物联网与绿色智能建筑

物联网与绿色智能建筑（精选12篇）

物联网与绿色智能建筑 篇1

1 引言

2009年,美国IBM提出了实现“智慧地球”的三大要素[1]:Instrumented、Interconnected、Intelligent,即物联化、互联化和智能化。通俗地讲,“智慧地球(Smart Earth)=物联化+互联化+智能化”,“智慧地球、智慧城市、智能建筑=物联网、视联网+互联网+智能网”。

不仅国外对物联网提出了看法,进行了研究,我国在物联网建设方面也有相应的举措:(1)2009年11月3日,温家宝总理发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话,温总理指出抢占五大战略性产业的制高点,着力突破物联网的关键技术,及早部署后IP时代相关技术的研发;(2)2010年工信部、国家标准委员会成立物联网联合组工作。

智慧地球与物联网备受关注,推动了智能建筑的发展。以下从物联网的角度出发,阐述物联网与智能建筑的关系,以及智能建筑发展中涉及的关键问题。

2 物联网与视联网

2.1 物联网的定义、核心技术与标准体系

物联网是物(人、设备、传感器等)与物之间的互联网,从网络看,物联网=传感网(RFID,或有线)+互联网。物联网将是互联网后新一轮技术革命,是第三次信息产业浪潮。

物联网核心技术包括:(1)射频RFID、条码、GPS、红外激光等各类传感器技术及识别技术,解决物体定物、定位、定量(包括芯片研发)的数据采集;(2)传输技术:传感器网、视联网、互联网、智能网;(3)后台管理平台技术(云计算);(4)物联网与视联网融合技术。

物联网标准体系结构如图1所示。可分为感知层、网络层、应用层三个层面,公共技术不属于物联网技术某个特定层面,而是与三个层面都相关[2]。

2.2 视联网

视联网(VMS,Video Multi-Media System)是网络技术的重大革新,是互联网发展的里程碑,是互联网的更高级形态,是一个实时网络,能够实现目前互联网无法实现的全网高清视频实时传输,将众多的互联网应用推向高清视频化,高清面对面。最终将实现世界无距离,实现全球范围内人与人的距离只是一个屏幕的距离。

VMS视联网技术采用目前全球最先进的实时高清视频交换技术,可以在一个网络平台上将任何所需的服务[3],如高清视频会议、视频监控、智能化监控分析、应急指挥、数字广播电视、延时电视、网络教学、现场直播、VOD点播、电视邮件、个性录制(PVR)、内网(自办)频道、智能化视频播控、信息发布等数十种视频、语音、图片、文字、通讯、数据等服务全部整合在一个系统平台,通过电视或电脑实现高清品质视频播放。

视频网具有如下的技术优势:

⑴覆盖全面:全球视频通讯服务号码体系——一个覆盖全球、覆盖每一个人的视联网。

视联网基于现有的互联网物理网络,通过协议层的技术升级将高清的视频(通讯)等服务覆盖到千家万户,覆盖到每一个人,最终实现网络和通讯技术的下一个里程碑,即高清视频(通讯)服务。

通过类似于电话的号码构架体系,不同的企业、不认识的人可以在一个平台上面对面沟通,实现大规模的实时高清视频交流,实现文字、数据和语音基础之上的视频沟通。

⑵高清高速:美国VMS视联网技术架构的高清视频网络(兼容IP)。

在我国已有成功案例(医院、学校、城市交通等)。VMS在全球范围内异地视频传输延迟仅为0.2秒,它支持各种终端(电视、手机、PDA、电脑、屏幕)兼容现有的IP网、局域网、互联网、3G网、电话网,突破IP或互联网流媒体技术瓶颈,实现高清(1080P)/超高清高品质的视频实时传输。VMS 100%通信保密性与信息存储安全性,不含有网络病毒、木马、黑客攻击、匿名访问和IP网络故障,具有国家广电级别的系统结构安全性,并已得到广电部的应用。

⑶稳定可靠:具备国家电信级别的稳定运行保证——“4个9”99.99%,高度的运行稳定性。

VMS平台具备国家电信级别的《4个9》持续服务能力,具备绝对的系统稳定性,保证正常和稳定运行,具体表现在以下几个方面:

(1)VMS平台系统每年不超过1个小时的下机时间;

(2)系统断电重新恢复正常状态小于15秒;

(3)系统终端入网小于3秒;

(4)终端断电重新接入服务小于15秒。

高度智能化、自动化、高稳定的性能确保了VMS平台全部的视频、语音、通讯和数据服务的稳定和不间断性。

VMS无需庞大的网络技术队伍保障稳定运行,仅需1名技术人员即可对平台进行全面管理。

2.3 物联网在建筑智能化系统中应用的契机

⑴智能建筑的子系统,如布线、网络、安防、一卡通、智能家居,是物联网的基础;

⑵智能建筑中多网融合技术、智能会议技术、系统集成技术也是物联网、视联网应用的基础,是信息交互、处理、管理的平台;

⑶三网融合或四网融合(视联网)、光纤到户推动智能建筑发展,也是物联网应用的基础。

3 智能建筑核心是系统集成

智能建筑核心是系统集成,系统集成是智能建筑的方向、重点、难点、亮点,它的性能在一定程度上决定着整个系统优劣[4~6]。建筑智能化系统工程系统集成包括安防集成、建筑设备管理系统(BMS)集成、智能建筑总集成平台(IBMS)集成等。图2为智能建筑集成平台框图。

3.1 集成目标

智能建筑集成目标是:基于web技术、Internet/Intranet技术,C/S+B/S计算模式,在以太网采用TCP/IP协议的三层分布式集成模式,达到子系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成。

3.2 集成模式

集成模式不再沿用以往以BA为中心、不完全开放的集成模式,而是采用以BMS为中心的完全开放、与厂家产品无关的系统集成模式,遵循从集成出发,从上往下设计,从下往上实施回到集成的设计理念。

3.3 BMS所集成的子系统

BMS必须集成的子系统包括:BA、安防、火灾自动报警、公共广播及应急广播、智能照明控制等,它们是实现跨系统联动的必需。

根据项目特点,需要集成的子系统可以灵活加入。图3为智能建筑集成平台现场监控图。

4 智能建筑发展方向是绿色建筑

绿色建筑是节约资源、保护环境、减少污染、与自然和谐共生的建筑。图4所示为绿色建筑的图景。绿色建筑的主要特点是4个Savings:Save Energy(节能)、Save water(节水)、Save Land(节地)、Save Material(节材)。绿色建筑的室内环境质量(IEQ,Indoor Environment Quality)指的是:IAQ(室内空气质量)、Thermal Comfort(热舒适)、Lighting Comfort(照明舒适)、Acoustic Comfort(声学舒适)[7]。

图5为实现绿色建筑的措施图,包括材料与资源、能源与环境、室内环境、水环境四个方面的措施。图6为绿色建筑与智能建筑的关系图。可以看出,绿色建筑推动智能建筑、智能建筑服务绿色建筑。

