物联网在教育中的应用与思考

第一篇：物联网在教育中的应用与思考

物联网在教育中的应用与思考

江阴市璜塘实验小学 郑绪尧

2009年以来，一场关于物联网的风暴席卷全球。在这一年年初美国奥巴马总统提出了智慧地球概念；6月，欧盟委员会递交了《欧盟物联网行动计划》；7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代的信息化战略/i-Japan战略；同年8月7日，温家宝总理视察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话之后，物联网、感知中国概念在国内迅速升温。物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的热点。继2世纪年代PC机、年代因特网、移动通信网之后，物联网与智慧地球的发展动态，将打破了人们的传统思维。它的广泛应用必将在后IP时代成为推进全球迈向信息社会的发动机。本文基于对物联网内涵、特征的把握，探讨物联网在教育中的应用，并对应用过程中可能产生的一些问题做冷静思考。

1、物联网的内涵与特征

物联网在欧美被称为/theInternetofThings（IOT），强调/anythings

connection。中国科学院姚建铨院士指出：凡是由传感器、传感技术及利用某种物体相互作用而感知物体的特征，按约定的协议，来实现任何时刻、任何地点、任何物体、任何人，实现所有人与人，物与物，人与物之间互联、互通，进行信息交换和通讯，实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，即可称为物联网。因此，物联网是传感网与因特网、移动通信网，/三网高效融合的产物，是信息系统与物理系统高效融合的产物（又称为信息物理融合系统）。它可以广泛应用于军事与安全、科研与教育、环境与交通、医疗、制造等各领域。

物联网正在实现世界上物与物、人与物、人与自然之间的对话与交互。通过装置在各类物体上的射频识别电子标签（RFID）、二维码、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等组成的智能传感器，经过接口与无线通信网络、因特网互联，以实现人与物、物与物相互间智能化地获取、传输与处理信息。典型的物联网由三大部分组成，即RFID系统、中间件Savant系统和Internet系统，其中RFID系统主要包括RFID电子标签（tag）、阅读器（reader）及数据交换和管理系统（processor）软件；中间件savant系统由Savant服务器、ONS（objectnamingservice）服务器、PML（physicalmarkuplanguage）服务器及相应的数据软件等组成；Internet系统通常由计算机系统和网络服务器等组成。

物联网的组成方式，使得它具有如下基本技术特征：

（1）全面与主动感知特征。物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。利用

RFID，传感器，二维码等随时随地主动获取、感知物体的存在并获取有关/物的状态、位置等信息。实现的原理则是在物体上植入各种微型感应芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络传递交互，从而感知世界。

（2）可靠与完整传递特征。物联网中不同的应用可能会使用传感器采集到的部分信息，存储的时候则必须保证信息的完整性。物联网可以通过有线、无线等不同的传输方式将物体的实时信息进行分门别类的管理，再准确、可靠、有指向性地传输给信息处理设备与环境，以适应不同的应用需求。

（3）海量与多视角处理特征。在物联网中会存在难以计数的传感器，每个传感器都是一个信息源。传感器按一定的频率周期性的采集环境信息，每做一次新的采集就得到新的数据。面对采集的海量数据，必须通过多视角分析和处理才能实现智能化。随着物联网应用的发展、终端数量的增长，可借助云计算处理海量信息，进行辅助决策。

（4）智能服务特征。物联网给整个移动通信、互联网都带来了一个全新服务的体系，它把通信或者是传输的业务扩展成从感知、传输到处理的一个综合服务。物联网应用需要具有常规应用无法比拟的智能特征，不仅具有超越人类常规视觉、嗅觉和触觉范围的高灵敏度，还具备大海捞针、感知规律、进行预判的智者风范，为人类提供更灵敏、更智能的服务。智能化服务是体现物联网应用价值的关键表现，也是推动物联网商业模式成功的动力。

2、物联网在教学中的应用

基于上述技术特征的物联网有望为人们提供一个完全不同的生活与工作环境。物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络，而必须是各个行业参与进来进行应用，不同行业，会有不同的应用。很大程度上，这是非常难的一步。目前，对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段，但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。

