物聯網的技術層次范文

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關鍵詞：物聯網 感知層 壓電陶瓷 傳感器 微米級

中圖分類號：G718.5 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.22.111

1 物聯網感知層技術的研究現狀

1.1 物聯網概述

物聯網（Internet of Things）是指，把任何物品通過信息傳感設備（如RFID）與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，可實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

物聯網本身的結構復雜，主要包括三大部分：首先是感知層，承擔信息的采集，可以應用的技術包括智能卡、RFID電子標簽、識別碼、傳感器等；其次是網絡層，承擔信息的傳輸，借用現有的無線網、移動網、固聯網、互聯網、廣電網等即可實現；第三是應用層，實現物與物之間，人與物之間的識別與感知，發揮智能作用。

1.2 感知層關鍵技術

物聯網的核心是感知層中的技術，從現在階段來看，物聯網發展的瓶頸就在感知層。國際電信聯盟（ITU）將射頻技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術列為物聯網關鍵技術，本論文將就“傳感器技術”這一常用的關鍵技術展開探討。

傳感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱。傳感技術主要研究關于從自然信源獲取信息，并對之進行處理（變換）和識別的一門多學科交叉的現代科學與工程技術。傳感技術的核心即傳感器，它是負責實現物聯網中物與人信息交互的必要組成部分。

2 壓電陶瓷傳感器

2.1 國內外相關技術的研究、開發現狀

壓電陶瓷是一種重要的功能材料，具有壓電、介電和光電等特性，被廣泛運用于電子、航空、軍事等領域。近年來隨著物聯網的發展，該類產品的研發和運用出現了爆發式的增長。當前，各國都在積極研究和開發新的壓電功能陶瓷，隨著對材料的組成、制備工藝及結構的不斷深入研究，更加新穎的壓電器件將不斷涌現出來。

目前國際上該項目幾乎由BOSCH，Delphi幾個巨頭壟斷，我國在該領域尚處于起步階段，高端需求嚴重依賴進口，國產化缺口巨大，傳感器進口占比80%，傳感器芯片進口占比達90%。傳感器技術是物聯網信息采集基礎，處于產業鏈上游，在物聯網發展之初受益較深；同時傳感器又處在物聯網金字塔的塔座，將是整個物聯網產業中需求量最大和最基礎 的環節。當前，汽車、物流、煤礦安監、安防、RFID標簽卡領域的傳感器市場增長較快：僅汽車傳感器市場潛在規模達57億只，是目前的需求量14倍以上。我國亟待在該領域加強技術創新，掌握核心技術。

2.2 技術原理

壓電陶瓷的壓電原理：在對壓電陶瓷元件外施壓力（拉力）時，壓電陶瓷收縮（伸長）變形，瓷體兩端產生電荷，由“壓”產生“電”的效應為正壓電效應（圖1）；在對壓電陶瓷元件施加與極化方向相同（相反）的電場時，極化強度增大（減小），壓電陶瓷沿極化方向伸長（收縮），由“電”產生“伸縮”的效應為逆壓電效應（圖2）。

利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在壓電陶瓷元件兩端間斷的施加脈沖，激勵壓電陶瓷元件不斷作伸長-收縮的機械振動，擾動傳播媒介的質點，使其在各自的平衡位置附近作往返運動，將擾動以波動的形式傳播到更遠的媒質中，形成聲波。當振動頻率高于20千赫茲（kHz）時為超聲波。

超聲波遇到障礙物反射，聲壓作用于壓電陶瓷元件，由于壓電陶瓷元件的壓電效應，其兩端會產生電荷，計算脈沖發射與聲波接收的時間差Δt，得到聲波發射點與障礙物的距離S（圖3）。

2.3 主要技術性能指標

該項目產品的性能指標如下：

頻率：200±10KHz

靈敏度：≥1.8V（200Vp-p，200KHz）

傳感器電容：900pF±25% （頻率1KHz，環境溫度25℃±5℃）

指向性： 7o±2o

防護等級：IP65

工作溫度范圍：-20℃～85℃

3 微米級壓電陶瓷傳感器的開發及相關研究

3.1 微米級壓電陶瓷傳感器的開發

在為期半年多的校企合作過程中，與常州波速傳感器有限公司技術人員通過對壓電陶瓷頻率的確定，從而確定測試精度，根據S=V/F 對產品的測試精度進行設計；根據陶瓷片設計振動模式Np=fsD，設計出壓電陶瓷的外形尺寸，通過對機械品質因數，機械能量轉換效率等電性能參數設計（如下圖4），獲得高的可靠性和能量儲備。

通過對壓電陶瓷流延技術工藝設計，確定每一層陶瓷的厚度，通過層壓與等靜壓技術，設計陶瓷片耐高溫、高壓特性。

3.2 壓電陶瓷匹配層技術研究

為了使壓電芯片所產生的超聲波機械振動有效傳輸到空氣中，首先考慮聲阻抗匹配，材料的聲阻抗Z由聲速與密度定義：Z=pxc.

壓電材料與空氣的聲阻抗相差甚遠，若壓電陶瓷元件所產生的振動超聲波直接向空氣中輻射，由于兩種媒介的阻抗失配，阻抗的差異會降低界面透射系數，嚴重影響傳感器的發射強度與接收靈敏度，因此需要在壓電陶瓷元件與空氣之間增加一種材料，使其聲阻抗實現過渡或者匹配。此材料聲阻抗需滿足： [Z0ZL][Z=]，從而得出材料阻抗指標，根據阻抗指標對材料進行設計。

3.3 產品綜合性能研究

進一步完善產業化過程中出現的設備問題和制備技術問題，主要有環境溫度對陶瓷漿料的流變性能影響；有機溶劑的揮發；工作電壓變化導致基板走帶速度變化對產品流延厚度的影響，工業生產中優化排膠時間和溫度，縮短工藝流程時間，提高工作效率，研究產品性能厚度控制的一致性，成品率等問題，在超聲波低密度，多孔高透聲匹配層方面，通過控制復合材料的顆粒度、有機粘合劑、分散劑的比例，以及固化溫度和固化時間，重點解決陶瓷的收縮率與超聲波匹配復合材料的內部孔狀排列情況，研究獲得高靈敏度低衰減信號的高頻率超聲波傳感器。

3.4 具體關鍵指標如下

頻率：200±10KHz

靈敏度：≥1.8V（200Vp-p，200KHz）

傳感器電容：900pF±25% （頻率1KHz，環境溫度25℃±5℃）

指向性： 7o±2o

防護等級：IP65

工作溫度范圍：-20℃～85℃

目前材料壓電常數d33已達到600以上，在同行業中居于領先地位，而目前處于研發階段，對于材料組裝成傳感器裝配工藝以及材料應用的拓展尚需進一步研究解決。

4 結論

本項目采用微米級的技術，其精度高出國內行業一個數量級，同時改變了國內傳統的軋膜工藝技術所不能達到的產品小型化微型化方向發展的局面，在國內處于領先地位，并且達到國外BOSCH，VALEO，APPLE等頂級電子產品的標準要求；在選材方面，我們采用長期在高溫高壓工作的壓電材料配方技術，使得具有較高的壓電性能；在工藝控制方面，公司采用國際最先進的流延技術，在使陶瓷片達到微米級的同時，為確保在生產過程中壓電陶瓷一致性，陶瓷成型中采用六個方向等靜壓工藝，保證壓電陶瓷片內部晶元的排列更為緊密，提高陶瓷片的壓電性與產品的一致性；采用電腦編程自動控制對壓電陶瓷片進行燒結，保證壓電材料進行良好的高溫化學反應與晶相結構組合，使產品靈敏度高出常規產品的1倍，同時獲得較好的穩定性。

當前，傳感器技術是物聯網信息采集基礎，處于產業鏈上游，在物聯網發展之初受益較深；同時傳感器又處在物聯網金字塔的塔座，將是整個物聯網產業中需求量最大和最基礎的環節。當前，汽車、物流、煤礦安監、安防、RFID標簽卡領域的傳感器市場增長較快：傳感器市場潛在規模達57億只，是目前的14倍以上，而本項目符合中《華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》構建下一代信息基礎設施，《物聯網“十二五”發展規劃》提升感知技術水平。

參考文獻：

[1]李紅元，孫清池.Nb摻雜PLZT壓電陶瓷性能研究[J].稀有金屬材料與工程，2008，（1）.

[2]劉培祥，孫清池，何杰，李紅元.燒結溫度對PMN-PNN-PZT四元系壓電陶瓷微觀結構和壓電性能的影響[J].稀有金屬材料與工程，2008，（1）.

篇2

一、智慧旅游發展現狀

（一）智慧旅游概念研究現狀

眾所周知，當IBM公司首席執行官彭明盛在2008年首次提出“智慧地球”一詞之后，便引發了對“智慧旅游”的研究熱潮。從研究情況來看，國際上鮮有把智慧旅游作為旅游業發展的核心戰略，而是從可持續發展的角度，把游客廣泛參與、游客與旅游目的地的深層次關系，以及旅游業在社會經濟全面發展中的作用等作為關注的重點，來探索旅游智慧化進程帶給旅游業的整體利益。總的來說，主要關注智慧旅游在實踐中的應用。例如，2000年12 月 5 日，加拿大旅游業協會的菲利普斯（Phillips）把智慧旅游定義為 “簡單地采取全面的、長期的、可持續的方式來進行規劃、開發、營銷旅游產品和經營旅游業務。”在他看來，發展智慧旅游需要智慧的管理策略和營銷技術，根據游客需要，及時傳遞信息。與國外相比，國內學者主要關注理論方面的研究，比較有代表性的觀點是，一是以馬勇、姚志國等為代表從“技術應用論”的角度，對智慧旅游進行定義，他們認為，智慧旅游以人本、綠色、科技創新為特征，利用云計算、物聯網、高速通訊技術等信息高科技提升旅游服務質量與服務方式，改變人們的旅游消費習慣與旅游體驗，從而成為旅游發展與科技進步結合的世界時尚潮流。二是以張凌云、史云姬等為代表，從“管理變革論”的角度解讀智慧旅游，認為智慧旅游的目的是提升服務水平，改善旅游體驗，創新旅游管理模式，提高旅游資源利用效率，進而促進整個旅游行業的發展。把智慧旅游定義為是基于新一代的信息通信技術（ICT），為滿足游客個性化需求，提供高品質、高滿意度服務，而實現旅游資源及社會資源的共享與有效利用的系統化、集約化的管理變革。縱觀上述內容，國內學者在概念方面存在共識，他們都贊同智慧旅游的發展依賴云計算、物聯網、互聯網等信息高科技技術，通過對新技術的應用來改善旅游發展模式、管理方式、旅游服務質量。

（二）國內智慧旅游的發展方式

國內旅游業發展相比西方國家時間較短、經驗不足、資本基礎較薄弱，因此，國內在智慧旅游建設方面政府起主導作用，主要借助于政府的力量，形成國家和地方規劃，整合旅游相關資源，建設公共服務平臺，指導、協調市場主體參與的智慧旅游體系建設，激勵旅游企業的技術創新，從而實現智慧旅游的跨越式發展，完成西方發達國家在過去數十年方才完成的旅游業變革。在國內，智慧旅游已被納入“十二五”旅游發展規劃體系之中，2009年國務院頒布了《關于加快發展旅游業的意見》（ 國發[2009]41 號） ，在這一精神指引下，旅游業開始尋求以信息技術為紐帶的旅游產業體系與服務管理模式重構方式，以實現旅游業建設成為現代服務業的質的跨越，受智慧城市的理念及其在我國建設與發展的啟發，智慧旅游營運而生。另外國家旅游局還部署了“智慧旅游城市”的試點工作，確定洛陽等13個城市為首批“國家智慧旅游試點城市”，在這一機遇下，洛陽可以根據自身情況制定智慧旅游發展計劃。