所以,对节约与环保而言,应是在保证环境健康的前提下,最大限度地节能。

5 结论

物联网、视联网是实现智慧城市(Smart City)的关键技术,而建筑智能化系统工程是物联网、视联网的应用基础。

⑴物联网、视联网需要解决的难点问题:(1)物联网、视联网是一个国家级工程,甚至是世界级工程,首先需要标准。标准化的结构,标准化数据率,标准化接口协议、互联互通的网络平台,统一的身份识别、编码系统,才能让建筑、城市、世界各地的物体接入网络,被世界识别、互联互通;(2)其次是各类信息的安全、传输的稳定性;(3)物联网、视联网是一个国家级产业,需要产业化,需要资金,政府投入,集体攻关。

⑵建筑智能化系统工程为物联网提供了物联网应用基础平台。(1)物联网、视联网、多网融合(包括语言、数据、图像)等关键技术,将推动建筑智能化系统的纵深发展;(2)建筑智能化系统工程中的已有计算机网络(包括外网、内网、总线网、语言网、智能专网、城域网连接)为物联网、视联网建立城域网平台(Smart City),进而实现到Smart Earth的网络应用基础平台。

(3)建筑智能化系统中的系统集成(包括安防集成SMS楼宇集成管理系统BMS、信息总集成IBMS等)为物联网、视联网在建筑楼宇内的多网(三网或四网)融合、集成提供了集成应用基础平台,进而在城域网上实现Smart City。

参考文献

[1]IBM商业价值研究院.智慧地球赢在中国[R/OL].http://www-900.ibm.corn.2009,09.

[2]杨震.物联网及其技术发展[J].南京邮电大学学报(自然科学版).2010,30(4):1-8.

[3]VisionVera(视联动力)中国地区技术支持中心.VMS视联网技术架构及应用说明.2010.

[4]宋建锋等.智能建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2009:17-190.

[5]Teich,T.;Zimmermann,M.;Franke,S.,et al.Intelligent Building Automation[C].Proceedings of the2010International Conference on Automation,Robotics and Control Systems.2010:53-57.

[6]Ma Hui;Wang Jianting.Study on the economic externality of green building[C].2010IEEE International Conference on Industrial Engineering&Engineering Management.2010,2475-2478.

[7]Runming Yao;Jie Zheng.A model of intelligent building energy management for the indoor environment[J].Intelligent Buildings International.2010,2(1):72-80.

物联网与绿色智能建筑 篇2

工业物联网依托自动化、信息化和业务智能化技术，它的建立使经营管理层与车间执行层实现了双向信息流交互，消除了信息孤岛与断层现象[1]。但信息网络与控制网络实现互联时，如何保证过程控制网络的安全就成了一个严峻的问题。特别是对于石油、电力、钢铁等行业，对连续生产的安全性和可靠性有着极高的要求。控制网络一旦受到了恶意攻击，感染了病毒、蠕虫，很可能导致整个控制网络瘫痪。因此，在网络互联的同时必须采取有效的手段保护控制网络，防止来自外网的各种威胁。

传统的方式是选择网络防火墙等设备来解决网络安全问题。网络防火墙虽然具有较强的抗攻击能力，但它是提供信息安全服务、实现网络和信息安全的一种基础设施，用于满足各种通用的网络应用。防火墙只能做网络四层以下的控制，对于应用层内的病毒、蠕虫都没有办法，不能满足工业网络较高的防护要求[2]。智能网闸的原理

智能网闸是专为工业网络应用设计的安全设备，用于解决工业控制系统的数据如何快捷、安全传输到信息网络的问题。它与防火墙等网络安全设备本质不同的地方是它阻断网络的直接连接，只完成特定工业应用数据的交换。由于没有了网络的连接，攻击就没有了载体，如同网络的“物理隔离”。由于目前的安全技术，无论防火墙、UTM等防护系统都不能保证攻击的强制阻断，入侵检测等监控系统也不能保证入侵行为完全捕获，所以最安全的方式就是物理的分开。智能网闸可以实现在物理层、链路层和应用层不同级别的隔离。根据不同的网络隔离，即保证数据传输的效率，也保证足够的安全等级。物理层隔离是通过专门电路，在物理层实现电信号的单向传输，确保被保护一方的绝对安全。智能网闸的架构

3.1 智能网闸的硬件架构

如图1所示，智能网闸内部两端由两个独立主机系统组成，每个主机系统分别具有独立

图1 智能网闸的硬件架构图的运算单元和存储单元，各自运行独立的操作系统和核心程序。连接保护网络的一端为控制端，负责接入到SCADA控制网络;另一端为信息端，负责接入到信息网络。

每端主机的硬件均采用高性能嵌入式计算机芯片，底板上各有多个以太网接口用来连接要隔离的两个网络。每侧主机的总线上各安装一块专用隔离通信卡实现双机之间的数据传输，数据流向为内网数据单向流向外网。设计了专门的硬件看门狗时刻监视系统状态，保证装置的稳定、可靠运行。

3.2 智能网闸的软件架构

如图2所示，智能网闸的控制端与信息端主机分别运行嵌入式高性能工业通信软件。智能网闸隔离设备中运行独立的通讯数采软件，控制端提供基本的设备数据采集，如主流PLC、智能仪表、智能设备、各种标准协议(如Modbus，DNP，IEC-104，Bacnet，OPCClient)，实现对各种设备数据的接入。

信息端主机提供数据服务，支持以标准协议将数据转发给第三方系统或各种数据库。并且具有一系列高附加值的功能模块，如报警服务，存储系统，断线缓存，脚本引擎，触发器等。

图1 智能网闸的软件架构图技术特点

4.1微内核技术

智能网闸采用ARM+Linux/RT-Thread平台，内核中除了与工业标准通信的服务与端口外，裁剪掉了其它所有无关的网络服务、系统功能，屏蔽了无关端口，进一步提高了系统安全性和抗攻击能力，免于hacker对操作系统的攻击，并有效抵御Dos/DDos 攻击。

4.2 网络隔离技术

智能网闸采用截断TCP连接的方法，彻底割断穿透性的TCP连接。智能网闸的控制端与信息端主机之间采用专有的网络隔离传输技术。物理层采用专用隔离硬件，链路层和应用层采用私有通信协议，数据流采用128 位以上加密方式传输，更加充分保障数据安全。

通过物理隔离与专有隔离传输技术，实现了数据完全自我定义、自我解析、自我审查，传输机制具有彻底不可攻击性，从根本上杜绝了非法数据的通过，确保控制端不会受到攻击、侵入。

4.3 数据点访问控制

智能网闸实现了对工业现场通信协议的解析，可以实现工业控制系统具体测点的安全控制，更可以实现现场设备具体寄存器地址的安全控制。

4.4 单向控制

数据的流向完全是由控制端单向传输到信息端，这种限制保障了控制端的数据可及时、完整的传到信息网，又可完全杜绝外网的错误数据、恶意数据、病毒等传向控制端。

4.5 可靠性技术

智能网闸采用基于RISK架构，采用低功耗、无飞线、无风扇设计，具备断电保护、链路冗余、多层看门狗(硬件看门狗+软件看门狗)等功能，最大限度的提高了可靠性，是一种真正的工业级设备，4.6平台开放技术

