時間:2023-10-27 10:36:06
序論:速發表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇物聯網技術與開發范文。如果您需要更多原創資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯系,希望您能從中汲取靈感和知識!
深人了解物流企業(廣西麗都物流有限公司、廣西南寧南都物流有限公司、廣西昊晟國際物流有限公司)倉儲管理過程,均發現現在的物流企業普遍存在耗時長、效率低、成本高的問題。
1.2系統的設計階段
根據市場調研結果,為企業生產線倉儲管理的每一個過程設計相應的實施模塊,保證企業在運用系統時能夠與企業生產緊密結合。
1.3系統代碼編寫階段
根據系統的設計模塊需求,使用RFID自動識別技術、E-DI交換技術代碼訪問安全性指定基性類CodeAccessSecuri-tiesAttribute等技術進行、系統代碼編寫,本研發采用通用的RUP保證了實施質量。在一些CPM上和關鍵實施單元,大量米用了敏捷建模(AgileModeling,AM)和極限編程(ExtremeProgramming:XP極限編程),大大地提高了研發的實施效率。
1.4系統測試及試點
首先對研發的系統進行相關扣程序測試,其次通過中試階段后,將系統實地進駐廣西麗都物流有限公司、廣西南寧南都物流有限公司、廣西昊晟國際物流有限公司試點考察。
2.1總體目標設計
2.1.1基于物聯網技術的倉儲管理系統主要功能該系統主要功能包括人庫管理、出庫管理、在庫管理、財務管理和倉庫管理。實現五項關鍵技術:多途徑全方位自動采集物資信息;有線無線網絡無縫切換;在多種終端與系統平臺之間安全同步傳輸數據;建立倉庫全景3D;面向用戶角色生成報表。
2.1.2分布架構
基于WebSERVICES多層分布式架構,集成移動APP應用,支持不同地點、不用的用戶使用系統而不受任何影響。系統開發完成后將會使企業儲能力庫存和發貨正確率進一步提高;同時庫存和短缺損耗減少,勞動、設備、消耗等費用降低。這些最終都給物流倉儲企業帶來實在的經濟效益。
2.2基于WebServices多層分布式架構
系統的設計開發采用通用的RUP(RationalUnifiedPro?cess),保證了系統開發和實施的質量,同時在一些CPM(CriticalPathMethod,關鍵路徑法)上和關鍵實施單元’大量地采用敏捷建模(AgileModeling,AM)和極限編程(ExtremeProgramming:XP極限編程)。
系統可以本地部署,也可以運行于云端,倉庫也許分布于全國各地,但是都可以有個性化設置。云服務架構只需進行簡單配置,就能夠適應客戶需求,并且他們之間還能有效協作,同時系統把二維碼、條碼、FFID進行整合,把溫度傳感器、上濕器和WMS進行整合,打通控制和管理系統的壁壘,真正實現雙向控制智慧物聯(如圖1所示)。
2.3功能模塊設計
物聯網智慧倉儲管理系統主要功能模塊如圖2所示。
2.3.1后臺管理系統
(1) 用戶管理。一個用戶可以屬于多個組,一個組可以包含多個用戶。用戶組相當于部門的概念(用戶組每次層次的概念,也就是說用戶組不能包含用戶組)。(2)權限管理。“權限管理”是對用戶(職員)或部門(用戶組)授予用戶對業務系統的使用權限。授權成功,用戶登錄業務系統,系統將按照權限分配用戶(權限取用戶和用戶組并集,可以理解為最大權限)可使用功能。(3)系統管理。工作計劃設置成功后有兩方面用途,系統會根據計劃協作請求發送當班用戶(職員),用戶(職員)登錄業務系統后可以了解自己和其他用戶(職員)排班情況。
2.3.2倉儲管理系統
(1) 入庫管理。人庫管理主要包括“入庫申請、入庫結算、入庫驗貨、入庫訂單管理”四大功能塊,主要業務流程如圖3所示。入庫申請有兩種方式:①以導入外部EXCEL訂單;②手工錄人訂單。
(2) 出庫管理。出庫管理主要包括“出庫申請、出庫結算、出庫驗貨、出庫訂單管理”四大功能塊,主要業務流程如圖4所示。出庫申請有兩種方式:①以導人外部EXCEL訂單;②手工錄人訂單。
(3)在庫管理。在庫管理主要包括“盤點管理、移庫管理和過戶管理”三大功能塊,倉管員制定盤點和移庫計劃,業務員負責受理過戶業務,主要業務流程如圖5所示。
(4) 倉庫管理。倉庫管理主要包括“貨物管理、容器管理、收費設置、車輛管理、排班計劃、智能報表”等幾大功能塊。①貨物管理:添加、刪除和修改倉庫可以存儲的貨物類別(貨物類別分級管理)。添加、刪除和修改貨物類別下屬貨物種類。倉庫管理過程中的貨物,必須是巳定義的類別或貨物。②容器管理:分類管理不同貨物需要的包裝容器。倉庫管理過程中,必須使用已定義的容器。③收費設置:設置系統的收費產品、費率和折扣。倉庫管理過程中,必須使用已經定義的收費產品。④車輛管理:添加、刪除、修改和査詢車輛和司機信息。⑤排班計劃:用戶可以實時查看工作計劃,當前在崗人員情況,方便工作協作。系統會根據真實的工作計劃,把系統消息和協作請求推送給在崗工作人員。⑥智能報表:通過數據建模、統計分析和CrystalReports技術,面向不同角色用戶,定制化、自動化提供各種二維、三維報表。
(5) 客戶管理??蛻艄芾碇饕ā翱蛻粜畔ⅰ?C卡管理、統計査詢”三大功能塊。①客戶信息:系統可以服務的對象必須是系統的注冊客戶,在這里可以添加、修改、刪除和査詢客戶信息。②1C卡信息:管理客戶1C卡信息,在這里可以為客戶辦卡或為1C卡充值。充值完成后,系統也可以通過1C卡結算。③統計查詢:系統可將客戶相關信息全部或部分進行統計匯總分類,并可以實時查詢到客戶及貨物的相關物流信息。
3主要技術‘施
3.1 WebService架構
WebService臬基于網絡的、分布式的模塊化組件,它執行特定的任務,遵守具體的技術規范,這些規范使得WebService能與其他兼容的組件進行互操作。InternetInter-OrbProtocol(HOP)已經了很長時間,但是這些模型都依賴于特殊對象模型協議、而WebServices利用SOAP和XML對這些模型在通訊方面作了進一步的擴展,以消除特殊對象模型的障礙。WebServices主要利用HTTP和SOAP協議使商業數據在Web上傳輸,SOAP通過HTTP調用商業對象執行遠程功能調用,Web用戶能夠使用SOAP和HTTP通過Web調用的方法來調用遠程對象。
3.2 JAVA語言J2EE標準
J2EE核心是一組技術規范與指南,其中所包含的各類組件、服務架構及技術層次,均有共同的標準及規格,讓各種依循J2EE架構的不同平臺之間,存在良好的兼容性,解決過去企業后端使用的信息產品彼此之間無法兼容,企業內部或外部難以互通的窘境。
J2EE組件和“標準的”Java類的不同點在于它被裝配在一個J2EE應用中,具有固定的格式并遵守J2EE規范,由J2EE服務器對其進行管理。J2EE規范是這樣定義J2EE組件的:客戶端應用程序和applet是運行在客戶端的組件;JavaServlet和JavaServerPages(JSP)是運行在服務器端的Web組件;EnterpriseJavaBean(EJB)組件是運行在服務器端的業務組件。
3.3 移動ANDROIDSDK
Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統,主要使用于移動設備,如智能手機和平板電腦,由Google公司和開放手機聯盟領導及開發。Android操作系統最初由AndyRubin開發,_主要支持手機。2007年11月,Google與84家硬件制造商、軟件開發商及電信營運商組建開放手機聯盟共同研發改良Android系統。隨后Google以Apache開源許可證的授權方式,了Android的源代碼。第一部Android智能手機于2008年10月。Android逐漸擴展到平板電腦及其他領域上,如電視、數碼相機、游戲機等。
3.4物聯網IOT應用
3.4.1物聯網
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“TheInternetofthings’’。由此,顧名思義,“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。物聯網就是“物物相連的互聯網”。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用,被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展,與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。
3.4.2條形碼
條形碼(barcode)是將寬度不等的多個黑條和空白,按照一定的編碼規則排列,用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條(簡稱條)和白條(簡稱空)排成的平行線圖案。
二維碼(2-dimensionalbarcode),又稱二維條碼,最早起源于日本,它是用特定的幾何圖形按一定規律在平面(二維方向)上分布的黑白相間的圖形,是所有信息數據的一把鑰匙。在現代商業活動中,可實現的應用十分廣泛,如:產品防偽/溯源、廣告推送、網站鏈接、數據下載、商品交易、定位/導航、電子憑證、車輛管理、信息傳遞、名片交流、wifi共同享等。
3.4.3射頻識別
射頻識別即RFID(RadioFrequencyIDentification)技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。常用的有低頻(125~134.2K)、高頻(13.56MHz)、超高頻、微波等技術。RFTD讀寫器也分移動式的和固定式的,目前RFID技術應用很廣,如圖書館、門禁系統、食品安全溯源等3.4.4第三代移動通信技術
第三代移動通信技術(3rd-generation,3G),是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息,速率一般在幾百kbps以上。3G是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統,目前3G存在四種標準:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。
4.系統測試及分析
4.1完全基于WEB的應用
系統利用J2EE平臺開發,采用B/S架構,系統在外網服務器上(222.73.181.109:60888),用戶可以通過IE瀏覽器、CHT0ME、360瀏覽器(222.73.181.109:60888)即可打開系統登錄頁面,在登錄頁面中輸人用戶名、密碼及驗證碼,進人到系統,操作系統功能,真正實現了SAAS服務模式的應用。
4.2多途徑全方位自動采集
系統在收貨人庫、入庫驗貨、庫存盤點等各系統功能環節中使用條碼、二維碼和RFID作為貨物采集標識,系統定義了一套基于EDI數據交換的標準結構,以實現上行對客戶、廠家,下行對財務系統、GPS系統、短消息平臺等實現標準化接口,保證了系統的開放性。
4.3倉庫全景3D和智能報表
通過HTML5實現了3D可視化倉庫操作。通過數據建模、統計分析和CrystalReports技術,面向不同角色用戶,定制化、自動化提供各種二維、三維報表。實現了面向出人庫業務、面向客戶、面向財務和面向倉庫的動態三維報表。
4.4系統具有友好的人機界面,操作簡單方便,界面形象簡潔
系統功能菜單實現上采用現代物流通用術語模塊功能簡單、易用,真正做到了會用電腦、了解物流就能夠使用系統。界面設計上主要以方便、簡潔、實用等幾個方面人手,目前已得到試用公司的良好評價。
4.5具有良好的模塊化集成及多層體系結構
軟件系統分為多層架構。DBE—數據引擎,RE層一轉發引擎,WEX—WEB數據交換層,各個層相互數據調用又保持相對獨立,從而保證軟件系統的模塊化,耦合程度低的特點,降低系統復雜度過高而出BUG的概率。
4.6多途徑全方位自動采集
利用條碼、二維碼、RFID、GIS和GPS技術,實現人庫、出庫、驗貨、盤點、調撥、移庫等各個環節物資數量、位置信息的全方位感知和自動采集。
4.7雙向物聯
于監獄而言,罪犯定位信息管理是監管安全工作中的一大難點。傳統的人防要求,需要民警高度的責任心,同時也對監獄管理者提出了諸多難題。物聯網技術正蓬勃興起,借助物聯網的有關技術,開發相關管理軟件,網格化析分管理區域,可以實現準確、即時、有效的定位管理。該系統的開發對于創新監獄管理機制,提高監獄監管安全管控力度,實現“科技強監”、“科技強警”目標,有著積極的現實意義。
1 項目名稱、研發背景及其意義
1.1 項目名稱:基于物聯網技術的罪犯網格化管控系統
所謂“基于物聯網技術的罪犯網格化管控系統”,就是應用現代日益成熟的物聯網技術,將監獄特定管理區域依照一定的標準劃分成為單元網格,通過對單元網格內罪犯主動(被動)[1]攜帶的電子身份識別標簽信息的讀取,對該區域的安防信息進行巡查、監督和處置,以實現單元區域之間數據共享、信息共用、資源整合、動態跟蹤、全面覆蓋的軟件系統。
