基于物联网的设备管理

基于物联网的设备管理（精选8篇）

基于物联网的设备管理 篇1

基于物联网技术的智能车辆管理系统

引言

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

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

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

ETC系统由后台系统、车道控制器、速度传感器装置和微波通讯设备等组成。

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

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

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

2.1 设计思路

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

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

2.2 模块设计

2.2.1 RFID读写设备

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

无源RFID系统由无源RFID标签、天线、RFID读卡器组成，如图3所示：

2.2.2 视频监控及图像传输部分

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

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

2.2.3 无线传感器网络

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

5、图6所示。

2.2.4 GPRS通信设备

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

2.2.5 综合决策终端

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

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

基于物联网的设备管理 篇2

传统的重要设备监管通常依靠人力, 按一定监管制度执行。这种传统方案存在着不能实时反馈设备状态、由于人的因素还可能存在监管不到位的弊端。利用物联网对设备 (物品) 进行联网监管不仅节约人力成本, 而且可以实时了解设备状态, 对重要设备进行无缝的远程监控, 对突发状况可以在第一时间作出应急反应。该方向的研究具有很强的现实应用的价值。

1 系统总体方案设计

本论文的研究是基于物联网技术针对重点设备 (或危险物品存放) 进行有效远程监管的系统。以ARM (Advanced RISC Machine) 为核心主控制单元, 结合3G网络技术、GPS模块、指纹识别模块、摄像头监控、各类新型传感器等, 完成对设备的操作人员权限管理、设备工作状态、位置等信息进行远程监控。系统安装在被监控设备 (或危险物品存放箱) 上, 布置无线移动微型基站, 提供Web服务功能, 将被监控物体上的实时信息通过GSM/CDMA网络进行远程传输, 使监控人员能及时做出反应:通过手机短信、web页远程监控界面监控或发出相应动作指令。同时可对被监管对象上的监控系统可以通过空中无线升级, 方便维护, 保证安全。

系统总体设计, 由ARM数据处理单元收集传感器信息及GPS数据, 并通过3G网络将数据传输到远程监控中心、用户手机, 监控中心可以通过Web方式进行远程访问。设备 (物品) 的使用通过指纹模块的设别来确认合法用户, 亦可以利用GSM/CDMA网络进行远程控制设备的锁定或指定动作。远程监控中心可同时对多个被控对象进行监控, 对被控对象的监控数据进行保存, 还可进一步完成数据挖掘。

整个系统设计包含:ARM为核心的被控设备 (物品) 前端的主控单元 (包括数据采集) 的软硬件设计、基于B/S模式的远程监控中心系统设计。系统总体框架图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 ARM系统板

本项目所用的系统板采用ARM处理器:Samsung S3C6410XH-66, ARM1176JZF-S内核, 主频667 MHz。系统板包含3G模块, 摄像头模块, 指纹识别模块, GPS模块以及多种传感器模块。

2.2 指纹模块

我们采用的指纹模块是TFS-M53高级DSP指纹模块[2], 是深圳市十指科技有限公司2011年推出的“高速度、快识别、高稳定性”专用于指纹卡方案二次开发集成应用的新型指纹模块, 模块以TI公司的TMS320VC5501高速DSP, 提供UART接口和通讯协议, 用ARM控制模块进行指纹录入、指纹上传、指纹下载、指纹存储和指纹比对等工作, ARM系统把所采集到的指纹数据上传并存储于智能卡内, 在使用时下载智能卡内指纹 (双指纹) 数据到模块缓存中, 并与当前采集指纹进行比对的一种新的认证模式, 这种模式完全突破指纹存储容量、比对速度和出错率的瓶颈, 大大提高指纹的安全性和方便性, 是一种全新的应用方式, 能很好地承担系统合法用户的识别工作。

2.3 摄像头模块

本系统所用的USB摄像头是中星微公司的ZC2301P。摄像头ZC2301P采集的视频信号经压缩后形成的视频数据流会通过内部总线传送到嵌入式Web服务器上, 用户可通过登陆Web网页直接观看Web服务器上的视频图像, 实时监控设备周围环境, 方便监管人员实时操作, 从而保障了系统的安全性。

2.4 温度、湿度、加速度模块

温度、湿度、碰撞传感器模块用来感知系统周围的温度、湿度以及强拆等风险, 通过ARM开发板采集, 提高了系统的安全性能。

2.5 3G模块

监控中心通过3G模块与ARM控制单元连接, 主要进行实时监控、接受信息、发送命令、存储数据及突发情况录像自动保存等, 在PC上位机上利用面向对象的程序设计技术实现, 通过3G模块实现无线远程通信, 应用更灵活。

3 系统方案实现

基于物联网的设备 (物品) 监管系统包含:ARM控制单元、GPS模块、3G模块 (GSM模块) 、各类传感器模块、监控中心。系统功能模块如图2所示。

ARM主控单元通过移植嵌入式操作系统、嵌入式Web服务器和相关接口硬件的驱动, 通过程序设计实现主要管理功能。ARM控制单元上主要装有GPS模块, 用于定位, 当被监管的物品发生盗窃或者非法移动的情况时, 监管人员可以利用GPS装置, 迅速地锁定其位置;碰撞传感器, 用于感应物品强拆、震动、碰撞, 一旦发生强拆等, 监管人员可以第一时间得知情况, 能够及时地采取措施, 进一步地缩小损害, 使物品得到有效地监管;指纹识别, 用于限制用户的使用权限, 利用指纹识别保密性高、能主动设别进入人员的身份的特点, 安全性将大大提高;摄像头模块, 用于发生异常时进行检测周围环境, 当发生异常情况时, 我们通过Web网页进行控制, 命令打开摄像头, 查看设备周围的情况是否出现异常, 并上传设备周围的状况, 存在本地主机, 以备监管人员查看, 采取补救措施;GSM模块, 用于手机短信的移动通信, 当设备出现异常情况时, 会自动发给监管人员提前设置好的手机号码, 将险情告知, 这样使信息及时有效地传输, 最大化地保证设备的安全性和可靠性。系统将根据功能要求协调各模块的设计。

监控中心通过3G模块与ARM控制单元连接, 主要进行实时监控、接受信息、发送命令、存储数据及突发情况录像自动保存等, 在PC上位机上利用面向对象的程序设计技术实现。运用3G技术可以实现无线远程连接, 基本不受使用地局域网络布线的限制, 提升运用范围。

ARM控制单元的本地终端上运行由QT程序编写的交互界面[3,4,5]。设计有登录窗口, 在用户输入正确的用户名和密码后, 窗口会跳转到指纹登录界面, 由此可以加强安全性能。当通过指纹识别后, 程序跳转到主界面, 显示有温度、湿度等工作环境信息, 结合嵌入式数据库SQLite的应用, 对合法用户信息进行录入、更新等操作。

系统的远程监控采用B/S模式, 在ARM上通过移植嵌入式web服务器, 实现基于Web方式的远程监控设备状态, 使系统的应用更灵活方便。我们采用的Web服务器是轻量级的嵌入式Web服务器Boa, 在ARM的Linux操作系统上完成Boa服务器的移植操作, Boa是一个嵌入式Web服务器, 能够生成动态的页面, 支持CGI, 比较适合嵌入式系统的应用。利用CGI应用程序, 采用C语言来编程实现对设备的控制。

用户在远程PC上打开HTML页面, 点击HTML页面上设备的控制按钮, 就会通过Internet把用户请求送到嵌入式Web服务器中, 服务器接收用户请求并交给CGI程序处理。通过网页中的内容就可以和硬件电路板上的硬件设备进行交互。使之便于灵活的通过普通上网平台进行操作、控制ARM控制单元, 实现远程监控的功能。登录网页后, 使用者将看到六个模块, 分别是数据查看、实时监管、报警信息、解除自锁、无线升级、退出。点击“数据查看”后将看到温度、湿度远程监控, 实现远程监控功能;点击“实时监管”后将看到“打开”、“关闭”摄像头选项, 监管人员可以远程查看设备周围的情况, 观察是否出现异常;点击“报警信息”后将看到报警器的状态:温度是否异常、湿度是否异常、位置是否异常, 分别使用温度传感器、湿度传感器、GPS定位来实现, 同时当管理人员处理结束后, 下面有停止报警按钮, 按钮即停止报警;点击“解除自锁”即可解除原来由非法移动、强制拆除造成的自锁;点击“无线升级”后可以远程升级系统, 给系统打补丁, 减少系统漏洞、提高安全性能, 还可以给系统增加新系统, 以顺应设备管理人员的需要;点击“退出”后将跳转主登录界面。

4 结束语

本文所提出的基于物联网技术的重要设备监管系统, 并利用Web访问的方式、手机短信通讯等手段, 弥补了传统设备监管的弊端, 使实时远程无缝的监控成为可能, 具有重要的研究价值和现实应用价值。本系统将多种网络技术的融合、多种传感技术的应用成为方案实现的依托, 当设备发生故障或被非法移动和破坏时, 实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理, 包括启动自锁程序、自动上传摄像头录像等, 体现功能的完整性。

参考文献

[1]工业和信息化部.物联网“十二五”发展规划[G].2011.

[2]TFS-M53指纹卡开发模块使用手册[G].深圳市十指科技有限公司, 2011.

[3]蔡志明, 卢传富, 李立夏, 等.精通Qt4编程[M].北京:电子工业出版社, 2011.

