇到突发事件，监控人员对事件程度进行分析，若是校方无法解决的事情，立刻进行报警。网络视频监控系统，是校园监控技术当中不可或缺的一部分，它是保证校园环境安全，应对突发事情的重要监控设备。

(三)防火报警系统的应用随着社会经济的发展，教学楼的设计也以高层建筑为主，这种形势下，火灾隐患是各个高校必须关注的重点问题。高层建筑中，防火报警系统的设计，关系到了楼房一旦产生火灾，是否能够及时地进行求助。加强校园火灾报警系统建设，将之应用于校园监控技术当中，可以很好地预防火灾发生。同时，若是火灾发生后，防火报警系统可以第一时间进行报警求助，能够让火灾带来的后果降到最低。校园监控技术中，关于防火报警系统的设计，主要是应用了物联网技术中的ZigBee技术，它克服了传统报警器效率低、成本高的缺点，使防火报警系统更符合于校园监控系统需求。在实际设计过程中，ZigBee技术的防火报警系统具有很强的针对性，通过对各个容易引发火灾隐患的场景进行监控，实现了监控目的，在很大程度上杜绝了火灾的发生。

四、结束语

第4篇

关键词:物联网技术，电梯安全，监控系统

中图分类号：TU229文献标识码： A

一、前言

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。电梯是一种非常繁忙垂直的交通工具，在现代生产生活中发挥着不可替代的作用。文章介绍了运用物联网技术于电梯安全监控，从而全面提高电梯安全性，提高电梯运行管理效率。

二、物联网技术的电梯安全监控系统现状

从我国自身经济发展的需求来看，对电梯设备实行预警应急管理，从宏观上进行系统改造、更新已势在必行；美国、德国、日本在此领域与我国同步，各有长短。从国内技术条件、研发力量来看，我们完全有能力建立不受网内设备数量级限制、地域限制，完全有能力研制更高、更新、符合管理模式的系统控件。我国必须加快建设和完善特种设备动态安全管理体系，超越国外同类项目管理水平，制定相应的管理新模式。从当前对电梯设备进行宏观管理的角度分析，目前国内外还没有符合多重管理需求的系统方案来满足我国庞大的电梯市场。电梯突发事件预警应急管理及相关技术支持系统的研究工作尚处于起步阶段，相关技术标准尚未制定。

已有的远程监控产品部分是有线状态，其最大的局限性是：网内设备受数量级限制（目前最多理论上可运行200多台）、受小区地域限制，附加设备和破路敷设管线费用昂贵，对电梯本身系统要求也高。部分的无线产品其总体架构设计存在较大的局限性，有些仅起到类似“黑匣子”功能；有些仅能服务于某一品牌的电梯，无法解决适用宽泛的接口问题；有些仅局限于产品的单一功能上，未能从宏观管理角度及技术经济发展趋势出发， 无法应对电梯突发事件引发的安全救援保障等一系列系统难题。

因此，如何对电梯实施有效的监控，及时处置电梯突发事件，确保电梯安全运行，已成为各级特种设备监察部门急需解决的重要课题。很多电梯事故案例表明，电梯一旦发生故障，有关方面若能第一时间获得预警信息，第一时间进行应急处置，将能真正做到快速预警与高速处置一体化,将能大大提高电梯事故防范能力，最大限度地降低和减少电梯伤亡事故率。

三、物联网在电梯行业的应用

物联网（the internet of things ）是指通过信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络架构。电梯物联网系统主要由电梯数据采集器、视频监控，3G无线移动网、互联网、GSM短信、电话等双向远程通信，平台管理软件组成。每部电梯采集的电梯故障报警、状态信号通过3G无线互联网或GSM短信实现远程传输。

目前电梯物联网平台通用基础功能主要包括远程监测、自动报警、远程控制、诊断和维护、系统连动、数据挖掘、报表与决策支持与节能分析等。

物联网技术的应用，为政府质监部门、行业协会和电梯企业提供一个高效率的、统一的物联网信息技术平台，真正实现政府、协会、企业、物业、电梯、人员、手机和门禁等终端设备等全面互联，加强政府监管力度，提升企业工作效率，保障乘客安全。

随着北京、上海、杭州、重庆等城市以地方政府为主导的电梯物联网试点划项目的推进，全国各地电梯安全监控及监管物联网项目纷纷上马。国内各大电梯厂商、配件企业和软件开发商如上海新时达、沈阳蓝光、无锡中科等也加紧了电梯物联网服务平台的开发与市场推广。2012年5月“电梯物联网” 产品亮相广州电梯博览会，标志着“电梯物联网”产品开始迈向市场。

我们应从大都市大市场和普及应用电梯预警与应急管理综合保障管理角度出发，运用科学技术加强“基于物联网技术电梯安全监控示范工程应用研究”，提出适合国情的解决方案，来满足公共安全的需求。

物联网技术电梯安全监控的实施可产生较好的经济、社会效益，主要体现在如下方面：经济效益主要体现在：

(1) 减少电梯事故导致的人员伤亡，降低因此带来的经济损失；

(2) 电梯物联网系统的工程实施方便，无须敷设管道，节约了因敷设管线而增加的材料成本、劳动力成本；

(3) 可有效降低政府部门在电梯使用过程进行安全监管的财政投入和人力投入等行政成本，落实使用单位和维护保养单位的主体责任。

对电梯使用单位：在关人故障发生的第一时间得到报警，缩短故障响应时间和处理时间，保障乘客生命和财产安全。实时掌握电梯运行状态、历史故障、维保记录，提升电梯管理效率。

对电梯维保单位：实现维保工作过程管理，提供管理手段。提升服务附加值，增强企业竞争优势。

对电梯监管部门：实现电梯信息化管理，提供全局管理统一管理方案。提升对电梯的监管手段和监管力度，缩短故障响应时间，提升应急救援能力。提高电梯安全运行，保障人民生命和财产安全，促进社会和谐。

当电梯发生冲顶、沉底、停电、关人、停机、卡门、坠落等严重故障时，物联终端将采集到传感器的数据。物联终端系统马上做出反应，自动播放安抚音，稳定被困人员情绪，同时通过无线网络(比如CDMA GPRS)传输到互联网上。再由互联网传输到电梯运行管理平台（终端状态监控）。管理平台也马上做出反应 通过互联网和无线网络实现手机报警。也能 让使用单位 维保单位 监察部门从互联网上得到报警信息。

我们开展《基于物联网技术电梯安全监控示范工程应用研究》，旨在创新一种电梯安全管理模式和技术管理手段，利用物联网技术对电梯安全运行状况施行实时动态跟踪监控，提高安全服务效率，加强电梯事故预警与应急救援技术能力，从而提高对突发公共事件快速反应和应急处置能力，为政府强化电梯安全监管和确保城市公共安全运行提供强有力的技术支撑。

四、电梯物联网发展趋势

1.由政府主导转向市场驱动

物联网正在一步步走向理智，但在物联网发展的初期阶段，真正推动电梯物联网商用的仍然是各级政府的采购。大多数电梯企业积极参与电梯物联网计划，主要缘于政府资金的支持，这是基于当前物联网整体环境尚不成熟的市场状况中的一种发展方式，但随着公众对物联网需求的增加，未来电梯物联网的建设不可能依赖政府部门的强行要求和政府的补贴来进行推广，而是要通过完全的市场行为，让电梯物业用户和使用人花费能承受的费用，获得更多的收益。加速电梯物联网深层次技术和高附加值利益的探索，由政府主导过渡到市场驱动，将成为电梯物联网产业的关键点。

2.品牌间开放端口协议，建立标准统一的服务平台

物联网标准被认为是阻碍物联网在中国快速发展的关键因素。 在一个电梯物联网这个新兴产业崛起的过程中，产业链中的每个环节必然都有争夺主导者地位的机会。而决定主导地位的，不是一时的用户规模，甚至也不是高精尖的技术，而是标准统一的电梯物联平台。没有国家及行业标准，很多电梯生产企业和物联网企业的小型应用系统都是自成一体，采用私有通信协议，导致不同厂家系统和方案无法互通，不易扩展。未来电梯物联网发展要求各电梯生产企业开放端口协议，构建标准统一的服务平台，开发更多更开放的平台功能。

3.建立行业规范，进行资源整合

这是电梯物联网产业发展的核心，比一些关键技术的突破更为重要。如果说关键的技术是“点”的问题，而规范和整合则是“面”的问题。建立“电梯物联网平台”，利用信息技术，对电梯行业进行规范和资源整合，以达到最大程度上利用资源。

五、结束语

目前政府主导下的电梯物联网试点工程，为政府和质量监管部门提供了可行的监管方案，建立标准统一的服务平台，制定行业规范，实现资源共享是未来电梯物联网的发展趋势。 所以，针对物联网技术的电梯安全监控系统进行深入的研究和探讨有着十分重要的意义。

参考文献：

[1] 张丽丽，赵鑫. 物联网技术概述[J].数字技术与应用，2013，（3）：206.

第5篇

[关键词] 煤矿信息化； 物联网； RFID； 关键技术

互联网技术已经在生活当中很普及了，但是物联网确实一种新型技术，悄然在人们的生活当中发展起来，这个概念出现的频率也不断在增加。但是我们发现，物联网在定义上较为模糊，很难完整的定义出它的真正含义，只是通过一些媒介进行表达出来。在煤矿安全的过程中，认为使用计算机传感系统、无线红外系统和全球定位系统的网络就是物联网，物联网也是通过信息之前的交换来完成的，网络的联接可以使得信息在交流中实现无缝对接。使用计算所网络和电脑自身的硬件功能对信息的处理，以达到对整个物理世界的实施控制、目标管理和最终的科学有效的决策。

一 物联网的发展过程概况

物联网的概念是上个世纪九十年代由美国麻省理工学院Kevin Ashton教授最早提出来的，它是Kevin Ashton教授在研究RFID时偶然发现的一种技术，物联网的技术提出很好的弥补了通信技术在交流中的一大空缺。2005年在突尼斯举办的电信联合会中，联合会成员发表了关于物联网的发现和使用技术的介绍，这就意味着物联网技术得到了世界最高领域的一致认可，同时在对于物联网的相关技术方面也做出了详细的分析，并对该技术的未来发展趋势做出了一定的预测。

按照ITU 2005 的定义：物联网是通过较小范围内的通信器材的信号之间的关联模式，该距离内的信号资源可以在小范围内形成接受发功能，比如完成人和人之间、人和物之间、物和物之间的一种信息转换方式，对于这样的全新形式、全新领域的发展方式可以大大的改善以往的交流模式，形成一整套更加完善的交流方式，彻底打破了时间和空间的束缚。

物联网是继个人电脑、局域网络、互联网、射频信号接收技术后的再次信息化的改革方式，同时对于以往的信息化进程有了彻底的改变，对这样的改变有现在的发展趋势来看就有跨时代意义，具体表现都是一些积极向好的作用。物联网的发展可以在信息科技水平的基础上增加更多的智能化体现模式，对于信息化的改革做出了巨大的贡献。就现有的物联网使用的模式来看，可以将其功能细化为：物联网在互联网中的信息弥补和扩展，这是在原有的计算机因特网的基础上增加的更多智能化终端系统的模式改良，对于实现全球资源一体化的信息感知、语音操作、智能转换和信息的识别具有很好的效果，完成了信息资源分享快捷方便的作用。