1.2 項目研發背景
安全是監獄履行刑罰執行職能的首要前提,加強現場管控力度是實現監獄安全的最基本手段之一。近年來,隨著信息化建設步伐的加快,各地監獄都相繼建立起安全防范系統,與信息系統進行了關聯應用,在一定程度上實現了安防信息化,但對獄內罪犯進行有效的定位和管理的水平還亟待提升。隨著物聯網技術的日益成熟,當前對罪犯進行定位管理、越界管理、行為識別管理,以及將各個安防系統進行有機整合等已經成為可能。
1.3 項目的實施意義
一是有助于提升“四防一體化水平”。該系統借助物聯網技術,通過對罪犯的網格化管理,有效提高人員分布情況的自動化和智能化查詢、管控水平,減少一線民警的簡單重復、機械性勞動,降低民警的工作強度,提高警務效能,有效杜絕脫管失控的隱患和漏洞,將管理方式從被動處置問題向主動發現問題轉變,并借助系統及時解決問題,從而促進監獄管理水平進一步提高,最終實現人防、物防、技防和聯防“四防一體化”。
二是優化警力資源管理。無疑,借助該系統所構建的管理平臺,可以有效減少一部分循環、重復的民警管理崗位設置,比如巡查、督察、零星罪犯的帶進帶出等,使警力得以投入到更需要的崗位,從而實現對警力資源的有效配置。
三是提升監獄信息化系統的應用水平。當前,各地監獄已基本完成了信息化的基本建設,但各信息系統的信息集成和共享的水平還有待于提高,借助現有的網絡、信息數據庫等基礎系統,積極開發適用、小型、經濟的軟件系統,豐富系統功能,提升應用水平,有助于體現信息化的效益、秩序原則。
1.4 該項目解決的實際問題
當前針對在押犯的管理,普遍存在如下難題和問題:
一是難以準確、實時、動態地掌握罪犯位置和人數。獄內罪犯的流動區域涵蓋監舍、教學場所、勞動車間、醫院、會見室等多處,根據直接管理的要求,每個區域都需要民警準確掌握其數量、方位以及是否有非法進出特定區域、非法靠近關鍵設施等行為。當前該項管理工作主要靠民警人工清點,且無法提供歷史軌跡情況。
二是對陌生罪犯身份進行即時識別。監獄督察組成員遇有單獨活動的罪犯,僅靠罪犯口述及番號牌比對,無法準確驗證真偽。對于本監區人員,民警實現全部、準確掌握,也有難度。
三是對臨時離群的罪犯的監控難度大、成本高。尤其是在個別罪犯臨時離開集中管理場所,如接見、就診等,都需要民警單獨帶押,人數變化無法及時準確統計并實現最大范圍的周知。
2 項目的基本功能
系統可以實現罪犯的定位管理,借助自動點名、報警管理、軌跡回放和查詢統計等輔助功能,改善監獄管理方式,提高民警工作效率,提升安全系數。
2.1 自動點名功能
系統定時自動對指定區域內罪犯進行掃描,讀取該罪犯所佩帶的電子標簽身份信息,自動上傳至系統后臺,與后臺數據進行比對,從而實現自動點名及罪犯的區域定位,從而幫助民警即時掌握其管理區域內的人員流動情況。
2.2 巡更功能
系統根據監獄實際區域分布,劃定單元范圍,經民警手持點名機,實現補點名和確保人、卡和座位三者合一。點名時,手持點名機按照路線對3-5米范圍內持卡罪犯進行點名掃描,待手持點名機放回終端時,系統對罪犯姓名等基本信息進行自動檢索,建立巡更記錄,并及時顯示漏檢、漏巡方位。手持點名機還具備及時提醒民警點名和即時報警、顯示人數功能。
2.3 人員定位信息功能
系統自動實時、動態顯示各指定區域內的罪犯及動態信息。
2.4 報警功能
如出現異動情況,如人數無授權異常流動、人數比對不符等情況,系統自動逐級上傳報警信息,民警根據分級授權,進行相應處理。
3 項目的系統架構
3.1 物聯網的技術架構
物聯網是一種內容復雜、形式多樣的系統技術。根據信息生成、傳輸、處理和應用的原則,從技術架構上物聯網可分為三層:感知識別層、網絡層、應用層。其技術架構如圖所示:
⑴感知識別層。感知識別是物聯網的核心,是聯系物理世界和信息世界的紐帶。感知識別層既包括射頻識別(RFID)、無線傳感器、攝像頭等信息自動生成設備,也包括各種智能電子產品用來人工生成信息。RFID是能夠讓物品“開口說話”的技術:RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息,通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統,實現識別和管理。另外,作為一種新興技術,無線傳感器網絡主要通過各種類型的傳感器對物質性質、環境狀態、行為模式等信息開展大規模、長期、實時的獲取。
⑵網絡層。物聯網的網絡平臺建立在現有的移動通信網、因特網和其他專網的基礎上,通過各種接入設備與網聯網感知層相連接。物聯網接入技術包括有線(雙絞線、光纖和同軸電纜等)和無線(2G、3G、衛星通信以及藍牙、Wi-Fi、ZigBee、WiMax等)接入兩大類型。
⑶應用層。應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。其中應用支撐用于支撐跨行業應用、跨系統之間的信息協同、共享、互通功能,包括公共中間件、信息開放與信息交換平臺、云計算平臺和數據存儲、數據處理和智能分析智能決策等服務支撐平臺。應用服務子層包括精確農業、智能交通、智能家居和公共安全等行業應用。應用層利用經過分析處理的感知數據為用戶提供豐富的特定服務,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。
3.2 物聯網技術在監獄罪犯網格化管理中的應用
物聯網各層之間既相互獨立又聯系緊密。在應用層以下,同一層次上的不同技術互為補充,適用于不同環境,構成該層次技術的全套應對措施。而不同層次提供各種技術的配置和組合。總而言之,技術的選擇應以應用為導向,根據具體的需求和環境,選擇合適的感知技術、聯網技術和信息處理技術。因此,根據監獄場所的特殊行業要求以及罪犯特殊群體的管理特點,可依托物聯網技術建構“監獄罪犯網格化智能管控系統”。該系統的總體架構如下圖所示。具體架構相應如下:
⑴感知識別層技術的采用。參照物聯網的技術架構,針對監獄工作的實際狀況和具體應用需求,結合各種識別與定位技術的研究分析,可選用基于RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別技術以實現自動身份識別、位置跟蹤、預警和自動報警、應急指揮,規范獄內罪犯的行為,使用安全可靠的信息采集方式來監控、追蹤、識別罪犯,將信息系統中的個人信息和現實中的個人真正關聯起來,實現實時追蹤和報警。
⑵網絡層技術的選用。各種不同類型的網絡適用于不同的環境,合理提供便捷的網絡接入,是實現物物互聯的重要基礎設施。根據當前監獄網絡安全需要,一般不采用無線接入技術。
⑶應用層技術的選用。RFID子系統負責采集佩戴在罪犯身上的射頻卡或電子腕帶中的數據,獲取并保存人員的實時位置,將實時報警信息傳遞給報警管理服務;人員網格化智能管理應用子系統提供對人員位置信息的應用服務與管理,包括人員出入受控區域的監控、自動點名、人員定位、人員動態監控、行動軌跡回放、報警管理服務等。此系統還可以支持繼續升級,例如,將來可借助該技術,建立罪犯行為分析系統,通過對罪犯長期行為進行對比分析、關聯分析、分類和預測等數據挖掘方法,了解到高危人員的一些違規、危險行為,或者反映特定心理特征的行為,并對這些行為進行監測,及時提出預警,以達到預防和及時處置重大事故發生的目的。
4 項目的關鍵技術
4.1 射頻識別技術(RFID技術)
該技術是一種非接觸的自動識別技術,其利用了射頻信號或空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性的基本原理,通過無線射頻方式實現非接觸雙向數據通信,識別并獲取目標的相關數據,實時、準確、快速采集與處理目標物品的信息。該技術具有非視覺范圍讀寫、壽命長、信息量大和抗干擾能力強等優點,在交通運輸控制管理、商業自動化、防偽、工業自動化和門禁管理等眾多領域有廣泛應用。該技術涉及到能耗管理技術、射頻定位技術、RFID中間件、系統防碰撞和安全防護等相關技術。
4.2 基于J2EE架構的面向服務的體系結構SOA技術
Java EE是開發可伸縮的、具有負載平衡能力的多層分布式跨平臺應用的理想平臺。J2EE技術為平臺的可移植性、獨立性、安全性提供了保障,并且提供了并發的機制,具有較高的性能?;贘2EE平臺,可有效提升系統的可靠性、可復用性和可移植性。Java EE體系內的EJB、Java Servlet、JSP、JDBC、JNDI、JTS/JTA、JMS等技術,為構建基于B/A/S(瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器)純三層架構的應用系統提供了穩定的平臺。面向服務的體系結構(SOA)是互相通信(例如從一個服務向另一個服務傳遞數據或協調一個或多個服務之間的活動)的服務的集合,是一個靈活的體系結構,是在計算環境下設計、開發、應用、管理分散的邏輯(服務)單元的一種規范。該系統將分布在網絡中的軟件資源看作是各種服務,旨在提供面向技術的解決方案,而不必考慮其后臺實現的具體技術、具體運行平臺、具體物理位置甚至其內部的通訊協議,從而表現出更好的業務靈活性。J2EE是一套全然不同于傳統應用開發的技術架構,包含許多組件,可簡化且規范應用系統的開發與部署,進而提高可移植性、安全與再用價值。J2EE核心是一組技術規范與指南,其中所包含的各類組件、服務架構及技術層次,均有共通的標準及規格,讓各種依循J2EE架構的不同平臺之間,存在良好的兼容性,解決了以往用戶后端使用的信息產品所存在的無法兼容的弊端。
4.3 服務總線技術
服務總線(Enterprise Service Bus,ESB)是用于將異構應用集成在一起創建業務流程的新的基礎設施,它通過將消息、XML、Web服務、數據路由技術來等完成多個應用節點連接,并協調應用間的互動,是一種靈活的、可擴展的分布式計算模型。采用服務總線技術,所有的應用都被作為服務來對待,它們之間通過消息進行交互,應用者不需要知道基礎的通信協議或者物理位置,從而更能適應需求的變化。ESB支持多種標準接口,有更好的伸縮性,而不像Web服務那樣僅僅利用SOAP/HTTP協議傳遞服務請求和應答的信息。一方面,它可以用于部門內部應用的集成,如通過JMS、JCA組合已有的J2EE應用,以及通過某些專有的適配器連接專有應用(如SAP),由于無需跨越防火墻,這種集成方式具有較高的效率;另一方面,它也可以用于部門對部門的應用集成,通過包括SOAP在內的各種接口方式連接異構應用,可以跨越部門之間的防火墻,而無需為此編寫額外代碼,實現多個應用系統之間應用的無縫集成。ESB是從逐步出現的企業通信、互聯、轉換、面向服務的應用構建、可移植性和安全性等標準中演化而來的,其目標是創建一個真正基于標準的企業級應用骨干網,用來部署業務過程處理系統、協同系統和分布式業務解決方案。ESB是一個實現了通信、互連、轉換、可移植性和安全性標準接口的企業基礎軟件平臺。ESB由中間件技術實現并支持SOA的一組基礎架構功能,支持異構環境中的服務、消息以及基于事件的交互,并且具有適當的服務級別和可管理性。
4.4 Web Service技術
Web Service不是一種框架,而是一種技術。Web Service是由企業的完成其特定商務需求的在線應用服務,其它公司或應用軟件能夠通過Internet來訪問并使用這項在線服務,它是一種構建應用程序的普通模型,可以在任何支持網絡通信的操作系統中實施運行。它是一種新的web應用程序分支,是自包含、自描述、模塊化的應用。Web Service是一個應用組件,它邏輯型地為其他應用程序提供數據與服務。各應用程序通過網絡協議和規定的一些標準數據格式(HTTP、XML、SOAP)來訪問Web Service,通過Web Service內部執行得到所需結果。Web Service可以執行從簡單的請求到復雜商務處理的任何功能。一旦部署以后,其它Web Service應用程序可以發現并調用它部署的服務。官方的解釋就是:Web Service主要是為了使原來各孤立的站點之間的信息能夠相互通信、共享而提出的一種接口。Web Service可以執行從簡單請求到復雜業務處理的任何功能。Web Services要使用兩種技術:XML和SOAP。XML提供在Web上傳送結構化數據的方式,Web Service以一種可靠的自動方式操作數據,XML可以使Web Services十分方便地處理數據,可以使內容與表示方式進行分離;SOAP使用XML消息調用遠程方法,這樣Web Service可以通過HTTP協議的post和get方法與遠程機器交互。
4.5 電子地圖技術
電子地圖是20世紀80年代初利用計算機輔助地圖制圖技術而形成的地圖新品種,又稱為數字地圖,是地圖制作和應用的一個系統,是一種數字化了的地圖。其顯示的信息量遠遠大于普通地圖。它可以非常方便地對普通地圖的內容進行任意形式的要素組合、拼接,形成新的地圖;可以與衛星影像、航空照片等其他信息源結合,生成新的圖種;可以利用數字地圖記錄的信息,派生新數據。電子地圖技術科學、準確、直觀,大大提高地圖應用效率。
