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序論:在您撰寫物聯網技術論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
目前在國際上對于物聯網尚沒有一個公認的定義,比較廣泛的解釋是,物聯網是指將各種信息傳感設備,如無線傳感器網絡(WSN,Wireless Sensor Network)節點、射頻識別(RFID,Radio Frequency Identification)裝置、紅外感應器、移動手機、PDA、全球定位系統(GPS,Global Positioning System)、激光掃描器等各種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。在這個網絡中,物品變得“有感覺,有思想”,能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。其實質就是將傳感器等裝置嵌入物體并進行聯網以最終接入互聯網,通過使物體具有“智慧”,從而延伸人類感知、控制外部世界的能力。
物聯網的網絡架構
在物聯網的網絡結構中,包括四個層次:
最底層是傳感器網絡層,即以傳感器、RFID以及各種手機、PDA等機器終端為主,完成對底層信息的全面感知和采集功能;
第二層是傳輸網絡層,即通過現有的互聯網、廣電網絡、無線通信網等網絡,實現數據的匯聚和傳輸功能;
第三層是中間件層,通過構建中間件來屏蔽各類傳輸網絡的差異性,為上層應用提供統一的數據調用接口,同時對傳輸網絡層匯聚上來的信息進行理解、推理和決策;
最上層是應用和服務層,即通過對調用數據的處理和解決方案來管理和控制手機、PC等終端設備,實現人們所需要的應用服務;或者與行業專業技術深度融合,與行業需求結合,實現行業智能化。
傳感器技術
傳感器是一種物理裝置或生物器官,能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學組成(如煙霧),并將探知的信息傳遞給其它裝置或器官。國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是:“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成”。根據傳感器工作原理,可將其分為三大類:
(1)物理傳感器
物理傳感器應用某些物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應,將被測信號量的物理量轉換成便于處理的電信號。
(2)化學傳感器
化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
(3)其它
物聯網的用途
聯網用途廣泛,遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。文獻[6]-[11]列舉了物聯網技術在各行各業中的應用。
國際電信聯盟于2005年的一份報告曾描繪“物聯網”時代的圖景:當司機出現操作失誤時汽車會自動報警;公文包會提醒主人忘帶了什么東西;衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等等。億博物流咨詢生動的介紹物聯網在物流領域內的應用,例如一家物流公司應用了物聯網系統的貨車,當裝載超重時,汽車會自動告訴你超載了,并且超載多少,但空間還有剩余,告訴你輕重貨怎樣搭配;當搬運人員卸貨時,一只貨物包裝可能會大叫“你扔疼我了”,或者說“親愛的,請你不要太野蠻,可以嗎?”
物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,具體地說,就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合,在這個整合的網絡當中,存在能力超級強大的中心計算機群,能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制,在此基礎上,人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活,達到“智慧”狀態,提高資源利用率和生產力水平,改善人與自然間的關系。
