移动物联网新技术（共12篇）
移动物联网新技术 篇1
我国铁路采用的区间信号闭塞传统模式主要有半自动闭塞和自动闭塞[1]。采用半自动闭塞时,列车占用区间的凭证是出站信号机或是通过信号机的显示。它受半自动闭塞机的控制,只有当区间空闲,经过办理手续后,出站信号机才能开放,保证一个区间在同一条线路上,只能运行一趟列车以确保列车运行安全。自动闭塞是把一个站间长度划分成若干个闭塞分区,前后列车的运行间隔可以通过一定数量的闭塞分区实现,使得在一个区间的一条线路上,可以同时同方向运行数趟列车,实现列车在同一区间追踪运行。可见半自动闭塞和自动闭塞属于固定闭塞。列车与列车之间都必须有一定数量的空闲闭塞分区作为列车安全间隔,因控制系统无法知道列车在分区内的具体位置,所以列车制动的起点和终点总在某一分区的边界,极大地影响了线路的使用效率。
移动闭塞方式能够实时地提供列车位置,并据此动态划分闭塞分区,能够在保证行车安全的基础上,大幅度地提高线路的使用率和铁路的运输能力。
1 移动闭塞
移动闭塞[2]采用无线电定位的方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能。列车追踪目标点是前行列车的尾部。由于前行列车的速度和位置是随时变化的所以闭塞分区是不固定的。移动闭塞分区是由集中控 制中心根据前车的位置而动态设置的。在列车和轨旁都安装无线网络节点,列车A在占用区间时加入由地面网络节点组成的无线网络,地面无线网络根据接收到列车A发送的电磁波的强度由定位算法确定列车A的运行速度、位置等信息。当列车B进入当前区间时, 同样加入无线网络,并由无线网络确定列车B的运行信息,确定B车和A车间的移动闭塞间隔,然后将移动闭塞间隔和列车A的运行信息等控制信息传递给列车B,列车B根据接收到的信息控制本车运行。移动闭塞系统采用目标距离模式曲线(也称一次制动模式曲线)如图1所示。
2 物联网技术
物联网的核心技术为基于ZigBee协议的无线网络,给铁路各区间站点安装一个唯一的代码的物联网设备,构造一个覆盖整个铁路沿线的实物互联网,在运行铁路沿线的动车也安装该设备。
2.1 ZigBee[3]技术特点
ZigBee是一种具有高可靠性、低复杂度、能够自组网且抗干扰性强的无线网络技术。它以IEEE 802.15.4作为技术标准,实现无线组网通信。ZigBee网络以接力的方式高效地传递数据。
ZigBee现有的可工作频段为2.4 GHz(全球)、868 MHz(欧洲)和915 MHz(美国)。在3个频段上的传输速率分别为250Kbps、20 Kbps、40Kbps。网络节点间的距离可以从标准的75米,扩展到5千米。ZigBee技术的优点主要有以下几点[4]:
(1)可靠性高。采用了CSMA/CA(载波监听多路访问 / 碰撞避免)机制,同时预留专用的时隙用于需要固定带宽的通信业务,避免了发送时数据的竞争和冲突; 各节点模块之间具有自组网功能,信息在整个ZigBee网络中通过自动路由的方式传输,从而保证了信息传输的可靠性。
(2)时延短。ZigBee节点模块的休眠激活时延为15ms,移动节点接入信道时延为15ms。
(3)安全,保密性高。ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能,支持AES-128加密算法。
(4)网络容量大。可支持多达65000个节点。
(5)网络的自组织、自愈能力强。无需人工干预,网络节点能感知其他节点的存在,并确定连接关系,组成结构化的网络。
2.2 ZigBee 协议栈及网络拓扑结构
ZigBee协议栈从下至上由物理层、数据链路层、网络层、应用汇聚层和高层应用规范层组成。其中,网络层以上的协议由ZigBee联盟负责制定,IEEE则制定物理层和链路层标准。
ZigBee以一个个独立的工作节点为依托,通过无线连接的方式组成星状、树状或网状网络。系统的大部分节点为子节点,在组网通信上,它只是其功能的一个子集,称之为半功能设备(RFD);而另外还有一些节点,负责与所控制的子节点通信、汇集数据和发布控制,或起到通信路由的作用,称之为全功能设备 (FFD)。ZigBee网状网络拓扑结构图如图2所示。
每个独立的网络都有唯一的标识符和网络号 (PAN标识符)。利用PAN标识符,采用16位的短地址码进行网络设备间的通信,并且可激活网络设备之间的通信。每个网络中都有一个唯一的协调器,具有对本网络的管理能力。网络中的全功能节点可作为路由器、协调器以及终端节点来使用,而半功能节点只能由终端节点使用。在网状网络中,全功能节点都具有路由功能,半功能节点只与就近的全功能节点进行通信。
3 移动闭塞网络的整体构架
3.1 系统的基本组成及工作原理
基于ZigBee的移动闭塞系统主要是指由ZigBee无线模块构成的无线网络,其中包括车载节点和地面节点两部分。系统基本结构如图3所示。
地面ZigBee模块铺设在轨旁并且各节点间组成无线网络。整个网络与轨道电路、道岔、应答器等构成地面列控系统。列控系统、列车自动监控系统和联锁设备等通过以太网连接到调度集中系统。
车载ZigBee节点作为ZigBee网络中的一个子节点加入地面ZigBee无线网络并保持连续的双向通信。列车不间断向地面网络传输其标识、方向和速度信息, 地面网络根据接收到的列车发送的信息和信号强度计算、确定列车的移动闭塞分区,并将相关信息传递给该列车和其后面的列车,确保列车安全运行。
3.2 列车定位原理及算法
本系统采用接收信号强度指示技术(Received Sig- nal Strength Indication,RSSI)。RSSI是在接收端测量接收到的信号的强度,根据自由空间的电磁波传播模型, 计算出发射端到接收端的距离,实现列车定位。
自由空间的电磁波传播模型:L=32.44+20lgf+20lgd[7](1)
式中:L为传播损耗,单位为dB;d为接收端与发送端的距离,单位为km;f为工作频率,单位为MHz。
式中:Pt为发射功率,单位为mW;Pr为接收功率, 单位为mW。
当电磁波的工作频率f和发射功率Pt固定不变时,根据接收端接收到信号的功率Pr计算出列车的距离d。当列车节点加入地面无线网络后,网络自动选取接收信号最强的地面节点,来定位列车,根据公式(1) 计算列车距离信号最强的地面无线网络节点,从而实现列车定位。
3.3 移动闭塞系统的规划及仿真
本系统采用TI公司的ZigBee大功率、远距离传输模块—CC2430。该模块主要技术参数如下[7]:
●输出功率:50mW(17dBm)
●室外传输距离:1.6km
●数据传输速率:250 Kbps
●工作频率:2.4 GHz
●接收灵敏度:-102 dBm
●扩展频谱类型:DSSS(直接序列扩频)
●网络拓扑结构:Mesh网
●加密:128位AES
参照应用于哈大高铁上的CTCS-3级列控系统的技术指标,为满足运营速度在300km/h及以上、3分钟列车追踪运行的要求,本移动闭塞系统分区一般按不大于2000m进行设计。为此应保证在一个闭塞分区内有2—3个无线节点。
列车的设计最高时速为350km,最大多普勒频移Δf由公式(4)求出,Δf=0.778KHz。
式中:v为列车运行速度—350km/h;c为光速—3×108m/s;f为无线节点工作频率—2.4GHz。
列车的最大多普勒频移Δf=0.778KHz,它比无线节点的工作频率(2.4GHz)小7个数量级;列车的高速运行要求系统要有很高的数据传输速率,ZigBee的最高传输速率为250Kbps。综上两点可以得出如下结论: 采用2.4GHz的工作频率可以有效地减小因列车高速运行而产生的多普勒效应的影响,同时也为系统提供了高速数据传输通道。
地面与车载无线节点均采用120°定向天线,实现信号对轨道的全覆盖。
为保证在一个闭塞分区内有2—3个无线节点,地面无线模块节点间距离应在500—1500m之间。小于500m设备铺设成本过高,且设备利用率低;距离过大, 模块无法工作。模块最大传输距离可以达到1600m,在实际铺设时还应留有一定的富余量。地面无线节点间距Matlab仿真图如图4所示。
从仿真图可以看出,曲线的切线在点C(1,-83.0542) 处。CC2430的接收灵敏度为 -102dBm,-83.0542dBm完全满足要求。所以可得出如下结论:地面模块间的合理距离为1km。
4 结束语
随着高铁时代的到来,基于ZigBee技术的移动闭塞技术将成为主流。采用移动闭塞后集中调度系统可以根据列车的实时速度和位置计算列车的最大制动距离,动态地分配安全区间。由于保证了列车前后的安全距离,两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进,这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行, 从而提高运营效率。同时ZigBee技术以其独有的特性,在众多无线网络技术中脱颖而出。基于ZigBee的无线网络移动闭塞技术将有着非常广阔的前景。
摘要：随着哈大高铁等一批高速客运专线的商业运营,我国真正地进入了高铁时代。在高铁时代,列车最高时速保持在350公里左右。这样,行车安全就显得尤为重要了。在保证行车安全的基础上,采用“无形的”移动闭塞方式既可以缩短列车间隔又可以提高列车运行效率。为此提出了一套基于ZigBee技术的无线物联网络系统,在列车与轨旁设备之间构成移动闭塞分区,确保列车安全、高速、高效运行。
关键词：ZigBee,无线物联网络,移动闭塞
移动物联网新技术 篇2
2010年7月，中国移动依托重庆丰富的资源，决定充分发挥重庆的技术优势和积极性，以重庆为大本营，建立中国移动物联网基地，并正式授牌。负责物联网和12582农信通（简称“12582”）全网标准产品的运营支撑、全网运营管理平台的建设和运营、数据支撑、二级客服等工作；为移动物联网标准应用模板收集、整理、优化、形成标准应用模版白皮书以及提供移动农村信息化应用方案，支撑营销推广。
中国移动物联网基地介绍
成立时间
2010年7月，中国移动依托重庆丰富的资源，决定充分发挥重庆的技术优势和积极性，以重庆为大本营，建立中国移动物联网基地，并正式授牌。基地简介
2010年7月，中国移动物联网基地正式落户重庆，肩负中国移动物联网业务牵头发展的重任。负责物联网和12582农信通（简称“12582”）全网标准产品的运营支撑、全网运营管理平台的建设和运营、数据支撑、二级客服等工作；为移动物联网标准应用模板收集、整理、优化、形成标准应用模版白皮书以及提供移动农村信息化应用方案，支撑营销推广。物联网发展指导方针
开发产品 创新模式 规模发展 集中管理
物联网发展目标
打造中国移动低成本、标准化、开放性物联网发展体系，切入物联网发展关键环节，促进移动信息服务应用拓展，取得移动物联网市场领先地位。物联网介绍 1）物联网定义
通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可以实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话。这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”。物联网具备规模性、流动性、安全性三个特点。移动物联网基于移动网络提供个性化、智能化、信息化的移动物联网应用。2）物联网典型特征 全面感知
●通过装置在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二维码等，实现对物体的全面感知。●感知是物体赋予智能的基础。可靠传输
●通过移动通信网、互联网、传感网等多种方式将感知的信息传送到处理中心。●传输是实现物体间通信的关键。智能处理
●强大的计算能力和数据存储能力。●智能处理算法和模型。
物联网市场前景
据权威机构预测，到2015年中国物联网的整体市场规模将会超过计算机、互联网、移动通信等市场。到2020年，全球“物物互联”业务将是“人与人通信”业务的30倍，物联网用户数将突破千亿，成为下一个极具吸引力的万亿级信息产业。物联网应用领域
智能农业 交通物流 能源公用 智能环保 城市安监 灾害防治 智能家居 智能金融 医疗卫生 市政管理 节能减排 国家高度重视
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。大力发展物联网产业，是保障国家信息安全，促进工业化和信息化融合，推动TD-SCDMA技术发展的重要举措，是具有国家战略意义的重要决策，政府部门予以高度关注和政策支持。
2009年，温家宝在无锡视察中科院物联网技术研发中心时指出:要尽快突破核心技术，将传感网与TD技术结合起来，推广“感知中国”——实现万物 “思想感觉”的对话交流，开启智能生活，建设智慧地球。
2010年，温家宝在十一届全国人大第三次会议作政府工作报告时提出，要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。
中国移动物联网发展历程
2002年推出重钢监控等业务，开始物联网探索；
2003～2005年推出自动售货机等应用；在福彩投注机、水务等项目提供通道型业务；
2006年中国移动在重庆成立M2M业务运营支撑中心，推出车辆管理业务，启动建设全国M2M平台； 2007年重庆公司参与制定M2M业务规范，建设全国M2M平台；推出市政监控等应用，开展全网终端测试工作 2008年重庆移动成立独立的二级部门——M2M运营中心，应用逐渐丰富，重点打造车务通、电梯卫士、爱贝通等拳头产品。全国M2M平台接入10省终端，接入终端量持续增长。
2009年初步形成5大类18项移动物联网产品，业务量超过20万；中标出租车项目，规模达8000台，探索出新的商务模式；完成M2M全网平台和辽宁平台的连接；支撑北京铁路哦局列车监控、林业局森林防火、农业局动物溯源等全网项目；
2009年4月，中国移动手机支付业务全国密钥管理中心正式授牌启用；同年11月，按照集团统一部署，中国移动一卡通业务平台正式建成投入使用；
2010年中国移动在重庆设立物联网基地，重点打造物联网城市，逐步形成了9大类37项移动物联网产品；业务开始规模化起步。
物联网发展历程
1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议中提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。” 2005年11月17日，国际电信联盟发布《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网概念。
2006年，《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2010年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想；
2009年8月7日，温家宝在无锡视察中科院物联网技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，将传感网与TD技术结合起来，推广“感知中国”。