4.6 數據挖掘技術
數據挖掘(Data Mining,DM)是20世紀80年代末期新崛起的一門學科,是目前國際上數據庫和信息決策領域最前沿的研究方向之一。數據挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際應用數據中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。數據挖掘技術伴隨著數據倉庫技術的發展而逐步完善;以數據庫、人工智能、數理統計、可視化四大支柱技術為基礎;數據挖掘主要涉及三個方面:挖掘對象、挖掘任務、挖掘方法,挖掘對象包括若干種數據庫或數據源,例如關系數據庫、面向對象數據庫、空間數據庫、時態數據庫、文本數據庫、多媒體數據庫、歷史數據庫,以及萬維網(WEB)等,挖掘方法可以粗分為:統計方法、機器學習方法、神經網絡方法和數據庫方法,數據任務是指從數據集合中自動抽取隱藏在數據中有用信息,其表現形式為:規則、概念、規律及模式等。它可幫助決策者分析歷史數據及當前數據,并從中發現隱藏的關系和模式,進而預測未來可能發生的行為。數據挖掘的過程也叫知識發現(KDD Knowledge Discovery in Database)的過程,它是一門涉及面很廣的交叉性新興學科,涉及到數據庫、人工智能、數理統計、可視化、并行計算等領域。
5 項目的應用前景
一是該項目可集成于監獄安防平臺,通過對罪犯的定位管理,強化對其動態控制,突出區域管控,提高監管安全系數,提高民警工作效率,實現“科技強警”目標。
二是該項目可應用于對勞務外協人員及車輛的定位管理。
物聯網技術的應用能夠使經過互聯的設備在無人操作的環境下進行工作,大大的提高了物流行業的工作效率。隨著科學技術不斷的進步,手機等移動設備也能夠進行高速互聯,通過云計算技術的幫助,物聯網技術逐漸走向成熟。物聯網在物流管理上的應用提高了物流行業的工作效率,提高物流管理工作的準確性,為物流行業的高度發展提供了廣闊的關鍵。
二、物聯網的基本概念
物聯網技術是以計算機網絡技術為基礎發展未來的一種新型的通信技術。物聯網指的是將無處不在的末端設備和設施,包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、數控系統、視頻監控系統等和“外在使能”的智能化物件或者智能塵埃,例如攜帶無線終端的個人與車輛等,通過各種無線或者有線,使得長距離或者短距離實現互聯互通的通訊網絡,應用大集成,云計算等技術,在互聯網的環境下,采用適當的安全保障機制,提供安全可靠,個性化的實時在線監控,定位追蹤、報警聯動、遠程監控、在線升級等管理和服務功能,實現對各種事物的高效、節能、安全的“管、控、營”一體化。
三、物聯網環境下我國物流的發展情況
(一)物流行業對物聯網技術的應用
我國在上世紀末就已經開始了對物聯網技術的研究,物聯網技術在物流行業中的應用相對來說也比較成熟了,但是,由于我國對物聯網技術的應用仍然處于研究階段,所以,還存在許多需要改進的問題。
目前我國物流行業對物聯網技術的運用主要是利用物聯網技術進行企業的基礎信息化的建設和物流行業辦公軟件中,對物流行業最重要的業務流程以及業務技術規范中還沒有應用到物聯網技術。仍然停留在表層的應用上,物聯網技術中最主要的輔助物流企業決策的基本功能還應用到物流的管理中去。還有一點明顯的不足就是,對于一些微小型的物流企業還沒有應用到物聯網技術,還停留在傳統管理的層面上。
(二)物流行業在物聯網應用過程中存在的問題
物流行業在對物聯網技術的應用中缺少一個技術上的標準,沒有一套完整的管理體制。
1、物流行業對物聯網技術的應用仍然處于研究階段,物聯網主要的功能沒有被使用,即物聯網的輔助決策功能以及管理功能。
2、使用物聯網技術的企業沒有向更深的層面去發掘互聯網的功能,使得互聯網的核心功能沒有被開發出來。
3、物流行業沒有根據自身企業的特點度開發物聯網技術的功能,循序漸進的使用方法使得物聯網的功能單一化,物聯網無法發揮其真正的功能。
四、物聯網在物流管理上存在的問題
物聯網技術和物流行業的構成都比較復雜的,因此,在物流企業中應用物聯網技術進行企業管理也是具有一定的復雜性。因此,我國的物流行業在物聯網技術的環境下進行多維度協同管理的過程中無可避免會遇到各種各樣的問題。
(一)對物流信息進行融合管理
物聯網環境下的數據信息來源廣,結構各異,數據量大,實時更新,具有一定的不確定性。物流數據資源的及時有效的處理是實現物流信息優化調度和物流業務實時再造的前提。因此,要及時解決物聯網環境下物流信息的融合與管理中存在的問題。
1、缺少物聯網環境下對物流信息在服務層面上的信息融合與管理。
2、缺少物聯網環境下對物流數據多具有的特點,沒有建立針對物聯網技術的存儲體系。
3、在對數據進行檢索應用的過程中,過于重視從技術角度上去研究新的查詢語言和數據跟蹤技術,忽略了從面向服務的角度研究數據之間的關聯關系,建立檢索、回溯模型等。
(二)物流行業的業務管理上存在一定的問題
在現行的物流行業的管理中,物聯網環境下業務流程管理方面仍舊處于一個理論階段,缺少實踐經驗。業務流程再造既是對組織結構和管理模式等的重新設計,還是一次重要的革命,旨在重新塑造符合時展潮流的經營理念和思維方式,對于如何保證物聯網環境下物流業務管理,許多學者都開展了相應的研究課題,其中主要存在的問題有:
1、業務流程再造過程中系統需求分析問題。
2、物聯網環境下業務流程需要建立一個合理的評價體制和正確的評價方法。
(三)缺少相關的物流管理標準體系
無論國內還是國外都沒有制定相關的在物聯網環境下針對物流管理的標準,為物流行業和物聯網技術發展提供帶來一定的阻礙。
五、物聯網環境下多維度協同物流管理的對策
(一)加大物聯網環境下信息的融合與管理力度
在物聯網環境下,應該全面的從數據信息的各種特點出發,對信息進行融合和管理,建立完善的存儲系統,完善信息的檢索和追蹤。
(二)實現物聯網環境下物流業務再造
設計合理的業務流程和業務目標,仔細分析系統所需問題,對業務過程中存在的瓶頸進行優化配置,建立合理的評價體系,選擇正確的評價方式。
(三)在現有的基礎上大力開發物聯網技術的潛能
雖然,我國對物聯網技術的研究開始的比較早,但是還存在很多的不足之處,物聯網環境下多維度協同物流管理還存在很多技術難點,相關的研究人員應該加大對物聯網技術的研究,逐漸完善物聯網環境下物流管理體系。
近日,寧夏科技廳組織在銀川國家農業科技園區召開了農業物聯網科技成果推介會,并正式啟動實施寧夏農業物聯網科技示范工程。該工程是寧夏科技廳貫徹落實寧夏科技創新大會精神,推進“四化同步”與“三產融合”,發展智能農業,進一步提升寧夏現代農業發展水平所采取的一項重大舉措,也是推動寧夏特色農業轉型升級,構建新型農業經營體系所作出的一項重要部署。
面對當前寧夏農業農村發展的新形勢和新任務,寧夏科技廳以高新技術嫁接產業發展為突破口,全力推動以物聯網技術為代表的現代信息技術在特色優勢產業中的開發與應用。去年,聯合西部電子商務股份有限公司與中國科學院合肥智能機械研究所,共同組建了寧夏農業物聯網工程技術研究中心,著手研究開發基于物聯網技術的設施農業、大田生產、節水灌溉、水產養殖等智能化管理系統,并開展了先期示范應用。今年啟動實施寧夏農業物聯網科技示范工程,成立了專家指導組,并聘請中國科學院、中國農業大學、中國農科院負責國家層面物聯網、云計算、大數據開發建設的專家作為科技示范工程的顧問,開展全面的科技合作,指導寧夏的方案制定、技術開發與應用工作,確保寧夏農業物聯網技術示范應用與國內先進技術和服務模式接軌,達到高起點、高標準、高水平。
結合示范工程的實施,寧夏科技廳將組織實施寧夏農業特色優勢產業物聯網技術應用研究與示范重大科技專項。重點開展特色優勢農產品生產物聯網技術研究與示范,集成應用物聯網實時感知與監測、智能管理決策、綜合信息服務等技術,構建區域化、低成本、與現代生產技術深入融合的新型農業產業形態;開展農產品質量安全與物流服務物聯網技術研究與示范,構建從產地到餐桌、從生產到消費全領域集中管控質量認證體系和檢驗檢測體系,并建立電商推廣營銷平臺;同時,全面改造提升現有的農村信息化服務平臺,組建省域農業呼叫指揮調度服務中心,實現農村綜合信息智能推送服務和呼叫服務,探索出一條信息技術引領現代農業發展的新途徑。
啟動儀式上,應邀出席會議的中國農業大學教授李道亮、中國科學院合肥智能機械研究所常務副所長王儒敬、西部電子商務股份有限公司董事長王紅艷作了專題報告,了農業物聯網科技成果。共有15家國家和寧夏農業科技園區、創業示范基地與寧夏農業物聯網科技示范工程專家組簽訂了農業物聯網科技成果轉化協議書,將率先開展農業物聯網技術的示范應用。(來源:寧夏回族自治區科技廳)
畜牧業物聯網技術,是指將網絡技術、傳感技術、互聯網技術等結合在一起,定點采集畜禽身份信息、采食信息、稱重信息、運動信息等畜牧生產過程中的關鍵信息,通過現代互聯網技術傳送到后臺數據處理中心,在數據分析基礎上,以圖表和直觀曲線方式提供給生產者,對畜牧生產進行有效的管理和監測,或通過GPS、RFID技術等對動物生產全過程進行溯源跟蹤和監控追蹤,建立畜產品質量安全可追溯體系。近年來,物聯網技術在天津市奶牛生產、種豬生產、肉雞生產等領域有了一些應用。現介紹3種典型案例,供養殖生產者參考。
1.1以嘉立荷牧業和光明夢得等大型牧場為代表通過阿菲金等牧場管理系統的應用,自動采集牧場的生產數據,技術人員和管理者可以針對繁殖、獸醫、統計等不同的問題進行分析,了解牧場生產和管理過程中存在的問題,并采取相應措施,實現奶牛生產的精細化管理。
1.2以天津市農夫種豬場為代表應用了智能化母豬飼養管理系統,通過傳感器對無線射頻耳標的識別,實現對該母豬個體的精確飼喂、鑒定等(荷蘭Velos系統);通過應用種豬自動測定系統,自動采集種豬每日采食信息和稱重信息,提高了種豬測定效率。
1.3以部分規模肉雞養殖場為代表通過應用物聯網技術,實現了自動采集雞舍溫度、濕度等,并根據雞舍環境實時變化情況進行自動控制,提高了肉雞生產的管理水平。
2存在的問題
2.1飼養方式制約物聯網技術推廣物聯網技術的推廣和應用是與集約化生產經營方式相結合的。但是部分以農戶為主的養殖小區和中規模養殖場戶,受制于設施設備和生產工藝條件,物聯網技術改造應用難度大,物聯網技術難于應用推廣。
2.2物聯網技術應用范圍偏小在畜牧業生產中應用物聯網技術,涉及的信息技術本身比較復雜。因此,目前天津市物聯網技術的應用大多數是在大型規模養殖場,特別是在部分的“領軍”企業。天津市畜禽養殖量90%以上的中小型養殖場,應用物聯網技術的意識不強,其物聯網技術的應用仍呈“空白”。
2.3物聯網技術應用成本高畜牧業生產中應用的物聯網技術,主要有三個來源:一是從國外直接進口技術;二是引進技術在國內經過本地化改造;三是國內自主開發。就目前而言,國內自主研發產品,其軟硬件配套和產品穩定性等方面與引進產品尚有很大差距,養殖場戶積極性不高,加之引進產品價格昂貴、投入高,部分生產者尚無力應用。
3促進物聯網技術在畜牧生產中的應用
圍繞構建“高產、優質、高效、生態、安全”的現代畜牧業產業體系,保障動物疫情穩定,保障農產品質量安全,提升畜牧業質量和效益,促進畜牧業增效,農民增收為立足點,按照市場推動和政策扶持相結合,加快畜牧業物聯網技術的應用推廣和系統開發。經過努力,物聯網技術應用覆蓋天津市生豬、奶牛、肉羊、蛋雞、肉雞五大畜禽種,覆蓋一批規模養殖場,建設物聯網示范企業,實現飼養環境自動監控、管理精細化和產品可追溯管理。開發應用獸藥等投入品監管、遠程服務、外埠畜產品監管和本地畜產品質量安全追溯等行業監管平臺,實現實時管理。通過示范應用和技術推廣,形成物聯網集成應用的典型解決方案和技術標準。
3.1企業類
3.1.1肉羊物聯網應用平臺以奧群種羊公司為主,利用建立的工廠化杜泊、澳洲白綿羊胚胎移植技術體系和快速擴繁優質配套系種羊的生產基礎,在生產環節引入物聯網技術,建設奧群優質種羊聯合育種信息平臺、種羊胚胎移植遠程服務系統、養殖綜合業務管理系統。完善RFID技術自動識別系統、自動稱重系統、種羊選育和視頻監控等系統,實現對種羊生產過程信息采集和數據分析,與客戶擴繁場信息共享,互動挖掘數據。其服務對象包括天津核心育種場、規模擴繁場和合作社組織。完成基于RFID的種羊稱重與分群管理、基于有源RFID技術的TMR(全混合日糧)投料監控技術標準。
3.1.2奶牛物聯網應用系統以夢得集團、嘉立荷牧業惠澤牧業等21個牧場為主,引進國內外先進牧場綜合管理系統,實現對產奶、牛群健康等管理智能化。降低炎發病率,提高配種率和單產水平,實現質量安全可控可追溯。
3.1.3生豬物聯網應用系統以中糧肉食、惠康、德潤、農夫等企業為主,引進智能化管理系統,實現對豬舍內溫度、濕度、通風等環境自動控制。以射頻技術為載體,開發智能化養豬管理系統,通過料塔、輸送分配絞龍、飼喂器、分離器的有效組合,實現對每頭豬的精準飼喂、準確監測。