[4]瞿绍军, 刘宏.C++程序设计教程[M].武汉:华中科技大学出版社, 2010.

基于物联网的设备管理 篇3

关键词：应急物流；物联网；RFID；GPS；应急物流管理系统

中图分类号：TP315文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-03

Internet of Things Technology-based Logistics Management System for Emergency

Qu Xiaoling

(Government Office of Shanxi,Taiyuan030072,China)

Abstract:This paper present a problem in emergency logistics,mat-

erial-based networking technology is proposed emergency logistics management system construction program,and the overall framework of the program,function,and involved a more in-depth database design.

Finally,to sum up the meaning of technology in emergency logistics things.

Keywords:Emergency logistics;Internet of things;RFID;GPS;Emergency logistics management system

一、引言

应急物流是指为应对严重自然灾害、突发性公共卫生事件、公共安全事件及军事冲突等突发事件而对物资、人员、資金的需求进行紧急保障的一种特殊物流活动。根据需要，它包括应急物资采购、运输、储存、装卸、搬运、包装、配送以及信息处理等功能性活动。

我国的应急物流起步较晚。2003年SARS的爆发，才使得我国开始重视对应急物流的研究，尤其是经历过了南方雪灾和汶川地震后，应急物流发展中存在的问题逐步呈现出来，主要表现：1.应急物流的社会成本高、效率低、遗留问题多；2.缺乏一个统一的应急物流组织机构，组织指挥绩效低；3.应急物流信息化程度偏低，信息系统不够完善，难以满足应对紧急状态的要求。

RFID技术是物联网的关键技术之一，它是一种非接触式的自动识别技术，识别距离可达几十厘米到几米，识别过程无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。GPS技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。RFID技术、GPS技术结合GIS技术、互联网技术、现代通讯技术，可实现对应急物流过程中的所有物资进行可视性的跟踪和溯源，保障应急物资供应的数量和质量，并对应急物流车辆进行导航、定位，提高应急物流运输和配送的效率，使应急物资及时到达物资需求端。

因此，本文建议由应急物流指挥中心牵头，联合各个应急物资生产商、物流中心，建立一个统一的基于物联网技术的应急物流管理系统，对应急物流的采购、仓储、运输、配送等环节进行统筹管理。同时，制定配套的法律法规、规章制度、标准规范，保障整个应急物流体系的高效运行。

二、应急物流的运作流程分析

应急物流的运作是在突发事件发生后，由应急事件的需求产生的。应急物流的运作必须在最短的时间内，保障应急的物资需求，又要把物流成本控制在最低的范围之内。通过对应急物流业务的详细分析，可以将应急物流设定以下几个环节：应急物流协调指挥中心、物资供给端、物流中心以及物资需求端。其运作流程如下图所示：

流程图说明：

（一）应急物流指挥中心。首先必须成立应急物流指挥中心，统筹指挥救援物资的需求分析、筹集、运输、调度、仓储、配装、运输等工作，应急物流指挥中心本身并不进行物资采购、储存、运输等具体的业务，它主要负责根据收集来的信息，对各加盟物流中心的物资采购、储备、运输等方面进行指挥和指导的工作，使整个应急物流体系高效有序地运作。

（二）物资供应端。应急物流则与一般物流不同，它除了备用的应急物资储备，物资的供应端是多元且杂乱的。如果物资未加以整合分类就直接往灾区运送，将造成物资的浪费，配送低效率与物资重复运送等问题均可能会产生，因此，在应急物资供应端进行应急物资统筹集结管理非常重要。

（三）物流中心。主要功能是实现应急物资的采购、运输、仓储和配送。应急物流中心由众多的普通商业物流中心、企业加盟而成，可以根据灾情，灵活抽调各加盟物流中心组成一个保障体系，还可以将多个地区性的应急物流中心联网，组成一个区域性、全国性的应急物流体系，实施应急保障，使整个应急物流系统有序、高效、实时、精确。

（四）物资需求端。灾害发生时造成的混乱让信息流通不畅，在第一时间内也许无法得到需求详细信息，因而必须透过事前的资料收集，针对灾害发生区的地理特性、人口分布、人口结构等相关特性进行分析，预测物资需求量。同时，随着救援活动的进行，物资需求端会逐渐的恢复本身应有的机能，对应急物资需求的急迫性以及需求量会不断的变化，应当及时进行信息反馈，关注需求的变化。

三、应急物流系统建设解决方案

（一）建设目标

以GIS平台为基础，结合物联网关键技术，建立由应急物流指挥中心统一监控调度，由应急物流中心和各个应急物资供应商参与的，包括应急物资需求分析、应急物资采购、仓储、运输、配送、分发以及应急物流全程监控、优化调度、优化配置等不同的应急物流管理环节的应急物流管理系统，提高应急物流管理的可视性，降低物流成本，实现应急物流的时间效益最大化。

（二）总体框架

应急物流系统的总体架构是在SOA架构和物联网经典的三层架构的基础上进行设计，包括感知层、传输层、数据层、应用支撑层、应用层、展示层以及社会层面方面保障和信息化层面保障体系共8个方面的内容。具体系统总体架构图如下：

（三）系统功能

1.应急物资采购管理。

由于应急物流特有的目的性和紧迫性，应急物资的采购量一般相当大，时间上要求很高，供应商往往不是单一的，绝大部分市场商品都会由多个供应商同时提供，因此，对应急物资的采购进行科学的规范化管理非常重要。

采购管理主要包括制定采购计划、订单管理、采购结算三个主要组件。

制定采购计划：根据应急事件需要，制定采购计划，将采购需求变为直接的采购任务，根据实际情况充分发挥市场杠杆效应确定采购模式和采购价格，保证采购效率基础上尽可能的降低采购品的材料成本和采购过程成本，供应商选取尽量选取对RFID支持的供应商，如果RFID不支持，则须在验货入库时，需要提供对货物进行RFID编码支持。

订单管理：根据采购任务自动生成采购订单，签订采购合同后，对从供应商确认订单、发货、到货、检验、入库等采购订单流转的各个环节进行准确的跟踪，另外，根据情况，可进行多种采购流程选择，如订单直接入库，或经过到货质检环节后检验入库等，在整个过程中，可以实现对采购存货的计划状态、订单在途状态、到货待检状态等的监控和管理。

采购结算：按照采购合同进行采购相关结算的管理，支持灵活的结算方式，可以对流程进行配置，更改各种业务的处理规则，也可定义新的业务处理规则，以适应应急业务的突发性特点。

2.应急物资RFID仓储管理。

应急物资储备直接影响应急物流系统的反应速度和最终成效，大量的安全保障物资储备可以大大压缩从灾害发生到救灾完成的间隔时间，减少采购和运输量，减少相关成本，但同时也会占用大量的流通资金，成本上升。我们可以根据仓储点所在位置常发生的灾害的类型等要素，科学的确定应急物资储备规模，同时，采用RFID技术对应急物资库存进行控制。

RFID仓储管理采用严格的权限控制，保证仓储运作的安全、有序、高效，它主要实现了以下功能：

仓位管理：负责管理仓库、库位信息，根据货物存储时间、货物体积重量、客户所处的地理位置、货物将来的去向、进出库的频率、仓库库位状况等信息，优化配置仓库库位，增强仓库的吞吐能力，提高仓库库位的利用率和货物定位及进出仓的速度。

入库管理：根据订单管理模块发送的货物入库单对货物进行验收，当货物的类别、数量、质量均合格后录入货物的相关信息，根据货物的类别进行自动归类，进行储位的分配并将货物搬运至储位。对验收不合格的货物，先将货物搬运到临时保管区进行暂时登记与存放，并与客户联系，做出进一步退货处理。通过货物的入库登记与审核，确保入库货物的数据准确无误。

出库管理：根据订单管理模块发送的出库单执行货物的出库操作。在仔细审核出库单证无误后，进行备货操作，在对货物进行出库检验后，办理出库手续，并对货物出库信息进行相应的登记与审核。

库存管理：库存管理负责对货物的储存管理，实时处理入库作业管理模块、出库作业管理模块提供的货物出入库数据，及时更新库存信息以反映库存的动态变化，提供库存积压货物的品种、规格、数量等信息，便于采取相应措施对货物进行有效处理。

仓储查询：提供按照货物的不同客户、不同类别、不同仓库等多种方式对仓储货物进行查询，查询内容包括货物的品名、规格、数量、仓位、储存时间、供应商等。同时还提供查询仓库库位的闲置情况，方便仓管员安排库位。

3.应急物资配装管理。

应急物资配装管理主要实现对需配送应急物资的拣货、分货以及装配情况进行管理。主要功能应包括：

制定分拣计划：根据订单确定需要配送货物的种类和数量，制定合理的拣货、分货计划。

货物分拣：根据分拣计划，对货物进行分拣，并对整个货物分拣情况进行记录。

制定配装计划：根据运输工具载重量和容积、运输货物的重量、体积和配送货物的轻重缓急等，利用数学模型，制定配装计划，合理制定配载的货物、装载的优先顺序及载运方法等。

配装管理：根据配装计划，对应急物资进行科学配装，并对整个装配情况进行记录。

4.应急物资GPS配送调度。

应急物资GPS配送调度是根据应急物流的特点，以在最短时间内实现应急物资保障为目标，在时间允许的前提下，采取合理的优化措施，节约应急物流成本，保障应急物流的畅通、高效运作。应急物资GPS配送调度系统的主要功能包括：