2010年3月5日，温家宝在十一届全国人大第三次会议作政府工作报告中提出，要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。物联网城市
参考目前的展厅形式：
物联网城市已在智能农业、智能金融、智能生活、交通物流、市政管理、城市安监、智能医疗、智能环保和能源公用九大领域展开了广泛应用。
产品介绍
宜居通
宜居通是TD-SCDMA无线通信技术和物联网技术带来的家庭信息化新产品，在现有TD无线座机基础上，通过接入无线传感设备，采集处理各类环境信息，经由无线网络传递，方便用户实时监控与管理。
物联通
“物联通”是中国移动为物联网终端设备提供的专用通信模组，该模组与SIM卡组合在一起，能够直接接入中国移动物联网专网，在提供基础通信能力的同时，为客户提供终端设备远程管理等其他增值服务。
关爱通
“关爱通”是针对老年人行为能力减弱、记忆力衰退、视力及听力下降等生理特点，为满足老年人通信及关爱需求开发的一项手机终端与业务相结合的产品。
爱贝通
“爱贝通”是专门从广大家长担心孩子安全的角度出发，特别针对未成年人设计的通信终端和业务配套的产品。
电梯卫士
中国移动“电梯卫士”产品能够轻松实现实时监控、故障管理、维保管理等功能，从而全面提高电梯安全性，降低物业及维保单位运营成本，提高电梯运行管理效率。
车务通
“车务通”（原神州车管家）是中国移动开发的一套远程车辆监控管理系统，通过对车辆加装具有GPS功能的监控终端，辅以LBS技术，采集车辆运行数据，并通过GPRS/EDGE/TD-SCDMA网络，将数据传送至后台管理服务器，从而实现对车辆的实时
监控、远程调度、告警、里程油耗统计等功能，方便用户通过电脑、手机灵活监控管理。
危险源监控系统
市政危险源监控管理信息系统是对各类危险点的数据进行实时采集，并对危险源进行告警管理的信息化系统。
基站监控系统
基站监控是对基站动力、安防、消防进行远程的、实施的、全方位的无线检测和控制。完善的预警机制，实现多级告警，保障基站的可靠性并有效降低运维成本。
直放站监控系统
“中国移动直放站监控系统”是中国移动推出的直放站远程监控信息化管理产品，他通过在直放站旁边安装监控终端来采集供电情况、输入输出功率、功放温度、巡检等直放站运行信息，并通过GPRS/USSD/SMS传输模块将数据传送回直放站监控
平台，从而实现直站高效运维的各项功能和相应统计报表。
路灯监控系统
市政路灯监控系统是对城市路灯运行数据实时采集，可远程控制路灯开关状态，并对路灯故障进行告警的信息化系统。
企业安防监控管理系统
企业安防监控管理系统不仅将告警信息存储起来作为事后分析的依据，还能在远端随时监控安防设备的工作状态；在数据处理上，提出了细分布防区间，按客户需求进行布防和功能搭配，在统一平台上查看企业所有告警记录便于综合分析告警数
据，帮助客户管理公司。
地质灾害防治系统
“地质灾害防治系统”采用专业群测群防信息终端采集监测数据，基于现代移动通信技术实现数据的可靠传递，通过专业行业软件对海量数据进行智能分析处理，是一套集地质灾害预警、信息管理与决策支持服务于一体的智能化信息系统。
城消通
中国移动城市消防远程监控系统是通过中国移动TD-SCMA/GSM网络讲各建筑物独立的火灾自动报警系统联网，综合利用地理信息系统、数字视频监控等信息技术，通过统一平台，在集中监控中心内对所有联网建筑物的消防安全情况进行实时监控，对消防设施及值班人员进行实时巡检的消防信息化应用系统。
物理资讯
专题：智慧农业加速食品安全质量追溯体系建设
2012-01-06
近年来，由于食品安全危机频繁发生，严重影响了人们的身体健康，引起了全世界的广泛关注，如何对食品有效跟踪和追溯，已成为一个极为迫切的全球性课题。而智慧农业的出现，将有效的改善这一问题。蔬菜什么时候浇水、是否有病虫害、农药是否超标等等都将一网打尽。智慧农业在物联网基础 上应用二维码、电子标签等技术记录农产品的生产、加工、销售等过程，确保食品流通的透明度，有力推动食品安全追溯体系的建设。
专题：物联网“十二五”规划促进物联网产业发展
2011-12-26
物联网是战略性新兴产业的重要组成部分，对加快转变经济发展方式具有重要推动作用，已发展成为国民经济的增长点，发展前景十分广阔。为加快物联网发展、培育和壮大新一代信息技术产业，我国制定了《物联网“十二五”发展规划》，规划包括物联网的现状及形势、主要任务、重点领域、保障 措施等几个方面，全力推进物联网健康有序的发展。
专题：传感器——物联网产业腾飞的引擎 2011-12-09
作为一个整体系统的物联网概念，在感知、传输和应用三个层次中，一定是你中有我，我中有你，但无论如何描述物联网都离不开传感器，不管是物理量还是化学量，是开关量还是线性量，是有线的还是无线的，是昂贵的还是廉价的，目的只有一个，把自然的参量变成可应用的电讯号，因而传感器是 物联网的基础。没有传感器，就没有物联网，就没有感知中国。就如同人类，却没有眼睛、耳朵、鼻子、皮肤一样。传感器技术的发展推动着物联网产业的前进。
专题：二维码打开手机应用新窗口
2011-11-2
2二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，它能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。那么基于二维码的主读应用能够实现跨媒介间的信息传递，利用手机就可以在任何一个能够承载二维码 的角落拍码获取大量的信息，包括图文、网址等等，二维码将是一个无处不在的信息源。如此强大的信息承载体系，自然是给我们的生活带来了很多便捷。
专题：物联网引领智慧旅游新时尚
2011-10-
21智慧旅游，也被称为智能旅游。就是利用云计算、物联网等新技术，通过互联网/移动互联网，借助便携的终端上网设备，主动感知旅游资源、旅游经济、旅游活动、旅游者等方面的信息，及时发布，让人们能够及时了解这些信息，及时安排和调整工作与旅游计划，从而达到对各类旅游信息的智能感 知、方便利用的效果。
专题：电子标签为你的生产生活保驾护航
2011-10-20
RFID是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术。RFID系统基本构成为标签、阅读器和天线三部分，同时在实际应用中还需要相关硬件和软件的支持。RFID的优点在于可以无接触的方式实现远距离、多标签甚至在快速移动的状态下进行自动识别。现在，RFID技术广泛应用于物品标识、物流供应链的 自动追踪管理和食品安全监测等方方面面，它给我们带来很多好处，为我们的生产生活保驾护航！
专题：智能电网点亮现代生活
2011-10-10
现今是一个讲究低碳经济的时代，电力扮演着极其重要的角色。为此，国家电网公司提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网的发展战略。智能用电作为坚强智能电网的重要组成部分，是实现电网与客户实时交互响应、增强电网综合 服务能力、提高用电效率、促进节能减排的重要手段。智能电网将指导用户经济用电、安全用电、智能用电，从而引导人们走进低碳、和谐、智能的未来生活。
专题：中国移动“无线城市”之路
2011-09-20
无线城市一直被外界视作继水、电、气、交通之外的城市第五项公共基础设施，但如何建设、运营和维护这项设施，却让全世界的政府和运营商都头疼了近10年之久。然而在全球超过1000个城市的失败案例之后，无线城市终于在中国觅得成功的契机，如中移动已在9个省的77个城市开展无线城市 业务体验试点，并取得一定的成果。从2011年起，中移动分别和广东、广西、宁夏、江苏、湖北等省的地方政府相继签约无线城市合作协议。专题：聚焦物联网“十二五规划”
2011-09-0
2中国工业和信息化部已将物联网规划纳入到“十二五”的专项规划，同时，工信部也正在加快“顶层设计”，积极研究和推进物联网技术标准制定和产业化。国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事十大领域重点部署。据有关消息称，其 中智能电网总投资预计达2万亿元，居十大领域之首，预计到2015年物联网的产业规模2000亿元。
专题：打造物联网智能家居时代
2011-08-10
出门在外，只要一机在手，就可“管控”家里的一切。没人时就设置成离家模式、开启安防状态，手机里能看到家里情况的实时视频;回家路上，提前用手机打开空调，调置合适的温度，免得到家时过冷或过热。更让人激动的是，许多技术润物无声，已悄然潜入我们的生活。
专题：7·23高铁事故催生物联网商机 2011-08-10
信息化对于铁路建设至关重要，信息化投入有助于挖掘运输潜能、保障安全运营和提高服务质量,提高列车的正点率。中国铁路正经历最大一轮建设浪潮,信息化投资比重将日益提高。
专题：车联网开启智能交通时代
2011-08-10
正如互联网能让人们实现“点对点”的信息交流，“车联网”也能让车与车“对话”。车联网系统利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，不仅高效、环保、智能，更重要的是它还可以提供前所未有的交通安全保障，开启智能交通的新时代。
专题：云计算，让云触手可及
2011-08-10
如今打开各大门户网站页面，就能发现云计算成了科技新闻的关键词，全时的“云会议”、丰田的“云导航”、惠普的“云打印”„„云技术正在改变世界。最近，“云律所”概念也在悄悄走进我们的生活。
专题：智能监控，掀起物联网安防新篇章
2011-08-10
在IT业界，每隔十五年就会有一次划时代的模式变化，这条规则比摩尔定律还要奏效。十五年前爆发的互联网浪潮，已经影响了今天生活、工作的方方面面。专家预测在下一个十五年，将开启“物联网”时代。
专题：RFID在煤矿井下安全管理中的应用
2011-08-10
近年来，在全国范围内的煤炭生产事故不断发生，加强安全生产已经成为确保煤炭企业健康发展的必要前提。利用现代信息技术对井下生产人员进行实时定位，可以使地面人员及时动态掌握井下人员的分布及作业情况，实现两者间的信息及时沟通，从而有效地实施安全管理，减少人员伤亡，所以加强 这方面的研究有着重要的现实意义和理论意义。
专题：门禁系统 “U”化你的生活
2011-08-09
最近几年随着感应卡技术，生物识别技术的发展，门禁系统得到了飞跃式的发展，进入了成熟期，出现了感应卡式门禁系统，指纹门禁系统，虹膜门禁系统，面部识别门禁系统，乱序键盘门禁系统等各种技术的系统，它们在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，门禁系统的应用领域也越来越 广。
实例：
GPRS在石油天然气行业生产监控上的应用方案
系统需求
随着国内油田的发展及工业自动化水平的提高，一种服务于油田采油的新技术展现在人们眼前，那就是利用现代通信技术所开发的GPRS无线通讯模块和现代计算机所组成的系统对采油设备、采油数据的远距离监控与采集。
油田的一个采油场由多口油井、计量间、管汇阀组，转油站，联合站、原油外输系统、油罐以及油田的其它分散设施组成，那么整个采油场的各种设施的工作状态及采出油品的数据（主要有温度、压力、流量等）就直接关系到油田生产的稳定及原油质量。目前大多由人工每日定时检查设备运行情况并测量、统计采油数据。由于油井数量多且分布范围由几十至上百平方公里，这种方式必然使工人劳动强度加重，并且影响了设备监控与采油数据的实时性，甚至准确性。所以油场的自动化、信息化就显得极为突出。
随着计算机技术、通信技术的发展，石油天然气行业生产监控系统也得到了很大发展。
以计算机、GPRS无线通信模块为基础的油田监测和控制系统可大大提高油田生产效率，降低综合成本，实现油田生产、管理的自动化、信息化。为了达到这个目标，必须开发一个可靠的以微型计算机技术、现代通信技术为基础的油田监测和操作系统；开发新而廉价的油田作业监测方法；开发一个易为用户存取的数据库和记录系统。
系统构成
石油天然气行业工业监控系统应用具有以下特点： 一般跨越地域大，因此要求电台支持长距离传输；井站的无人值守远动控制决定了电台要具备抵抗恶劣的天气环境的能力；整个系统庞大，监测井站数量多，要求无线通信系统速率要高，轮询响应速度快；同时因为石油天然气行业为国家的能源基础，其所采用工控系统都是最先进可靠的设备，所以做为整个系统关键保证的无线通信链路也必须要可靠稳定且性能优异才能保证整个工控系统的最佳运行。
GPRS无线通讯模块在石油天然气行业的典型应用是在油井和气井的三遥（遥测、遥信、遥控）和自动计量方面——井站数据通过GPRS无线通讯模块传送到采油队控制中心，采油队再通过专用广域通信网或无线网络与上一级的采油厂或石油公司的总控制中心连通。
下图所示为一典型的GPRS无线通讯模块在石油天然气行业工业控制方面的应用。
图1 以微机、GPRS无线通信模块为基础的生产监控系统总体配置
①油田监控中心：计算机、GPRS无线通讯模块、天线、系统软件、数据库
②井队监控中心：计算机、GPRS无线通讯模块、天线、监控软件
③远端井口：数据采集装置、GPRS无线通讯模块、天线
图2 井口微型计算机系统组成图
生产监控操作系统的基础，是每天24小时对远方产油或产气井的所有主要环节和地面分离及储存系统的各种常规的或独特的传感器采集的数据进行记录。
1、油田中心监控计算机油田中心监控计算机是一种稳定、可靠的计算机，通常放置在一个符合国家电子制造联合会要求的保护性箱体内配有一个断电后可供电达8小时的不间断电源。
中心监控计算机系统的主要功能是监测油田作业，将每口井的数据以便于存取的方式储存起来，能使用户通过常规电话调制解调器得到每口井的“准实时”数据，还可根据普通预测方法或单井的明确经验开发专门软件，以便对每口井的数据进行分析。这些分析工作可提供关于现有作业有效性的资料，并确定那些刚开始产生后可能出现的问题。反过来，这些资料可用来增加生产效率和制订修井作业计划。中心作业计算机的其它功能还包括为编制例行的月产量报表提供数据。
2、井队监控计算机与中心监控计算机相同，一般以采油队为单位配置，通过与井口微型计算机之间的数据通信，以轮循的方式对所属油井进行监控与数据采集。
井队监控计算机系统主要用于储存和显示记录的数据。数据按油井汇存并制成一定的表格，以便能快速检查油井系统的运行情况。同时，对给定油井的每个传感器的历史数据进行详细的复查。由井口微型计算机确定和报告的报警条件按特定格式储存，向操作人员发出警报并需要得到认可。井队监控计算机一般将每口井的数据储存3个星期，以便操作人员进行实时存取。中心监控计算机通过常规电话调制解调器每天从井队监控计算机那里进行几次数据检索。单井资料在计算机中要保留约30天时间。然后，将每口井的所有有关数据转换到软盘上长期储存。
3、井场微型计算机井口微型计算机是一种稳定、可靠的计算机，它体积小巧，配备每一口油井。该计算机是一种以通用微处理器为基础的经过特殊设计的单板机。目前，它具有只读存储器（ROM）和静态随机存取存储器（RAM）。该机装有一个插入式数据调节器板（起A/D转换器的作用），将传感器输入的模拟值转变成数字信号。该单板机还包括一个实时时钟、一个232接口以及一个供油田便携式终端（选择件）使用的插口。井口微型计算机系统负责采集每口油井的数据并将其发送至井队监控计算机井口监控计算机系统包括一个GPRS无线通信模块，一个提供13.8伏的电源。该系统还备有终端卸扣和接头，供采用有线系统传输数据的传感器用。