二 煤矿信息化中基于RFID的物联网系统

目前，煤矿信息化研究中，物联网的研究和开发还处于初级阶段，国内外对物联网的技术的应用也仍处于试探阶段。业界主要是研究通过传感网网络并利用RFID标签感知物体的信息。因此，RFID射频识别技术是物联网系统的核心技术，是物联网规模化识别能否成功应用的关键。

2.1 RFID射频识别技术

RFID射频识别技术是利用无线设备的收发信号功能，加之有无线电磁感应的共同干预，使用读写设备和电子标签进行非接触写入或读取等双向数据传输，以实现自动目标识别和数据交换目的。RFID系统主要包括电子标签、阅读器和计算机信息系统。

RFID系统中的阅读器将信息可以借助外界线路向外发射出去。电子标签进入阅读器的射频场后，天线接受此信号；射频模块会对接收的信号进行接收、调制、解码、比对、传输，并在这些工作完成后答复主机命令，包括对于信号正确性的判断、密码的验证、重新编码的作用。控制模块将所有信息经加密、编码、调制后，再通过天线发送给阅读器。阅读器的天线接收信号；射频模块对接收到的信号进行调制、解码、解密等处理后送至计算机信息系统；读写模块根据计算机信息系统发出的命令请求对电子标签进行读、写等各种操作。通过这种方式，计算机信息系统实现了信息加密或安全认证等具体的系统应用功能。

2.2 基于RFID的物联网架构

ITU 2005提出了由感知层、接入层、网络层、中间件层和应用层组成得物联网的五层架构，但是目前业界普遍认同以现有的无线传感网络网络为基础，向下添加物联网的感知层，向上添加物联网的应用层，从而形成基于RFID的物联网三层基本结构：物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。

物联网感知层的主要作用是通过在物体上安装唯一标识物体并存储物体相关信息的RFID标签，用阅读器把物体的各种数据和信息实时读取下来。物联网网络层主要是指无线传感网络网络，用来完成信息的传递，把物联网感知层采集到的数据和信息传递到上层应用。物联网应用层将网络层传递的物体信息进行分析处理和决策，完成特定的智能化应用和服务任务，从而实现物与物、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。

三 煤矿信息化中物联网技术的方案研究

1. 人员、设备定位与管理系统人员定位系统

在物联网技术使用中，安全系统由主要标识卡、读卡器、网络传输系统、上位机与系统软件组成，标识卡由个人佩带，目前国内的煤矿企业大都已经安装了人员定位系统，可以接入到物流信息化系统管理平台，设备定位与管理系统与人员定位与系统相同，共用读卡器、网络传输系统、上位机与系统数 据库软件，以标识卡的不同分组来区分人与设备，标识卡悬挂或粘贴在设备上。

2.机车定位与管理系统

目前我国煤矿井下机车定位主要以有线通信方式为主， 对于有轨机车， 目前采用最多的是定位继电器+有线通信的方式的实现，由于技术、成本与现场安装环境的限制，定位继电器无法高密度大量安装，所以只能在道岔、车站等少数关键位置实现定位，机车运行途中的精确定位无法实现；近年来有些使用WiFi或Zigbee 技术进行定位的尝试，但由于这些定位技术的核心为基于对无线信号场强相对强弱的分析来实现定位， 由于煤矿井下的特殊性，定位环境为链型的封闭巷道环境， 难以象地面一样通过对多基准点的无线信号场强的测量与计 算获得精确的定位， 被定位物体在一个地点只能探测到1～2 个基准点，现场环境中的遮挡、环境中的移动物体与电磁干扰导致定位精度很差，对移动机车的定位精度非常低。

3.炸药流向与运输监控管理系统

炸药流向管理系统采用二维码识别与管理技术， 二维码由于成本低廉， 同样适用于企业对低值设备或材料的日常管理。 炸药流向管理以煤矿企业从公安部门取得炸药为起始点， 由 煤矿企业为领到的炸药加贴二维码标签并进行相应后续领用、运输、下井等流程的管理至炸 药按规程使用完毕。

炸药的流向管理与人员定位系统可以协同工作，管理炸药的出入库、领用；领用人员的 身份鉴别；使用炸药的火工人员的运行轨迹；放炮时间点危险区域内人员、车辆隔离等工作，实现安全生产管理的功能。矿区内炸药运输车辆管理系统采用具备GPS 定位、Wi-Fi 传输功能的车载DVR系统实现，可以实时监控与记录炸药运输车辆的位置、工况、运输物品及驾驶人员的视频，也即通常意义上的“黑匣子”。

4.有线与无线网络的整体性调试连接信号

通信信号是矿山通信中最为重要的载体，也是保障生产安全最有重要的手段，通过使用有线与无线网络的整体性调试连接信号可以将现有的视频通信、监控方案、人员定位和应急救援方案做出详细的规划，在企业内部的以太网中，将有线和无线的网络相互连接在一起，可以方便技术人员对于现场情况进行调度，决策者也可以根据具体的操作方式来下达具体的工作命令，完全可以在生产中利用物联网达到无缝隙交流的作用。

四 结束语

在本文当中，介绍了物联网的起源与发展，给出了物联网的定义，根据RFID的工作方式提出了基于RFID的物联网体系架构，重点探讨了当前基于RFID的煤矿安全物联网研究的关键技术及主要问题。物联网是由各种技术融合而成的新型技术体系，需要煤矿技术人员在不断的研究探寻中找到更为合理的理论要求，对于技术问题也不断的解决，通过使用物联网技术更好的控制煤矿生产中的安全，不断的将人工化的操作变成智能化的管理模式，切实的保障煤矿生产中的人身、财产安全，并提高煤矿生产的效率。

[参考文献]

[1]ITU Strategy and Policy Unit （SPU）.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].Geneva：International Tele-communication Union （ITU），2005.9（11）：30-34

[2]朱洪波.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报自然科学版，2011，23（31）：21-28.

第6篇

【关键词】电缆井；智能主机；采集单元；物联网取能；CT监测预警

1引言

随着城市电网电缆化率的不断提高，电缆沟井里程数明显增多，电缆井故障成为了影响供电可靠性的关键因素。电缆沟井位于地下，难以通过直观肉眼观察的方式进行巡视查看，需要更为有效的手段，来提升电缆井的状态监测水平，实现状态安全提前预测，及时预防、超前预警。

2国内外发展现状

目前，国内外开展的研究应用主要实现了对电缆沟井内测温，可燃气体监测，积水、防火、视频监测等目标，但仍存在监测形式单一，工程量大，监测、安装范围局限，监测数据不能进行实时分析、处理及存储等缺陷。为有效提高电网运行的安全性和供电可靠性，迫切需要研发一套新的电缆井状态监测终端及可靠的数据收发、分析、管理、预警主站系统。

3架构及关键技术

随着技术的发展和进步，数字化电子技术和物联网技术在国内高速发展，为电缆井综合状态监测和预警技术的研究与应用提供了强大的支持。基于边缘科学概念，进行技术融合和集成，将分体式传感技术、可持续供电技术、物联网通讯技术、信息处理技术、地理信息技术和移动作业技术等引入到电缆井内状态监测及预警业务中，将电缆井监测节点网络架构与物联网相连，实现电缆井运行全工况信息交换，帮助管理人员和技术人员突破时间和空间的约束，掌控现场一手数据，提高电缆井实时监测、预警、响应和运维水平。

3.1监测终端

监测终端由采集单元、智能主机两部分组成，二者采用RS485有线模式进行双向数据传输，实时交互，使监测终端具有全面感知，智能处理和可靠传输的功能。采集单元分为井盖位移，环境温湿度监测、有害气体监测、可燃气体监测、水位监测、火灾探测、电缆接头测温等模块，周期性采集电缆井的状态数据，并上传至智能主机。智能主机接收到采集单元上传的数据后，进行汇总，通过ZigBee网络，经最近的智能主机向主站系统上传数据。若最近的智能主机通讯异常，则搜索通讯范围内（可视距离2000米）的其它智能主机，建立新的传输路径，进行数据传输。考虑到在产品试点或推广前期时，电缆井监测节点与主站系统可能存在距离过远的情况，智能主机主控板兼容APN（基于GPRS的VPN）通讯模式，设定为主节点的智能主机，可以通过3G/4G等GPRS通道将区域性数据上传至主站系统。

3.2主站系统

主站系统一般部署于变电站或自动化机房，通过ZigBee网络或APN网络，与监测终端进行双向组网通讯，实现对所管辖范围内的电缆井综合状态的监测和预警。主站系统基于地理信息GIS平台开发，相关数据接口及业务分析模块采用JAVA开发，封装为后台服务。当后台数据接口进程接收到智能主机上传的信息后，自动进行拓扑，实现监测网络重构。启动业务分析模块，进行电缆井各状态分析，当发现模拟量数据越限或开关量状态变位后，立即评估告警等级，并启动告警业务，在GIS界面点亮相关电缆井，显示其具置和预警内容，同时通过短信告警平台，提醒电缆井相关责任人尽快处理安全隐患。

3.3关键技术

3.3.1监测终端续航力设计采集单元是分体式微型设计，由智能主机一体化供电，周期性采集状态正常数据，连续性采集状态异常数据，因此，其自身的设计应满足低功耗的要求。与此同时，电池的设计也应能连续工作。开发电池管理系统（BMS），优化充电、用电效率，提高电池利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，对电缆井状态监测及预警技术的实现不可或缺。智能主机采用高性能锂电（单一电源供电周期不低于一个月），同时配套取能CT装置，为适应不同应用环境（负荷电流），取能装置采用双线圈设计。当CT取能装置正常工作时，BMS系统向监测终端稳定供电，满足智能主机及采集单元应用。同时，监测锂电池状态，当锂电池处于需要充电的状态时，BMS系统同步进行锂电池充电。锂电池充满后，BMS系统切断其充电电路。3.3.2信号传输可靠性技术信号的强度和质量直接影响电缆井状态监测数据的正常传输。电缆井周围电磁干扰复杂严重，智能主机分布分散，为保障数据的正常传输，智能主机的通讯设计不但要满足相互之间在多层信号屏蔽的情况下信号强度衰减幅度小的要求，而且要具有多层次抗电磁干扰的功能。另外，辅以增强型通讯模块及高灵敏延长天线，合理选择天线的安装位置，切实保障数据传输正常。3.3.3系统自检技术为保障系统可靠运行，达到预期目标，得到理想的运行效果，自检技术尤为关键。电缆井状态监测终端设计自检功能，周期性运行，保障智能主机和采集单元的正常运行。电缆井状态监测预警主站系统建立软件进程监测和管理功能，一旦发现进程异常，则自动关闭该进程后重新启动。在独立自检基础上，整体系统实现自检，校验各个组成的运行状态，通过系统设定主站定期召唤监测终端和监测终端定期上传状态的任务，保证系统监控人员、管理人员及时掌握所辖范围内智能主机和采集单元的运行状态，如果发现异常，启动告警流程。

