无线物联网技术与智能制造

第一篇：无线物联网技术与智能制造

无线物联网技术与智能制造

尹振方

（江苏大学机械工程学院仪器科学与工程系，江苏，镇江，212013）摘要：目前传统制造业正面临着劳动力成本过高，生产效率偏低，原材料利用率较低，能耗过高，服务水平相对落后等严峻挑战，严重影响到制造企业的市场竞争力和影响力。本篇报告主要简介了物联网技术在传统制造业中的使用情况和发展前景，详细介绍了与物联网相结合的智能生产线在生产要素使用方面的优势及使用情况。对未来智能制造，智能生产线的大规模投入做了预测。关键词：制造业，物联网，生产要素，智能生产线。

英文题名

Abstract: At present, the traditional manufacturing industry is facing high labor costs, low production efficiency, raw material utilization rate is low, energy consumption is too high, the service level is relatively backward and other challenges, seriously affect the market competitiveness of manufacturing enterprises and influence.This paper mainly introduces the use and development of networking technology in the traditional manufacturing industry, and introduces the IOT combining intelligent production line in the use of the advantages and use of the factors of production.The future of intelligent manufacturing, large-scale investment in intelligent production line has been predicted.Keywords: Manufacturing, Internet of things, production factors, intelligent production lines.1引言

目前传统制造业正面临着劳动力成本过高，生产效率偏低，原材料利用率较低，能耗过高，服务水平相对落后等严峻挑战，严重影响到制造企业的市场竞争力和影响力。随着工业4.0的到来，智能工厂，智能制造等新概念的引入为传统制造业的发展注入了新的活力。以往生产之中，生产线的原料浪费，生产线的自我检查必须要有人为完成，如今随着物联网技术的发展，以及配套硬件设备的研发，无人生产的出现不在是局限于科幻小说之中的幻想。2技术发展现状及趋势

智能制造源于人工智能的研究。人工智能就是用人工方法在计算机上实现的智能。随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化，以及功能的多样化，促使产品所包含的设计信息和工艺信息量猛增，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而促使制造技术发展的热点与前沿，转向了提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转，柔性制造系统（FMS）一旦被切断信息来源就会立刻停止工作。专家认为，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则是难以处理如此大量而复杂的信息工作量的。其次，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷

和智能。因此，智能制造越来越受到高度的重视。纵览全球，虽然总体而言智能制造尚处于概念和实验阶段，但各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。1992年美国执行新技术政策，大力支持被总统称之的关键重大技术（Critical Techniloty），包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术自在其中，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业。

无线物联网属于物联网的其中一种，从大方向来说，物联网可以分为有线和无线两种，有线主要以总线为主，无线目前有zigbee、zwave、wifi、射频、蓝牙等几种。有线技术最大的特点是信号稳定，出现网络故障几率最低。缺点是需要布线，安装需要编程，如果出现一处问题可能会引起一连串的反应。主要应用工业比较合适，无线的特点是安装简单，操作简单，易学易用，一般普通人都能很容易学会并使用。一般用于比较常用的一些设备，比如最近炒得很火的智能家居，就属于无线物联网的其中一种。

与此同时为了规范物联网之中的无线设备的生产与研发，促进智能制造的健康发展需要对物联网之中的无线技术进行研究。

物联网是社会需求和技术两方面发展的结果，社会需求促使人们去努力发展技术，而技术的成熟使物联网逐步成为现实。物联网将建立更广泛的连接，更到位的感知和更深入的智能。有鉴于此，在物联网关键技术中，无线传感网技术无疑占有非常重要的地位，它可以实现广泛的连接和传感，为智能化奠定坚实的基础。无线传感网的主要内容是传感和无线传输，在无线传感网中，由于需要在很小的范围内布置大量的无线节点，近距离无线通信技术在其中占有非常重要的地位。

3核心或者关键技术介绍 1）无线传感器技术

无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点，由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的方式构成网络。

传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。2）无线传感网络

传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

3）低功耗传感网络

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。

长期以来，低价位、低速率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。蓝牙的出现，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是蓝牙的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些业者都参加了IEEE802.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介质访问层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。4数据分析

互联网是先有计算机终端系统，然后再互联成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络中惟一的IP地址标识，资源定位和信息传输依赖于终端、路由器、服务器等网络设备的IP地址。如果想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的服务器IP地址。可以说现有的互联网是一个以地址为中心的网络。

传感器网络是任务型的网络，脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网惟一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器网络是一个以数据为中心的网络。5 工业电磁干扰

电磁干扰起因复杂，类型多变，可能起源于系统内部，也可能来自系统外部。本文就工控系统中普遍存在的各种电磁干扰的类型、起因、后果进行初步分析。

另外，由于在工控系统中PLC已经得到了越来越广泛的应用，而PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业安全生产和经济运行，其抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。4典型案例分析

1.基于无线物联网的智能原材料监控系统案例简介

2013年 中航力源在苏州投建了中国第一条智能生产线。这条生产线将信息化技术和总体控制系统融合到液压泵核心零部件的制造过程，完成机器代人工程，具备数字化建模、智能运行管控、设备自主智能管理、资源可视化监测、实时联网数据采集共享分析、精益化生产等智能制造特征，初步实现该零件制造生产自动化、数字化、智能化。同时，mes系统的运用使得生产线的管理实现自动化，智能化。

以前的生产线，设备利用率只有40%至60%，而这条智能制造生产线可达到85%以上；以前这样一条生产线，需要30名工人，而现在只需要5名核心人才在后台进行操作控制。

在这条生产线上，一种产品完成生产之后，系统会自动根据生产计划进行设备调整，可以快速切换到第二种产品的生产。以前，公司所有产品的制造过程都是靠人工来完成，设备利用率低、生产效率低、产能不稳定。

而在这条智能制造生产线上，设备利用率是一个“定值”，设置多少就是多少，可实现设备资源的最优配置。2 智能原材料监控系统案例分析

通过无线物联网的建立，传感器网络的建立，这条生产线上的所有生产要素信息都被物联网系统所囊括，当生产线上的物料发生缺失，通过传感器的网络即时将信息传达到中央控制室，通过即时的计算机数据分析处理，将工业生产线上的即时数据进行整理，并对于应即时处理的部分作出即时处理。

生产线中每隔20米左右便设有WiFi盒子，以保证数据网络的通畅高效。这个系统使用的是mes无线传感网络控制系统，是当下较为先进的控制网络，使得整体系统更加稳定，对外通讯接口较多，可以讲更多的生产要素数据及时加入到数据网络之中进行整体的分析。

而工人在生产之中作为一个对整体系统进行微调的角色，通过对参数的改变，达到改变生产结果的目的。5应用前景

1）无线传感器应用前景

正是由于低功耗无线传感节点在如此广范围内的应用，使得它受到了来自军事、工业和商业以及学术专家的极大关注。其发展方向必然是无线通信的网络化，6

即通过自组网的方式形成动态、自适应的无线传感网络。而无线传感网络(WSN)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分功能来实现降低功耗的目的。

除开以上所讲两种发展趋势之外，无线传感模块的应用和发展还具有极大的发展空间和良好的发展方向。当前对无线传感模块的应用都是静止性的，就目前存在的无线传感网络（WSN），构成网络的各个节点都是被固定的安放在一个地方，要实现对整个环境的检测，就需要向环境中投放大量的无线传感节点。这样一来成本就会非常的高。若实现无线传感模块对信息的移动式采集，则在同一个环境内投放更少的节点，就能实现对环境的全面检测。

正是由于当前能耗对无线传感模块的影响，低功耗研究才上升为一个热点领域，不论是使用电源或者电池供电，在实现低功耗后，无线传感模块的发展趋势必然是自生能源式的。利用太阳能、振动能量、地热、风能等实现无线传感模块的电能供应对于全面提高无线传感模块的能力将会起到巨大的作用。2）无线物联网技术应用前景

WSN 网络是面向应用的，贴近客观物理世界的网络系统，其产生 和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，WSN技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。2005年，美国军方成功测试了由美国Crossbow产品组建的枪声定位系统，为救护、反恐提供有力手段。美国科学应用国际公司采用无线传感器网络，构筑了一个电子周边防御系统，为美国军方提供军事防御和情报信息。中国中科院微系统所主导的团队积极开展基于WSN的电子围栏技术的边境防御系统的研发和试点，已取得了阶段性的成果。

在民用安全监控方面，英国的一家博物馆利用无线传感器网络设计了一个报警系统，他们将节点放在珍贵文物或艺术品的底部或背面，通过侦测灯光的亮度改变和振动情况，来判断展览品的安全状态。中科院计算所在故宫博物院实施的文物安全监控系统也是WSN技术在民用安防领域中的典型应用。

在医疗监控方面，美国英特尔公司目前正在研制家庭护理的无线传感器网络系统，作为美国“应对老龄化社会技术项目”的一项重要内容。另外，在对特殊 7

医 院(精神残障类)中病人的位置监控方面，WSN也有巨大应用潜力。

在智能交通方面，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。该系统综合运用大量传感器网络，配合GPS系统、区域网络系统等资源，实现对交通车辆的优化调度，并为个体交通推荐实时的、最佳的行车路线服务。WSN网络自由部署、自组织工作模式使其在自然科学探索方面有巨大的应用潜力。2005年，澳洲的科学家利用WSN技术来探测北澳大利亚蟾蜍的分布情况。佛罗里达宇航中心计划借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索。智能家居领域是WSN技术能够大展拳脚的地方。浙江大学计算机系的研究人员开发了一种基于WSN网络的无线水表系统，能够实现水表的自动抄录。复旦大学、电子科技大学等单位研制了基于WSN网络的智能楼宇系统，其典型结构包括了照明控制、警报门禁，以及家电控制的PC系统。各部件自治组网，最终由PC机将信息发布在互联网上。人们可以通过互联网终端对家庭状况实施监测。

WSN在应用领域的发展可谓方兴未艾，要想进一步推进该技术的发展，让其更好为社会和人们的生活服务，不仅需要研究人员开展广泛的应用系统研究，更需要国家、地区，以及优质企业在各个层面上的大力推动和支持。3）无限物联网应用于工业生产

随着无线传感器发展，及其配套网络的日益完善，智能网络可以从工业生产到民用生活全面展开。智能生产，智能工厂的技术可以应用于智能家居，智能家居，智能交通之中。

同时虚拟现实技术的发展，如果将虚拟现实和无线传感器网络相结合，计算机小型化，可穿戴终端的日趋发展。不难想象未来的工厂之中，在生产线上，生产要素被即时监控，通过无线物联网传送到中央处理器进行数据分析。再将数据和处理结果传递到个人终端上，工人通过虚拟现实技术可以身临其境的观看生产现场，并结合数据分析作出即时的判断处理。6 结束语

要让未来的无线物联网做到畅通无阻，首先要能让移动终端能力方便快捷的接入和高速的带宽，这些是无线移动通信网重点发展的方向。其次有无处不在的网络节点，放置我们需要的区域，如超市。医院，仓库等。通过这些节点我们能 8

实时的对目标物体进行监控处理。最后是无处不在的互联网，这也是物联网的核，任何物体是靠互联网连在一起的，通过互联网的连接到才能实现远端监控和处理，才能让物体更智能。

无线传感器技术的发展使得原始的工业生产发生巨大的变化，工业生产中的物料，器件的监控从人转移到人机互动之中。无线传感器网络和智能 参考文献

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第二篇：智能制造技术

现代制造技术

1142813203 吴文乐

摘要：现代制造技术是在传统制造技术的基础上, 不断吸收和发展机械、电子、能源、材料、信息及现代管理技术的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检验、管理服务等产品生命周 期的全过程, 以实现优质、高效、低耗、灵活、清洁的生产技术模式,取得理想的技术经济效果的制造技术的总称传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着现代制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术(FMI)应运而生。

关键词：现代制造技术；自动控制技术；柔性制造技术

1.现代制造技术发展综述

现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同 论等的基础上形成制造系统工程学，是一种广义制造的概念，亦称之为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几方面原因[1]。

1).制造设计一体化。体现制造和设计的密切结合，形成了设计制造一体化，设计不仅是指产品设计，而且包括工艺设计、生产调度设计、质量控制设计等。

2).材料成形机理的扩展。现在加工成形机理明确地将加工分为去除加工、结合加工和变形加工。

3).制造技术的综合性。现代制造技术是一门以 机械为主体，交叉融合光、电、信息、材料等学科的综合体，并与管理科学、社会科学、文化、艺术、人机工 程、生物工程和生命科学等相结合，拓展了新领域。现代制造技术应包括硬件和软件两大方面，硬／软件工具、平台和支撑环境有了很大的发展。

4).产品的全生命周期。制造的范畴从过去的设计、加工和装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、销售、维修和报废处理等。

5).生产制造模式的发展。计算机集成制造技术 是制造技术与信息技术结合的产物，集成制造系统强 调信息集成，其后出现了柔性制造、敏捷制造、虚拟制 造、网络制造、大规模定制、绿色制造、智能制造和协 同制造等多种制造模式，有效地提高了制造技术的水平，扩展了制造技术的领域[2]。

现代制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称 “大制造”的方向发展，其具体的发展可以归纳为四个方面和多个大项目[3]，如图1所示：

图1：现代制造技术方向

针对现代制造技术，本文从柔性制造技术的角度对现代制造技术进行学习，对柔性制造在实际中的应用进行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造简述

所谓“柔性”，是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。柔性可分为瞬时、短期和长期柔性[4]。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力；短期柔性是指系统在短时期内，适应加工对象变化的能力，包括在任意时期混合进行加工2种以上零件的能力；长期柔性则是指系统在长期使用中，能够加工各种不同零件的能力。迄今为止，柔性还只能定性地加以分析，尚无科学实用的量化指标。因此，凡具备上述3种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性制造系统。柔性制造技术是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能技术与传统制造技术融合在一起，具有自动化、柔性化、高效率的特点，是目前自动化制造系统的基本单元技术[5]。

柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和[6]。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为[7]：

(1)柔性制造系统（FMS）：关于柔住制造系统的定义很多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放征其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。

(2)柔性制造单元（FMC）：M S是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由l～2台加工中心、工业机器人。数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。

(3)柔性制造线（FML):它是处于单一或少品种人批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心，CNC机床；亦可采用争用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(D C S)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日趋成熟，迄今已进入实用化阶段。

(4)柔性制造工厂(FMF):FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化屯体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整F M S。它包括了CAD／CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统 柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化[8]。

2.2柔性制造所采用的关键技术

1.计算机辅助设计未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将二维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图彤对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各斤状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便呵制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.模糊控制技术模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊摔制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息井自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。

3.人工智能、专家系统及智能传感器技术迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基础规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测，诊断、查找故障、设汁、计划、监视、修复、命 令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强综合性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在柔性制造(尤其智能型)中起着非常重要的关键性的作用。目前对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。

4.人工神经网络技术人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列到专家系统和模糊控制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分[9]。

3.国内现代制造技术状况

近年来，世界各国都投入了巨大的财力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术和产业发展的战略研究。美国、德 国、日 本 等 国 已 经 开 发 出 了 数 控（NC）、计算机数控（CNC）、直接数控（CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）、制造资源规则（MRP）、柔性制造单元（TMC）、柔性制造系统（FMS）、机器人、计算机辅助设计／制造（CAD／CAM）、精益生产（LP）、智能制造系统（MS）、并行工程（CE）和敏捷制造（AM）等多项现代制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛[10]。我国制造业市场的巨大潜力，为现代制造技术发展提供了广阔的市场空间。但是，与制造业发达国家和地区相比，国内的现代制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10 % ；CAD／CAM 系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35%，产业规模较小。另外，在相关行业中如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满足市场对中高档先进产品的需求。纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题了[11]。

总之，重视制造业和现代制造技术已成为全球化的大趋势。现代制造技术不是一项具体技术，而是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体；现代制造技术是一种动态技术，而不是一成不变的，它需要不断吸收各种高新技术成果，并将其渗透到产品的所有领域，结合成一个有机整体，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活的生产[12]；现代制造技术的目的是提高制造业的综合效益，其不摒弃传统技术，而是有赖于不断用科技新手段去研究它和传承它，并应用科技新成果去改造它和充实它；现代制造技术在强调环境保护的同时，还强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并消除其间的界限。我国先进制造技术的发展应结合自身的特点，形成特色，大力发展一些关键前沿技术，比如新一代材料成型技术、微米及纳米技术、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的将来，现代制造技术将得到更大的发展和壮大，发展和应用先进制造技术是每个国家为提高企业的国际竞争力和技术创新能力的必然选择。

参考文献：

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第三篇：物联网技术

 1.关于我国的产业结构的下列说法中，错误的是（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.部分传统行业集中度相对偏低 B.具有较强国际竞争力的大企业偏少 C.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高 D.加工工业和资源密集型产业比重过大

 2.根据世界银行的统计数据，2009年全球制造业第一大国是（）。（单选题3分）o o o o 得分：3分

A.日本 B.德国 C.美国 D.中国

 3.世界上首次证明工业控制系统本身也有漏洞的事件是（）。（单选题3分）得分：3分

o o o o A.2007年，俄罗斯黑客成功劫持Windows Update下载器 B.2010年，黑客袭击全球最大中文搜索引擎“百度” C.2010年，黑客攻击了伊朗核电站的离心机工业控制系统 D.1999年，黑客入侵美国国防威胁降低局的军用电脑

 4.对于现有的重大工程和生产装备，节能减排最有效的办法是（）。（单选题3分）o o o o 得分：0分

A.使用清洁能源 B.排污收费 C.加强法律监督 D.先进控制与优化  5.国家的地位首先是由它的经济实力决定的，而大国的经济实力主要由（）决定。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.农牧业 B.金融业 C.建筑业 D.制造业

 6.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：0分

A.照相机内的嵌入软件 B.计算机操作系统 C.微软的办公软件 D.通用数据库系统

 7.“两化深度融合”是我国新型工业化、从“制造大国”走向“制造强国”的必由之路，“两化”是指（）。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.城镇化和信息化 B.工业化和信息化 C.工业化和城镇化 D.农业化和工业化

 8.下列选项中，不属于华盛顿邮报所列的驱动未来经济的颠覆性技术的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：3分

A.高级机器人 B.云计算 C.移动互联网 D.核动力航母  9.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是（）。（单选题3分）o o o o

得分：0分

A.微软的办公软件 B.计算机操作系统 C.照相机内的嵌入软件 D.通用数据库系统

 10.按照德国“第四次工业革命”概念，工业4.0是基于（）。（单选题3分）得分：3分

o o o o A.物联网和务联网的智能环境 B.第三次工业革命 C.第四道蜂窝移动通信技术 D.国家的巨额资金支持

得分：4 11.我国的自主创新能力不强，这主要表现在（）。（多选题4分）分

o o A.核心技术对外依存度较高

B.产业发展需要的高端设备、关键零部件和元器件、关键材料等大多依赖进口

o o

 C.外向型企业的数量越来越少，国家免除部分产品的出口退税 D.具有自主知识产权的产品少

12.美国国家基金委员会2006年提出CPS的概念，CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统,下列选项中属于这一范畴的有（）。（多选题4分）o o o 得分：0分

A.智能机器人技术 B.节约灌溉技术 C.智能电网 o

 D.汽车电子控制系统

13.在工业信息化中应用M2M技术可以实现的基本功能有（）。（多选题4分）得分：4分

o o o o A.资产跟踪、供应链管理 B.远程监视、控制、诊断 C.产品技术方案的优化 D.故障设备的自动修复

得分：0分  14.当前，我国的产业结构不合理主要表现为（）。（多选题4分）o o A.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高

B.空间布局与资源分布不协调，地区产业结构趋同，部分行业重复建设和产能过剩严重

o o C.部分传统行业集中度相对偏低，产业集聚和集群发展水平不高 D.一般加工工业和资源密集型产业比重过大

得分：0分  15.嵌入式系统的主要应用领域有（）。（多选题4分）o o o o A.数据应用 B.消费电子 C.移动通信 D.工业控制

得分：0分  16.下列产品中，应用了嵌入式系统的有（）。（多选题4分）o o o o A.汽车电子

B.MP3/MP4等消费电子 C.公共交通无接触智能卡 D.移动通信设备  17.根据美国国家情报委员会的“全球趋势2030 ”，未来一段时间内在信息技术方面需要重点发展的技术有（）。（多选题4分）o o o o

得分：0分

A.转基因技术 B.数据技术 C.智慧城市技术 D.社交网络技术

得分：4分  18.在重大工程中实现节能减排的途径有（）（多选题4分）o o o o A.采用先进控制和优化技术 B.通过生产工艺的技术改造 C.采用绿色化的工艺设计技术 D.对工程成本进行严格控制

得分：4分  19.下列事例中能说明我国是制造大国的有（）。（多选题4分）o o o o A.蛟龙潜水器下水 B.北斗导航系统的成功开发 C.神舟飞船上天 D.高铁设备的制造

 20.从经济、社会发展角度来看，未来社会的重要技术有（）。（多选题4分）得分：0分

o o o o A.健康技术 B.自动化技术 C.信息技术 D.资源技术  21.我国主要资源产出率、能源产出率、水资源产出率、矿产资源回收率、工业固体废弃物综合利用率、工业用水重复利用率等指标与发达国家相比有较大差距。（判断题3分）o o 得分：3分

正确 错误

 22.“颠覆性技术”是其出现能对原有产业产生颠覆性影响的技术。（判断题3分）得分：3分

o o 正确 错误

得分：3分  23.美国了提出“第四次工业革命”。（判断题3分）o o 正确 错误

 24.工业软件及其应用技术是现代企业核心竞争力，是“两化”深度融合的标志。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

 25.对中国制造企业而言，国内外市场远未饱和，这使我国依靠产品产量翻番来实现GDP翻番成为可能（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

得分：3分  26.物联网和务联网将人、对象和系统联系起来。（判断题3分）o o 正确 错误

得 27.当前，围绕产品的服务所产生的利润远远低于制造产品。（判断题3分）分：0分

o 正确 o

 错误

28.从技术带动分，产业革命的阶段经历了三个阶段，“第三次工业革命”是电气技术带动的。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

 29.在全球制造业第一次大分工中，我国在国际分工中处于开发设计和市场销售环节。（判断题3分）o o

得分：3分

正确 错误

得 30.当前，我国产品的单位能耗居高不下，减排任务更为严重。（判断题3分）分：3分

o 正确

第四篇：嘉兴电力物联网技术用于智能仓储

嘉兴电力：物联网技术用于智能仓储

2011年2月17日

引入世界前沿科技——物联网技术，实现应急物资储备仓库的“存储、配送、盘点”三大智能化。浙江嘉兴电力局应急物资储备仓库作为华东唯一，全国6个应急物资储备仓库之一，日前，获得了国网公司首个“五星级”仓库。

坐落于嘉兴电力综合园区的嘉兴电力局应急物资储备仓库建于去年10月份，占地面积14400平方米，是该局根据国网公司和省公司的要求，针对电网应急储备物资的特点，建成的具有前沿科技的智能化应急储备仓库。

物联网技术的率先应用是智能化仓储的一大亮点，在该局储备仓库内，一件物料从出厂前的信息，如厂家名称，出厂日期、型号等；到入库的状态，如是否通过检测、验收，以及检测数据报告，再到物料出库后的去向，如该物料用于哪个项目、甚至可以细化到地址和方位等，物联网技术在仓储管理中的初步运用，初步实现物料和物料之间的信息交流和通讯，智能化识别、定位为、追踪、监控和管理。

该储备仓库中，大大小小的物料品种都被依次摆放在被称为“存放单元”，尺寸为1.2米×1米的蓝色塑料托盘内，这些看似普通的托盘外侧有贴有状如创口贴般大小的白色小片，那就是电脑记忆芯片，里面记载着托盘中所有货物的名称、型号、厂商、检验状态等一系列从出厂、入库到出库等所有信息，她成为每件物料的包含身份、状态等信息在内的电子标签。

货物入库时，贴有电子标签的托盘载着物品通过RFID射频系统，进行电子标签扫描，将自动接收到的数据信号传输到电脑进行入库的数据处理；然后，叉车将物料运送到自动传输带之后，堆垛机将物资自动存放到立体货架的指定位置，同时入库单同步进入EAP-SAP管理系统，从而完成物资的入库流程；出库时同样也必须经过射频扫描，数据自动录入，一切都是自动的，无须人为干预，实现了物资自动出入库、自动盘点、自动生成装车计划以及运输车辆实时监控等功能。在该局储备仓库，GPS、RFID、OTA等高新传输、识别技术在这里随处可见，物资存储实现了保管智能化、物资配送智能化、物资盘点智能化。

在智能仓储试点获得成功的基础上，该局还进一步拓展其智能化应用领域，如今，智能化仓库技术一直覆盖到基层供电营业所的物料小库，实现大库与小库之间的远程联网。作为有着良好的小库信息化管理基础的部分基层供电营业所实现了小库物资申报、验收、入库、保管、领用、退料、废旧物资回收等工作的网络化，到今年2月，嘉兴南湖、秀洲、滨海供电分局共5个基层供电营业所的物料小库纳入局系统的EAP-SAP管理系统，实现了物料信息流的动态共享，进一步了解大库流向小库后其物料的具体使用情况，也方便了小库与小库之间的物料调配和互补，为企业的精益化管理节约了成本，提高了效率。

第五篇：基于物联网技术的智能车辆管理系统

基于物联网技术的智能车辆管理系统

引言

物联网是指通过各种信息传感设备，如射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

本文设计了一种基于物联网相关技术的区域智能车辆管理系统，实现缴费无人化，信息透明化、实时化，能够减少缴费时间，缓解交通压力，节省人力、财力，最终实现交通管理智能化。设计背景

电子不停车收费系统是目前世界上最先进的收费系统，是智能交通系统的服务功能之一，过往车辆通过道口时无须停车，即能够实现自动收费。车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入（入口）并自动从预先绑定的IC卡或银行帐户上扣除相应资金（出口），使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。

ETC系统由后台系统、车道控制器、速度传感器装置和微波通讯设备等组成。

本文引入gprs提供了对车主的收费信息通知功能；并在此基础上，结合物联网中的其他关键技术，将之利用在车辆管理系统中。当代车辆管理系统大多依靠人工登记，在一个大型停车场中，入口和场内都需要有相关人员进行监护和登记，在车辆进出高峰期存在人员不足、调度失调、存在安全隐患等不足；在车辆数量的低谷时期又存在人员冗余的问题，所以一种无人值守的智能车辆管理系统亟须融入到现代物流管理系统中。

目前已经开发出来的比较先进的车辆管理虽然能够一定程度实现无人化管理，但是存在很多问题。首先，仅仅使用了射频识别技术，能够做到自动收费，但是在无人监管下存在收费不透明的问题。而我们设计的系统将语音播报和电话告知加入到停车收费中，这样大大增加了收费的透明度。其次，目前的系统对停车场所得监管缺少更全面的措施，有线监控设备存在线路容易被破坏的缺点，因此在安防中有很大盲区。而我们设计的系统采用无线通信方式传回图像信息，并且在车位安装了无线传感器网络节点，这样可以将监控措施具体到每一个车位，极大增强了停车区域的安全系数。

最后，出于安全考虑，在GPRS建立的人机交互中，增加了事故播报等功能。这样即便发生了事故，车主也能第一时间了解到情况从而做出最快的方案。设计原理

2.1 设计思路

出于完善和更人性化电子不停车收费系统、解决大型停车场以及小区停车场的车辆管理调度的目的，本设计以物联网为背景，将嵌入式技术、移动通信技术、检测与转换技术、数字控制等技术有效地集成运用于交通运输管理体系。

系统包含以下几个部分：车辆射频识别和信号处理部分、视频监控及图像传输部分、区域内部无线传感器网络部分、GPRS通讯部分、上位机综合决策部分，其系统总体结构如图2所示：

2.2 模块设计

2.2.1 RFID读写设备

RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换，用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务，此部分要求模块稳定度高，灵敏度高，可以实现2米以上读卡，读卡速度可以设定，至少是10ms，相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上，与上位机通信采用232接口，系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。

无源RFID系统由无源RFID标签、天线、RFID读卡器组成，如图3所示：

2.2.2 视频监控及图像传输部分

摄像头作为RFID读写器的辅助设备，可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍，防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。

应用基于WIFI的无线IP摄像头作为监控设备。选用88W8510 WIFI模组来实现一个具有IEEE 802.11b/g功能的无线桥接设备，以构建无线传输环境，将摄像头DSP送出的数字信号经过打包分组，通过无线环境传送到电脑或无线网络，在上位机决策终端显示图像信息。图7为无线摄像头监控界面以及车库中反射式红外传感器的测量返回值，用以判定车辆是否进入。其工作原理图如图4所示：

2.2.3 无线传感器网络

项目中，每个车库或者车位都装有一套基于CC2530的无线传感器节点，以CC2530为核心，搭建温度、湿度、位置传感器等相关外设，可以实时采集车位信息，并以一定的时间间隔将数据互发送给子网的主机，再由主机发送给上位机决策端，在必要的情况下可以通过GPRS模块把车位信息迅速传给车主，保证了停车场及车主财产的安全。传感器节点模块如图

5、图6所示。

2.2.4 GPRS通信设备

采用MC52i 模块作为GPRS通信的核心，如图7所示。当车辆进出停车场时，可将RFID读写器对车主的射频卡进行的操作以短信或者语音播报的形式告知车主，这样可以将停车场的收费信息、停车场的车位情况、环境信息及时传达给车主，如图8所示。

2.2.5 综合决策终端

本文设计的上位机综合决策终端作为智能车辆管理系统的核心，软件采用C#语言编，写能够实时显示RFID读写器的工作情况，将读取的车辆信息、车辆停放时间、收费情况、停车场车位情况、环境信息等数据存入数据库，方便存档和调用。同时，和GPRS模块相连，能够由管理员在适当的时候向车主发送信息，或者预设好发送信息的时间，系统可以通过实时时钟定时给每一位进出停车场的车主报送相关信息。实现快速信息处理，缩短服务时间，提高工作效率。结语

综上所述，本文设计的车辆管理系统可以实现不停车收费，既省时又省力。通过GPRS及时将收费信息、出入时间等反馈给用户。利用ZigBee技术组建无线传感器网络，将停车场信息融入到控制终端，方便物流管理。该套系统综合性价比极高，不仅适用于小区车辆管理，还用于高速不停车收费系统、图书馆管理，仓库管理，畜牧管理，军事管理等领域，推进了物流管理的智能化发展。