4、通信油田作业计算机和井场计算机之间的数据转输是由微波无线电系统完成的。中继站是可选件，如果采用，则将它建于地势较高的地方，并采用高增益天线。中继站一般位于多个远程井口微型计算机附近，并采用廉价的非增益天线。
中心监控计算机和井队监控计算机之间的通信，则依据通信的距离及环境采用无线或有线方式。有线方式通过拨号调制解调器和商用电话线进行的；无线方式则利用各自连接的GPRS无线通信模块进行数据传输。
5、传感器依据所采集的不同参数，选择相应的传感器。包括温度、压力、流量、位移、电压、电流、功率等。
系统软件
为满足加快存取速度和减少存储量要求而设计的几个独立程序包构成了生产监控系统的软件。主要的部分有油田中心监控计算机的操作系统、井口微型计算机扫描和通信程序和在油田中心生产监控系统中编制报表、分析数据和通信用的软件。
1、操作系统该系统的特点可分为两类：
实时监控和数据管理：
（1）实时监测
①自动收集和认可从远程井口微型计算机传输来的数据，每口井具有其自己的识别特征；
②自动检查错误，如果需要还可重新传输；
③在收到任何级别的警报时，可自动进行电话拨号；
④ 调制解调器电话通信处理程序通过安全密码可进入计算机系统，通过第二级安全密码可得到单个用户油井资料。
（2）数据库管理
①传感器和报警数据按时间、日期和油井存储。
②根据报警数据的紧急程度和认可情况排定报警数据的优先次序。每口井的报警资料单独存储。
③存储历史数据，并使这些数据在线保留时间约1个月。
④通过一个特别菜单和选定的传感器组使远程井口微型计算机初始化。指定无线电中继站（如果设有中继站的话）；计划数据收集时间和间隔；计划数据记录时间和间隔；密码赋值；设定报警优先等级和报警记录的电话号码。
现场操作人员和用户通过一系列菜单和屏幕显示与系统对话。不仅能得到历史数据，而且还可得到现时数据。
2、井口微型计算机操作系统其特征包括独立的可编程序数据收集和传输间隔，当达到预选传感器报警阈限时，立即进行数据传输。也包括传输错误检测，如果第一次信息未被油田计算机认可的话，则进行自动重输。在有了一个畅通的无线电信道之后，才开始无线电传输。该软件具有一个“报警时钟”唤醒功能，因此，井场计算机在大部分时间内处于一种不工作、电力消耗较小的状态。这种工作方式对于太阳能供电系统来说尤为重要。
3、用户人机联作系统的设计可使现场操作人员和处于远方的矿场经营者能通过一系列菜单显示得到存储在油田总部的数据。
无人值守变电站网络监控应用方案
一、需求背景及需求分析
现在电力部门为了提高经济效益，提高劳动生产率，都准备在变电站实现，随着电力部门网络的全面改造，各变电站都有了相应的通讯网络，使远程监控成为可能。在电力调度通讯中心可以建立监控中心，能够对各变电站有关数据、参量、图像进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站的情况，并及时对发生的情况作出反应。
变电站现在一般都有“三遥”系统，可以在此基础上增加变电站远程视频监控系统，简称变电站遥视系统，将变电站的视频数据和监控数据由变电站前端的设备、视频服务器采集编码，并将编码后的数据通过网络传输到监控中心，监控中心接收编码后的视频数据和监控数据，进行监控、存储、管理。
随着变电站管理模式的全面推广，在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。
变电站远程图像监控系统可将变电站的各个监视点，如主控制室的设备运行情况、主变、断路器、隔离刀闸等的运行状态实时图像、防火防盗等智能设备报警信息传输到监控中心，监控人员可通过实时图像和远动信息对变电站的运行情况进行综合监控、分析，减少人员现场维护的工作量，提高了工作效率。利用多媒体计算机、网络和远程监控技术进行的“遥视”化管理，有效促进了生产管理水平的进步。
二、系统业务需求分析
2.1、安全防范
一、能对变电站周围及内部实现远程视频监控，配合报警装置完成防盗功能。
二、变电站内已建设消防装置，对火灾实施报警，由视频监控系统完成远程确认并启动应急预案，视频监控系统将自动记录火灾过程。
2.2、业务管理
一、监视主控室、10KV高压室、35KV高压室、户外变压器。
二、监视场地和高压配电设备的运行状态，如主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等。
三、借助图像监视实现远程操作指导，避免误操作。
四、供电所监视服务大厅，保证服务管理。
2.3、通信线路
一、变电站视频监控系统的通讯传输与其它监控系统不同，强调信道抗电晕、抗闪电、抗闪电及50Hz工频电磁场干扰的能力。
二、变电站停电和故障时，要求视频监控系统能继续保持通信。
2.4、管理架构
电力局对无人值守变电站配置的管理架构如图1所示：
图1 电力部门管理示意图
前端变电站内主要负责数据采集，包括：视频、音频、信号等。充分利用变电站内各类数据完成安全防范和业务辅助的要求。调度中心作为最高指挥中心，能访问下辖变电站的数据资源，尤其在灾情、险情发生时，起到责任部署、应急指挥的作用。
对于供电所只需负责服务大厅现场工作情况，提高服务质量。
2.5、需求图
三、系统功能需求分析
通过建设一套完备的视频系统来满足以下的要求，由以下5个子系统互联互控共同完成，接受同一平台的集中调度。
3.1、视频监控子系统
视频监控子系统以提供图像资源为主，调度中心通过专网远程主动调阅变电站监控图像，实现业务管理提及的需求，包括：
一、监测站内设备运行是否正常，是否存在故障隐患。如：主变压器、断路器、电压互感器、电流互感器、高压室开关、主控室的电源盘及控制盘盘面。
二、监视场地和高压配电设备的运行状态，如主变压器、开关是否有外部损伤，主变压器油位及控制盘上的表头、灯光信号是否正常等。
同时，由于采用可动探头覆盖一个区域，调度人员能通过专网远程控制可动探头的PTZ功能，清晰捕捉覆盖区域内的任何目标，对于较小目标可改变镜头倍数来放大目标以看清上面的内容，比如：读取表盘数据。红外补光灯自动开启关闭，若环境光线照度不够，工作人员还能远程打开射灯等照明设施。借助图像监视还能实现远程操作指导。变电站内工作人员在对设备进行操作时，管理人员远程监视操作过程，对错误的操作进行及时纠正，防止误操作带来的损失。也有利于前端操作员个人技术能力的提升。
视频资源除了被主动利用之外，与周界报警、消防子系统进行互联互控也是相当重要的功能。
3.2、语音子系统
语音子系统主要包括：语音对讲功能、广播功能、高音喊话功能。前者多用于管理人员与变电站之间，后者多用于调度中心、操作队与变电站之间。
管理人员可主动向变电站操作员发起语音呼叫，采用呼叫即接通的方式，工作人员在发起呼叫以前，可调阅视频图像作验证，确保前端操作人员在接听范围内再发起呼叫。
广播功能多用于调度中心、客户中心对多个变电站或供电所实施工作指示。调度中心、客户中心可自行编制多个广播组，组内的成员可任意设置。调度中心对任一广播组主动发起广播，系统将组内各站的视频图像自动弹出，中心能通过图像确认哪个站的工作人员还未到位。各与会人到位后，发言人进行工作指示，保持发言人的图像与声音同步。
上述两类语音功能属于业务辅助性质，高音喊话功能则归属于安全保卫范畴。发现、确认警情以后，可对现场可疑人员实施高音喊话，起到威慑、阻吓作用，延缓犯罪过程。
3.3、报警子系统
报警器是保卫无人值守电站安全、保障无人值守电站正常工作的第一道防线。主要包含防盗报警、火灾报警等。与其它安防系统略有不同，无人值守电站的报警子系统在现场仅能起到威慑和阻吓作用，无法人工制止犯罪，因此它最重要的用途是能及时通知中心工作人员。
防盗报警以高压脉冲电子围栏、红外对射装置为主，火灾报警以烟雾感应装置为主。入侵、火灾等警情发生后，报警信息经过网络传输至调度中心，中心部署一套报警输出装置，根据警情的危险程度分为多级报警输出，自动触发各种联动效果，包括：产生对应级别的报警输出（声、光等）；将单个或多个相关视频图像弹出；自动弹出电子地图；自动弹出应急预案，包括附近保卫、人数、联系人、联系电话等等。
可利用报警类型和报警时间搜索报警录像，追溯事故现场。
3.4、应急指挥子系统
应急指挥子系统主要针对重大灾情、险情发生时，调度中心能充分利用监控平台，实施应急指挥调度工作。通过全面利用视频、语音、电子地图、应急预案等复合系统，对前方施行决策性指导，做出最准确、最及时的任务布置，最大限度地减小损失。
调度中心能及时调看灾况、现场图像，以双屏显示的方式在另一个显示屏上显示同步电子地图，准确标示灾况的物理位置。决策者利用语音系统对前端操作队、变电站进行任务部署，通过应急预案全面调动人员力量抢救灾情。
中心端对灾情期间的录像进行备份保存，以供事后查阅。
3.5、综合管理平台
上述各子系统都包含在统一管理平台下，由管理平台的各组件分别管理各子系统，由组件之间的无缝交互实现多个子系统的联动。用户的所有操作均在该综合管理平台上实现。
第四章、方案的设计的分步描述
本方案主要采用的是纯数字音视频监控设备。它们将摄像机的视频信号换为基于以太网络标准数据包方式。除了本身具备高清晰图像压缩和网络转换功能外，还可接内置的工业标准的I/O端口，满足系统外接报警器和探测器等。
4.1、视频监控系统设计
4.1.1、系统拓扑架构
架构说明：
如上图示，前端根据不同监控场景选择不同的网络摄像机，以实现前端视频的监控，在变电站和供电所配置NR7401，实现视频管理，公司调度中心配置综合管理平台，以实现视频监控需求的功能。
4.1.2、前端系统设计综述
前端设备是安装在现场的摄像装置，包括各类摄像机、镜头、防护罩、支架，它的任务是对现场的图像信号转换成电信号。是整个监控系统的基础，只有在前端采集了良好的图像信号，才有可能在后端进行高质量的回显和存储。前端设备的成像质量要有良好的保证。
摄像机根据图像的种类、所适用的照度、摄像器件的种类、适用光谱的范围、摄像机的使用环境和摄像机的用途分成很多种，现场设备进行选型时应充分考虑各种环境因素合理配置、选择摄像机。
摄像机的安装应充分考虑现场实际情况和按照被保护对象的布防要求进行布置和安装，确保摄像机的有效监视范围，保证无监视盲区。摄像机在安装后正式使用之前或之中，按照不同的环境因素和摄像机的种类进行调试，正确调整摄像机的镜头焦距、聚焦及光圈，还有白平衡的调整、视频增益、同步方式以及电子快门、背景光补偿等项目的调整。使摄像机工作于最佳状态，保证最佳的监视效果。
物联网泄露移动“天机” 篇3
据报道,王建宙为了向听众阐释清楚何谓物联网,举了许多例子。有的比较好理解,比如手机植入RFID(无线射频识别)芯片,就可以用做移动支付。据说,中国移动员工已经在开展这类业务的测试了,他们用一部手机就可以在公司刷门禁、就餐等。但有的例子,又比较生涩,比如用手机查询看上去非常专业的“动物溯源系统”,就可以跟踪一头生下来就被二维码赋予了身份信息的羊,是如何在羊圈中健康成长,又如何变成餐桌上可以放心食用的美味。这个例子,估计那些搞食品安全监督的同志最容易接受理解并为之鼓掌欢呼。
王建宙在演讲末了,归纳出建立有效的物联网,必须具备两大要素:一为规模性;二为流动性。即构造一个物联网必须具备两个前提,一是智能系统(如RFID芯片)随处可及,二是有移动通信的需要。说到此处,方显出中国移动的真实意图,那就是凭借移动通信技术网络运营优势,创新并推动无处不在的移动应用。对于电信运营商来说,未来语音通信的比重只会越来越低。而最具发展空间的业务,将是数不胜数的与物联网概念相关的移动应用。这也暗合了通信业内日渐广为认同的“移动即杀手”的战略判断。
收集了一下互联网上的资料,对于“物联网”定义,个人以为比较恰当的描述是: 把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。国际电信联盟(ITU)早在2005年的专题报告中就描绘过“物联网”时代的图景,当司机出现操作失误时,汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求。物联网描绘的是充满智能化的世界。蓝色巨人IBM在2008年底提出的“智慧的地球”,就与“物联网”概念有着千丝万缕的联系。
移动物联网新技术 篇4
展示创新的产品技术
意法半导体设计、生产解决方案, 助力中国客户推动技术革新, 让世界变得更美好。在本次大会上, 意法半导体展出了各种创新产品, 覆盖移动、可穿戴式设备和物联网应用的全部关键组件, 其中包括微控制器 (MCU) 、通信接口芯片/NFC、电源管理芯片和MEMS执行器及传感器。
一是配置灵活且性能强大的STM32微控制器, 包括拥有最高性能表现、世界首款ARM Cortex-M7内核的STM32 F7系列微控制器, 以及由新一代重要的开发工具和嵌入式软件 (全功能评估板、探索套件和STM32 Nucleo开放式开发平台) 组成的庞大的开发生态系统。
二是安全微控制器和NFC解决方案, 包括基于意法半导体芯片、支持蓝牙手机连接和应用管理的N FC手表原型;演示动态N FC标签如何与微控制器和NFC装置/手机通信的探索套件。
三是完整的电源管理产品组合, 覆盖ECMF, A MOLED, R F调谐器以及无线和标准充电应用。作为AMOLED平台市场公认的第一大电源管理芯片厂商, 意法半导体为市场提供功能和种类齐全的解决方案, 覆盖大、中、小尺寸的AMOLED平板全部市场, 可支持HD, FHD, WQHD显示器分辨率。意法半导体的ECMF是拥有高集成度的共模硅滤波器与高能效ESD保护芯片二合一产品, 能够抑制高速差分串行总线上的EMI/RFI共模噪声, 例如USB3.0, USB 3.1, H DMI。意法半导体的射频调谐器有助于手机设计人员优化总全向灵敏度 (TIS) /总辐射功率 (TRP) 性能, 解决天线能效低的问题, 对多模手机或4G等宽频手机特别有效。
四是低功耗通信和蓝牙解决方案, 包括基于意法半导体微控制器和Blue NRG网络处理器的超低功耗、超长距离Beacon, 以及一款客户采用意法半导体微控制器、Blue NRG网络处理器和IR收发器设计的遥控器。
五是各类传感器, 包括运动、触控、环境、近距离、飞行时间 (Time-of-Flight) 等。
迎接移动和物联网市场