（1）有利于建立全面和主动的教学管理体系。在建立教学管理运行体系方面，利用现有物联网的核心技术：RFID技术的支持，有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统，从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合，教师可利用物联网系统，对学生的学习情况进行自动的统计。例如：在分组实验教学中，可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系，通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术，对学生学习情况、到课情况进行分析，从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。同时还可以对学生在校园的行踪进行监控，设立校园安全控制区域，减少不必要的校园安全事故的发生；建立基于物联网的弹性修学模式，利用物联网信息完整和可追述的特征，学生可以根据本人的兴趣特长，随时修改或完成某一课程的学习，随时选择某一心仪教师的教学，在需要考试时，随时连接到试题库系统并完成考试过程，从而真正实现学分制；建立双向的教学评价和考核系统，有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价，根据此评价，学生和教师双方都可以调整教学进度，改善学生的学习效果，提高教师的教学效率。

（2）有利于构建完全交互与智能的教研环境。利用传感网络，可实现教学环境的实时信息反馈。目前，多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂，利用物联网，可对课堂教学设备实现智能控制。例如：在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接，可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度；也可根据教室环境温湿度，通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率；更可利用物联网识别技术，建立教师和对应授课教室的关联授权，智能控制教学仪器的使用等。这种方式的应用，已在部分研究机构中得以实现，例如：在北京，西门子总部里面所有的灯光都是通过物联网智能控制的，员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开，离开位置后头顶上的光源则自动关闭。如果外面的阳光太过强烈，窗帘则自动拉下，各个光源都是通过传感设备连接到电脑上，由电脑进行操控。与此同时，笔者也认为，利用物联网构建的智能教学环境的应用应远不止于此。利用物联网信息完整与可靠传输特性，可实现教学环境的真正交互。例如：物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境。在教师的授课过程中，随时可以控制远在实验室中的教学仪器，通过网络视频设备，将实验过程与结果实时的显示在课堂教学中，学生也可实时控制远程设备，自行得到正确的实验结果。改变现行多媒体教学中，实验过程模拟化，实验效果非直观的弊病。

通过将大型科研设备纳入物联网，可有效改变目前教研资源不平衡问题，经过授权后的研究者可以在全球范围内控制该设备，科研过程数据也可以被实时采集并以适当的方式提供，最终实现教学科研的数字化、网络化与智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期实施的 CSAIL计划，该计划是利用一群实验室机器人与嵌入在盆栽植物中的传感器的通信。机器人和传感器之间的交流可以允许每棵植物要求额外的水分和养分，并进行实时存储。成熟的西红柿被识别之后，机器人能准确地从植物上摘除。TAMU的研究人员可以利用MIT在物联网领域的研究优势，直接获取该研究成果数据。

此外，利用嵌入了传感芯片的教学设施，不但能够像多媒体设施一样，对教学中的结构化信息进行处理，也可对常规多媒体设施所不能处理的非结构化信息，诸如学生的思维、体会、情感、意志等进行整合，从而真正实现教学环境的智能和交互。

（3）有利于重构创新和开放的教学模式。基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式，具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中，学习者可以最大限度地利用物联网资源，并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如：在虚拟社区的学习交互模型中，基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考，并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决户进行反思、总结和提炼有价值的内容，并在物联网上与其他学习者共享。

同时，将先进的物联网技术与现代教学理念相结合，运用到科学教学活动中，也能够对协作和协同教学模式起到很好的支撑作用。传统的协作和协同教学模式标志着开放系统中大量亚系统之间相互作用的，整体的，集体的或合作的效应，能够很好地解决教学过程中的/导）学关系。比较著名的有密歇根大学的跨学科协同教学模式。而基于物联网的跨学科协同教学模式，则可以很好地克服原有模式中的障碍。同时它的海量数据与多视角处理特征，也能够进一步激发学生主动进行只是融合的欲望，发展整合和协调多学科的能力。

（4）有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力。物联网能为学习者的常规学习、课后学习、区域合作学习提供支撑环境，拓展学习空间，有利于学习者的自主学习和满足个性化学习需要。学习者可以通过物联网，探究任何感兴趣的问题并及时地得到解决。例如：中国电信的全球眼技术，其实就是远程监控的物联网应用。与传感系统相结合，学习者就可以利用它完成诸如材料学、气象学、生物学等集成应用领域内的多种科学探究。