3.1.4家禽類物聯網應用系統引進國內外先進的家禽生產管理信息系統,實現對舍內喂料、光照、溫度、供水、壓力、濕度、清糞、集蛋等自動監測和控制,為雞提供恒溫、恒濕和清潔的環境,改善動物福利。大幅度降低人工成本,降低呼吸道等疾病發病率。
3.2部門監管類
3.2.1動物防疫和畜產品質量安全可追溯系統完善現有生豬品種系統運行,啟用其他畜種應用。優化養殖環節信息采集系統,實現一站式登陸,智能化上傳。開發友好的展示界面,開發多種展示方式和數據有效鏈接。增加畜牧業統計監測預警系統,實現對畜牧生產情況、畜產品價格、市場需求等相關數據快速監測統計,通過統計結果,分析市場趨勢,做出預測預警。開發輔助決策系統,實行免疫保護期、疫苗使用、應急物資等預警和智能管理。
3.2.2肉雞質量安全可追溯平臺對肉雞在飼養過程中飼料獸藥投入品使用、防疫、質量監測信息,出欄產地檢疫信息,運輸過程信息,屠宰環節檢驗信息,一直到產品上市進入市場各環節信息實現可追溯監管。
3.2.3病死動物無害處理系統在現有生豬基礎上,增加其他畜種,開發與保險公司和無害化處理場數據對接功能。
3.2.4動物產地檢疫機打出證系統升級支持生豬、家禽等產地檢疫需要,優化業務流程管理,提高響應速度。
3.2.5畜牧獸醫專家遠程服務系統利用天津農業物聯網大平臺,將天津市多年積累的動物疫病防控經驗和典型病理解剖圖片置入,向養殖場戶提供智能診斷和科普教育功能。
3.2.6動物及動物產品檢疫監督信息管理平臺利用物聯網和RFID等技術,實現對外埠進入天津市的動物和動物產品實現監管數據交換、集成和主動監控等目的。
3.2.7生鮮乳質量安全監管及可追溯系統將鮮奶生產、收購、運輸等環節開展信息化管理,構建鮮奶收購站及運輸車輛信息管理系統,對鮮奶收購進行信息化管理。
3.2.8武清奶牛綜合服務平臺良種繁育系統在現有平臺基礎上,開發奶牛個體信息動態采集技術,佩戴牛只RFID標簽,實現對牛只的自動識別和信息記錄,提高奶牛場智能化水平;開發集成傳感器技術、信息采集技術及網絡數據庫技術,實現對奶牛個體擠奶的全部自動化及智能化控制;安裝監測系統,輔助判定牛只狀態,結合無線傳輸技術,實現實時數據采集;利用物聯網技術對種子母牛個體信息進行采集的數據進行挖掘,通過統計和專家分析,為奶牛良種科學繁育提供依據和科學決策。
4對策建議
4.1加強組織協調建議在天津市畜牧獸醫局成立推進物聯網技術應用推廣技術領導小組,納入全市畜牧獸醫工作重點,加強各事業單位和區縣畜牧獸醫管理部門以及企業的溝通,建立和完善協同工作機制。
4.2加大資金支持力度利用現有的設施畜牧業提升工程、畜禽標準化規模養殖場等項目資金,加大對物聯網技術應用的支持。爭取天津市經濟和信息化委員會、財政局、科學技術委員會等部門對畜牧業物聯網應用專項支持。同時,推動引導更多企業開發、使用物聯網技術,進一步完善現有系統功能。
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2015.04.011
Application and Research Direction of the Internet of Things on Facility Agriculture
JIA Bao-hong, QIAN Chun-yang, SONG Zhi-wen, WANG Jian-chun, LYV Xiong-jie, LI Feng-ju, LIU Shao-wei
(Information Institute of Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300192, China)
Abstract:This paper preliminary discusses the current main restricting the further development of agriculture IOT bottleneck problem, put forward the applied research lacks is the key factor. Facility agriculture IOT application research to combine the production practice and future development trends, mainly in five aspects, including the data accumulation and analysis, research suitable application model, development for making a fool of Internet management system, study agriculture IOT application standards, strengthen the monitoring and research on crop physiological and ecological information.
Key words: greenhouse; facility agriculture; internet of things; application and research
農業物聯網是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的具體應用。它利用各類感知設備,采集農業生產、農產品流通以及動植物本體的相關信息,通過無線傳感器網絡、移動通信無線網和互聯網傳輸,最后通過智能化操作終端,實現農業產前、產中、產后的過程監控、科學決策和實時服務[1]。
近年來,隨著物聯網技術的不斷發展,其應用已經涉及水產養殖與畜牧業、種植業、農產品加工、運輸與流通等農業領域。由于設施農業是在人為可控環境保護設施下的農業生產,更有利于物聯網技術助力設施農業實現精準高效,因此設施農業物聯網技術的推廣應用成效最為顯著,前景十分廣闊。
1 物聯網技術應用于設施農業的歷史及現狀
發達國家設施農業物聯網發展較快,20世紀后期就已經有基于網絡化、分布式的溫室環境控制系統研發的報道,這與他們先進的生產管理水平密切相關。英國研發出用于儲藏室或花園溫室的入侵警報系統和霜凍系統、通風加熱控制系統、遠程無線灑水系統等系列無線設備;日本研究開發出“Open Plannet,OP”雙向遠程監控系統,利用基于以太網的嵌入式網絡技術實現了溫室環境和視頻的實時動態監控[2]。荷蘭向花卉培育者提供植物生長控制系統,可以實現復雜環境下溫室植物的個性化追蹤管理。在美國,20%的精細農業都應用感知技術,在農業生產信息獲取、生產管理、輔助決策、智能實施中發揮了關鍵作用。美國加州研發出的“草莓培育物聯網系統”能夠實時監測植物的生長狀況,根據土壤和環境空氣的動態變化,自動啟動施肥澆水或溫度調節等智能設施。近年來,隨著一些發達國家大面積推廣精細化、自動化的農業生產技術,對農作物的生長環境進行監測,并針對作物生長需要進行生長環境、農業機械的自動控制,使得物聯網技術可以無縫接入,應用環境較為完善[3]。著名的系統有英國開發的農業管理與決策選擇系統、美國的作物決策管理系統等[1]。有此作保證才能真正實現農業生產管理的智能決策與控制。這其中,歐美發達國家尤其值得我們學習的是農業知識處理與應用系統開發方面,他們通過集成大量知識和農業生產流通第一線數據,來為品種選擇、土壤營養診斷、水肥管理、病蟲害診斷、農產品加工、流通等農業生產全過程提供信息化服務。
我國物聯網的研究幾乎與國外發達國家同步進行,在農業上的研究應用領域也較為廣泛。2011 年,農業部了《全國農業農村信息化發展“十二五”規劃》,包括北京市設施農業在內的三大國家級物聯網應用示范工程開始啟動, 2013年,上海、天津、安徽3個省市被農業部列為農業物聯網區域試點[4],我國農業物聯網發展駛入快車道。迄今全國已有8個?。▍^、市)(另外還有黑龍江、內蒙古、新疆)承擔的國家物聯網應用示范工程和農業物聯網區域試驗工程先后啟動實施,并取得了階段性成果,也帶動了各地農業物聯網的發展。
成績較為突出的如:北京市重點開展了農業物聯網在農業用水管理、環境調控、設施農業等方面的應用示范,開發了與農業技術結合的墑情監測系統,為政府決策、農戶技術指導、公眾消費和設施蔬菜生產管理提供了便利,實現了設施農業環境監測和農業用水精細管理[5]。江蘇省則開發了基于物聯網的智能農業管理平臺,側重對設施農業、豬舍生產環境進行監控,一定程度上實現了對農業設施的自動化管理,并逐漸開始進行規模推廣[6]。天津市建成了國際先進的農業物聯網平臺,實施了農業生產經營物聯網智能化控制與管理工程。應用種植業設施環境信息監測、智能化控制與管理等物聯網技術,建設了總面積逾667 hm2的核心試驗基地,開展了約1 000棟節能溫室的示范應用。此外,國內許多企業也加入到農業物聯網研發行列,如北京昆侖海岸傳感技術有限公司、大唐移動通信設備有限公司、上海順舟網絡科技有限公司等在開發產品的同時,還提出了設施農業物聯網體系解決方案來構建設施農業智能控制系統,以適應各種類型和不同規模的生產需要 [7]。
2 物聯網技術在設施農業應用的發展瓶頸
雖然農業物聯網技術在我國設施農業中的應用成效較為顯著,但農業物聯網是項復雜的工程,在我國總體上尚處于試驗階段,目前主要在示范型農業、科研溫室等系統中有所應用,距離大規模商業化應用還需要一定時間。促進農業物聯網蓬勃持續發展,必須面對制約其發展的瓶頸問題。目前,我國設施農業物聯網發展中的主要問題可以概括為以下3個方面。
一是優質農業專用傳感器的缺乏。農業部信息中心主任李昌健說:“目前我國農用傳感器種類不到世界的10%,國產化率低、缺乏市場規模效應。在覆蓋面、適用性等方面還有很大提升空間[4]?!倍?,國內產農用傳感器良莠混雜,質量參差不齊,性能不夠穩定,使得監測數據不夠準確,又沒有權威的評價標準,因此農業生產者很難信賴物聯網設備。
二是資金投入大、回報周期長。農業物聯網基礎設施建設不僅一次性資金投入大,需要長期更新維護,而且回報周期長。目前,我國仍以小農戶分散經營為主,農業整體比較效益低下,對于普通農民來講,物聯網設備價格偏高[4],過于“高大上”,很難大面積推廣。只有規模經營或者高效種養殖業才更有利于物聯網技術的推廣應用。
三是應用研究缺乏,急需“接地氣”的生產應用參數及軟件產品研發。目前國內農業物聯網的市場需求仍然是以設備采購、網絡接入為主,在設施農業生產上還主要停留在監測與初步分析環節,沒有真正意義實現科學決策和智能控制,根本原因在于對數據分析及其生產應用的研究不夠重視。
綜合分析三方面問題,首先對于設備問題,我國的企業、科研機構普遍較為重視,相信隨著科技的迅猛發展,大批低成本、低功耗、性能好的各類農業傳感器很快會在市場上涌現。其次對于資金問題,當前還是政府投入引導為主,隨著設備成本的降低,政府補貼的實施(據報道,有關部門正在研究建立農業信息補貼制度,加快推動將農業物聯網相關產品和裝備納入農機購置補貼目錄[4]),將會引入電信運營商、企業、科研單位、高校等社會力量的加入,逐步形成政府引導、投資主體多元化、運行維護市場化的格局。因此,制約農業物聯網技術在我國推廣應用的最大瓶頸無疑是采集數據如何應用,物聯網如何為農業生產帶來實實在在的效益,即如何打破“拿上來一大堆數據,卻不知道干什么用”的窘況。重視“應用層”這個頂層設計,以應用為導向來做研發,是農業物聯網發展到今天必須引起重視的核心原則和目標。
3 設施農業物聯網技術應用研究方向
設施農業物聯網應用研究涉及的領域較為廣泛,確立研究方向要結合生產實際和未來發展趨勢,可以重點從5個方面研究入手。一是注重數據的積累與分析,通過分析各類型數據發現農業生產規律,建立設施作物水肥管理模型、病蟲害發生預警模型等,用于指導生產;二是研究成本低、效果佳、面向不同作物栽培的各種類型設施的應用模式,包括研究設施內網絡節點的布控、設備系統的集成等;三是開發適用于當地設施生產實際、擴展性好、操作簡便的物聯網管理軟件,結合專家模型的嵌入,成為農民身邊的技術管家;四是以農業物聯網技術應用研究為基礎,制訂操作性強的農業物聯網應用標準,如針對不同設施蔬菜種植制定物聯網栽培管理應用標準、蔬菜環境監測系統集成規范等,便于推廣應用;五是加強作物生理生態信息的監測與研究,從長遠來看,研究作物生理生長模型是提高設施作物生產潛力的根本和核心技術,有必要及早開始規劃并實施[8-9]。
綜上所述,隨著科技的不斷發展,農業物聯網技術設備將會日臻成熟,但要大規模推廣應用,得到市場的認可,還必須與各地區農業生產實際相結合,不能操之過急。要優先從基礎好、規?;潭雀摺a值高的行業入手,但更為關鍵的是要提升數據分析能力,加強應用層面的把控與研究,才能充分發揮農業物聯網的優勢。
參考文獻:
[1] 余欣榮.物聯網 改變農業、農民、農村的新力量 農業物聯網知識讀本[M].合肥:安徽科學技術出版社,2012:63-64.