意法半导体成像部门技术营销经理张程怡先生告诉记者, 拍照是亿万用户最喜爱的手机业务之一, 大家都有过这样的经历, 手机拍出来的照片有时画面模糊不清, 有时光线不好, 这就是手机摄像头自动对焦与感光器件的问题, 它们抗拒外界自然光、颜色、距离的干扰不强, 导致上述照片画面不佳的结果。而今, 意法半导体已经开发出相应的传感器并应用到一些品牌的手机中, 解决了以上问题, 可以自动计算距离对焦、测光, 让手机拍出满意的照片。张程怡认为, 具有这种传感器功能的手机将会快速普及, 这也是该类传感器最大的潜在市场。此外, 他还说, 安装有此类传感器的学生电子阅读器, 可以将学生的眼睛与阅读器的距离保持合适的距离, 如果学生与阅读器的屏幕距离过近, 传感器就会自动报警提醒学生, 从而保护学生的眼睛。因此, 他认为学生阅读器将是此类传感器的第二大应用市场。张程怡比较看好的市场还有洗手液感应器、扫地机器人等市场。张程怡介绍说, 意法半导体在可穿戴技术领域具有很强的实力:传感器方面, 可以测量我们周围的移动速度和方向, 以及环境气压、温度和相对湿度;功能强大且实惠的32位微控制器, 为应用提供大脑, 其占有空间仅仅几平方毫米, 并且得到了综合软件库和能够加快应用开发的工具支持;电源管理与控制技术, 延长了电池寿命, 或者通过能量采集实现了电池操作;无线通信技术方面, 让目标能够在几厘米到几十米的距离进行通信。意法半导体将可穿戴技术视为改变世界的重要机遇, 从让个人变得更有创造力和更富有成效, 去解决全球社会挑战。意法半导体与全球客户合作, 利用公司传感器、嵌入式处理、连接功能和电源管理的世界级实力, 以及丰富的合作经验, 提供符合用户需求的解决方案。
意法半导体大中华暨南亚区模拟、MEMS和传感器产品部市场总监吴卫东认为, 中国的物联网市场尚处于起步阶段, 物联网的产业链与商业模式需要进一步完善, 需要建立适当的生态系统和标准来解决关键问题, 例如安全和互操作性, 这需要技术提供商、设备制造商、标准组织和地方与各国政府的配合。与物联网紧密相关的传感器要有新的技术, 不仅使用、便携, 而且融入物联网要考虑其通用性、方便集成以及安全性。互操作性和准入控制需要确保来自不同制造商的器件能够无缝地协同工作, 而且只允许需要的器件加入用户网络。他进一步解释说, 意法半导体可以从五个方面为物联网提供服务:一是丰富的技术和产品组合。意法传感器能够监控运动、环境和声音;低功耗32位微控制器能够分析数据并作出决策;一系列带有强大的、面向网关的软件生态系统和应用处理器;超高效功率转换、监测与控制技术;能够开拓丰富产品组合的系统解决方案和向OEM用户提供复杂系统级芯片的能力。二是透彻了解整个“传感器-云”价值链, 能将任何硬件和软件IP组合整合到定制或标准产品中去。三是拥有作为理想合作伙伴的可靠记录。四是拥有数字安全技术方面的先进专业知识。五是能够获取和控制最先进的半导体技术。吴卫东还告诉记者, 意法半导体的传感器种类齐全, 经验丰富;公司的传感器产能很大, 今年以来就多达90亿只以上, 而且用于物联网、汽车等领域的数量庞大。意法半导体新一代智能传感器在功耗、尺寸、集成度方面进行了统一优化, 功耗与尺寸都大大降低或减小, 从而使其的应用领域更加广泛, 例如建筑的温湿度监测、桥梁安全、冰箱保鲜度、空调体感度、智能手环, 等等。
移动物联网新技术 篇5
安徽Telematics车联网服务项目
——移动物联网深入民族汽车工业
一、项目概况
近年来随着中国汽车工业的发展和用户规模的扩大，汽车厂商正在由单纯的制造汽车向打造一体化汽车服务的过程转变，汽车厂商需要通过优质的服务来提升购车用户的体验，增加用户口碑和品牌忠诚度；于此同时，随着汽车上电子设备（如车载导航/PDA/智能手机）的广泛应用，人们在强调汽车安全性的同时也加强了舒适性、便捷性还有娱乐性的需求。而移动无线通讯技术的发展，尤其是3G时代的到来，使得信息数据传输能够更加快捷，服务也更为多样化。
芜湖分公司紧跟时代步伐，抓住汽车工业转型机遇，与埃泰克公司联手推出Telematics车联网服务，以其崭新的技术和服务理念为汽车制造厂商、汽车服务商和驾驶者提供丰富的功能和业务。
在美国电影中有一段驾驶者拨通一个电话，然后打开车载GPS，车辆就自动确认了目的地的片段，这就是Telematics车联网服务的其中一项，驾驶者再也不用去操作复杂的GPS定位设备来设定目的地，只需要打电话到Telematics车联网服务呼叫中心，告诉中心服务人员要去的目的地，经确认后中心服务人员就会远程通过无线网络为车主自动设定好目的地，并开始为车主导航。
当然，Telematics车联网服务不仅仅提供的是智能导航服务，它还为车主提供车况远程诊断、安全救援、车辆失窃追踪、媒体娱乐、安全提醒、路径优化等服务。同时Telematics车联网服务还为汽车制造厂商收集客户反馈，为汽车服务商（4S店）建立长期紧密的客户关系。通过Telematics为汽车制造商和汽车服务商更好的服务于最终用户，更好的维系以及促进和最终用户的关系，实现增值服务、促进和增加销售机会，全面改善用户体验，创造更多有价值的服务。
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二、项目创新性
2.1 物联网技术深入汽车行业的应用
传统的车辆位置定位、导航终端主要针对车辆的位置加以应用，主要是GPS定位技术的集中体现，且形式多为车内外置不便于安放，有些可以与汽车内饰整合的终端安装复杂，不易于维护升级。而Telematics终端产品的规划设计上，融合了ONSTAR及SYNC2.0的先进技术理念，在产品的组合、可重构形式上实现了突破创新，使物联网技术得以真正应用，具有以下优势：
1、从人体工学的角度分析终端的显示位置最具合理性；
2、REALTIME的操作系统为关键功能提供可靠稳定的保障；
3、3G和2G的无缝转换保证了车辆在无3G信号的地方平滑转换；
4、与中控台组合成为高端的Telematics终端组合产品，且与车身紧密结合，不影响车辆美观；
5、借助物联网，终端统一远程批量升级不再是梦想；
2.2 Telematics全面构建统一客户信息平台
Telematics车联网服务项目的根本在于构建统一的客户信息平台，掌握完整的客户数据，建立有效的CRM、VRM体系，改变以往车主发现问题找4S店的模式，形成Telematics车联网服务通过Telematics终端发现问题主动联系车主的方式，提高了服务质量，增加了汽车服务商的销售机会。
Telematics车联网平台采用混合云的架构体系，使平台能够提供为近千万
第 2 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料 的用户提供导航、安全、诊断、娱乐、助理等服务。
2.3 互联网通信技术与现代汽车电子技术的高度整合
Telematics车联网服务是互联网通信技术与现代汽车电子技术的高度整合，中国移动在无线通讯方面的先进技术与埃泰克在汽车电子行业的技术优势，使Telematics车联网服务成为可能，埃泰克公司研发适合人体工程学的车载终端设备并搭建Telematics车联网服务呼叫中心，移动公司提供无处不在的移动无线网络，同时整合移动现有内容业务，如无线音乐、车主俱乐部、天气预报等进行增值业务推广。
第 3 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料
三、主要建设内容
3.1 Telematics平台构成
图3-1Telematics平台构成图
整合Telematics平台包括呼叫中心、云计算服务中心，呼叫中心是保持Telematics平台与终端群或车主联系，云计算服务中心存储了所有客户的资料，也就是说当Telematics平台呼叫产生时，中心服务人员就会从自动弹出的栏目中看到车主的相关信息以及以前的联系记录。数据挖掘中心是为汽车生产商、汽车服务商提供客户深度数据挖掘，掌握客户兴趣爱好，便于汽车生产商和服务商进行有针对性的营销活动。
同时Telematics平台不仅仅提供车载软件系统，同时在车主不开车时，还计划在互联网和手机客户端上分别提供相关服务。
此外Telematics平台还能够整合车厂内的服务系统、提供加盟入网服务系统等，保证平台的高度多元化无缝耦合，提供多种接口。
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3.2 拓扑结构图
图3-2 系统拓扑结构图
Telematics车联网服务平台有：数据管理层、企业平台层、应用服务层、应用集成层、界面显示层、发布通道层、访问通道层。这七层分别针对不同的应用对象提供管理、监控、安全、导航、计费等业务。平台使用了国际领先的开放式协议，该协议为服务平台提供了较大的灵活性，可以更自由的选择供应商及合作方，也使应用及内容商可以不受平台的限制，开发出满足用户需求、便于推广的增值业务。
3.3 商业模式
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Telematics产品的销售按渠道可分为前装及后装两大类：前装市场主要是针对汽车销售商，在车辆未出厂到达4S店之前，就已经安装了Telematics终端，其所带的Telematics服务会作为亮点功能着重在汽车销售中进行宣传。后装市场主要是针对4S店，通过人们对Telematics服务的感知，4S店可以对能够安装Telematics终端的相关车型，进行后期加装并收费，从而使驾驶者获得Telematics服务。
四、建设效果及效益分析
4.1 建设效果
2009年底，移动公司与埃泰克公司首次接触，对车载导航终端设备的功能和市场前景进行分析，认为传统的车载导航设备已经不能满足人们的需求，更无法达到为汽车制造厂和汽车服务商提供更多的数据支持和帮助，所以必须有一套全新的平台来整合传统车载导航市场，掌握完整的客户数据，建立有效的CRM、VRM体系。由此双方经过多次接触，结合美国OnStar平台的先进经验，提出了Telematics车联网服务项目的雏形。
到2010年10月左右，全新的Telematics终端研发完成上线生产，同时Telematics车联网服务呼叫中心也已基本建成。并在全国范围内使用移动无线网络进行小规模（400辆车）的进行相关数据测试。至此，Telematics车联网服务项目的核心搭建工作已经基本完成，双方又在业务正式上线后的收费渠道和内容提供等方面进一步磋商。
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同时芜湖分公司正在与成都无线音乐基地联系，积极推进无线音乐内容引入，四川音乐基地相关领导对无线音乐车载的发展前景都表示乐观，认为面对有较高消费能力的有车族，在车载音乐方面有很大的潜力可以挖掘，车载无线音乐是无线音乐业务的延伸，是未来业务发展的重点方向，也是业务服务的创新领域。在经过与埃泰克公司相关技术人员的深入交流后，预计将于明年下半年将无线音乐产品加载到Telematics车联网服务项目中，使驾驶者直接可以进行无线音乐点播，告别车载CD。
随着汽车制造商基于品牌及销售的需要，将更侧重于汽车智能、汽车服务的发展，对Telematics产品的配装需求也将呈现较大、较快的增长。以奇瑞为例，其高端乘用车瑞麒品牌旗下X1、M1及未上市的G3已计划整合Telematics智能服务概念，预测到2015年仅奇瑞全网用户将达到100万规模。
目前Telematics车联网服务项目已与奇瑞、吉利、江淮、一汽、现代等汽车厂商接触，由于埃泰克本身就是这些汽车厂家的ABS车辆总线等电子元件的供应商，所以将于小规模测试完成后（2012年10月）首次批量安装在该些车厂的一些中低级车型上（Telematics终端车载前装）进入4S店进行销售，Telematics服务资费会作为车价的一部分或4S活动让利的方式来与公众首次见面。同时汽车服务商4S店也会为可以安装Telematics终端的车型上提供安装和相关服务（Telematics终端车载后装市场）。
在Telematics车联网服务项目正式运营后，将不断引入合适的服务内容，我们相信Telematics车联网服务项目将完全改变国内汽车产业格局，使汽车制造商不仅仅立足于生产，使4S店不仅仅立足于销售，使用户不仅仅是购买了一辆车。
也许在不久以后一套全面有效的Telematics服务平台将为更多的车主、汽车制造商、汽车服务商提供更多的增值服务。
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4.2 经济效益
1、汽车制造商：由于Telematics引入了无线网络互联的应用，吸引了汽车市场较为广泛的80后主力消费群，同时汽车制造商通过Telematics车联网服务项目更多的了解最终用户的使用习惯，爱好，行驶过程中可能出现的问题等方面来不断修改车型中存在的问题。
以上汽InkaNet为例，引入ONSTAR概念成功地将荣威350打造成了具备“新时代高科技”概念的热销车。据2011年1-9月的数据显示，荣威350销量47700台，占据上汽荣威品牌56%的份额，成为了上汽自主品牌实现经济效益根本好转的关键。
2、汽车服务商：4S店详细了解最终用户的行驶数据，主动联系客户进行相关保养，增加相关收入。根据权威咨询调查，全球汽车后服务的市场份额与设备销售比从10年前的不到17%逐年递增达到2010年的33.8%即445亿美元。Telematics车联网服务利用移动车载信息化服务更提升了这一增长速度，预计2011年全球相关产业规模将达到627亿美元，并按40%的增长速度快诉发展。
3、内容提供商：内容可以是音乐媒体，天气预报、加油站信息等，作为Telematics车联网服务的内容提供方，收取相关内容服务费用。预计2013年仅无线音乐一项，在全国范围内将带来5亿元以上的收入。
4、救援服务提供商：服务提供商主要提供紧急抢修和援助等服务。
以上各个环节都是Telematics产业链的重要组成部分，主持并参与Telematics产品的商务模式、技术标准、资费标准的制定，共同培育中国Telematics产业发展环境。
4.3 社会效益
车联网Telematics是通过移动互联网，进行汽车的信息收集、共享和处理，实现车与路、车与车主、车主与车主、车主与第三方服务商的物联沟通，让汽车生活更加智能，具有巨大的经济和社会价值。
中国Telematics虽然刚刚起步，整体规模较小，但是在交通信息服务市场
第 8 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料 的应用作为基础的应用，发展相对较快。随着汽车保有量的提高和私人汽车消费比例的上升，消费者认知度提高，各大汽车厂商也迫切需要通过产品、服务的提升，意识到将Telematics服务作为提高汽车附加值的重要武器，进一步促进汽车的销售，并通过Telematics的业务平台，维系和发展与最终用户的关系。
同时随着无线通讯网络的覆盖普及和移动数据应用的快速增长，以及汽车工业制造能力的快速攀升，消费用户对驾车的出行、娱乐、安全需求正在不断提高，用户对Telematics的应用服务表现出前所未有的关注和热情，Telematics的相关产品及服务正成功的渗透并改变着汽车用户的使用习惯。
物联网家电:踏上移动征途 篇6
一场瞄准起居室的IT战争打响了。
五十多年前的越战期间，美国新闻媒体通过电视，将原本遥不可及的战争画面传回国内，直接带进了公众的起居室，这场被称为“起居室的战争”，对越南战局和媒体传播都产生了深远的影响；时至今日，另一场起居室的革命则通过IT技术这一导火线打响，科技巨头如谷歌、苹果、英特尔，家电巨头如索尼、三星以及众多软件厂商、广电、电信运营商纷纷“参战”。