智能网闸是一个完全开放的平台，任何开发者都可使用智能网闸提供的开放接口来开发相关的应用，如采集驱动，数据应用等，支持C/C++、WebService等多种开发形式。开发者可通过这些接口快速方便的访问智能网闸中的任何信息，并可扩展智能网闸的功能。结语

物联网与绿色智能建筑 篇3

【关键词】物联网；物联网架构；智能信息处理；

一、前言

随着我国科技的不断进步与发展，物联网的相关研究越来越受到研究人员的重视，本文就物联网架构和只能信息处理部分内容进行了探讨。

二、物联网概述

“物联网”（Internet of Things）， 指的是将各种信息传感设备， 如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起， 系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。”物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。”物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和 IT 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物， 而另一方面是数据中心， 个人电脑、宽带等。而在”物联网”时代， 钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

“物联网”的概念是在 1999 年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别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。也就是说， 物联网是指各类传感器和现有的互联网相互衔接的一个新技术。2009年8月7日温家宝总理到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并就、发表了重要讲话。8月24 日，中国移动总裁王建宙赴台首次发表公开演讲， 提出了”物联网”理念。王建宙指出，通过装置在各类物体上的电子标签（RFID），传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相間的沟通和对话。这种将物体联接起来的网络被称为”物联网”。王建宙同时指出，要真正建立一个有效的”物联网”，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能发挥作用；二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话。

三、物联网体系架构

为了达到了解物联网技术的目的，首先应该了解物联网的网络体系架构，然后又整体到部分，具体了解物联网用到的关键技术。智能信息处理是物联网技术的核心内容之一，物联网所处理的是海量的异构数据，采用传统的方法进行处理会耗费大量的资源，智能信息处理能够很好的解决这个问题，而物联网的知识表达与情景感知等相关技术是物联网智能信息处理的核心内容。

物联网使用开放性的协议工作，所以他是一个开放型的架构，除了支持互联网所能使用的各种技术之外，物联网还具有很强的扩展能力，可以通过安全、语义表示等中间键最终实现海量数据与互联网的融合。通过具体实践经验以及总结物联网在各方面的应用，总结出物联网体系架构主要可分为以下五层体系结构，感知控制层、网络互联层、资源管理层、信息处理层、应用层。

感知控制层：它是物联网使用和扩展的基础所在，所用到的具体设备包括2RP1 读写器、智能传感节点和接入网关等。各个设备通过自己获得的信息，利用网络传递汇总到网关，在有互联网提交到后台进行信息处理。

网络互联层：该层的主要工作是实现各个接入设备以及不同类型网络的融合，另外还负责路由、格式、地址转换的相关功能。

资源管理层：将资源进行初始化工作，监测资源在运行过程中的状况，协同负责多个资源的稳定快速工作，实现跨域资源间的交互。

信息处理层：实现感知数据，并对数据进行分析理解，以及提供数据的查询处理等具体操作。云计算的知识应用是不可缺少的技术，云计算为物联网提供了良好的应用平台，是信息处理层必须应用到的技术。

应用层：物联网应用层主要完成的工作是为用户提供不同类型的服务，它通过对数据进行分析处理，对数据进行感知控制，最终完成工作。物联网的应用主要分为一下几种类型：监控型（物流监控、污染监控），控制型（智能交通、智能家居），扫描型（手机钱包、高速公路不停车收费）等。

四、智能信息处理理论与关键技术

物联网是利用多种接入技术实现了大量的电子器件和海量数据的大规模虚拟网络。通过上述对物联网基本结构的分析，了解物联网应用到的关键技术实则包括识别技术、传感技术、网络技术、信息处理技术等。在以物联网的知识表达与情景感知等相关技术为核心的物联网智能信息处理，是体现人工智能信息处理的一个分支，不仅在情报学的范围内，也是计算机领域的前沿范畴。通过连接中的多种类型的设备，检测事物发生的时间，根据获取物体发生事件的类型，对其数据进行合适的处理，使得处理后的数据能够判断出事件的类型，然后再将这种转化为能被计算机是别的数据存储在计算机中。

物联网智能信息处理的目标是将RFRD、传感器和执行器信息收集起来，通过数据挖掘等手段从原始信息中提取有用的信息，为用户提供创新性服务技术的支持。从信息流程来着，物联网智能信息处理分为信息获取、表达、量化、提取和推理等阶段。智能信息处理本质是将从各种设备上获取过来的海量信息进行自动化处理，通过数据挖掘的手段提取出有用的信息，并对这些信息进行多方面的处理，按照用户设定的需求得出用户能够理解的问题。所以用户可以通过智能处理技术，将存储在计算机中的数据以及所包含的所有的信息一一呈现出来，使得用户了解所发生的事件，这样用户就能与事件相交流，并及时的做出与事件相关联的反应，完成物联网所要求的终极任务。物联网可以使智能信息处理后收集到的数据实现数据的价值。

五、智能信息处理方法

目前，智能信息处理的应用已经从单纯军事上的应用渗透到其他应用领域：医学图像处理与诊断系统、智能交通、智能建筑等。智能信息处理的应用范围日益广泛，在一些实际应用中也取得了相应的成效。随着人工智能技术的发展，智能信息处理在朝着智能化、集成化的趋势发展。信息处理的目的是将选择出来的信息集作为输入，通过各种信息处理方法以后，达到某事件的发生概率。当前智能信息处理的研究主要集中在动态贝叶斯网络、扩展的卡尔曼滤波、证据理论和粗集理论。

基于动态贝叶斯网络的智能信息处理是从贝叶斯网络演变而来。贝叶斯网络可以很好地处理各事件之间的概率关系，通过条件概率来建立各隐藏变量之间的关系。动态贝叶斯网络在原有贝叶斯网络的基础上新增了时间轴，因此前一时刻的事件发生概率会直接影响下一时刻该事件的发生概率。根据应用准确生成贝叶斯网络以及根据不断丰富的训练集实现网络的自学习，是贝叶斯网络高效工作的关键。动态贝叶斯网络属于一个稍微复杂的动态空间模型，与之相似但较为简单的还有隐马尔科夫链和卡曼滤波模型。智能信息处理需要自动完成整个网络的创建和各变量之间的概率分布。

六、结束语

加强对物联网架构和智能信息处理理论的研究，可以使物联网研究更加完善，是非常具有现实意义的研究。

参考文献：

[1] 王涛.浅析物联网架构和智能信息处理理论与关键技术[J].产业聚焦.2013（3）：166-168.

[2] 盛文仲.浅谈物联网架构和智能信息处理理论与关键技术[J].信息技术.2012（3）：16-18.