应急物流车辆管理：对应急物流车辆的信息进行管理，包括车辆的运输能力（容积、载重等）、所属单位以及目前的位置、状态等相关方面的信息。

制定应急物流车辆调度方案：综合考虑应急物资、物资储备点和运输目的地等相关情况，制定应急物流车辆调度方案，配置运输应急物资，达到突发事件要求和运输成本最合理化的要求。

调整调度方案：根据事件现场应急反馈的信息、应急物资跟踪执行情况、物资实时状态分布等，对现有的调度方案进行调整。

制定运输路线：利用GIS的最佳路径分析功能，根据货源所在地、目的地位置，事件要求、货物的特殊要求、限制条件等，以及当时的交通状况，制定最优的运输路线。

配送跟踪管理：结合GPS导航定位功能和现代通信技术，跟踪货物配送情况，车辆运输进程及车上设备的运行状况等。在配送途中有意外情况发生时，配送人员还可通过通讯系统及时与配送中心取得联系获取新的配送途径，使配送工作顺利完成。

配送查询：配送查询包括配送单状态、配送货物状况、各种运输车辆运营情况、路况信息、配送任务完成情况等的查询。

5.应急物流监控管理。

应急物资监控管理系统是在GIS平台基础上，利用RFID、GPS等物联网技术，对应急物资、应急物流车辆、应急物流工作人员进行综合监控和管理。

应急物资跟踪溯源：对应急物资的供应商、物资成分、物流路线、所在位置等信息进行跟踪和溯源。

应急物流车辆跟踪：实现对应急物流车辆的行驶路线、运行状态等信息进行跟踪和路线回放等。

物流工作人员跟踪：对应急物流工作人员的位置、工作任务、工作完成情况进行跟踪。

6.应急物流辅助决策。

应急物资综合查询：查询应急物资的分布，实时显示应急资源在各地区、各流程阶段上的资源分布图，按照区域、类别、流程环节、物资状态等方面进行显示。

应急物资需求分析：根据实时的突发事件情况，结合各种物流预测模型，分析所需的应急物资的种类、数量等，应急物流运载工具的类型和数量，以及对应急物流工作人员的要求等。

统计分析：从不同的角度统计分析应急物资的仓储、运输、配送情况，应急车辆的调配情况，应急人员的分配情况等。可进行空间统计分析，也可以按照某个特定的要求进行统计分析。

物流配送决策分析：针对物流配送特点，结合空间分析技术和相关的决策分析模型，进行物流配送中心的选址及网点布局决策，物流配送最优运输路径分析、配送方案分析等。

7.应急物资信息发布。

应急物资信息发布是指：向应急相关机构和人员以及公众发布经过审批的物资调度计划信息、应急物资状态信息、应急物资短缺信息、公众捐赠相关信息、应急物资分发信息等。应急物资信息发布可以通过短信、广播、电视、媒体、网站等多种渠道进行发布。

（四）数据库建设

根据应急物流业务的需求分析得出，应急物流管理系统数据库的主要内容包括：

应急物流空间数据库：包括基础空间数据，如基础地形图、遥感图像；以及应急物流专题空间数据，包括物流中心、仓库、配送节点、物流路线等信息。

应急物流专题数据库：包括应急救援物资、应急救援设备、应急物流车辆、应急物流工作人员等信息。

应急物流业务数据库：主要包括采购单信息、采购合同信息、物流委托信息、库存信息、调度相关信息、应急物资实时状态信息等，这些信息和其他信息相结合可以完成对应急物资的监控管理，并为物资调度及信息发布提供依据。

共享数据库：是指应急物流管理系统与政府部门应急指挥系统等进行数据共享的数据库，主要包括社会经济数据、人口数据等。

四、结束语

目前我国正处于工业化进程的关键阶段，同时又是一个自然灾害多发的国家，因此，加强应急物流理论研究，在应急物流管理中，通过使用RFID和GPS等物联网技术，使应急物流管理部门能够准确地知道应急物资从采购和仓储点到突发事件地点运输过程中的确切状态和位置；通过RFID和GPS等物联网技术，对应急物资和应急物流车辆进行可视化的跟踪和管理，在未来的几年中，将会成为应急物流管理中不可或缺的一部分，使我们在应急管理中变得更方便、更智慧，对构建起符合中国国情的应急物流体系，对保障社会安全、维护国家稳定、促进社会和谐具有非常重要的意義。

参考文献：

[1]陈方建.对健全我国应急物流体系的几点思考[J].物流技术,2008,10

[2]余朵苟,何世伟.应急物流体系构建研究[J].物流科技,2008,11

[3]张旭光.RFID/EPC技术及应用[J].今日科技,2005,11

[4]高文军,陈菊红,胡飞虎.我国应急物流研究综述与展望[J].物流科技,2009,8

作者简介：

基于物联网的信息安全体系 篇4

摘要:物联网是计算机、互联网与移动通信网等相关技术的演进和延伸，其核心共性技术、网络与信息安全技术以及关键应用是物联网的主要研究内容。物联网感知节点大都部署在无人监控环境，并且由于物联网是在现有的网络基础上扩展了感知网络和应用平台，传统网络安全措施不足以提供可靠的安全保障。物联网安全研究将主要集中在物联网安全体系、物联网个体隐私保护模式、终端安全功能、物联网安全相关法律的制订等方面。

关键字:物联网；安全结构；射频识别；隐私保护

英文摘要:Internet of Things(IoT)is seen as the evolution of related technologies and applications such as Internet and mobile networks.Future research into IoT will focus on generic technology, information security, and critical applications.Sensor nodes in IoT are deployed in an unattended environment, and the IoT platform is extended on the basis of the sensor network and application platforms in the existing infrastructure.So traditional network security measures are insufficient for providing reliable security in IoT.Future research into IoT security will focus on security architecture, privacy protection mode, law-making, and terminal security.英文关键字:Internet of things;security architecture;radio frequency identification;privacy protection

基金项目：信息网络安全公安部重点实验室开放课题(C09608)；重庆市自然科学基金重点项目(2009BA2024)；重庆高校优秀成果转化资助项目(Kjzh10206)每一次大的经济危机背后都会悄然催生出一些新技术，这些技术往往会成为经济走出危机的巨大推力。2009年，3G在中国正式步入商业化阶段，各大电信运营商、设备制造商、消费电子厂商都将目光集中在3G市场的争夺。随着3G时代的到来，涌现的一些新技术解决了网络带宽问题，极大地改变了网络的接入方式和业务类型。其中物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，代表了下一代信息技术的方向。

物联网除与传统的计算机网络和通信网络技术有关外，还涉及到了许多新的技术，如射频技术、近距离通信和芯片技术等。物联网正以其广泛的应用前景成为人们研究的热点，同时，云计算作为一种新的计算模式，其发展为物联网的实现提供了重要的支撑。“物联网”最早由MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究射频标签(RFID)技术时提出。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，从此物联网逐渐走进了人们的视野。2005年国际电信联盟发布《ITU互联网报告2005：物联网》。报告引用了“物联网”的概念并指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体都可以通过因特网进行信息交互，射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。2009年，美国总统奥巴马与美国工商业领袖举行了一次圆桌会议，对IBM首席执行官彭明盛提出的“智慧地球”这一概念给予了积极评价，并把它上升至美国的国家战略。2009年8月，温家宝总理在无锡考察时提出“感知中国”的发展战略，之后物联网被写入政府工作报告并被正式列为中国五大国家新兴战略性产业之一。

随着物联网在国家基础设施、自然资源、经济活动、医疗等方面的广泛应用，物联网的安全问题必然上升到国家层面。物联网相关概念

由于物联网还处于发展初期，业界对物联网定义尚未达成共识。维基百科中物联网被描述为把传感器装备到电网以及家用电器等各种真实物体上，通过互联网连接起来，进而运行特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接通信的网络。2010年中国政府工作报告把物联网定义为通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。而中国工程院邬贺铨院士认为物联网相当于互联网上面向特定任务来组织的专用网络，即原有通信网络中的一个应用拓展，其突出的特点是包含了一个原有通信网中不存在的底层感知层[2]。

按照人们对物联网的理解，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。物联网应该具备3个特征：一是全面感知，即利用RFID、传感器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，其中智能处理和全面感知是物联网的核心内容。另外，物联网可用的基础网络有很多，根据其应用需要可以用公网也可以用专网，通常互联网被认作是最适合作为物联网的基础网络。物联网安全问题

随着物联网建设的加快，物联网的安全问题必然成为制约物联网全面发展的重要因素。在物联网发展的高级阶段，由于物联网场景中的实体均具有一定的感知、计算和执行能力，广泛存在的这些感知设备将会对国家基础、社会和个人信息安全构成新的威胁。一方面，由于物联网具有网络技术种类上的兼容和业务范围上无限扩展的特点，因此当大到国家电网数据小到个人病例情况都接到看似无边界的物联网时，将可能导致更多的公众个人信息在任何时候，任何地方被非法获取；另一方面，随着国家重要的基础行业和社会关键服务领域如电力、医疗等都依赖于物联网和感知业务，国家基础领域的动态信息将可能被窃取。所有的这些问题使得物联网安全上升到国家层面，成为影响国家发展和社会稳定的重要因素。