几乎所有人都期待，这场以技术为主导的“战争”将给人们的家庭生活带来颠覆性的变革：即使在办公室，也无需担心家里会漏气或漏水，因为手机短信会及时自动报警；即使足不出户，就可通过家电采购需要的食材……但历史的经验告诉我们，家电的IT化演进之路总是充满波折。此前不少IT巨头的家电发展计划都受到不同因素的掣肘。例如，1999年3月，微软耗资数十亿美元，在全球范围内力推“维纳斯计划”，向信息家电领域挺进，但最终由于带宽问题限制了多媒体和互联网的内容传输而最终失败。
这一次，在移动互联网和物联网应用的浪潮下，众多主流家电厂商在市场培育上耗费资巨大，但效果却并不尽如人意。高科技含量的家电如何从展览会走向消费者的实际生活？家电企业如何实现差异化而非盲目跟风？产品如何贴近消费者需求……群雄逐鹿的家电市场，仍在蹒跚演进。
抢滩市场
自2010年以来，一贯传统的家电厂商们纷纷搭上了IT技术的快车，抢占新兴的技术与产品创新的制高点——海尔推出物联网冰箱，小天鹅推出物联网洗衣机，美的在世博会上展示全套的物联网家电产品……家电的IT化热潮悄然袭来。
2010年1月，海尔发布了世界上首台“物联网冰箱”。与目前市场上的普通冰箱相比，这款“物联网冰箱”不仅可以储存食物，而且可以通过与网络连接，对食品进行管理。譬如，它知晓储存其中的食物的保质期、食物特征、产地等信息，并会及时将信息反馈给消费者，让消费者对冰箱里的食品做出必要的反应。同时，这款冰箱还能与超市相连，让消费者足不出户就知道超市货架上的商品信息，而且能够根据主人放入及取出冰箱内食物的习惯，制定合理的膳食方案，给消费者的生活带来全新的体验。
“海尔已经在物联网相关产业投入了近亿元，领域横跨了白色家电、黑色家电以及IT类产品。”海尔集团U-home本部部长李莉此前曾对媒体表示。海尔打造的“智慧之家”超出了单个产品的局限，从客厅到厨房，从黑电到白电，从生活电器到电脑和手机等移动终端，都不再是一个个孤单的产品，而是一个互联互通、人性化、智能化的整体。
目前，小天鹅正依托无锡物联中心优势，打造世界物联网洗衣机第一基地。其推出的物联网洗衣机已在美国面市。“2009年我们已经生产了上千台的标准机运往美国，一方面配合美国国家智能电网的相关项目测试，另一方面和传统洗衣机对比试销 。截 止 到 目前，具有对接美国智能电网的物联网智能洗衣机累计生产超过万台并已经陆续出口，今年开始将形成大规模销售。”小天鹅洗衣机负责此项目的相关人员表示。
而在今年的CES上，尽管家电不是本次展会的主角，但是凭借移动技术与物联网技术，家电产品依然在展会上赚足了眼球。例如，LG展示的THINQ技术允许用户根据个人爱好改造家电，屋内家电通过WiFi网络与电脑控制系统相连，用户通过智能手机或平板电脑控制和监控家电；而德国家电企业美诺采用智能电网技术，推出了最大限度减少耗电量的滚筒洗衣机和干衣机，还公开了可以利用智能手机操作家电产品的“综合家庭网络系统”。
在物联网技术的浪潮下，有家电企业人士预测，未来10年，以物联网化为趋势，将分散在家中的各个家电产品联成一个整体控制系统，改变单一的被动控制，实现“人机对话、智能控制、自动运行”。
运营商“搅局”
对家电抱有极大热情的，还有看上去并不搭界的电信运营商。不甘沦为“管道”的三大电信运营商，近期纷纷将触角伸向了这一新兴领域，或与家电制造商联手，或是自主地行动起来。
海尔选择了与中国通信业三巨头之一的中国电信联手。2010年11月中国电信集团总经理王晓初携同中国电信集团高层管理人员一行前往青岛海尔集团参观与交流，并与海尔集团签订了“中国电信集团——海尔集团战略合作暨E—store项目”战略合作协议。双方达成跨界协作共识，确立了双方在2011年“从网络应用到终端销售的全方位合作”。
对于这一合作，海尔集团首席执行官张瑞敏乐观地表示：“我们可以互为客户、资源共享。一方面和电信共享海尔在物流网、销售网、服务网上的优势。另一方面电信帮助海尔解决互联网时代的信息化问题。共同创造一个满足用户个性化需求的信息化时代。”
几乎在同一时间，将海尔视作竞争对手的美的电器与中国联通正式签署了战略合作协议，约定双方将在合作开发、联合营销、通信服务等领域展开全面深入的战略合作，共同促进双方的业务发展和产品延伸。
尽管中国移动并没有与相应的家电企业展开合作，不过其物联网业务“宜居通”也于近期高调试商用。“宜居通”除了具备基本的电话通话功能和上网功能，更重要的功能为安全防控，用户只需在家中安装无线座机以及探头就可及时获取非法闯入、有毒气体、异常烟雾等相关告警信息。据了解目前，该产品可设置5个告警手机号码，在发生非法入侵等异常情况时，“宜居通”就会自动向用户拨打告警电话或发送告警短信。
运营商迈向物联网家电的步伐，向消费者们展示了丰富的家庭信息化应用，也将物联网家电这一刚刚预热的市场渲染得火药味十足。毕竟，谁能在物联网应用中抢占与家庭相关的产业链，谁就占领了先机。
对比三大运营商，不难看出三者在物联网资源方面既有得天独厚的优势，也有不可忽略的劣势。有业界专家分析，中国移动在资金方面实力雄厚，为其产业链构建和后续营销提供有力的保障，但其有线宽带能力不足和家庭行业市场品牌知名度低，家庭客户基础与渠道薄弱也是不争事实，加上ＴＤ终端厂商与系统集成商匮乏等原因，也为其物联网市场买下了不小的隐患。
相比之下，中国电信的固定带宽能力强，ＣＤＭＡ制式上速率较优，而且家庭客户资源基础丰富，家庭市场渠道营销能力较强，但不足之处是作为传统的固网运营商，在全面物联网技术支持能力不足，且面向用户群的移动应用营销能力较弱，其产业联盟参与深度也弱于中国移动；中国联通方面，优点是ＷＣＤＭＡ技术较为成熟且有成熟商拥经验可以借鉴，固移宽带也有一定积累，多元化客户营销能力优势明显；不足之处是家电领域产业联盟参与较浅，进入产业深度不够与产品策划及业务整合水平较差。
在电信专家王留生看来，三家运营商都完全有可能借助物联网的发展进行新一轮洗牌，但由于物联网发展投入巨大且存在探索性风险，可借鉴经验较少，因此必须依据自己网络以及客户资源积累，顺势而为，进行差异化定位，通过稳扎稳打的探索与尝试，形成合理的战略布局与卡位。
突围之困
新兴IT技术的引入，为家电厂商们描绘出一片巨大的市场。我们已经看到，国内海尔集团，海信、美的、小天鹅、长虹等黑白家电龙头，均在物联网领域投入了上亿元研发经费。不过，坐拥全球最大消费电子市场的中国家电企业是否能够顺利突围？却仍给我们留下诸多悬念。
持悲观态度者认为，现在基于移动互联技术的物联网家电基本没有销售空间，产品也往往局限于展会。如海尔早在2005年就为所有家电产品预留有可随时升级为智能接口，但至今科技含量颇高的家电仍未成为市场的主流产品。而另有数据显示，2009年，海尔集团智能家电的销售额为5.2亿元，而海尔集团当年的销售总额为1243亿元，智能家电所占比重不足0.5%，智能家电部可以说成是前景看好但目前较为羸弱的部门。
这些融合了新兴IT技术的家电只是“看起来很美”。正如互联网刚刚兴起时那样，企业更多地是把目光放在概念的炒作上。真正技术层面上才刚刚起步——物联网已经逐渐向一个规模巨大的信息产业化趋势发展，其产业链条很长，涉及的行业包括传感器产业、芯片业、设备制造业、网络运营业等。对于家电来说，要实现联网容易，物物相连却是不小的问题。种种涉及到技术及产品自主创新的问题，尚待家电厂商克服。
统一的标准是实现一切家电联动的基础，目前，欧美、日韩等国企业在这一领域的研究上已经成形，不仅建立了相对统一的行业标准和规范，也形成了一套基础性的智能控制技术和硬件平台。而在国内，目前物联网家电最大问题是行业标准的混乱和基础设施的不健全，要实现全行业的联动仍然很难。对于聪明的消费者而言，他们一定不会选择重复投资。因此，相关标准的出台、相关部门对产业竞争环境的优化或许能有效引导和督促企业。
标准之外，不容忽视的一点是，家庭本身的信息化高低决定了家电迈向移动、物联网化的进度。如果没有网络接入和良好网络环境，一个家庭也不可能顺畅的使用物联网家电。例如，目前连接家庭中各电器的是无线网络，传输只能达到250K左右，大多数家庭通过ADSL接入互联网的速度也只有1-2M，光纤传输可以将这一速度增至10兆以上，光纤入户已成为智能家电普及的一道门槛。此外，无线网络的标准问题、数字家庭系统的控制问题则需要家电厂商以及整个产业链上下游厂商来攻克与协调。
移动物联网新技术 篇7
参考文献[6] 提出一种基于云设计支持平台的体系架构, 实现了资源安全、 稳定和高效的利用。 参考文献[ 7 ] 提出了一种基于Zig Bee的无线传感器网络在病房护理呼叫系统中的应用方案。 参考文献[8] 基于Zig Bee设计了模块化无线节点硬件。 参考文献[9-10]对Zig Bee和Android技术在智能家居中的综合应用进行了研究, 充分利用物联网和智能终端带来的便利,对提高企业生产管理效率显得尤为重要。 本文设计开发的企业机修工作管控系统提高了在生产车间大、设备量大、报修率较高、部署有线网络难的生产型企业信息化管理水平和管理效率,从而使机修工作实现信息化和智能化管理控制。
1 系统整体设计
系统包括三个层次, 分别是用户访问层、 数据服务层和Zig Bee网络层。 如图1 所示。
用户访问层为系统用户提供系统访问服务, 用户可以通过Android智能手机终端和浏览器客户端访问系统。 通过Android智能手机终端的用户主要是机修负责人和机修工人,机修负责人通过终端可以及时收到机修工作任务,并通过终端将任务分派给机修工人。 机修工人通过Android智能手机终端接收到任务后, 根据上报的机修信息及时到现场进行维修工作, 待维修结束后,通过终端进行确认。 整个过程中产生的数据同步记入数据库, 管理员可以通过浏览器客户端进行任务查看、信息维护、工作量统计核算等工作。
数据服务层对用户访问层提供数据服务, 借助数据库中的数据为上层提供服务,同时对下层提供接入服务。
Zig Bee网络层包括Zig Bee协调器、 Zig Bee路由器和上报呼叫器三类设备。 三者之间通过Zig Bee协议进行组网, 信息最终通过Zig Bee协调器连接接入管理服务。Zig Bee路由器和上报呼叫器分布在企业的生产车间, 便于员工通过呼叫上报器进行任务上报。
2 Zig Bee接入层设计
2 . 1 Zig Bee模块设计
在Zig Bee网络接入层的三种设备中,Zig Bee协调器负责配置启动整个网络, 是IEEE 802.15.4 中定义的全功能设备。 Zig Bee路由器和上报呼叫器为终端设备。
Zig Bee模块的芯片采用美国德州仪器T1 公司的CC2530[11]芯片,相比CC2430[12]在内存、RF性能等方面有所改进,该芯片集成了很好的RF收发器,同时集成了业界标准的增强型8051 CPU, 具有256 KB可编程闪存和8 KB的RAM , 是一个真正符合IEEE 802 . 15 . 4 规范和Zig Bee RF4CE的片上系统解决方案。 CC2530 外接耦合电容、电感,配备天线,构成了Zig Bee无线通信模块。
2 . 2 硬件设备设计
Zig Bee网络接入层的硬件设备包括Zig Bee协调器、Zig Bee路由器和上报呼叫器。 三种设备采用统一的CC2530 芯片和2 . 4 GHz放大器, 如图2 所示。 除此之外每个设备具有自己的功能模块。
Zig Bee协调器负责选择系统工作通信及网络标识符, 建立基于Zig Bee的通信网络, 通过增加路由节点扩大网络覆盖范围。 协调器通过RS232 串口与上位机接入管理服务器主机相连。 Zig Bee协调器包括SP232 芯片、CC2530 芯片、 2 . 4 GHz放大器和供电模块等。 采用SP3232EEA对TTL电平和RS232 电平进行转换, AC220V通过AC / DC转换输出DC5 V电压为整个模块供电,主要模块组成如图2 所示。
Zig Bee路由器负责Zig Bee网络的组建, 具有数据通信等功能。 其设计和协调器基本相同, 但不包括SP232EEA模块, 不需要串口转接。
上报呼叫器是Zig Bee网络接入层的终端设备, 是系统的基本单元。 将其设计成按键形式,通过按下按键,把信息传输到Zig Bee协调器。 上报呼叫器主要包括用户按键、CC2530 模块、2.4 GHz放大器和电源供电模块。 用户按键模块负责监测按键状态,分别是 “呼叫”和“取消”两个按键。 当生产员工按下按键时,信号传入CC2530 的输入/输出端口;CC2530 模块负责与Zig Bee网络的无线通信,采用单极子谐振天线,长度设计成电子波长的1/4,并整合到PCB板中; 电源供应模块与路由器、协调器设计不同, 该模块采用3.6 V的2 000 m A锂电池供电, 借助AMS11173 . 3 为CC2530 提供工作电源, 理论工作时间可以达到6 年;2.4 GHz放大器可以增加Zig Bee通信距离,空旷条件下可以达到2 000 m。
3 软件设计
3 . 1 接入管理服务
接入管理服务主要包括两方面功能, 一是接入服务, 即与Zig Bee协调器的串口通信, 接收呼叫信号并与数据库建立联系;二是终端服务,该服务为Android智能手机提供数据访问服务。
接入服务是一个后台服务, 实时监听串口信号, 并实时更新数据库。 接入服务分为两种服务模式:(1)按键注册模式, 该模式主要是为了完成按键的注册, 所有接入系统的按键在初次使用时都必须首先通过注册登记到系统的数据库中, 接入服务基本流程如图3(a) 所示。( 2 ) 按键服务模式, 该模式实时监听按键的上报呼叫信息,是整个系统在投入实际运行后的常态,按键服务流程如图3(b)所示。
3 . 2 数据库
系统数据库中的主要实体包括呼叫按键、 机修片区( 分厂) 、 用户、 用户类别、 设备信息和机修记录。
每一个呼叫按键属于一个机修片区, 每个机修片区由一个用户( 机修负责人) 负责。 当一个呼叫记录产生时, 系统会根据呼叫按键所属片区, 把报修信息报告给相应的负责人。
3 . 3 用户访问层
Android智能手机客户端的用户角色有机修负责人和机修工人。 机修负责人可以进行新到任务查看、任务的派修、维修,机修工人可以进行维修和请求另外派修。
浏览器客户端提供了基于Web的信息管理和维护,通过Web页面可以对系统中的用户、 设备、 机修片区等信息进行增加、删除、修改和查询等操作,还可对系统的机修数据进行统计查看分析,如可以统计每个工人的机修工作量、任务相应时间、平均维修时间等,从而对机修工人的工作进行绩效考核,为企业提高机修效率提供数据支持。
3 . 4 机修状态转换
机修记录的状态包括新任务S、 已派修B、 维修中M 、 已修好Y 、 另派修O 、 未修好N 。 其中已修好和未修好属于结束状态。 状态转换如图4 所示,状态转换条件如下:
( 1 ) 机修负责人进行任务分配。
( 2 ) 机修工人通过智能终端扫描输入或手工输入维修设备的设备ID。
( 3 ) 机修工人无法解决问题, 请求负责人另外派工人处理。
( 4 ) 机修负责人进行任务再分配。
( 5 ) 机修负责人确认机修工作无法进行, 宣布结束任务。
( 6 ) 机修工人确认机修工作无法进行, 扫描确认人( 一般为报修人) 条形码标识, 宣布结束任务。
( 7 ) 机修工人成功完成机修工作, 扫描确认人( 一般为报修人) 条形码标识, 宣布结束任务。
3 . 5 网络数据通信协议