同时，物联网的感知特性，也能够使教育者对学习者的学习过程进行有效管理。

3、物联网教育应用的思考

物联网因为广泛引入/物，并且物的特征发生了质的飞跃，所以将更有利于在教学过程中形成丰富多样的、创新型的产品和应用。但正如2世纪六七十年代时的互联网一样，我们已经能够预知道它未来无可限量的应用，但要在现阶段广泛应用于教育实际，仍有许多问题亟待解决。

（1）如何解决不同类型教学要素的互联互通。物联网注重于物与物，物与人之间的互联互通。在教学中，即是教学者、学习者、教学设施之间的互联互通问题。从物联网结构上来看，每个/物品都需要在物联网中被寻址。更多的IP地址将使IPv4资源被耗尽，那就需要 IPv6来支撑。但目前，即使是在不同的教学设施之间也存在着通信协议不统一的问题，例如：在接入层面上，GPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种协议类别五花八门。应该看到，当前的信息化，虽然网络基础设施已日益完善，但离/任何人、任务时候、任何地点都能接入网络的目标还有一定的距离，并且，即使是已接入网络的信息系统很多也并未达到互通，信息孤岛现象较为严重。通信协议统一与否将是制约未来物联网在教学中应用程度的重要因素。

（2）物联网未来在教学中的应用模式更应该基于哪一个层次。迄今为止，对物联网的研究还停留在关注解决传感器和传感网层次的问题，我们依然将其等同为传感网络。不可否认，传感，是物联网的最基本特性。但是笔者认为，物联网在教学中要得到长足的应用，其未来的应用模式应当是一种简单、通用、易用的软件应用，这种软件应用可以使学习者处理/感知到的物体数据，更深层次地分析、理解、认识物体世界的演变规律，更好地利用信息化成果和智能化服务。

（3）如何保障教学应用自身的安全与可控。物联网在教学中应用时，教学设备间联系更紧密，设备和人也连接起来，使得信息采集和交换设备大量使用，所采集的教学信息越来越海量，在这些数据中，哪些属于学术和人员的隐私，必须保护，是此类应用中不能够回避的问题。不解决此问题，数据的泄密将越来越严重。

（4）如何解决物联网在教学应用中费用问题。在物联网使用的RFID系统中，核心的部分是芯片。芯片作为物联网关键技术有其自身的特征和要求，诸如：无线射频、低功耗、高度集成、智能可定制等。目前，为达成这些要求的物联网所需芯片等组件的费用依然较高。对面广量大的教学系统来说，全部植入上述功能的芯片显然不切合实际。如何有效解决这一问题还有待于通过技术进步逐步降低芯片成本。但无论如何降低，芯片的成本最终还是会有一个成本极限，目前大致预估是每个射频标签为一两个美分。

4、结语

物联网在教学中的应用与发展不是一个单纯的技术问题，涉及方方面面。因此，物联网在教学中的应用与发展之路还很漫长。但随着物联网技术的日益成熟，相信其在教学中的应用将越来越广泛。

第二篇：物联网在教育中的应用与思考

物联网在教育中的应用与思考

2009年以来，一场关于物联网的风暴席卷全球。在这一年年初美国奥巴马总统提出了智慧地球概念；6月，欧盟委员会递交了《欧盟物联网行动计划》；7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代的信息化战略/i-Japan战略；同年8月7日，温家宝总理视察无锡微纳传感网工程技术研发中心并发表重要讲话之后，物联网、感知中国概念在国内迅速升温。

物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的热点。继2世纪年代PC机、年代因特网、移动通信网之后，物联网与智慧地球的发展动态，将打破了人们的传统思维。它的广泛应用必将在后IP时代成为推进全球迈向信息社会的发动机。本文基于对物联网内涵、特征的把握，探讨物联网在教育中的应用，并对应用过程中可能产生的一些问题做冷静思考。