二、城市智慧旅游基本架構分析

從城市的角度來看，城市智慧旅游可視作智慧城市信息化的一個重要子系統，簡單的來說，智慧城市是一棵樹，而城市智慧旅游是這棵樹的一個樹杈，為實現智慧旅游的某些功能可借助或共享智慧城市已有的成果。因此，城市智慧旅游的架構體系依托智慧城市的發展。“智慧城市”是將物聯網感知技術和“云計算”技術等融入“數字城市”中，從而實現對“數字城市”的質的提升與飛躍，達到經濟上健康合理可持續、生活上和諧安全更舒適、管理上科技智能信息化，真正實現人與城市的完美融合。而城市智慧旅游就是借助智慧城市的技術基礎設施整合旅游資源和旅游產業鏈，為旅游市場主體的旅游活動提供豐富的信息資源，其基本架構主要包括技術層、應用層、產業層和關聯層。智慧旅游的技術層就是指智慧城市依托的新技術在智慧旅游中的應用，包括信息技術、物聯網技術、互聯網技術等，它為城市智慧旅游的根基，也是智慧旅游的來源。應用層是指技術層與旅游要素相融合，即把新興技術運用到旅游要素中，為智慧旅游的科學有效發展提供依據，從而實現旅游資源分析智慧化、旅游服務智慧化、旅游環境智慧化、旅游營銷智慧化、旅游接待體系智慧化等等。產業層是指通過滲透在旅游業各個市場中的智慧因素而實現旅游產業轉型升級和產業的豐富，不僅包括智慧要素在原始旅游產業和部門中的實踐，而且還包括智慧城市背景下帶來的新的文化產業和創意產業的興起。關聯層就是指上述所提到的，城市智慧旅游是智慧城市的一個重要子系統，其存在是與智慧城市的其他部件相互關聯在一起的。一方面，智慧旅游的構建體系與其他智慧產業體系都依賴于智慧城市的感知層和技術層，實現基礎設施和資源的共享；另一方面，旅游業是一個關聯度很高的產業，相應地，智慧旅游體系構建同時也需要借助與旅游相關的其他產業智慧化體系的構建。

從上述城市智慧旅游的基本架構體系來看，其設計重點應落實在三個方面：一是充分利用城市旅游產業發展過程中積累的各種旅游信息資源，采用數據挖掘技術對旅游產品進行聚類分析和關聯規則的挖掘；二是要慎重選擇城市智慧旅游各個項目的商業模式，形成良好的產業效應；三是要緊跟新科技發展步伐，注重云計算、云存儲及物聯網等新技術的應用，通過云平臺的方式整合城市各種文化旅游資源，形成一個城市的旅游云，整體提升智慧旅游的建設水平。

三、探研洛陽市智慧旅游體系建設

（一）體系構建的可能性條件

洛陽市智慧旅游體系構建條件主要體現在以下方面：一是洛陽是國家首批智慧旅游試點城市之一，在智慧旅游的建設過程中，中央政府和當地政府起主導作用；二是洛陽市有良好的旅游資源，游客量大，為滿足深入體驗的需求，游客對旅游服務信息的要求全面而便捷，洛陽市智慧旅游體系的構建有強烈的市場需求；三是自洛陽被確定為“國家首批智慧旅游試點”之一以來，洛陽市政府著手進行智慧旅游城市建設，確立了以云計算架構建設綜合數據中心的思路，建設支撐旅游產業及公共服務數據庫，目前全市智慧旅游綜合數據庫已相當完善，并且全市3A級以上景區推進數字化景區建設，為游客提供無線上網、自助導游等智慧化服務，可以看出近年來洛陽市智慧旅游的發展已具規模；四是洛陽目前已制定了《洛陽市智慧旅游城市工作方案》《智慧旅游城市建設方案》，確定了“1個中心（旅游綜合基礎數據庫暨云計算中心）、1個基礎（智慧旅游基礎設施建設）、4個平臺（智慧旅游公共服務平臺、智慧旅游綜合監管平臺、智慧旅游電子商務平臺和智慧旅游市場營銷平臺）和8個智慧旅游業態（智慧旅游景區、智慧旅游飯店、智慧旅游餐飲、智慧旅游購物、智慧旅游鄉村、智慧旅行社、智慧旅游交通、智慧旅游娛樂）”的智慧旅游城市建設總體框架，本文希望結合政府的建設框架，提出自己的構建體系，以期為洛陽市智慧旅游體系的構建貢獻一份力。

（二）洛陽市智慧旅游建設目標

智慧旅游是基于新一代信息技術，包括云計算、物聯網、移動互聯網等，為滿足市場活動主體個性化需求，提供便捷而全面的高品質服務，除此之外，新一代信息技術在旅游企業、政府管理等方面的運用，從而實現旅游資源及社會資源的共享與有效利用的系統化、集約化的管理變革。因此，洛陽的智慧旅游也應基于新一代信息技術，以政府為主導，通過智慧旅游體系的構建，來改善游客的旅游體驗，改進旅游企業的管理模式。由以上定義可以看出，洛陽市智慧旅游建設服務的對象主要為大數據時代下的游客、與旅游相關的行業、當地旅游資源。對于游客來說，智慧旅游建設目標主要是讓不同類型的游客擁有更加智能便捷而又愉悅的旅游經歷；對于相關行業，主要是為旅游行業以及相關行業管理提供更高效、智能化的信息服務平臺；對于旅游資源，主要是促進洛陽市自然、文化旅游資源的深度開發，創新旅游產品，使洛陽旅游資源擁有更強的生命力，構建洛陽旅游文化云。

（三）洛陽市智慧旅游總體構想的設計理念

洛陽市智慧旅游總體構想的設計理念主要是為實現旅游的智慧化而提出的。洛陽市智慧旅游應在技術、應用層的支撐下，構建資源統一管理、信息共享、應用廣泛而便捷的城市智慧旅游總體架構，重點建設數據庫，數據庫是智慧旅游的生命線，沒有數據的智慧旅游只能是空中樓閣。洛陽智慧旅游應確立以云計算架構建設綜合數據中心的思路，建設支撐旅游產業及公共服務數據庫，建立包括旅游公共服務數據、產業數據和綜合管理數據交換系統。以數據庫為基礎的同時，還應以中央管理平臺為中心，利用先進的技術設備，統轄與旅游相關的各個方面。

（四）洛陽市智慧旅游的總體架構體系

洛陽市智慧旅游的總體架構是：在完善智慧城市基礎公共保障的前提下，主要分為旅游相關主體應用體系和技術支撐體系兩大層次，并統一在中央管理平臺之下。

如圖1所示：

1、旅游相關主體系統

在洛陽智慧旅游總體規劃體系中，旅游相關主體系統包含游客、景區、旅游社、飯店、其他服務者以及政府部門六大主體對象以及一套安全保障體系，實際上他們不僅是旅游的重要組成部分，而且在智慧旅游中各自扮演著不同的角色，智慧旅游主要是深化旅游體驗和提供智能服務，因此，“游客”與“政府部門”在該系統中處于主要地位，而景區、旅行社、飯店以及其他從業者在該系統中作為游客體驗與政府管理的實際載體而存在，共同組成智慧旅游的服務業者。可以看出，旅游業各個主體之間聯系貫通，使智慧旅游主體更顯完善而全面。智慧城市基礎公共保障則包含智慧環保、公共安全、智慧交通、智慧醫療、突發事件智慧防控六個方面，該體系雖不完全直接隸屬于智慧旅游的主體系統，但對智慧旅游主體的運作處于舉足輕重的地位。

（1）游客

主要是指使用洛陽智慧旅游網絡平臺的游客，他們通過旅游年票、移動應用終端APP、信息服務觸摸屏、智慧旅游咨詢預訂查詢終端等進入并訪問洛陽智慧旅游系統，以獲取所需要的旅游相關資訊和智能服務。

（2）景區

洛陽自然景區和人文景區資源豐富，游客量大，在智慧旅游發展的基礎上，洛陽景區著手進行智慧化建設，該系統主要包括手機二維碼電子門票、無線旅游平臺、景區客流動態監測系統、景區信息系統、旅游資源管理系統、景區定位導航系統等。

（3）旅行社

通過建立一個統一的管理系統，整合各種相對分散的旅行社業務信息、資源，為旅行社提供統一的界面、工作環境以及一種快速安全的數據交換標準，并做到及時匯總與更新，使旅行社業成為一個有機的、緊密聯系的、高效的、共享的整體。旅行社信息系統主要是為旅行社以及服務對象構建一個完整有效的信息系統。

（4）飯店

飯店信息系統包括顧客數據管理系統、客房服務系統、飯店內部運營系統等子系統，目的是便于飯店的正常運營和管理，以及維護旅游者的權益。

（5）其他

這類旅游從業者，主要包括旅游在線服務商、各種服務業者，他們通過智慧旅游系統獲取精確的旅游資訊，服務于旅客。具有代表性的系統是旅游目的地營銷系統。

（6）政府部門

主要是指旅游行業管理部門，該信息系統主要包括旅游門戶網站集群、智慧旅游指揮系統、12301旅游服務熱線、智慧行政辦公系統、旅游行業監督管理系統。特別是洛陽市政府部門近期開通的智慧系統統轄全局，即可對景區客流動態進行實時監控，也可通過旅游車輛GPS系統實現對旅游團隊的監控，使洛陽旅游業在一個整體的框架內有條不紊的進行。

（7）公共保障

智慧城市基礎公共保障則包含智慧環保、公共安全、智慧交通、智慧醫療、突發事件智慧防控六個方面，該系統的建設是充分運用信息和通信技術整合城市資源，為民生、環保、公共安全、城市服務、工商業、旅游業等各種需求做出智能的響應，為市民和游客創造更美好的城市生活。

2、技術支撐體系

技術支撐體系主要包括旅游信息資源數據庫和基礎服務系統，統一為旅游相關主體應用體系提供全面而強大的支持服務。

（1）技術層

該體系中的技術層就是指智慧城市依托的新技術在智慧旅游中的應用，包括信息技術、物聯網技術、互聯網技術等，它為城市智慧旅游的根基，也是智慧旅游的來源。

（2）旅游資源數據庫

CIS數據庫、游客資源數據庫、旅游資源數據庫、與旅游相關的交通等行業數據庫等都是典型的旅游資源數據庫，洛陽智慧旅游建設總體構架設想是從大旅游的格局以及旅游信息化整體和全局出發，目的是實現各種旅游資源的整合，在全市范圍內制訂標準與規范的數據，建立有效的旅游資源共享機制，數據庫資源實現分級管理。

（3）智慧旅游公共服務系統

該系統包括呼叫中心、數據挖掘與決策支撐、地理信息服務、智能服務、融合通信服務等方面。從包含的內容來看，該部分就是一個信息接口平臺，被旅游相關主體對象所使用，能夠統一管理和智能調度各種旅游資源，并提供旅游資源調控、運行態勢監督、資源使用、統計旅游情況預測等功能。