用户访问层和数据服务层之间的数据通信采用JSON数据格式。 JSON是一种轻量级数据交换格式, 独立于编程语言, 可以构建对象和数组两种基本数据结构。 Java中的JSONObject和JSONArray类为JSON格式数据的封装和解析提供了方便。
系统通过JSON格式实现网络数据通信,比如维修记录的JSON数组格式如下:
[ { 机修记录1 } , { 机修记录2 } , . . . { 机修记录n}]
每个机修记录格式如下:
{ " 记录ID " : " 131000101 " , " 呼叫时间" : "2013 - 06 - 27 12 : 43 : 07 " , " 开始时间" : " 2013 -06 - 27 12 : 48 : 53 " , " 机修状态" : " M " , " 结束时间" : " 故障原因":" 链条断裂"," 机修工":"10001"," 设备ID":"1206091000201 " }
4 测试
Android智能手机客户端以列表形式展示任务, 系统采用 “ 常使用, 优先显示” 的原则, 在机修负责人主界面上设立了3 个列表,分别是未派修、未修好和全部,如图5(a) 所示。 未派修选项卡下列出的是 “ 新任务-S” 的机修记录, 未修好列出的是状态为 “ 未修好-N” 的机修记录,全部则显示当前用户有权限查看的全部记录。
当有报修任务时, 系统会主动推送到Android智能手机客户端,显示任务提醒如图5(a)所示。 对于新到任务机修负责人通过 “查看详情”按钮查看详情,也可以通过触摸点击未派修列表中的条目进行查看详情,进入任务分派界面, 如图5(b)所示。 机修负责人可以通过选择机修工人后, 点击 “ 指派” 按钮把任务派给指定的机修工人。
与机修负责人的界面略有不同,机修工人的Android智能手机客户端主界面包括待维修、维修中和全部3 个选项卡。 待维修列表列出了机修负责人指派给自己的任务,机修工人同样可以通过查看详情或点击列表条目进入准备维修界面,如图5(c)所示。 通过扫描或手工输入设备的条码确认维修任务开始,此时机修状态转为维修中, 待机修工人维修结束后, 通过扫描确认人的工作条码进行维修工作确认,如图5(d)所示。
移动物联网新技术 篇8
在当今气候环境极端情况不断出现的情形下, 中央空调在工业生产及社会生活中起着越来越大的作用, 人们对中央空调的管理也提出了更高的要求, 传统中央空调及其监控系统的设计与管理已经不能满足社会经济与生活快速增长的需求, 并且日益暴露出一些问题:如高能耗问题、低管理效率问题、以及通信方式的灵活性问题等。本文在对当前中央空调智能监控系统应用分析的基础上, 提出了一种基于移动物联网技术的中央空调智能监控系统设计方案, 该方案不仅能满足细节监控的要求, 还能为中央空调的管理提供精确的数据信息, 以方便对各种数据进行分析和处理, 不但变“被动监控”为“主动监控”, 还可变“固定监控”为“移动监控”, 从而较好地解决上述问题。
1 中央空调智能监控系统应用分析
1.1 中央空调系统的工作原理
中央空调按应用领域的不同可分为商用中央空调和家用中央空调两大类。其中, 商用中央空调是一种可同时满足大空间范围内制冷和制热效果的空调系统, 具有体积庞大、结构复杂、能耗大、管理要求高等特点, 一般用于企业单位、宾馆、饭店等公共建筑中。
水冷式冷 (热) 水中央空调是应用较为广泛的一种商用中央空调系统, 主要由水冷机组、冷却水塔、冷却水泵、冷却水管路、冷冻水管路以及风机盘管等部分组成, 其中水冷机组又包括蒸发器、冷凝器及压缩机。工作时, 水冷机组的压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体后送入冷凝器, 冷却水塔、冷却水泵对冷却水进行降温循环, 从而对水冷机组中冷凝器内的制冷剂进行降温, 使降温后的制冷剂流向蒸发器中, 经蒸发器对循环的冷冻水进行降温, 再将降温后的冷冻水送至室内末端设备风机盘管中, 风机盘管中的空气经冷冻水冷却后生成冷风, 该冷风通过风机盘管的风机送入房间与室内空气进行热交换, 以实现对空气温度的调节。
根据上述中央空调系统的工作原理, 中央空调系统对监控系统的要求一般可概括为对控制区域的温湿度、送风量、冷冻水流量以及水冷机组、风机盘管、泵和阀门等空调设备运行状态的监控, 而其监控的基本目标则是将室内的温湿度参数保持在合适的范围, 同时尽量使系统的能耗最小。
1.2 中央空调智能监控系统的设计现状
目前中央空调系统的监控方式主要有集中式监控和分布式监控两种方式。集中式监控采用网络传输或者工业总线方式, 对末端设备实现互联, 进行统一控温管理和能源供给;分布式监控即建筑物内每个房间的控制器只能控制一个中央空调控制机组, 很多设备需人工单独操作, 由于人的主观认识和操作技术参差不齐, 由此带来了很多的问题[1], 一般只用在宾馆或家用中央空调系统中。典型的中央空调集中式监控系统由中央监控层、网络层和末端节点三层网络结构组成, 其通信网络有现场总线和工业以太网两种方式, 前者虽然在节省硬件投资、安装费用、提高系统准确性与可靠性等方面有显著优势, 但由于标准各异, 没有形成统一的国际标准, 且仪表种类少、可供选择的余地小而正在被组网更方便、速率更高的工业以太网所取代[1]。
尽管基于工业以太网的监控系统优势明显, 应用广泛, 但由于受有线控制方式限制, 在布线复杂、网络不易扩展等方面具有较大局限性, 而中央空调系统是一个结构复杂、检测及控制点分散的系统, 采用传统总线控制方式面临着布线长, 施工不方便, 组网不灵活等缺点[2], 为此, 人们利用先进的物联网技术[3]提出了不少改进的技术方案和措施, 文章[2]提出基于ZigBee技术的空调控制系统, 该系统通过Zig Bee网络代替原有的现场总线控制方式, 减少了线缆的安装维护费用, 减少了系统的组建成本;文章[3]提出基于物联网的中央空调节能控制方案, 该方案的实施显著降低了系统的能耗;文章[1]提出基于Zig Bee的中央空调末端监控系统, 采用智能控制技术对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和控制, 以实现节能的目的。但随着网络技术、特别是移动技术的广泛应用, 这些方法已不能较好地满足当今移动监控的需求, 且不能将数据传送到其他网络上[4]。而文章[5]虽然提出了一种基于Android手机客户端的中央空调远程数据监控系统, 但系统的设计仅仅只局限于在局域网内, 且只是对数据服务器的数据提取与在客户端的显示, 并不能真正实现随时随地的监控。
2 基于移动物联网的中央空调智能监控系统技术架构
2.1 移动物联网的体系结构及应用模式
移动物联网作为物联网的重要应用模式和发展途径, 是物联网和移动通信、移动终端碰撞和融合的结果, 它是由移动互联网、射频识别、无线数据通信等技术所组成的网络体系, 具有感知层、网络层和应用层3层体系结构[6]。其中, 感知层位于移动物联网体系结构的最底层, 是移动物联网采集数据、识别物体的技术手段, 主要通过如RFID标签和读写器、温湿度传感器、二维码标签设备、摄像头等信息感知设备, 利用短距离有线技术、无线通信技术和检测技术对环境信息进行采集和控制;网络层位于移动物联网体系结构的中间层, 由各种互联网、有线网、无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成, 是实现移动物联网系统的网络基础, 主要负责将感知层所获取的信息在一定范围内通过3G/4G移动通信网、国际互联网、企业局域网、WIFI等网络手段传输到最终服务器上。应用层位于移动物联网体系结构的最高层, 是移动物联网与现实物理世界的接口, 主要功能是利用网格计算、云计算、模糊识别等各种智能计算技术, 对感知和传输来的数据和信息进行分析和处理, 做出正确的控制和决策, 实现智能化的管理、应用和服务[7]。
由移动物联网的体系结构可见, 移动物联网与各种形式的行业需求相结合, 可实现对象的信息识别、状态监测、以及跟踪和控制, 其应用模式具有移动化、无线化、网络化和智能化的特点, 特别适合于设备多、检测及控制点分散、能耗大的中央空调系统, 并可弥补现有中央空调智能监控系统中存在的不足。
2.2 系统架构及设计方案
为了实现对中央空调的可靠、实时、智能监控管理, 本文根据移动物联网的体系结构, 并结合水冷式冷 (热) 水中央空调设备组成的特点, 提出了一种基于移动物联网的中央空调智能监控系统的设计方案, 该方案的技术架构有四层, 分别为感知控制层、网络传输层、服务管理层和应用监控层。如图1所示。
1) 感知控制层:该层一方面用于采集如温湿度、设备运行状态等空调现场信息, 另一方面用于对中央空调系统中各主要设备的控制。该层主要由传感器和控制器构成, 传感器用来探测各种环境信息和空调设备运行状态, 并提供给相应控制器做出控制决策;而控制器既可以接收远程操作命令实现空调的开关机, 也可以根据数据采集层采集的数据自动对空调设备做出如档位调整或开关机等操作;还负责将传感器的检测数据统一打包上传到服务管理层。
2) 网络传输层:该层既要负责感知控制层与上层的无线数据传输, 还要实现感知网络与其他通信网络之间的相互转换, 实现多种通信方式的融合, 是系统数据的传输桥梁。该层由两部分网络组成:一方面通过Zig Bee或WIFI等无线传输网络实现感知控制层与服务管理层之间的通信;另一方面通过Internet、3G/4G、WIFI网络实现服务管理层与应用监控层之间的通信。作为该层的核心设备物联网移动网关, 采用Android操作系统, 同时搭载无线通信模块, 其上运行具有网络传输功能的专用APK, 负责将采集的数据上传至相应服务器。
3) 服务管理层:该层由控制用服务器、数据库服务器、Web服务器及其相应的管理软件构成, 主要调用网络传输层提供的接口, 获取感知控制层的数据, 基于Web Service技术, 使用SOAP协议将数据封装, 通过HTTP协议发布在Web网络上, 供应用监控层调用。数据库服务器用于接收网络传输层上传的数据并存储于数据库中, 便于统计分析, 以及运算处理后对中央空调设备进行控制。
4) 应用监控层:该层主要由各种监控终端组成, 监控终端既可以是PC, 也可以是移动终端如手机、ipad等, 实现数据与状态的读取、显示及存储, 设置各种参数及发送相关控制命令等。PC端采用B/S技术架构, 支持Web发布。而移动终端使用Android平台、Java语言开发专用的APK, 通过3G/4G网络访问Web网站, 既可以进行实时传感数据的查看, 也可以随时随地的对空调设备进行远程操控。
3 系统功能及其工作流程
3.1 系统功能
由上述系统架构和设计方案构建的智能监控系统主要具有如下功能:
(1) 在线监测与故障诊断:不仅有对控制区域的空气温湿度、新回风量、冷冻水、冷却水流量、温度等参数的监测, 还有对各种设备如水冷机组、冷却水塔、水泵、管路和风机盘管等状态的监测;当监控对象的数据信息出现异常或超出警戒值时进行报警提示, 并可通过增强现实 (AR) 技术对中央空调进行故障诊断。
(2) 远程控制:对空调机组、制冷机组、水泵、阀门、风机盘管等设备进行细节控制, 如开/关的状态和程度;实时调整冷冻水或蒸汽的流量, 进行温、湿度的设置以及工作模式的选择等。
(3) 数据管理与分析:在数据库服务器上存储着各种监控数据的记录, 不仅可实时统计分析空气的温、湿度, 冷冻水的供、回水温度, 冷却水流量等参数, 还可统计水冷机组、冷却水循环系统、风机盘管等设备的运行状态参数, 如水冷机组、冷却水泵的运行时间、运行台数, 总台数等, 从而为用户提供更有价值的节能和管理服务。
3.2 系统工作流程
根据图1的技术架构, 系统的工作流程由底层到上层可描述为, 传感器采集现场监控对象的数据信息 (如温度、湿度以及空调设备的运行状态参数) , 送至相应控制器进行分析判断, 并经Zig Bee或WIFI模块上传至移动网关, 移动网关经3G/4G无线通信网络将监控对象的数据信息传输至移动终端或远程控制用服务器及数据库服务器;同时, 控制器接收由移动终端或PC经3G/4G无线通信网络、移动网关及Zig Bee或WIFI模块传来的控制信号, 通过执行机构对监控对象进行控制。服务管理层一方面将收到的数据信息存储到数据库中, 并对数据进行统计分析;另一方面通过Web服务器发布, 以便应用监控层的PC端通过B/S架构方式浏览数据或移动端通过专用APK软件查看监控对象的数据信息。
4 结束语
利用移动物联网技术, 本文提出的设计方案实现了中央空调监控系统的实时化、智能化和移动网络化, 该方案已应用于苏州某大型物业公司的空调智能监控系统中, 极大地提升了中央空调系统的管理效率, 节省了能源费用、降低了人力成本。
摘要：为了提高中央空调的管理效率、降低能耗, 提出一种基于移动物联网技术的中央空调智能监控系统的设计方法。首先, 根据中央空调智能监控系统的设计要求, 分析了当前中央空调智能监控系统存在的不足, 并对已有改进方案进行了应用分析;接着, 给出了基于移动物联网的中央空调监控系统的技术架构;最后, 详细介绍了系统的功能及其工作流程, 并应用于某大型物业公司的空调系统中, 取得了较好的效果。
关键词：移动物联网,中央空调,监控系统,技术架构
参考文献
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[6]陈国嘉.移动物联网:商业模式+案例分析+应用实战[M].北京:人民邮电出版社, 2016.3
移动物联网新技术 篇9
1 移动办公系统的特点、存在问题
1.1 特点
和传统办公方式比较,移动办公系统常常具备以下两个方面的特点:
1)摒弃人工手段,而用电子化的手段来代替,进而将机构在运营上的成本得到了很大程度的降低。
2)有效的实现了谁是对地的办公,并且是,使办公资料的随调随取能够得以实现,将办公的效率实现了很大程度的提升,将以往对地域性的限制得到了很好地突破,将移动办公具有的实效性得到了真正的发挥。
1.2 存在的问题
以当前应用的实际情况为依据,在各种各样的限制因素的制约之下,移动办公系统想要得到大规模的应用依旧存在很多的困难。从网速宽带、应用开发以及网络技术的角度进行分析,移动办公仅仅能够实现对一些规模比较小的、较为简单的移动办公业务要求的满足。而当前网络技术依然在传输的速度与质量方面存在一定程度的问题,致使一些办公事项的传统依旧受到一些限制。此外,当使用移动办公对企业内部的网络进行访问的过程中,能够涉及到企业的一些商业机密,那么就需要移动办公系统能够在安全性上有一些较高的要求。以往常规的移动版公告系统中,往往使用的是VPN来进行内部信息的访问,再配合用户身份信息的检验,然而由于上述这些信息均存在可以实现伪造的可能性,这种情况下,安全问题便m面临着极大的隐患。
由于移动办公系统在其发展的过程中伴随着这两项制约,因此,当前在移动办公系统中应用了4G通信技术以及物联网技术来对这些问题进行相应的解决。在网络技术运用下,可在目标物体当中,将芯片植入在内,如此即可在接入终端间比较好来实现网络、感知功能;在4G通信技术的应用下,能够使通信方式变得更加的灵活,使网络频谱能够实现更大的宽度、使通信能够实现更快的速度。