[2] 張唯,劉婧.設施農業種植下物聯網技術的應用及發展趨勢[J].科技廣場,2012(1):238-241.
[3] 唐珂.國外農業物聯網技術發展及對我國的啟示[J].中國科學院院刊,2013,28(6):700-707.
[4] 喬金亮.物聯網如何和農業更好結合[N].經濟日報,2013-11-5(13).
[5] 許世衛.我國農業物聯網發展現狀及對策[J].中國科學院院刊,2013,28(6):686-692.
[6] 劉家玉,周林杰,荀廣連等.基于物聯網的智能農業管理系統研究與設計――以江蘇省農業物聯網平臺為例[J].江蘇農業科學,2013,41(5):377-380.
1 物聯網技術專業的發展及就業現狀
我國于2009年8月提出“感知中國”以來,將物聯網正式列為國家五大新興戰略性產業之一。根據各地的物聯網產業發展規劃,江蘇、浙江、廣東、北京、成都等地都紛紛上馬物聯網項目,其中江蘇力在2010年全省物聯網產業銷售收入超1500億元,2015年擬超4000億元,其中無錫要達1000億元。目前我國已經形成擁有從材料、技術、器件、系統到網絡的完整產業鏈,物聯網產業規模已經達到數千億的規模。物聯網已經成為政府積極研究與推進的產業,工信部有關人士表示,因各地政府均需開展物聯網項目,物聯網人才非常缺乏。以無錫為例,無錫到2015年總投資40億元,集聚各類傳感網企業500家,實現產值500億,需要引進和培養高級物聯網人才5000名,集聚從業人員5萬人。
在《中國RFID產業發展年度報告2010》中指出,物聯網95%技術問題已解決,目前,最為緊缺的物聯網人才不是高精尖端人才,而是應用和服務人才,這種人才的需求恰好符合高職的人才培養定位。高職院校物聯網技術方向的畢業生面向的崗位是物聯網應用的開發、物聯網產品的測試、物聯網系統的實施與維護、物聯網產品的營銷及推廣等。
2 物聯網技術專業的課程設置
物聯網技術是典型的交叉學科,是多個學科的融合,涉及到電子信息工程技術、通信技術、計算機科學與技術、自動檢測技術等等,物聯網技術專業課程的設置需要綜合考慮相關學科的特點以及關系。物聯網技術專業從2010年以后才在各高校逐漸設立,還沒有一個完整的標準和體系,高職教育又與本科高校在人才培養目標上不同,主要為了培養適應區域經濟社會發展需要的高端技能型專門人才。高職物聯網技術專業的人才培養目標既要使學生具備上崗的基本專業能力,又要使學生能夠不斷自我提高,學會交流溝通和團隊協作,提高實踐創新能力,以適應經濟快速發展和物聯網迅速進步。
根據物聯網技術的知識體系結構,物聯網技術專業人才必須掌握感知層、網絡層、應用層等關鍵技術的專業知識和技能。在課程設置上,盡可能多地覆蓋專業的知識,主要包括以下幾方面:(1)通識課程,主要指大學生素養的培養,包括政治、思想、道德、心理素質的成長以及職業素質的培養,涉及到的課程有思想政治教育類課程以及企業職業化類課程;(2)技術基礎課程,主要包括在物聯網系統設計所必須的硬軟件設計基礎以及基本的計算機設計、開發技能,涉及到的課程有模數電、計算機C語言、電子CAD、單片機技術與應用等;(3)專業能力課程,主要是系統地掌握物聯網技術體系結構中的各領域的專業知識,培養物聯網系統中硬軟件的設計開發以及應用能力,涉及到的課程有傳感器、計算機組網、物聯網組建等課程。
3 物聯網技術專業的人才培養探討
物聯網技術是時代科技進步的產物,物聯網系統豐富多彩,簡單枯燥的灌輸教學無法滿足物聯網技術的專業要求。激發學生的興趣,提高教學的實踐性才能使學生更深入的掌握知識,提高學生的實踐動手能力,符合高職人才培養的目標。
3.1 以賽帶學,調動學生學習的積極性
高職院校學生相對本科院校的學生基礎薄弱,部分學生缺乏主動學習的積極性。在教學的同時,有針對的選擇部分學生參加物聯網技術專業相關的設計類競賽,能夠很好的以賽帶學,以少帶多,逐漸培養學生對物聯網技術專業的興趣,提高學生的實際動手操作能力。
3.2 校企合作,帶動學校專業建設
高職教育的特點決定人才的培養必須密切聯系企業的生產現狀,物聯網技術專業現在還處于摸索階段,缺少先行經驗,校企合作的開展能夠借用物聯網企業的實踐經驗幫助高職院校把握人才培養的方向,同時企業的工程師能很好的彌補高職院校師資力量的不足的缺點,并且高職教師深入企業實踐,能夠快速提高學校教師的工程實踐能力。
3.3 學中做,做中學,多模式培養學生
數字化油田是石油工程信息化的高級階段,是信息化達到網絡化、數字化、模型化和科學化的全新標志。石油工程作為一個跨學科、多專業相互配合的技術高度密集型行業,信息化一直伴隨著工程行業的發展,并發揮著巨大的作用。近年來,通過應用驅動和技術研發創新引領的互動式發展,基于物聯網技術的數字化建設,在石油工程數據采集、遠程監測等領域得到廣泛應用,本文針對石油工程生產運行與管理實際,擬基于物聯網技術,通過構建集可視化、功能化、數字化鉆井系統,以滿足鉆井日常生產運行、生產管理、生產監控、設備管理的需求。
1物聯網基本內涵
國內對于物聯網的概念是整合了美國的CPS(Cyber-Physical System)、歐盟的IOT(Internet of Things) 和日本的i-Japan的概念,但又不完全和哪一個相同。由于物聯網本身與互聯網、移動通訊網、傳感網等有密切的關系,因此國內不同領域的專家針對物聯網的思考出發點各異,事實上我國對物聯網還沒有一個精準和公認的定義。物聯網體系架構大致有三個層次,底層是用來感知數據的感知層,第二層是數據傳輸的網絡層,最上面則是內容應用層。隨著“物聯網”技術的發展與廣泛應用,從工作辦公到日常生活應用都與計算機技術和信息化有效結合,包括我們接觸與使用的各種設施與物體以及物品,比如交通工具汽車,居住的樓房,出行必需的公路、鐵路、機場,乃至手中的鑰匙、手上戴的手表等等,只需要安裝一個極小的感應芯片,就可以有效利用紅外線感應、全球定位系統、激光掃描技術、無線網絡信息系統或者射頻技術,使之與互聯網相連,進而利用能力超強的計算機群實現智能化管理。為有效整合企業的各類服務、降低重復工作的損耗,可以采用基于面向服務架構(SOA)的物聯網企業應用框架,并能通過.Net平臺和Java 平臺兩種技術實現。運用該框架、利用射頻標識構建的物聯網可以對企業各業務流程進行監控,并實現海量數據資源共享和高效利用,從而為企業資源整合提供了一種可行的解決方案。
2物聯網技術特點、作用與應用
物聯網的幾個關鍵環節可歸納為“感知、傳輸、處理”,實現“及時、精確、全面地獲取和處理信息,達到科學決策、降低成本、提高效率、保護環境、增強安全等目標”。其中,傳感技術、嵌入式智能技術和網絡、通信技術為物聯網的l展和廣泛應用奠定了基礎。
2.1物聯網技術的主要特點
物聯網的主要特點體現在技術和應用層面上,主要包括:一是感知識別普適化。作為物聯網的末梢,自動識別和傳感網技術近年發展迅猛,應用廣泛。從衣食住行中,仔細觀察都能發現大量的感知技術的應用。無所不在的感知與識別將物理世界信息化,對傳統上分離的物理世界和信息世界實現高度整合;二是異構設備互聯化。硬件和軟件平臺千差萬別,不同型號和類別的RFID標簽、傳感器、移動數據采集終端、手機、移動PC等實現網際間信息共享和融合;三是聯網終端規模化,所有構成要件都作為網絡終端納入系統之中;四是管理調控智能化。物聯網將大規模數據高效、可靠地組織起來,為上層行業應用提供智能的支撐平臺;五是應用服務協同化,物聯網技術覆蓋生產運行與管理的各環節,可以有效提高企業整體信息化程度。
2.2物聯網技術的作用
通過將物理對象與信息承載體無縫聯接,實現虛擬和物理世界的一體化,使得物理對象積極參與業務流程(互動,通信,控制),通過對數據的大規模采集與集成智能運用,最終實現商業價值和社會價值。物聯網是一種非常復雜,形式多樣的系統技術。根據信息采集、傳輸、處理和應用的原則,可以把物聯網分為感知層、網絡層、管理服務層和應用層
3 運用物聯網技術構建數字化生產運行管理平臺
數字油田是實體油田的虛擬表示,能夠匯集油田的自然和人文信息,人們可以對該虛擬體進行探查和互動。從技術架構上來看,運用物聯網技術構建數字化鉆井生產運行管理平臺是一項涉及多學科的復雜的系統工程,需要信息通信技術、石油地質、石油工程、企業管理等有關專業,旨在更加廣泛、及時、準確的進行信息采集;深化應用軟件實施,更好的完成信息處理及應用,解決各種生產運行與管理問題;建立更為便捷的信息開放和共享平臺,更好的實現信息間的互聯互通,為生產運行管理提供便利。
3.1 數字化鉆井生產運行管理平臺
基于上述分析,筆者擬結合石油生產運行與管理實際,提出一種新的運用物聯網技術構建數字化生產運行管理平臺的實現方案。該系統主要利用數據傳感技術、計算機軟件開發、數字控制、計算機網絡、系統集成及數據共享技術,開發建成集井場數據自動采集、數據加工分析、設備遠程控制、遠程視頻監控及分析決策為一體的生產運行管理平臺。
該系統完全遵循物聯網技術的三層結構,在感知層中,利用安裝在現場的傳感設備及視頻監控設備,將生產數據和視頻圖像實時采集并集中起來;在網絡層,利用有線或無線通信網絡將數據傳送至數據中心服務器;在應用層,利用數據庫、計算機軟件開發、智能計算、云計算等技術對數據進行加工、分析、整理、,并以文字、報表、圖形、圖像等方式及時顯示出來,實現遠程監測、控制、輔助分析、生產決策等功能。按物聯網分層原理,鉆井生產運行管理平臺由數據采集子系統、數據傳輸子系統和生產運行管理子系統三部分組成。
4 應用前景與展望
物聯網技術本身不是一個全新的事物,它的核心在于應用創新。以物聯網技術為基礎,在構建生產運行管理平臺應用包括條形碼技術、GPS技術、管理軟件等物聯網范疇的技術過程中,要進一步深化理解“應用為王”思想,通過持續的應用創新,打造出業內領先的數字化生產運行管理平臺。
參考文獻:
[1]董h,淺談新一代物聯網在電子商務中的應用,條碼與信息系統,2012
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)45-0252-0447
引言
隨著科學技術的不斷發展,物聯網技術也得到了快速的提高,物聯網技術是繼互聯網、計算機之后,信息產業的第三次革命,是引領未來經濟增長的一個重要因素,盡管物聯網技術現在還不夠成熟,但它的發展勢如破竹。物聯網技術能夠實現實時采集任何需要監控、連接、互動的樓宇智能化實體和過程,能夠采集其聲、光、電、熱、化學、力學、位置等各種所需要的信息;并通過各類可能接入的網絡,進行物與物、物與人的連接,以實現對物品和過程的智能化感知、管理、控制和識別;在樓宇智能化系統中具有廣泛使用的前景。
一、基本概念
1、 物聯網技術
物聯網的最初是叫做傳感網,1999年開始出現了物聯網這個概念,2005年得到普及,2009年開始了大發展。物聯網就是人與物、物與物直接相互連接傳遞信息與控制的網絡,其本質還是一種互聯網。這有兩層含義:第一,物聯網技術的基礎和核心內容仍然是互聯網技術,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術;第二,其用戶端擴展和延伸到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通訊。物聯網被譽為 相繼計算機、互聯網與移動通信網絡之后的有一次信息產業的浪 潮,互聯網只是將計算機連接起來網絡化,而物聯網則是能夠將世界上的一切事物都連接起來形成無奇不有的龐大網絡。物聯網(The Internet of things )的準確定義是:通過射頻識別(rfid) 、紅外感應器、全球定位 系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與 互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、 跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。比如超市收銀臺所用的結賬系統、各種監控系統、還有各大銀行所 提供的刷卡服務和 atm 自動取款服務以及現在被廣泛應用的 gps(global positioning system)全球定位系統等等。
