第一篇：物联网在服装行业一些应用的简介
物联网在服装行业一些应用的简介
一、项目概述
（一）项目背景
世界科技信息技术的日异月新，给各企业带来了各种机遇和挑战。服装行业的新技术应用也给企业带来了新的发展！在追求效益的过程中，我们不断探索其各种管理方式，希望能为企业带来更精细化的管理。
由于服装类产品的特点是花色、款式、品种变化得很快，因此要求服装业的制造企业管理生产、库存、分发周转速度要不断地提高。过季的品种要很快地清出柜台，换上新的品种。存货不能积压，积压的产品会给企业造成很大的负担。控制存货的数量，保证销售部门有合适的品种放在柜台上，满足顾客的需要；同时也要保证生产出的产品大部分都可以售出，不会产生大量滞销存货是鞋帽服装业企业要考虑的关键问题。
服装企业经常遇到一下几个问题：
1.人为因素造成的错装、漏装、多装等装箱数据统计不准确而且慢；
2．盘点需要大量人工作业好长时间才能完成；
3．产品出库同样需要大量人工作业，而且统计慢，往往造成供货周期过长，直接影响企业的生产效率；
4．库存数据统计不及时不准确也会影响到生产效率，比如：补货周期过长等。
5.库存管理中帐、物容易出现差错。
6．不清楚每个产品所在的位置，也无法得知某个位置上究竟有多少产品。
ＲＦＩＤ技术的出现及应用将很大程度上推动服装行业领域关于在生产、库存、分发、销售、零售店管理等方面的发展。
目前生产流程中大多存在两种数据采集的方式：一种是人工采集，一种是条码采集，虽然应用了条码进行数据采集的公司比人工采集节省了很多的人力资源和时间，但是，随着科技的发展，以及各个企业对高效率生产线的要求，条码的应用也已到达了它的瓶颈状态，因为它并不能做到多批量、远距离、高速度、恶环境的数据采集，于是也就限制了企业在生产过程中效率的更大化，RFID（无线射频技术）的出现不仅解决了条码遇到的这些问题，而且它的读取方便、快捷，数据存储量大，可循环使用等优点越来越受到人们的关注，并且应用的行业越来越广。
本公司研发的电子吊牌，其核心采用RFID电子芯片，每一个芯片都具有一组全球唯一的序列号，该号码生产时被固化在芯片内部并不可更改，电子吊牌的生产将芯片与吊牌结构完全整合成一体，从而确实保证了每一个电子标签的绝对唯一性和不可仿造，从根本上解决了盗版服饰仿制、仿冒、非法替换正品服饰后以高价卖出的问题。同时也可以利用该电子吊牌来解决一些仓储所面临的问题。
二、产品简介及其特点
（一）电子吊牌简介
电子吊牌的核心是RFID芯片，每个芯片都有属于自己的一张“身份证”：全球唯一的数字编码，并且这个数字编码在工厂生产时已固化在芯片中，不可更改，基于这一特性，每件服装都可以通过电子吊牌进行标注唯一识别，绑定价格、大小、型号、原材料生产地点、服装搭配、设计理念等信息，一目了然，符合物联网的发展背景，从根本上解决问题。
同时也采用电子封锁对运输车实现电脑化管理，电子封锁施封、解封数据可直接通过手持阅读机进行读写，并借助GPRS无线网络实时上传施封、解封信息，调度中心能实时监管施封、解封数据，并能根据GPS定位数据判断车辆出发时是否上锁，监管作弊行为，并且还
能够实现车与证一一对应，规范市场管理。
（二）RFID电子标签工作原理及特点
RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)
缩写，即射频识别、俗称电子标签，是一项利用射频信号通过磁场实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其读写频率分别为：低频125KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G、5.8G(有源)。根据频率的不同，高频的读写距离为2~10cm，超高频的读写距离为1~20m，微波5~80m。
RFID技术在物联网中起决定作用。所谓RFID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。
1、RFID工作原理：
标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，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(无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)；读写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。
2、RFID技术特点：
短距离射频识别产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，其具体优势特点如下：
（1）快速扫描
条形码一次只能有一个条形码受到扫描;RFID辨识器可同时辨识读取数个 RFID标签；
（2）体积小型化、形状多样化
RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品；
（3）抗污染能力和耐久性
传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但 RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损；
（4）可重复使用
现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新；
（5）穿透性和无屏障阅读
在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码；
（6）数据的记忆容量大
一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2至 3000字符，RFID最大的容量则有数 KBytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加；
（7）安全性
由于 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造；
（8）唯一性、仿伪
每个芯片都有属于自己的一张“身份证”：全球唯一的数字编码，并且这个数字编码在工厂生产时已固化在芯片中，不可更改，这是RFID电子标签最大的特点。
综上所述，RFID因其唯一性、远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以
帮助一个企业大幅提高货物仿伪、实现电子信息化管理，提高工作效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。
三、系统概述和流程
我们的这个系统主要是集生产集装、入库、出库、物流监控、自动化销售为一体的综合型智能服装系统。它的具体流程如下：
（一）生产集装
（1）挂电子吊牌
下达了生产任务单时，电子吊牌储存调取任务单数据（价格、大小、型号、款式、颜色、原材料生产地点、服装搭配、设计理念等信息），按照装箱的数量（比如10个产品装一箱）打印对应的标签，标签可以存储10个产品对应的信息（其中对应的数据就是这10件服装的款式、颜色等相关信息），也可以生产厂家制定的编号形式存在，起桥梁作用与后台数据库产品信息对应。
（2）装箱
按照产品装箱的规格要求，按给定的数量装箱。
（3）贴箱标
把打印好的标签对应的贴在装好服装的箱子上。
（二）入库
（1）RFID 收货： 在车辆到达后，搬运货品托盘进入仓库入库区； 当货品通过入库区RFID 阅读器的时候，阅读器自动从货物包装上的RFID 标签信息中读取货品信息，并将所读取的信息返回给管理主机，管理主机系统检查当前货品信息及来源单号，并自动分配上架储位，将储位信息通过RFID 阅读器写入每一件货品包装上的RFID 中。
（2）收货单： 管理主机系统将入库的货品计数数量信息及对应单号以收货单的形式打印出来。
（3）到货确认： 仓库保管在收货单上签字后交给送货人，表示确认货已收到后。
（4）打印上架指示单： 管理主机系统将入库的货品数量信息及自动分配的上架储位以上架指示单的形式打印出来。
（5）上架作业： 仓库保管按照上架指示单上所指示的储位，把货品从入库区移动到上架储位中。
（6）入库确认： 保管员在完成上架作业后，通过手持终端确认当前入库作业已经完成。手持终端通过无线网络将入库确认信息发送给管理主机系统。
（三）库中巡检
（1）定期巡检：巡检人员每隔一段时间都需要对库存物品就行定时间检查，通过手持设备记录巡检时间、巡检人等详细信息；
（2）上传信息：巡检人员检查好后，根据巡检情况上传巡检信息（单位数量、标签识别码、巡检时间、巡检人等），以便生成数据，通过这些数据年底可自动生成达标单位的年审合格报表等；
（3）查损：如果有物品损坏，巡检人员应该进行标记，同时上传其信息；
（四）出库
（1）出库指示： 仓库报关员在收到货主的出库指示信息后，通过管理主机系统对货品的拣货储位进行分配,分配规则可根据具体货品需求进行配置，如先进先出、先到期先出、后
进先出，等等。
（2）拣货指示单： 管理主机将已分配的出库指示信息以拣货单的形式打印出来，打印顺序按照拣货路线进行排序。
（3）拣货作业； 仓库保管员根据拣货指示单到货品储位处拣货，将待出库的货品移到出库区，完成后通过手持终端确认输入已拣货的出库单号。
（4）RFID 校验： 将货品从出库区移动到装车月台，当货品通过出库区RFID 阅读器的时候，阅读器自动从货物包装上的RFID 标签信息中读取货品及货位信息，并将所读取的信息返回给管理主机，管理主机对系统检查当前货品信息并计数处理，并通过RFID 阅读器向货品包装上的RFID 标签中写入已出库的标记。在整个托盘出库完成后，自动找寻已完成拣货的出库单中的出库货品及数量与之匹配校验，并返回校验结果信息。
（5）装车指示单： 管理主机系统校验通过后，自动打印装车指示单（一式多联）。
（6）装车确认： 在货品完成装车后，送货司机在装车单上签字，作为出库装车的依据交还仓库保管。
（7）出库确认： 在出库作业完成后，保管员通过手持终端确认当前出库作业已经完成。手持终端通过无线网络将出库确认信息发送给管理主机系统。
（五）物流监管
（1）车辆出发时，对电子封锁施封，通过GPRS实时上传施封信息，对比GPS车辆定位出发时间，确保车辆出发时对电子锁进行施封；
（2）车辆到达目的地时，系统结合GPS定位信息，确保车辆到达目的地，系统自动发送动态短信验证码，输入动态短信 验证码才可解封，确保车辆到时目的地时才能解封，避免途中私自解封；
（3）系统提供施封、解封明细记录查询，以及对途中私自解封、或出发时未对电子封锁进行施封的行为进行报警。
（4）车辆GPS定位
系统还提供GPS管理接口，如果想要通过GIS地图平台查看定位货车的位置及运行轨迹，车上可以配置GPS接收机，通过移动通信网GSM发送短信的方法，向后台管理系统发送移动的地理位置，或者通过GPRS网络通信的方式来传输移动坐标地理位置。具体能实现如下功能：
1、货车出发、到达时间；
2、货车运行位置实时监督及轨迹查询;
3、起始点与目的地可能路径及最佳路径查询；
4、二点间距离测算；
5、地图放大、缩小等操作功能
（六）智能销售
（1）RFID收货：当货物到达时，零售商用RFID阅读器读取货品电子吊牌上的信息，并将信息上传到管理主机上，管理主机系统检查当前货品信息及来源单号，并自动分配上架储位，将储位信息通过RFID 阅读器写入每一件货品包装上的RFID 中。
（2）上架作业： 零售商按照上架指示单上所指示的储位，把货品从入库区移动到上架储位中。
（3）智能试衣间：在试衣间里安装一个RFID阅读器，并且以一个触屏显示屏连接，当消费者在试穿衣服时，可以通过阅读器将电子吊牌中的信息提取出来（信息包括：价格、大
小、型号、款式、颜色、原材料生产地点、服装搭配、设计理念等信息），然后在显示屏上进行个性话挑选；
（4）智能分析库存：当顾客选好了商品付账时，收银员在收款的同时也将用RFID阅读器阅读该商品的电子吊牌，提取其中的信息，然后记录，并分析库存情况；
四、系统特点
（一）电子标签仓库管理自动化中的优点：
（1）多库协同工作：服装业企业的产品为了流通的需要，往往分布在各地不同的仓库中，以便转于调货、配货、补货。仓库的类型也较多，如：成品库、原料库、流通库、周转库、零散小库等。每日都需要监控各个仓库的库存量，以保证及时供应。通过仓库管理自动化，可以随时查到各库的存货情况，以便及时跟踪产品的物流过程。
（2）仓库收、发货、清点工作：仓库管理中最重要的一项工作就是保证帐面数量与实物数量一致，使用电子标签可以很方便的实现商品收货记录的准确性及发货、配送的自动化，使清点存货不会有遗漏和丢失。
（3）先入先出：每个产品都有其使用期限，由于产品种类很多，在实际仓库管理中通过手工记录和保管员记录很难保证产品准确的先入先出。通过单体跟踪技术，可以给每个产品内置一个时钟，也可以记录每个产品完好状态，这样就能保证按指定要求期限实现商品的出库作业。
（4）缺货报警：任何一个仓库出现某个产品短缺时，不但可以自动提示报警，还可以细分到款型、颜色、尺码等产品构成的细节。即：某一款式的某些尺码出现断档，可以立即提示保管人员及时补货。
（5）滞销品统计：服装业产品积压仓库是件非常头疼的事情，通过滞销品统计，得到每个产品（细分到款型、颜色、尺码）的在库停留时间，可以很快发现哪些产品滞销、过季，可以很方便地提供降价决策或调换，加速产品销售和资金周转。
（二）使用电子吊牌在销售自动化中的优点：
服装类产品是一种时尚产品，销售季节、销售的地点、消费者的品味档次、流行趋势、产品的价位等许多因素都有会影响到产品的销量。因此，对销售状况进行实时跟踪，对服装业企业是非常重要的管理内容。电子标签销售自动化能够解决的问题。
（1）规划库存、方便取货：由于服装零售业的存货量一般都比较大，采用电子吊牌，可以规范库存，方便销售时的商品的存取；
（2）趣味购物、方便购物：建筑智能试衣间，可以让消费者更加清楚商品的优点、特点，同时也将会给消费者带来一种前所未有的购物新体验；
（3）销售统计：每日销售日报的统计，对于企业的销售部门非常重要，它要求以最快的速度得到准确的结果。销售统计包括：按款式统计、按颜色统计、按地点统计、按尺码统计等，可以帮助销售部门及时配货、补货。
（4）柜台销售自动化：使用电子吊牌可以实现专卖柜中的便携式POS机的功能，并可完成销售、退货、柜台存货、盘点、收款等销售自动化作业的功能；同时可以生成各种当日统计报表，传送给总部或当地办事处进行销售分析。
（5）断码销售分析：在不同地点上畅销的品种不同，不同尺码的需求量也不会相同，需要在断码时及时补货。可以通过销售统计分析，提高预计将产生断码的可能，以便通知及时补货。
（6）柜台间调拨：在不同的地点间销售状况也不相同，可以通过不同柜台间的调拨，加速
品种流通，最大限度地扩张销售数量。有些品种在某些柜台上不好销，但换一个地点（或一个柜台），会变成一个好销的品种。这样可以有效地减少柜台的滞销品种的数量。
（7）退货控制：在市场竟争中，各厂商都在提高服务质量，都允许客户退货。通过退货统计分析，可以准确找出产品质量问题，追究责任部门、责任单位和责任人。
（8）柜台盘点和找货：柜台盘点和找货对于各个专卖柜来说，是一项非常繁琐、容易出错的工作。使用手持式读写器或数据采集器可以非常容易的实现柜台盘点和找货，提高工作效率，不会产生任何盘点差错（尤其是使用单体唯一编码方式以后），盘点结果可以迅速送给上级单位。
（9）商场对帐：一般专卖柜卖出的货物都是由商场统一收款，所以和商场对帐、收款是每月使企业会计人员头疼的作业。使用销售自动化系统，将数据采集器中的每日销售记录，自动对应商场的各个帐户，使对帐工作一目了然。
（10）畅销品和好感品的动态统计：根据全部顾客对某款产品的关注和好感程度，再根据销售状况进行实时跟踪，可以分析消费者偏好，更好地进行销售。
第二篇：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。
第三篇：传感器在物联网中的应用
提到智能时代，不得不提的就是物联网和传感器，物联网就是整个的智能网络，传感器则是一个重要的组成部分。如果将物联网比作一个人，那传感器就是神经末梢，是全面感知外界的最核心元件。传感器就是将外界的各种信息转换为可测量可计算的电信号，经过设置的程序输出结果，发送指令使各种事物可以不由人控制而只是由外界条件的变化自觉地调整行为。
物联网，传感器早已渗透日常生活中的每一个领域，上至宇宙海洋，下至医学日用，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。现在只是智能技术的最初阶段，例如：图像传感器，指纹传感器，压力传感器等，人类需求的不断提升，必然导致其技术的不断进步创新。
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考: 1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网 和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式 以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们 介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引 领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”, 它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。
3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构 物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。
5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的 塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID 赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
0905094128 刘继源
第四篇：物联网在铁路运输中的应用
物联网在铁路运输中的应用
郑继伟，周伟智，钟源，赵延
（计算机研究生六班）
摘 要：物联网技术的发展势必会给中国铁路运输领域带来深刻变化和深远的影响。本文主要阐述和分析了物联网最关键的技术——RFID射频识别技术，以及它的工作原理，并且通过结合物联网在铁路运输行业领域中的早期的应用实例，提出了物联网在我国铁路运输领域的发展方向和推广方案。期望在未来的铁路运输领域信息化中，物联网技术能够得到更广泛，更深入的应用。关键词：物联网，铁路信息化，RFID射频识别，车号自动识别系统
The Application of IOT in Railway-Transportation ZHENG ji-wei, ZHOU wei-zhi, ZHONG yuan, ZHAO yan
(Graduate Class 6)
Abstract: The development of Internet of things technology will bring about profound changes and far-reaching effects in the field of railway transportation.This paper mainly describes and analyzes the key technology of The Internet of things – RFID, and its working principle, and put forward the development direction and some promotion schemes in the area of railway transportation from some early applications.We look forward The Internet of things to be more extensive and deeper application in the informatization construction of railway transportation.Keyword: The Internet of things, Railway Infomationization, RFID, ATIS 1.引言
纵观铁路发展历史，从1825年铁路在英国诞生以后，铁路经历了从大发展到被冷落的过程。但现如今，铁路又成为全球发展的热点。在全球铁路的飞速发展中，我们中国的表现令世界惊叹。近几年来，中国铁路系统的发展更是有着相 当大的增长后发优势，中国有机会建设世界最领先的铁路系统。统计资料显示，截至2010年底，全国铁路营业里程达到9.10万公里，居世界第二。其中，高铁投入运营里程达8358公里，高速铁路运营里程高居世界第一。
回顾铁路的发展，我们可以发现中国铁路在全球化的进程中走向世界也成为必然趋势。我国铁路正在朝着高速铁路、客运专线方向发展。未来5至10年，我国快速铁路和高速铁路将会有很大的发展。目前大力推进实现信息化是推动铁路和高速铁路发展的迫切和必然要的需求。在不同的发展时期，铁路信息化的目标是不同的，而未来的几年中，基于RFID射频技术的物联网在铁路运输当中的应用将会是21世界铁路现代化的最重要任务。
2.研究背景和现状
铁路运输信息化建设的目标就是将信息技术应用于现代铁路的运输生产、管理和营销，从而提高生产效率，减轻劳动强度，保障运营安全。由于传统铁路信息管理系统的不足，随着铁路系统的多次提速，客户对于信息量的需求以及信息的实时性有了更高的要求，而且伴随着RFID射频技术以及传感网络技术的不断进步，基于这些技术从而实现物联网在高速铁路运输上的全面应用也变为可能。
铁道部已经成功实施了一个信息系统——车号自动识别系统，其中采用了RFID技术，通过把RFID技感应安装到铁路、桥梁及一些关键的设施利用物联网使现有的信息网整合起来实现对于铁路的设备、基础设施全面的管理，实现铁路客运管理的智能化推进信息组织建设。还有红外线列车轴温检测系统，通过在铁路沿线区间设置的红外线轴温探测设备，将热轴故障及时通过传输回线将信息传输到控制系统中心，有效地跟踪检测轴温变化，及时发现热轴故障。这些都是目前国内铁路运输上的物联网应用。当然，随着3G建设和其在铁路覆盖的完善，为公网运营商进入铁路物联网世界提供了网络和铁路应用服务的基础。
3.物联网与铁路运输的关系
铁道部信息技术中心拥有强大的初级物联网信息资源。信息技术中心拥有充沛的网站资源，能提供丰富的业务接口；拥有以6E（电子货票、电子运单、电子查询、电子保价、电子理赔、电子支付）为核心的信息管理手段；拥有LAIS 系统、5T系统、红外线实时货车、货运追踪信息等独有的IT产业，为货物的实时追踪提供支持；拥有全国统一IT网络，虚拟网与实体网统一，可以建设统一数字通讯网，为现代物流提供远程支持；拥有铺设世界一流传感网的能力与手段；拥有为各中小企业或各企直通提供私有云计算平台和建设虚拟信息中心的能力；拥有与网络厂商和媒体的合作优势，与阿里巴巴、经济网、人民铁道网有很密切的合作关系；拥有建设新型Home Office系统的能力，铁路运输本身即含绿色、环保、低碳、创新、可持续发展的意义。
物联网在铁路物流很多方面都起到重要作用。首先，能显著提高仓储与包装整理的安全效率。通过计算机和无线射频识别技术管理，实现了信息的实时化，一般统计，可减少存储量17%，提高工作人员效率32%。库存货物堆码实行分层叠加，提高仓库利用率2至3倍，并实现了库存货物的实时管理，大大提高了仓库周转率。其次，货物的装卸搬运焕然一新。无线射频识别技术好像是为物流业量身定做的：原先商品的存货量统计缺乏准确性，填写的货物订单往往不规范，不能及时清点货物，不知道货物在哪个环节损失或被盗窃了，需要耗费许多人来清点和短途搬运货物。实现物联网管理后，电子标签自动引导装卸机械作业或传送带装卸作业，大幅度地提高了劳动生产率，降低了劳动强度。然后，能使配送环节与物流各要素融为一体。如果物流配送过程中应用了无线射频识别技术，它能缩短作业流程，增加物流中心吞吐量；同时操作透明化了，这大大改善了作业质量，任何物品出厂后，一直处于被跟踪的范围，流转中大大减少可能的遗漏和差错；它还降低了流转费用，实现无纸操作，极大提高了管理水平。据有关统计，应用无线射频识别技术，可减少库存10%~30%以上，降低损耗50%左右，提高存储率，销售收入增加2%~10%。物流配送更加顺畅合理，节约成本。最后，物联网技术应用实现了人物相联、物物相联，它能把电子商务提升到新阶段。
4.物联网技术概述
物联网又叫传感网，指的是将各种信息传感设备，如RFID射频识别装置，红外感应器，GPS全球定位系统，激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，从而给物体赋予智能，实现人与物体之间的互联，或者是物体与物体之 间的互联。
物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
和传统的互联网相比，物联网具有鲜明的特征：
首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。
其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。
另外，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同的用户不同需求，发现新的应用领域和应用模式。
支撑物联网的技术主要有以下四种，他们之间的关系如图Figure 1所示：
Figure 1物联网四大支撑业务群
1.RFID射频技术：一种非接触式的自动识别技术，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。
2.传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络。具有实时数据采集、监督监控和信息共享与存储管理等功能。传感网技术使得目前的网络技术的功能得到极大的拓展，使通过网络实时监控各种环境、设施及内部运行机理等成为可能。3.M2M：广义上M2M可代表机器对机器（Machine to Machine）人对机器（Man to Machine）、机器对人（Machine to Man）、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。
4.两化融合：两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。5.RFID射频识别技术
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，其中最重要的技术就是RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术。RFID系统由三部分组成：标签(Tag)，即射频卡，由耦合元件及芯片组成，芯片中存储着由管识别对象的信息，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；阅读器是用于读取或者写入标签信息的设备；天线用于在标签和读取器之间传递射频信号。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：阅读器会通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签(Tag)进入该信号场后，接受阅读器(又说解读器)发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量将标签(即射频卡)内存储的信息发送出去；然后，阅读器通过接受天线接受到从标签发送来的载波信号，并对接受的信号进行解调和解码后，送到后台中央信息主系统进行有关数据的处理；最后，主系统根据逻辑运算推断该卡的合法性，针对不同设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。如图Figure 2。
Figure 2 RFID基本工作原理和基本组成
关于射频卡的技术标准，由于目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准，所以国际上还没有统一的标准。目前可供射频卡使用的标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。
6.RFID射频识别技术应用
早在2001 年，RFID 技术就已经运用在铁路车号自动识别系统中，成为物联网目前在我国铁路运输领域运用最早的成熟典范。过去车号的抄录和汇总全靠口念、笔记、手抄的人工方式进行，错漏多、效率低，劳动强度大，由于漏抄车号造成了铁道部货车占用费的大量流失。此外，铁路用货车数量庞大，车辆分散于全国各地，铁道部每年都需要抽调大量人力、物力进行清查、盘点，耗时费力。在采用车号识别技术以后，铁路车辆管理系统实现了统计的实时化、自动化，降低了管理成本。
该系统主要由车辆标签、地面AEI设备、车站CPS设备、列检复示系统、铁路局AEI检测中心设备、标签编程网络等部分组成。其工作流程是：先将车号信息及车辆的技术参数信息输入车辆标签内部存储器(装载在机车底部)；由地面的AEI设备实时准确地完成对列车车辆标签信息的采集，并将采集的信息进行处理，通过专线传输到车站CPS设备；CPS 管理设备完成AEI 采集数据的处理，并向列检复示系统转发数据，为车辆管理和设备维护提供可靠信息。在此期间，由铁路局AEI监控中心设备实时监测每台地面AEI 的工作状态，协调、指挥AEI 设备维护，确保AEI 设备良好运用，并实时接收AEI 采集的列车、车号数据和每台AEI 产生的故障信息和设备状态信息，通过对故障信息和设备状态信息进行分析，及时了解地面AEI 设备的工作状态，对故障及时处理，同时还可以监测货车标签的工作状态。标签编程网络的主要功能是在标签安装前，将车辆信息写入标签内存的网络系统，防止出现错号、重号车，并对丢失损坏的标签进行补装。
ATIS的网络拓扑结构图，如图Figure 3。
Figure 3 ATIS的网络拓扑结构图
该系统的投入使用，不仅实现了对列车车次、车号的自动识别、实时跟踪和故障车辆的准确预报、动态管理等主要功能，大大提高了车辆利用水平和运输组织效率，同时也为我国铁路探索更加科学化、现代化、智能化的管理模式提供了有益的实践经验，为物联网技术在我国铁路运输领域的普遍应用奠定了良好基础。
7.物联网在铁路运输的发展方向
近年来，随着我国高速铁路、客运专线建设步伐的加快，对铁路信息化水平的要求越来越高，铁路通信信息网络也正朝着数据化、宽带化、移动化和多媒体化的方向发展，各方面的条件已经基本满足了物联网在铁路运输领域的推广和应用。其中，在以下几个方面尤为值得关注和期待：
1.客票防伪与识别：如果铁路客票采用RFID 电子客票，其电子芯片的内部数据是加密的，只有特定的读写器可以读出数据，这将是对造假者以沉重打击。同时车站及车上的检票人员只需通过便携式的识读器对车票上的RFID 电子标签进行读取，并与数据库中的数据进行比对就可以辨别车票的真伪，大大加快了旅客进出站的速度，为方便车站组织旅客乘降提供了便利。
2.站车信息共享：目前铁路在站车信息共享方面还很不成熟，造成的经济 8 损失以及旅客列车资源浪费的现象还比较严重。如果利用RFID 技术的网络信息共享性，可以及时将车站的预留客票发售情况反馈给车上，同时将车上的补票情况反馈给车站，就可以清楚的知道有哪些车站的预留车票是没有发售完的，从而方便车上的旅客及时补票。此外，通过该系统中乘坐人员的信息与车站售出车票信息对比，还可以查看是否有用假票乘坐列车的现象。
3.集装箱追踪管理与监控：集装箱运输是铁路货物运输的发展方向，是提高铁路服务质量非常有效的运输方式，蕴藏着巨大的增长空间，具备很强的发展优势。目前国际上集装箱的管理基本都是使用箱号图像识别，即通过摄像头识别集装箱表面的印刷箱号，通过图像处理形成数字箱号采集到计算机中，这种方法识别率较低，而且受天气及集装箱破损的影响较大。如果将RFID 技术应用到铁路集装箱，开发出信息化集装箱，不仅能够随时观测到集装箱在运输途中的状态，防止货物丢失和损坏，也能大大提高铁路集装箱利用的效率和效益。
4.仓库管理：在铁路的货运仓库管理方面，RFID 也可充分发挥其电子标签穿透性、惟一性的特点，借助嵌在商品内发出的无线电波的标签所记录的商品序号、日期等各项目的信息，让工作人员不用开箱检查就知道里面有几样物品。同时也可以防止货物在仓库被盗、受损等情况。
5.高速铁路检测：高速铁路安全体系，有稳定性要求，扩展性要求，和移动性要求。未来要达到的话，建立一个基于光纤无线融合传感技术，构建高速铁路基础设施服役状态检测传感物联网，利用固定传感、巡检车传感以及洞彻车载传感等多种方式，实现全程动态实时采集高速铁路基础设施服务状态数据，提供运行安全态势预警。
8.物联网在铁路运输中的愿景——IBM智慧铁路
当前全球范围内铁路服务需求的增加，给现有的铁路运输能力和基础设施带来前所未有的压力。然而，日益老化的系统与传统的业务实践往往无法解决这些问题。通过积极地采用新技术和现有技术来获取整个铁路网的信息，并对这些信息进行关联和分析，可以让铁路部门变得更加高效灵活，从而建立一个响应速度更快、更加灵活的运作环境。
IBM和Cisco 联合设计铁路行业智能解决方案提供了一个基于智能化信息 网络的统一信息系统，解决了运营中心、移动车辆、车站和其他机构间的有效的信息共享和管理流程集成。它是帮助铁路行业提高运营效率的重要手段，也是铁路运输领域物联网化的下一个方向和目标。该套方案可以帮助铁路运营单位通过一个结合了现有系统和新技术的开放架构，来迎接新的生产运营、客户服务与运输安全的挑战。
智能化的列车的解决方案可以支持以下功能：
集成和增强的通信功能——联网的列车可以受益于覆盖车辆内外的集成多频通信系统。这可以帮助我们有效地集成生产运输信息和提高获取生产运输信息的准确性，包括车号识别，车辆跟踪，预防性维护和修理信息，车辆和乘务人员调度信息，列车编组，预确报信息和视频监控信息等，并且可以通过显示屏和话音广播播放提供乘客关心的信息（如准、晚点预告，票额情况）。
数据采集——通过在预定的维护时间从车辆的关键系统搜集车辆运行信息（例如轴温检测，刹车系统，车速等），实施地或者在在每天结束时将来自列车的运行数据上传到车辆管理和指挥系统。该系统生成实时的故障报告，提醒维修管理人员对存在问题的列车进行维修，通过人工检测和自动检测相结合，进一步避免可能出现的故障隐患，提高列车的安全运输水平。
车载互联网接入——通过为乘客提供更加有效、愉悦的乘车体验，可以增加上座率和提高乘客的满意度。通过在列车中部署无线局域网络技术，铁路行业运营单位可以为乘客和城间列车的乘客提供安全的互联网接入服务，一方面提高了乘客的满意度，另一方面也获得了基于服务费用的新创收机会。
车载多媒体终端——通过车载的和可以网络控制的多媒体终端，可以实时的视频监控车辆的运行情况，提供增值的广告发布手段，增加新的服务机会和收入。
构建“智慧铁路”愿景，包括以下几个解决方案：
可感应，可度量的解决方案——列车停运的机率由于自诊断子系统的存在而大大降低。智能的传感器在列车停运甚至出轨前，就能发现潜在的问题。车厢可以监控自身的状况。
视频监控解决方案——智慧铁路提供了一种更智慧的方法去协助人工监控。IBM的先进视像识别技术将可以把从摄像头所收集到的影像数据进行智能分析和筛选，协助发现潜在危机，打造更好的安全铁路。
远程传感解决方案——运用先进的无线传感器网络在每节车厢的关键点处安装传感器，持续监控车厢的情况并在火车改组时自动检测其编组，这些措施可推动制订一个可行解决方案以检测，甚至预测潜在的灾难性故障。
资产管理解决方案——智慧的铁路将可以实时收集并分析来自铁路设备资产的信息以及性能的趋势，并以此作为施行预测性维护的标准，在优化设备性能的同时最小化对于乘客的影响。
智能化的智慧铁路解决方案——可感知和互联互通的对象与流程和复杂的商务系统可以彼此对话，深度挖掘数据，分析相关性，连续而实时的进行决策。智能被注入每一个系统以及流程，从而进行与产品和人有关的生产、销售、流通及服务。
商务智能解决方案——通过对供应链、旅客出行模式等方面进行智能分析，不但可以实现铁路运力的提升以及铁路资源的利用率，更可以减少铁路的拥挤情况以及最小化对环境的影响。
而IBM提出构建智慧的铁路愿景，就是要利用其更透彻的感知和度量、更全面的互联互通和更深入的智能化三大特点，实现智能信息的网络化，进而在整个铁路系统、企业内部以及合作伙伴之间实现信息的互联和共享。在这个基础上，感知和度量可帮助铁路公司收集信息，进而更好地监控运营，而信息整合、复杂的分析可将战略决策与新锐洞察结合起来，帮助铁路系统提高服务质量、服务安全性、服务可靠性并节约成本。这个策略是铁路信息化实现更好发展的一条路径，可以帮助打造安全、高效、绿色、智能的铁路。
9.结束语
自2009年8月温家宝总理提出―感知中国‖以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一写入―政府工作报告‖，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。虽然现如今关于物联网的发展势头很猛，但很多关键的技术依旧处于探索阶段。尤其是物联网技术在铁路运输领域的应用领域，虽然我们国家在这方面已经取得了一定的研究成果，但是要实现真正的铁路运输领域的物联网，以及所谓的―智慧铁路‖还有很长的道路要走。当然，随着RFID射频技术以及传感网络等物联网技术的不断进 步，相信不远的将来，在我国铁路运输领域也能随时随出的感觉到物联网带来的深刻变化。
参考文献：
[1] 荆心.基于物联网的物流信息系统体系结构研究.科技信息，2010，(20)[2] 宁焕生,张彦.RFID 与物联网: 射频中间件解析与服务[ M].北京: 电子工业出版社, 2008, 41 [3] 单承赣, 单玉峰, 姚磊.射频识别(RFID)原理与应用[M].北京: 电子工业出版社, 2008, 71 [4] 王晓亮, 宓奇, 彭苏勉, 关忠良.物联网在我国铁路运输领域的应用与发展探讨.铁道通信信号,2010,46 [5] 王忠敏.EPC 与物联网[M].北京: 中国标准出版社,2004, 51 [6] 杜锦程.铁路车号自动识别系统的拓展应用.铁道机车车辆,2010,30(3)[7] 百度百科.RFID技术.http://baike.baidu.com/view/26303.htm [8] 中国物联网.http:// [10] 邵文佳.物联网技术应用展望.企业技术开发,2010,29(14)[11] 马云岭, 陈雷, 吴月东.铁路货车车号管理的发展及其应用信息技术的研究.铁道车辆,2006,44(4)[12] 沈苏彬, 范曲立, 宗平, 毛燕琴, 黄维.物联网的体系结构与相关技术研究.2009(6)[13] 刘化君.物联网体系结构研究.2010(5)[14] 熊道权.基于物联网的高速铁路检测系统研究.2010(12)12
第五篇：物联网在油田的应用前景
物联网在油田的应用前景
姓名：杨承欣； 单位：陆上作业区采油七区；
摘要：在信息化时代的今天，物联网的应用已经在各行各业逐步推开和深入，例如车载通讯和智能交通、农产品的跟踪溯源、智能家电、自动物流监控等等，温家宝总理在今年的政府工作报告中指出：“今年要加大培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。”可见智能化、信息化是世界的发展方向，本文着重探讨和研究石油行业里一些具体能够利用现代通讯手段进行智能化的设备和监控单元，以实现数字化油田的目标。
关键词： 物联网、数字化油田、自动监控
1．物联网
1．1 物联网简介
物联网的概念是1999年提出来的，其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，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。因此，物联网的定义是通过射频识别（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相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
图1.物联网概念
1．2 物联网的构成
从技术架构上来看，物联网可分为三层：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，可燃气体浓度传感器、温度传感器、压力传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。
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。
图2.物联网架构
1．3 物联网的特征
首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。
其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。
1．4 物联网的发展前景和政策扶持 物联网的三个发展方向：
1、任何时间：由只在工作时发展到全天候；
2、任何地点：由只在个人电脑发展到室内任一台电脑，再到户外任意终端，再到移动终端；
3、任何事物：由最初的两台电脑连接到两个操作电脑的人之间的交互，再到人与事物间的交互，到最终发展成物与物的交互（即M2M）。
M2M不是简单的数据在机器和机器之间的传输，更重要的是，它是机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。也就是说，即使人们没有实时发出信号，机器也会根据既定程序主动进行通信，并根据所得到的数据智能化地做出选择，对相关设备发出正确的指令。可以说，智能化、交互式成为了M2M有别于其它应用的典型特征，这一特征下的机器也被赋予了更多的“思想”和“智慧”。
据有关部门保守预测，M2M服务市场将保持每年25％的增长，2010年产值有望达到80亿美元。在中国，至2012年国内的市场容量将达到一亿部终端的规模。随着包括设备、通讯、管理软件等技术的深化，M2M 产品成本的下降，M2M业务将逐渐走向成熟，目前，M2M 技术已经在欧洲和韩国实现商用，主要应用在安全监测、机械服务和维修业务、自动售货机、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、城市信息化等领域。
人们纷纷看好了M2M的发展前景。一个出发点就是，在当今世界上，机器的数量至少是人的数量的4倍，这意味着巨大的市场潜力。预测，2010年全球将有超过4000亿台的机器具备数据传输功能，取代人力控制和操作，实现设备的智能管理和服务。
温家宝总理在无锡考察传感网产业时对物联网发展作重要指示，中国政府将M2M通信技术列入“十一五”规划国家级重点通信项目，各国政府均将信息化提升为国家战略。
图3.物联网的政策支持
2．我区目前自动化现状 2.1油井远程监控
由于油井的离散分布式特点，所以每口单井配备一个监控终端单元，通过无线信号将收集到的油井工况数据发送到安装在计量间的无线信号接收单元，再转换成有线信号接入交换机传到中控室。目前这个监控终端负责收集的信息有油压、套压（分别由两个依靠电池供电、量程范围配套的压力传感器将数据无线传输到监控单元）、载荷（由一个依靠太阳能充电的载荷传感器将抽油机一个冲程内的载荷数据和驴头定位数据通过无线传输到监控单元，其内部有一个速度感应器，依靠驴头在上下死点时运动速度为零来定位上下死点的位置，如果抽油机冲次太慢则误差较大）、三相电流（由三个电流互感器直接将数据输入监控单元）。
图4.油井监控设备
目前存在的主要问题是传感器可靠性差，中控室时常录取不到功图，传感器供电问题、信号紊乱、无信号等各种因素都有，不过厂家也不厌其烦地在调试、改进。
2．2 防盗及视频监控自动化系统
每个井场都配备了至少两个摄像头，确保没有照摄不到的死角，需要固定角度照摄的配有高分辨率广角摄像头，还有可全方位调整照摄角度的红外摄像头，摄像头连接编码器，编码器转换成数字信号接入交换机。同时每个井场还配有功放，连接一个扩音器，可通过中控室向井场的人员喊话。
图5.监控摄像头和扩音器
在中控室的监控电脑上可以安装一个程序，该程序可以调出井场的监控画面，并且可以在屏幕上画出一些线条和闭合的多边形，只要在摄像头固定角度的时候，如果有变化的色彩碰触到这些画好的线条或进出闭合的多边形，就会发出报警，以这种非智能的方式间接提醒工作人员注意井场的动态。