物联网与绿色智能建筑 篇4

1农业物联网蔬菜追溯体系构成

农业物联网技术应用于设施蔬菜种植、环境监测、产品加工、仓储配送、冷链物流运输、产品信息智能化推送服务等环节,可实现蔬菜产品从农田到餐桌的质量安全追溯。在蔬菜种植、流通、消费各环节采取全程信息化可追溯管理模式。在种植环节,可追溯到种子处理、栽培管理、收获包装、生产地、生产日期等种植信息; 在加工环节,可追溯到蔬菜名称、质检信息、加工商、加工日期、保质期等加工信息; 在流通环节,可追溯到实时监控车辆、冷链物流等运输信息; 在消费环节,消费者可以通过手机扫描蔬菜产品包装上的二维码,追溯到蔬菜种植、加工、运输等环节的信息,保障蔬菜质量安全。一旦出现质量问题,可追溯各环节信息,直接追溯到源头,对问题蔬菜进行有效的责任追究。

2蔬菜追溯体系建设现状

2. 1设施蔬菜智能棚室建设

设施蔬菜棚室标准化建设能够切实保障蔬菜安全生产。设施蔬菜对环境温湿度、光照要求很高,传统的设施环境监测系统主要依靠有线传感器网络,数据传输依靠导体介质,可移动性差,养护不方便。王建平等［1］设计了以MSP430单片机为核心的智能大棚,系统工作稳定、性能优良,价格低廉,留有无线扩充端口,能够很好地监控温室大棚的温湿度和光照。 周萌等［2］利用无线传感网络设计了有机蔬菜大棚监测系统,由传感器节点、Zig Bee无线网络技术和采集终端组成,数据采集、传输安全稳定。锦州市开发了M2M温室大棚管理平台,通过传感器将大棚内温湿度、光照强度、土壤p H值、CO2浓度等环境参数传至通信模块,再通过GPRS网络传到M2M平台,监测信息超过预警阈值报警,通过短信报警和远程监控科学高效管理大棚。

2. 2蔬菜种植管理环节

现代农业物联网技术与环境监测系统、蔬菜种植管理系统相结合,科学指导种植、销售,其应用前景广阔。武尔维等［3］设计了信息采集智能终端,由An- droid智能手机、SQLite数据库和远程服务器端构成, 该终端可在田间地头采集图文、视频等农产品追溯信息,提高追溯可信度。毛晓燕等［4］开发了蔬菜工厂监控系统,在大棚内部署各种无线监测节点,构成物联网系统,根据专家经验和知识设定关键值,当某种数据偏离设定值时,控制系统自动响应,调节相关参数。廊坊市开发了设施蔬菜智能专家平台,设置了温室分布、温室实况、病虫害预警、成熟度预报、作物模型库、管理报表、专家分析、专家互动、实操管理等栏目,实现了从蔬菜种植、流通、消费各环节的全程信息化管理。

2. 3蔬菜加工储运环节

集成电子标签、条码技术、传感器、通信网络和计算机网络等技术,通过相关软件可实现农产品质量跟踪溯源和智能配送。陆清等［5］开发了RFID卫生安全电子信息系统,建立了蔬菜种植、加工、包装、运输、 检疫监管、消费等环节的信息共享机制,实现了供港蔬菜“从农场到餐桌”的信息全程溯源。王春才等［6］将终端采集、无线射频识别和无线通信技术应用到蔬菜流通追溯系统中,实现了蔬菜在流通领域的追溯数据自动采集、传送,满足了追溯需要。

2. 4蔬菜消费环节

随着智能手机终端、超市查询终端、追溯网站的建立,消费者可以通过软件平台反馈用户需求,向生产基地发送市场需求信息,对每一批蔬菜进行质量追溯,可以查看其生产过程信息甚至视频,确保蔬菜的优良品质。程涛等［7］设计了农产品质量安全追溯智能终端,该系统采用B /S农产品质量安全追溯系统和C /S智能终端质量安全查询结合的体系结构,为企业构筑了质量控制信息平台,为消费者提供服务, 实现了对农产品质量信息跟踪和溯源。

2. 5蔬菜追溯平台建设

2004年,寿光实施蔬菜安全追溯信息系统,系统由企业端管理、食品安全质量数据平台和查询终端三部分组成,保证各环节能惟一标识某一包装单元蔬菜,做到数据从起点到终点一致。晏国生等［8］以二维码为基础,建立了河北省蔬菜产品安全可追溯信息系统,实现了蔬菜从产地到市场全过程产品安全可追溯管理,促进河北省蔬菜产业健康发展。付骁等［9］利用RFID、二维码、ASP. Net、组件开发等技术开发了基于Web的蔬菜质量安全可追溯系统,为消费者提供详细的产品信息,为企业生产管理和蔬菜质量安全监控提供了平台。近年来,上海、成都、苏州、银川市等地相继开发了肉类蔬菜流通追溯管理平台,通过追溯码,可以查询产品产地、中间环节各批发市场及批发商姓名等详细信息,实现了农产品安全跟踪和溯源,让老百姓“明白消费、放心消费”。

3蔬菜追溯体系建设中存在问题

3.1蔬菜追溯制度建设有待完善

目前,我国大部分菜农的组织化程度低,蔬菜销售以农贸市场为主,且流通环节较多,没有包装,质量控制难,产前、产中、产后各环节的追溯制度有待进一步完善。

3. 2农业物联网技术标准化有待规范

在农业物联网技术发展过程中,数据传感、采集、 传输、应用各个层面出现了大量的新技术,由于采用不同的技术方案,感知层数据接口、数据模型标准不统一,无法相互关联,研发成本较高,阻碍着农业物联网发展。因此出台相关政策和法规,关键标准制定、 实施十分必要。

3. 3设备成本有待降低

目前,农业环境和蔬菜信息采集、传输的感知设备成本相对昂贵。目前仅在一些价值较高的农作物或规模化蔬菜大棚中应用,没有大规模推广。降低种植成本,是当前的首要问题。因此,成本问题是制约农业物联网发展的关键。

3. 4农田无线传感器网络功耗有待解决

由于蔬菜生长周期较长,传感器节点数量较多, 将光能转化成有效的电能,延长网络的运行周期,已成为面向规模化种植的无线传感器网络亟待解决问题。

3. 5技术人员队伍建设有待加强

农业物联网技术是多学科融合交叉的技术,作为一项新兴技术,其技术需求较高,技术人员不仅需要具备扎实的农技知识,还需熟练掌握现代信息技术。 目前,基层人员还需进一步加强现代信息技术培训, 推进农业物联网技术在基层广泛应用。

3. 6安全保障有待提高

农业物联网的无线传感技术主要是RFID和条码,它也存在着安全隐患,标签信息容易非法读取与改动,有效身份的冒充和欺骗、对标签的非法跟踪等, 易形成恶性竞争。因此,亟需建立安全保障技术体系,保障数据安全、实时、有效。

4结语

我国农产品质量追溯建设方兴未艾,许多城市都开通的了农产品质量追溯平台和物流配送体系,实现了对农产品质量跟踪和溯源,消费者将更加青睐有溯源标志的农产品。以农业物联网技术为核心的农产品质量追溯与物流配送技术体系可以提高农产品生产者、消费者的积极性,提高彼此的可信度,必将带动相关产业的发展,形成良性循环,市场前景广阔。

参考文献

[1]王建平,房振宏,焦翠玲.基于物联网技术的智能蔬菜大棚构建[J].广东农业科学,2011(5):200-201.