物聯網技術是一種對傳統思維的突破。過去物理設施和網絡設施是分開的,機場、公路、房屋建筑物等等實體的世間萬物是一路,而數據、寬帶等等虛擬的“互聯網”是一路。在“物聯網”時代,就是將“現實的世間萬物” 和 “虛擬的互聯網”整合在一起,成為一個統一的網絡。全球全世界的運轉將會以此為基礎,無論是經濟管理、生產運行、社會管理,乃至個人生活都將運用到物聯網技術。
與其它國家相比,我國的技術研發水平處于世界前列,有著重大的影響力和發展優勢。經過了近十幾年的努力發展,已經初步形成了現在物聯網的體系。物聯網在中國迅速崛起主要由于我國在物聯網方面的幾大優勢。第一,我國早在1999年就啟動了物聯網核心傳感物聯網技術網技術研究,研發水平處于世界前列;第二,在世界傳感網領域,我國是標準主導國之一,專利擁有量高;第三,我國是目前能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一;第四,我國無線通信網絡和寬帶覆蓋率高,為物聯網的發展提供了堅實的基礎設施支持;第五,我國已經成為世界第二大經濟體,有較為雄厚的經濟實力支持物聯網發展。
物聯網在中國高校的研究,當前的聚焦點在南京郵電大學。作為“感知中國”的中心,無錫市2009年9月與北京郵電大學就傳感網技術研究和產業發展簽署合作協議,標志中國“物聯網”進入實際建設階段。協議聲明,無錫市將與北京郵電大學合作建設研究院,內容主要圍繞傳感網,涉及光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網絡、軟件、電子、自動化等技術領域,此外,相關的應用技術研究、科研成果轉化和產業化推廣工作也同時納入議程。
為積極參與“感知中國”中心及物聯網建設的科技創新和成果轉化工作,保持、擴大學校在物聯網研究領域的優勢,2009年9月10日,全國高校首家物聯網研究院在南京郵電大學正式成立。在實驗室,一些“物聯網”產品已經初見雛形。此外,南郵還有系列舉措推進物聯網建設的研究:設立物聯網專項科研項目,鼓勵教師積極參與物聯網建設的研究;啟動“智慧南郵”平臺建設,在校園內建設物聯網示范區等。
2、基于物聯網技術的小型采集設備
小型采集設備是采集數據的一種小型設備。數據采集是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采非電量或者電量信號,送到上位機中進行分析,處理。小型采集設備是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的數據采集系統。
基于物聯網技術的小型采集設備是一套集智能傳感終端、智能控制終端、信息傳遞終端、用戶存儲管理、智能組網技術、智能服務發現技術、數據融合算法等模塊與一體的復雜設備。
3、樓宇綜合管理系統
近年來國內高層建筑不斷興建,它的特點是高度高、層數多、體量大。面積可達幾萬平方米到幾十萬平方米。這些建筑都是一個個龐然大物,高高的聳立在地面上,這是它的外觀,而隨之帶來的內部的建筑設備也是大量的。為了提高設備利用率,合理地使用能源,加強對建筑設備狀態的監視等,樓宇綜合管理系統也就應運而生。
樓宇綜合管理系統是智能建筑的重要組成部分之一。樓宇綜合管理系統是對建筑物(群)內設備與建筑環境的全面監控與管理,為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經濟、高效、便捷的工作生活環境,并通過優化設備運行與管理,降低運營費用。樓宇綜合管理系統涉及建筑的電力、照明、空調、通風、給排水、防災、安全防范、車庫管理等設備與系統,是智能建筑中涉及面最廣、設計任務和工程施工量最大的系統,它的設計水平和工程建設質量對智能建筑功能的實現有直接的影響。
智能樓宇綜合管理系統是以實現各專業子系統之間的信息資源的共享與管理、各子系統的互操作和快速響應與聯動控制,以達到自動化監視與控制的目的。它追求的目標是:信息資源的共享與管理、提高工作效率和提供舒適的工作環境、采用“分散控制、集中管理”的模式,盡可能地減少管理人員和節約能源、能適應環境的變化和工作性質的多樣化及復雜性和應付突發事件的發生。
根據智能建筑的特點和業主對樓宇智能化系統工程的實際功能需求,必須在智能建筑硬件設備的基礎上建立一個具有高度開放性、兼容性、便利性于一體的樓宇綜合管理系統。進而才能提高系統管理和維護的自動化水平和協調運行能力,真正實現功能集成、網絡集成和軟件界面集成的設計目標,為智能建筑提供了高效、快捷的超值服務和管理。
二、物聯網的應用
物聯網與其說是網絡, 不如說是應用。對物聯網的定義、內涵及特征的梳理讓我們認識到, 物聯網是一整套立體的、豐富的、適應性很強的概念體系。在推進物聯網發展的時候, 需要依據不同時期不同的出發點, 規劃一條既符合科技創新規律, 又適應我國工業、信息通信業當前發展水平和一個時期的發展潛力, 并有利于在激烈的國際競爭中快速建立起競爭優勢的發展道路, 以更好地滿足經濟社會發展對物聯網的總體需求。
1 物聯網在智能城市中的應用
國內的一些地方已經開始對物聯網進行了應用性開發, 運用物聯網技術, 上海移動已為多個行業客戶度身打造了集數據采集、傳輸、處理和業務管理于一體的整套無線綜合應用解決方案。最新數據顯示,上海移動目前已將超過10 萬個芯片裝載在出租車、公交車上, 形式多樣的物聯網應用在各行各業大顯神通, 確保城市的有序運作。在上海世博會期間,車務通 全面運用于上海公共交通系統, 以最先進的技術保障世博園區周邊大流量交通的順暢;面向物流企業運輸管理的“e物流”,將為用戶提供實時準確的貨況信息、車輛跟蹤定位、運輸路徑選擇、物流網絡設計與優化等服務,大大提升物流企業綜合競爭能力。
2 物聯網在能源管理與公共事業中的應用
預計到2020 年, 中國將成為世界上最大的能源消費國。由于電網系統效率低下, 發電和輸電過程中浪費非常嚴重?,F在, 我們可以利用高科技對事物有更透徹的感知和度量, 不管是安裝在室內的計量器還是發電廠里的渦輪。所有這些感知和度量支持我們更好的收集信息和數據, 透過先進的分析工具產生智能洞察, 再以此實時地做出更好的決策。儀表管理技術的進步使個人和企業可以選擇使用能源的方式和時間, 這就為使用風能和太陽能等利于環保的能源奠定了基礎。對于電力提供商而言, 智慧的電力意味著更高的電力的可靠性和電力質量, 更短的停電恢復時間, 進而實現更高生產率和對電力潛在障礙的防護, 從而更精確地預測需替換的資產設備及支出。智能電表與停電智能管理已經應用。
3 物聯網在交通管理中的應用
交通規劃者已開始努力促成多個系統的集成, 并在各種交通類型、多個城市甚至國家或地區之間整合費用和服務。智慧的交通系統可以縮短人們的空間距離,(提高生產效率、降低旅程時間和加速突發事件交通工具的響應速度) ,也可保護環境(如改善空氣質量、降低噪音污染、延長資產生命周期、保護古跡、景點、住宅) 。
4 物聯網在物流業中的應用
物流供應鏈, 中國物流成本所占GDP百分比一直都高于發達國家, 這反映出供應鏈運營效率低下的體制性問題。僅以2006 年為例, 中國物流成本占整個GDP的18%,而日本為11%,美國為8%,歐盟僅為7%。在這18%中,運輸成本總計超過55%,而存儲成本達30%。法規、基礎設施和運營等三大瓶頸是中國供應鏈低效的深層原因, 這不僅削弱了中國企業的競爭力, 也會妨礙內部貨物流以及國內需求的擴大。智慧的供應鏈將促使物理網絡和數字網絡融合, 將先進的傳感器、軟件及相關知識整合到系統中。智慧的供應鏈的價值在于我們可以從各種數據中抽取有價值的信息。包括基于地理空間或位置的信息、關于產品屬性的信息、產品流程、條件、供應鏈關鍵業績指標等, 以及數據流的速度。智慧的供應鏈可以滿足21世紀的需求, 它可以提高效率(如動態供求均衡、預測事件檢測和解決、旨在降低庫存的庫存水平和產品位置高度可視性) 、降低風險( 例如降低污染和召回事件的發生頻率及其影響、減少產品責任保金、減少偽劣消費產品),也能減少供應鏈的環境保護壓力(如降低能源和資源消耗、減少污染物排放) 。
5 物聯網在通信行業的應用
通信行業,在“2009年中國國際信息通信展覽會”上,中國移動展出了手機支付,這就是典型的物聯網概念應用。手機支付實際上主要是手機SIM 卡的更換,由普通SIM 卡更換為RFID-SIM卡,而不需要對手機進行更換。
用戶在消費時,只需要將手機從接收器上輕輕一掃,就可以方便進行各種購物,以及獲得詳細的費用清單。中國電信一直在推介自己的全球眼技術, 其實就是遠程監控的物聯網應用。比如上海海關都采用中國電信的遠程監控系統, 通過畫面可以對貨物進行通關檢查, 也減少人力。中國聯通日前在上海推出了公交卡手機,通過刷手機可以實現公交車票支付,這些都是典型的應用。
在“物聯網”普及以后,用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數量將大大超過手機的數量。物聯網的推廣將會成為推進經濟發展的又一個驅動器,為產業開拓了又一個潛力無窮的發展機會。
按照目前對物聯網的需求,在近年內就需要按億計的傳感器和電子標簽, 這將大大推進信息技術元件的生產,同時增加大量的就業機會。
其它如醫療、城市建設、精細農業等也已展開應用。
要建立一個有效的物聯網,有兩個重要因素。一是規模性,只有具備了規模, 才能使物品的智能發揮作用。一個城市有100萬輛汽車,如果我們只在1萬輛汽車上裝上智能系統,就不可能形成一個智能交通系統;二是流動性,物品通常都不是靜止的,而是處于運動的狀態,必須保持物品在運動狀態,甚至高速運動狀態下都能隨時實現對話。
物聯網在各個領域的應用現狀和未來的發展狀況表明, 各個行業對于物聯網的需求程度不一, 側重點更是千差萬別。基于目前物聯網技術的發展狀況, 可以預見, 物聯網正在快速地走進人們的生活, 它的實際應用將分以下三個步驟實現: 實現物體的自我感知功能; 物與物之間相互聯系, 交換信息; 系統通過分析物聯節點的信息, 做出最優化的調整策略, 控制整個系統超優化方向做出改變。
目前物聯網的發展正處起步階段, 仍然面臨技術完備性不足、產品成熟度低、成本偏高等諸多制約因素, 但目前良好的外部環境, 將有利于這些問題的解決。相信在不久的將來我們一定會看到一個充滿生機與活力的物聯網。
三、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能夠解決的問題
基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能夠解決的問題,是針對樓宇內的各個業務系統的監控對象、運行參數等實現無線數據采集的智能樓宇數據采集。主要有:
一、布線成本高:樓宇內的布線是相當多的,不僅多而且布線也相當復雜,成本就更高了。據統計,一個工程的百分之六十左右的費用將會應用于線路的鋪設上,這對工程建設來講是一筆相當大的費用,線路的鋪設主要包括光線、雙絞線、同軸電纜等;此外對于樓宇綜合布線中存在的重復布線不但增加不必要的成本,也會降低安全可靠系數。
二、靈活性差:布線是在工程施工初期進行的,然而,一旦布線完成之后很難再次修改或添加。例如當初只考慮控制信號傳輸,可能只需要雙絞線就可以了,但是隨著信息數據的不斷增多,雙絞線的傳輸能力已經不能夠滿足大量數據的傳輸,這就需要對樓宇內的線路進行更新,重新布置光纜。