夜间，井场需配备一定亮度的探照灯，才能实施监控，遇到雷雨天气摄像头出现故障的概率就会高一些。
2．3计量间、集输站自动化
计量间的自动化主要方向就是操作，附带着一定量的监控和传感数据。中控室发出指令，通过PLC传送到某个电动执行装置进行动作，从而完成计量倒阀任务，需要监控分离器液位变化，记录上液时间，监控分离器压力、出口压力、单井来液温度、阀位状态，还有一个计量间内可燃气体浓度传感器，这些数据都直接传送到PLC，PLC连接交换机。
图6.自动化计量间
2．4车辆GPS监控
中控室配有一台专门监控采油区所有车辆的电脑，安装有GPS客户端，可以对所有车辆的地理位置、运行车速、车内操作进行监控和记录。不仅可以实时监控，也可以调出历史记录进行回放，对违章行为进行追责，促进行车的安全。
3．物联网在采油区的应用前景
纵观目前油区的自动化现状，还不能完全称之为物联网，但是现在的状态是处在向物联网演进过程中的初步发展阶段，如果想进一步向物联网发展，大多数的设备都不需要完全废除，只需给相应的设备添加一些更加智能的芯片，网络的传输容量再扩充一下，或改用覆盖更加广泛、信号更加稳定的网络资源（例如由三大运营商提供的3G无线网），就可以称得上是物联网了。
下面我就从构建物联网的三个层面：感知层、网络层和应用层分别探讨在油田的可行性和构想。
3．1感知层
感知层好比人的眼睛、耳朵、鼻子，负责收集信息，在采油生产过程中所要收集的信息类型主要包括压力、载荷、电流值，进入计量间采集的信息有温度、可燃气体浓度、液位数据、阀位状态等，这些信息都有相对应的传感器负责收集，只需要单向传递到中控室，工作人员负责监控，所以没有必要再往更加智能的方向升级。但是载荷传感器可以考虑，因为它负责产生油井的一项十分重要的数据——功图，石油工程技术人员就是依靠功图来间接判断井下抽油泵的工况，判断出工况才能具体实施不同的下一步措施，否则一出问题就不知什么原因，无从决定下一步工作，只能上作业检泵，使生产成本增加。
如果把载荷传感器纳入物联网的范畴，使技术人员在任何时间，任何地点，使用定制的或者通用的终端都能读取到某口井的功图，将极大的提高油井的管理水平。
由于功图的重要性，为了减少自动化系统中其他因素对载荷录取的影响，建议功图的读取从现有的自动化系统中脱离出去，建立一套独立的系统，对其进行智能升级，向物联网定义的方向发展。
由于本人是非专业人士，具体的实施方案可行与否，以及更深层次的技术细节无从得知，我只能根据现实生活中真实的、已经应用的类似事物做大胆的构想。例如我们人人都有的手机，从最初的只能打电话，到可以发短信，再到可以上网、拍照、播放音乐和视频，其实当手机可以上网的时候，说明它具备了收发数据的功能，此时它又是一个接入互联网的物体，从另一个定义去说，使用手机就可以算是一个物联网的应用了。我的构想简单地说就是把载荷传感器制作成一部可以录取功图数据的3G手机，当然因为目的不同，通话功能、拍照功能、音乐播放功能等都可以去掉，只需要定时发送功图数据，接收一些简单的命令就可以了，网络方面可以利用中国三大电信运营商的3G网，基本上可实现随时随地读取某口井的功图。如下图：
图7.现场读取功图
3．2网络层
网络层负责传递和处理感知层获取的信息，也就是网络建设。我区自动化网络的现状是：比较集中的计量间与计量间之间都是用光纤连接的，每个计量间都有一部交换机，是华为3Com公司出品的H3C 3600交换机，有四个光模块接口，24个RJ-45接口，质量上乘，网络比较稳定，问题主要涉及埋地光纤，因为油田每天各种施工比较多，生产部门的现场监督人员往往也不熟悉自动化部门的情况，所以经常出现光纤毁坏的情况，因此往后的建设施工都优先考虑光纤架空。
比较偏远的井场，油井又不是很多，产量也不高，或者铺设光纤成本较高的井场，比如我区有两个井场与中控室之间隔有一条河，这些情况采用的是无线网桥传输，但是网络极其不稳定，我怀疑厂家使用的是IEEE 802.11b标准的设备，传输速度11Mbps，实际传输速率是4Mbps到6Mbps，如果加入视频监控，丢包问题很严重，基本上自动化变成了半自动化。可以考虑升级成IEEE802.11g标准的设备，或者添加一个CDMA
DTU接入中国电信的CDMA网络，该设备通过标准RS 485 或者RS 232 接口，把串口数据通过CDMA网络进行透明传输，可直接与数据采集器、智能仪表、PLC、单片机控制器等广泛用于工业现场的设备进行连接，实现终端和网管平台的双向通信。这种设备目前很多厂家可以生产，并且通过中国电信认证，中国电信免费提供应用对接测试平台。
图8.南京阿达尔生产的CDMA
DTU
图9.中国电信物联网应用和推广中心
3．3应用层
应用层主要涉及到中控室的电脑，安装相应的程序，实施智能分析与控制、信息的挖掘、行业增值应用等。我们现在的情况远未达到起初设想的目标，比如登录北京安控建设的冀东油田信息发布平台，里面的查询系统、一井一法管理系统中都有许多相当好的应用，只是由于感知层收集的数据并不完整和准确，所以应用层的应用也就无法开展。
不过相信随着技术的进步、设备的完善，人们勇往直前的摸索和尝试，总是会进步的。
4．结束语
目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。产业发展初具基础，技术研发和标准研制取得突破，应用推广初见成效。尽管我国物联网在产业发展、技术研发、标准研制和应用拓展等领域已经取得了一些进展，但应清醒的认识到，我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约因素，主要表现在以下几个方面：核心技术和高端产品与国外差距较大，高端综合集成服务能力不强，缺乏骨干龙头企业，应用水平较低，且规模化应用少，信息安全方面存在隐患等。
以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，把握世界新科技革命和产业革命的历史机遇，抓住我国加快培育和发展战略性新兴产业的契机，加强统筹规划，促进协同发展；加强自主创新，注重应用牵引；加强监督管理，保障信息安全；加强政策扶持，优化发展环境。重点突破核心技术，研制关键标准，拓展规模应用，构建产业体系，为我国物联网的全面发展并在新一轮国际竞争中占据有利位置奠定坚实基础。
物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”！
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