3、中央管理平臺

智慧旅游中央管理平臺在功能上是作為洛陽智慧旅游的大腦和樞紐，在整個智慧旅游總體架構中起到匹配、整合、協調、聯動各個旅游相關主體應用系統和管理系統的作用，在實現智慧旅游各子系統相關高層業務數據統一抽取、融合共享的基礎上，與多種配套保障體系相互配合，對景區、飯店、旅行社等旅游主體應用系統進行統一協同管理，實現多系統間的信息共享、協同聯動，并為旅游行政管理單位人員提供統一的入口，以進行旅游行業監控與管理。

四、結語

洛陽作為全國首批“國家智慧旅游試點城市”之一，通過科學的智慧旅游規劃和總體架構設計，順利地推進了智慧旅游建設的進程，目前已完成了智慧旅游網站集群提升、12301旅游咨詢服務熱線提升、入境關懷、智慧旅游移動應用終端APP（洛陽旅游指南）、智慧旅游咨詢預訂查詢終端等15個項目建設任務，同時智慧旅游指揮中心正在線運行，洛陽市政府正積極加快智慧旅游主體建設。縱觀洛陽智慧旅游的發展，景區、飯店、旅行社等相關主體基本上已實現智慧的管

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1物聯網的概念及組成

物聯網是隨著信息技術的發展而出現的技術類型，它通過RFID、GPS、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，根據約定的協議將物品和互聯網連接起來，進行信息交換和通信，進而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。隨著技術的發展與進步，物聯網的應用也越來越廣泛。就其技術體系構成來看，物聯網包括感知層、網絡層、應用層、公共技術層。每一層都有自己的特點和作用，統一于整個系統之中，促進系統作用的有效發揮。⑴感知層。包括傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼、實時定位技術等，主要作用是感知和采集發生的事件和數據，包括身份標識、位置信息、音頻數據、視頻數據等。⑵網絡層。它的主要作用是進行信息溝通，通過互聯網、3G網絡、4G網絡等途徑，將感知層的信息準確、快速、安全傳遞到需要的地方，促進遠距離、大范圍通信得以順利實現。⑶應用層。實現人與物品的交互，匯總網絡層和應用層的信息，進行統一分析和決策。并支持信息互通、協調和共享，促進信息綜合利用度提高，滿足人們對信息獲取和分析的需要。⑷公共技術層。它與感知層、網絡層、應用層都有緊密的聯系，不屬于某個特定層面，主要包括安全技術、標識與解析、網絡管理、服務質量等[1]，為系統順利工作提供技術支持，促進系統更好發揮作用。

2智能監管系統整體架構

就系統整體架構來說，智能監管系統包括《公路工程建設安全管理指南》、基于物聯網的施工安全預警系統、基于的施工安全管理系統。在實際應用中，通過RFID技術，施工安全預警系統自動采集、跟蹤特定區域的機械、人員、護具等信息，并處理所采集到的原始數據。當發現存在安全隱患時，前端報警系統發出報警，并在后臺服務器記錄相關數據，作為施工安全評估的依據，也為采取措施預防安全事故提供參考。施工安全管理系統利用技術實現，通過PC、PDA等終端對施工現場進行周期性安全檢查[2]。獲取這些數據之后，利用加權平均算法統計各分項工程得分，確定各分部工程動態安全情況，為采取措施加強安全管理，預防安全事故發生提供依據。

3智能監管系統的實現

3.1基于物聯網的施工安全預警系統

⑴感知安全狀況。公路工程線路長，沿線地形地質、水文條件、現場施工環境復雜，氣候惡劣，并且可能會遇到很多障礙物。因而對電子標簽的要求較高，尤其是對它的讀寫距離、抗干擾能力等有較高的要求。無源電子標簽易受干擾，最大讀寫距離為10m，不能很好地適用于公路現場施工需要。為應對無源電子標簽的缺陷，常用有源電子標簽感知安全狀況。有源電子標簽最大讀取距離可達100m，具有較強的抗干擾能力，使用自身射頻能量將數據發送給讀寫器，對公路工程復雜的施工環境具有較強適應性。系統為每個電子標簽寫入一個電子產品代碼，將電子標簽與施工用具、裝備相結合。讀寫器天線獲取感應電流，電子標簽進入讀寫器信號范圍，獲得能量被激活，并向閱讀器發送自身編碼信息，通過ZigBee傳感器網絡匯總數據，發送至前端報警單元，為報警單元輸送相關信息，判定工程施工安全狀況。⑵傳輸與解析信息。信息傳輸也是系統工作的重要環節，只有確保信息順利傳輸，才能更好的滿足實際工作需要。該智能系統信息傳輸用PML標記語言，PML為廣泛的層次結構，為描述物體提供通用方法。例如，將安全繩描述為護具，是個人防護品的一類。系統運行過程中，物品信息保存在PML文件里，存放于PML服務器。傳輸信息過程中，如果需要解析信息，可以利用對象名解析服務器，查詢PML服務器，從而達到解析信息的目的，滿足信息傳輸需要。⑶分析及處理信息。系統獲取信息之后，還需要進行分析和處理，從而更為全面地把握公路工程施工安全狀況。前端報警單元用云計算機技術，對安全狀況進行分布式計算。讀取標簽信息后，查詢和解碼相關信息并進行分析，得出標簽表示的物品。再根據物品類型、相隔距離等因素，用LEC法進行風險評估，風險R=L×E×C，R代表風險大小，L為事故發生的可能性（根據表1取值），E為人員暴露于危險環境中的頻繁程度（根據表2取值），C為事故后果的嚴重程度（根據表3取值）[3]。根據上述取值，系統經過計算得出結果，評定危險等級，自動做出處理（如表4所示）。

3.2基于的施工安全管理系統實現

⑴系統組成。該系統包括現場施工安全管理、安全檢查、指令簽發、系統管理四個子系統，每個子系統又包含若干模塊。現場施工安全管理模塊包括記錄查詢、數據統計、數據管理、安全管理子模塊；安全檢查模塊包括施工單位自檢、監理單位抽檢、建設單位巡檢、質監站檢查四個子模塊；指令簽發模塊包括安全監理指令處理和停工、復工指令處理兩個子模塊；系統管理模塊包括用戶管理、角色權利、權限管理、工程設置四個子模塊。不同子模塊發揮不同作用，促進整個施工安全管理系統有效運行。⑵系統實現。施工安全管理系統建立在評分體系基礎之上，評分體系從分部、分項、單位工程三個方面對安全狀況評分，再用加權平均算法統計結果。計算公式為：檢查合格率=[∑檢查結果為(是)的權值/∑檢查項目總權值]×100%。系統可以完成施工單位自檢、監理抽檢、業主巡檢功能，在實際檢查工作中，他們可利用3G無線視頻進行遠程檢查，也可采用PDA手持設備進行現場檢查[4]。監管人員通過檢查掌握現場施工具體情況，評定施工現場安全等級，并統計檢查結果，全面、實時地反應現場施工基本情況。為采取措施排除安全隱患，確保現場施工安全提供依據。

4結語

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關鍵詞 物聯網 核心技術 展望

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

1物聯網

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，是“物物相連的互聯網”。其有兩層意思：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體與物體之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是：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，按約定體的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

2物聯網核心技術

物聯網的核心技術主要由：計算機技術、軟件技術、網絡技術、通訊技術、傳感技術、識別技術、智能嵌入式技術和納米技術等部分組成。

2.1 傳感器網絡

傳感器網絡主要解決物聯網中的信息感知問題，這一階段又分為兩個部分：數據信息的采集和處理、短距離的無限通信。在數據的采集和處理階段，主要是綜合可傳感器技術、嵌入式可編程技術，網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，對物品進行數據的采集，之后接收上層傳遞來的控制信號，產生響應，進而完成相應動作，對信息進行處理。

2.2射頻識別技術

射頻識別技術，也稱它為電子標簽。射頻識別技術系統是由3個部分組成的，第一部分是電子標簽的讀寫器和它的信息處理系統。其中電子標簽芯片是用來存放數據的存儲區，用來存儲等待識別物體的相關信息。讀寫器就利用預先設置好的格式，對等待識別的物體相關信息進行寫入，寫入到電子標簽的存儲區中，或是讀寫器的閱讀范圍內，用非接觸的方式將電子標簽內保存的信息讀取出來。在電子標簽或者讀寫器中內置天線，它的主要用途是發射和接收射頻信號。

2.3網絡的通訊技術――zigbee網絡

zigbee網絡技術是一種近距離、低功耗、低速率、低復雜度、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。移動通信網主要是為語音通信建立的，每個基站其價值一般在百萬元人民幣以上，而每個zigbee基站卻不到一千元人民幣。基站的每個zigbee網絡節點，不僅本身可以作為監控對象，同他所連接的傳感器也可直接進行數據的采集和監控，同時可以自動的中轉其他網絡節點傳過來的數據資料。每個zigbee網絡的節點可以在自己信號覆蓋的范圍內，同多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點進行無線連接通訊。除此之外，無線網絡技術、藍牙技術和無源射頻識別技術也可以在網絡通訊中用作監視和控制的功能作用。

2.4網絡的通訊技術――納米技術與MEMS

納米技術與MEMS是建立在納米技術基礎上，通過對納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的技術。MEMS主要包括微型機構、微型傳感器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，并應用現代信息技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。MEMS傳感器集信息獲取、處理和執行于一體，能組成多功能微型系統，從而大幅度提高系統的自動化、智能化和可靠性水平。它還便于制造商將產品的所有功能集成到單個芯片上，以此來降低成本，此技術適用于大規模生產。

2.5網絡的通訊技術――信息安全技術

物聯網的主要目標就是方便人與物或者物與物之間的信息交換。該技術在簡化和方便人們生活的同時，信息的安全性問題也隨之出現。無論物聯網技術的應用本身是否安全，在構建物聯網應用系統的同時，一定要有信息安全方面的設計。

3物聯網技術展望

3.1傳感器產業

傳感器是物聯網的核心器件，2010年的市場規模達到630億元。我國傳感器制造企業眾多，但外資企業比重達到67%。國內傳感器芯片研發生產薄弱，集中在低端的溫度、濕度等物理量傳感器研發，中高端依賴進口。

3.2RFID產業

RFID在國內已有比較廣泛的應用，其中最大的應用領域是電子票證，如電子門票、手機支付、車證及垃圾處理等應用；其次在高速公路不停車收費、港口集裝箱管理、食品安全溯源等領域也有較多應用。目前我國企業在低頻和高頻RFID方面技術相對成熟，但超高頻、有源RFID未形成整體產業能力。

3.3基礎設施服務業

云計算是互聯網應用基礎設施服務業中的重要組成部分，在物聯網中也是對終端感知到的海量數據進行處理的重要技術手段。目前我國云計算應用相對滯后，云計算市場沒有形成規模化服務，但多個省市都在打造云計算中心，產業機會巨大。

4結語

現如今物聯網雖然已經起步并取得了一定的發展，但未來必將接受嚴峻的挑戰。但是物聯網時代的到來是大勢所趨，未來將出現一系列物聯網產品和服務，如果用一句話概括未來的物聯網生活，那就是“身在外，家就在身邊；回到家，世界就在眼前”。