[2]周萌,陈跃东,李捷.基于物联网的有机蔬菜大棚监测系统[J].南阳理工学院学报,2012,4(6):40-43.

[3]武尔维,郜鲁涛,杨林楠.基于Android智能终端的农产品安全追溯系统架构设计[J].云南大学学报:自然科学版,2011,33(S2):273-278.

[4]毛晓燕.基于物联网的蔬菜工厂监控系统[J].轻工机械,2012,30(2):34-37,41.

[5]陆清,王晓,刘叔义,等.RFID技术在供港蔬菜卫生安全监管中的应用[J].植物检疫,2009,23(6):32-34.

[6]王春才,白金山,李英韬.基于物联网的蔬菜流通追溯系统设计与应用[J].物联网技术,2012(8):63-65.

[7]程涛,毛林,毛烨.农产品质量安全追溯智能终端系统的构建与实现[J].江苏农业科学,2013,41(6):273-275,282.

[8]晏国生,刘君.基于物联网的河北果蔬产业全程监测与控制信息服务平台研究[J].农业系统科学与综合研究,2011,27(3):371-375.

(物联网)智能家居方案 篇5

编辑：薛慧

南京物联传感技术

一、智能家居带您进入梦幻生活

当您下班回家时，随着门锁打开，家中的安防系统自动解除警戒，廊灯缓缓点亮，空调、通风系统自动启动，动听的背景交响乐轻轻奏起；

当您坐在家中沙发上，手拿一个外观精美的遥控器，就能控制家中所有的电器。晚上，您上床休息，在他躺下的一刻，所有的窗帘都自动关闭，入睡前，床头边的面板上，“晚安”的灯光按钮亮起，所有需要关闭的灯光和电器设备自动关闭，同时安防系统自动开启处于警戒状态；

当您外出的时候，只要按一个键就可以关闭家中所有的灯和电器；

„„

（智能家居带来的理想生活，着实令人神往）

在科技高速发展的今天，这已经不仅仅是在科幻电影中看到的情景了。随着智能家居逐渐走进大众生活，这样的场景将在您的身边变成现实。其实，现代科技进入家居的带来的变化令人啧啧称奇，给人们的家居生活带来了极大的便利。刚刚描绘的场景，都是是智能家居将要带给您的“神奇”体验，不过是智能家居控制系统能为您做的事情中的一小部分。

二、智能家居性概念和内涵

通常认为，智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

当前，国家电网公司正在积极推进智能小区建设，很多类似于上文的智能家居方案也正在逐步实践中，相信不久的将来，更多的市民能够享受到这种智能家居带来的方便、舒适、安全和乐趣。

（图为：手机操控智能家居的流程）

实现智能化的家居，可以给您的生活带来以下便利：

节省费用：不需要时，家中能源消耗设备可以自动关闭，这样可以降低您的生活费用。

使用方便：智能化系统提供远程遥控接口，在您外出时，还可以通过手机或上网来调整和控制家电设备。

安全性高：套家庭智能化系统在紧急情况时可以防御坏人侵入并及时报警，有效保证您的家居安全。

改变生活方式：你可以在家办公，在家炒股、炒汇、做期货以及进行远程会议、在家购物、在家培训等。

三、远拓智能家居应用实例

新一代智能家居整体解决方案致力于打造舒适、便捷的现代家居生活体验，是南京远拓科技有限公司近年来自主创新之路的杰出成果。

该款智能家居整体解决方案将智能灯光窗帘控制系统、电器控制系统、远程控制系统、影音娱乐系统、可视对讲系统、背景音乐系统、3G智能安防系统、社区信息管理系统等多个系统集合在一个操作平台上，用户可通过移动综合控制器实现一键式操作，还可利用手机、电脑等移动终端，对这些子系统进行远程控制。

远拓智能家居系统的最大特点在于，掌握最先进的核心无线通信技术，控制器通过Zigbee模块，实现家庭系统与外部网络的通讯为系统核心部分，解决以前智能家居系统瓶颈的关键技术，省掉了繁琐的布线，实现远程控制，让主人一部手机随身就能搞定。

具体来说，智能家居系统的家电、照明、窗帘的无线控制子系统，通过Zigbee无线收发模块可以主动发送数据对各家电进行有效的控制；也可以被动接收烟雾探测器和煤气探测器等发出的数据，实现对家居的监控。当家居出现了异常情况时，系统将立即发出报警信号，并在第一时间通知用户。

（图演为示无线遥控窗帘）

系统实现的主要功能如下：

(1)友好的人机交互图形界面；

(2)通过Zigbee模块转红外接收器，实现遥控系统；

(3)通过网关与互联网连接，用户可以通过互联网远程访问该系统，实现基于Web的系统控制；

(4)采用无线方式控制各家电（包括日光灯，空调，电脑，电视机等）的电源开关或监测家电运行状态；

(5)烟雾探测器探测到烟雾时，系统将自动切断家居中的电源，并发出火警提示；(6)煤气探测器探测到煤气时，系统将自动切断家具中的气源，并且发出报警信号；(7)

当有人进入家中时，系统将自动报警并拍摄此刻的场景并发给主人；(8)

系统的报警类型包括拨打指定的电话号码，发送短信到指定的手机，输出音频信号等。

下面列举常见的三处应用实例：

（一）手机遥控空调

当您在下班前半小时，只要拨动手机按键，就可让电饭锅煮饭，洗衣机洗衣服，热水器烧水，尤其是可以开启空调，慢慢调节，升到适宜人体温度。

要实现手机遥控空调，在手机发出指令给智能家居的网关，再传输到用于空调系统的zigbee网络化改造的无线控制模块。无线控制模块内嵌在空调系统中，通过无线网络对空调进行操纵。

（图为远拓开发的YT-110ZigBeeRF模块）

YT-110是一款表面贴片安装的模块，用户可以利用该模块以最快的产品上市速度和低开发成本创建IEEE802.15.4兼容的系统。采用该系统可以免去射频设计环阶段的复杂的，高成本的开发和测试过程。

YT-110附带外部内存。目前已经有三种不同型号的模块：YT-110TC内置天线，YT-110TS内置一个SMA界面的RF发射板，YT-110TI内置i-PEX天线连接接口。

（二）智能控制窗帘

早上一觉醒来，可以拨动床边的移动控制器，或手机，让窗帘慢慢打开，迎接清晨的阳光；晚上睡觉时，刚刚要打个哈欠，准备进入梦乡，您的窗帘也在随后关闭。这些都是智能控制窗帘的神奇体验，让人感觉省心省事。

（图为远拓开发的YT-D01A-B无线幕帘控制器）

YT-D01是无线幕帘控制设备，可与具有开关功能/级别控制功能的控制设备绑定，通过控制设备控制ZD-01的开关/级别控制功能。安装YT-D01之后，您可以用遥控器，场景控制和定时控制等方式控制帘幕的开闭，减少了每日手动操作的繁琐。