物联网相较于传统网络，其感知节点大都部署在无人监控的环境，具有能力脆弱、资源受限等特点，并且由于物联网是在现有的网络基础上扩展了感知网络和应用平台，传统网络安全措施不足以提供可靠的安全保障，从而使得物联网的安全问题具有特殊性。所以在解决物联网安全问题时候，必须根据物联网本身的特点设计相关的安全机制。物联网的安全层次模型及体系结构

考虑到物联网安全的总体需求就是物理安全、信息采集安全、信息传输安全和信息处理安全的综合，安全的最终目标是确保信息的机密性、完整性、真实性和网络的容错性，因此结合物联网分布式连接和管理(DCM)模式，本文给出相应的安全层次模型(如图1所示)，并结合每层安全特点对涉及的关键技术进行系统阐述[3]。

3.1 感知层安全

物联网感知层的任务是实现智能感知外界信息功能，包括信息采集、捕获和物体识别，该层的典型设备包括RFID装置、各类传感器(如红外、超声、温度、湿度、速度等)、图像捕捉装置(摄像头)、全球定位系统(GPS)、激光扫描仪等，其涉及的关键技术包括传感器、RFID、自组织网络、短距离无线通信、低功耗路由等。

(1)传感技术及其联网安全

作为物联网的基础单元，传感器在物联网信息采集层面能否如愿以偿完成它的使命，成为物联网感知任务成败的关键。传感器技术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[4]。传感技术利用传感器和多跳自组织网，协作地感知、采集网络覆盖区域中感知对象的信息，并发布给向上层。由于传感网络本身具有：无线链路比较脆弱、网络拓扑动态变化、节点计算能力、存储能力和能源有限、无线通信过程中易受到干扰等特点，使得传统的安全机制无法应用到传感网络中。传感技术的安全问题如表1所示。

目前传感器网络安全技术主要包括基本安全框架、密钥分配、安全路由和入侵检测和加密技术等。安全框架主要有SPIN(包含SNEP和uTESLA两个安全协议)，Tiny Sec、参数化跳频、Lisp、LEAP协议等。传感器网络的密钥分配主要倾向于采用随机预分配模型的密钥分配方案。安全路由技术常采用的方法包括加入容侵策略。入侵检测技术常常作为信息安全的第二道防线，其主要包括被动监听检测和主动检测两大类。除了上述安全保护技术外，由于物联网节点资源受限，且是高密度冗余撒布，不可能在每个节点上运行一个全功能的入侵检测系统(IDS)，所以如何在传感网中合理地分布IDS，有待于进一步研究[5]。

(2)RFID相关安全问题

如果说传感技术是用来标识物体的动态属性，那么物联网中采用RFID标签则是对物体静态属性的标识，即构成物体感知的前提[6]。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。RFID也是一种简单的无线系统，该系统用于控制、检测和跟踪物体，由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。

通常采用RFID技术的网络涉及的主要安全问题有：(1)标签本身的访问缺陷。任何用户(授权以及未授权的)都可以通过合法的阅读器读取RFID标签。而且标签的可重写性使得标签中数据的安全性、有效性和完整性都得不到保证。(2)通信链路的安全。(3)移动RFID的安全。主要存在假冒和非授权服务访问问题。目前，实现RFID安全性机制所采用的方法主要有物理方法、密码机制以及二者结合的方法。

3.2网络层安全

物联网网络层主要实现信息的转发和传送，它将感知层获取的信息传送到远端，为数据在远端进行智能处理和分析决策提供强有力的支持。考虑到物联网本身具有专业性的特征，其基础网络可以是互联网，也可以是具体的某个行业网络。物联网的网络层按功能可以大致分为接入层和核心层，因此物联网的网络层安全主要体现在两个方面。

(1)来自物联网本身的架构、接入方式和各种设备的安全问题

物联网的接入层将采用如移动互联网、有线网、Wi-Fi、WiMAX等各种无线接入技术。接入层的异构性使得如何为终端提供移动性管理以保证异构网络间节点漫游和服务的无缝移动成为研究的重点，其中安全问题的解决将得益于切换技术和位置管理技术的进一步研究。另外，由于物联网接入方式将主要依靠移动通信网络。移动网络中移动站与固定网络端之间的所有通信都是通过无线接口来传输的。然而无线接口是开放的，任何使用无线设备的个体均可以通过窃听无线信道而获得其中传输的信息，甚至可以修改、插入、删除或重传无线接口中传输的消息，达到假冒移动用户身份以欺骗网络端的目的。因此移动通信网络存在无线窃听、身份假冒和数据篡改等不安全的因素。

(2)进行数据传输的网络相关安全问题

物联网的网络核心层主要依赖于传统网络技术，其面临的最大问题是现有的网络地址空间短缺。主要的解决方法寄希望于正在推进的IPv6技术。IPv6采纳IPsec协议，在IP层上对数据包进行了高强度的安全处理，提供数据源地址验证、无连接数据完整性、数据机密性、抗重播和有限业务流加密等安全服务。但任何技术都不是完美的，实际上IPv4网络环境中大部分安全风险在IPv6网络环境中仍将存在，而且某些安全风险随着IPv6新特性的引入将变得更加严重[7]：首先，拒绝服务攻击(DDoS)等异常流量攻击仍然猖獗，甚至更为严重，主要包括TCP-flood、UDP-flood等现有DDoS攻击，以及IPv6协议本身机制的缺陷所引起的攻击。其次，针对域名服务器(DNS)的攻击仍将继续存在，而且在IPv6网络中提供域名服务的DNS更容易成为黑客攻击的目标。第三，IPv6协议作为网络层的协议，仅对网络层安全有影响，其他(包括物理层、数据链路层、传输层、应用层等)各层的安全风险在IPv6网络中仍将保持不变。此外采用IPv6替换IPv4协议需要一段时间，向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法，为解决两者间互通所采取的各种措施将带来新的安全风险。3.3 应用层安全

物联网应用是信息技术与行业专业技术的紧密结合的产物。物联网应用层充分体现物联网智能处理的特点，其涉及业务管理、中间件、数据挖掘等技术。考虑到物联网涉及多领域多行业，因此广域范围的海量数据信息处理和业务控制策略将在安全性和可靠性方面面临巨大挑战，特别是业务控制、管理和认证机制、中间件以及隐私保护等安全问题显得尤为突出。

(1)业务控制和管理

由于物联网设备可能是先部署后连接网络，而物联网节点又无人值守，所以如何对物联网设备远程签约，如何对业务信息进行配置就成了难题。另外，庞大且多样化的物联网必然需要一个强大而统一的安全管理平台，否则单独的平台会被各式各样的物联网应用所淹没，但这样将使如何对物联网机器的日志等安全信息进行管理成为新的问题，并且可能割裂网络与业务平台之间的信任关系，导致新一轮安全问题的产生。传统的认证是区分不同层次的，网络层的认证负责网络层的身份鉴别，业务层的认证负责业务层的身份鉴别，两者独立存在。但是大多数情况下，物联网机器都是拥有专门的用途，因此其业务应用与网络通信紧紧地绑在一起，很难独立存在。

(2)中间件

如果把物联网系统和人体做比较，感知层好比人体的四肢，传输层好比人的身体和内脏，那么应用层就好比人的大脑，软件和中间件是物联网系统的灵魂和中枢神经。目前，使用最多的几种中间件系统是：

CORBA、DCOM、J2EE/EJB以及被视为下一代分布式系统核心技术的Web Services。

在物联网中，中间件处于物联网的集成服务器端和感知层、传输层的嵌入式设备中。服务器端中间件称为物联网业务基础中间件，一般都是基于传统的中间件(应用服务器、ESB/MQ等)，加入设备连接和图形化组态展示模块构建；嵌入式中间件是一些支持不同通信协议的模块和运行环境。中间件的特点是其固化了很多通用功能，但在具体应用中多半需要二次开发来实现个性化的行业业务需求，因此所有物联网中间件都要提供快速开发(RAD)工具。

(3)隐私保护

在物联网发展过程中，大量的数据涉及到个体隐私问题(如个人出行路线、消费习惯、个体位置信息、健康状况、企业产品信息等)，因此隐私保护是必须考虑的一个问题。如何设计不同场景、不同等级的隐私保护技术将是为物联网安全技术研究的热点问题[8]。当前隐私保护方法主要有两个发展方向：一是对等计算(P2P)，通过直接交换共享计算机资源和服务；二是语义Web，通过规范定义和组织信息内容，使之具有语义信息，能被计算机理解，从而实现与人的相互沟通[9]。物联网安全的非技术因素

目前物联网发展在中国表现为行业性太强，公众性和公用性不足，重数据收集、轻数据挖掘与智能处理，产业链长但每一环节规模效益不够，商业模式不清晰。物联网是一种全新的应用，要想得以快速发展一定要建立一个社会各方共同参与和协作的组织模式，集中优势资源，这样物联网应用才会朝着规模化、智能化和协同化方向发展。物联网的普及，需要各方的协调配合及各种力量的整合，这就需要国家的政策以及相关立法走在前面，以便引导物联网朝着健康稳定快速的方向发展。人们的安全意识教育也将是影响物联网安全的一个重要因素。结束语