毫無疑問,如果“物聯網”時代來臨,人們的日常生活將發生翻天覆地的變化。然而,不談什么隱私權和輻射問題,單把所有物品都植入識別芯片這一點現在看來還不太現實。人們正走向“物聯網”時代,但這個過程可能需要很長的時間。
物聯網的發展趨勢
物聯網不是科技狂想,而是又一場科技革命。
物聯網使物品和服務功能都發生了質的飛躍,這些新的功能將給使用者帶來進一步的效率、便利和安全,由此形成基于這些功能的新興產業。
物聯網需要信息高速公路的建立,移動互聯網的高速發展以及固話寬帶的普及是物聯網海量信息傳輸交互的基礎。依靠網絡技術,物聯網將生產要素和供應鏈進行深度重組,成為信息化帶動工業化的現實載體。據業內人士估計,中國物聯網產業鏈今年就能創造1000億元左右的產值,它已經成為后3G時代最大的市場興奮點。
有業內專家認為,物聯網一方面可以提高經濟效益,大大節約成本;另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。目前,加拿大、英國、德國、芬蘭、意大利、日本、韓國等都在投入巨資深入研究探索物聯網。同時,有專家認為,物聯網架構建立需要明確產業鏈的利益關系,建立新的商業模式,而在新的產業鏈推動矩陣中,核心則是明確電信運營商的龍頭地位。
1.1消防產品生命周期管理系統該種系統主要以產品的生命周期理論為主要指導理念,并利用現代信息技術、計算機技術和無線網絡和有線網絡技術,實現對消防產品生命周期內的全時間跟蹤管理,實時動態的獲取相關產品的生命周期、空置時間以及相關的其他有效信息,為科學的管理的這些消防產品提供有效地、合理的管理手段和管理方法。消防產品生命周期管理系統主要貫穿于產品使用的全過程,是面向各種消防產品生產、銷售、施工和維護管理以及質量監督管理的開放性的平臺。利用系統的掃描技術可以實時的對相關產品的標簽進行掃描,能夠辨別消防產品的質量和生產、運輸、安裝和維護等各個環節的信息和數據采集過程。在掃描過程中,由于各種消防產品都是以自己獨特的編碼和數據錄入到系統中,因此操作者可以利用這個系統很方便的實現對消防產品質量的監督和管理。同時,該種系統還實現了對消防產品從生產到使用到維護和報廢等各個階段的監督和控制,為各種用戶提供了一個綜合性能較高的信息查詢平臺,這個平臺的好處就是任何的消防產品一旦出現任何的問題,利用該種信息平臺可以及時的查詢到是哪一個流程或者環節出現了問題。
1.2消防設施遠程監控系統消防設施遠程監控系統在我國有著廣泛的應用時間和范圍。該種系統剛開始時只是應用于消防火警報警系統中,通過火災自動報警監控裝置可以自動的獲取系統中報警裝置的故障和發生火災的地方,隨著我國信息技術的進一步發展以及我國消防系統的未來發展的需求,不少省市的消防部門已經開始嘗試將其應用到其他消防設施的監控中去,但是從總體應用情況來看,不容樂觀,應用的效果還有待提高。利用物聯網技術對消防設備進行全過程的監督和控制,是將來消防物聯網系統應該重點研究的領域。消防設備運行情況的良好與否,直接關系到火災預警系統和火災及時撲救的效果,其重要行不需要重點說明。但是在我國現今的消防系統中,各種消防設備的種類和功能繁多,其基數比較大,管理方面存在粗放管理現象嚴重,在使用過程中缺乏有效地監督管理手段。對于未來消防設備的遠程監控系統,應該積極的使用傳感技術、計算機技術和互聯網技術對這些設備進行遠程的實時監督和控制,及時的掌握消防設備的運行現狀,對于其中的問題要及時發現,及時處理,及時解決,顯著提高消防系統的應急處理時間,保證各種消防設施運行的完整和有序,有效地抑制火災的發生和提高火災撲救的工作效率。