4小结

电缆井状态监测及预警系统已经在新野电网成功进行试点应用，实现了对电缆沟井内的温度、湿度、有害气体、有毒气体、积水水位、火灾烟感、井盖移位、电缆接头温度等数据的实时采集和在线状态分析，并对出现异常及安全隐患的情况立即提醒电缆井相关责任人尽快处理，为有效预防和控制电缆井安全事故起到了很好的预警作用。实践证明，电缆井状态监测及预警系统适合在电力系统、电力专网中进行大范围的推广和应用，发挥重要作用，有效提高电缆供电的可靠性和安全性，产生显著的经济效益和社会效益。

参考文献

第7篇

关键词：物联网；创新模式；创新研究；传感器网络

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）20-0070-03

一、引言

近些年来，一场关于物联网的风暴席卷全球，物联网（Internet of Things， IOT）技术被称为继计算机技术、互联网技术和移动通信技术之后的信息产业技术的又一次技术浪潮，它代表了下一代信息技术发展的重要方向。[1] 我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划，将其列为重点研究领域。[2] 如果说在过去的十几年中，计算机和互联网技术深刻的改变了现代教育教学模式，使得单纯的依靠纸质的教育模式发展到现在依靠多媒体教学平台和远程教学平台等新型教学模式。那么物联网技术将使现代教育教学迈向更高的高度，是现代教育教学模式提升的新的发动机，将使得现代教育教学模式产生质的飞跃。

在教育领域，新课改提出“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”的要求。[3] 目前计算机多媒体技术日臻成熟，特别是微处理器技术的发展，使得信息装备从巨型化走向微型化，学生可以通过微型个人终端设备了解知识。作为下一代“计算无处不在”的关键技术，[4] 无线传感器网络技术的发展，为物联网技术在教育改革领域的发展提供了保障。在新的时期，高校必须具有科技敏锐性，需要不断采用新技术、新方法提高教学管理，以更好的服务于学生，所以有必要在教学领域引入物联网技术，提高管理效率和质量。

同时，当代高校大学生更具有自我探索精神和独立思考的能力，他们对新事物嗅觉更灵敏，接受速度更快，对高新技术的出现和应用热情更高。将物联网技术应用于现代创新教育模式中，在提升教学管理水平的同时，也有利于激发学生的好奇心和对新技术的感知能力。物联网技术将有助于全面提升教学水平和教学环境，加快推进教育现代化进程。教育物联网的时代已经来临，基于物联网技术的教学模式创新研究可以有效为当前高校教育教学模式探索拓宽思路。

二、物联网技术特征

物联网技术是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。[5，6] 物联网是一个全球的基础网络，通过数据获取开发和通信能力，将实际物体和虚拟物体联系在一起。该网络包括现存的互联网及其延伸和拓展，并具有具体物体识别、传感器、激光扫描器和通信连接功能等为其提供独立联合服务和应用基础。[7]

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，主要有以下几个特点：全面感知，利用RFID、传感器、二维码以及其它各种感知设备，随时随地采集各种动态对象，全面感知世界；可靠的传输，感知的信息通过以太网、无线网、移动网进行实时传送。[8] 无线网络已经全面覆盖，感知信息的自由传送成为现实。智能处理，利用云计算技术及时对海量信息进行处理，实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通，如图1所示。

三、传统课堂教学中面临的挑战

1.教学资源有限和教学过程单一

在传统课堂教学中，教学资源比较有限，特别是在早期，一块黑板、一本书、一支粉笔贯穿整个教学过程。在互联网时代，多媒体技术在课堂教学中被普遍使用，将内容投放到黑板上，图文并茂，使得教师更专注于知识的讲解，极大地提高了课堂教学效率，也提高了学生的兴趣。但是目前的教学模式中，单纯依靠教师讲解或使用投影设备的“开会式的学习”枯燥、呆板，学生缺乏主动；教师的“主导”几乎完全代替了学生的“主体”，课堂教学缺乏活力。这种传统教学模式使得学生过分依赖教师与书本，造成主体意识淡薄，缺乏创新精神，阻碍其素质全面发展。单调枯燥的方式对学生已经不再具有吸引力，有限的教学资源和单一的教学过程已经不能满足课堂中学生的需要。

2.繁琐的传统的教学管理需要投入大量的人力物力，费时费力，并且可靠度差

当前学校教学活动中，需要让学生使用大量的教学仪器设备，各个学科都配备了教学实验室，作为学校的固定资产，需要有专人负责设备的管理清点工作。每一个教学实验室，在每一天都会有不同班级参与实验学习。一方面，为了防止资产流失，需要投入大量人力物力进行教学管理，另一方面，还需要专业人员随时监督，防止设备仪器或者原材料对学生造成伤害。不但费时费力，可靠性也差。

3.传统的课外教学过于单一、枯燥，难以调动学生的积极性

课外教学被称之为第二课堂，是在课堂教学以外，以发展学生的个性特长、开发智力、培养能力为中心，有计划地开展各种教育教学实验活动。传统课外教学主要使用互联网进行远程教学，这虽然可以方便学生在任何地方和任何时候都能进行学习，但是学生和教师直接交互较少，主要是学生听、教师教的方式，学生被动的接受，互动性差。

四、基于物联网技术的教学模式

1.利用物联网技术构建智能化教学环境

物联网技术的发展使现实世界中的物体具有感知性和智能性成为可能，可以实现人与机器之间的交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。客体可以借助物联网技术与虚拟环境进行无缝连接，人与物可以进行交流。在课堂教学中，学生可以有选择的获取教师内容，教师可以即时捕捉、分析学生在学习过程中的需求信息，并进行相应调整。为实现学生出勤情况的智能统计，可以将RFID芯片集成到学生一卡通中，教室设置自动感测RFID信息系统，即时统计学生人数。教务管理部门也可以通过网络查询学生出勤情况。

对于年龄段较小的学生教育中，可以让幼儿佩戴腕带式标签，学校通过信息系统自动检测学生体温，当体温异常时，系统将发出警报并通知相关人员，及时进行处置，同时还可以在标签中配备定位系统，随时了解学生的位置，避免幼儿走失和被拐卖，即使发生意外，也能被及时找到。物联网技术还可以用来控制教室中的教学设备，教室内安装具有光敏和温控的传感器节点，通过智能调节系统，根据教室光线强弱自动调节教室窗帘的开关，也可以根据温湿度高低调节空调温度或者进行通风切换。

2.利用物联网技术丰富实验教学活动

当前实验过程主要是让学生到指定的实验环境中进行相应实验，但是对于一些需要采用远程教学的活动，如成人教育、远程教育等，学生无法实时参与教学实验。物联网技术使达到与现场教学类似的效果成为可能。通过在实验室和远程终端配置RFID设备，在本地实验室将实验器材加入到物联网环境中，实验过程数据被实时采集，并通过网络传输到达远程终端，实验者在远程通过RFID设备可以实时监测数据的变化。教师在授课过程中可以通过实验仪器上的RFID远程控制教学仪器，通过网络传输方式，将实验过程与结果实时显示在课堂中，学生也可以远程控制实验设备，调整实验参数，观察实验结果，实现实验教学的网络化与智能化。

物联网技术还可用于校园安全管理，当前学校学生人数密度大，社会闲散人员伪装成学生进入学校盗窃事件时有发生。可以在宿舍门口设置RFID系统，自动检测学生配戴的智能标签，在显示屏显示学生图像信息，物管人员很容易区别校内外人员，以保证校园安全。

3.利用物联网技术实现课堂教学效果的实时测评

当前教学评测一般以督导组听课，学期末学生对教师系统评分为主，这种模式对评价教师教学水平，督促教师重视教学质量方面效果明显。但是面临的主要问题是主观性强，督导组听课次数有限，学生评价一般在考试成绩公布后进行，课程已经结束相当长一段时间，学生在评测时随意度大，反应实际情况差，同时也不能反应学生课程活动的情况。教学活动是双方面的，教学评测需要教与学的双方参与，所以教学评测需要反应教师和学生两个方面的效果，而物联网为此提供了技术可能。实时教学测评是基于学生互动反馈系统，可反复使用。为每个学生配备简易传感节点，或者在每个课桌上安装简易传感节点，学生在一堂课结束后，可以及时通过传感器节点信息输入屏将教学信息反馈给教师或者教务处。另一方面，教师可以通过传感节点捕捉学生上课时的听课状态，教师根据学生反馈的信息及时调整上课方式或内容。

4.利用物联网拓展课外教学

课外教学是学校教学的第二课堂，可以有效拓展学生知识空间和激发学生学习兴趣。在一些实践性较强的课程中，比如农学、林学等相关课程，学生通过实地参观学习可以获得直观的体验与真实的感受。当前农业、林业与物联网技术正逐渐密切结合，建立相应的农业物联网和林业物联网基地。通过在学校开展基于物联网技术的应用实践活动，让学生了解学习当前的先进测量技术和传感技术，使得学生密切关注物联网技术在实际应用的发展动向。

五、在现代教学中应用物联网技术的重要意义

1.有利于建立全面和主动的教学管理体系

当前大学校园的学习环境相对比较宽松，学生时间较自由，利用物联网技术可以实现教师和学生的无缝连接。教师可以使用RFID随时了解学生的情况，学生也可以通过RFID随时与教师建立联系。同时，利用物联网技术可以有效完善教学管理的组织、评价和考核系统，从而建立全面的教学质量保障和监控体系。

2.有利于构建智能的教学科研环境

利用物联网技术无所不在的特点和信息完整与可靠传输特性，可实现教学环境的真正交互。物联网技术为实验教学提供了一个共享的、安全的、智能化的实验教学环境。彻底改变现行多媒体教学单一化、实验过程模拟化、实验效果抽象化的弊病。

3.有利于创新教学模式的开展

基于物联网技术的教学模式更具开放性和创新性。当前基于互联网的教学模式是单向输出，而基于物联网技术的教学模式具有互动交互性，更能吸引学生参与和激发学生深层思考。物联网技术将教学模式从多媒体技术支持拓展到全空间全方位的开放模式，有助于培养学生创新能力。

4.有利于创新人才的培养

将物联网的技术方法、产品运用到教与学的过程及资源的设计、开发、利用、管理和评价中，改进创新型人才培养的模式，提高学生的创新精神及能力，让未来学习充满智慧，探讨物联网对创新教育模式的教学研究，扩充对新时期大学生创新模式教育的理论研究。物联网技术与创新教育模式研究互为促进，在思考物联网技术对教学模式创新研究的探索过程中，也会为物联网技术的应用提供新的方向，拓展物联网技术的应用领域，并最终会形成一支服务于创新人才体系的应用体系，这同样具有重要的理论意义。

六、结束语

本文首先介绍了物联网技术的发展和特征，物联网技术的不断发展为现代教育教学模式的创新提供了新的契机。本文主要研究了物联网技术在创新教育模式中的应用，作为一项新技术应用，设计了物联网在教学中的若干应用模式，给出了物联网与课程整合的想法。物联网技术在现代教学模式中的应用具有重大的意义，有利于建立全面和主动的教学管理体系，有利于构建智能的教研环境和有利于重构创新、开放的教学模式。但是，物联网在创新教育中的应用研究才刚刚开始。随着应用的深入，物联网在创新教育培养中的研究将会逐步深入。

参考文献：

[1]Qin Ming Wei，Hou Bao Lin， Liang Ya Jun， Experiments teaching research on internet of Things engineering[C]. 2013 International Conference on Vehicle and Mechanical Engineering and Information Technology， VMEIT 2013，2042-2045

[2]傅骞，魏顺平，祥， 无线传感器网络教育应用研究[J].中国电化教育，2008（7）：105-108.