參考文獻

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關鍵詞：物流信息化；物聯網技術；智能安全；信息化通道

中圖分類號：F253 文獻標識碼：A文章編號：1006-4117（2012）03-0187-02

引言:信息化高速發展的今天，如何通過信息化手段進行產業發展已經成為各行業面臨的重要問題，信息化手段的運用催生各種信息化產物的形成和發展，這些信息化產物又從反作用上來促進產業信息化的高度發展。在信息化向著高度集成和高度智能化方向發展的今天，如何通過有效的產品和媒介來反應信息化的優越性，是產業信息化開發和研究的重點，而在眾多的科研產物中，物聯網技術則是其中非常具有代表性的一類。物聯網技術是通過信息網路等媒介手段，通過建立統一的平臺，進行任何產品之間的交換，打破了傳統商品交易、信息傳遞的手段，為市場發展開辟了新的渠道和手段。所以，分析和研究物聯網技術能夠真正明確信息化高度發展過程中信息化手段對于促進產業發展所采取的具體手段，從而對于進一步市場前景預測帶來一定的參考。在物聯網技術的應用領域，物流產業是非常重要的組成部分，因為物聯網本身所要達到的效果就是通過信息化手段來達到商品的流通和交換，這也是對物流產業信息化發展的直接體現。因此，本文將從物聯網技術的基本分析與在物流產業中的應用兩個方面展開討論，為物流信息化的應用與發展研究帶來一定的參考。

一、物聯網技術及其發展狀況分析

物聯網技術是伴隨著社會信息化發展而發展起來的，因此，這種技術具有典型的信息化特點，在這一部分將從物聯網技術內涵及其產業體系等幾個方面展開分析，通過全面的討論來研究體現技術的優越性。

（一）物聯網的內涵及產業體系

與其他技術不同，物理網技術從提出和發展僅僅只有十五年的時間，但是在短短的十五年時間內，伴隨著信息化的高速發展，物聯網技術已經逐漸成為各行業發展的重要載體。在分析其他內容之前，必須要明確物聯網的內涵及其產業體系構成。

物聯網是以物物交換為中心的渠道聯系紐帶。以物聯網業內的概念來分析，就完全可以突出物聯網的內涵，物聯網即“物物相聯之網”，指通過射頻識別（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，把物與物，人與物進行智能化連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種新興網絡。物聯網不是一種物理上獨立存在的完整網絡，而是架構在現有互聯網或下一代公網或專網基礎上的聯網應用（network）和通信能力，強調智能應用。由此可以看出，物聯網的內涵或者本質就是一種無物交換的通道，只是通過信息化手段進行虛擬了。

物聯網技術體系具有明確的層次感。按照物聯網組成的層次來劃分，整個網絡體系可以分為應用層、網絡層以及感知層，如圖1所示。應用層是物聯網技術的主題，它是整個物聯網技術的物理基礎，在物聯網中涉及范圍較廣；網絡層是整個物聯網技術的網絡通道，在物聯網的建設和運行過程中所起到的是重要的紐帶作用；感知層是物聯網技術的重要數據處理和智能規劃層，是信息處理和物流通道控制的重要技術層次。

（二）物聯網核心概念——智慧安全

智慧安全是物聯網技術的核心，也是完全體現物聯網技術的信息化手段，要理解這一核心概念，要從三個方面進行分析。首先，智慧安全的概念。從表面層次上可以看出，智慧安全所能夠體現的就是在物物交換過程中信息通道的主要特點。從定義上來講，智慧安全是以互聯網、物聯網為基礎，通過城市安全信息的全面感知、各子系統間協同運作、資源共享，以建立統一的公共安全系統及應急處理機制，實現對公共安全的應急聯動、統一調度、統一指揮，達到對公共安全的智慧化管理；其次，智慧安全的核心應用價值。智慧安全的核心應用價值實際上就是物聯網技術的核心價值所在，具體而言，物聯網通過對信息的整合、加工處理，實現有效的預測、預警，并通過資源整合與聯動，實現高效、智能化的應急處理，整個過程能夠實現真正意義上的信息化操作；第三，智能安全的具體應用。在物聯網技術推廣過程中，智能安全作為核心技術被廣泛的應用。通過信息技術的廣泛應用及體制機制的創新，實現智慧化的預測、監測及有效的安全隱患避免。例如，通過攝像頭、傳感器、RFID等傳感設備在城市重要部位和關鍵節點的安裝布局，加強對城市安全信息的采集、處理，實現實時動態化的監測、預測，并有效避免安全隱患。

（三）國內物聯網創新商業模式分析

與國外相比，我國物聯網開展較晚，但是，近十年的時間里，我國物聯網應用得到了很大的推廣，形成了有效的商業模式。在行業的應用過程中，電信運營商物聯網商業模式屬于國內具有代表性的創新商業模式，如圖2所示，其創新性主要表現在兩個方面。第一，合作開發、獨立推廣。運營商主導型商業模式主要適用的用戶范圍是企業客戶，以采集類和定位類應用為主，應用范圍廣泛，具體可應用于環保監控、自動水電表抄送、智能停車場、電梯監控、物流監控、智能交通等領域；第二，客戶定制模式電信運營物聯網商業模式以客戶需求為主體，按照客戶的要求進行開發，電信運營商制定全套業務和解決方案，直接提供給客戶，而不與其他企業合作。目前國內實行這種模式的還比較少。

二、物聯網技術在物流產業中的應用

在信息化發展過程中，物流產業作為發展載體作用重大，這也是催生物聯網技術介入物流業發展的重要原因。本文的主要內容是物流信息化的應用，因此，將著重探討物聯網技術在物流產業的應用體現。

（一）物流業應用的物聯網主要技術

物聯網技術是信息化發展條件下的多種信息技術的合成，在不同的產業發展中，物聯網技術所體現的優點不同，對于物流業而言，所應用的主要技術有三類。第一，物聯網感知技術。感知技術是物聯網技術的重要組成，在物流業中，感知技術主要通過各種信號的識別將信息化手段引入物流業，從而達到對車輛、商品實時追蹤等，保證了商品運輸交換的安全，這方面的技術包括RFID技術、GPS技術、傳感器技術等；第二，網絡技術。網絡技術是物聯網技術的重要操作平臺和信息處理通道，只要是涉及信息化的技術，必然要通過網絡技術進行實際應用，這也是物流業物聯網技術應用的基礎，這類技術包括網絡技術：有線與無線局域網技術、互聯網技術、現場總線技術和無線通信技術等；第三，智能技術。智能技術是物聯網技術的核心，也是體現物聯網技術優越性的重要標志，在物流業中由于物品交換較為頻繁，無論是物品信息還是交換通道信息都非常多，如果沒有智能技術作為保障，將無法完成各種信息的采集、處理、加工，物流產業就無法良好的進行運轉，這類技術包括，智能計算技術、云計算技術、移動計算技術等。

（二）物流業中物聯網技術應用現狀

前文中分析了物流業中物聯網技術的主要應用技術，這三種技術已經成為現代物流業發展的支柱技術，其應用現狀分別如下。

第一，感知技術的應用現狀。根據對各種案例統計分析，中國物流信息化領域，應用最普遍的物聯網感知技術首先就是RFID技術，占38%；其次是GPS/GIS技術，占32%；視頻與圖像感知技術居第三位，占9%的案例中采用了視頻或圖像的感知技術，這一技術目前還停留在監控階段；傳感器的感知技術居于第四位，大約不到4%的案例采用了傳感器感知技術；其他感知技術在物流領域也有應用，不足4%；

第二，網絡技術。企業物流系統的網絡架構，以局域網為主體；社會物流往往是互聯網與企業局域網相結合。數據通信方面一般無線通信與有線通信相結合。根據不完全的對物流信息化案例的統計分析，采用互聯網技術的占68%，采用局域網技術的占63%，采用無線局域網技術的占24%，有的系統采用多種網絡技術；

第三，智能技術。根據相關資料統計分析，目前物流信息系統能夠實現對物流過程智能控制與管理的還不多，物聯網及物流信息化還僅僅停留在對物品自動識別、自動感知、自動定位、過程追溯、在線追蹤、在線調度等一般的應用。專家系統、數據挖掘、網絡融合與信息共享優化、智能調度與線路自動化調整管理等智能管理技術應用還有很大差距。目前只是在企業物流系統中，部分物流系統還可以做到與企業生產管理系統無縫結合，智能運作；在部分全智能化和自動化的物流中心的物流信息系統，可以做到全自動化與智能化物流作業。

（三）物流業中物聯網技術平臺的建設

隨著社會發展，物流業的業務類型已經不僅僅局限于速遞這樣的小型業務，大型的物流產品交換成為現代物流業發展的重要方向。各種物聯網技術平臺的建設使得物流業發展向著更快的速度發展。

1、智能物流貨運與配貨的信息化平臺

智能物流貨運與配貨的信息化平臺是物聯網技術在物流產業發展過程中所形成的最開始的物流信息化平臺，這種技術依托RFID、GPS/GIS、GPRS等物聯網技術集成應用，搭建物流貨運與配載信息化監控管理平臺，為客戶在線提供實時的貨物信息、返程配貨信息、導航信息、聯網監測等。目前中國已經出現多個這樣的物流信息平臺。物聯網時代建立智能物流貨運與配貨平臺，具有重要意義，也具有重大市場機遇，目前很多企業都在積極開拓在這方面應用。

2、集裝箱多式聯運智能信息化管理平臺

除了對物流通道的信息化平臺建設，在物流管理方面，所形成的集裝箱多式聯運智能信息化管理平臺也是物聯網技術在物流業應用的重要體現。這種技術主要是附屬于物聯網技術，建立一個面向集裝箱多式聯運全過程的物聯網服務平臺，為物流企業提供全程物流服務信息服務及綜合業務信息服務具有重要意義。在這一領域，最為典型的應用是上海港機包起帆牽頭在RFID技術基礎上建立的集裝箱物流全程實時監控平臺。這種系統實質上就是以集裝箱為跟蹤目標的一種物聯網，采用了電子標簽（RFID）與互聯網的結合，提供集裝箱在經過各物流節點時的實時狀態信息，對提高集裝箱物流的透明度、安全和效率具有重要的作用。

3、物流產業中物聯網技術的應用發展趨勢

物流產業是一個非常宏觀的概念，也是一類特點明確的物流交換平臺，物聯網技術的引入雖然極大的促進了物流業的發展，但是由于標準的不統一，使得物流產業發展并沒有形成統一完整的系統，相反，因為標準的不統一產生了各種問題。所以，建立統一的物聯網標準和技術平臺將是物聯網技術在物流業中的應用趨勢之一。

作者單位：廣西外國語學院國際工商管理學院

作者簡介：黃寧（1971.09— ），男，廣西外國語學院國際工商管理學院教師，高級經濟師、高級物流師,研究方向：物流管理、物流信息化。

參考文獻：

[1]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報,2009,12.