（三）智能照明

当您下班时走近光线昏暗的过道时，过道照明自动缓慢点亮，在人员离开入口区域后2分钟后，该照明自动缓慢关闭；当您进入客厅时，室内灯光自动开始照明，人一旦离开2分钟内，灯光将会慢慢熄灭。

（图为远拓开发的Z-801R无线开关控制器）

支持ZigBee智能家居协议;电池供电，并可持续工作数月 ；与电源负载控制器，智能钥匙，墙壁开关等产品兼容;可做为网状拓补网络的路由器。拓展范围： 3V – 24V 直流

Z-801Rx具有3输出信道可用以驱动继电器

物联网智能节能社区 篇6

关键词：物联网技术 节能减排 智能家居

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1673-9795（2012）09（b）-0109-01

1 当前状况

随着城市化进程不断加深，城市人口日益增加，新增城市人口对社区需求旺盛，开发商之间使出所有招数，打造自己的产品，难道每个开发商只是提供一个房子吗？不是的，从开发商的广告词可以看出，大部分的开发商都会打出户型、绿化等招数，开发商之前的竞争趋于同质化。目前高新科技的发展日新月异，科技以人为本，建设新型智能社区已成新时代的主旋律。很多开发商也做了相应的尝试，比如小区安防系统、小区门禁系统、也有少数高档社区进行了一些更高层次的智能化建设，但是这些智能建设只是局部的片面的。一方面是为了物业的管理方便，系统的扩展性不强，各个系统之间没有很好的联系，不是一个有机的网络，不能称之为智能化社区。

一个智能化小区，从设计之初就要考虑它的智能化与节能方案。而不是建设后再去改造。我们这里不讨论小区智能化设计，只讨论智能社区的信息处理以及物联网对智能小区的发展。

我认为一个智能社区要包括（表1）几个方面。

2 物联网的发展

物联网是通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别、红外感应器、激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与物、人与人连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是，物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。

3 智能家居

又称智能住宅，随着智能家居设备生产成本的不断降低，智能家居逐渐走向平常百姓家庭，为建立智能小区提供物质与技术支持。

4 节能减排

当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。2006年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院50条政策措施确保“十二五”节能减排目标实现。面对国家的节能形势，对于小区也要节能减排。随着清洁能源的不断研究，目前太阳能光伏发电、太阳能热水器、太阳能采暖、太阳能制冷等科研成果逐步推向生活的各个角落。

目前皇明太阳能集团提出了MePad产品，并且应用到了小区以及学校等各个方面，为智能化社区建设提供了节能减排的技术支持。

什么是MePad？

MePad，是Micro Emission Packaged Design的缩写，既是一整套微排集成解决方案，也是一个智能的节能管理平台，以“微排、智慧”为核心，遵循人性功能、生态节能为原则，整合利用太阳能热水、太阳能干燥、太阳能采暖、制冷、太阳能光电光伏、美盾节能门窗、温屏节能玻璃等太阳能为主的各种节能解决技术，对酒店、学校、机场、农业、城镇等各个方面进行节能改造与管理，实现社会生产、生活中的各种排放达到微量，甚至零能。

物联网技术、智能家居的发展、节能减排清洁能源的发展为建设智能节能小区提供了有力的技术支持。下面运用以上技术，对智能化小区信息化建设系统方案进行阐述：

（1）安防系统。

也是小区基本的保障系统，分为门禁系统、车辆管理系统、监控系统、入侵报警系统。门禁系统采用智能卡，业主信息预先采集到智能卡中，在楼道，门口等位置设置门禁和读卡机进行验证信息。入侵报警系统可以采用家庭报警，网上预警。在每个业主家里安装报警装置，通过报警装置把预警信息传到物业管理办公室。网上预警为远程预警提供帮助，比如自己不在家，通过家里的远程监控看到家里是否有异常，可以通过远程预警，把预警信息传到物业，引起物业重视。

（2）家庭智能化系统。

家庭智能化主要是智能家居的控制，通过主控设备对家庭中所有的智能家居进行控制，可以设置场景以及运行模式，不必对每个家居进行详细设置，就能很好的使用智能家居。

（3）节能减排控制系统。

光伏发电控制系统：小区使用清洁能源太阳能作为能源。

照明控制系统：对小区照明系统，景观系统进行定时节能控制。

节能设备控制系统：对小区内太阳能取暖设备以及通风设备进行控制，达到节能的目的。

（4）社区服务系统。

主要为社区业主提供生活服务，比如通过家庭终端设备进行天气预报查询、附近医院、学校信息的查询。小区网上商城能够提供购物方便，家庭通过业主终端设备，可以浏览商城物品，下订单，电子支付，小区内的商户可以在自己的终端马上看到订单，进行送货处理。业主不出家门就能购物，极大方便了业主生活。

5 结语

综上所述，从技术上，整个智能社区管理系统，借助物联网通讯技术，把各个智能设备，数据采集系统联系在一起，每个设备与设备之间能够进行信息互通，借助于无线网、互联网以及3G、4G网络进行数据交换和控制，为小区提智能化管理提供了有力保障。

参考文献

[1]刘化君，刘传清.物联网技术[M].电子工业出版社，2012.

[2]百度百科.

物联网与智能建筑 篇7

物联网时代的到来, 标志着信息化推动工业化发展到了一个新的阶段, 促进了数字城市建设的深入发展, 也给智能建筑技术未来发展和应用指明了方向。

1.1 物联网产生的背景

物联网 (The Internet of things) 是信息化和工业化发展和融合的必然结果;是信息技术和传感/控制技术两者融合的产物;是物理基础设施 (例如光、机、电设备) 和IT基础设施融合一体的架构。

20世纪90年代中期开始, 信息化进入到“互联网计算模式”时代, 计算机信息从此摆脱“孤岛”环境, 越向全球, 进入到全面开放的时代, 促进了各行各业的发展, 极大地满足了人类的需求。

工业化的需求, 促进了传感/控制技术的飞速发展, 物件 (设备) 通过传感器和 (或) 执行器按一定的协议 (规程) 连接起来构成了传感/控制网络, 进入到“工业自动化“时代。随着传感/控制技术以及工业化和数字城市需求的不断发展, 控制领域信息的应用也必须面向开放, 从“孤岛”迈向城市和区域乃至全球。因此, 一种既包括互联网协议, 又具有传感/控制网协议的结构在互联网计算模式中脱颖而出。这就是新的计算模式——“物联网计算模式”。

物联网计算模式是继互联网后的第四代计算模式, 它是互联网计算模式的进一步发展。

1.2 物联网的定义

综上, 物联网就是利用开放的互联网协议以及该协议所支持的应用, 搭载了工业化的传感、控制信息, 从“孤岛”迈向城市和区域, 乃至全球的一种应用架构, 这种应用架构既可适用于“孤岛”, 又可面向“群”和“远”的应用环境。

因此, 可以确切地认为:物联网是通过传感、控制设备, 按约定的协议, 将物件信息或 (和) 物件间互动的信息与互联网连接起来, 进行信息交换和通信, 实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种应用架构。