[3]康伟.物联网在高校的应用探讨[J].山西经济管理干部学院学报，2012（1）： 105-107.

[4]“21 ideas for the 21th century”[J]. Business Week，1999（8）：78-167.

[5]潘小莉.物联网在教育中的应用[J].观察，2011（8）： 14-16.

[6]张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化，2010（9）： 11-15.

第8篇

一、物联网技术的含义

所谓的物联网技术是在一九九九年提出来的，国内外的不同专家和机构对其有着不同的定义，一般的共识就是：物联网通过射频识别、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按照协议约定，把所有物品与互联网连接起来，进行信息的通讯和交换，从而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控、管理的一种网络。

目前我国物联网体系的雏形已经基本具备，具有十分典型的层级特征。一个完完整整的物联网系统包含信息的感知层，信息的汇聚层，信息的处理层，信息的运营层，信息的应用层。物联网存在六大关键性技术，但是目前而言，作为物联网系统最底层的感知技术和汇聚技术应用的速度快，范围广，推动着物联网系统结构的不断升级。

二、物联网技术下仓储管理系统的基本功能

物联网技术下的仓储管理系统是以射频技术为基础的，充分利用物联网的现金技术集成尖端的硬件设施和完善的软件系统来管理仓储环节。

智能化仓储系统的基本功能

物联网技术下的仓储管理系统，智能化的先进管理模式，可以自动而精确地获取产品信息和仓储信息；还可以自动生成并打印入库、出库清单；同时可以动态的分配货位实行随机存储，从而可以最大限度的使用仓储空间；而且还可以及时有效的查询库存数量、库存时间、库存位置；然后可以对仓储物品进行随机抽查盘点，综合盘点；最后可以实时的统计和汇总各类信息，输出统计报告。

（二）自动化的出库管理功能

当仓库收到销售部的订单或者发货通知后，出库管理模块自动的按照预定规则分组，区分先后顺序合理安排。按照订单要求，出库管理模块自动化的生成敛货方案，按照此方案安排订单敛货任务。管控人员按照射频终端的指引扫描货物、确认产品，并自动将其储存状态变更为待出库。

在产品出库时，由设置在仓库出口的出库读写器扫描产品的电子条码，并且通过数据的采集接口链接给出库李模块，自动化的生成出库清单与产品订单进行对比。若有差错，系统进行提示，提醒管理员进行清查更正，如若两者一致，便可以顺利出库，打印产品出库清单，对库存信息及时更新。

出入库的管理模式（图一）

（三）智能化的入库管理功能

入库管理是物联网技术下仓储管理系统的核心功能模块，通过本地数据接口、采集数据接口和远程数据接口与产品命名服务器等其他部分进行交互，实现产品入库自动管理功能。

产品在入库时就设置入库读写码并进行扫描，自动的形成产品入库清单，然后通过本地的数据接口将入库信息及时更新到本地数据中心（所谓的本地数据中心就是仓储系统存储维护本地库存信息的数据库）。入库管理功能是按照最佳的储存方式，选择空货位，通过射频终端进行数据传送，及时的确定将货物放置在正确货位，就位后扫描电子标签，打印入库清单，确认货物存储，以方面日后订单发货。

（四）智能化的库存控制功能

库存管控模块根据系统确定的管控策略生成决策方案，当实时库存量高于或者低于库存限量时便会自动报警，库存管理员据此适时的进行补购或者取消订单。

在库存管理模块可以对库存进行准确真实的统计，根据出库、入库、库存的信息完成库存管理的日报、月报和年报。自动对各个分库、班组、站所等基层工作单位的工作情况进行统计，方便查询和管控。

三、物联网技术下仓储管理系统的设计

仓储是物流管理环节的重要部分，其产生的原因主要分为主动存储和被存储。主动存储包括时间差异、战略考虑和市场因数；被动存储主要涉及到管理失误、不可抗因素和供需脱节。仓储管理所研究的内容主要是仓、储、物、环境四个方面：仓所指的是存储环节所需要的设备设施；所谓储就是出入库业务，在库业务和仓储规划；物就是指仓库内的货物和人的管理；环境就是指仓库，物品活动所涉及的外在条件。

（一）软件设计环节

根据实际操作中的要求，仓储管理的软件设计必须具备以下七大功能：一是，业务管理模块，对物品的入库、出库、移库、盘点等业务进行改进和优化，避免传统仓储所存在的弊端，并且进行仓库分析、物品分析和任务指派；二是，设备管理功能，利用硬件平台和软件平台将收集的信息进行分类处理，作为中间件及时的分配到不同模块进行处理；三是，安全管理模块，仓库的管理包括商品安全和仓库安全，安全管理主要包括权限管理、设备管理、物品管理和环境监控；四是，数据管理模块，这一模块的功能是进行数据的查询、更新和备份；五是，协作管理模块，主要是进行内部管理和外部管理，然后将内外部管理结合起来；六是，基本信息模块，仓储系统中最为基本的信息包括人员信息、设备信息、物品信息，这一模块根据其他模块的反馈及时更新用于日后的统计查询；七是，电子地图模块，实时显示仓储的真实情况，了解设备运行状况和人员的工作状况，提高仓储工作效率。

软件设计模块（图二RFID：标签）

（二）硬件布局方案

将来仓储的发展趋势是多功能的混合应用、智能化、集约化和自动化。根据其功能结合物联网技术实现各个模块的功能所涉及到的硬件设备主要有：一是，在每道门口安装的感应器，作用不同的门安装不同的感应器设备；二是，库控动作人员所穿戴的RFID标签工作服、叉车车载读卡器；三是，在各固定货位、托盘、特殊仓库等地方安装的电子标签，方便货物盘存和货位选择；四是，仓库内安装的各种环境的感应标签，目的是满足货物的安全和存储要求；五是，防火、防水、通暖、通风等辅助设备。

将物联网技术运用到仓储管理的所有环节，对管理系统的软件、硬件提出设计方案，建立智能化、自动化的仓储管理系统。如今物流仓储管理还存在一定的弊端和漏洞，恰当的引进和发展物联网技术，可以补充其不足，也可以为物联网那个技术在其他物流供应环节的利用起到示范带头作用。

参考文献

[1]苗云飞.我国仓储物流业发展现状和趋势.[J].现代物流.2009：56-57.

[2]孙晓波.物联网概念和演进路径[J].电信工程技术和标准化.2009：12-14.

[3]郑平标，候海永.RFID技术在仓储管理系统中的应用[J].铁道货运.2005：18-21.

（作者单位：中北大学）

第9篇

【关键词】物联网技术;智能与家居;传感器;智能家居发展方向

1.前言

在当今如此快速发展的时代，人类对快节奏生活的要求极度迫切，对生活品质的要求显著提高，计算机和手机的广泛普及应用和物联网技术的发现创造了新的市场和机遇，基于物联网的智能家居体系，在即将到来的未来一定会成为当代人们生活中不可缺少的一部分。

2.智能家居体系结构

物联网智能家居体系有多个组成部分，具体是中央控制器、信号接收器、远程遥控控制器和模拟启动器。信号接收器可以接受使用者发来的指令信息，然后转化为可以识别的代码再传送到中央控制器里面，中央控制器进行处理和分析后，一方面将指令传送到模拟启动器中，另一方面将指令传递到实时显示模块进行显示，模拟启动器根据指令内容，各自启动相关远程控制器，从而实现对智能家居的控制，一切操作完成后，远程控制端口就会回馈一条完成指令信息给中央控制器，然后通过信号接收器反馈给使用者，使用者就可以根据反馈得来的消息来判断接下来的操作。

图1 基于物联网的智能家居体系

当处于用户不操作的情况下，中央控制器会自动接收信息以及监控各类传感器工作状况，根据不同设置要求，实时监控各类环境数据，旦变化超出设定范围，中央控制器$自，生增令， 模拟启动器会控制相应的智能设备进行调节，从而营造安全舒适的家居条件，如图1所示。

3.智能家居体系中的物联网技术

3.1 无线传感器技术

随着计算机技术的发展，能够将计算、通信、传感等功能都集成于一个设备上变成可能，这些技术的紧密结合正是无线传感器网络。

无线传感器在运行时是由电池或者发电机提供能源，形成无线传感器网络节点，由集成有传感器、数据处理单元和通信模块的各个微型节点，通过自由无组织方式构成网络。无线传感器网络由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区的环境或观察者感兴趣的感知对象的各种信息，并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，同时还可以实时传输采集的整个时间历程信号。数据采集处理模块将传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等过程，再送到模数转换器，转变成为数字信号，最后送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器各种参数。无线传感器网络使普通物体具有了感知能力和通信能力，在智能家居领域有着广阔的应用前景。

3.2 （RFID）射频识别技术

射频识别技术在智能家居体系中扮有自动识别、门禁管理系统的强大功能。

无线电频率识别的简称是射频识别，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触新的模式。在RFID体系中，识别信息存放在电子数据载体中，电子数据载体叫做应答器。应答器中存放的信息由解读器识别。阅读器不仅可以读出存放在里面的信息，并且可以对其进行写入，读写操作过程，这些功能是通过双方之间的无线通信来实现的。

3.3 通信与网络技术

各种各样的无线技术、感知技术、通信技术、网络技术仪器组成了以物联网为核心的充满智慧的网络，而通信与网络技术是支撑物联网运转的核心部分，是物联网应用发展的重中之重。通信与网络技术包括通信网与IPV6技术、3G与4G技术、WIFI技术、无线宽带接入技术、NFC近场通信技术和ZigBee技术等。

4.智能家居前景展望

根据物联网技术研究的展开，智能家居成为其主要的展现平台。物联网技术在智能家居上的应用，为智能小区的物业管理部门提供了科学、高效的管理手段和方法，将无线传感网、图像识别、射频识别、定位等主流技术结合现有的视频监控体系，可以全方位地提升智能小区管理的自动化程度，提高效率，节省人力。

物联网技术的应用为小区住户提供了更宏全、舒适的现代化生活空间和环境，其优点和便捷不胜枚举。如果能够将这样的智慧小区体系全部串接起来，共享更多的各种资源，互通互联，就能为建立智能化城市体系创造良好的开端。

智能家居体系的家庭集成信息化实现方式已成为社会高度智慧化发展的重要构成因子，物联网也因为它拥有的巨大的应用前景，对智能家居产业的发展产生深远影响。

5.结束语

智能家居体系的发展道路上需要有一套高度整合的行业标准，随着网络科技和电子通信技术的发展，传统行业里面的建筑产业与IT业会有更深度的融合与互惠，同时又推动了智能家居的高度发展。因此，智能家居行业的进步需要家电产业链、IT技术和各行各业体系集成商的共同合作，当然，这不仅需要国家的大力支持，也需要各个企业的积极融入，只有这样我国的智能家居产业才能以迅雷不及掩耳之势的好势头发展起来。

参考文献

第10篇

[关键词]危险品运输 物联网 智能监控系统

中图分类号：U492.3+36 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）21-0075-01

0 引言

危险品具有易燃易爆、腐蚀性强等特点，一旦发生事故将造成巨大的生命财产损失和严重的环境污染。本文基于物联网技术讨论了危险品运输智能监控系统，对危险品和车辆状态进行实时控制和风险分析，并及时提出操作指引，将危险品在运输中发生事故造成的损失降到最低。

1道路危险品运输监控技术现状

近年来国内学者通过在危险品容器上安装多种传感器对运输车辆进行状态监控，并利用模糊控制、人工神经网络等技术对各物理量进行融合判别，并结合GPS、无线通信技术实现车辆定位与远程通信。

早期危险品货物信息存储多采用条形码技术，无法实现动态双向数据交换。我国无线射频技术（RFID）、卫星定位系统（GPS），地理信息系统（GIS）等现代物流技术的应用十分有限。安全事故发生后，政府主管部门和应急救援机构获取信息的能力受到很大限制，严重影响应急救援行动，延误最佳救援时机，会产生恶劣的社会影响。

2物联网技术

2.1 物联网结构

物联网包括感知层、网络层、应用层三部分。感知层由各种传感器组成，主要感知和识别货物的状态、环境等。网络层将感知层获取的相关数据信息，经过各种通信网络与互联网形成的网络输送至应用层，主要功能是信息传递。应用层通过物联网综合处理平台（如M2M管理平台）与行业专业应用实施智能化的具体解决方案。

2.2 监控系统中主要应用的物联网技术

物联网体系架构中涉及许多关键技术。其中与智能监控系统紧密相关的支撑技术主要有：

（1） 感知技术

感知技术主要指传感器的应用，它是构成物联网的基础单元。目前，最新的MEMS传感器技术的快速发展为系统的建设提供了技术支撑。主要用于对危化品及运输车辆状态进行及时的检测。

（2） RFID技术

RFID是利用了射频信号和空间藕合（电感或电磁藕合）和传输特性，实现对被识别物体信息的自动识别。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（被动标签），或者主动发送某一频率的信号（主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

（3） 位置识别技术

位置识别技术比较成熟，它以GPS为代表。另外，中国北斗卫星导航系统以及基于蜂窝网基站的定位技术也逐步成熟。在全球GPS应用领域中，车辆应用所占的比重最大，目前约占总数的40%以上。特别是随着我国3G技术的快速发展与普及，作为系统瓶颈的通信问题找到了新的出路，这对GPS车辆跟踪系统的发展起着极大的促进作用。

（4） 地理识别技术

地理识别技术以地理信息系统（GIS） 为代表，本系统就是以GIS作为基础信息系统平台，为系统提供了一个可视化的车辆位置信息。

（5） 3G 技术

目前最常用的无线通信方式是GSM短消息业务、GPRS通用无线分组业务和最新的3G技术。3G技术与前两代的主要区别是在传输声音和数据速度上的提升，因此能够更大地提高监控系统的传输速度。

2.3 物联网技术在道路危险品运输中的应用

在危险货物运输中一直存在着一个难题，就是无法异地掌握运输车辆的运行位置，更难掌握运输车辆内部危险货物的状态和变化情况。物联网技术可以有效地全程监控危险货物物流过程，满足相关安全管理要求。危货品运输中的物联网应用主要体现在：

（1） 车辆跟踪

危险品运输车辆上都安装GPS系统，运输车辆如果偏离指定路线或进入敏感区域，信息管理中心会自动报警，监管人员可以远程控制车辆。如果车辆一旦发生碰撞，驾驶员只要按动系统在车上设置的传感器，信息管理中心接到报警将以最快速度实施救援，并通过RFID标签读出危险品信息，及时采取补救措施。这种配送方式完善了整个物流过程，大大降低了传统管理流程的消耗费用，提高了工作效率。

（2） 货物监测

危险品在运输过程中对运输环境有着很高的要求，经过分析采集来的车辆内危险货物的压力、温度、密度、安全附件状态及车辆停留时间等信息可为相关部门做出决策提供依据。

（3） 运输路线选择

根据相关规定运送危险品的特殊车辆是不能靠近学校、闹市区等地，利用物联网技术可以及时、准确、全面地采集运输路线的路况信息，提前制定好最佳的运输路线以保障安全。

3基于物联网技术危险品物流智能监控系统

这里对货箱式危险品物流过程提出一套基于RFID动态存取、GPRS双向通信、GPS实时定位和GIS 路径跟踪的综合物流智能监管系统架构，以实现对危险品的实时智能监管及数据流、命令流的双向传递与执行。

3.1 智能监控的危险品物流过程

本文提出的危险品物流过程包括3类固定站点：（1）装箱点监控站（CLS） ；（2）途中检查站（MCS） ；（3）卸箱点监控站（CUS） 。可通过站点定点监测与运输过程动态监控同时对其进行监管。

3.2 系统工作原理

为了系统建设与运行维护的简化，本监管系统采用分布式终端互联模式，主要由危险品监管平台（SP） 、危险品车载监控系统（OMS） 和危险品包装箱传感系统（CSS） 3 个子系统构成。

3.3 危险品监管平台

危险品监管平台（SP）主要负责与各个OMS进行无线数据交换、校验、集中存储处理，对各危险品运输车辆实时跟踪，对车辆进行路径规划，并处理用户远程登录查询请求。

4结束语

我国各大工业城市的发展规模不断扩大的同时，企业和社会对危险品的需求量也在增加，危险品运输变得日益重要。本文从运输角度设计了一套基于物联网的智能监控系统，使得危险品的物流监控更加透明、高效，信息从车辆到监控中心的传递更加准确和及时。

参考文献

[1] 高连周.基于物联网技术的道路危险货物运输智能监控系统的研究[J].物流工程与管理，2013，35（3）：80-82.

[2] 吴鹏华.基于物联网的危险品智能物流系统研究[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012，（1 9）：132-134.

第11篇

关键词：智能家居；物联网；移动智能终端

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0038-04

0 引 言

世界上最早的智能建筑是1984年在美国诞生的，这之后，加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后开始开发智能建筑和智能家居产品。智能家居在国外已发展了20多年，特别在一些发达国家，智能家居的普及率相当高，智能家居可以为人们提供一种高效、舒适、安全、便利、环保的家庭居住环境。在美国，盖茨的被称作“未来之屋”的豪宅堪称当今智能家居的经典之作，所有的照明、音乐、温度、湿度等，都可以根据客人的需要通过电脑任意调节；当你踏入一个房间，藏在壁纸后方的扬声器就会响起你喜爱的旋律，墙壁上则投射出你熟悉的画作；厕所里安装了一套检查身体的电脑系统，如果发现异常，电脑会立即发出警报；地板中的传感器在感应到有人到来时就自动打开照明系统，在客人离去的同时自动关闭。在国内，智能家居经历了10年的起步阶段，发展速度缓慢。这主要是因为开发技术短期内不成熟，没有形成完整的、全面的系统解决方案，主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上，所以有必要对智能家居系统做研究和探讨。

1 智能家居的架构

智能家居作为物联网的一部分和人们的生活息息相关，是人们感受物联网最直接的方式。通过智能家居系统，人们将充分感受到物联网革命带给人们的方便、快捷与智能化。图1所示是智能家居系统的基本框架图。下面对具有集中式信息处理模块的智能家居系统作一简要介绍。

图1 智能家居系统框架

1.1 信息家电

信息家电应该是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品。利用电脑、电信和电子技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深入家庭生活而设计的新型家用电器。在目前的传统家电的基础上，将信息技术融入传统的家电当中，使其功能更加强大，使用更加简单、方便和实用，为家庭生活创造更高品质的生活环境，比如模拟电视发展成数字电视，电冰箱、洗衣机、微波炉等也将会变成数字化、网络化、智能化的信息家电。

1.2 信息处理模块

为了使相互独立的信息家电可以实现信息共享与协同工作，智能家居系统中必须具有专门的信息处理模块。它的功能主要是收集家庭中各个家电的工作状态和服务请求，对各种数据进行实时处理，并将结果送入功能驱动模块。随着家庭中信息家电的数量不断增加，采用分布式的控制方式将具有更高的灵活性，这是未来智能家居系统的发展趋势。

1.3 通信模块

如果说信息处理模块是智能家居系统的大脑，那么通信模块就是实现信息传导的神经。根据家庭组网的特点，通信模块常利用已有的布线（如电力载波），或者采用无线传输（如蓝牙、红外、Wi-Fi、ZigBee）等。出于不同的信息家电对传输的带宽要求不同，实际中的通信模块常采用多种方式混合组网。

1.4 功能驱动模块

功能驱动模块是信息流入、流出各个信息家电的接口。由于各个电器生产厂商的产品在功能和实现上都有很大的不同，所以必须通过功能驱动模块将信息处理模块的指令翻译成电器可以执行的电平信号，以及将电器的各种状态信息转换成信息处理模块可以理解的二进制信息。

1.5 外界信息接口模块

该模块可以看成是一个家庭通向外界（如Internet）的网关，它在家庭内部各种家电信息共享的基础上，进一步实现了基于Internet的资源共享，从而更进一步实现了共享的深度和广度，也将是未来智能家居系统发展的热点。

2 物联网技术

物联网被称为是继计算机和互联网信息产业后的第三次革命性创新[8]，物联网应用无处不在。物联网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。物联网技术层次由感知层、传输层和应用层组成[10]，图2所示是物联网技术的层次结构。

物联网以传感器等传感技术为基础，实现信息采集和“物”的识别，通过传输层实现数据的传输与计算，经过应用层，实现所感知信息的应用服务。

3 智能家居的主要技术

智能能家居系统应用的主要技术包括网络控制技术、通信技术和移动终端技术。

图2 物联网技术层次结构

3.1 网络控制技术

3.1.1 通过家庭网关的互联

家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信网络之间的数据交换功能。同时，网关一般还负责家庭智能设备的管理和控制。

3.1.2 通过外部扩展模块实现与家电的互联

为实现家用电器的集中控制和远程控制功能，家庭智能网关通过有线或无线的方式，按照特定的通信协议借助外部扩展模块控制家电或照明设备。

3.1.3 嵌入式系统的应用

以往的智能家居中，绝大多数是由单片机控制的。随着新功能的不断增加和性能的不断提升，将处理能力大大增强的具有网络功能的嵌入式操作系统和单片机的控制程序作相应的调整，使之有机地结合成为完整的嵌入式系统。

3.2 通信技术

通信技术分为有线通信和无线通信技术，大多已日臻成熟。基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统，由于具有低成本、低功耗、较远的覆盖范围及通用性强的特点，将成为智能家居系统中的又一亮点，必将给现代智能家居系统带来一场新的变革。

3.3 移动终端技术

移动智能终端以智能手机为代表，另外还包含平板电脑、笔记本、智能电视等。移动智能终端内嵌嵌入式操作系统，目前被广泛推崇和得到迅速发展的是开放的、自由的Android系统[3]，主要应用在移动互联网方面。移动互联网是将移动通信和互联网二者结合起来的、融为一体的移动通信网络，在最近几年里，移动通信和互联网是当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度是任何预测家未曾预料到的。

4 智能家居的主要研究内容

智能家居系统可满足个性化需求。可以按不同用户的需求，定制不同的方案。同时，也可模块化服务，以满足不同层次客户的需求。从客户需求上分析，智能家居系统的主要研究内容如下：

（1） 通过移动智能终端，如智能手机等，随时随地控制家中电器的开关和监测信息家电的工作状态。

（2） 以“情景模式”一键组合控制家电，实现场景设定。

（3） 支持上述功能的同时，同样可以使用家电原有的控制方式。

（4） 实时视频，让主人对家中的状况一目了然。

（5） 当家中发生警情时，可以自动打电话或发短信通知，并同时通知小区的物业，保安可第一时间到达现场。

（6） 网关服务器的密码以及网络控制页面的登录密码，可以随时更改，保证系统安全性。

5 智能家居通信方式比较

智能家居不同厂商产品的区别主要体现在通信组网方式上。市场上所有的产品无外乎有两种进行数据传输的方式，分别是有线方式和无线方式。

有线方式即总线控制方式，如EIB、C-Bus、H-Bus、LonWorks、SCS、RS-485等。有线方式因为需要进行布置复杂的线路，对原有建筑造成不同程度的破坏，而且维护、扩展也会带来很多局限性，所以，采用有线通信方式的智能家居产品正在逐渐被淘汰。

无线方式包括射频、载波、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等。本文的智能家居产品采用ZigBee组网方式，而目前国内仅有个别厂家采用ZigBee组网方式。表1所列是对各种无线组网方式的智能家居系统进行的比较。

在表1中，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是最低功耗和成本的技术，这些特点决定了在智能家居中采用ZigBee组网是非常合适的。

6 基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统

6.1 系统框图和主要实现原理

基于ZigBee的智能家居系统是未来智能家居系统的主流，该系统包含终端节点、路由器节点、传感器网络用户终端、远程监控终端（如手机移动终端）等。图3所示就是基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统图。

图3 基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统

在基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统中，终端节点是整个网络的关键，它的作用是开启并配置无线传感器网络。网络启动成功后，通过路由器节点、网络用户终端，无线传感器网络接收各节点的信息，并处理这些数据，将有用信息通过用户交互程序显示给用户，然后接收用户指令，再通过无线传感器网络将指令传递到相应的设备终端节点。如果要通过互联网远程控制，那么传感器网络用户终端还要连接到互联网，接收来自远程智能终端的指令，起到无线传感器网络与远程终端通信桥梁作用。

6.2 系统各部分的功能

6.2.1 终端节点

终端节点主要由传感单元、处理单元、无线通信单元和电源单元四个基本单元组成，其结构如图4所示。终端节点对于网络的建立和维护没有责任。其加入网络后主要任务有两个：一是通过传感单元中的传感器，采集物理信息并进行模拟量到数字量的转换，处理单元负责信息存储和处理，并送入无线通信单元，后者通过无线网络上传；二是接收用户终端的指令，控制设备作出相应的动作。

图4 终端节点结构图

6.2.2 路由器节点

路由器节点的主要功能有两个，一是为终端设备节点提供多跳路由，二是允许新启动的节点加入网络，其作用相当于互联网中的路由器。

6.2.3 协调器网关

协调器网关是家庭控制网络的主控设备，要求必须由至少一个ZigBee网络的FFD设备组成。一方面，它主导家庭内部网络建立的整个过程，主要包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、数据转发表、设备关联表等几个方面；另一方面，作为家庭网关和设备节点之间的桥梁，完成家庭网关和家居设备节点的通信。家庭网关对外可以提供各种远程智能控制接口，操作者可以通过手机移动终端连接到Internet访问家庭网关的相关接口，对家中的家居设备节点进行数据访问或者控制。

6.2.4 移动智能终端

移动智能终端可以是任意一台接入互联网的计算机设备，这时传感器网络用户终端充当通信桥梁。远程控制终端通过身份认证后，就可以C/S模式或者B/S模式与传感器网络用户终端进行通信，远程控制智能家庭网络。比如，我们出差长时间不在家，可通过移动智能终端远程监控家中的环境，定时打开通风设备改善房间空气环境；或者我们下班前可通过移动智能终端远程控制空调或地暖设备工作，回到家就可以享受到我们想要的舒适环境。

6.3 系统采用ZigBee技术的主要特点

（1） 功耗低。具备多种休眠模式，在待机模式下，普通电池即可支持长达数月甚至一到两年的连续工作。

（2） 可靠性高。ZigBee采用CSMA-CA碰撞避免机制，避免了数据包发送时信道的竞争和冲突。其MAC层采用完全确认的数据传输机制，设备发送出去的每一个数据包，接收设备在接收之后都必须回传一个确认信息，发送方才能开始新的传输。

（3） 网络容量大。具有星型结构、树状结构、网状结构等拓扑，一个全功能设备可以管理254个节点设备，全功能设备之间还能组成覆盖范围更大的网络，网络的最大容量可达2542个节点。

（4） 成本低。ZigBee网络的重要特点就是数据传输速率低，通信协议简单，极大地降低了组网的成本。大范围组网时，每个节点的成本可以降到3美元以下。

（5） 数据安全。ZigBee提供了完整的安全机制，有效防止网络被篡改，防止信息的截获与窃听，并提供了多种加密方法保证数据传输的安全性。

（6） 通用性。由ZigBee技术联盟主导ZigBee标准的制定与修改，并保持了设备和协议通用性和完好的开放性。

6.4 系统采用移动终端技术的主要特点

移动终端应用移动互联网，而移动互联网是将移动通信和互联网二者结合起来的、融为一体的移动通信网络。在最近几年里，移动通信和互联网是当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，具有广阔的应用前景。

典型的移动终端平台是Android 平台。Android是Google公司针对智能终端开发的一个平台，基于linux内核，是开放、开源的系统，其大部分应用主要是用java开发，具有很好的跨平台性。实际上，移动终端就是一个可移动的计算机。

7 结 语

本文对基于物联网技术的智能家居系统进行了研究与探讨，分析了智能家居的架构和物联网技术层次，提出了一套基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统。该系统采用ZigBee技术和移动终端技术，具有诸多显著特点。本文通过对通信方式进行比较后，在家居系统中选择ZigBee通信技术，通过分析说明了ZigBee技术在楼宇自动化领域具有广阔的发展和应用前景。系统在应用中选择移动终端技术，移动终端技术具有基于移动互联网和可靠的嵌入式等特点，使智能家居控制系统具有智能化和可移动性。基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统能将家庭中的家居设备连接到网络中，使传统家居设备具有自动化、智能化等新特征，是未来智能家居的主流发展模式。

参 考 文 献

[1] The EPCglobal Network?. Overview of Design Benefits and Security [EB/OL].[2004-09-24]. http：///documents/TheEPCglobalNetworkfromepcglobalinc_001.pdf.

[2] RUIZ L B， NOGUEIRA J M， LOUREIRO A A F. A management architecture for wireless sensor networks[J]. IEEE Communication Magazine， 2003， 41（2）： 116-125.

[3] 田森，李大和.用Android开发手机应用[J].程序员，2008（1）：25-27.

[4] 原羿，苏鸿根.基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J].计算机应用与软件，2004，21（6）：89-91.

[5] 金纯，罗祖秋，罗风，等.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京：国防工业出版社，2008.

[6] 王权平，王莉.ZigBee技术及其应用[J].现代电信科技，2004（1）：33-37.

[7] 宋杰，党李成，郭振朝，等.Android OS手机平台的安全机制分析和应用研究[J].计算机技术与发展，2010（6）：152-155.

[8] 刘爱军.物联网技术现状及应用前景展望[J].物联网技术，2012，2（1）：69-73.

第12篇

关键词：物联网；安全；隐私；问题；研究；分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.113

神华国华神木发电有限公司的两台锅炉系北京巴布科克・威尔科克斯有限公司生产的B&WB-410/9.81-M型单汽包、集中下降管、自然循环、∏型布置、采用直流燃烧器四角切圆燃烧的固态排渣煤粉炉，自投产以来主要燃用当地周边小煤矿煤。08年以来，由于煤碳供应紧张，煤价攀升，公司经营压力增大，公司的燃煤采用掺烧一定比例的工程煤，对锅炉的安全稳定运行带来不利影响。

1 劣质煤的特点

劣质煤挥发份含量低，发热量低，灰分含量高，可磨系数小。锅炉燃用劣质煤时，煤粉气流的着火距离延长，火焰温度低，火焰中心易偏斜。四面墙温度偏差大，火焰稳定性差，闪烁严重，易造成局部断火，甚至造成锅炉灭火事故。煤种灰分含量大，火焰燃烧不剧烈，炉膛、受热面、烟道等处飞灰磨损加剧，易造成受热面及承压部件磨损及泄露，造成锅炉排灰、排渣困难。烟气中灰分增大且灰的温度高使烟温升高，造成汽温升高，减温水量增加，过热器过热，使汽温调整困难，机组经济性下降，甚至对锅炉安全运行带来隐患。

2 劣质煤对锅炉设备的影响

2.1 煤质变化对锅炉效率的影响

锅炉效率与煤质及运行条件有关，但主要取决于煤质。判断煤质燃烧情况，不能仅以煤的常规分析，即工业分析和元素分析结果作为依据，煤质是设计电厂锅炉的基础，锅炉只有在燃用接近设计煤种时，才能取得较好效益，大范围改变煤种，其运行特性也将发生较大变化。锅炉燃用低发热量劣质煤时炉膛火焰中心上移，使烟温升高，减温水量增大，排烟温度升高，锅炉效率下降。

2.2 劣质煤对锅炉受热面结焦影响

受热面结焦粘污与煤灰的酸碱比、熔渣粘度、含铁百分比、灰熔融温度、煤的烧结强度和含钠量有关。煤种不同，其上述特征参量也将不同。锅炉燃用劣质煤时，煤粉气流的着火距离延长，炉内火焰气流不均，火焰中心偏斜，是造成锅炉受热面结渣的主要原因.