三、標準不統一,由于現在生產智能樓宇設備的廠家越來越多,生產出的產品質量也參次不齊,最終會導致不同廠家的產品無法共用,然而,在具體施工時有的廠家提供的產品很好用,而有的廠家提供的產品又很難滿足用戶的需求,這將增加施工難度。
四、施工周期長,智能樓宇的布線周期長,布線時間需要一直跟蹤樓宇的建設,從施工初期到施工結束;這將會浪費巨大的人力物力,由于長時間的跟蹤布線,容易使得布線出現疏漏和布線錯誤,這會對工程施工帶來影響。
基于物聯網技術的小型采集設備的出現就是要解決以上四個大問題,通過對樓宇內的各個業務系統的監控對象、運行參數等實現無線數據采集,來對樓宇進行綜合管理。因此,基于物聯網技術的小型采集設備將會得到廣發的應用,它也是樓宇綜合管理系統的發展方向。以本項目的技術為基礎,依托移動的無線網絡,可以將應用范圍擴展到多種與人類活動與環境密切相關的領域中,如環境監測、森林防火,施工安全等領域;在獲得可觀的經濟效益的同時,也會帶來巨大的社會效益,所以,基于物聯網技術的小型采集設備在不久的將來會得到普及。
四、樓宇綜合管理系統的發展現狀
隨著上世紀九十年代,智能樓宇的理念進入我國,并逐漸影響著我國的建筑行業,使得樓宇逐漸趨于智能化,到本世紀初,隨著中國各地高樓大廈的涌現,智能樓宇已經得到了人們的普遍認可和廣泛使用;這就要求作為智能建筑管理的核心--樓宇綜合管理系統,必須快速的發展。
傳統的基于現場總線的樓宇綜合管理系統存在著成本高、維護難、擴展難等不足。網線通信技術能夠較好地解決上述問題,具有成本低廉、方便靈活、寬帶高等特點。因此,基于物聯網技術的小型設備將會得到廣泛的應用,它也是樓宇綜合管理系統的發展方向。
目前,樓宇綜合管理系統的應用主要集中在建筑公共資源上,主要包括供配電、照明、空調、冷熱源、給排水、電梯自控、安防與消防、綜合保安、車庫管理、自動抄表等子系統。然而,隨著無線網絡技術應用的不斷深入,安全、便捷、舒適、節能的工作生活環境的內涵不斷豐富,隨著物聯網技術的小型采集設備研究的進一步深入,研究范圍也將進一步擴展,將擴展到環境保護和家庭生活空間。
現階段,我國樓宇綜合管理系統還存在著很多問題,如子系統眾多設備魚龍混雜、接口和通信標準缺失、模擬系統任占主流、缺乏專業的管理系統開發商等。
1、管理子系統眾多設備魚龍混雜:
通常的樓宇自動化包含的子系統包括很多,如綜合布線系統、電力供應與管理系統、照明控制與管理系統、空調系統的檢測與控制系統、給排水系統的檢測與控制系統、停車場管理系統、消防與安防管理系統和物業管理系統等等。對這些系統進行集成、信息采集,并對每個管理系統進行深入的了解,掌握各管理子系統的工作流程。在這些子系統中,每種設備的類型都有可能出自不同的廠家,其產品成熟度,功能接口都無法統一,往往在對接協議的獲取過程中嚴重影響工程商和客戶的協議對接的準確性,這將會導致對接的不完整性。
2、接口與通信標準缺失:
智能樓宇的管理系統標準有很多,且每個子系統都有不少標準,但一般都是功能描述和驗收類的標準,缺少接口類和子系統間的通訊標準。目前,還沒有官方規定的接口標準;因為沒有接口標準,就無法達到統一管理各個子系統的要求,這就嚴重影響智能建筑的總體運行。接口與通信標準的缺少,嚴重影響著樓宇的綜合管理。
3、缺乏專業的管理系統開發商:
樓宇管理涉及的管理子系統比較多,這就對管理系統提出了更高的要求,綜合管理系統需要高度抽象的框架、較強的接入能力和多樣化的展示能力。目前,我國的樓宇綜合管理系統的提供商主要有兩大類:國外的專業管理系統廠家和國內的管理系統廠家,由此可見,我國要加強對小型采集設備的開發,加強對樓宇綜合管理。
隨著樓宇綜合管理系統的發展與物聯網技術的普及,傳統的3A說法將慢慢退去,系統將趨于統一,OAS、CAS、BAS之間的界限將更加的模糊,到最后將不再有這些區分,系統集成將更加簡便,樓宇綜合管理系統的成本也將進一步下降。
基于物聯網技術的小型采集設備不但要體現方便易用這個特性,更要體現各子系統接口的標準統一。不同的廠商按照統一的接口標準可以自由開發具體功能,例如一個用戶組建了A廠商的樓宇綜合管理系統,但該用戶一年后看上了B廠商的樓宇綜合管理系統,然而,這個用戶只需要購買他所看重的那個樓控產品,打開電源,則該產品就能通過采集設備接入到現有的物聯網中,正常執行其功能。
五、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用詳細技術內容
基于物聯網技術的小型采集設備是一套集智能傳感終端、智能控制終端、信息傳遞終端、用戶存儲管理、智能組網技術、智能服務發現技術、數據融合算法等模塊與一體的復雜設備。該設備不但具備基于物聯網技術的智能樓宇采集系統的先進性,更體現著智能樓宇系統的標準化程度,所以,該設備將成為智能樓宇采集系統中的核心。
本項目將圍繞著物聯網在樓宇系統的特性,并主要針對數據采集、傳輸、加密三個方面:一是數據采集,實現多種樓宇數據到數據采集設備之間的鏈接和傳輸;二是數據傳輸,通過數據采集設備和樓宇管理中心數據服務器發送采集數據;三是數據在傳輸過程中的安全性。
1、數據采集技術
計算機處理的是數字量,而外部的信息大部分是連續變化的物理量,我們就必須把這些物理量轉化成數據量傳輸到計算機中,因為計算機只能識別二進制的數字量。然而,數據采集技術主要就是對這些物理量進行采集并處理成數字量;例如溫度、壓力、速度,要將這些信息送入到計算機中進行處理,就必須先把這些連續的物理量,進行轉化,轉化成數據量,導入到計算機中。計算機是數據采集的核心,完成對整個采集過程的控制、對采集的數據進行處理。
在樓宇通訊中,數據采集技術就顯得尤為重要。;樓宇自控通訊協議符合國家相關行業的通訊標準協議,符合國家通訊標準協議是;樓宇自控通訊的先決條件,這樣樓宇的信息才能正常通訊。然而,根據樓宇自控系統接口特點,采集設備與前端設備之間采用標準的Modbus、OPC或BacentIP協議,傳輸方式以zigbee或rfid技術為主,根據現場實際情況兩種傳輸方式可以組合使用。
2、數據傳輸技術
數據的傳輸技術,樓宇內網絡硬件資源豐富,幾乎覆蓋到每一棟建筑,可以利用以太網或wifit等方式傳輸數據,可以降低數據傳輸成本,提高數據傳輸的穩定性,因此,數據傳輸以太網為主。部分前端設備受環境限制,選用無線網絡將采集數據上傳到監管平臺數據服務器。
無論采集哪種無線組網方式能減少布線、施工的工作量。具有以下幾個優點:
一、成本低:物聯網技術,一般是在“物”里嵌入智能芯片,采用嵌入式處理器和存儲器,就單個節點而言,硬件成本相對而言是比較低的。采用開放的簡化Zigbee協議棧,工作在2.4GHz免執照的ISN頻段。
二、組網能力強:數據的傳輸技術必須支持樹狀、星狀、網狀等多種組網方式,網絡的布設和展開無需依賴任何預設的網絡設施,節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為,節點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網絡。
三、對等網絡多冗余、可靠性高:在數據傳輸中,所有節點地位平等,是一個對等式網絡。節點可以隨時加入或高開網路,任何節點的故障不會影響整個網絡的運行,具有很強的抗毀性。
四、多條路由:在數據傳輸過程中,節點通信能力有限,覆蓋范圍只有幾十米到上百米,節點只能與它的鄰居直接通信,如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信,則需要通過中間節點進行連接。
3、數據安全性
后端管理系統采用一體化采集技術,為了保證數據在采集、傳輸過程中的安全性和可靠性,主要會采取以下幾個策略:
一、采集設備在連接至客戶端,需要經過身份驗證過程才可以進行采集設備注冊,網絡傳輸數據包經過高度加密,這樣可以保證傳輸過程中數據不會被第三方所竊取,保證數據在傳輸過程中的安全性。
二、數據中心客戶端以及監管平臺都具有報警的功能,這樣可以對采集設備狀態、采集點數據質量碼進行報警。維護人員可針對報警類型進行有效的分段判斷,從而快速定位故障環節,且可進行遠程故障排查功能。
三、采集設備內置大容量CF卡及存儲數據庫,采集設備與數據中心連接斷開后,可以保存至少一個月內的所有采集數據,從而實現數據中心端的數據完整性。當采集設備與數據中心進行重新連接時,將會主動對斷線期間的數據進行歷史恢復,同時,支持對指定時間段歷史數據人工恢復功能。
物聯網技術的引入,將使樓宇智能化系統發生根本性變化,主要表現有如下幾個方面:
一、由物聯網這個名字就不難得出,物聯網技術使得管控對象的“物”本身更加智能化,“物”的內部被植入智能芯片,使其功能發生巨大的變化,使其具備著前所未有的感知功能。這些“物”有普通的傳感器智能接收信息,它會對信息進行簡單的交換,而帶有智能芯片的傳感器可以對信息進行一定的運算處理功能,接收信息,并進行一些簡單的動作,這在機器人身上得到了很好的體現。
二、任何作為“物”的對象都可以作為管控的目標,大多數都以“RFD”作為基本技術支撐,任何物、動植物、人在理論上都可以根據自身的需要,通過植入智能芯片就可以作為物聯網的組成部分之一。
三、充分發揮物聯網開放性的技術特點,傳統的樓宇智能化系統是自成一體的獨立式封閉式的系統,而采用物聯網技術是開放式的,具有無限擴展性和聯通性的特點,將物聯網技術引用到智能樓宇中,這樣在世界上具備互聯網接入條件的任何一個地點,都可以與自己的物聯網進行連接,實現信息交換和控制等功能。
四、使得工程建設更加簡易,物聯網采用互聯網技術與物相連,而互聯網技術已經很成熟,應用最為廣泛的網絡技術,其底層連接方式靈活多樣,然而,各家廠商的不同產品只要遵循共同的標準即可實現互聯互通;最高層的應用也層出不窮,開發人員具備較為成熟的技術,能夠開發出使終端用戶享受便利的應用軟件。
六、主要技術創新點分析
物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用還不夠健全,這就需要相關人員對物聯網技術的小型采集設備進行技術創新,提高物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用率。
一、作為管控對象的采集設備本身更加智能化。采集設備內都被植入智能芯片,當植入智能芯片將會使其功能發生巨大改變,會具備前所未有的感知功能。如普通的傳感器能夠接受信息,并對信息進行簡單的變換,而帶智能芯片的傳感器,能夠對信息進行復雜的計算處理,并自行進行一些處理動作。
二、將服務發現機制運用于智能樓宇系統中,從而使得智能樓宇系統具備了“即插即用功能實現”的接口,在一定程度上統一了智能樓宇設備接入接口,這樣方便了后續功能的擴展。
三、工程建設更加簡易,充分發揮物聯網開放的基本特點,傳統的樓宇智能化系統是自成一體的獨立封閉的系統,然而,物聯網是開放性的,具有無限擴展性和連通性。采用物聯網這一技術,可以在世界上具備互聯網接入條件的任何地點,與自己的物聯網進行相連,及時實現信息交互功能。
七、基于物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用能帶來的效益
根據對物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用的實例調查發現,物聯網技術的小型采集設備已在山西移動樓宇監控系統中進行了應用,該設備的主要作用是將實時采集到的樓宇各業務數據傳到監控平臺上,實施對數據的透明監控,管理人員隨時可以監測到自己所需要的數據,同時可以了解所有設備的使用情況及各類報警信息的處理情況,這樣講不在需要對數據進行繁瑣的統計。