1.3 物联网关键组成与应用架构

物联网是物物相连的互联网, 在物联网中具有两类网络协议:互联网协议和传感/控制网协议。包括以下三层内容:物联网是在互联网基础上延伸和扩展的应用架构;物联网的用户终端面向物件 (设备) , 实现物件与物件之间的信息交换和通信;物联网也实现了人与物件的联系。

对于智能建筑物联网主要由以下三部分组成:

(1) 物件通过传感或 (和) 执行设备联网, 构成传感/控制网。

(2) 互联网协议栈 (包括TCP/IP网络平台、互联网应用协议) 。

(3) 基于Web浏览器应用。

感知层、联接层和应用层构成了智能建筑物联网应用架构, 如图1所示。

2 物联网发展概况

1995年, 比尔·盖茨在《未来之路》中提及“物联网”, 但当时这个新概念没有引起太多的关注。

1999年, 在美国召开的移动计算和网络国际会议提出, 传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。

2005年, 国际电信联盟 (ITU) 发布《ITU互联网报告2005:物联网》, 并预测, 物联网的建立将会带来10亿量级的信息设备、30亿量级的智能电子设备、5000亿级的微处理器、万亿以上传感器需求, 是下一个万亿级信息产业引擎, 为继计算机、互联网后的第三次信息产业浪潮。

美国权威咨询机构FORRESTER预测, 到2020年, 世界上物物互联的业务, 跟人与人通信的业务相比, 将达到30:1, 因此, “物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务网络。

奥巴马就任美国总统后, 于2009年1月28日与美国工商业领袖举行了一次圆桌会议, IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”。此概念一经提出, 即得到美国各界的高度关注, 甚至有分析认为, IBM公司的这一构想极有可能上升为美国的国家战略。

该战略具体地说, 就是把传感器嵌入或装备到电网、铁路、公路、建筑、交通运输工具、供水系统、大坝、油气管道等各种基础设施中, 并且相互通信连接, 形成所谓的“物联网”。

IBM前任首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点, 认为计算模式每隔15年发生一次变革。而物联网确是继互联网后的第四代计算模式 (20世记60年代中期开始的“终端—主机”称第一代计算模式;80年代初发展的“微机—服务器”称第二代计算模式;90年代中期以后发展的“互联网”称第3代计算模式) 。

在中国, 《国家中长期科学与技术发展规划纲要 (2006~2020年) 》中已把物联网列入重点研究领域。若干年来, 相关的高等院校、研究所和企业已经承担了物联网的有关课题 (着重于传感器和传感器联网的产品) , 并获得了一定的成果, 但未形成自主产业链。

“物联网”真正引起中国公众关注, 则是从2009年8月开始。2009年8月7日, 温家宝总理到中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时表示, 在传感网发展中, 要早一点谋划未来, 早一点攻破核心技术。温家宝总理于同年11月3日发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话, 物联网被列为国家五大新兴战略性产业之一。

2010年3月5日, 温家宝总理在政府工作报告中指出, 要加快物联网的研发应用。“物联网”首次被写进政府工作报告, 物联网的发展进入了国家最高层的视野。

据悉, 中国已经规划2020年之前投入近4万亿元资金用于物联网研发。工业和信息化部已把物联网发展作为2010年我国信息产业确定的三大发展目标之一。

2010年以来, 为了加速形成物联网产业链, 推动物联网应用, 国内有关物联网的动作主要如下:

(1) 由工信部和国标委领导, 6月8日正式成立物联网标准联合工作组。

(2) 北京、上海、广州、深圳等各大城市相继举行了物联网应用高峰论坛, 并成立了物联网中心或相应的机构。以建设“感知城市”或“智慧城市”命名的项目陆续展开。

(3) 国家相关的部、委相继举行了物联网应用高峰论坛, 成立相应机构, 结合本部门实际开展物联网的研发和应用, 实现信息化推动工业化发展的目标。

(4) 三大电信运行商、国家广电总局等均制定了物联网发展规划, 并相继在各大城市中成立有关机构。

3 物联网时代智能建筑技术特征

3.1 当前智能建筑技术现状

(1) 智能建筑包括了20~30个子系统。

(2) 子系统分成两大类:常规与专业应用。

(3) 绝大部分常规类、几乎全部专业应用类子系统均为网络化或IP网络化架构。

(4) 建筑设备监控、安防、一卡通等已构建成TCP/IP网络架构上的集成融合子系统。

(5) 智能建筑技术遍及各个行业, 从传统“弱电”发展成融合信息和控制等技术的“综合应用系统”。

(6) 智能建筑遍及整个城市, 是构建数字城市的重要组成部分。

(7) 智能建筑技术是构建绿色建筑的重要技术。

(8) 标准与规范日趋完善。

3.2 物联网对智能建筑技术发展的影响

物联网对智能建筑技术的影响无处不在, 表现如下:

(1) 设备经传感器联网比比皆是。

(2) TCP/IP网络平台支撑了大部分子系统。

可以说, 很多子系统已经是准物联网形态或已是物联网形态, 例如智能家居、建筑设备监控、安防、一卡通、三表远传、电子配线管理、智能照明、公共广播、会议以及专业应用等系统。

智能建筑设备传感/控制联网方式涉及以下五个因素:

(1) 开关量/模拟量。

(2) 单向/双向。

(3) 单路/多路。

(4) TCP/IP支持的网, TCP/IP不直接支持的网。

(5) 设备间无互动/设备间互动。

不同的子系统设备传感/控制联网方式可能不同, 其中模拟量、双向、多路、非TCP/IP网、设备间互动的联网方式比较复杂, 建筑设备监控、智能家居等系统涉及的传感/控制联网就归于此类情况。

3.3 建筑设备监控系统的物联网结构

建筑设备监控系统目前常用的是三层结构:管理层—控制层—现场总线层。系统机电设备经传感器联网的特点如下:

(1) 物与物、人与物互动。

(2) 多IO、实时、面向现场总线, 如Lonwork/BACnet/Modbus/……其中包括互联网协议栈不能直接支持的网络。

建筑设备监控系统的物联网结构如图2所示。要实现物联网应用, 必须完成以下几项工作:

(1) 控制器是核心设备, 内嵌Web Server功能。

(2) 首先在控制器中形成设备互动的物理功能。

(3) 转换成互联网协议栈上运行的逻辑功能。

(4) 基于浏览器B通过Web Server实现管理和监控功能。

4 智能建筑展望

4.1 智能建筑物联网框架的变迁

基于物联网B/S访问模式, 建筑设备监控系统物联网框架如图3所示。在浏览器上对系统进行故障分析、能耗管理、设备监控和物业管理等。

智能建筑集成系统的物联网框架如图4所示。浏览器通过互联网协议栈对各个子系统进行监控和管理。

4.2 智能建筑与数字城市融合

数字城市的物联网框架如图5所示。

数字城市按物联网架构实施, 浏览器通过互联网协议栈对城市各个行业的物联网 (包括智能建筑) 进行监控和管理。

4.3 自主创新和产业发展大好机遇

中国物联网产业链产值2009年已突破1000亿元, 据预测, 2010年产值将超过2000亿元。据悉, 中国已经规划2020年之前投入近4万亿元资金用于物联网研发。这些行情必定会促进我国物联网产业的大发展。