1.3危險區域監督管理以及預警系統危險區域監督管理以及預警系統是一個復雜而龐大的系統工程,主要涉及到消防環境、消防設施、消防人員以及消防管理等很多方面。國內外關于該種系統的研究已經取得了比較多的應用成果。根據我國消防系統的實際需求,危險區域監督管理以及預警系統的建設應該尋找到計算機危險的臨界點,能夠有效地預測危險以及造成危險的各種后果,以便能夠形成有效的預警對策和監督管理措施。同時,消防人員要將計算機處理出來的結果和危險性進行有效地分析和研究,在最大程度上降低火災的發生率和事故后果的損失情況,提高危險區域的監督和管理水平,以便為消防部門提供更加科學、合理、詳細、有針對性的對策。
1.4現場態勢信息系統消防部門滅火救援的現場態勢信息系統只要包括了現場環境監測、消防人員定位感知、消防車輛動態監測、現場消防設備與物資監督管理等內容,該種系統能夠有效地提高消防部門滅火救援的質量,能夠有效的提高救援信息的傳遞和災情信息的資源共享,在最大程度上保證消防部門及時的掌握火災的態勢和消防部門警力調動的情況,提高消防決策的能力等,為消防部門打造現代化的消防信息系統提供堅實的技術支撐。
2.結語
在以往網絡項目的鋪設過程中,對于人類難以到達的區域以及較為惡劣的環境,往往會由于實際需要的傳感器數目過多以及環境等因素的限制而使得維護以及鋪設工作存在很大的困難。而通過我國電信的無線傳感器網絡技術,則能夠有效的為各行業減少這部分復雜工序的建設、維護費用。
2我國電信物聯網應用案例
近年來,我國的城市化進程得到了較大程度的發展,而電梯的應用數量也隨著電梯普及率的上升而不斷增加。在此過程中,電梯的管理以及安全等等也受到了社會各界的廣泛關注,而電信物聯網的應用,則能夠對電梯進行更好的管理。對此,我國電信專門研發一種新的電梯管理系統,其通過對3G無線網絡、音視頻技術、傳感網技術等應用來對現今城市中電梯設備進行相應的決策分析、應急調度以及視頻監控等等。而在其基礎功能中,則主要包括了信息共享、設備應急管理、數據評估以及動態監管等形式,從而能夠更好的幫助電梯管理者對電梯進行更為安全的信息化管理,其主要功能有以下幾種。
2.1應急調度系統
在此系統中,其通過3G、音頻視頻以及物聯網等技術來使管控中心更好的對電梯在實際運行過程中的各類數據進行采集、監控,并在問題發生時對其進行應急處理。同時,通過系統對電梯各方面信息作出實時分析評估,并在對數據評估后設計一系列應對以及策略方案,則能夠使電梯能夠具有有效、長期的遠程信息管理。而當有緊急事故發生時,應急處置中心則能夠根據系統中的電子地圖對出現問題的電梯進行第一時間的定位以及跟蹤,從而能夠在對所具有的應急資源進行調控,進而在最短時間解決電梯問題。
2.2實時監控系統
在對電梯管理的過程中,對其進行監控也是其中的一項重要工作。而在此系統中,則能夠通過傳感器的應用對電梯的各類信息進行采集,從而實現對電梯的實時監控,有效進行電梯管理、積極應對電梯故障,并為設備的安全性能評估提供數據依據。而在所采集的數據中,則主要有電梯的基本信息采集,如電梯的出廠信息、檢驗信息以及重要技術參數等等;其次是電梯的實時信息采集,如電梯在運行過程中所具有的運行狀態、樓層、方向等等;最后,則是電梯的故障信息采集,其中則主要包括當電梯發生故障時的圖像、聲音等信息的采集。而當故障處理結束后,也會由平臺生成報警記錄,對故障原因、故障排除時間、故障排除后的電梯狀態形成故障處理記錄。
3結語
1.1設備運行狀態監測
配電網設備運行狀態監測基于溫度、電流、濕度等特征量,主要監測配變接頭溫度、設備接頭溫度、低壓柜出線電流、線路接頭溫度、電纜終端頭及中間接頭溫度等。在需要進行溫度監測的配電網設備上安裝溫度傳感器,監測設備變化情況,達到預警值,就發出報警信息。配變接頭溫度監測,采用無線溫度傳感器實現接頭溫度監測,當配變接頭發熱時會被傳感器感知,并將檢測到的溫升值通過無線傳感器網絡傳輸到后臺處理系統進行處理、展示、告警。低壓柜出線電流監測,采用不同規格的低壓配電綜合傳感器節點,實現三相線路的電壓電流在線監測,同時可監測空氣開關的觸頭溫度。線路接頭溫度監測,采用無線溫度傳感器實現配電網線路接頭溫度的在線監測。
1.2運行環境狀態監測