2 4G通信技术与物联网技术宅移动办公系统中的应用
由于4G通信技术拥有着网络传输速度迅速的特征,因此在移动办公系统当中,完全可作用一个网络载体来进行使用。对于网络的物联网技术而言,可让物体实现互联、感知,并且将智能芯片融入至移动的终端当中,通过系列的授权、标识、监控待形式让移动办公可以实现访问的安全,并在终端载体和后续管理中,可完全融入相应的物联网技术,如图1 所示。在移动办公系统中将4G通信技术以及物联网技术应用进来,使其各自具备的优点进行充分的发挥,能够令移动办公系统拥有高质量上的移动网络应用分发,以及对离散式的目标终端进行集成化的管理,在这些功能的帮助下,办公的质量以及办公的效率将会得到极大的提升,令办公业务在安全性上得以增强。
1) 移动终端区
移动服务应用中,移动终端区不仅是最前端还是目标用户端,使用诸如笔记本、智能手机以及手持PAD等无线终端移动设备,能够利用移动基站将4G移动通信网络接入进来,对移动办公服务进行访问。此外,由于移动设备中已经预先植入了智能芯片,因此,已通过授权而投入运用终端设备便可通过物联网技术实现集成式的管理。
2) 移动通信网区
在移动的通信网区当中,可以运用IP核心网,把移动服务进行接入,在通过4G通信基站向各移动终端进行服务信号的发送,实现对基础数据信息的传输、分发工作等等。为了可以得到安全方面的保障,还可在运营商帮助下分配出意义单的相关接入点,同时还要布置出一条专门用的线路来把运营商GGSN和后台业务内的网络进行接入。使用私有的IP对运营商与客户端之间的路由器进行通信,便可以使内网的信息安全得到有效的保障。
3) 移动应用的接入区
运用防火墙、路由器等等设备,把内网业务系统连接,可在此区域中安装一个VPN服务器,让终端用户可得到专用VPN通道。对物联网在集成信息管理平台来说,可在此区域安置。这样当平台接收到由物联网传感器中接收、采集到基础数据时可袜集成化对各终端进行管理;除此,对各个终端在管理层面上和终端信息在浏览、展示功能上,同时还可向各个弹头实现对不同服务方式的运用进而形成可进行高度、智能、集成化的内部管理的网络。
4) 移动服务管理区
此区域主要针对业务内网中服务进行相应的管理,WEB服务、数据服务、邮件服务等,而移动办公系统也可认为属于WEB的一种,能够在管理区进行直接的部署,这样一来物联网中所有经过授权的终端设备都能够在4G网络这一平台环境下对企业内部的移动办公系统进行访问与使用。
3 基于4G通信技术与物联网技术的移动办公系统特点
根据之前所描述的模型而构建的4G通信技术和物联网体系移动办公系统有着如下特点:
1) 用户能够随时随地不受限制的接入到4G移动网络中;
2) 任何类型的移动终端都是可以的,但是一个前提条件就是必须将已定制好的智能感知芯片系统在终端中进行了植入;
3) 由于应用了物联网的定位技术以及感知技术,所有设备均能实现定位、标识以及监控与追踪;
4) 在物联网技术的应用下,每个终端设备都能够在统一集成平台中纳入,并且实现智能化、集成化管理;
5) 在快速4G网上,用户可实现对网络、业务、应用的自由式选择,可将一些功能强大的移动办公业务加以实现并解决;
6) 在整体系统中,让终端设备可在统一构成管理体系中进行构建,同时还可针对终端用户,构建起安全、可靠的一种身份谁的体系,让系统业务的可靠性以及安全性得到了保障。
4 结束语
移动物联网新技术 篇10
关键词：移动互联网,物联网,RFID,变电站巡检,智能电网
0 引言
变电站电力设备巡检工作是保证电力设备安全、提高电力设备可靠率、确保电力设备最小故障率的一项基础工作。目前, 国内普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式, 这种方式存在着人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作、巡检数据信息化程度低等缺陷。高可靠性的设备是变电站正常工作的基础, 综合分析、自动协同控制是智能变电站的关键, 设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化是智能电网未来的发展趋势, 运维高效化是最终目标。智能变电站作为智能电网的重要组成部分, 迫切需要通过可靠的信息化手段解决当前工作中存在的问题。
智能标准化巡视系统是基于移动互联网技术的又一次创新性科技转化实践, 智能标准化巡视系统针对巡检工作实际需要及特点, 具有路线安排与审阅、内容智能检索、数据记录、缺陷和设备状态变化数据汇总报告等功能, 能有效地了解、检查巡检工作状态, 及时发现电力设备的缺陷及变化情况, 提升电力设备运行安全性、降低生产运营成本、提高工作效率, 具有低成本、轻便易操作等显著优点, 可以有效降低人为因素带来的漏检或错检等问题。该系统使电力设备检修部门在巡检工作中首次实现了无纸化数据采集, 同时使管理部门能有效监督巡检人员的工作情况, 实现巡检工作标准化、信息化、智能化, 从而最大程度地提高工作效率, 保证了电力设备的低故障率及安全运行。
1 研究思路及方法
1.1 总体思路
以移动互联网和物联网技术为基础, 建立标准化巡检流程, 定义统一的缺陷库, 搭建标准化的智能变电站巡检系统。
物联网技术:使用高频RFID绑定设备, 同时也关联了巡检流程和设备缺陷库。射频识别技术RFID (Radio Frequency Identification) 是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, 与传统的条形码相比具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点[1]。
移动互联网技术:使用平板电脑作为巡检人员的巡检手持终端, 构建Pad-Server的软件架构。服务器端的软件程序主要用于管理系统用户、变电站设备、巡检标准等基础信息。平板电脑端从服务器下载最新的巡检标准后, 巡检人员将平板电脑携带到变电站, 通过RFID准确识别设备, 根据相应的巡检标准开展巡检工作, 巡检人员将发现的设备缺陷记录在平板电脑中, 巡检结束后将巡检结果同步到服务器, 系统自动在服务器端进行汇总统计并生成Word版本的巡检报告和图形分析报告。
标准化巡检流程:根据《220kV变电站设备巡视标准化作业指导书 (范本) 》的要求, 所有巡检工作应严格按规定的巡视检查路线和巡视内容进行巡视, 以此指导书为基础, 通过梳理归纳, 建立变电站标准化巡检流程14000余条 (以乐山市电业局桥沟220千伏变电站为例) , 并固化到系统中。
统一的缺陷库:虽然国家电网公司在2011年颁布了《输变电一次设备缺陷分类标准 (试行) 》, 涉及的缺陷标准约6000条, 但二次设备、通讯设备的缺陷标准均没有颁布。引入了标准化的管理理念后, 针对每个厂家, 每种型号的设备均编制了相应的巡检标准, 将繁多的技术标准整理后固化进巡检系统, 保证所有使用此系统的人员在同一标准下进行工作, 从而解决了巡检标准针对性不强、标准不全和不统一的问题。以乐山市电业局桥沟220千伏变电站为例, 定义缺陷47 000余条。
1.2 系统流程
(1) 平板电脑与服务器连接, 从服务器下载设备库、巡检标准库和缺陷库; (2) 平板电脑通过RFID电子标签识别设备, 根据识别的设备有针对性地检索相应的巡检标准, 巡检人员按照巡检标准进行巡检; (3) 巡检人员发现缺陷后记录设备缺陷, 同时向管理人员手机客户端发送缺陷信息; (4) 巡检结束后将平板电脑上的缺陷数据上传到服务器; (5) 在服务器端对缺陷进行汇总管理和统计分析; (6) 待缺陷被消除后, 将缺陷消除的情况记录在平板电脑中; (7) 将平板电脑中的消缺信息上传至服务器实现缺陷闭环管理。
2 解决方案
2.1 软件模型
(1) 巡检周期:管理人员在后台服务器端设定巡检周期, 将周期发布至平板电脑后, 平板电脑根据巡检周期自动推算每一次巡检作业时间并提醒巡检人员。
(2) 巡检标准:针对每个变电站每个设备的每个部件进行编写, 由专业人员编写完成, 完全符合巡检作业现场的实际需求。
(3) 缺陷标准:将《国家电网公司一次设备缺陷分类标准》完全分解到每一条巡检标准中, 发现缺陷后只需要选择即可, 很大程度上解决了以往巡检人员对缺陷性质判定不准确的问题。通过平板电脑的照相功能将缺陷照片和缺陷自动关联, 减轻了以往巡检完毕后需要将缺陷登记并将缺陷和照片逐一制作超链接关联的工作量。
(4) 记录分析:目前系统后台能自动分站、分间隔、分设备、分时间对缺陷进行统计和分析, 生成缺陷趋势图和消缺发展趋势图;能对设备运行参数自动生成运行曲线进行汇总分析判断;自动统计每月巡检作业完成情况, 具有巡检过程追溯功能。
(5) 巡视路线:采用向导式操作流程, 巡检时必须按照设定的巡检路线进行巡检。
(6) 不同的巡视方式:国内首先采用平板电脑进行所有类型的巡检, 多项技术通过查新为国内首创。
(7) 缺陷判断、分析:缺陷的智能辅助判断有效提升值班员工作效率, 而且按照缺陷管理规范实现了设备缺陷的统计功能, 检修人员在进行检修作业前只需将待检修设备的缺陷一键导出打印即可, 减少了以往缺陷汇总统计的时间。
(8) 移动终端、手机客户端:发现严重和危急缺陷后, 可立即通过程序向管理者发送缺陷信息, 手机客户端可立即收到变电站的缺陷信息, 有效缩短了以往大量的汇报时间, 提升了工作效率;
(9) 定期试验、切换:流程化、标准化、可视化的定期试验切换有效减少了运行人员的培训工作, 操作人员只需按照图文并茂的指导提示进行操作即可完成定期试验、切换, 有效减少了误操作的发生。
2.2 软件架构
系统后台采用J2EE三层架构搭建, 将整个业务应用划分为:表现层 (UI) 、业务逻辑层 (BLL) 、数据访问层 (DAL) , 具有以下先进性:
易用性:前台采用JSP、Jquery等技术框架, 拥有非常简单易用的控件、组件和灵活多样的布局风格。
安全性:Spring Security的安全验证机制非常严密, 利用访问决策管理器验证用户是否有权限访问相应的资源, 精准快速。Mysql具有高效的备份机制, 是系统安全稳定运行的保障。
扩展性:深度集成了Spring技术, 并且整合了其它优秀的开源项目, 如Spring MVC、Hibernate、JBPM等, 这项框架涉及到系统架构中的各个功能领域, 并能轻松安装、拆卸, 具有很高的扩展性。
稳定性:J2EE体系的稳定性是基于Java的健壮性和虚拟机实现的一致性基础上的。一些J2EE部署在WIN-DOWS环境中, 客户也可选择健壮性能更好的Linux操作系统, 这是实时性要求很强的系统最理想的选择。
2.3 关键技术
2.3.1 RFID蓝牙电容读写设备
设备使用蓝牙技术与平板电脑通讯、使用RFID技术与电子标签进行通讯, 并具备电容笔功能, 能流畅地在平板电脑上进行书写, 具备以下优点:
(1) 能轻松操控电容屏幕的平板电脑, 与手指操作相比, 操作更灵敏、便捷;
(2) 快速扫描RFID电子标签, 与自带RFID读写器的平板电脑相比, 更适合长时间巡检操作;
(3) 超长续航能力, 通过开发重写蓝牙通讯连接的算法方式, 大大节省了电量消耗, 可长时间巡检无需充电。
2.3.2 实现了主动式电子标签感应
与传统的被动式和半被动式标签不同的是, 主动式标签本身具有内部电源供应器, 用以供应内部IC所需电源以产生对外的讯号, 这使得主动式标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量, 可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。该技术将运用于本项目中, 为项目提供更先进、记忆信息量更大的RFID技术。
2.3.3 RFID中间件
典型的射频识别系统由射频标签、读写器和应用系统3部分组成[2]。
RFID中间件是实现RFID硬件设备与应用系统之间数据传输、过滤和数据格式转换的一种中间程序[3], 是RFID应用部署运作的中枢。它介于读写器模块与应用系统之间, 将RFID读写器读取的各种数据信息, 经过中间件提取、解密、过滤及格式转换, 导入管理服务器, 并通过应用系统反应在程序界面上, 供操作者浏览、选择、修改和查询[4]。
2.3.4 数据同步技术
作为一套异构系统解决方案, 设备终端与服务器之间的数据同步功能对于系统尤为重要, 不但终端设备要向服务器同步巡检结果数据, 而且服务器也要为终端设备同步巡检内容资料。为了解决好数据双向同步的问题, 使用技术领先的pervasync[5]数据同步方案。
特点:支持弱连接和子集同步结构。
通过Pervasync提供的客户端可视化配置界面, 只需在终端设备中对服务器中心数据库 (Center DataBase) 服务器地址、中心数据库授权使用的用户名和密码进行配置, 便可完成数据库同步参数设置。配置一次, 系统自动保存配置信息, 之后的每次操作都不用再关心配置问题。
3 解决问题
(1) “标准作业流程”实现标准化作业的轻松落地; (2) “设备巡检标准库”有效解决针对性不强、巡检标准不全、不统一的问题; (3) “图文并茂的标准”解决巡检人员不熟悉设备和标准的问题; (4) “设备缺陷库”解决巡检人员缺陷定义不准确的问题; (5) “四大方法”有效解决了巡检不到位的问题。
4 实施效果及展望
4.1“四大方法”提高运行人员巡检质量, 减轻巡检人员工作负担
将巡视维护标准的执行流程完全通过科技的手段融入到了本系统中, 各种流程通过后台软件自动执行, 有效减轻巡检人员工作负担, 提升工作效率。“四大方法”是:
方法1:“一键上传”减轻后期整理时间;
方法2:“优化巡检流程”节约巡检时间;
方法3:照片和缺陷自动关联提高工作效率;
方法4:“实时缺陷提醒”及时跟踪缺陷发展情况。
4.2 减轻了运行管理人员负担
(1) 智能工作计划安排; (2) 缺陷的实时自动汇报让管理者轻松掌控设备缺陷; (3) 强大的缺陷智能统计分析及管理功能实现对变电站缺陷的轻松管控。
由于此系统有效地解决了巡检不到位、巡检标准不清楚、巡检人员缺陷性质判断不清楚等问题, 使管理更加轻松, 标准化落地工作得到有效执行, 因此该系统也获得了乐山市、雅安市、眉山市电业局的高度重视和认可, 正在组织推广实施;同时该系统也受到四川省电网公司和国家电网公司的高度关注, 四川省点网公司和国家电网公司相关领导及部门多次听取该项目汇报并进行实地调研, 对该项目给与了高度评价, 并计划进一步考察以便于更大范围的推广。
5 结语
通过引入前沿的移动互联网和物联网技术, 智能标准化巡检系统帮助运行人员准确掌握标准、定义缺陷, 切实解决了运行人员专业素质差异带来的工作偏差, 确保及时发现并处理缺陷, 并解决了巡检不到位、采样数据少、统计不准确等问题, 从而保障了变电站设备的安全、稳定、可靠运行。变电站智能巡检系统的应用改变了传统变电站的巡视方式, 是变电管理在标准化、智能化和信息化方面的创新。
参考文献
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[4]赵黎.RFID中间件事件管理系统的设计与实现[D].武汉:华中科技大学, 2006.
移动物联网新技术 篇11
加快推进智能制造。利用物联网技术，中国移动在智能物流、工业节能、生产监控及车联网等方面积极开拓，帮助制造、物流企业实现生产过程的远程监控和集中管理，大大提升了企业的生产调度能力和生成效率；试点与应用工业厂房电梯、照明、机房等节能管理项目，能耗减少超过30%；积极推进车联网发展，自主研发车联网OBD（即车载诊断系统）终端，与国内多家汽车企业集团开展合作，提升了汽车工业产品智能化水平。
积极推动农业现代化。在农业领域开展了滴灌、牧场监控等一系列窄帶物联网产品（NB IoT）的自主研发，已完成窄带物联lora模块、lora微基站的样机研发，并于近期在四川、新疆等地进行多次农业场景中的实地外场测试，在市区、郊区、农村、超低温环境、地表穿透等场景中开展测试，取得了良好的效果。
服务社会民生。全面推进基于物联网技术的智能家电、智慧社区、灾害防治、电梯安全、车辆安全等民生项目建设。利用物联网“云管端”一体化解决方案，整合公众物联网和设备云能力，保证家电产品“永远在线”，为家电企业提供稳定、可靠、便捷的产品信息传输和控制解决方案；推出社区物联云、电梯卫士产品、车辆监控业务，将智慧家居系统、社区的物联系统和服务整合，给居民带来更加舒适的“数字化”生活体验；推出林火监控、地质灾害监控、智慧护林员解决方案，支撑重庆、新疆、云南、贵州等地区移动林火监控和智慧林业建设。
物联网建设下的移动医疗 篇12
关键词：物联网,移动医疗,无线射频识别,无线局域网
2011年11月28日,工信部发布了《物联网“十二五”发展规划》,指出物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。《规划》以无线射频识别、传感器、公共通信网和互联网以及庞大的机器到机器(PFID)终端市场为产业基础,对物联网的发展全面做了规划,其中智能医疗成为其重点支持的行业之一,在标准化推进工程、重点领域应用示范工程中被专门强调。
智能医疗是将物联网技术应用于医疗领域,借助数字化、可视化模式,将有限的医疗资源让更多人共享,并实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动,逐步达到信息化,未来医疗将融入更多的人工智能、传感技术等高科技,使医疗服务走向真正意义的智能化。条码化患者身份管理、诊疗体征自动录入、移动医嘱、移动检验标本管理、移动药物管理、移动病案管理等为医疗服务机构带来的不仅是管理的方便和效率的提升,更是医疗差错、医疗纠纷的减少和患者满意度的提高。
2011年2月,美国食品药品管理局(FDA)允许医生使用i Pad和i Phone等查看医疗图像和做出诊断,这是FDA首次允许使用移动设备作为医疗影像诊断的辅助工具。欧洲移动医疗影像诊断服务在英国、法国、意大利、西班牙普及度比较高,医生可以带着移动超声设备看病,这对活动不便的患者带来了很大的方便。快捷、方便、易于患者访问是引进移动医疗的主要原因,也是其最大优势。对于医疗服务提供者来说,节约成本是其采用移动应用程序的关键诱因,医疗机构的战略核心都在于如何不断以更低的成本为患者提供更好的服务。医疗机构的成本主要包括原材料和劳动力,而随着人口老龄化的发展,医疗服务机构同时面临着很大的扩容压力,因此优化工作流程,使用能够提供高效、便捷、无差错服务的医疗产品将有助于优化信息服务,提高劳动效率,最终降低组织资源的负担。本文探讨物联网技术特点,尤其是其在移动医疗中的成熟应用,并对现有的移动医疗产品优缺点给出自己的看法。
1 物联网产业基础及移动医疗应用
1.1 无线射频识别
无线射频识别(RFID)即无线射频识别技术,是当前移动医疗领域热门技术之一。它是一种非接触式的自动识别技术,利用空间电磁感应或者电磁传播进行通信,在通信链路内根据时序关系实现能量传递和数据传输,从而自动识别目标对象并获取相关信息。识别工作无须人工干预,可在各种恶劣环境下工作。随着无线技术的不断发展,使得无线传感网技术、GPRS技术和RFID走向融合,并辅之相应的软件,应用前景十分广阔。基于RFID技术的医疗急救系统正是这一融合的产物,对于推动移动医疗的发展有着重要的意义。
使用RFID的优点主要有:监视、跟踪进入高危区域的人员;紧急情况下可以推动限制措施的执行;采用RFID技术的腕带存储了患者的相关信息,包括个人基本资料以及药物过敏史等,允许医院管理员对部分数据进行加密,RFID电子标签上的电子编码可对应到数据库中,医护人员可以对患者尤其是交流困难的患者进行身份的确认,随时随地掌握每一位患者的准确信息;RFID在母婴识别上可以防止母亲抱错婴儿以及在现有管理软件中增加RFID技术,包括腕带、手持读写器、门禁系统等可有效防止婴儿被盗等问题。在药物管理和药品溯源上,可有效记录药物的使用情况,防止药品的管理使用混乱。
1.2 传感器
传感器是物联网应用中的一项关键技术。它是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
传感器的种类很多,压力、拉力、温度、湿度、重量、流量、转速、光敏、红外传感器等,应用在医学上的传感技术无处不在。使用传感器,可以自动获得患者的体温、心跳、脉搏、呼吸等数据,自动监测患者健康状况并发出预警。个人健康监护方面,随着生活节奏的加快、生活压力加大和人口老龄化趋势爆发出的种种社会问题使得人们尤其关注独居老人或无人照顾的患者的实时监测,家用医学传感设备近年来得到了发展。传感器应用在饮水机以监测老人的活动情况;应用在床铺下以监测人的呼吸和心跳等生命体征;应用在佩戴在身上的求助装置,进行紧急情况的呼叫。
1.3 二维码
二维码是用特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的矩形方阵记录数据符号信息的新一代条码技术。二维码与一维条形码相比,具有信息量大、纠错能力强、识读速度快、全方位识读等优点。将需要访问、使用的信息编码到二维码中,通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读,实现信息自动处理。二维码技术融合物联网技术和云计算技术,可实现如药物溯源和防伪、用药提醒、远程医疗和实时监护等功能。随着智能手机终端的普及,二维码应用场景多样化趋势愈发明显。
1.4 无线和移动技术
无线技术使得设计、开发和部署不同性质的移动无线网络成为可能。据统计,全世界仅对无线手持设备交易税收收入就已超越30亿[1]。在未来的几年,无线和移动技术将会实现基于行业特点、位置定位、用户喜好、上下环境等不同因素展开应用,也会被集成到人们的衣物、器械装置、交通工具、库存管理以至于书本、眼镜等繁多的物品中。基于以上应用,无线网络必然在未来的无线健康监护和医疗照护中扮演着非常重要的角色,同时,也对无线和移动网络的多样化发展提出了要求[2,3,4,5]。
在医疗或其他领域中,无线移动网络按照范围从小到大,可分为:无线个人区域网络,如Bluetooth、Zig Bee,RFID等;无线局域网(wireless local area networks,WLAN);还有范围更广的无线网如celluar/3G和卫星通信网等。这些网络在频率、协议、带宽、接收装置等表现出了不同的特征,由于建筑物或障碍物的存在,会使得不同的网络信号具有不同的衰减度。同样,无线链接方面也面临不同的问题,如信号稀疏、快慢衰落、多径传输干扰等,这些问题将影响信号收发质量,单位数据量等内容[6]。
WLAN可支持小范围的移动计算,利用射频技术,为有线网络提供了灵活有效的延伸。通过无线网络,利用电脑或PDA随时随地进行生命体征数据采集、医护数据查询与录入、医生查房、呼叫通信、床边护理、护理监控、患者标识码识别、药物配送以及基于WLAN语音多媒体应用等,支持高速、突发数据业务,充分发挥医疗信息系统的效能,有效突出数字化医院的优势。
WLAN的特点使其在家庭健康监护和护理、生活协助等显得非常适合。首先,WLAN能够覆盖多个房间甚至整层楼房;第二,现有的大量接入点支持,使得WLAN安装方便;第三,无需二次收费,价格低廉;最后,能够支持危险生命体征数据的优先传送。当然,在很多情况下,WLAN也会与其他无线网如cellular/3G网络结合,此时,WLAN被应用于前端监测设施,cellular/3G网络可以连接后台多个卫生保健专家,实现健康监护咨询等[6]。医院使用附WLAN的电子产品取得实时信息,可有效避免对伤患救治的延迟,不必要的人工书写和录入,单据循环的延迟和误诊等。但无线信号在一定程度上存在着信号干扰的问题,会影响某些医疗仪器的正常工作,在设计和部署时要特别注意。
WLAN与通信协议、RFID、传感器、二维码等物联网技术的融合,是移动医疗平台的基础。未来医院HIS、EMR、PACS、OA、分诊系统、互联网接入系统、药品管理、人员定位、设备定位、视频监控、IP语音通信、远程医疗和数据采集、交流培训、教育通知等系统的移动互联必将成为数字化医院和智能医疗发展的主题。
2 医院常见产品分析
国内广泛推广移动医疗的医院并不多,解放军第306医院、浙江邵逸夫医院等是近几年全院性使用移动医疗较好的医院,但对大多数医院来说,推行移动医疗仅初步解决了有和无的问题,规模使用较少。
移动医疗推车、MCA、PDA、平板电脑、智能手机等移动医疗应用均处于发展阶段(图1)。PDA在执行医嘱、输入入院评估单、生命体征如体温单等方面体现出了方便和快捷等优势,但受屏幕大小所限,不可能大范围使用。移动医疗推车在很多医院中也有使用,进行移动查房,但大体积使其方便性大打折扣。MCA实用价值不高,至今未引起重视。
随着全球的一场“苹果风暴”,IPAD也进入了移动医疗领域,并随着用户的增多和公司不断推陈出新,未来在移动医疗领域一定大有可为。但其在表现出超炫移动应用的同时也出现了一些弊端:价格偏贵,对于国内很多医院来说“配不起”;很多应用“只读”,输入新信息困难;相对封闭,与其他平台的兼容性差,扩展或推行电子签名等不方便;IPAD诸多应用程序的使用容易让医生在工作中分心;尺寸偏大,不适合放在一个标准的白大褂口袋中;安全性问题和无线信号干扰问题。
Android系统的开放性使其在平板电脑领域同样具有竞争优势。开放性使其准入门槛或费用偏低,如果业内出现一支龙头企业或规范标准健全的情况下,能迅速带动行业的兴起。但其同样面临安全性等问题,目前扫描和条码识别是其待解决的问题之一。
3 制约因素
虽然移动信息化已经走进了部分医院,但仍然存在制约因素,主要表现在:核心技术和高端产品与国外差距较大,高端综合集成服务能力不强,缺乏骨干龙头企业,运作模式不成熟,应用水平较低,规模化程度不高,此外还面临成本过高、安全性及隐私问题[7,8,9,10]。相对于国内来说,国外智能医疗发展水平及层次较高,电子处方、免费数字手持设备、较高的医疗保险金,均值得国内借鉴和学习。
4 小结
移动医疗对运营商提出了很大的技术挑战,包括大量原始数据要实时通过移动网络传输;稳定可靠、无处不在的网络覆盖以及医疗产品对网络的要求;移动医疗设备之间互操作性的要求;如何避免移动设备对医疗设备产生的干扰等[11]。智能移动医疗解决方案应对网络的架构、协议的标准、用户接入安全、工程部署、平台管理等多个方面进行考虑,围绕智能医疗应用需求做出最佳的选择。