物联网在欧美被称为(IOT)，强调/anythings connection。中国科学院姚建铨院士指出：凡是由传感器、传感技术及利用某种物体相互作用而感知物体的特征，按约定的协议，来实现任何时刻、任何地点、任何物体、任何人，实现所有人与人，物与物，人与物之间互联、互通，进行信息交换和通讯，实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，即可称为物联网。因此，物联网是传感网与因特网、移动通信网，/三网高效融合的产物，是信息系统与物理系统高效融合的产物(又称为信息物理融合系统)。它可以广泛应用于军事与安全、科研与教育、环境与交通、医疗、制造等各领域。

物联网正在实现世界上物与物、人与物、人与自然之间的对话与交互。通过装置在各类物体上的射频识别电子标签(RFID)、二维码、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等组成的智能传感器，经过接口与无线通信网络、因特网互联，以实现人与物、物与物相互间智能化地获取、传输与处理信息。典型的物联网由三大部分组成，即RFID系统、中间件Savant系统和Internet系统。

其中RFID系统主要包括RFID电子标签(tag)、阅读器(reader)及数据交换和管理系统(processor)软件；中间件savant系统由Savant服务器、ONS(objectnamingservice)服务器、PML(physicalmarkuplanguage)服务器及相应的数据软件等组成；Internet系统通常由计算机系统和网络服务器等组成。

物联网的组成方式，使得它具有如下基本技术特征：

(1)全面与主动感知特征。物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。利用 RFID，传感器，二维码等随时随地主动获取、感知物体的存在并获取有关/物的状态、位置等信息。实现的原理则是在物体上植入各种微型感应芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络传递交互，从而感知世界。

(2)可靠与完整传递特征。物联网中不同的应用可能会使用传感器采集到的部分信息，存储的时候则必须保证信息的完整性。物联网可以通过有线、无线等不同的传输方式将物体的实时信息进行分门别类的管理，再准确、可靠、有指向性地传输给信息处理设备与环境，以适应不同的应用需求。

(3)海量与多视角处理特征。在物联网中会存在难以计数的传感器，每个传感器都是一个信息源。传感器按一定的频率周期性的采集环境信息，每做一次新的采集就得到新的数据。面对采集的海量数据，必须通过多视角分析和处理才能实现智能化。随着物联网应用的发展、终端数量的增长，可借助云计算处理海量信息，进行辅助决策。

(4)智能服务特征。物联网给整个移动通信、互联网都带来了一个全新服务的体系，它把通信或者是传输的业务扩展成从感知、传输到处理的一个综合服务。物联网应用需要具有常规应用无法比拟的智能特征，不仅具有超越人类常规视觉、嗅觉和触觉范围的高灵敏度，还具备大海捞针、感知规律、进行预判的智者风范，为人类提供更灵敏、更智能的服务。智能化服务是体现物联网应用价值的关键表现，也是推动物联网商业模式成功的动力。

2、物联网在教学中的应用

基于上述技术特征的物联网有望为人们提供一个完全不同的生活与工作环境。物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络，而必须是各个行业参与进来进行应用，不同行业，会有不同的应用。很大程度上，这是非常难的一步。目前，对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段，但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。

(1)有利于建立全面和主动的教学管理体系。在建立教学管理运行体系方面，利用现有物联网的核心技术：RFID技术的支持，有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统，从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合，教师可利用物联网系统，对学生的学习情况进行自动的统计。例如：在分组实验教学中，可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系，通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术，对学生学习情况、到课情况进行分析，从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。

同时还可以对学生在校园的行踪进行监控，设立校园安全控制区域，减少不必要的校园安全事故的发生；建立基于物联网的弹性修学模式，利用物联网信息完整和可追述的特征，学生可以根据本人的兴趣特长，随时修改或完成某一课程的学习，随时选择某一心仪教师的教学，在需要考试时，随时连接到试题库系统并完成考试过程，从而真正实现学分制；建立双向的教学评价和考核系统，有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价，根据此评价，学生和教师双方都可以调整教学进度，改善学生的学习效果，提高教师的教学效率。

(2)有利于构建完全交互与智能的教研环境。利用传感网络，可实现教学环境的实时信息反馈。目前，多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂，利用物联网，可对课堂教学设备实现智能控制。例如：在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接，可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度；也可根据教室环境温湿度，通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率；更可利用物联网识别技术，建立教师和对应授课教室的关联授权，智能控制教学仪器的使用等。这种方式的应用，已在部分研究机构中得以实现，例如：在北京，西门子总部里面所有的灯光都是通过物联网智能控制的，员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开，离开位置后头顶上的光源则自动关闭。

如果外面的阳光太过强烈，窗帘则自动拉下，各个光源都是通过传感设备连接到电脑上，由电脑进行操控。与此同时，笔者也认为，利用物联网构建的智能教学环境的应用应远不止于此。利用物联网信息完整与可靠传输特性，可实现教学环境的真正交互。例如：物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境。在教师的授课过程中，随时可以控制远在实验室中的教学仪器，通过网络视频设备，将实验过程与结果实时的显示在课堂教学中，学生也可实时控制远程设备，自行得到正确的实验结果。改变现行多媒体教学中，实验过程模拟化，实验效果非直观的弊病。

通过将大型科研设备纳入物联网，可有效改变目前教研资源不平衡问题，经过授权后的研究者可以在全球范围内控制该设备，科研过程数据也可以被实时采集并以适当的方式提供，最终实现教学科研的数字化、网络化与智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期实施的 CSAIL计划，该计划是利用一群实验室机器人与嵌入在盆栽植物中的传感器的通信。机器人和传感器之间的交流可以允许每棵植物要求额外的水分和养分，并进行实时存储。成熟的西红柿被识别之后，机器人能准确地从植物上摘除。TAMU的研究人员可以利用MIT在物联网领域的研究优势，直接获取该研究成果数据。

此外，利用嵌入了传感芯片的教学设施，不但能够像多媒体设施一样，对教学中的结构化信息进行处理，也可对常规多媒体设施所不能处理的非结构化信息，诸如学生的思维、体会、情感、意志等进行整合，从而真正实现教学环境的智能和交互。

(3)有利于重构创新和开放的教学模式。基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式，具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中，学习者可以最大限度地利用物联网资源，并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如：在虚拟社区的学习交互模型中，基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考，并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决户进行反思、总结和提炼有价值的内容，并在物联网上与其他学习者共享。

同时，将先进的物联网技术与现代教学理念相结合，运用到科学教学活动中，也能够对协作和协同教学模式起到很好的支撑作用。传统的协作和协同教学模式标志着开放系统中大量亚系统之间相互作用的，整体的，集体的或合作的效应，能够很好地解决教学过程中的/导)学关系。比较著名的有密歇根大学的跨学科协同教学模式。而基于物联网的跨学科协同教学模式，则可以很好地克服原有模式中的障碍。同时它的海量数据与多视角处理特征，也能够进一步激发学生主动进行只是融合的欲望，发展整合和协调多学科的能力。

(4)有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力。物联网能为学习者的常规学习、课后学习、区域合作学习提供支撑环境，拓展学习空间，有利于学习者的自主学习和满足个性化学习需要。学习者可以通过物联网，探究任何感兴趣的问题并及时地得到解决。例如：中国电信的全球眼技术，其实就是远程监控的物联网应用。与传感系统相结合，学习者就可以利用它完成诸如材料学、气象学、生物学等集成应用领域内的多种科学探究。

同时，物联网的感知特性，也能够使教育者对学习者的学习过程进行有效管理。

3、物联网教育应用的思考

物联网因为广泛引入/物，并且物的特征发生了质的飞跃，所以将更有利于在教学过程中形成丰富多样的、创新型的产品和应用。但正如2世纪六七十年代时的互联网一样，我们已经能够预知道它未来无可限量的应用，但要在现阶段广泛应用于教育实际，仍有许多问题亟待解决。

(1)如何解决不同类型教学要素的互联互通。物联网注重于物与物，物与人之间的互联互通。在教学中，即是教学者、学习者、教学设施之间的互联互通问题。从物联网结构上来看，每个/物品都需要在物联网中被寻址。更多的IP地址将使IPv4资源被耗尽，那就需要 IPv6来支撑。但目前，即使是在不同的教学设施之间也存在着通信协议不统一的问题，例如：在接入层面上，GPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种协议类别五花八门。应该看到，当前的信息化，虽然网络基础设施已日益完善，但离/任何人、任务时候、任何地点都能接入网络的目标还有一定的距离，并且，即使是已接入网络的信息系统很多也并未达到互通，信息孤岛现象较为严重。通信协议统一与否将是制约未来物联网在教学中应用程度的重要因素。

(2)物联网未来在教学中的应用模式更应该基于哪一个层次。迄今为止，对物联网的研究还停留在关注解决传感器和传感网层次的问题，我们依然将其等同为传感网络。不可否认，传感，是物联网的最基本特性。但是笔者认为，物联网在教学中要得到长足的应用，其未来的应用模式应当是一种简单、通用、易用的软件应用，这种软件应用可以使学习者处理/感知到的物体数据，更深层次地分析、理解、认识物体世界的演变规律，更好地利用信息化成果和智能化服务。

(3)如何保障教学应用自身的安全与可控。物联网在教学中应用时，教学设备间联系更紧密，设备和人也连接起来，使得信息采集和交换设备大量使用，所采集的教学信息越来越海量，在这些数据中，哪些属于学术和人员的隐私，必须保护，是此类应用中不能够回避的问题。不解决此问题，数据的泄密将越来越严重。

(4)如何解决物联网在教学应用中费用问题。在物联网使用的RFID系统中，核心的部分是芯片。芯片作为物联网关键技术有其自身的特征和要求，诸如：无线射频、低功耗、高度集成、智能可定制等。目前，为达成这些要求的物联网所需芯片等组件的费用依然较高。对面广量大的教学系统来说，全部植入上述功能的芯片显然不切合实际。如何有效解决这一问题还有待于通过技术进步逐步降低芯片成本。但无论如何降低，芯片的成本最终还是会有一个成本极限，目前大致预估是每个射频标签为一两个美分。

4、结语

物联网在教学中的应用与发展不是一个单纯的技术问题，涉及方方面面。因此，物联网在教学中的应用与发展之路还很漫长。但随着物联网技术的日益成熟，相信其在教学中的应用将越来越广泛。（编选：中国电子商务研究中心 勇全）

第三篇：物联网在教育中的应用

物联网在教育中的应用

1.提高教学质量

将物联网与现有教学平台集成，开发阅读器接口中间件，对于需要督导的自律性较差的学生，定时佩戴传感器手表、眼镜等记录学生的多重数据，如脑电图、血压、体温等生理信息及眼动、手部轻微移动等运动信息，引入心理学相关测试技术，得出学生的紧张程度、注意力状况、动脑情况等。将传感器获取的实时数据导入现有教学平台，老师根据这些反馈信息对学生进行有效的督促辅导。2.学生的健康状况

通过门式晨检机感知学生的健康信息,自动采集体温指标,当学生体温异常时,可通过短信等通知家长与老师,当学校出现一定数量体温异常案例时,即可通过应急联动机制,将信息传至医疗机构跟踪处理,防止出现集体疫情；而通过为学生配置运动传感器,可以系统感知其运动指标,避免学校只培养“书呆子”。3.信息化教学

利用物联网建立泛在学习环境。可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容。这是对传统课堂和虚拟实验的拓展，在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生 的体验。例如生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物，可以为每类植物粘贴带有二维码的标签，学生在室外寻找到这些植物后，除了可以知道植物的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。4.教育管理

物联网在教育管理中可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面。例如带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况，以及行动路线。又如将RFID用于图书管理，可通过RFID标签可方便地找到图书，并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描。将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态，方便管理。5.智慧校园

智能化教学环境，控制物联网在校园内还可用于校内交通管理、车辆管理、校园安全、智能建筑、学生生活服务等领域。例如，在教室里安装光线传感器和控制器，根据光线强度和学生的位置，调整教室内的光照度。控制器也可以和投影仪和窗帘导轨等设备整合，根据投影工作状态决定是否关上窗帘，降低灯光亮度。

第四篇：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

第五篇：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