配電網運行環境監測基于溫濕度、水浸、水位等特征量,主要監測站所室內及柜內環境溫濕度、站所滲漏水、電纜溝水浸狀態、水位狀態等。站所室內及柜內環境溫濕度在線監測,按需安裝相應的無線溫濕度傳感器,實現室內及柜內環境溫濕度在線監測。站所滲漏水監測,在室內合適位置安裝水浸傳感器,檢測站所滲漏水。電纜溝水浸狀態、水位狀態監測,在站所的電纜溝內布置水浸傳感器,實現電纜溝的水位、水浸狀態監測。
1.3安全防護
配電網安防基于開啟狀態、煙感、振動等特征量,主要監測站所門、電纜蓋板狀態、煙感、桿塔外力破壞、桿上配變防盜等。站所、柜
門狀態監測,采用無線門磁傳感器實時監測各類設施的門開關狀態和動作次數,并輔以無線振動監測,判斷是否存在各設施門遭外力破壞的情況。電纜溝蓋板狀態監測,采用在電纜溝蓋板在安裝門磁傳感器方式,監測電纜溝蓋板是否有異常打開的行為。站所煙感監測,在室內部署感煙傳感器,實現室內煙感在線監測,實現火災預警或告警。桿塔防外力破壞監測,采用在桿塔上安裝傾斜傳感器和相對位移傳感器等,實現防外力破壞監測。桿上配變防盜,在桿上配變及臺架上選擇合適位置安裝防盜螺栓傳感器節點、張力傳感器,實現配變防盜檢測。
1.4系統構成
系統架構采用典型的三層架構,在感知層采用的是基于統一信息模型的各類傳感設備,采集設備狀態量和環境信息,在網絡層遵循統一通信規約,按統一的標準協議實現傳感器數據的傳輸,應用層建立配電網狀態監測系統平臺,綜合分析和判別多種傳感器的感知信息,過濾無效信息和各種錯誤信息,形成可信告警判據,正確判斷設備異常、環境異常和破壞、盜竊等行為,并及時發出預警信號,構建運行狀態監測、運行環境監測、綜合安防、預警報警、分析統計、在線查看、歷史數據查詢等功能模塊。
2實際應用
2.1配電站所現場配置
在10kV水曲巷站、觀湖鉑庭站等配電站所按照方案進行配置,綜合各類監測數據進行綜合判斷,實現設備溫度監測、環境溫濕度監測、門狀態監測、低壓出線開關電流與溫度監測、電纜溝水浸、水位監測。
2.2架空線路及配變
在10kV中央線進行試點,在柱上開關、柱上配變等設備的接頭上安裝溫度傳感器以實時檢測其工作溫度,同時在柱上配變安裝防盜螺栓傳感器節點、張力傳感器,在電桿上安裝傾斜傳感器和相對位移傳感器等以檢測其是否受到外力沖撞而傾斜,保障架空線路的正常運行。以柱上配變為例,在配變臺架上布設2個防盜螺栓節點,在配變上布設電子圍欄、張力傳感器用于檢測外力拉扯、割斷電子圍欄的鋼絲等破壞行為,一旦發生外力破壞、盜竊,或者敲擊變壓器安裝底座、拆卸防盜螺栓等行為將會觸發現場告警,同時該告警事件也會被傳輸到監測平臺觸發告警事件。
2.3電纜管溝
電纜管溝內的破壞事件包括盜竊井蓋、盜割電纜、傾倒垃圾等,而這些破壞行為均需要打開電纜管溝蓋板,在蓋板上安裝門磁傳感器,監測電纜管溝蓋板是否有異常打開的行為,一旦出現未經授權打開電纜管溝蓋板的行為將觸發告警信號。
2.4網絡通信
在通信方面,既要保證信號傳輸可靠性,也要考慮實施便利和投資經濟性,因此在配置時因地制宜采用了不同的通信方式。配電站所:已有光纖網絡的,采用以太網無線數據基站接入EPON網絡的ONU,進行數據傳輸。光纖網絡未實施的,依據現場條件選擇不同的無線方式進行通信。架空線路:桿塔及設備上的傳感器,數據上傳至在桿塔上的無線數據基站,數據傳輸一般采用光纖通信方式,基站安裝在具備ONU的桿塔上,其他基站通過多條網絡方式將數據發送到該基站。
3平臺功用
3.1系統告警及處理
現場按照一定的策略部署溫濕度、位移、水浸等傳感器,及時采集現場異常工況信息,平臺通過信息融合和綜合分析功能,對監測到的各種信息進行綜合分析和判別,過濾無效信息和各種錯誤信息,觸發平臺預警、告警信息。經人工干預下的報警確認后,通過平面布置圖實現報警點定位,啟動后續工作流程和預案,設備運維人員介入,實現狀態監測的目的。
3.2統計報表及歷史數據查詢
系統可按設備名稱、型號等參數對設備的所有監測數據進行統計分析,并可以報表形式展現,分析設備某段時間內的運行狀態。查詢歷史監測數據、歷史數據曲線、歷史數據變化趨勢曲線、歷史數據K線圖等圖表,用于后期深入分析判斷。