2.3 煤质变化对锅炉受热面磨损的影响

锅炉受热面的磨损与灰的特性、温度、烟气流速和灰量有关。当以低灰份且灰中坚硬物含量比较少的煤作为锅炉的设计基本标准时，烟气流速可以选得较高，也不需要采用防磨措施，比如将该锅炉改燃用高灰份且灰中坚硬物质含量比较多的煤时，烟气通道中灰量增加，同时对于多灰的煤为了燃烧完全又须增大供风量，使烟速提高，将使受热面磨损加快。从目前电除尘灰量来看，现入炉煤灰量远远超过设计煤种的灰量，约为以前灰量的2倍以上，故对过热器和尾部受热面的磨损问题应作为影响锅炉安全的重大问题进行研究。

2.4 对过热器的影响

锅炉燃用高灰份、低挥发份的劣质煤时造成过热器超温：主要原因为劣质煤着火迟，使火焰延长，多灰煤粉所需燃烬时间较长，劣质煤结焦性强，造成水冷壁吸热减少，炉膛出口偏高，导致炉膛出口烟温及其烟气的均匀性变差，出现过热器超温。

2.5 对制粉系统的影响

燃用劣质煤时，由于入炉煤中杂质很多，尤其是被粉碎的煤矸石、矿石和砂类物，大大降低了煤的可磨性，使单位钢耗大幅度增加。入炉煤煤质差，导致入炉煤量大幅增加，制粉系统磨损问题日益突出。一次风管、喷燃器口磨损漏粉的缺陷较以前明显增加。

2.6 对除灰系统的影响

现入炉煤煤质差、灰份高、灰量大，已远远超过仓泵的承受能力。主要表现在：煤质差灰量大时，一电场的仓泵进料时间特别短，仓泵进料的时间仅有十几秒。由于公司除灰采用手动控制，一不注意，仓泵下料太满，导致仓泵及输灰管道堵塞，造成仓泵加压阀、喷射阀管道磨损。

3 采取的主要措施

通过分析劣质煤对锅炉设备的影响，锅炉专业人员面对现实，在锅炉运行过程中，积极试验和摸索，制定了相应的可操作性强的应对措施，努力调整好锅炉的燃烧工况，保证锅炉的安全稳定运行。

（1）对于易结焦的煤，采用较小的假想切圆直径，切圆直径越大气流越易贴边，下层、中层二次风应关小些，使下部气流贴边少，上部扰动增强。四角一次风速要配比均匀，保证炉膛燃烧稳定，均衡各层给风机转速，以降低局部热负荷，使炉内温度趋于均匀。

（2）加强对锅炉运行人员的技术培训，使锅炉运行人员充分掌握各煤质指标变化是如何对锅炉燃烧产生影响的，以便针对不同煤质进行相应的燃烧调整。并要求运行人员随时掌握燃煤情况，注意煤质变化。加强对炉膛负压、氧量、火焰监视器的监视和其它仪表的运行分析，发现异常情况应及时正确处理。

（3）选择合理的配煤方式，根据不同矿井煤质情况进行掺烧，尽量减少入炉煤中所含杂质，减缓劣质煤对锅炉结渣的影响。目前，神木公司在运煤燃煤渠道上采用先化验、后选矿，适当掺配的原则，效果比较明显。只有使入炉煤的煤质较均匀，才能保证设备调整运行的延续性。

（4）对于制粉系统，我们采取四磨三运，定期检查、清扫、修理的原则。对磨损部位及时进行焊接或挖补处理，确保设备长期处于完好状态，防止磨损泄漏导致煤粉自燃。

（5）对于除灰系统的影响，主要对仓泵料位计进行了改装，降低仓泵料位，从而避免因仓泵料位过高造成仓泵满料和输灰管道堵塞磨损等问题，对仓泵加压阀、喷射阀管道加装新型逆止阀，管道弯头改为大半径弯管，从而减少对加压阀、喷射阀管道的吹损和磨损。

4 小结

通过几年的摸索与调整，锅炉专业在燃烧劣质煤方面总结出一套行之有效地方法，在保证设备安全稳定运行的前提下，设备各项参数也达到设计要求，为公司效益最大化、安全持久化作出了应有的贡献。

参考文献：

[1]刘振东，杨杰.劣质煤对电站锅炉安全、经济运行的影响[J]. 电站系统工程，2006（06）.

第13篇

关键词：物联网技术；智能公交；调度系统

前言：随着社会经济文化的不断进步发展与人民物质生活水平的日益提高，城市化进程不断加快，由此而产生的城市交通拥堵问题成为当下急需解决的重要问题。在科学技术迅猛发展的信息化网络时代中，为解决城市交通拥堵的现状以及方便广大人民群众日常的出行情况，产生了物联网技术下的智能公交调度系统，基于物联网技术的智能公交调度系统能够根据先进的物联网技术，将公交车、公交站点以及乘客之间的信息进行有效的共享，从而为智能公交调度系统提供较为全面的信息，由此可见本文对基于物联网技术的智能公交调度优化研究具有现实意义。

一、物联网技术的内涵

物联网技术的发展核心和基础仍主要是以互联网技术为主，物联网技术是在互联网技术发展基础之上，逐渐形成的延伸性和扩张性的一种新型网络技术，物联网技术的客户端能够通过延伸和扩张的特点，实现物品与物品之间的信息交换和相互之间的通讯。其具体的内涵是通过红外线网络感应器、全球定位系统、红外线激光扫描仪器等诸多信息传感器设备，通过先进的技术，将相关物品之间与互联网进行有效的连接，并实现相互之间的信息交换和通讯，由此通过物联网技术实现智能化的信息识别、系统追踪以及监控管理的网络技术。

二、物联网技术下的智能公交调度系统

（一）物联网技术下智能公交调度的运输层

物联网技术下的智能公交调度系统主要包含三层结构，首先是物联网技术下智能公交调度的运输层。物联网技术下的智能公交调度运输层是完成公交调度中心与公交调度感知层获取信息并传输的主要手段，能够有效完成运输层和感知层的互联功能。智能公交系统通过物联网技术，采用无线传感网络，将通过物联网所采集到的相关数据信息转达到智能公交调度系统中心，同时在公交调度系统中心的控制协调系统下，将公交调度系统的运输层与感知层的信息进行转换和共享，从而使各公交都能够获取相应的信息。物联网技术下智能公交调度的运输层能够通过对物联网技术的应用，获取相关的公交车、公交站点以及乘客的相应信息，从而使智能公交在资源共享的前提下，支配好各公交的流程走向，从而在一定程度上为城市交通减轻压力，促进广大人民群众的出行方便[1]。

（二）物联网技术下智能公交调度的感知层

物联网技术下智能公交调度的感知层也是物联网技术下的智能公交调度系统的结构。智能公交调度的感知层位于物联网技术层次结构中的最底层，信息感知层能够通过对物联网技术的应用，实现对物理世界包括智能公交的智能信息感知识别、对相应有价值的信息进行采集和处理以及对资源共享进行有效控制等。智能公交调度系统的信息感知层主要作用是对公交车量、公交站点以及公交乘客相关信息的采集。本文主要对公交车辆信息检测和乘客信息监测进行分析。一方面在公交车辆信息监测过程中，智能公交调度系统将采用射频识别技术，将智能公交依次嵌入射频识别技术的标签中，在各个公交站点处安装相应的阅读器，由此当智能公交车经过站点时，公交车辆的信息便会通过阅读器被识别，同时通过全球定位系统能够对智能公交车辆实施跟踪[2]。

另一方面在乘客信息检车过程中，关于公交乘客的信息检车主要是根据公交车站点，对其中上下车的公交乘客进行统计，在此过程中，可以在乘客公交卡中嵌入射频识别标签，同时与公交车内的射频识别系统进行统一，但射频识别技术的在乘客公交卡中的应用尚不成熟，主要是由于在部分中小城市中，无法满足人手一张公交卡，因此对于相关公交乘客信息的采集尚未成熟。另外，通过对智能公交车中实施红外线检测技术，即在公交车的后门两侧安装红外线智能感应装置，装置时需要根据人身高不同的特点进行适当的装置，通过在公交车后门安置红外线检测技术，能够有效提高公交乘客计数的准确性。

（三）物联网技术下智能公交调度的应用层

物联网技术下智能公交调度的应用层是物联网技术下的智能公交调度系统的第三层结构。互联网技术下的智能公交应用层主要是将智能公交调度的运输层和感知层所得到并传递的各种信息，通过物联网技术进行科学护理的筛选、分类以及分析，并根据分析后的结果对相应的数据和信息作出具体的处理。智能公交调度系统在调度过程中，通过建立静态调度模型，能够对物联网技术下的智能公交调度实现日常工作中的调度工作，同时也能够通过智能公交调度的运输层和感知层所传递的信息，对相应的功能进行反馈，并呈现到各个公交站点的显示牌上，为公交乘客提供相对及时、实时和准确的公交到站信息，以便提高智能公交车的利用率，同时也对广大人民群众的出行创造较为方便的途径[3]。

三、粒子群优化算法下的智能公交调度系统

粒子群优化算法是一种全局式的优化算法，该算法能够有效解决物联网技术下公交调度系统中较为复杂的优化问题。粒子群优化算法的主要特点是其运算的结构较为简单、预算过程中的速度较快，同时需要进行调整的粒子群参数较少，在物联网技术下的智能公交调度系统中运用粒子群优化算法，主要是借助量子特征和量子空间中，粒子没有明确的轨迹，从而能够对整个智能公交调度系统空间通过搜索寻找较为优化的解决方案。针对物联网技术下的公交调度情况，粒子群优化算法以智能公交乘客数据为参考，在具有考虑约束条件的基础上对相应的目标变量进行求解，能够有效的探索出物联网技术下的智能公交调度系统的最优解决方案。

结语：在科学技术迅猛发展的信息化网络时代下，基于物联网技术的智能公交调度系统以其独特的优势，能够将公交车、公交站点以及乘客之间的信息进行有效共享的优点，逐渐广泛应用于公交调度系统中，并日渐占有十分重要的地位。本文主要从物联网技术下之智能公交调度的运输层、物联网技术下智能公交调度的感知层、物联网技术下智能公交调度的应用层等方面对物联网技术下的智能公交调度系统进行分析，同时对粒子群优化算法下的智能公交调度系统进行研究，并具有实际参考价值。

参考文献：

[1]温馨，曾培勇，张全.基于QPSO算法的智能公交调度优化研究[J].现代计算机（专业版），2015，04（26）：7-10.

第14篇

[关键词]农业物联网技术农田节水灌溉系统

中图分类号：S274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0125-01

1 引言

随着信息技术的飞速发展，农业集约化、规模化程度不断提高，使传统农业向现代农业生产方式转变成为必然，为信息技术在农业领域中的应用提供了广阔的发展空间，我国农业发展面临着新的机遇。

水是农业的根本，也是整个国民经济和人类生活的根本。水资源状况和利用水平已成为评价一个国家一个地区经济能否持续发展的重要指标。我国是一个干旱缺水严重的国家。

2 农业用水现状及节水灌溉发展趋势

农业是我国的用水大户，约占总用水量的73%，但有效性很差，水资源浪费非常严重。并且随着城市化和经济社会发展，土地被大量占用，非农业灌溉用水需求在急剧增加，农业与工业、农村与城市、生产与生活、生产与生态等诸多用水矛盾进一步加剧。在我国尽管采取了最严格的耕地保护措施，但大量的农田和灌溉用水被城市和工业占用，耕地资源减少的势头不可逆转，水资源短缺的压力进一步增大。

目前，比较有发展潜力的节水灌溉新技术是：一是与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。二是应用3S技术的精细灌溉技术。三是智能化节水灌溉装备技术。

本文所设计的农田节水灌溉系统是将上述的三者进行有机的结合，在此基础上运用物联网技术，从而实现全自动化与信息化的节水灌溉系统。

3 系统结构设计

农田节水灌溉系统由土壤水分传感器、物联网终端采集单元、喷灌机控制终端、远程监控计算机系统组成。如图1所示。传感器埋入土壤，直接获取0～100cm地表层下各个深度处的土壤水分信息，并将其转化为0～5V模拟电压信号。物联网终端采集单元一方面进行土壤水分信息的采集，另一方面用于在GPRS网络模式下土壤水分信息与监控中心的监控计算机相互传递。监控中心计算机循环接收各个采集终端发送的土壤墒情信息，监控计算机将接收到的数据进行分析，与数据库中的农作物需水量进行比较，形成最佳灌溉计划，监控计算机将灌溉命令下发到喷灌机控制终端，喷灌机控制终端直接控制喷灌机以及深井泵等设备进行灌溉作业。

4 物联网采集单元的设计

物联网采集单元的设计为本系统的终端采集单元，因为农田灌溉上探测范围比较大，数量多、位置不固定并只用于农耕季节等特点考虑，采集终端需要设计成可灵活移动、易于安装的方式，第二在每一个采集终端上安装GPS定位模块，使发送到监控中心计算机上的数据带有地理位置，中心计算机根据上传的数据的地理位置下标来确定采集点具体地理位置，从而实现准确的数据采集。另外，由于数据采集单元放置在农田里，采用的供电方式为“太阳能电池板+蓄电池”。

采集终端主要由MCU单元、采集单元、太阳能供电单元、通信单元、GPS定位单元等部分组成，其结构所示。其中，采集单元利用土壤湿温度传感器采集土壤墒情数据，数据经嵌入式微控制器MCU（MicroControUer Unit）处理后，通过GPRS网络发送至监控中心计算机上，中心计算机收集温湿度数据，并自动显示相关信息。土壤传感器输出的信号被信号调理电路处理后传送到子系统内部的模数转换器ADC（AnMog―to―DistalConvener）。MCU定时启动ADC，进行模数转换并取走数据，然后把经过处理的数据通过串行口传送到GPRS模块，并启动该模块将数据发送到GPRS无线网络。数据被GPRS网络接收后经由网关转送至Internet，最后被连接到Intemet的中心站计算机接收。

嵌入式GPRS模块的供电为直流5V供电，TXD、RXD为通信接口，在本设计中可直接连接至AVR单片机的串行接口上， ONLINE为在线指示接口，当连接到网络以后该端口输出一个低电平信号，通过74ALS04进行反向以后驱动D1发光二极管，当发光二极管点亮以后便证明现在控制器已连接网络。GPS模块通过单片机的COM2口连接。

5 应用前景分析

该系统的室外进行了测试的基础上，2011年在廊坊市安次区马神庙12亩农田上实际应用，取得了显著的效益，节水量较以前比较节约45%左右，晚春播玉米平均亩产929.44公斤，比对照亩增产252.84公斤，增幅为37.36%。对未来农业发展起到了重要作用。

参考文献

[1]梅方权，智慧地球与感知中国―物联网的发展分析，《农业网络信息》2009（12）

[2].孙忠富等，物联网发展趋势与农业应用展望，《农业网络信息》2010（5）

第15篇

关键词：物联网技术；气象灾害；监测预警

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0263-03

Abstract： The Internet of things technology features and advantages of meteorological disaster monitoring and early warning of the perfect fit， the technology will be more widely used in the construction of meteorological disaster monitoring and early warning system. The IOT technology development and meteorological disasters of the main types， influence and characteristics are introduced. Analysis of IOT technology in meteorological disaster monitoring and early warning and prospects for the development of and use value， and puts forward the IOT technology in the construction of meteorological disaster monitoring and early warning system to solve the problem and need to break through the key technology.

Key words： Internet of things technology； meteorological disasters； monitoring and early warning

近年来，气象灾害及次生灾害给国民经济造成巨大损失。气象灾害监测预警的时效性和准确性对于有效防灾减灾起着至关重要的作用。物联网技术的广泛应用可以大大提高气象灾害监测预警的时效性和准确性。

物联网技术的特点是通过大量传感器及感知技术的应用获取监测信息，通过互联网进行实时传输，并对数据进行快速处理和分析。这些特点对于气象灾害监测预警体系的建立具有重要的应用价值。

1 物联网相关技术发展概况

物联网的关键性技术主要包括无线传感技术、无线射频识别技术和纳米技术[2]。随着新技术的发展和广泛应用，物联网的技术优势得到不断的提升，其关键技术也在不断发展。

1.1 无线传感技术

无线传感技术构成的无线传感器网络是远程自动获取信息的先进技术，其监测点的覆盖范围不受有线网络的限制，具有覆盖范围广的特点。其核心技术是传感器节点的定位技术，

典型的无线传感器网络定位技术有以下四种：1基于接收信号强度指示；2基于到达角度；3基于到达时间；4基于到达时间差。

1.2 无线射频识别技术

无线射频识别 （RFID）是一种利用无线射频识别技术识别目标对象并获取对象信息的技术，该技术具有稳定性强、识别速度快、识别效率高等特点。

无线射频识别技术通常由标签、耦合元件和芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，并通过读取器读取标签信息，最终通过天线在标签和读取器间传递射频信号。

1.3 纳米技术

纳米技术的特点在于使得体积越来越小的物体能够在物联网中进行交互和连接，该技术可以扩展物联网的使用范围，增强物联网的应用领域。对气象灾害的精细化监测具有一定的使用价值。

2 物联网技术在气象防灾减灾应用的必要性

2.1 气象灾害的主要类型、影响及特点

气象灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。我国每年由于气象灾害所造成的经济损失是3000-4000亿人民币，占GDP的1-3%。随着全球气候变化进一步加剧，灾害性天气引发的自然灾害呈现多发、频繁态势。各类气象灾害及次生灾害造成的损失和影响不断加重。

气象灾害一般包括暴雨、暴雪、雷暴、冰雹、干旱、洪涝等因素造成的灾害，以及由于暴雨、暴雪引起的山体滑坡、泥石流等次生灾害。这些灾害都可以借助物联网技术的应用，提前预报和预警，并在灾害发生时为指导救灾和转移人民群众提供准确及时地信息[3]。

2.2 物联网技术特点及优势

随着气象灾害发生的频率越来越高，发生的范围越来越广，造成的损失越来越大，原有的气象灾害监测预警方式暴露出诸多弊端，物联网的技术优势恰恰可以弥补这些弊端。 构建基于物联网技术的气象灾害动态监测系统，具有实时性强和远程监控能力，并且极大地降低了人力成本，同时大幅度提高监测信息的准确性[4] 。这些优势给有关部门科学应对气象灾害提供可靠的依据，同时为防灾减灾节省的宝贵的时间，尽可能地降低气象灾害造成的损失[5]。

2.3 物联网技术在气象灾害监测预警中的发展前景

2.3.1 利用物联网技术建立智能气象灾害监测网

目前有一种叫ZigBee的无线通信技术，其特点和优势对于建立智能气象观测网具有很强的现实意义。特点如下：

1）低功耗： ZigBee设备非常省电，仅靠两节5号电池就可以维持6个月到2年左右的使用时间，而目前使用的其它无线通信设备功耗都要远高于ZigBee设备。如此低的功耗对于气象灾害监测点往往建在极端恶劣且没有供电设施的地区显得尤为重要。

2）时延短： ZigBee设备的通信时延是30ms，休眠激活的时延是15ms。如此短的时延即提高了通信的实时性，又提高了通信的可靠性。这非常符合智能气象观测网的技术要求。 为大幅提高智能气象观测网的通信质量提供了基础。

3）网络容量大：一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络， 而一个Zigbee网络最多可以容纳255个设备。如此大的网络容量可以增强气象灾害监测点的密度，为灾害监测的精细化奠定了基础。

4）低成本： ZigBee模块的初始成本在50元人民币左右，估计随着ZigBee技术的不断成熟，其成本还有很大的降幅空间。

5）安全可靠： ZigBee技术采用了双向确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中接受方没有确认，发送方将启动重新发送，直至发送成功。同时支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法。

综合以上技术优势和特点，构建基于ZigBee技术的智能气象灾害监测网将成为目前的最佳选择[6]。气象灾害监测站点分布地域广、密度大、大部分地区属于没有供电设施的无人区或者电力设施落后的乡村和山区，并且气象观测数据形成的报文比较小，易于传输。因此，ZigBee无线通信技术完全符合智能气象灾害监测网的要求。

智能气象灾害监测网点由一个主控制器和若干个传感功能节点，主控制器和传感功能节点的距离在10米至100米之间。传感功能节点（RFD）包括温度传感器、气压传感器、雨量传感器等。智能气象灾害监测网拓扑图如图1。

每次观测采集数据时，由主控制器呼叫传感设备建立连接，传感设备将采集到的数据发送至主控制器，主控制器汇集数据，通过科学的算法得到精确的数据，再由主控制器通过现有通讯手段将数据传送至信息中心或者应急指挥中心。

2.3.2 利用物联网技术建立气象灾害信息立体获取体系

物联网技术在气象灾害监测预警，灾害应急救助方面具有重要应用价值。气象部门应该加大相关技术及应用研究，通过科学引导、统筹规划，推动气象灾害监测预警信息平台建设，建立一体化的灾害信息立体获取体系和统一指挥协调机制，提供强大的技术支持[7]。

3 基于物联网的气象灾害动态监测系统架构

气象灾害动态监测系统主要由智能观测系统、数据传输系统、智能数据处理系统、预警信息系统等四个子系统组成。（图2）

3.1 智能观测系统

智能观测系统充分利用物联网技术和设备，构建气象智能观测网，解决地面气象观测自动站实时观测数据异常和缺测，提高实时观测数据的时效性、准确性和可用性，进而大幅提高采集数据的质量，实现观测精细化。并且可以根据实际需要进行远程控制和设备自检，提高自动站设备的稳定性，为气象灾害监测预警服务提供数据支撑。

3.2 数据传输系统

数据传输系统主要利用GMS、CDMA和气象卫星等网络，建立观测网站点与网络中心之间的信息传输，确保数据的安全、可靠和畅通。前端气象灾害监测可采用ZigBee无线传输技术组网并将传感信息互联上传，物联网网关设备将采集信息进行收集并通过3G、WLAN、北斗等通讯接口回传至网络中心。

3.3 智能数据处理系统

数据处理系统对前端传感设备采集的数据进行汇总分析，并通过专用的数据处理软件和特定的数据计算方法对实现监测数据进行智能分析，自动生成特定格式的灾情报文。最终发送给预警信息平台。

3.4 预警信息系统

根据实时数据自动预判灾害预警，及时会商，并利用现有自动化的网络通讯方式进行信息联动，确保政府和人民群众及时获得灾害预警信息。

4 结论

随着RFID技术、ZigBee技术、传感技术、纳米技术、无线通信技术等物联网及相关技术的快速发展，物联网在气象灾害监测预警体系中的应用将越来越广泛。气象灾害监测预警体系的可靠性、稳定性、实时性、准确性将得到大幅的提升。气象和有关部门可以通过物联网随时随地获知当前和未来一段时间的气象灾害预警信息。对提高灾害预警和防灾减灾提供了更为有效的技术保障，大大提高气象部门的精细化服务水平，为国家和人民群众减少或降低由于气象灾害带来的生命和经济损失。

参考文献：

[1] 董爱军，何施，易明.物联网产业化发展现状与框架体系初探[J].科学进步与对策，2011（14）：61-65.

[2] 王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报物， 2009，23（12）：1-7.

[3] 梁慎青，李永生，李泽杰.探讨物联网技术在气象中的应用[J].电脑知识与技术，2013，9（15）：3646-3648.

[4] 王建宙.“物联网”将成为经济发展的又一驱动器[J]. IT时代周刊，2009（10）：20.

[5] 张霭琛.现代气象观测[M].北京：北京大学出版社，2008.