物联网安全研究是一个新兴的领域，任何安全技术都伴随着具体的需求应运而生，因此物联网的安全研究将始终贯穿于人们的生活之中。从技术角度来说，未来的物联网安全研究将主要集中在开放的物联网安全体系、物联网个体隐私保护模式、终端安全功能、物联网安全相关法律的制订等几个方面。参考文献

基于物联网的设备管理 篇5

二、项目基本情况 2.1项目实施背景

随着城市建设的发展，作为展现城市形象的城市照明系统受到了各地政府的高度重视。针对城市照明的特点，我公司设计了城市照明控制系统的一整套解决方案，可以提高照明质量、节约能源、提升运行管理水平。

目前的城市照明灯光大多采用分散手控和时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开关灯，时控方式以时间为唯一开关灯依据，不论在任何季节气象条件下，均只能在规定地统一时刻开关灯。随季节变化，需要人工干预来调整开关时间；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法，人工控制方式是根据开关灯时间表由值班人员手动进行开关灯操作。现行的方法既不能及时调整开关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。另外，电力载波控制具有易受电力线强磁场干扰，通信环境恶劣，信号衰减强、时变性大等缺点。传统的路灯照明控制方式的运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。在路灯控制方面，ZIGBEE技术结合传感器技术组成的网络可以解决传统控制方法中存在的问题，使得路灯监控脱离了人工干预，实现自动化控制。基于物联网技术的城市照明控制系统在吸收消化了国外同类产品技术的基础上，通过自主开发，融合“物联网”技术，实现了路灯人多年的单灯智能控制与检修的梦想。

2.2项目基本情况

基于物联网的道路照明系统的结构，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG－2控制箱采用ZIGBEE技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对每盏路灯发出控制命令（路灯开启、关闭、照明度（功率大小）等），自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、CenterView中央控制系统软件平台等组成，CenterView中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制到整个城市、一个街道、一条道路、甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具（笔记本电脑、PDA、手机）和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。

2.3项目参与人员

三、项目技术报告 3.1项目关键技术

一、模块设计

无线通信模块的MCU为FREESCLAE公司MC13213。MC13213采用SIP技术在9x9mm的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有 3 4KB的RAM、60KB的FLASH，具有1个串行外设接口，2个异步串行通信接口，1个键盘中断模块，1个定时器/脉宽调制模块，1个8通道10位的模块转换器，以及多达32个的GPIO口等。

无线通信模块采用ZIGBEE技术、IEEE802.15.4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络和进行通信，除了实现路灯的物物相联以外，还具有调节电子镇流器的功率输出(30％一100％)，实现节能和绿色照明，检测供电线路的电流、电压、功率因数以及、每一盏灯的工作状态，当发生故障(如灯具损坏、灯杆撞击、人为破坏)时，实时向监控中心和相关部门报警等功能。

无线通信模块还进行了防雨、防潮、防雷电、防电磁干扰设计，并充分考虑了安装方便、维护简单和可恢复性(接入两根线就实现了路灯级的无线控制，拆除两根线又恢复到原来的状态)，可以嵌入在 4 路灯的不同位置(灯杆底部、灯杆内、灯罩内)。

二、通信协议

无线通信模块的通信协议如下：对照明实施按路段顺序编号，通过命令转发和状态返回实现节点之间“手拉手”的通信。命令转发机制：每个节点通过一个位示图结构来记录哪些帧已经被转发(位示图最多可以表示256帧)，如果节点接收到命令帧后，判断该帧是否已经被该节点转发，如已转发则丢弃该帧(节点只对收到的命令帧进行转发，对帧的内容不做修改)，从而保证了以最快的速度控制一条线路，并且有效防止了某个节点故障影响整条线路的工作。

状态返回机制：命令帧发送到达指定节点后，该指定节点则接收该命令并立即返回状态；转发规则：只有节点号比目标节点号小才转发，状态返回过程则相反。

三、与中央监控的连接

一条传输通信链路由若干个ZIGBEE节点组成，在这些节点的中间设置一个簇节点(一条道路可以设置1个或多个簇节点)，其作用是以GPRS的方式与控制中心通信(命令接受和状态返回)，簇节点采用FREESCLAE公司32位CODEFIRE系列MCF52223芯片作为控制单元，GTM900B(华为GPRS通讯模块)和EM770W(华为WCDMA的3G通讯模块)作为远距离无线通信模。MCF5222x系列利用常用的V2 CODEFIRE内核构建而成，在80MHz的频率下性能高达76MIPS(Dhrystone 2．1)，接口功能包括：1个Mini USB接口，支持USB OTG功能，3个2线串口，1个麦克风输入接口，1个 HEADSET输入／出接口，1个8Ω／16Ω扬声器输出接口，1个132*96点阵LED，1个5*5按键键盘，支持RTC、ADC、PIT&GPT、PWM等；GTM900B和EM770W则完成远距离的GPRS通信。

3.2系统软件设计

控制中心的软件设计平台为Windows 2003，开发工具是微软Visual Studio 2005，数据库使用SQL Server 2005，与地理信息系统相结合，在获取了街道、建筑物以及路灯的位置、形状等特征信息后，设计以路灯为主体的3维虚拟城市，在控制中心大屏幕上动态显示道路的照明效果，并可以通过平移，放大，缩小等几何变换，观察整个城市、街道甚至每一盏路灯的照明情况。该软件主要有5个功能模块：系统设置、智能控制、电量核算、故障处理和紧急预案。系统设置中的区域设置有市，区，街道和电控箱4种；路灯设置有路灯的位置、型号、生产单位、施工单位、维护责任人，安装日期、清洗维护日期等；亮灯方式设置有全开，全关，单号路灯开，单号路灯关，双号路灯开，双号路灯关，1／3路灯开，1／3路灯关，1／4路灯开，1／4路灯关，智能控制等11种控制方式；时段设置可根据不同的城市不同的季节设置不同时段的亮灯方式。

智能控制有两方面内容：

（1）针对安装了电子型路灯的路段，根据季节变化和天气状况，通过实时采样环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节；

（2）在夜间，特别是深夜当检测到汽车和行人的流量十分稀少 6 时，在不影响辨认可靠的情况下，适当降低道路的照明亮度，节约电耗；

电量核算能对市、区、街道、电控箱甚至每盏路灯进行用电量的统计和核算；故障处理是对灯具损坏、断电、断相、过流、过压、三 相不平衡以及人为破坏等情况，在第一时间向监控中心报警后迅速生成故障报告；故障处理的另一个功能是按路段和时段(年、季度、月)统计亮灯率、故障率、每次故障处理的效率(平均修理时间)；紧急预案是对一些突发事件制定度紧急预案，在特殊情况下，尽可能提供合适的道路照明，保证人民生命财产的安全。

主要功能模块

1）路灯监控的“三遥”功能：实现自动运行和手动控制；使用控制平台对路灯远程遥控、自动报警、选测；

2）报警处理功能：报警内容包括：照明电器损坏、电压电流越限等；

3）自动控制方案：设置单次模式、每天模式、节约模式，实现按需照明；

4）自动校时系统：在保证集中控制器与通信服务器正常连通的情况下，系统时钟自动与通信服务器时钟同步，系统定时自动对终端设备进行精确校时；

5）远程监控和查询：通过互联网，实现对系统的远程接管和远程实时查询；

6）数据采集功能：单灯或者支路电压、电流、功率等数据参数 采集；

7）控制功能：实现分区域（组）开、关、查询功能和单灯开、关、查询功能；

8）调光功能：实现配合LED载波电源，进行定时调光功能； 9）系统具有紧急控制开关装置、提高系统控制性能； 10）报表功能：包含历史数据存储；

3.3项目硬件构成

“基于物联网的道路照明系统”主要由单灯控制器、现场基站和监控中心监控软件三个部分组成。系统先由单灯控制器组成子网，再由现场基站通过无线的方式将子网数据远传至控制中心，最后由监控中心监控软件进行数据处理及控制。

单灯控制器

安装在每盏路灯上与电源模块及灯具进行连接，负责接收现场基站发出的信号，从而进行控制路灯开关、亮度调节、温度采集、湿度采集、亮度采集等操作；该无线路灯控制器可采集电流、电压等参数，通过无线智能控制方式传输到监控中心，为节能等评估打下数字基础。

现场基站

现场基站处于监控中心和各单灯控制器组网范围间，主要负责单灯控制器的时序调整、数据记录、数据接收及发送操作等，同时它负责控制网络的运行，将监控中心的命令下达给单灯控制器，将控制器及线路信息反馈监控中心。

监控软件

监控中心监控软件运行在Windows平台上，数据库使用MS SQL数据库，基于Web方式，支持远程访问。监控软件对现场基站进行远程数据访问和监控，包括参数配置，监控命令发送、现场灯具状态收集及管理等。它能够显示路灯状态（亮度、温度、湿度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。

（一）ZIGBEE通信系统

在ZIGBEE技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并由向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。ZIGBEE协议的体系结构主要由物理（PHY）层、媒体接入控制（MAC）层、网络/安全层以及应用层构成。

ZIGBEE标准确定了ZIGBEE网络中的三种设备：ZIGBEE协调器、ZIGBEE路由器和ZIGBEE终端设备。每个网络都必须包括一台ZIGBEE协调器，它负责建立并启动一个网络，其中包括选择合适的射频信息、唯一的网络标识符等一系列操作。ZIGBEE路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信，能够用来拓展网络的范围，负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZIGBEE终端设备作为网络中的终端节点，负责数据采集。

根据ZIGBEE规范，将网络层分为数据实体、管理实体。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。

数据实体提供网络层的数据服务，对应用层和MAC层的接口分别为NLDE-SAP（网络层数据访问接口）、MCPS-SAP（MAC层数据访问接口），实现两个对等的应用层之间的端到端的传输。

（二）路端通信装置 路端通信装置总体框如如下：

其中AD模块和继电器模块用于路端的控制箱的控制和检测，该部分功能用户根据需求可选。如果用户控制和监测路端的路灯控制箱可以使用这些模块来实现这些功能。SPI，IIC接口便于扩展，使得硬件具有灵活性和可扩展性。

电源电路

电源电路为MCU提供3.3V工作电压，它的好坏直接决定整个系统能否稳定地工作。为了提高电源电路的抗干扰性，所有的电源引脚必须接有相应的滤波电容，在PCB布板时应将这些滤波电容尽可能地靠近相应的引脚，以抑制高频噪音，降低电源波动对系统的影响。

晶振电路

晶振电路为MCU提供工作时钟。本系统选用的是48MHz的外部有源晶振。EXTAL为晶振或外部时钟输入；XTAL为晶振输出。

PLL滤波电路

PLL滤波电路主要实现对片内PLL模块滤波的作用，VDDPLL引脚由芯片内部提供电压。片内PLL模块可以对外部接入的时钟信号进行倍频。

复位电路

复位电路实现系统上电复位以及运行时的按键复位功能。复位信号包括复位输入RSTI和复位输出RSTO。RSTI为低电平有效：正常工作时，RSTI引脚通过4.7kΩ上拉电阻接到电源正极保持高电平；若按下复位按钮，RSTI引脚接地变为低电平，芯片复位。若复位成功，RSTO会输出低电平，发光二极管点亮。注意：如果RSTI一直被拉低，MCU将无法正常工作；也不能将此引脚悬空。

3.4项目功能简介

远程控制功能：能控制交流的通断，实现远程开关灯功能；通过PWM接口，改变输入电流，实现LED灯的亮度调节。亮度调节范围从0%到99%；可实现开关时段控制（单一集中控制下的一个子网，在脱网的情况下（比如监控中心故障）也能按照某种既定的方案正常运行）。实现分组控制（比如按奇数灯号亮，偶数灯号灭）。

实时数据采集监测查询：电压、电流的实时数据；恒流模块是否正常；路灯节点时间与PC同步（可以实现后台崩溃后路灯节点的自动控制）；断电监测（采用软件轮询放上获取单灯控制器工作状态判断是否断电）；电源模块或灯具温度的采集；监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息。

数据统计分析：可以统计灯的亮灯率；统计LED灯的用电量。报警功能：输出电压过压、输出电流过流的监测报警；恒流模块是否正常的监测报警；断电的报警。可实现通过GPRS把报警信息发到指定手机上。

数据存储及报表输出：现场监自动控制设备在服务器上的数据库中存储历史记录，数据库可以集中生成一个时间段的电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表，并能打印出来。

3.5项目进度及完成期限

四、项目投资情况

资金投入情况：

本项目计划投资

万元，其中设备购置费

万元，软件开发费

万元，人员经费

万元。

项目的主体部分已经建设完成，接下来会在项目推广、测试方面做较多投入。

五、项目实施成果情况

管理效益

系统设置模块：系统设置主要功能是对系统中的一些可调参数及数据库中的一些内容进行增加、删除和修改等操作，使得用户能够更加灵活自主地使用软件中提供的功能。

手工控制模块：用户可以通过管理软件中的相关按钮，对路灯进行打开、关闭及调节功率等操作。系统除了实现传统路灯控制中对整条路段的控制，还可以将控制操作作用到某一盏具体的路灯上，通过无线传感网络实现了对路灯的单灯控制。时段控制模块：用户可以自定义时段控制命令，当系统打开时段控制后，一旦时间到达用户设定的边界值时，软件自动发送控制命令实现对路灯的自动化控制。在系统中最多可设定4个级别的时段划分，用户可为不同路段按其所处环境的不同，设定不同的时段级别，这种处理方法使得用户的管理更加灵活方便。

路灯状态查询模块：该模块可以实现路灯实时状态的显示，主要是通过一个不断轮询系统中路灯的线程来实现的，该线程的功能就是发送单灯状态查询命令给通信软件，然后再等待通信软件返回的路灯状态命令，（1）有返回状态，分析路灯状态与数据库中的路灯控制状态是否一致，对比一致则证明路灯工作正常，对比不一致则证明路灯出现故障，标志路灯的实时状态后，继续发送下一盏路灯的单灯状态查询命令；（2）线程在系统设定的时间范围内等不到通信软件返回的状态数据，则标志返回超时后，继续发送下一条单灯状态查询命令。

路灯信息统计模块：该模块主要包括电控箱信息列表和故障信息列表两部分。（1）电控箱信息列表功能是列出各个电控箱的工作状态，电控箱工作状态主要是通过查询心跳包信息表和路灯状态表一分钟内是否有该电控箱的发送数据，来判断电控箱工作是否正常；（2）故障列表时将出现故障的路灯记录在路灯状态记录表中，方便用户对历史数据的查询及维修时维修工单的生成。

实时数据统计模块：智能路灯管理软件与城市地理信息系统相结合的，将路灯的数据信息通过数据统计和状态模拟两种方式表现出 来。数据统计功能是对系统中的路灯状态数据做相应的统计，如亮灯率和故障率等；状态模拟则是用绘图的形式，在地图上通过不同的状态颜色标志的不同状态路灯，使用户更加直观地观测到路灯的实时状态。

经济效益 节省电缆及工程量

使用本系统无需铺设一根电缆,就可以进行各种方式的路灯管理。

无网络使用费

使用全球免费的2.4GSM私有无线网络，无网络使用费用，也不会受制于公用网络的流量、阻塞等。

节约电能

只需要在每一盏灯上安装无线单灯测控器，通过采取以“时控为主，光控为辅”的控制开关方法，预置合理的开关灯场景模式，根据城市不同时段的路灯照度要求，灵活多变地调整路灯的亮灯情况，有效地减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。

降低维护成本

系统的自动巡灯和报警功能，减少了“巡灯”人员工作时间和车辆损耗，降低维护成本。

降低运营成本

通过减少开灯时间，能有效延长灯具的使用寿命，可有效降低运行成本，进一步提高了经济效益。

六、其他材料

无

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基于物联网的设备管理 篇6

0 概述

本软件系统的核心是微控制器(STM32F103R—ARM-based 32-bit MCU)，本论文以该微控制器为中心单元，而电源控制模块、电机控制模块、紫外灯控制模块、LED显示模块、负离子控制模块、触摸按键模块以及空气质量检测传感器模块和WIFI模块组成的空气净化系统的运行将全部以该微控制器为核心，因此构成了智能可远程控制的空气净化系统。本论文针对空气净化器控制系统的研究采用了多传感器数据采集模块的集成，实现了空气净化器的数据采集和工作状态的自动调整等功能;同时，研究集成了将无线通信模块WIFI模块与空气净化器结合，实现了空气净化器的远程控制和物联网化，实现了真正的无线互联。

1 总体设计

1)本论文所研究的空气净化器控制系统的软件程序主要包括了系统初始化程序、电机控制程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键控制程序、传感器数据采集程序和无线WIFI通信程序等各功能模块的程序设计。针对本设计采用的STM32F103R微控制器的实现包括了中断、查询、A/D转换、GPIO、SDIO、UART等功能。

2)根据控制系统的功能需求分析，本文描述的空气净化器对于软件程序的需求可分为以下几个部分：系统初始化程序、电机驱动程序、紫外灯和负离子控制程序、LED显示和触摸按键程序、传感器数据采集程序、无线WIFI通信程序设计。

其中，紫外灯、负离子、LED显示为微控制器的控制程序，电机、WIFI模块为微控制器的驱动程序;传感器数据采集和触摸按键为微控制器的参数输入程序。各个部分都是紧密相关，每个功能模块对于程序的整体设计都是非常重要的，都是通过STM32F103R微控制器程序，才能使得空气净化器控制系统运行起来。

根据程序总体设计，各模块处理子程序依赖于主程序的调度，共同完成控制系统的功能。系统根据功能需要，在初始打开空气净化器电源时，直流电机、紫外灯、负离子、传感器、WIFI模块等均不工作，只有当电源按键或者无线WIFI模块通过远程打开电源开关时，空气净化器控制系统才启动工作。

2 系统初始化程序设计

系统初始化程序主要针对本系统的系统参数进行初始化，包含了STM32F103R微控制器的初始化程序、I/O口的配置、程序各参数、变量、标志位的设定、系统默认运行参数的设定、默认显示程序运行等。默然上电后系统初始化过程中，空气净化器的电机、紫外灯、负离子等负载并不工作，设备的LED显示模块显示默认的参数和配置。

3 空气净化系统的各个模块的软件设计

3.1 电机驱动程序设计

本论文研究中使用的是无刷直流电机，电机的驱动是利用微控制器输出PWM调压来实现电机的速度变化。在电机的运行过程中，需要根据空气净化器的工作状态来调整电机的转动速度。

3.2 紫外灯和负离子控制程序设计

紫外灯管的驱动是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的`引脚为PB4;负离子发生器的驱动同样是利用低电平导通信号的输出来实现的，输出驱动信号的引脚为PB4。

3.3 LED显示和触摸按键控制程序设计

本文描述的空气净化器显示模块的显示内容主要有：定时时间指示、灯光指示、工作模式指示、空气质量指示、杀菌等指示、PM指示等数据。主要来自按键的更改和数据采集对于的数据变化。

按键的控制程序主要是进行外部中断的处理过程，空气净化器控制系统的按键主要有六个，包括了电源开关Kl、工作模式选择K2、负离子/紫外灯键K3、定时设置K4、电机风速调节键K5以及空气质量指示灯光键K6。同时按住定时键和电机风速键启到过滤网的状态复位功能，按键的程序设计主要是通过中断来实现的，当发生按键操作的时候，单片机引脚将根据信号进行程序处理。程序对于按键的触发信号判断为串行流程，依次判断每个按键的操作指令，执行相应的子程序。

3.4 传感器数据采集程序设计

根据电路原理图和实际工作过程，设计出空气质量传感器和粉尘传感器的数据采集程序，系统启动后，控制信号中断程序开始工作，并且ADC使能打开，检测系统开始工作。由传感器特性分析可知，传感器在数据采集过程中，在控制信号作用下开始采集数据，实时检测室内空气污染状况。为了得到实用数据，需要对室内空气质量进行大量测试和实验，最后得出想要的数据结果。

3.5 无线WIFI通信程序设计

根据实际应用，无线WIFI通信部分需要将当前空气净化器的状态值(空气质量、工作模式、风速、PM指数、定时状态等等)传输到服务器端，并且能够将服务器端发送来的控制命令成功接收，以实现能够远程控制空气净化器的工作状态，系统启动后，首先对WIFI模块进行初始化，包括SDIO设备枚举，加载设备固件等操作，然后扫描WIFI网络，扫描结束后，根据配置的WIFI账号和密码进行关联网络，关联成功后进行IP、子网掩码、网关等的设置，接着就是建立TCP SOCKET的客户端，具体工作有绑定本地及服务端的IP和端口。最后就是从服务端接收数据，判断是否为获取设备状态或者控制设备的命令，进行相应的操作。

4 结束语

本论文主要研究和探讨了室内空气净化系统的软件设计，而本文对物联网空气净化器控制系统的研究还是一个开始，结合目前新技术的发展，需要深入研究的方向还有很多，而本文所说明的空气净化系统的软件设计，还存在很多的不足，还有者许许多多可以改进的地方，这都将随着我们对未来空气净化器一步一步的深入研究，不断地改造创新与发展，以后一定会使其在该领域越来越完善，而技术也一定会越来越成熟。

【参考文献】

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刘洪亮，侯常春，马蔚，马永民.臭氧宅气净化器对甲醛、苯净化效果的实验研究.

闰其年，刘志强，杨景发，张子生.一种光触媒高效空气净化器的实验研究.河北大学学报：自然科学版，(01).

林忠宁.空气负离子在卫生保健中的作用.生态科学，，18(02)：1112.

基于物联网的设备管理 篇7

随着社会的进步，对室内贵重设备的管理要求不断提高。目前对于室内设备的监控和管理，采用的方法以人工结合监控摄像头等方式，智能化程度不高。部分系统使用RFID实现，实时性不强，监控功能也受限。对于电子设备的定位和使用率等数据，都是通过人为登记的方式实现，没有实现自动化。

有线以太网在室内信息交互中具有基础设施齐全，容易布线，覆盖广泛，传输稳定性与可靠性高，可直接接入公网等优势。以太网供电（Power Over Ethernet)[1]技术在无线路由、无线AP、VoIP电话及安防设备等产品中应用广泛，符合802.3af标准[2]的POE的PD端设备可以从PSE端设备获得10 W以上的电能。802.15.4无线[3]具有通信功耗低、频段免费使用等优点，而且用来实现安防监控隐蔽性高。

为此，本文利用建筑物内和楼宇之间现有有线以太网的可靠通信并可实现POE供电，同时利用802.15.4的低功耗、监控高隐蔽性等优势，形成一个由无线和有线组成的室内通信网络，通过使用低功耗的温湿度、加速度传感器，并基于此混合通信网络，实现基于室内设备的管理和实时监控等应用。

1 系统构架

系统构架如图1所示。按照物联网的网络结构，可将系统分为：

感知层：由终端节点实现数据采集。在每个需要监控的设备如笔记本电脑、投影仪、工作站上都贴了一个终端节点。它是带有温湿度传感器芯片、低功耗三轴加速度传感器芯片、具有无线通信功能的微型计算机系统，它可以采集温度、加速度数据和收发标准802.15.4协议的无线数据包。它的工作方式是基于休眠-唤醒机制。ATmega128RFA1[4]的Power Down工作模式在WDT关闭的情况下工作电流为100 nA,RTC定时器中断或外部中断可唤醒正在休眠的MCU。

网络层：由参考节点和以交换机为核心的以太网组成通信网络。参考节点既可以与终端节点无线交互无线数据包，也可以通过双绞线连接到POE交换机。它接收终端节点发过来的无线数据包，并将有效传感器数据取出，转存至以太网标准格式数据包，通过以太网接口将数据转发至以太网中的服务器主机。同时它作为IEEE 802.3af协议中的PD端（Powered Device）可以从POE交换机获得10 W以上的电能，足够MCU全时间工作在常态模式。POE交换机是二层交换机，作用是以太网网络数据包的交换，并作为供电端（PSE端）给受电端（PD端）提供电能。

应用层：由服务端完成数据的存储和应用。服务端负责将参考节点发送过来的以太网数据包进行解析，并存入系统后台数据库中，为应用层提供云数据服务。同时服务端搭建了Web服务供客户主机访问，本系统在服务端设计了一个Windows下Apache+MySQL+PHP[5]的示例网站提供设备的管理和监控。

2 系统组成部分

本系统由终端节点、参考节点、POE交换机和服务端四个部分组成。其中终端节点和参考节点中的单片机使用的是AVR的ATmega128RFA1的这款SOC。

2.1 终端节点

终端节点结构如图2所示，它使用的传感器有三轴加速度传感器LIS3DH[6]、温湿度传感器SI7005。两种传感器都是I2C型。两个不同地址的I2C设备通过I2C总线能被MCU寻址访问。

终端节点的工作机制如图3所示，它是基于休眠唤醒机制，在大多数的时间内，MCU是工作在power down的工作模式内。在此模式下MCU的耗电电流是0.9μA。它可以被设置的RTC定时唤醒，也可以被外部中断唤醒。此处是10 s定时唤醒一次采集温度数据并发送温度包。外部中断与三轴加速度的报警中断连接，中断触发后被唤醒的MCU会通过无线收发IC发送加速度报警数据包。然后再进入休眠模式。这样的工作机制是最大限度的保证节点的工作时间即电池的续航时间。

2.2 参考节点

参考节点按功能模块划分可以分为网络接口模块和电源转换模块，如图4所示。

(1）网络接口模块

PHY以太网控制器使用的是ENC28J60-ISO。它兼容标准的IEEE 802.3协议，集成部分MAC层和10BASE-T物理层协议，将以太网串行差分信号转换成TTL的SPI信号与MCU交互，使用的是RJ45的1、2和3、6两对串行差分信号线。

ENC28J60[7]实现了部分物理层和数据链路层的协议，而本系统使用了uIP协议栈来实现数据链路层以上的网络应用。uIP的工作流程如图5所示。

本系统中的参考节点是作为TCP客户端使用httpget的方式将温湿度、无线数据包RSSI数值、加速度数据写入URL中，传输到服务端。

(2）电源转换模块

参考节点采用POE技术取电。POE使用的是RJ45的4、5和7、8两对空闲线对和网络变压器的中心抽头。POE模块使用的POE芯片是Silabs公司的SI3402[8]开关稳压器，支持“中跨式”和“终端式”两种方式的电源输入，兼容802.3af、802.3at(POE+），集成了所需的整流二极管和瞬态抑制管。本系统的POE模块是class 3，可以给负载提供10 W的电量。

SI3402稳压开关频率在350 kHz，参考设计方案有隔离和非隔离两种设计。本模块使用隔离式设计。

2.3 POE交换机

本系统中，POE交换机使用的是TP-LINK TL SF1008P 8口二层交换机。

2.4 服务端

服务端的设计使用的是Windows下Apache+Mysql+PHP搭建提供数据存储和访问。本系统实现了一个监控网站，提供设备库存管理，设备借还和设备实时监控三种功能，如图6所示。

系统的实时监控，包括系统的设备使用率调查、位置监控和防盗。对于设备使用率调查统计，本系统通过温度数据实现。将指定设备的定时采集到的温度历史数据超过35°C的次数和总次数做比值，作为相应设备的使用率并反馈给客户端。对于设备的位置，基于终端节点发来的基于RSSI[9]的参数。服务端也将可以实时地将最新的需要查询的设备归入收到的最大RSSI值的已知位置的参考节点所在区域呈现。对于防盗报警，基于TCP Socket[10]技术。服务端会主动地轮询数据库中非工作时间固定设备的防盗报警记录，并主动将报警信息推送给客户端。

3 结语

室内的无线监控应用，可以与传统的有线以太网结合，充分发挥各自的优势。本系统不但可以实现设备的日常管理，还可以通过传感器和通信网络实现对设备的实时监控和报警。今后本系统可以升级完善的地方有：

定位的算法部分需要改进，目前只是通过参考节点的部署，简单地通过RSSI判断；

参考节点的网络接口部分需要有EMC设计改进；

报警可以采用GSM短信报警、APP报警等实用性更好的方式。

摘要：针对室内设备的监管问题,提出了一种基于物联网技术的室内设备监控管理系统,该系统通过结合以太网通信、以太网供电(POE)和无线传感器网络技术实现。该系统由终端节点、参考节点、POE交换机和服务端四部分组成。通过终端节点与被监控设备绑定,利用加速度传感器、温度传感器实现对被监管设备的信息采集,利用无线传感网传输前端感知数据,并使用以太网作为主干网进行数据传输和供电,最终由服务端完成数据的存储、处理和呈现。该系统结构清晰合理,部署简单,为室内监控系统设计提供了新思路。

关键词：物联网,以太网,POE,无线传感器网络,室内设备,监管系统

参考文献

[]张晓东.POE供电技术在电视监控系统中的应用[J].信息系统工程,2012(8):38-39.

[2]胡志华,郭其一.基于IEEE802.3af的以太网供电技术(POE)[J].仪表技术,2007(4):54-56.

[3]张荣标,谷国栋,冯友兵,等.基于IEEE802.15.4的温室无线监控系统的通信实现[J].农业机械学报,2008,39(8):119-122.

[4]裘莹,李士宁,吴雯,等.通用无线传感器网络节点平台设计[J].计算机工程与应用,2012,48(23):90-94.

[5]郭泉成,刘钰,刘红,等.基于WAMP的远程医疗咨询系统的设计与实现[J].微型机与应用,2013,19(32):17-18.

[6]韩文正,冯迪,李鹏,等.基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计[J].传感器与微系统,2012,31(11):97-99.

[7]刘琼,朱志伟,周志光.基于ENC28J60的嵌入式网络接口的设计[J].微计算机信息,2008(14):306-308.

[8]张海亮,李德敏.基于FIC8120和Po E的IP-Camera设计[J].微计算机信息,2007(12):148-149.

[9]张美燕,蔡文郁,周丽萍.无线Zigbee传感网RSSI定位技术研究[J].计算机技术与发展,2014(10):23-25.

基于物联网的设备管理 篇8

关键词：物联网 PDA 智能维修 效率

1 智慧酒店呼唤智慧工程管理

随着旅游业进入智慧旅游时代，高科技和智能化已经成为衡量高星级酒店的一个重要标准，及时地共享客人的信息，给客人提供人性化的服务已成为酒店管理的目标与方向；而酒店装潢、客房数量、房间设施等质量竞争和价格竞争将退居二线。因此，智慧建设热情空前高涨，IBM公司、INSPEED等著名信息系统服务商也联手酒店及餐饮企业开发出客房智能控制系统、智能餐饮管理系统等。黄龙饭店作为全球第一家智慧型酒店，高端智能体验已成为其核心竞争力。同时，行业也对酒店提出了智慧的具体要求，如2012年5月北京市出台了《北京智慧饭店建设规范（试行）》，以及《北京智慧饭店评分细则》，其中对智能饭店的建设内容作出了明确要求。纵观全国酒店，智慧建设的内容主要集中在对客服务的前台区域，设置有一卡通系统、点菜系统、客房服务手持终端，客户识别、员工派工，物资标识跟踪等系统，但较少服务于工程管理。但在新经济形势下，智慧型酒店除了要考虑给客人提供人性化服务提高客房入住率服务水平和客人满意度的同时，要考虑节省成本，尤其用工荒的形势下，要利用技术手段提高管理效率，减少人力成本。那么，作为酒店硬件和环境后勤保障部门的工程部，管理上是否实现“智慧化”呢？因此，要提高酒店管理效率，降低人力成本，应该加强物联网技术在酒店工程管理中的应用研究。

2 酒店实现智能工程维修管理的必要

工程部作为酒店硬件设施及经营环境的后勤保障部门，尤其智能技术及设备大量使用的智慧型酒店，做好各类设备的维护和保养尤为重要。酒店工程部的工作，主要是运行与维修两大块。智能酒店通过装备BA楼宇自控系统可实现对供配电、空调系统、照明系统等大型设备的远程控制和运行状态监测。对于未安装BA系统的酒店，以及大量分散布置的设施设备的故障及状态监测，在通常以使用部门报修或工程部的定期巡检发现。

工程维修管理一般包括报修和工程部巡检发现的故障集中维修；这是一件工作量非常大的工作，通常由于信息传递不及时充分及沟通不良导致部门间的协作问题。工程报修一般采用两种模式，一是人工填写报修单，二是基于PC端的报修软件，往往遇到的问题是前台工作人员难以准确说明故障的准备位置、原因及维修材料等，同时前台区域工作人员不清楚工程部工作状态，往往抱怨维修不及时。工程维修人员到达现场查看进一步核实明确故障及材料后再领料维修，维修实施情况必须在电脑上录入，导致工作效率低下。工程管理人员巡视检查中发现的问题，通过手工记录再录入电脑的工作方式，可能存在的问题是部分巡检人员责任心不强，二是故障信息描述不统一，三是重复工作导致工作效率降低。

因此，将物联网技术应用到酒店工程维修管理中来， 提高信息传递的效率和透明度，减轻工程管理人员工作量，能提高巡检和报修效率，实现对设备设施检修的高效管理，极有必要。

3 基于FRID的工程智能维修管理分析

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。现代物联网技术已广泛应用与电力、物流、仓储、交通等领域，PDA已广泛应用于物流快递配送店铺货品的数据采集，以及订货、卡片、票据的管理中。

PDA同样可以应用到工程管理中来，例如广州市政单位已经采用PDA进行道路巡检，工作人员将道路破损情况现场拍照后，通过激光测距仪测量长度和宽度，数据录入PDA上传至后台系统，可以以短信方式通知相关单位维修，也可以发出整改通知，极大地提高了道路检修的效率。

酒店工程维修管理中可以引入基于FRID技术的PDA终端，即利用物联网技术，在各设备及设施上设置电子标签（FRID），巡检和报修人员通过PDA进行数据自动采集和上传。

RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络，把它们自动采集到中央信息系统，实现设备的识别进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

3.1 智能维修管理系统网络层次分析 基于物联网的智能维修管理系统从网络构架上分为三层：①感知层。感知层以RFID、摄像头、条码和手持智能数据终端（PDA）为主，实现对物的识别。安装在PDA上的设备维修管理客户端系统，将外界传感器信息读入本地数据库中。具体为通过RFID读取器、条码读取器、摄像头等功能，实现对故障设备及巡检点以及能源数据的感知，完成设备故障信息、巡检信息、能耗信息的输入，并通过PDA的拍照、摄像功能，完成巡检点的图像或动态信息的录入。结合PDA的手写功能，完成对服务对象签名信息的录入。②网络层。网络层即数据传输服务层，通过无线局域网连接或有线连接，实现移动终端的本地数据库和后台管理系统数据库的双向数据传输和同步。③应用层。应用层是工程维修后台管理系统，负责设备信息、故障信息的定义，巡检点定义，巡检计划生成，巡检记录数据的读取、查询、统计和分析，以及抄表信息的统计分析。

3.2 系统软件构架 系统软件构架如图2所示。

3.3 智能维修管理系统功能分析 工程智能维修管理系统应具有以下功能：①设备信息管理。系统管理平台能定义所有设备的类型、参数、位置等档案信息，所需要检测巡检项目以及巡检项对应的具体巡检内容，定义标准化的缺陷类型和缺陷内容及详细的缺陷参数并可以动态的添加、修改、删除。②设备巡检管理。设置巡检点及巡检周期，生成和下载巡检计划，查看巡检记录。工程管理人员能根据巡检计划内容，通过条码或RFID定位巡检设备、录入设备运行参数，或拍照和摄像，并上传巡检数据。系统能根据所有巡检数据进行缺陷统计，并生成相应报表和图表。③设备报修管理。工程巡检人员及各部门员工通过PDA扫描故障设备设施的条码或RFID，进入设备故障信息列表，选择相应信息，或者以摄像头拍照录入报修信息，发送到后台自动形成维修单。系统管理平台能查看所有移动终端的报修信息，自动生成维修单，跟踪其执行情况。工程维修人员实时接收后台发送的维修派工单，完成后，让客户通过手写板电子签名确认。④抄表管理。工程管理人员能使用PDA录入各能源表读数，并上传抄表数据。系统管理平台能对能源数据进行动态统计分析及查询。

4 结语

基于物联网技术的PDA智能维修管理系统是一种智能型的设备维修管理方式，通过物联网技术的应用，改变传统的设备巡检报修管理方式，可以实现前台部门员工的快捷准确报修，报修管理的实时跟踪管理及信息共享；提高工程巡检人员工作效率和质量，加强巡检管理；同时可以提高抄表效率，实现能源动态统计分析，为酒店节能降耗奠定基础。酒店工程部门应加大物联网技术应用的步伐，提高工作效率和质量，实现减员增效，以更好地适应智慧酒店的发展需要。

参考文献：

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[6]秦明波.PDA在电力巡检系统中的应用研究[D].华北电力大学，2011.

[7]北京市旅游发展委员会.北京智慧饭店建设规范（试行）.2012年5月发布.