4改進方向
4.1配電網設備全過程管理
利用物聯網射頻標簽對配電設備信息的智能采集、自動識別,從而實現設備入網、竣工、投運、維修、退役的全過程管理,輔以實時監測、輔助決策等功能,為有效提高設備管理水平提供技術支撐。
4.2配電網地下管網管理
隨著城市電力線路、電纜化工程的推進,地下管線逐漸趨向于復雜化,采用物聯網RFID技術等,實現電纜及管線的智能標識,通過識別裝置實現電纜及管溝的巡檢與運行狀態查看、防外力破壞,促進配電網地下管網管理水平的提升。
5結束語
面向智能電網的物聯網應用功能框架,以各大環節具有差異性的特點為依據,從而提出了具有差異化的實際應用需求。進一步以每一個階段所完成功能及支持技術的不同,并考慮到物聯網基本網絡模型,把面向智能電網的物聯網分為三層網絡體系構架,這三層網絡體系分別為:感知延伸層、網絡層及應用層。其中,對于感知延伸層來說,主要的監測目標諸多,涵蓋了家具對象、電力對象及智能安防等一系列對象。網絡層又細分為接入網與核心網,主要目的是對數據進行實時采集,并實現可靠性回傳。另外,對于應用層來說,主要是針對智能電網各項業務需求,進一步構建各類電力應用平臺,從而到達有效管理及監控的目的。面向智能電網的物聯網技術及其應用分析文/羅巧華物聯網是一種新型通信網絡,具備智能化識別、定位、跟蹤及監控管理等多方面的功能。本課題筆者在分析面向智能電網的物聯網架構的基礎上,進一步對面向智能電網的物聯網應用方案進行了探究,希望以此為物聯網應用的完善提供有效依據。摘要
2面向智能電網的物聯網應用方案探究
下面筆者從兩方面對面向智能電網的物聯網應用方案進行探究,一方面為面向智能用電的物聯網解決方案;另一方面為面向智能電網生產環節的傳感器網絡應用方案。
2.1面向智能用電的物聯網解決方案
基于傳統模式的用戶當中,其智能用電物聯網應用主要的連接對象為用戶的智能雙向電表。對于電網企業來說,主要是以用電性質和場合的差異性為依據,進而選取不同功能的智能雙向電表,對用戶進行電能計量及有關電能質量的監測等應用。在智能雙向電表終端設備的運用下,能夠實現對用戶用電信息的統一性采集。智能電表是以傳感器網絡及現場總線等為渠道,然后在傳輸網及電力接入網的作用下,把電表數據傳輸到與之相關的應用平臺,比如用電信息采集平臺等。除此之外,基于智能用電過程中,電動汽車充電系統的應用也是非常重要的。該系統的主要應用內容主要體現在:其一,充電站設施的監測部分,涵蓋了充電狀態檢測、視頻檢測及安防監測等。其二,傳感器及RFID系統的設置,通過有效設置,能夠對電動汽車運行情況及動力電池使用情況實現實時感知。
2.2面向智能電網生產環節的傳感器網絡應用方案
對于面向智能電網的物聯網應用,主要的目的是使電力系統生成環節的信息化得到有效提高,同時提高自動化程度。要想使此類應用得到有效實現,需要依靠物聯網末端的無線傳感器網絡,應用場景涵蓋了變電站一次設備及二次設備以及高壓輸電線路等;在對設備運行情況及相關線路的運行情況進行感知及預測的基礎上,使電網的安全水平得到有效提高,進一步使電網的運行成本降低。如圖1所示,為一種適合用在智能電網生產過程環節的傳感網絡結構。當中,無線傳感器網絡通過對感知延伸終端各路信息的充分利用,把采集到的數據匯聚到網關節點上,然后由網關節點把分類預處理之后的數據信息傳輸到接入網當中,進一步實現進入電力通信核心網的統一性。數據在通過分析處理之后,在ICT平臺的基礎上,將相關指令發出,并以同樣的方法逆向往終端網絡節點上傳輸,從而使對全網的實時監測及故障處理能夠得到充分實現。
3結語
目前,對物聯網還沒有一個公認的概念,總體來說它是指利用各種傳感器和互聯網連接起來的一項新技術。物聯網就是利用數據采集設備,如傳感器、二維碼、電子標簽等實現對物體信息的采集,然后組成一個嵌入式網絡,通過異構網絡的融合技術,通過通訊接口實現嵌入式網絡和互聯網的對接,實現對物體的監控。物聯網的核心思想是:利用各種方法和形式對物體、人、設備進行感知,實現無所不在的感知;實現不同網絡接入方式、不同應用系統、不同環境的互聯互通和信息共享,提供人性化、個性化的綜合信息服務,支持信息數據處理和輔助決策實現智能服務。供應鏈管理與物聯網理念一致,通過信息共享,建立協同關系。因此,物聯網對供應鏈的發展有巨大促進作用。首先,物聯網技術幫助物流企業跟蹤貨物,跟蹤運輸設備的狀態。這些信息共享給上下游后,提高上下游的生產效率,降低成本,實現多贏。其次,供應鏈上的所有信息在一個平臺大集中后,可以利用大數據優化運輸路線,優化配載,為物流企業帶來價值。通過與物聯網技術的結合,智慧物流平臺提供感知供應鏈的能力,可以更智能、更有效地管理物流運輸活動的整個過程,幫助企業提高物流過程的可控性,提升物流服務質量。因此,研究物聯網在供應鏈上的應用具有重要的現實意義。
2基于物聯網技術的智慧供應鏈
物聯網技術使整個物流供應鏈管理更精準、高效、智慧、可控、可知及可視。通過物聯網等技術的應用,優化業務流程,提升物流服務水平,強化物流精益管理,提高調度智能決策;通過運用攝像頭、溫濕度和紅外線傳感等技術手段,實現全環節可視監控;通過RFID技術,對批次物料進行標識和不中斷傳遞,實現物料全過程質量監控和回溯;通過生產過程數據自動采集、自動加工,實現智能信息處理與服務決策,實現整個供應鏈全面覆蓋、全面感知、全程控制、全面提升?!皞鞲斜O控網絡”采集捕獲的信息,通過有線網絡、無線網絡、衛星通信、電信網絡、廣電網絡、藍牙等多種傳輸技術和通信網絡,快速準確地上報監控信息智能分析系統,分析系統根據預先定義的關于物移、闖入、徘徊、滯留、超速、越界、溫/濕/火/水/煙等不同環境異常觸控閾值條件,生成不同優先級的警報信息,并以指標、視頻、聲音、時間等不同維度的信息通報用戶。實現對環境、位置、時間三位一體的全方位精細化管理,提高物流倉儲管理的安全可控性。通過這樣的集成,可以方便地實現:在物流中控室隨時檢查某個工作間的溫、濕度傳感標簽,溫、濕度標簽在接收到溫、濕度數據后,可以定期向遠距離閱讀器發送數據,這些數據信息實時傳輸到監控室的顯示屏上。當任何一個監測數據超過事先設置好的警戒線時,就會發出報警提示,監控平臺可以在第一時間確定位置,進行有效處理,實現快速響應。另外,可以將監控系統與移動通信技術相結合。在機房出現異常時,利用短消息、郵件、手機或電話振鈴等方式進行提醒,充分實現無人值守的遠程監控,提高物流現場的管理效率和管理水平。
3智慧供應鏈平臺架構設計
基于物聯網技術的智慧供應鏈平臺的總體架構設計思路,以現代物流與供應鏈管理思想為核心,建立統一的平臺多元數據中間件,基于物聯網和SOA技術,建立流程化的物流管理信息系統(見圖2)結構體系,以整合供應鏈上下游系統資源和數據資源,增強供應鏈的可視性,強化績效管理和成本控制,為供應鏈提供監控調度手段,提升供應鏈整體執行效率,降低供應鏈總體成本,為智能化決策支持提供依據。
4物聯網技術對供應鏈管理的影響
物聯網技術的應用使企業供應鏈管理的方式發生巨大變革,主要體現在以下幾個方面。(1)實現供應鏈的可視化管理,實現產品的質量保障。通過在供應鏈各個環節運應物聯網技術,如RFID、二維碼、電子標簽等,對每個物品的流動信息進行采集,保證物品的可追溯性,實時監測產品的動態信息,利用互聯網實現信息的共享和交換,通過信息平臺可以查詢這些數據信息,實現供應鏈的可視化管理,保證產品質量,提高企業信譽度,實現價值最大化。(2)實現供應鏈的信息共享。信息共享是供應鏈管理的核心思想,信息共享保證信息的同步傳輸,供應鏈各環節的信息同步是供應鏈信息化追求的目標,只有實現各個環節信息的同步化管理,才能有效發揮供應鏈協同化管理的價值。物聯網技術的應用實現了各環節的信息采集,及時發送信息平臺,及時共享,減少數據采集的失真現象??焖儆行У臄祿鲃?,可以有效應對客戶需求的變化,準確預測市場需求,大大減少庫存量,降低企業成本。(3)實現供應鏈的智慧管理。通過物與物的信息交換,實現自動化控制,減少對人工的依賴,節約成本,減少出錯率。智慧的物流供應鏈系統通過對數據信息的采集和分析,用先進的數據挖掘技術和智能分析技術進行智能化處理,根據提供的信息進行判斷,將結果回傳到設備采集器和節點,實現整個系統的閉環控制。遇到緊急情況,根據這些數據信息,自動啟動防護預案,實現多系統聯動,全面提升災害自動修復水平,從而提高供應鏈的智能化水平,實現真正意義上的智慧管理。
5結論
電梯公共服務平臺作為一個開放的支持和服務系統,它的非功能性需求包括系統性能、系統安全性、可靠性、可互操作性、易用性、可維護性、可移植性等多個方面[6]。系統除了涉及普通計算機以及手機、閱讀器等移動設備,需要接入大量且不斷增長的電梯傳感器設備進行數據搜集。因此,平臺運行時的高效性能以及平臺安全性是其兩大主要的非功能性需求。1.平臺性能該平臺作為公共服務平臺,其性能側重于確保服務器系統能夠滿足日常工作負載,并有足夠剩余容量應對突發事件引起的峰值而不出現某些應用不響應甚至宕機事件發生。系統建設初期,要求該平臺視頻服務器軟件滿足2000路視頻的接入,250路并發訪問,64路并發存儲。電梯網關服務器軟件滿足2000路電梯網關設備的接入服務,可查看電梯實時監管數據,接收電梯報警數據,并與視頻服務器形成良好互動。2.平臺安全性系統安全是指在系統生命周期內應用系統安全工程和系統安全管理方法,辨識系統中的危險源,并采取有效的控制措施使其危險性最小,從而使系統在規定的性能、時間和成本范圍內達到最佳的安全程度。本平臺因涉及設備及使用人員較廣,因此著重于數據安全和網絡安全兩個方面。在實際開發應用中,主要采用以下幾種方法來確保平臺的安全性:1)數據傳輸和應用訪問中,用戶需有密碼才能登陸,系統會對用戶的密碼進行加密保存。2)電梯物聯網綜合管理公共服務平臺提供日志審計服務來記錄用戶操作以備查詢。日志審計可以實時、準確地詳細記錄對平臺所作的各項操作,保證中心的安全性。確保一旦出現安全性問題,有史可依,有據可查。3)給不同的用戶分配不同角色,對應于不同的授權。通過認證后,用戶才能進入相應平臺的界面,并對其權限范圍內的內容進行瀏覽或操作。4)系統云平臺配備云級防病毒系統來抵御各種非法入侵。5)與國內幾大電信運營商合作,建立專業的網絡架構來保障網絡安全。
2平臺架構與整體結構
該平臺基于B/S架構進行搭建,主要包括三個部分,分別為感知層、網絡層、應用層[7]。其中,感知層由傳感器、電梯數據采集器、電梯監控終端構成,感知層設備主要采集電梯運行狀態和故障狀態信息,并對電梯運行狀態和故障狀態進行邏輯運算和邏輯判斷,同時向網絡層中指定的服務器發送狀態和故障報警信息;網絡層由運營商的無線或有線網絡及數據中心(IDC)服務器構成,網絡層主要承載電梯運行狀態信息和故障報警信息傳輸,并將其數據存儲于數據中心服務器中;應用層由部署在數據中心服務器上的軟件中間件和電梯監測軟件、客戶端電腦、移動智能終端等構成,應用層主要實現對物聯網的終端設備的智能計算、監控和管理。平臺架構如圖2所示。平臺基于云計算技術,采用模塊式開發,各個功能模塊之間是松耦合關系,不僅現有模塊可以非常方便的修改,最重要的是對平臺的功能擴展和模塊增加完全不影響現有平臺的運行,新增模塊可以采用熱插拔部署的方式添加到現有平臺中,新功能的增加完全是即插即用形式的[8]。系統平臺劃分成日常監控、故障管理、維保管理、呼叫中心、電子看板、運維管理、監控中心、智能終端、綜合統計等幾大功能模塊。平臺的整體結構圖如圖3所示。
3平臺實現的關鍵技術與實現效果
本項目是以RFID(RadioFrequencyIdentification,射頻識別)技術、紅外傳感技術、流媒體技術以及3G(3rdGen-eration,第三代移動通信技術)無線技術等物聯網技術為基礎,采用云計算平臺對城市電梯安全運行與維護進行實時監管。系統后臺開發則使用.NETFramework5.0框架及開發工具VisualStudio2012和Eclipse4.2。
3.1RFID技術RFID實質上是一種近距離射頻通信技術,工作原理是標簽進入磁場后,如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號,就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(即PassiveTag,無源標簽或被動標簽),或者主動發送某一頻率的信號(即ActiveTag,有源標簽或主動標簽),閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。大量的事實證明,電梯維保執行不到位、不規范是產生電梯安全事故的主要原因之一,對維保企業及維保人員的有效監管是減少電梯安全隱患的一劑良方。利用RFID技術通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據的特點,本平臺采用RFID技術將維保行為標準化、流程化,在電梯關鍵部位標識RFID電子標簽,保障了在對的時間、對的地方、由對的人、檢查了對的位置,杜絕維保不到位行為。
3.2紅外傳感技術紅外傳感技術,即利用紅外應答器識別和傳輸物體信息,從而實現遠程監控。在電梯廂外壁采用外加傳感器的方式對電梯運行狀態進行全程監測。與其他方式相比,外加傳感器方式可以兼容新舊電梯,項目推廣難度低,實施簡便;對電梯生產企業無特殊要求;對電梯運行不會產生影響,無安全隱患。
3.3流媒體技術該平臺在電梯內部引入了雙向實時流媒體技術。所謂流媒體技術就是把連續的影像和聲音信息經過壓縮處理后放上網站服務器,讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽,而不要等整個壓縮文件下載到自己的計算機上才可以觀看的網絡傳輸技術。該技術使得在滿足轎廂終端傳感器采傳輸的基礎上,實現了同步H264視頻流媒體播放、H264/MJPEG雙碼流視頻編碼,在電梯運行過程中對現場畫面錄像,并滾動保存。轎廂多媒體終端屏可播放RSTP、HTTP、H323等多種協議的實時碼流以及本地多媒體文件,通過場景響應引擎在困梯、正常、通信等不同情況下選擇播放內容。為支持城域級超過2000臺電梯以上規模的同步視頻播放,本平臺設計了P2P架構的服務器直播系統。能夠將實時碼流通過直播服務器、轉播服務器和P2P分發服務器向全部的電梯設備推送視頻。
3.4無線技術平臺涉及電梯數量眾多且不斷增長,因此為了滿足海量數據正常傳輸要求,主要采用當下流行且穩定、高速運行的3G無線通信技術。該技術可通過光纖EPON或者3G網絡終端將數據實時上傳,其采用小波自適應多模數據壓縮算法可實現海量、多節點傳感器數據的冗余消除和高效率傳輸;采用分布式實時內存數據庫在廣域網上保存電梯運行狀態,并應用分布式關系數據庫實現歷史數據保存;通過呼叫中心的H.323協議,在電梯轎廂嵌入式終端移植并實現支持音視頻同步通信的H323嵌入式軟件,當發生困梯和故障的時候可以聯系呼叫中心、質監局和運營單位、維保單位實現多方通話,對受困人員進行安撫與解困指導。
3.5平臺開發技術.NETFramework5.0是用于Windows的新托管代碼編程模型,其強大功能與新技術結合起來,用于構建具有視覺上引人注目的用戶體驗的應用程序,實現跨技術邊界的無縫通信,同時提供一個將軟件部署和編譯代碼執行環境,并大幅提高軟件運行的并行計算能力[12]。VisualStudio2010作為基于.NETFramework運行環境的開發軟件,目前正擁有龐大的客戶群,其集成開發環境(IDE)的界面被重新設計和組織,不僅適合專業人員進行開發,對于非專業人員,簡單實用也非常簡潔明了,并且支持開發面向Windows7的應用程序。在實現高速運轉的服務器平臺的同時,系統還需要通過可移動終端將維保操作記錄同步到電梯云計算平臺,實現對維保工作的規范性和準確性進行遠程管理。因此借助廣泛存在且應用的Android手機平臺建立維??蛻舳?,系統采用較新的Eclipse4.2進行開發,其作為功能完整且較為成熟開源式軟件,允許嵌入Android編譯環境進行開發,提升的基于模型的用戶接口框架,為開發者提供更靈活的界面設計;提供面向服務的編程模型,使維??蛻舳伺c服務器實現無縫連接。
4結論