篇6

關于物聯網打通為什么不是食品行業最先開始，周寧也給出了解釋：“食品行業太復雜，成本高低跨度太大，一個體系的建設，如果這張網有很多漏洞，那么這個體系等于白建。物聯網本身是一種信息系統，它是為了解決信息不對稱的問題。原則的問題要知道，因為你是擁有者，不管你是過程的擁有者，還是最終的擁有者。要做到獲取的信息完全對稱是非常困難的，例如一張白紙，你不知道它是哪里來的，它有沒有毒，如果它上面有一個編碼，在網上能夠查到它的原材料從哪里來，哪個廠家做的，誰來做的包裝，誰來做的運輸，分銷商是誰，怎么到你這兒來的，是哪臺機器打印的，打印的油墨有沒有問題……以上各個環節信息的累積和存儲，是一個龐大的體系問題，而這個體系要非常的嚴謹，環環相扣，傳遞要達到無縫連接。”

此外，周寧還提到：“包裝行業有一個優勢，就是有起點、有終點。包裝總有一個形式。有形的載體就是一個優勢，特別是在物流方面。也不僅是物流，可能在生產環節、流水線、托盤、盒子，只要是個容器就可以與物聯網相連。”

物聯網物流監控技術助推包裝檢測標準化

近年來，電子商務的興起帶動了物流產業的蓬勃發展，物流服務企業如雨后春筍般出現在全國各地。在物流需求不斷擴張的同時，各個領域對物流的環境條件提出了更高的要求。顯然，物流過程可控化成為物流行業的迫切需求。在市場需求的驅動下，物聯網物流監控技術將電子信息技術引入到物流領域，實現物物相連的同時，也為物流過程的可控化管理提供了更多可能。

隨著物聯網物流監控技術的發展，貨物在流通過程中信息的管控由原來通過二維碼、條形碼等手段定時、定點反饋向全程反饋發展，反饋信息的內容范圍也更加豐富，具體到貨物在流通過程中受到的沖擊、震動等事件的具體強度，而將監控到的數據信息用于包裝設計，能夠使得包裝的設計和包裝件的檢測更有針對性。

包裝承載物流監控技術，讓物流過程走出盲區

包裝作為產品的外衣，從產品出廠到到達消費者手中，與產品形影不離。產品流通過程中對于產品的控制更多是通過對產品外包裝控制實現的，而物流過程中對沖擊強度、跌落強度等指標的監控也是通過在外包裝或者集裝箱包裝布置傳感器網絡實現的。由此可見，物流監控技術的實施與產品的包裝密不可分，物流監控技術大部分是以包裝為載體實現的。

中國包裝科研測試中心物流監控技術實驗室主任王剛告訴記者，做物流監控的意義有兩個：其一，是為了測試貨物在物流過程中會遇到哪些環境，是否會受到沖擊、震動、跌落、傾倒等影響貨物安全性的因素，以及這些因素的影響程度如何；其二，是為了檢測貨物在物流環境中，能否保持原來的品質。事實上，這不僅是物流行業關心的問題，也是包裝領域尤其是運輸包裝領域關注的重點。

對于物流監控技術的功能是如何實現的，王剛是這樣解釋的：物流監控技術可以解決物流行業的三個重要問題，即貨物在哪里？貨物的狀態怎么樣？貨物是否發生了破損？通過對物流過程的監控，可以輕而易舉的知道貨物破損發生的位置和原因，以及貨物破損的時間等因素。

據王剛介紹，目前的物流監控系統有兩種類型：其一是記錄儀，即純粹的黑匣子。將記錄儀安裝在需要監控的位置，與貨物一起經歷物流的整個過程，然后通過專用的數據分析軟件對記錄儀進行回放，來分析物流過程中貨物所處環境的溫濕度變化和物理力的變化。其二是實時監控系統，即將貨物所處的環境和沖擊震動以實時數據的形式傳回系統，進行分析。在控制系統中，設置一定的標準和報警系統，一旦傳回的數據超出標準，報警系統就會自動啟動。

記錄儀與實時監控系統在應用上的區別就在于記錄儀更加適用于制定標準，而實施監控系統則需要執行一定的標準。這是由各自的工作原理決定的，因為記錄儀在貨物運輸過程中起到記錄的作用，其價值在于物流過程結束之后的數據分析，即使在貨物運輸過程中達到破壞的臨界點時也不能給予反饋。而實時監控系統通過對貨物的實時監控，在信息的反饋上具有一定的時效性，因而可以讓操作者有意識地避免破壞事件的發生。

而兩種監控技術的相同之處則是能夠以數據的形式更加精密和快捷的記錄整個物流過程。比如對于需要防潮的貨物可以通過對溫濕度的記錄，設計相應包裝的防潮等級；而對于易碎的貨物則可以通過分析物流過程中受到的沖擊、震動、跌落等能量值設計相應的緩沖包裝；而通過對貨物的時間、地點的定位可以分析物流過程中的路面狀況；對于跌落強度的記錄，則能夠分析貨物是否經歷過野蠻裝卸事件，甚至能夠得出野蠻裝卸事件發生的地點和貨物跌落的具體高度。這對于物流包裝的設計和物流路線的設計都具有極其重要的借鑒意義。

物聯網物流監控技術應用發展迅速前景廣闊

據王剛介紹，目前物聯網物流監控技術在技術層面上已經能夠應對復雜的市場需求，而在應用的推廣上還存在很大的提升空間。近年來，一方面隨著人們對物流安全意識的逐步提高，另一方面企業在經營的經濟化和管理的精細化上提出了更高的要求，這使得人們越來越重視物流監控技術的應用。事實上，自包裝科研測試中心物流監控實驗室開始營運到現在，短短一年的時間內已經面臨了各個行業多方位的需求。

目前，物聯網物流監控技術應用比較成熟的市場是冷鏈運輸，主要用于疫苗、藥品、冷鮮制品等要求低溫運輸的貨品。近年來，國家對于食品、藥品安全方面的標準越來越完善，這對貨物流通過程中溫濕度等環境因素提出了更高的要求。與此同時，冷鏈物流技術標準不夠完善，且配套產業發展不全等導致冷鏈物流過程中存在諸多不確定因素。一方面是需求在增長，另一方面是行業現實狀況不容樂觀，難以達到要求。在這種形勢之下，物流監控技術恰好如一面“照妖鏡”，將其中的差距放大并顯現出來，在發現問題和規避問題的同時，也推進冷鏈物流的發展和完善。

除了冷鏈物流之外，大型家電的運輸對物聯網物流監控技術也體現了很大的需求。隨著家電行業市場競爭的加劇，越來越多的企業開始重視精細化的管理，其中很重要的一項就是要降低產品的破損率，而以往簡單的包裝顯然已經難以滿足現在的需求。通過在產品包裝內采取一定的技術手段，對物流過程進行監控，能夠輕而易舉的找到破損事件發生的原因以及時間地點，這樣就可以有針對性的采取措施，避免破損事件重復發生。事實上，物聯網物流監控技術已經得到海爾集團內部的廣泛認同。

在文物的運輸過程中，物聯網物流監控技術同樣存在著難以估計的實用價值。據王剛透漏，包裝科研測試中心已經與秦始皇兵馬俑博物館和陜西歷史博物館取得合作意向，并且在文物運輸方面進行了一系列的測試。未來的合作將朝著兩個方向努力，一是制定國家文物運輸的標準，以彌補這一領域的空白，二是建立一個實時監控系統，一方面實現文物運輸的實時監控，另一方面實現記錄功能，使文物運輸過程中的所有數據、路線、人員以及所有突發事件能夠可追溯。

對于物聯網物流監控技術的應用，市場訴求不僅限于以上提到的三個領域。汽車行業如沃爾沃、通用汽車等已經采用這項技術來測試車輛在行駛過程中發動機上和車座底盤等部位的沖擊、震動能量值，為汽車的工業設計提供一定的指導。而核燃料和設備的運輸過程在我國還不是很規范，國家相關的標準也不夠完善，有待于通過物流監控來提升和完善相關標準。其他如食品類、快消品類、日化產品類的運輸過程，同樣可以通過物流監控提升物流過程的安全性和控制的精密性。除此之外，國內諸多高校也在著力于物聯網物流監控技術研究，如江南大學的物聯網學院、哈爾濱工業大學的物聯網工程專業以及天津大學、合肥工業大學都在物聯網物流監控技術領域有橫向或縱向的研究課題，并取得多項研究成果。

市場需求廣闊是物聯網物流監控技術獲得迅速發展的一大助力，事實上，除了市場方面的因素之外，國家政策方面也在這一技術的發展上起到推波助瀾的作用。物聯網作為物流監控技術的基礎支撐學科，已經受到國家層面的重視。2009年，提出要迅速建立中國的傳感信息中心或感知中國中心，隨即，中國科學院、江蘇省和無錫市簽署合作協議成立中國物聯網研發中心。2010年9月，《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，新一代信息技術、節能環保、新能源等七個產業被列為中國的戰略性新興產業，將在今后加快推進物聯網技術作為新一代信息技術的重要組成部分，再一次受到政府、企業和科研機構的大力支持。在2011年工信部的政府工作報告中，特別提出將發展物聯網作為國家經濟發展的戰略之一。與此同時，在國外如美國、韓國、日本以及一些歐洲國家，都將物聯網作為國民經濟發展的重大戰略。在政府政策的支持和帶動下，作為物流監控技術基礎學科的物聯網獲得了長足發展。今后物聯網的基礎設施也會趨于完善，屆時，物流監控技術將成為物流過程中不可缺少的重要組成部分并被大眾所熟知。

統一標準、統一物流業聯網平臺是物流監控的必然趨勢

盡管物聯網物流監控在技術層面已經能夠實現多層次的需求，而市場對于物流監控也有很大的需求空缺，但從市場需求的角度來講，物聯網物流監控技術的應用普及程度還遠遠不夠，沒有形成統一標準、物聯網基礎設施不夠完善是阻礙物聯網相關技術普及的一大要素。

物聯網是互聯網發展到一定階段的升級產物，而統一的物聯網基礎體系是物聯網運行的前提，只有在統一的基礎體系上建立的物聯網才能真正做到信息共享和傳播。建立統一的標準是物聯網發展的趨勢，更是物流行業監控技術的市場需求。

目前物聯網物流監控技術系統主要有三個方面，一是物聯網的感知系統，對貨物進行識別、追溯、分類、定位、追蹤甚至對貨物的性能、狀態進行感知，通常采用RFID技術、條碼自動識別技術、紅外技術、條碼技術、GPS衛星定位技術、GIS地理信息系統技術、視頻識別技術以及傳感器技術等。二是通信與網絡技術，實現物流過程中流動的、復雜的貨物調度和管理，如廠區生產物流的運作與管理、大范圍的物流線路運輸與調度以及以倉儲系統與揀選系統為主的智能物流中心的物流系統作業與運籌等，這些無一不需要貨物時刻處于“聯網”狀態，在實際應用中最常采用的網絡技術是局域網技術、無線局域網技術、互聯網技術、現場總線技術和無線通信技術。三是智能技術，實現對物聯網物流監控過程中各種復雜信息的管理，目前一般通過專業的軟件實現，常用技術有智能計算技術、云計算技術、移動計算技術、ERP技術、數據挖掘技術和專家系統技術等。

目前能夠實現對物流過程智能控制和管理還是非常有限的，物聯網物流監控還僅僅停留在對物品自動識別、自動感知、自動定位、過程追溯、在線追蹤、在線調度等一般的應用。而對于數據挖掘、網絡融合與信息共享優化以及智能調度與線路自動化調整管理等智能管理技術應用還有很大差距。

篇7

一塊非同尋常的“云”，正成為信息產業各路廠商爭奪的焦點。

近日，華為在北京正式面向全球云計算戰略及端到端的解決方案。華為準備充分利用云計算技術變革和商業模式創新帶來的機會，實現客戶數據中心、計算和存儲資源共享、效率提升及像用電一樣便利地使用信息應用。

登上“云平臺”

之所以提出云計算的戰略，與華為對目前和未來的趨勢判斷有關。華為副總裁徐直軍說，“華為未來的增長主要在三大領域。一是云計算，二是面向企業和行業的市場，三是終端部分。與傳統設備制造商相比，華為一直都有軟件業務，這是華為進入云計算領域的基礎。華為在云計算模式下，主要提供兩類產品和業務，一是云計算數據中心解決方案，二是一些云的應用。”華為總裁任正非描繪了華為進軍“云計算”的藍圖：“華為要開放，要合作，站在長城上，多抓幾朵云。”

如果說在設備制造領域，華為的競爭對手還只是愛立信、諾西和阿朗，那么，隨著華為正式踏入云計算領域，華為的競爭對手名單中又會猛然加入眾多IT和互聯網公司，其中最大的對手是7年前與華為產生過知識產權糾紛的思科。

云計算是一種新的技術，它像IP技術一樣，可以用在任何信息傳播需要的地方。如同IP改變了整個通訊產業一樣，云計算也將改變整個信息產業。“信息網絡的未來其實就簡單化到兩個東西，一個是管道，一個是云。”任正非說。

華為的云計算平臺主要面向三類用戶，運營商、最終用戶和開發者。運營商可以借助華為提供的云應用超市，提供云服務，實現快速上市和快速盈利；最終用戶將可以體驗更加豐富的一站式云服務；全球百萬開發者則可以借助應用“創新工廠”，快速實現創新業務的孵化。華為同時啟動了“云帆”計劃，與合作伙伴為各行業提供信息化解決方案，構筑生態鏈。

基于電信運營商的需求來做云平臺、云應用，也是華為“云計算”的戰略之一。任正非表示，“在云平臺的前進過程中，華為將綁定電信運營商去創新。華為與其他廠家從IT走入云的不同之處在于，我們做的云，電信運營商馬上就可以用，容易促成它的成熟，在云平臺上，我們將在不太長的時間里趕超思科和谷歌。”

云計算挑戰了誰？

一般來說，云計算從技術層到服務層可以分為四個層次，每個層次都有主要的供應商（見表）。

從表中可以看出，在云計算的四個層次中，華為在三個層次中都有投入，也有不少的產品，因此華為是全球少數幾家具備端到端云計算解決方案能力的廠商之一。其實第四個層次的SaaS（軟件即服務）華為也有涉足，華為業務與軟件產品線的新業務部門就曾經做過SNS社區網站，還做過云存儲網站，只不過由于顧忌與運營商的業務發生沖突，一直也沒有正式推出。

如果從行業上來說，電信運營商仍然是華為最重要的市場。目前華為內部涉及到云計算的主要有核心網、數據通信、業務與軟件等產品線。華為能夠提供給電信運營商的有刀片服務器，加上軟交換、HLR平臺等軟件就組成了一個全IP核心網，足以取代運營商現在的核心網。

未來，IP取代傳統電信網是大勢所趨。舉個例子，你現在就可以通過比如VOIP、MSN、QQ、Skype等方式而不是電話機撥打電話，他們走的都是IP網絡。而且，搞IP的互聯網運營商對電信運營商的沖擊已經非常猛烈，要不然中移動董事長王建宙也不會說：“不進入谷歌的地盤，遲早會被谷歌干掉。”

但是，電信運營商本質上還是服務商，他們畢竟不像谷歌那樣有深厚的技術實力，要開展云計算服務，自己在技術能力上力有不逮。這個時候，華為站出來說我幫你全部搞定，他們當然欣喜若狂了。目前，國內三大運營商都在與華為合作云數據中心，華為也已經在歐洲做了一些云計算的試點，據說效果還不錯。

當然，云計算也許是華為全面進入企業市場的信號，很多廠商早就已經在企業市場上開始云計算服務了，例如亞馬遜的EC2，IBM的藍云計劃，等等。華為既然要做云計算，肯定不會只盯著電信運營商市場。實際上，有著技術供應商、PaaS和IaaS三重身份的華為完全可以給企業客戶提供端到端的云計算解決方案。

互聯網運營商對于云計算的需求也大，至少不比電信運營商小。其中，谷歌等具有較強技術實力的互聯網運營商都是自給自足：自己攢服務器，自己開發中間件，自己做云平臺。華為除了能賣點白牌服務器之外，似乎沒有別的機會。任老板之所以把思科作為超越對象，就是因為思科是最主要的IP硬件產品提供商，華為將會與思科在交換機、路由器和服務器上一較高低。

由于國內互聯網運營商沒有那么強的技術實力，華為的機會也就來了。據了解，國內前三大互聯網運營商都部署了華為的數萬臺刀片服務器，華為再向他們推廣云計算解決方案，也就是順理成章的事情了。未來，金融、政府也會成為云計算用戶，華為會有很多的機會。

目前，華為已經不再把愛立信作為自己的追趕目標了，因為只要華為把云計算搞成了，超過還沒跑出電信圈的愛立信應該不在話下。

面對三大問題

在今年舉行的“Novell2010年云計算大會”上， 華為公司陸衛東博表示，IT技術與CT技術在高速發展的同時，也在走向融合。如今，在網絡化的世界里出現了新四大特征：新客戶體驗、新商業模式、新業務運營模式、新網絡架構。云計算帶來了一系列的變革，這場變革當中運營商也會面臨挑戰，華為預計5-10年運營商會面對三大問題。

首先，如何提高ARPU值。以前每年應收收入只有4％-5%，這樣的增長速度比較慢。運營商必須想辦法尋找新的業務來填充，提高ARPU值。從現網收入結構來看，傳統的話音和低速數據業務是主要來源。

其次，解決帶寬難題。華為預計未來5年帶寬增長8倍，10年的帶寬增長達到75倍。帶寬的增長勢必會引起方方面面價格的變化，設備的變化。從現網的情況來看，網絡流量給運營商帶寬帶來壓力的同時，卻沒有給運營商帶來豐厚的利潤，增量不增收的情況成為困擾運營商的難題。

篇8

本文是基于物聯網技術的現代物流系統建設進行系統論述，著重分析了現代物流領域物聯網系統發展的基礎概況、總體設計、技術手段及實施步驟等。

關鍵詞：現代物流;物聯網;建設

中圖分類號： G250 文獻標識碼： A

物聯網（Internet of Things）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，按約定協議把物品與互聯網相連接并進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

由于現代物流要求需求信息的獲取更加及時、快捷、準確，動態信息的傳遞、共享更加精確，指揮決策更加智能、科學，在物流領域構建物聯網系統是解決上述問題的一條重要途徑。

1 物流領域構建物聯網系統的基礎

1.1 物聯網得到了政府政策支持

物聯網發展得到了政府政策的積極支持。《國家中長期科學與技術發展規劃（2008—2020年）》和“新一代寬帶移動無線通訊網”重大專項均將物聯網(傳感網)列入重點研究領域。而對于物流領域的物聯網建設而言，這無疑是從政府上得到的大力支持。

1.2 物聯網發展具備較大的技術優勢

我國對于物聯網發展具備一定的技術優勢。在無線智能傳感器網絡通信技術、微型傳感器、移動基站等方面都已取得重大發展，且對于物聯網相關技術標準制定也有一定話語權。這些都可以作為對物流領域內物聯網的建設的技術指導。

1.3 現代物流對物聯網技術應用提出需求

隨著物聯網技術的不斷進步，其在以物流領域為代表的各領域中都將得到更加廣泛的應用。隨著我國市場經濟繁榮程度不斷加深，物流領域內的服務水平與成本之間的矛盾也在日益凸顯。消耗高、節奏快、數量大、持續性強等現代物流特征對物流系統較強的自動化、可視化水平提出了新的挑戰。

2 現代物流領域構建物聯網系統的總體設計

現代物流領域構建物聯網系統的框架設計將根據構建物聯網系統框架的建設需求，從感知層、網絡層、應用層等方面，以市場需求為起點，以供應商為終點，對物流領域構建物聯網系統進行系統框架設計。

2.1物聯網系統的功能需求

2.1.1對物流業務受理、開通等功能

要建成物流領域物聯網系統框架，首先要再面向客戶、傳感器廠商、第三方行業應用提供商的運營服務體系，包括組織、歷程、產品、支撐系統，其中支撐系統應具備業務受理、開通等功能，能夠提供物聯網產品的快速開通服務。

2.1.2對物流信息采集、存儲、計算、展示功能

物流領域物聯網云平臺需要支持通過無線或有線網絡采集傳感網絡節點上的物品感知信息，進行格式轉換、保存和分析計算。在物聯網環境下，將更多的設計基于時間和空間特征、動態的超大規模數據計算，并且不同行業的計算模型不同。這些應用所產生的海量數據對物聯網運營平臺的采集、存儲、計算能力都提出了巨大的挑戰。

2.1.3對物流的靈活拓展應用模式

物流領域物聯網不可能是一個封閉運行的應用系統，需要具備第三方行業應用的集成能力，既要提供給第三方物流領域構建物聯網技術的技術手段。側重從傳感技術應用、自動倉儲系統建設。運輸智能調度與可視化建設。信息標準建設、數據中心建設等技術層面，探索構建物聯網系統的方法手段。

2.2 框架設計

物聯網和互聯網的層次結構不同，從網絡架構上可將其分為三層，最基礎的是感知層，即通過傳感技術隨時隨地獲取物體本身或周邊各種動態信息，這些構成了網絡傳遞的基礎數據；第二層是網絡層，即將感知層感知到的信息通過無線或有線網絡進行實時傳送，在技術上必須保證無縫互聯、可靠傳遞；第三層是應用層，通過中央處理器、網絡云計算等技術，對收到的各種實時數據進行處理，實現對物體的智能化管理和控制，真正達到人與物溝通的結構框架。

2.2.1感知層

數據采集與感知主要用于采集物理世界中發生的物理事件和數據，包括各類物理量、標識、音頻、視頻數據。物流領域物聯網的數據采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術。傳感器網絡組網和協同信息處理技術實現傳感器、RFID等數據采集技術所獲取數據的短距離傳輸、自組織組網以及多個傳感器對數據的協同信息處理過程，以便完成物流感知。

2.2.2網絡層

作為物流領域網絡，要求物聯網實現更加廣泛的互聯功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性的進行傳送，需要傳感器網絡與移動通信技術、互聯網技術相融合。

2.2.3 應用層

物流領域互聯網的應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。其中應用支撐平臺子層用于支撐物流信息跨行業、跨應用、跨系統之間的協同、共享、互通的功能。

2.2.4 公共技術

物流領域物聯網的公共技術不屬于物聯網技術的某個特定層面，而是與物聯網技術架構的三層都有關系，它包括標識與解析、安全技術、網絡管理和服務質量管理。

3現代物流領域構建物聯網系統的技術手段

現代物流領域物聯網作為新興事物才剛剛興起，其技術細節設計很多方面，諸如射頻識別（RFID）、無線傳感網（WSN）、嵌入式系統、全球定位系統（GPS）、IPV6、云計算、智能技術、新材料技術等等，其中對于物流領域物聯網起到關鍵推動作用并具有代表性的是無線傳感網（WSN）、IPV6和云計算。

3.1 無線傳感網（WSN）

是物流領域物聯網的觸角和神經，也是物流領域物聯網的核心和進一步研究的重點。由于物流物聯網終端移動性的隨機分布性，因此快速穩定、高效智能、安全保障的無線傳感網性能尤為重要，滿足大規模、高密度、低成本、低功耗、強容錯、自組織、節點對等、動態拓撲是其基本要求。

3.2 IPV6 技術

首先，針對目前的IPV4地址已經枯竭的現狀，IPV6能夠為物流領域物聯網終端提供充足的IP地址，要實現物流領域物聯網廣泛應用，IPV6是必然的選擇。其次，IPV6本身固有的地址自動配置、路由首部、鄰居發現、動態家鄉地址發現機制等屬性也決定了IPV6相比于IPV4更適合于解決移動性和高速率問題，IPV6數據采用1個8位Class字段和1個20位Flow Labe字段識別傳輸，其服務質量遠高于基于“盡最大努力”（Best Effort）傳輸的IPV4。再次，IPV6以其內嵌的安全機制提供了比IPV4網絡更安全的環境，IPV6協議棧內嵌IPSec協議可以提供兩端數據的加密通信，IPV6支持的子網節點數量巨大，給黑客掃描增加了極大難度，相比IPV4更加安全。

3.3云計算

云計算是近年來提出的繼分布式計算、網格計算和并行計算之后的躍升和發展，它以互聯網為依托，采用面向服務的體系結構，并融合虛擬化技術。云計算應用前景十分廣泛。物流領域物聯網與云計算技術相結合，一方面擴展了物流領域物聯網應用層的范圍，另一方面也能獲得更高性能的計算能力、存儲能力和數據處理能力。

4 物流領域構建物聯網系統的實施步驟

針對當前物流體系建設現狀，提出分階段重點突破的建設步驟。

4.1 第一階段，試點示范階段

基于物聯網技術的物流系統建設，首先要選取相關試點區域實施試點示范。對于試點區域的選取，可從經濟環境、物流環境、政策環境、信息化程度等多方面實施考量，以物流需求為牽引，協調多方要素，推進物聯網技術與物流系統的有機融合，以完成試點區域建設工作。

4.2 第二階段，應用推廣階段

在第一階段工作基礎上，將試點區域成果與缺陷實施科學考量，在對各項反饋信息進行充分分析處理后，對物流領域物聯網應用進行普及推廣，同時要加強物流領域物聯網推進的績效考核，實行全流程管理，規范各領域推進策略，基本實現物流領域物聯網的全面應用。

4.3 第三階段，穩定發展階段

篇9

關鍵詞：云計算；數字化；高校

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)27-7297-03

Cloud Computing in the Construction of the University Digital Research

TANG Tao

(Information Network Center, Anhui University of Architecture, Hefei 230022, China)

Abstract: Cloud computing system using the vast resources of the Internet to a new computing model to provide services. This paper describes the basic principles and characteristics of cloud computing on the basis of cloud computing technology to universities build digital effects, and cloud computing technology to universities build digital opportunities.

Key words: cloud computing; digital; university

云計算是下一代網絡計算平臺的核心技術，是一種新的計算模型，它的出現宣告了低成本享受超值服務的到來。目前，與云計算相關的網絡應用與服務已應用到高校數字化建設中，云計算對高校數字化帶來的影響和機遇值得我們重視和深思，有必要對其進行系統、深入的研究。

1 云計算概述

1.1 云計算的基本原理

云計算是分布式處理(Distributed Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發展，是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，把存儲在大量分布式計算機產品中的大量數據和處理器資源整合在一起協同工作，使相關的計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機中。

云計算系統的建設目標是將運行在PC 上、或單個服務器上的獨立的、個人化的運算遷移到一個數量龐大服務器“云”中，由這個云系統來負責處理用戶的請求，并輸出結果，它是一個以數據運算和處理為核心的系統。

1.2 云計算體系結構

云計算平臺是一個強大的“云”網絡，連接了大量并發的網絡計算和服務，可利用虛擬化技術擴展每一個服務器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結合起來，提供超級計算和存儲能力。通用的云計算體系結構如圖1所示。

1) 云用戶端：提供云用戶請求服務的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務、配置和管理用戶。打開應用實例與本地操作桌面系統一樣。

2) 服務目錄：云用戶在取得相應權限（付費或其他限制）后可以選擇或定制的服務列表，也可以對已有服務進行退訂的操作，在云用戶端界面生成相應的圖標或列表的形式展示相關的服務。

3) 管理系統和部署工具：提供管理和服務，能管理云用戶，能對用戶授權、認證、登錄進行管理，并可以管理可用計算資源和服務，接收用戶發送的請求，根據用戶請求并轉發到相應的相應程序，調度資源智能地部署資源和應用，動態地部署、配置和回收資源。

4) 監控：監控和計量云系統資源的使用情況，以便做出迅速反應，完成節點同步配置、負載均衡配置和資源監控，確保資源能順利分配給合適的用戶。

5) 服務器集群：虛擬的或物理的服務器，由管理系統管理，負責高并發量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應用服務，云數據存儲時采用相應數據切割算法，采用并行方式上傳和下載大容量數據。用戶可通過云用戶端從列表中選擇所需的服務，其請求通過管理系統調度相應的資源，并通過部署工具分發請求、配置Web應用。

1.3 云計算服務層次

在云計算中，根據其服務集合所提供的服務類型，整個云計算服務集合被劃分成4個層次：應用層、平臺層、基礎設施層和虛擬化層。這4個層次每一層都對應著一個子服務集合，為云計算服務層次如圖2所示。

1) 云計算的服務層次是根據服務類型即服務集合來劃分，云計算體系結構中的層次是可以分割的，即某一層次可以單獨完成一項用戶的請求而不需要其他層次為其提供必要的服務和支持。

2) 在云計算服務體系結構中各層次與相關云產品對應。

3) 應用層對應SaaS軟件即服務如：Google APPS、SoftWare+Services。

4) 平臺層對應PaaS平臺即服務如：IBM IT Factory、Google APPEngine、。

5) 基礎設施層對應IaaS基礎設施即服務如：Amazo Ec2、IBM Blue Cloud、Sun Grid。

6) 虛擬化層對應硬件即服務結合Paas提供硬件服務，包括服務器集群及硬件檢測等服務。

1.4 云計算技術層次

云計算的技術層次主要從系統屬性和設計思想角度來說明云，是對軟硬件資源在云計算技術中所充當角色的說明。從云計算技術角度來分，云計算大約有4部分構成：物理資源、虛擬化資源、中間件管理部分和服務接口，如圖3所示。

1) 服務接口：統一規定了在云計算時代使用計算機的各種規范、云計算服務的各種標準等，用戶端與云端交互操作的入口，可以完成用戶或服務注冊，對服務的定制和使用。

2) 服務管理中間件：在云計算技術中，中間件位于服務和服務器集群之間，提供管理和服務即云計算體系結構中的管理系統。

3) 虛擬化資源：指一些可以實現一定操作具有一定功能，但其本身是虛擬而不是真實的資源。

4) 物理資源：主要指能支持計算機正常運行的一些硬件設備及技術。

2 云計算的特點

2.1 服務提供的多元性

云就是龐大的計算機群，具備極高的計算、存儲能力，能夠完成單機所完不成的海量計算、存儲等工作。云將調用云中的計算機群，使用基于海量數據的數據挖掘技術來搜索網絡中的數據庫資源，并運用各種方法為用戶反饋出盡可能詳盡、準確的結果，極大的擴展了而不是傳統意義上的基于某個具體服務器為用戶提供相應服務的工作模式；同時云中的計算機可以通過相應技術保持網絡數據庫信息的及時更新，用以保證用戶服務的快速、準確。

2.2 使用的便捷性

在云計算模式中所有應用和服務請求的數據資源均存儲在云中，用戶可以在任意場合、時間通過網絡接入云平臺，使用統一的云服務，按照自身的需求獲取所需信息，并可以實現不同終端、設備間的數據與應用共享，為工作帶來極大的便利和效率。

2.3 服務的安全性

分布式系統具有高度容錯機制，云計算作為分布式處理技術的發展，依托數據存儲中心可以實現嚴格、有效的控制、配置與管理，具有更好的可靠性、安全性和連接性能，同時高度集中化的數據管理、嚴格的權限管理策略可以讓用戶避免數據丟失、病毒入侵等麻煩。

2.4 用戶端設備成本低廉

由于云計算模式下大量的計算及存儲工作都被放到了網絡上，作為個人的用戶端就完全可以簡化到只有一個瀏覽器了。云計算模式中用戶只需通過網絡使用服務商所提供的相關服務，并按實際使用情況付費，具體的計算機系統硬件配置、設備運行維護開支和服務器系統軟、硬件升級都由云服務提供商來完成。云計算的端設備和現在的PC機相比，云計算終端功耗低，成本低廉，終端用戶使用簡單，維護方便。

3 云計算對高校數字化建設的機遇

3.1 云計算能大大節約信息化的資金投入

目前的高校數字化建設中成本主要來源于軟硬件的購置、日常維護及設備更新等，如果將這些建立在云計算和服務的基礎之上，將大大減少資金投入。其一，整個網絡課程建設的基礎平臺將是云服務提供商提供的跨平臺、運算能力強大、資源豐富的統一的通用信息平臺，無需購買本地服務器，僅需投入少數管理終端及云接入設備即可；其二，所有的服務提供均由云端提供，無需為保證服務器運行的可靠性、保證存儲在服務器中的數據資源的安全以及避免因網絡訪問異常導致服務器癱瘓而對網絡服務器響應及接入數量等進行限制，因此原來維護、升級等工作幾乎降至最低，管理成本也相應可以大大降低。

3.2 真正實現資源整合，建立統一的資源平臺

將高校數字化建立在云計算和服務的基礎之上，將繁重的網絡信息平臺建設、服務器的配備、課程資源的存儲與管理等工作交給云服務提供商，那么現有分散的、自成一體、本地化的網絡信息平臺將轉變成為一個與具體網絡運行環境、網絡服務器系統、網絡操作系統無關的強大的統一的通用信息平臺，在這個平臺上以成千上萬的云服務器為依托，擁有著極其強大的計算功能、海量的網絡資源，現有的網絡課程建設中存在的軟、硬件資源重復投入、虛擬化教學設備運行能力支持等問題將迎刃而解。

3.3 云計算的應用能夠保證高校師生的信息安全

校園網內的計算機病毒的防控一直是一個十分棘手的問題，尤其在多媒體教室及計算機實驗室。一臺機器中毒，很快就會傳遍所有機器。殺毒軟件授權使用費用對高校來說也是一筆不小的開支，但對病毒仍不能有效的防控。而在云計算環境下，云計算提供商擁有先進技術和專業團隊來負責這些資源的安全維護工作，師生們只需通過網絡，就能訪問自己的數據。本地不再存儲任何數據，因而不用擔心病毒入侵造成的破壞。所以，云計算在高校的應用既省去了高校在信息安全方面的開支，又確保了高校師生的信息安全。

4 結束語

云計算能為高校數字化提供所需的基礎設施和軟件環境，幫助高校擺脫資金不足、專業技術人員匱乏等各種困擾，其在高校教學、科研中的應用前景十分廣闊。云計算的發展趨勢已經呈現，一定會為高校的教學質量、科研水平等方面的提升貢獻出自己的力量。信息技術已經從計算機時代走向互聯網時代，教育信息化也將從以計算機輔助教育應用為中心走向以數據、計算和服務為中心。云計算為這種轉變提供了機會和技術實現，并使之成為可能，為高等學校教育信息化的發展和建設提供了新的模式。

參考文獻：

[1] 朱近之.智慧的云計算―物聯網發展的基石[M].北京:電子工業出版社,2010.

[2] Anthony T.Velte,Toby J.Velte，Robert Elsenpeter.Cloud Com- puting-A practical Approach[M].USA:McGrawHill,2010.

[3] 陳阿林.云計算應用直通車[M].重慶:重慶出版社,2010.

篇10

關鍵詞：物聯網；Wifi；嵌入式技術；電源管理

中圖法分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)21-5197-03

Research For Smart Objects Associated Terminal of the Power Management Based on WIFI Platform

QIAN Jian-bo1, YU-Zheng-yong1, YANG-An-kang2

(1.Huai'an College of Information Technology, Huai'an 223003, China;2.University of SouthEast, Nanjing 210000, China)

Abstract: This paper presents a WIFI technology-based smart materials associated power management system design. The termianl of this system is a new type of intelligent equipment, its design based on the concept of things, breaking the previous way of intelligent instrument design, embedded technology, wireless communication technology are combined to form self-organized, easy to configure the smart things together power management network. The combination of these Intelligent terminal can be formed together with the things of Internet to enhance the level of the power management.

Key words: things of internet; wifi; embedded technology; power management

經過多年的發展，電源管理系統已經由原來的遠程抄表系統，成為集中式的綜合信息管理系統。其產品功能不僅在于能遠程對電源進行控制，或是對設備用電安全進行監控，更在于可以利用合理的電源分配，對整個網絡中的設備運行進行電源級配置，以實現環保節能的目的。在一個智能物聯化的電源管理網絡中，每個電器的用電情況都會影響周圍電器，通過物與物間的非人工參與的信息溝通，實現設備節能狀態的自動切換。比如在一個智能辦公室中，關閉一臺辦公電腦的電源，該信息將通過“智能物聯網絡”自動傳遞給相關的設備，這時周圍的掃描儀與打印機將自動切斷電源，而另一層樓的值班傳真機將自動打開電源，進入工作狀態。通過物聯網的智能管理，既能減輕人的操作，又能減少因為人的疏忽而帶來的能源浪費。研究并開發具有物聯智能的電源管理系統，不僅能提升管理水平與工作生活質量，而且可以節約能源，從而更好地實現可持續發展，符合我國和諧社會的建設目標。

本文將在電源管理系統中引入“智能物聯”概念，不僅能提升電源管理系統技術水平，而且為其他裝備的“物聯改造”提供了理論與技術指引。從技術角度上看，電源管理系統是一個具有典型性的分布式裝備系統，其每個終端設備都是一個小型化的可編程儀器裝備，而整個系統建立在一個通信網絡基礎上。利用智能物聯相關技術，對電源管理系統的終端與網絡進行適度改造，從本質上使其從“互聯形態”發展到“物聯形態”，其研究與改造經驗是可以移植到類似的分布式裝備系統中。

1 物聯網與智能型終端

1.1 物聯網技術概述

智能物聯網絡（簡稱物聯網）[1]是在計算機互聯網的基礎上，利用射頻識別技術、無線通信技術、紅外線感應技術、全球定位技術、激光掃描技術等信息傳感設備，按照約定的協議把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。與傳統的互聯網不同，物聯網是面向“物”與“物”間交流的網絡，在這個網絡中物品間能夠進行“交流”而無需人工干預。在互聯網中，“人”是信息交流的主體，而在物聯網中，“物”是主體，物聯網中的“物”要像互聯網中的人一樣，具有一定的“信息處理與分析”的“智力”，所以物聯網的核心目標是要讓物具有足夠的智能，可以參與信息的交互。物聯網有三大結構層次：底層是感知層，主要是具有智能的感知終端，其作為網絡節點對被測物體進行數據采集與控制；中間是網絡層，其主要是利用不同的網絡技術，實現信息的傳輸與共享；上層是應用層，其主要是對于網絡中數據進行分析處理。物聯網的核心技術為：感知技術（物聯化）；網絡智能算法（智能化）與分布式數據存儲與計算技術（互聯化）。

目前物聯網的研究更側重在感知層與應用層方面[2]。在感知層方面，其趨勢是研發更先進的傳感設備，將其微型化，集成在物體上；在應用層方面，側重研究更具動態性的智能模型，以便對分布式動態網絡中的信息流進行更好地控制。作為新一代的信息技術，物聯網應用將遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域，而相關檢測儀器設備技術與人工智能技術的研究將會極大地推動物聯網的發展。

電源管理系統是利用信息技術，通過網絡遠程對設備的供電情況進行檢測與控制的信息管理系統。與電力控制系統不同，電源管理系統主要面向一般電器的電源控制，不涉及強電的傳輸與配備控制。電源管理系統的主要功能是遠程對設備的電源進行監測，對異常情況進行報警，并可根據指令開關遠程電源。電源管理系統是從遠程抄表系統發展而來，最初是基于雙絞線的遠程抄表系統。經過改進，遠程抄表系統具有了異常監測功能與電源開關控制功能，逐步發展為電源管理系統。目前電源管理系統廣泛地應用于樓宇自動化與設備管理自動化等方面，比如常見的樓宇門禁系統就是電源管理系統的典型應用。以電源管理系統為基礎，還可拓展出許多信息管理系統，比如教學機房管理系統就是將教務管理系統與電源管理系統相結合的產品。目前電源管理系統的傳輸信道已經逐步由雙絞線網絡向有線以太網發展，其檢測終端由單片機向嵌入式發展，其檢測感應器由單一感應器向多感應器發展。而且由于環境保護觀念的不斷發展，電源管理系統的功能已從原來的遠程控制，轉向節能環保。在節能環保領域中，電源管理系統將成為最核心的技術。

1.2 物聯網中的智能型終端

物聯網之“物”可分為“智慧物”和“智慧型物品”類：前者為動植物類，具有的“智慧”是物的形成和進化之使然，只是智慧的程度不同而已；后者所指的“物”則屬于人工造物范疇，所具有的智慧需要以一定的技術為物質基礎，并通過特定的設計方法和解決方案來實現。

“智慧型物品”[3]，或稱“智能型終端”以人工智能為基礎，但又不同于傳統的智能產品。智能產品是指可以理解、接受和執行人類指令，并具有一定程度的推理、判斷和處理事件的機器人之類。其智能是設計師和工程師賦予的，是人工造物的智能而不是人類所具有的智慧。智慧型物品是智能產品的更高層次，是智能化和互聯網結合的產物，是在一定程度上具有人類智慧的人造物。雖然有時也將物聯網語境中的人造物稱為智能產品，但用智慧型物品的稱謂更能體現物聯網特征。

因此，從技術層面角度上看，智能型終端是組成物聯網絡的核心要素。沒有智能型終端的網絡不是物聯化的網絡，其也不具有物聯特性。而只有設計與制作具有智能的終端，才能構建具有物聯特性的網絡。

2 物聯電源控制網絡結構

基于無線WIFI技術平臺的智能物聯電源管理系統如圖1所示，通過在每個被控終端嵌入一個具有無線WIFI的智能控制終端，使它們自組網絡，接受控制中心的命令并將路燈的狀態反饋給控制中心。

每個控制終端根據控制中心的指令，對每臺設備的電源運行情況進行監控，自動將當前電源的運行數據上傳到中心服務器上。中心服務器將對這些數據進行存儲分析，自動對網絡內設備進行智能調控。從而這些終端能夠通過WIFI模塊，與附件的其它終端進行通信，實現智能物聯。

3 智能型終端設計

3.1 硬件模塊設計

無線通信模塊的MCU為Freesclae公司MC13213[*]，MC13213采用SiP技術在9×9mm的LGA封裝內集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射頻收發器。MC13213擁有4KB的RAM、60KB的FLASH，具有1個串行外設接口(Seria Peripheral Interface，SPI)，2個異步串行通信接口(Serial Communications Interface，SCI)，1個鍵盤中斷模塊(Keyboard Interrupt，KBI)，2個定時器/脈寬調制模塊(Timer/PWM，TPM)，1個8通道10位的模數轉換器(Analog/Digital Converter，ADC)，以及多達32個的GPIO口等。如所圖2示。

無線通信模塊采用無線WIFI技術，通信覆蓋半徑可達150m，能與在其覆蓋范圍內的任何節點自組網絡和進行通信，除了實現電源終端的物物相聯以外，還具有調節電子鎮流器的功率輸出(30%～100%)，實現節能和運行監控，檢測供電線路的電流、電壓、功率因數以及、被控供電設備的工作狀態，當發生故障時，實時向監控中心和相關部門報警等功能。

無線通信模塊還進行了防雨、防潮、防雷電、防電磁干擾設計，并充分考慮了安裝方便、維護簡單和可恢復性，可以根據現場環境嵌入在不同供電設備的監測位置。

3.2 軟件設計

本系統的終端要承擔電源監測與無線傳輸功能，同時還要具有一定的智能判斷能力，可以根據當前狀態進行

目前實時嵌入式操作系統的種類繁多，大致上可以分為兩大類：商用型和免費型，前者系統功能穩定、可靠，并有完善的技術支持和售后服務，建立應用開發較為容易，但價格昂貴，代表性的有美國Wind River公司的Vx Works操作系統、Microsoft公司的WinCE操作系統；免費型可以節約成本，且便于開發，代表性的有uCLinux和uC/OS2II等。由于uC/OS2II系統結構簡單，編程工具絕大部分是C語言編程，可以在大多數界面友好的編譯器中編譯生成目標代碼，如BorlandC、Keil、ADS1 .2等工具，且其內核最小可以到幾k，可以在多種體系結構的微處理器上移植，所以本系統選用的是uC/OS2II操作系統。

從uC/OS2II的軟件體系結構中可以看到，如果要在S3C44B0X上使用uC/OS2II，必須為其編寫OS_CPU.H,OS_CPU_C.C,OS_CPU_A. .ASM三個文件，分別用于定義數據類型、定義堆棧單元及增長方向、定義開關中斷的宏；任務堆棧初始化、系統鉤子函數定義;定義高優先級任務調度、任務級任務切換、 中斷級任務切換及時鐘中斷處理等函數。

本單元軟件設計則主要是功能任務的實現對被測設備的電源數據的采集、 存儲、傳輸與控制，建立了以下6個系統任務來完成該單元的功能。

1) 系統啟動任務。用于硬件初始化，建立其他功能任務和所需要的消息、信號量、事件標志組等，以及初始化所有用到的全局變量。

2) 鍵盤任務。用于讀取查詢當前按鍵值，并調用相應的函數，執行相應的操作，并更新顯示。

3) 實時時鐘任務。用于更新當前時間顯示。

4) 蜂鳴器任務。用于對系統各種報警提示，任務一直循環等待消息，若有系統消息，則根據消息內容調用不同的蜂鳴聲。

5) 電源運行監測。通過電源傳感器獲取當前被測設備電源運行狀態，并能通過GPIO的電平跳變控制固態繼電器，從而實現電源遠程控制，其具體實現流程見圖3所示。

6) 無線數據收發任務。循環等待系統消息，根據內容將當前無線發射模塊地址修改為對應終端的無線模塊接收地址，并輸出相應指令后開啟發射，判斷是否正常，若正常則傳輸當前設備運行狀態和電源采集數據，否則重新等待直至服務器空閑。當出現外部設備電源異常波動時，提示報警，且自動向服務器發送消息，具體流程見所圖4示。

4 結論

本文所提出的一種基于WIFI無線通信系統的智能物聯電源管理終端的設計方案。該終端是一種新型的智能儀器設備，其基于物聯網設計理念，打破了以往的智能儀器設計方式，將嵌入式技術、無線通信技術相結合，組成具有自組織、易配置的物聯智能型物品。通過這些物聯元件的組合，可以建立具有物聯特性的網絡，提升整個電源管理水平。經過實驗測試，該終端具有良好的運行效果與性能特性，可適于在不同的環境下進行運行。

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