(一)、經濟效益:在未來幾年,物聯網技術將得到廣泛的應用,物聯網規模將在整個產業突破一萬億人民幣,而智能樓宇領域至少占據百分之二十。山西移動公司今年6月份之前已經投入300萬元人民幣,用于本項目的開發以及市場開拓;并計劃在未來3年時間收回全部投資并取得較好的經濟效益。
(二)物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中應用的社會效益越來越明顯,本項目涉及到的學科比較多,能夠帶動多種行業的發展,尤其是計算機、自動化、工程管理等專業,這樣必然會增加我國的就業率,以緩解就業問題,保證社會的和諧穩定;本項目還可以擴展到多個行業,可以提高我國現代化的建設,能夠減少事故的發生率,保證人身安全。
(三)從能源角度來看,本項目所用原料與設備均符合國家環境要求,廢棄物的處理按國家統一標準執行。本著建立持續、高效、循環采用新工藝、新技術,盡量減少進入開發及今后應用過程中的物質與能量流量,從而減少廢棄物的產生和排放。對于成本的核算,引入電算化和內部網等電子網絡工具。
(四)從環境角度來看,本項目在開發和管理中始終積極貫徹“保護環境、協調發展、遵守紀律、循環經濟、污染預防、人類健康、綠色家園”的環境方針,積極進行環境保護。本項目的后期應用可能擴展到環境監測、森林防火、施工安全等多種與人類環境密切相關的領域中,一方面可以向人類反映出環境的改變,另一方面也可以為人類提供優化環境的依據,物聯網技術將在環境方面得到廣泛的應用。
結束語
隨著時代的發展,物聯網技術將會得到廣泛的應用,雖然目前物聯網技術還不夠十分成熟,仍處于摸索的階段,但隨著計算機技術和互聯網技術的迅速發展,在智能樓宇系統中采用物聯網技術將是未來樓宇建設的發展趨勢;物聯網技術的小型采集設備在樓宇綜合管理系統中的應用將得到廣泛的使用和完善?;谖锫摼W技術的智能樓宇系統,其樓宇的安全性和功能性得到很大的提升。物聯網技術在國家的大力推動下發展迅速,而且在各行各業得到了應用。智能樓宇在近些年來得以較快發展。物聯網技術與智能樓宇的結合,必定將加快智能樓宇的發展,同時也推動物聯網技術本身的進步。
參考文獻
全國職業院校技能大賽對中職院校專業建設的導向和引領作用在職業教育領域已經達成共識,特別是對于物聯網應用技術專業這類新興專業,各院校的物聯網相關專業均處于摸索階段。大連市經濟貿易學校物聯網應用技術專業自2014年開始招生,專業建設步伐急需加快。學校從2013年開始參加全國職業院校技能大賽(中職組)物聯網技術應用大賽,2016年取得三等獎,通過組織培訓以及參賽的成效,發現技能大賽對物聯網應用技術專業的建設起到了良好的指導和引領作用。
一、大賽是人才培養模式的創新
全國職業院校技能大賽物聯網技術應用大賽的宗旨是:通過競賽引領相關專業的教育教學改革與專業建設,滿足物聯網技術應用領域快速增長的人才需求;促進社會對物聯網應用技術相關職業崗位的了解,提高中職學生的就業水平。
通過競賽,進一步促進專業教學內容更新與教學方法改革,深化校企合作,引導專業教學方向調整,以適應物聯網產業快速發展及高度關注物聯網應用技術的趨勢,進一步促進物聯網技術(包括自動識別、網絡傳輸、應用開發等)的普及。
大賽更強調培養中職學生的實踐創新意識與基本能力,這一點是中職人才培養相對缺乏的因素。物聯網專業從大賽的備賽和取得的效果中受到啟發,建設周賽、月賽、全國職業技能大賽3個層次循序漸進、依次提升的大賽體系,分別與專業基礎課、專業核心課相對應,全過程、全方位地對學生的技術和能力進行培養。
二、促進師資隊伍建設
技能大賽是對職業院校學生技能水平的全面檢閱,同時也是對職業院校辦學質量,特別是教師能力素質的檢驗。物聯網應用技術專業是一個集電子、通信、計算機、傳感器、嵌入式系統等多學科的新興專業,因此,建立一支結構合理、融合多學科門類知識、實踐應用能力強的師資團隊是物聯網應用技術專業建設中急需解決的問題之一。
大賽組織之初,我們就把利用大賽培養一批理論功底深厚、專業技術精湛教師隊伍作為一個重要任務。因此,這幾年在大賽的帶動下把青年教師有計劃、有組織地安排到不同的訓練項目中協助企業工程師參與指導,邊指導邊學習。一大批教師在大賽中知識面得到拓展,實踐能力得到加強,技術得到更新。同時,企業兼職教師在教學組織、教學方法等方面也得到了快速提升。
三、促進課堂教學改革
全國職業院校物聯網技術應用大賽從理論知識、實踐操作以及職業素養等方面對學生進行了全面考核,涉及了物聯網認知知識,如傳感器、RFID技術、串口服務器、Zigbee技術等;物聯網技術實操性知識,如物聯網應用系統的布線、網絡設計連接配置、軟件系統部署維護等;物聯網技術開發型知識,如.Net客戶端開發、.Net Web端開發、Android移動端開發、無線傳感網WSN開發等。
大賽結束后,將大賽的培訓項目與課程進行整合,促進了教學內容的改革。比如,“智能農業、智能家居、智能商超實訓等課程”依托大賽項目智慧社區中的部分案例作為教學項目,以實際產品為教學載體,把工程要求、企業技術融入教學。
在教學中以實際產品為教學載體、項目引領、任務驅動、把工程要求、企業技術融入教學。在教學中,將以教師為中心變為以項目為中心,被動接受變為主動探索;一切由教師說了算變為學生質疑探索、討論、研究,過去的紙上談兵、空講理論變為真刀實槍做產品。教學模式和方法不斷創新,大賽的培訓過程就是職業教育教學模式方法改革的練兵場和試驗場。
四、優化實訓基地建設
中等職業教育務必要突出實踐能力培養,實訓基地是完成實訓教學和培養學生職業素養、技能的主要場所,在專業建設中起著重要作用。
學校物聯網應用技術專業起步較晚,實訓基地的建設還在規劃階段。根據技能大賽的比賽模式、賽題內容以及要求,對物聯網應用技術專業實訓基地的建設方案進行了調整;依托國家級示范學校建設,及時完善實訓基地的軟件和硬件,主要針對課程體系中硬件安裝、網絡組建的核心技術開展實訓教學。將技能大賽中關于Zigbee組網的相關要求融入平時的實訓教學中;根據大賽試題中PC端開發以及移動端開發內容、形式,以智慧農業、智慧超市和智慧社區為主要情景建設物聯網開發綜合實訓室。
五、構建開放的大賽平臺
由于大賽的周期長、項目多、任務重、要求高,客觀上需要構建一個開放的平臺。在組織過程中,我們保證了參賽學生的來源是開放的。選手報名不限專業、不限年級;教練員隊伍的組成是開放的,教練員的選聘不限專業、不限教學部、不限學校制,有計算機專業教師,也有供用電專業教師,有學校專任教師,也有企業工程師,還有大賽經驗豐富的兄弟院校教師。
這樣一個開放的教學研究平臺一方面有利于不同專業、不同年級的學生相互交流、相互學習,另一方面促進了專業教師隊伍的建設,在訓練交流中學校的專職教師與企業工程師合作,師生共同參與實戰訓練,做中教,做中學,提高了專業教師的實踐能力和教學項目的開發能力。而企業兼職教師與校內專任教師相互學習、取長補短,使兼職教學的組織管理、教學方法以及教案制作規范性等方面均得到提高。
總之,職業技能大賽的社會影響力以及社會關注度不斷提升,物聯網應用專業作為新興專業,在進行專業建設方面要充分發揮職業技能競賽的引領指導作用,積極開展課程體系建設、課程建設、師資隊伍建設以及實訓室建設,促進物聯網專業的快速發展,提高物聯網專業人才培養質量。
參考文獻:
1 前言
現階段,隨著高新科技的快速發展,物聯網在各行各業的應用逐漸增多,物聯網技術由于集成了遠程的監控與遙測、自動化采集與傳輸等最新技術,對環境監測工作將起到重要的作用,將會徹底改變現有環境監測工作的理念與方式。
2 物聯網的概念
物聯網(The Internet of things,IOT)是指在互聯網的基礎上擴展和延伸到物體與物體之間信息交流的一種新型信息技術,物聯網的定義是實現物體與物體、人與物體、人與人之間的信息交流。物聯網在國內的應用一般是使用定位系統、紅外線感應儀、全球定位系統(GPRS)、激光掃描儀和氣體感應器等設備間的信息,進行交換和記錄,實現檢測、定位、監測和掃描的一種信息技術,實現各種設備之間信息的交流,讓使用者能夠在物聯網中得到需要的信息,讓監測和管理的信息具有時效性和保證其準確性,達到人工智能化的監控,提高工作效率和生產力,彌補傳統工作中的不足。物聯網在現代被廣泛運用于各個領域中,例如智能交通、醫療服務以及環境監測等各種方面,也體現了物聯網的智能化與實用性。
3 環境監測中物聯網技術的應用
我國傳統的環境監測技術,在技術限制和設備設施不完善的情況下,環境監測的范圍、內容、準確度、時效性以及數據的應用,都無法從根本上滿足環境保護的需要。隨著物聯網技術在環境監測中的應用,可以讓我們更加準確、及時的獲取環境監測信息并充分應用到環境管理工作中,保證對環境的科學高效化管理。
3.1 大氣監測中物聯網技術的應用
大氣質量自動監測,是利用物聯網技術在監控范圍內布設各種特定的傳感器,通過各種傳感設備對大氣環境中的二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、可吸入顆粒物、細顆粒物等指標進行數據采集,將數據通過網絡實時向監控中心進行傳輸,不僅僅可以實現同步監測的基礎功能,同時也能實現預報功能的一種全面監測。目前隨著物聯網技術應用的不斷深入,對大氣環境數據的分析、利用、綜合評價以及預警等方面都在向廣度和深度擴展。
3.2 水質監測中物聯網技術的應用
在我國水資源日益緊缺的時代背景之下,水質環境監測工作的重要性也越來越突出,只有做好水質環境監測工作才能為水資源的合理開發、利用以及保護提供科學的資料依據。在水質監測過程中通過運用物聯網新技術,在重點水質監控位置上布放傳感器,通過無線傳輸方式24小時在線監測水質的各項變化,提高監測數據的準確性和時效性。水質監測通過與物聯網技術的進一步融合,不僅為水環境治理提供了有力的數據支撐,而且還能有效地搭建水質監測預警平臺,在水污染事件中發揮出重要作用。
3.3 重金屬污染監控中物聯網技術的應用
隨著現代化工業化進程的加快,更加注重對重金屬的環境監測,由于重金屬污染不僅具有持久性的特征,同時也難以進行根本上的消除。通過物聯網技術的應用,在監測的范圍內,一旦水中重金屬因子含量出現異常就會報警,為重金屬的清理爭取更多的處理時間,對污染進行及時的補救,同時可以為后續處理工作提供準確、可靠的技術支持。
4 物聯網應用于環境監測所面臨的問題和趨勢
近年來,物聯網技術雖然在環境監測中有著相對廣泛的應用,推動了環境監測信息化的快速發展,但物聯網在環境監測領域的發展仍然存在一些問題需要解決。
4.1 存在的問題
(1)相關技術設備還需提升。環境監測的感知層包括環境傳感器、在線監測儀器、傳感器網絡等,由于這些技術設備普遍存在著功能單一、可靠性不夠、成本高以及維護難度大等諸多問題,制約了物聯網在該領域的廣泛應用。(2)監測信息不能共享。目前由于各種環境信息系統的開發缺少頂層設計,系統之間不能很好的共享,使得環境監測數據不能進行有效整合,造成數據不能共享,工作中各自為政。(3)監測數據應用開發不夠。隨著物聯網在環境監測中應用范圍的拓展,各種監測數據都通過網絡源源不斷傳遞到各級環保部門,海量的數據由于缺乏深度的處理和分析,不能為環境決策提供科學的保障。(4)環境監測系統的整體管理水平較低。由于監測系統整體素質以及體制等諸多因素的束縛,造成整體管理水平較低,直接影響到物聯網在環境監測中作用的發揮。
4.2 發展趨勢
未來隨著物聯網技術的發展,可以深入挖掘其在環境監測智能化、自動化、信息化等各方面的應用,同時不斷擴大環境監測領域,逐步開展生態、土壤、生物、電磁等監測內容,建立完善的環境監測網絡。
5 結語
物聯網作為一種新興信息技術,能夠彌補傳統環境監測過程中的不足,為環境監測工作提供新的發展模式。因此,物聯網技術在環境監測中的應用,前景會十分廣闊。
參考文獻: