数字信号处理在物联网领域的应用

第一篇：数字信号处理在物联网领域的应用

为自己所爱盖楼。

关于数字信号处理在物联网领域应用的文献综述

专业：物联1303 姓名：李红莉 学号：20136025

伴随着计算机技术的发展,计算机数字时代已经成为主流,而数字信号处理技术[1]则是数字时代的主力军,是不可或缺的技术。所以关于数字信号处理的技术发展[2]也一直受到人们的关注,数字信号的应用领域十分广阔,有通信领域,图像图形技术领域,仪表仪器领域,PC领域等等,还有未来不断挖掘的新应用领域,无疑会将数字信号处理技术推到高峰。此外,数字信号处理[3]的计算发展也一直掌握着处理器DSP的结构演变与发展。而物联网[4]是新一代信息技术的重要组成部分，近几年来，物联网技术受到人们的广泛关注。

其中物联网技术在医疗保健领域[5]的应用越来越受关注。依托医疗行业巨大的市场机遇，物联网有望成为远程医疗行业又一个重要前沿。物联网能够使医疗设备在移动性、连续性、实时性方面做到更好，以满足远程医疗门诊管理解决方案。可以用于及时监测相关诊断信息。通过无线网的普及，提高效率、节省医院人手和提高医疗服务质量。

数字信号处理在物联网中的一大重要应用是心电信号处理[6]。心电信号处理需要数字滤波器即FIR滤波器和IIR滤波器。在数字信号处理中，为了不产生相位失真，通常要求滤波具有零相位。实现零相位数字滤波可以采用FRR或RRF方法。而心电图信号取自安置在心脏部位的电极，其幅度非常微弱，极易受到外界干扰，从而降低了判断的准确性。其中最显著的就是电源干扰，数字信号处理中的自适应滤波可实现消除心电图的电源干扰[7]。消除干扰后将病人的原始信号经过数字信号处理中的滤波后在心电图中显示出来反应病人的身体状况是否正常。

参考文献

[1]孙金林.数字信号处理技术的发展与思考[J].赤峰 学院学报,2011,5.[2]李方慧.数字信号处理技术的新进展[M].北京理工 大学出版社,2010:8.[3]周军晓, 崔莹超.论数字信号处理技术应用领域[J].消费电子, 2013, 第12期:19-19.[4]戴威.浅谈物联网技术及应用领域[J].华章, 2010, 27期.[5]王羽，徐渊洪，杨红，等．物联网技术在患者健康管理中的应用框架［J］．中国医院，2010，14（8）：2-4．

[6]朱洪俊.心电信号零相位数字滤波[J].北京生物医学工程, 2003, 04期:260-262.[7]王建君, 陈日新, 王东.数字信号处理在医学上的应用--心电图的抗干扰测量[J].计算技术与自动化, 2000, 第2期:45-47.

第二篇：物联网技术在军事领域的应用

物联网技术在军事领域的应用

摘要

无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量“知己知彼”的要求。典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域。关键词：物联网 军事

前言：信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权)，谁就能掌握战争的主动权。无线传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。

无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量“知己知彼”的要求。典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些结点自组成网，将战场信息边收集、边传输、边融合，为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。

根据白宫的信息技术专家介绍，计算机、通信及小型化技术进步正引导美军进入一个新时代，在防御技术上产生“革命性”效果。隶属于总统办公厅的国家信息技术研究与发展综合办公室主任大卫?纳尔逊说，无线传感器网络技术，预示着为战场上带来新的电子眼和电子耳，“能够在未来几十年内变革战场环境”。

由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。友军兵力、装备、弹药调配监视;战区监控;敌方军力的侦察;目标追踪;战争损伤评估;核、生物和化学攻击的探测与侦察等。

鉴于无线传感器网络在军事应用的巨大作用，引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注.美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划,投资34 000 000美元,支持相关基础理论的研究.美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知能力、信息的综合

能力和信息的利用能力,把传感器网络作为一个重要研究领域,设立了一系列的军事传感器网络研究项目.美国英特尔公司、美国微软公司等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的工作,纷纷设立或启动相应的行动计划.日本、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣,纷纷展开了该领域的研究工作。

无线传感器网络的典型应用模式可分为两类，一类是传感器结点监测环境状态的变化或事件的发生，将发生的事件或变化的状态报告给管理中心;一类是由管理中心发布命令给某一区域的传感器结点，传感器结点执行命令并返回相应的监测数据。与之对应的，传感器网络中的通信模式也主要有两种，一是传感器将采集到的数据传输到管理中心，称为多到一通信模式;一是管理中心向区域内的传感器结点发布命令，称为一到多通信模式。前一种通信模式的数据量大，后一种则相对较小。

在这里收集了一些目前西方国家(主要是美国)在无线传感器网络军事应用方面的主要研究：

1)智能微尘(smart dust)智能微尘(smart dust)是一个具有电脑功能的超微型传感器，它由微处理器、无线电收发装置和使它们能够组成一个无线网络的软件共同组成。将一些微尘散放在一定范围内，它们就能够相互定位，收集数据并向基站传递信息。近几年，由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进，集成有传感器、计算电路、双向无线通信模块和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小，但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理、发射信息，它能够仅依靠微型电池工作多年。智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动，可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。

2)目标定位网络嵌入式系统技术

目标定位网络嵌入式系 统技术(Network Embed System Technology)是战场应用实验是美国国防高级研究计划局主导的一个项目，它将实现系统和信息处理融合。项目的定量目

标是建立包括10 ~100万个计算节点的可靠、实时、分布式应用网络。这些节点包括连接传感器和作动器的物理和信息系统部件。基础嵌入式系统技术节点采用现场可编程门阵列(FPGA)模式。该项目应用了大量的微型传感器、微电子、先进传感器融合算法、自定位技术和信息技术方面的成果。项目的长期目标是实现传感器信息的网络中心分布和融合，显著提高作战态势感知能力。2003年该项目成功验证了能够准确定位敌方狙击手的传感器网络技术，它采用多个廉价音频传感协同定位敌方射手并标识在所有参战人员的个人计算机中，三维空间的定位精度可达到1.5米，定位延迟达到2秒，甚至能显示出敌方射手采用跪姿和站姿射击的差异。

防核生化袭击 美国Cyrano Sciences公司已将化学剂检测和数据解释组合到一种专有的芯片技术中，称为Cyrano NoseChip。基于这一技术可创建一个低成本的化学传感器系统，捕获和解释数据，并提供实时告警，以应付恐怖分子使用化学武器进行的攻击。该系统在前端使用一个C320手持传感器负责收集有关化学剂的数据，该传感建有与后方笔记本电脑的无线连接，电脑上运行着远程监控和服务器程序。该系统使用IBM公司的无线通信设备WebSphere MQ Everyplace传输数据，这个手持设备还可以小型化为微小结点，部署到监测环境中去，形成自主工作的无线传感器网络。

3)灵巧传感器网络

“灵 巧传感器网络”(SSW:Smart Sensor Web)是美国陆军提出的针对网络中心战的需求所开发的新型传感器网络。其基本思想是在战场上布设大量的传感器以收集和中继信息，并对相关原始数据进行过滤，然后再把那些重要的信息传送到各数据融合中心，从而将大量的信息集成为一幅战场全景图，当参战人员需要时可分发给他们，使其对战场态势的感知能力大大提高。SSW系统作为一个军事战术工具可向战场指挥员提供一个从大型传感器矩阵中得来的动态更新数据库，并及时向相关作战人员提供实时或近实时的战场信息，包括通过有人和无人驾驶的地面车辆、无人驾驶飞机、空中、海上及卫星中得到的高分辨率数字地图、三维地形特征、多重频谱图形等信息。系统软件将采用预先制定的标准来解读传感器的内容，将它们与诸如公路、建筑、天气、单元位置等前后相关信息，以及由其他传感器输入的信息相互关联，从而为交战网络提供诸如开火、装甲车的行动以及爆炸等触发传感器的真实事件的实时信息。SSW系统是关于传感器基于网络平台的集成，这种集成是通过主体交互作用来实现的。例如，一个被触发的传感器主体可能会要求在其范围内激活其他传感器，达到对前后相关信息的澄清和确认，该要求信息同来自气候或武器层的SSW中的信息相结合，就生成一幅有关作战环境的全景图。

4)无人值守地面传感器群

美国陆军近期确立了“无人值守地面传感器群”项目,其主要目标是使基层部队指挥员具有在他们所希望部署传感器的任何地方灵活地部署传感器的能力.该项目是支持陆军“更广阔视野”的3个项目之一。

5)战场环境侦察与监视系统

美国陆军最近确立了“战场环境侦察与监视系统”项目.该系统是一个智能化传感器网络,可以更为详尽、准确地探测到精确信息,如一些特殊地形地域的特种信息(登陆作战中敌方岸滩的翔实地理特征信息,丛林地带的地面坚硬度、干湿度)等,为更准确地制定战斗行动方案提供情报依据.它通过“数字化路标”作为传输工具,为各作战平台与单位提供“各取所需”的情报服务,使情报侦察与获取能力产生质的飞跃.该系统组由撒布型微传感器网络系统、机载和车载型侦察与探测设备等构成。

6)传感器组网系统

美国海军最近也确立了“传感器组网系统”研究项目.传感器组网系统的核心是一套实时数据库管理系统.该系统可以利用现有的通信机制对从战术级到战略级的传感器信息进行管理,而管理工作只需通过一台专用的商用便携机即可,不需要其他专用设备.该系统以现有的带宽进行通信,并可协调来自地面和空中监视传感器以及太空监视设备的信息.该系统可以部署到各级指挥单位。

7)防生化网络

2002年5 月,美国Sandia国家实验室与美国能源部合作,共同研究能够尽早发现以地铁、车站等场所为目标的生化武器袭击,并及时采取防范对策的系统.该研究属于美国能源部恐怖对策项目的重要一环.该系统融检测有毒气体的化学传感器和网络技术于一体.安装在车站的传感器一旦检测到某种有害物质,就会自动向管理中心通报,自动进行引导旅客避难的广播,并封锁有关入口等.该系统除了能够在专用管理中心进行监视之外,还可以通过www.xiexiebang.com Hail)、“一次性系索浮标”和“先进声通信系统”。

对现役装备来说，“海洋网”是一种可自由部署的水下网络系统。它可以提供水下指挥、控制、通信和导航，采用“远程声呐调制解调器”，能够利用固定或移动的水下节点通过声传播来实现通信。

通信的速度和深度对于潜艇的发展来说至关重要，特别是改善了潜艇只能在海洋表面或潜望镜深度以内才可以通过卫星的无线电频率通信的问题。

第三篇：探究物联网在消防安全领域的应用

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探究物联网在消防安全领域的应用

探究物联网在消防安全领域的应用

摘要: 物联网在消防领域有着广阔的应用前景，如果能够有效发挥其监控、跟踪、反馈等功能，一定会对社会消防安全产生深远的影响。本文探讨了消防物联网在从人员动态管理、消防资源管理、城市消防远程监控管理等3个方面在消防领域的应用，提出了了物联网技术发展方面的建议。

关键词:物联网;消防安全;应用

中图分类号：D035.36文献标识码： A

1、物联网的概念

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其概念最早是在1999年提出的，是指通过各种信息传感设备与技术，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，按约定的协议，与互联网结合形成的一个巨大网络进行信息交换和通信。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。

2、物联网技术架构

从技术架构上来看，物联网可分为3层:感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、C PS等感知终端、在消防物联网中，传感器被安装在监测区域或者嵌入到消防装备器材等相关设备中，感知和识别物体以及状态，实时采集和捕获各种使用场景所产生的相关信息，接收并执行各项指令。

网络层包括有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等，将感知层的各种信息传递到应用层，并将应用层的指令传回感知层。

应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。在应用层，消防或单位管理人员通过对现场传感器、RFID电子标签等进行管理，定期保养、实

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时查验，消防指挥中心或单位接收各类传感器传送的信息，掌握监控各类资源和人员情况，进行综合调度指挥和管理。

3物联网在消防领域内的应用

3.1人员动态管理

消防救援人员既包括专业消防人员，也包括其他应急救援人员如矿山抢险人员、医疗救护人员、危险化学品专业人员以及环境保护人员等。随时掌握这些人员的状况、位置分布、实时状态以及救援人员在灾害现场所处环境状况等，对掌握灾情、正确采取救援措施以及保护救援人员安全、实施智能调度至关重要。借助物联网技术可以达到上述需求，在救援人员、救援设备和通信联络工具中安装信息传感设备，如射频识别((RFID)装置、红外感应器、CPS系统、有毒气体感应装置、温湿度探测器等，通过各类通信网络与指挥中心或各类监控中心连接，形成一个基于物联网的网络信息管理系统，将救援人员的位置、周围环境温度和有害气体浓度等。数据通过通信网络传输到指挥中心实现对人员及所处环境信息的全方位掌控，实现智能化监控和调度指挥。救援人员随身携带的生物传感器能实时检测救援人员的生理信息，当救援人员生理指标出现异常时现场外部的监控器发出报警，指挥员可以及时组织撤离或者进行营救，大大提高了对进入建筑内部救援人员的安全保障能力。

3.2消防资源动态管理

消防资源是指能够用于灭火和应急救援的所有物资装备，包括消防部门配备的车辆器材装备、储存的灭火和抢险救援物资，也包括社会其他部门企事业单位存储的可用于灭火和应急救援的所有物资装备。消防装备物资管理系统利用RFID ,GPS、无线传感器网络、现代通信技术、数据采集技术、计算机处理技术、云处理技术与海量多功能传感器相结合，实现对消防部队装备物资的实时高效管理。

利用物联网技术，将分布在不同单位、不同地方以及不同种类的消防资源，按类型、功能、有效性、所属单位等属性信息进行分类，并植入RFID电子标签，将分散的资源等信息集成到统一的网络信息管理系统，进行集中、动态、实时的智能管理和应用。这样，指挥决策部门通过智能的网络信息管理系统就可动态掌握资源的使用和库

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存情况，为应急救援决策提供科学依据。消防基层中队日常交接班、装备管理部门进行装备器材检查，只需通过手持终端扫描并与之前的记录进行自动的对比分析，就可以迅速了解器材装备的基本情况，避免装备的漏查和丢失等情况的发生。RFID等物联网技术在消防物资装备领域的应用能提高消防装备与物资管理的信息化智能化和自动化水平，增强消防装备与物资的统筹管理能力和资源整合共享，能加快消防装备管理现代化建设，能进一步提升消防部队的核心战斗力、3.3城市消防远程监控管理

城市消防远程监控系统可以通过各种传感设备、视频采集设备等感知和采集现场信息，借助消防物联网网络层传输到消防指挥中心网络信息管理系统进行智能化管理和辅助决策。通过在消防喷淋的管网中安装感应芯片可以掌握喷淋装置的压力，从而监控喷淋管网内是否有水。水的压力，在烟感和温感设备后段安装感应芯片，可以随时掌握烟感和温感的状态。在消防泵开关阀上安装电子芯片，可以远程掌握消防泵的开关状态。在消火栓、消防水池、天然水源等重要位置安装水流触发传感器等，可以随时掌握消防水源的位置、状态、压力等数据。在消防安全通道内使用智能视频监控技术，通过视频处理技术，分析前端摄像头拍摄范围内或指定区域内是否有长时间占位的物体并发出告警，管理部门可以随时掌握消防安全通道被占用堵塞等安全隐患。

4.建议

4.1 加大物联网宣传力度

针对物联网建设过程中，联网单位积极性不高、联网效果不理想的实际状况，各级消防机构要充分利用各种载体，采取各种形式，大力宣传消防物联网建设在各单位信息化建设中的重要地位、主要内容、长远意义，争取各社会单位特别是消防安全重点单位主动介入到此项工作中来，让消防物联网建设早日发挥其重要作用。

4.2切实规范系统

运营管理经过一定时间的摸索，各地已建成的消防物联网在运营管理中已经积累了不少经验，迫切需要的是尽快将这些经验用制度固定下来。比如，根据实际，制定《监控中心信息反馈办法》《消防设

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施故障处理机制》等规章制度，让整个系统在制度下合理运行。同时，消防物联网运营管理单位要加强与联网单位的沟通协调，提高监测、预警、反馈水平，推动系统向专业化、规范化、制度化方向发展。

4.3完善系统

信息采集机制消防物联网建设，要将信息采集放到关键环节去抓。一是在首次录入时，要安排专人，认真核实消防设施设置、火灾探测器等资料信息和点位，提高初次采集的准确性;二是要根据各联网单位的发展变化，跟踪所采集信息资料的动态状况，及时进行数据更新;三是建立健全消防物联网信息采集机制，让系统信息采集真正成为常态化，具有动态性。

4.4建立综合消防管理网络

在消防物联网建设过程中，要综合发挥消防机构、联网单位、社会公众和消防物联网管理者的作用功能，避免过分依赖某一方面的力量。首先，各级消防机构在通过物联网对联网单位消防设施运行状况、消防控制室值班等情况巡检的基础上，加强不定时突击检查，防止系统出现监控盲点。其次，各联网单位在收到物联网反馈的故障信息后，要及时组织人员查找问题，进行整改，确保物联网切实发挥作用。最后，社会公众要进行监督，及时向物联网运营管理者、联网单位提出建议，督促各方面步调一致、形成合力。

结束语

物联网技术体系是涉及计算机、有(无)线通信、多网络互联互通、传感采集和集成技术的多学科、多领域的综合性技术体系在社会公共安全领域有广泛的需求和应用前景。该技术还处于起步阶段，技术突破、标准、成本、安全问题制约着其快速发展。随着物联网技术的快速发展消防物联网必定能够发挥技术优势，在社会火灾防控，灭火救援和部队管理等方面发挥巨大作用，为消防事业的发展带来革命性的变化。

参考文献

【1】工业和信息化部电信研究院.物联网自皮书((2011。.2011.【2】隋虎林，范玉峰.消防物联网技术体系研究.消防科学与技术，2012, 31(11。.最新【精品】范文 参考文献

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【3】陆军，沈亚飞.浅析物联网技术在消防领域中的全新应用.消防技术与产品信息2011.(8。

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第四篇：物联网在数字家庭领域的发展与应用

成绩

浙江树人大学信息科技学院 《无线通信技术与应用》（课程论文）

（2013-2014 学年第二学期）课程名称：无线通信技术与应用 班

级：

113

学

号： 201105014311

姓

名：范阳洋 指导教师：许森

完成时间： 2014 年 6 月 1 日 物联网在数字家庭领域的发展与应用 学生：范阳洋指导教师：许森

(信息科技学院电子信息工程113班级，学号201105014311)摘要：物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，它通过各种信息传感设备将现实世界的各种物件连通，形成互连的网络。本文对物联网的现状与发展作了一定的研究，并详细论述了其在数字家庭系统中的应用。关键词：物联网 数字家庭系统 应用

物联网是在计算机互联网的基础上，利用感知(RFID、射频识别技术)、无线数据通信等技术，构造的一个覆盖万物的“Internet of Things”。在这个网络中的所有物体可以彼此进行自主“交流”，不需要人的干预。其本质是利用RFID技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。

物联网的问世，打破了人们的传统思维。过去人们一直将物理基础设施与IT基础设施分开。一方面是机场、公路以及建筑物等，另一方面则是数据中心、个人电脑和宽带等，它们之间不存在关联或者关系非常稀疏。而在物联网时代，所有的物品，包括电缆、芯片和宽带等被整合为统一的基础设施，世界就在物联网上开展各种活动。因此，美国权威机构Forrester预测：到2020年世界上物物互联的业务和人与人通信的业务相比，将达到30：1。物联网被称为是一个万亿级的通信业务。

关键词：物联网，数字家庭，射频信号发射器

引言：数字家庭作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公共服务以及政府需求来看，凸显出发展数字家庭产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是数字家庭产业发展过程中一个比较现实的突破口，对数字家庭产业的发展具有重大意义。物联网技术的发展与成熟，使得跨产业、跨领域技术和业务融合成为现实，并成为数字家庭行业的产业化加速器。在物联网给数字家庭产业带来机遇的同时，物联网和数字家庭所面临的问题同样是不可忽视的，挑战与机遇并存。1.什么是物联网 1.1物联网的概念

物联网的英文名称为“Internet of Things”，简称：IOT。从字面上解释，物联网就是“物物相连的互联网”。可以从两方面去理解：其一，物联网是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

关于物联网的定义到现在还没有一个统一的定义。有一个较为普遍认同的定义是物联网通过射频识别(RnD)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

究其来源，其实只不过是在20多年前，提出的“泛在计算”框架下的一个小分支。但是物联网的第一次提出源于1999年，美国麻省理工学院成立Au“rID研究中心．进行RFID技术的研发，将RFlD与互联网结合，提出了产品电子代码(EPC)解决方案。这是物联网的雏形，一直到现在为止，RFID的发展还是物联网发展的重要部分。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年。在突尼斯举行的世界电联报告中明确提出了“物联网”的概念，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》。近几年金融危机之后的复苏时期．物联网概念迅速风行，受到各国政府的重视。我国的《国家中长期科学与技术发展规划(2006--2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将物联网列入重点研究领域。[1] 1.2物联网的体系结构

物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。[7] 在业界，物联网大致被公认为有四个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的传输层，第三层是服务管理层，第四层是最上面则是内容应用层。我在这里认为物联网分为五层次，底层是用来感知的传感器层，第二层是数据收集的网络信息汇聚层，第三层数据收集过来加以分析的信息分析层，第四层分析过的数据传输的信息传输层，最上面则是应用层。

传感器层是物联网的皮肤和五官——识别物体，采集信息。传感器层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。

网络信息汇聚层是物联网的神经中枢和大脑——信息数据的收集。网络信息汇聚层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能汇聚中心等。

信息分析层是将网络信息收集的信息数据加以分析，ZigBee技术网络层的路由算法分析。数据传输层将网络信息汇聚层获取的信息进行传递，经过有线网络，无线网络的传输，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。2.物联网的核心技术

物联网核心技术包括射频识别（RFID）装置、WSN网络、红外感应器、传感器、全球定位系统、Internet与移动网络，网络服务，行业应用软件。在这些技术中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展。其中物联网核心技术技术里面比较重要的是：RFID技术，WSN技术，传感器。2.1 RFID技术

RFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别，俗称电子标签。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。2.2 WSN技术

WSN是wireless sensor network的简称，即无线传感器网络。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。2.3 传感器

温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化装置。将温度变化转换为热电势变化的称热电偶传感器。将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器；金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体热电阻式传感器简称为热敏电阻。温度传感在工业生产、科学研究、民用生活等许多领域得到广泛应用。电阻式传感器广泛被用于-200～960℃范围内的温度。是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。电阻式传感器分为金属热电阻传感器和半导体热电阻传感器两大类。前者称为热电阻，后者称为热敏电阻。对于热敏电阻，需要了解以下几点：（1）测温原理及特性

NTC热敏电阻研制的较早，也较成熟。最常见的是由金属氧化物组成。根据不同的用途，NTC又可以分为两大类。第一类用于测量温度。它的电阻值与温度之间呈负的指数关系。第二类为负的突变型，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突然下降，多用于各种电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。

典型的PTC热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以增大电阻温度系数。（2）热敏电阻的应用

热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度高等特点，因此它在许多领域被广泛应用。

（3）热敏电阻的温度补偿

热敏电阻可以在一定的温度范围内对某些元件进行温度补偿。热敏电阻可以用于温度控制：

温度传感器的作用是将温度经过热敏电阻Rt转换为电压信号。3.系统框架结构设计

数字家庭系统依据全面感知、可靠传递、智能处理的功能需求，可划分为感知层、网络层和应用层三个层次。3.1感知层 感知层包括各类搭载了ZiBee无线通信模块的家用电器、照明设备和安防设备等，实现对家庭环境的全面感知，并由智能家庭网关实现感知层和网络层的数据交互。3.2网络层

网络层包括一台数据库服务器和一台 Web 站点服务器。数据库服务器用于同家庭数据网关进行数据交互； Web 站点服务器通过访问上述数据库服务器获 取数据信息，并通过 Web 站点发布到互联网上。3.3应用层

应用层包括各类搭载了 Web 浏览器的终端设备，用户可通过 Web 浏览器访问上述站点实现对数字家庭系统的管理和控制。

数字家庭系统的总体架构如图 1 所示。

图1 系统框架结构图2 系统硬件架构 4.系统硬件设计

数字家庭系统的硬件主要包括无线传感网络、智能网关、数据库服务器等的设计，具体介绍如下。

首先，对处于感知层的 ZigBee 无线传感网络进行设计，包括多个 ZigBee 终端 /路由节点和一个 ZigBee协调器节点。通过在家居设备节点上搭载上述 ZigBee通信控制节点，将散布在家庭环境中的各个设备节点组成无线传感网络，从而实现各类家居设备的连接以及智能化。其中，ZigBee 协调器负责整个无线传感网络的组网和路由维护，并实时地将无线传感网内节点的感知数据上传给监控用 PC，同时接收并转发由上述监控用 PC 发送来的控制数据。然后，将上述监控 PC 机通过 WiFi 或以太网，与 Internet 路由器相连接组成家庭智能网关。其中，PC 机在数据下行侧与无线传感网络中的协调器通过 RS-232 串行通信接口相连接；路由器在数据上行侧与数据库服务器通过互联网相连接，通过“PC 机 + 路由器”的模式实现了连接传感网与互联网间的网关功能。通过上述“PC 机 + 路由器”的模式，实现了连接传感网与互联网间的网关功能。同时，在互联网中搭建一个基于 Microsoft SQLSever 2005 的数据库服务器，用于与上述路由器进行数据交互，并对这些数据进行智能分析处理和存储；另外搭建一个基于．NET 框架的Web站点服务器，通过访问上述数据库服务器获得实时的家居环境数据，并通过Web站点发布给用户；接着将在Web页面上接收到的用户指令交递给数据库服务器。最终，远程用户通过各类搭载了Web浏览器的终端设备访问Web站点，以实现对家居设备的监视和控制。

整个系统主要由无线传感网络、监控用 PC、路由器、数据库服务器、Web 站点服务器以及各类终端设备组成，系统硬件架构如图 2 所示。5.系统软件设计

位于数字家庭系统网络层的数据库服务器，汇聚了由感知层传来的各类节点的数据信息。为了将众多数据进行有效的归纳汇总，并且最终实现智能的分析管理，就需要用到数据库管理系统。数据库管理系统是一个通过数据结构来管理和存储数据的计算机软件系统，具有数据安全性控制、数据完整性控制、并发控制以及故障发现和恢复等功能，能够对存储在计算机内的数据集合提供高效、灵活的访问方式。

系统采用 Microsoft SQL Sever 2005 作为数据库管理系统，并通过设计用户信息管理模块、设备信息及活动状态管理模块和汉英互译模块三个模块，来满足数字家庭应用的具体需求。用户信息管理模块包括一张存储用户 ID、用户登录名、登录密码、访问权限以及计费信息的表单。计费信息表单以用户 ID 作为主键，每个用户 ID 对应一条不重复的记录。用户只有在通过认证后才能登陆 Web站点并获取数据服务，同时依据其具有的访问权限对自有设备进行管理和控制，并且按照一定的计费方法支付给服务提供商费用。设备信息及活动状态管理模块由四张表单组成，分别为节点信息注册表、设备实时活动状态记录表、设备历史活动记录表和节点类型记录表。

①节点信息注册表，它用于保存节点的静态描述信息，包括节点 ID、节点类型和节点所有者等信息。该表单使用节点 ID 作为主键，每个节点通过节点 ID 对应一条不重复的记录，用于记录节点的各种基本属性。②设备实时活动状态记录表，它用于保存节点的动态描述信息，即节点当前的活动状态信息，包括节点ID、当前指令执行内容、当前指令执行状态和当前节点活动状态。该表使用节点 ID 作为主键，每个装置节点通过节点 ID 对应一条不重复的记录，并根据感知层发送上来的信息对其进行实时更新。

③设备历史活动记录表，它用于保存节点的历史活动信息，包括节点 ID、节点历史事件时间记录和节点历史事件内容记录。该表使用节点 ID 作为主键，每个装置节点通过节点 ID 对应多条不重复的历史活动记录，以备数据库管理系统访问调取。④节点类型记录表，它用于保存不同类型节点的能力描述信息和指令集信息，包括节点类型和节点可执行指令。该表单以节点类型为主键，每个节点类型对应多条不重复的记录，每条记录对应一条不同的可执行指令，如照明类型节点需要有开关指令和亮度调节指令，空调设备需要有模式控制和温度设定等指令。在感知层和网络层的信息及指令交互过程中，为了便于各个功能模块对数据进行处理以及转发操作，系统内部均采用了英语作为交互语言；而在通过 Web页面向用户呈现节点状态及接收用户控制指令时又需要将上述信息进行汉化，故设计了英汉互译模块。英汉互译模块包括一张用于英汉互译的汉英字符串互译对照表。该表单以英语字符串为主键，每条英语字符串对应一条相应语义的汉语字符串。为了在应用层向用户提供更为直观的数据服务，需要将这些数据在 Web 页面显示时进行汉化。实现功能

无线智能调光开关：该开光可直接取代家中的墙壁开光面板，通过它不仅可以像正常开光一样使用，更重要的是它已经和家中的所有物联网设备自动组成了一个无线传感控制网络，可以通过无线网关向其发出开关、调光等指令。其意义在于主人离家后无需担心家中所有的电灯是否忘了关掉，只要主人离家，所有忘关的电灯会自动关闭。或者在你睡觉时你无需逐个房间去检查灯是否开着，你需要做的只需按下装在床头的睡眠按钮，所有灯光会自动关闭，同时你夜间起床时，灯光会自动调节至柔和，从而保证睡眠的质量。无线温湿度传感器：主要用于探测室内、室外温湿度。虽然绝大多数空调都有温度探测功能，但由于空调的体积限制，它只能探测到出风口空调附近的温度，这也正是很多消费者感觉感觉其温度不准的重要原因。有了无线温湿度探测器，你就可以确切地知道室内准确的温湿度。其现实意义在于当室内温度过高或过低时能够提前启动空调调节温度。比如当你在回家的路上，家中的无线温湿度传感器探测出房间温度过高则会启动空调自动降温，等你回家时，家中已经是一个宜人的温度了。另外无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义，当你呆在空调房间时，你对户外的温度是没有感觉的，这时候装在墙壁外的温湿度传感器就可以发挥作用，它可以告诉你现在户外的实时温度，根据这个准确温度你就可以决定自己的穿着了，而不会出现出门后才穿多或者穿少的尴尬了。

无线智能插座：主要用于控制家电的开关，比如通过它可以自动启动排气扇排气，这在炎热的夏天对于密闭的车库是一个有趣的应用。当然它还可以控制任何你想控制的家电，只要将家电的插头插上无线智能插座即可，比如饮水机、电热水器等等。

无线红外转发器：这个产品主要是用于家中可以被红外遥控器控制的设备，比如空调、电动窗帘、电视等等。通过无线红外转发器，你可以远程无线遥控空调，你也可以不用起床就关闭窗帘等。这是个很有意义的产品，它可以将传统的家电立即转换成智能家电。无线红外防闯入探测器：这个产品主要用于防非法入侵，比如当你按下床头的无线睡眠按钮后，关闭的不仅是灯光，同时它也会启动无线红外防闯入探测器自动设防，此时一旦有人入侵就会发出报警信号并可按设定自动开启入侵区域的灯光吓退入侵者。或者当你离家后它会自动设防，一旦有人闯入，会通过无线网关自动提醒你的手机并接受你手机发出的警情处理指令。

无线空气质量传感器：该传感器主要探测卧室内的空气质量是否混浊，这对于要回家休息的你很有意义，特别是有婴幼儿的家庭尤其重要。它通过探测空气质量告诉你目前室内空气是否影响健康，并可通过无线网关启动相关设备优化调节空气质量。

无线门铃：这种门铃对于大户型或数字家庭很有价值。出于安全考虑，大多数人睡觉时会关闭房门，此时有人来访按下门铃，在房间内很难听到铃声。这种无线门铃能够将按铃信号传递给床头开光提示你有人造访。另外在家中无人时，按门铃的动作会通过网关传递给你的手机，而这对你了解家庭的安全现状和来访信息非常重要。

无线门磁、窗磁：主要用于防入侵。当你在家时，门、窗磁会自动处于撤防状态，不会触发报警，当你离家后，门、窗磁会自动进入布防状态，一旦有人开门或开窗就会通知你的手机并发出报警信息。与传统的门窗磁相比，无线门窗磁无需布线，装上电池即可工作，安装非常方便，安装过程一般不超过2分钟。另外对于有保险柜的家庭来说，这种传感器还能够侦测并记录下保险柜每次被打开或者关闭的时间并及时通知授权手机。太阳能无线智能阀门：这是通过太阳能供电的无线浇灌系统。一般工作流程是土壤湿度传感器将土壤含水情况发送给无线网关，一旦土壤缺水，无线网关就会发出控制指令给无线智能阀门通知供水，同时将供水时间和供水量传递给网关，并通过网关保存在手机或其它设备上。[8] 无线床头睡眠按钮：这是个可以固定或粘贴在床头木板上的电池供电装置，它的作用主要是帮助你在睡觉时关闭所有该关闭的电器同时启动安全系统进入布防状态。比如启动无线红外防闯入探测器、窗磁、门磁等进入预警布防状态。另外它也能帮助你启动夜间的照明模式，比如当你夜间起床时，打开的灯光就会很柔和，而不会像进餐时那么明亮，即使这是同一盏灯。

无线燃气泄漏传感器：该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况，它无需布线，一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。

无线辐射传感器、无线空气污染传感器：对于一些对太阳辐射敏感的人来说，这种传感器具有特别的意义，通过它你可以准确知道出门前是否需要采取防太阳辐射或者防污染防尘措施，而你唯一要做的就是看一下手机屏幕，因为户外的辐射、污染等情况已经通过无线网关传到了你手机上了。7.结束语

物联网数字家庭虽然在理论上已经非常强大，但是现实的发展却没有想象这般的美好，还有很多现实的深层次的问题值得探讨和研究。传感终端设备技术需突破

传统的物联网接人技术，如RFID、二维码、传感器技术等需要进一步成熟。从技术稳定性、价格性价比、产品实用性等多方面考虑。此外传感网络与宽带、CDMA等移动网络的融合，也是急需技术研发的方面。

物联网数字家庭体系结构需建立一个行业想要走上良性发展的轨道，必须要建立统一的体系结构标准，这样才能实现各个生产厂家的产品相互兼容，也才能健康持续的发展。但是在现阶段，短时间内还无法制定统一的标准，还需时日加以等待。物联网数字家庭现在处于起步阶段，产品大规模批最化生产还需要时间．随之带来的就是产品成本相对较高。在中国只有少部分用于试点研究安装。真JE用于生活的还不多见。所以在这个时候更加需要成熟的商业产业链推动其发展。使其能够在市场中找到相应的位置。同时政府也应该出台相应的扶持政策，催化推动物联网数字家庭的可持续发展。

参考文献

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[11] 物联网中文站

1998

第五篇：物联网在医院的应用

物联网在医院的应用

介绍了物联网相关知识，提出了一种构建基本智能医院的简单模型，以及结合物联网在医院各方面的应用，阐述了智能医院给人们日常生活带来的益处。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业技术，随着物联网技术的广泛应用以及医疗公共卫生对于民生的重要性，使得物联网技术与医院的结合更加紧密。1 物联网基础知识1．1 物联网物联网(The Internet of Things)是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接，从而完成智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种网络。物联网技术体系结构。感知层位于3个层次的下层，属于物物网络，包括智能嵌入式设备、音频、视频数据等，主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，可以说感知层是让物体“说话”的先决条件。分为数据采集与执行、短距离无线通信两个部分。数据采集与执行是运用智能传感器技术、RFID以及其他信息采集技术，对物品进行基础信息采集，同时接收上层网络送来的控制信息，完成相应执行动作。短距离无线通信能完成小范围内的多个物品的信息集中与互通功能。网络层位于3个层次的中层，属于泛在接入网络，主要借助于已有的广域网通信系统，如PSTN、2G／3G移动网络、WIMAX网等，把信息快速、可靠、安全地传送到各地，使物品能够进行远距离、大范围的通信。应用层位于3个层次的上层，属于互联网络，用于物联网的信息存储和计算决策，相当于物联网的控制层、决策层。实现物与物之间、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。物联网的应用涉及智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等，完成物品与人的最终交互。1．2 RFIDRFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别，俗称电子标签，是一种利用射频信号自动识别目标对象，并获取相关信息的技术，是物联网中应用最广泛的技术。RFID利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向传输数据，以达到目标识别和数据交换的目的。基本的RFID由3部分组成：标签、阅读器、天线。标签也称应答器，由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。阅读器也称读写器，是对RFID标签进行读／写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。天线在标签和读取器问传递射频信号，是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。物联网在医院的应用大型医院每天服务患者、消耗的医疗器械、物品成千上万。不同患者的医疗服务流程各异，且需多个诊疗部门协同作业。在医疗服务过程中，医护人员、医疗器械等流动错综复杂，对现有的医疗管理系统提出了挑战。现代化医疗以物联网为基础，完成对人的智能化医疗和对物的智能化管理工作，实现医院的智能化。

医院后台管理系统：是对病人、药品信息等进行存储的数据库，又是对医院管理人员进行信息管理的系统。感知接入网络：主要通过构建具有感知和计算能力的网络，将阅读器识别的信息传送给医院后台管理系统。阅读器：也称读写器，用于对RFID标签进行读写操作的设备。RFID标签：也称应答器，由病人所携带，药品、病历等所粘贴的用于标识身份的芯片。实体：携带RFID标签的实体，包括佩戴腕带的病人，粘贴RFID标签的病床、药品等。目前物联网在医院的应用包括以下几个方面：(1)移动查房机。对于住院的病人，传统情况下，医生是携带着患者病历和医嘱进行查房，容易产生混乱或丢失。而利用移动查房机，医生只需扫描病人所在病床的RFID标签，即可将病人的病历信息完整地显示在机器屏幕上，不仅可以随时调出病人信息，为病人进行解惑答疑，还可以保护病人的隐私。(2)婴儿防盗系统。将RFID腕带系在新生儿的手腕上，该腕带记录了包括新生儿的出生年月，父母信息等，护士只需通过扫描腕带上的条形码，即可获取新生儿的一系列信息；并且在新生儿被抱出病房时，实现自动报警，防止婴儿偷盗行为的发生。(3)取药自动化。通常药剂师东奔西走，查找各种药品，不但费时费力，还有可能出现失误，而自动化的取药设备使得现在的药房：医生开具处方，利用网络传输到药房，经过药单扫描，自动分药装备按照处方把药品挑选出来，再通过传送系统投放到药篮里，工作人员省去了找药品环节，也节约了患者排队等药时间，配备完所有药以后，工作人员通过扫描处方上的RFID标签，即可通知对应患者来取药。这种设备存在的缺陷，对于瓶装药品不能进行挑选投放，以免碰撞导致破损。所以对于瓶装药瓶，应有单独的智能储药柜进行存放，工作人员可以通过电脑扫描后的指示信息找到药品所在位置，完成药品配备。(4)血液样本化验。传统情况下，对血液样本需要人工分解，化验样本出来后再由人工输入电脑保存，不仅费时还容易出错。而引入了物联网，所有的样本在采集时，就贴好了病人的专属的RFID标签，样本送到化验室，从开盖化验到数据录入甚至复检全部由机器完成，检验结果直接显示在主治医生的电脑上，减少了污染和差错率。(5)智能药瓶。患者往往由于忙碌或者其他原因忘记吃药，当在药瓶上装入压力传感器后，每当病人进行瓶盖的扭动，便将向下的压力转换为信号传送给医生，医生即可根据此信号进行病人用药监控。如果病人没有按时吃药，那么医生收不到信号就可以提醒病人按时用药。物联网在医院的应用前景广泛，例如电子病历，一个病人的病例应该被所有医院共享，才能真正实现One Hospital“一个医院”的理念。通过电子病历，医生可以方便地调出病人的健康信息，根据病人的就医历史，解决健康问题。不仅能为自己的诊断做出参考，而且更加快速、精确，避免误诊。另外一个是输液自动化，去医院的患者大部分都要进行输液，尤其是住院病人需要看护，就不得不让家人腾出时间照顾，随时监控药量的剩余。而在瓶体安装压力传感器后，当液面低于某个水平时，压力变小便会产生信号传送给护士站，提醒护士换药。这样既可让病人安心休息，也减少了看护的麻烦，还可以让护士准确地知道哪个病床需要换药，以及药品信息。虽然电子病历及输液自动化还末实现，但是相信随着技术的进一步发展，物联网在医院的应用一定会越来越广泛。3 结束语物联网在医院各方面的应用，使得医疗卫生系统真正实现智能化、一体化，为患者和医务人员带来了便捷、高效、安全。物联网通过无线网络实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备间的互动，帮助医院实现对人的智能化医疗和对物的智能化管理工作，实现数字化健康管理。构建这样的医疗系统对于民生建设具有重大意义，物联网的发展潜力无限，但物联网与医院相结合是个庞大的工程，在构建的过程中涉及到很多方面的问题：(1)首先先进的科技必然会带来很大的成本，要完成物联网的普及，需要大量的设备、资金和技术，对物联网进行构建，也是一项复杂的工程，如何平衡是需要考虑的问题。(2)其次是网络信号的问题，要建立一个泛在的网络，必然存在很多网络建设方面的问题，如何保持信号的稳定是最基本的问题。(3)再者就是隐私，尤其在医疗行业，涉及到病人的病情，大多数情况下是不愿意透露的，他们宁愿使用纸质资料，不易被查阅。而物体接入网络，必然会有数据上传到网络上，用户就会由于这个问题而小心翼翼，在一定程度上会限制物联网产业的发展。(4)由于高科技的应用，给医疗事业带来方便快捷，但医疗费用会随之上升，一定程度上限制了病人的接受程度。因为任何产业的发展，最终还是需要用户愿意支付相应的费用才能得到持续的发展和真正意义上的壮大。所以只有解决了这些问题，才能使物联网不只是停留在概念、实验室阶段，而走向真正的产业应用。