近一年来, 国内几起自主的智能家居的物联网系统已推向市场。但是我国智能建筑物联网标准应该先行, 需要住建部、工信部、公安部、广电总局等各个相关部门共同努力。

物联网时代的来临, 这是产品、系统结构、维管模式等自主创新的大好机遇, 具体体现在:

(1) 传感器微芯化, 特别是中高档的传感器, 嵌入到设备中。

(2) 产品数字化, 就可实现系统TCP/IP网络的支撑, 最终实现物联网结构。

(3) 资源网站化, 控制器、一体化终端等设备可内嵌Web Server, 采用B/S访问模式, 开发物联网应用。

(4) 物联网应用架构支持了维管服务社会化, 有助于发展智能建筑第三产业。

(5) 物联网搜索引擎产业得到发展。

摘要：本文介绍了物联网产生的背景、定义、关键组成、国内外发展概况, 以及物联网时代智能建筑技术特征, 并讨论了建筑设备监控系统的物联网结构以及智能建筑展望等内容。

物联网与智能物流 篇8

物联网概念是怎样兴起的

物联网的概念最初来自“传感网”, 是作为重大IT技术提出来的。1999年, 在美国召开的移动计算和网络国际会议提出, 传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。2003年, 美国《技术评论》杂志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。

到了2005年, 在突尼斯举行的信息社会世界峰会 (WSIS) 上, 国际电信联盟 (ITU) 发布了《互联网报告2005:物联网》一文, 正式提出了物联网的概念。射频识别技术 (RFID) 、传感器技术将是其中的关键技术。

可以说相当长的一个时期, 物联网的概念还只是在技术界受到关注, 情况的变化出现在奥巴马就任美国总统后。2009年初, 在奥巴马与美国工商业领袖举行的一次会议上, IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念, 并建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。从此物联网的概念进入了国家的战略层, 发达国家也纷纷效仿, 提出相应的战略对策。

随即物联网概念也在中国升温。2009年8月, 温家宝总理在江苏无锡访问微纳传感器研发中心时指出:在国家重大科技专项中, 加快推进传感网发展, 尽快建立中国的传感信息中心, 或者叫感知中国中心。温总理的这段讲话表明物联网进入了我国最高决策层的视野, 也被称为是“引爆”了中国物联网的标志性事件。2010年物联网进入了人代会的政府工作报告, 中国的“物联网元年”开始了。

物联网时代的“智能”应该是基于网络的, 或者说是依托“基于网络的集中式数据处理和服务中心”的。

物联网概念的基本要点

关于物联网的概念已经有很多的解释, 也有很多的争论。目前对物联网的关注, IT界比较热情, 因为有专家估计, 到2020年世界上物-物互联的业务, 跟人与人通信的业务相比, 将达到30:1, 因此IT产业对物联网寄予厚望。

物流的应用驱动可以概括为“物联网促进物流智能化”。这里包含三个基本要点:一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术, 如射频识别 (RFID) 、各类传感器、地理定位系统、视频采集系统等;二是如何把这些信息实现互联互通, 既满足专用的要求, 也能实现方便的开放和共享;三是信息如何管理、加工、应用, 解决各种现实问题, 把虚拟世界的信息转化到实体世界的应用中来, 也就是进入到IBM称之为“智慧地球”的时代。在物流领域看来, 物联网只是技术手段, 目标是物流的智能化。

在发展物联网的进程中会存在许许多多的困难, 从我从事的物流信息化和RFID的工作经历来看, 在采集信息、互联互通、智能应用三个环节中, 各有其主要矛盾。在采集信息的环节中, 一般认为技术标准和投资成本是主要矛盾, 这方面技术界有较多的发言权, 也是目前讨论最多的部分。但是从应用角度来看, 成本和标准在特定的应用目标面前可能都不是问题。在互联互通的环节中碰到的矛盾是具有挑战性的, 我称之为“开放性的整合”, 即在信息的整合中既要满足开放性要求, 是各种信息很方便、成本很低地互联互通, 又要满足安全性要求, 这样才能用于商务、管理、控制, 也就是要解决好专网与公网的关系。物联网必须身兼二职, 作为公网具有交换信息, 互联互通的职能, 开放、低成本、便利为方向;作为专网是为特定功能服务的, 要安全, 要固化管理职能, 要体现所有者的目标。处理开放性和安全性之间的矛盾, 在以往的互联网应用实践中已经有过许多探索, 大体上会涉及技术和管理两个方面。但是物联网的引入, 提高了问题的复杂性, 主要是冲击了公共服务与商业服务的边界。

至于说到智能应用环节, 情况更为复杂, 难度更大, 并因为在三个环节中处在核心的位置, 应用的部署和发展会直接影响到采集信息技术、互联互通的解决方案的发展轨迹。所以有必要单独加以说明, 这样有利于把应用研究放在驱动力的位置上来, 有利于改变目前产业界的旁观态度, 把物联网的发展战略实实在在地推进起来。

什么是物联网时代的智能

从应用入手, 就要先说清“智能”应用究竟是什么。我研究了“智慧地球”始作俑者IBM的一份报告“智慧供应链”。该报告说明了供应链的智慧需求是如何引出来的。

金融危机中, IBM在对全球400余位供应链高管的调查中发现:对供应链压力最大的因素是成本控制、可视化、客户需求变化、风险控制和全球化等五项, 但由于环境越来越复杂, 变化越来越快, 不确定因素越来越多, 高管们原来供应链设计时所遵循的原则如“高效、需求驱动、整合优化”等已经不够用了, 还必须添加“智能”的要求, 才能以不变应万变。但是IBM的报告就此打住了, 并没有清晰地点出来这里的“智能”在今天的环境下究竟意味着什么?与我们以往理解的“智能”有什么差异吗?

我以前写过一篇涉及“智能”的文章, 曾形象地定义过这样一个公式:智能=信息化+自动化。现在来看有些惭愧了, 因为它还不足以说明“智能”的新发展。物联网时代的“智能”应该是基于网络的, 或者说是依托“基于网络的集中式数据处理和服务中心”的。这里有必要强调“集中”的特点, 因为智能的网络也称为“神经网”, 可分为功能简单的“末梢”、功能复杂的“中枢”和连接两端的网络三部分。末梢相当于传感器、R F I D等采集信息的网络, “中枢”相当于集中式数据处理和服务的中心, 把采集的信息经过复杂的深加工, 再反馈到系统的各部分, 作出协调、优化的应对措施, 这是基于网络的智能发展趋势。这样的智能不同于“傻瓜相机”式的独立智能解决方案, 而一定要基于网络和集中的数据处理和服务中心 (以下简称数据中心) 。这应该是物联网时代的智能化最重要的特征。

物联网带来的智能物流

如果确认了数据中心是物联网时代智能的主要特征, 那么“智能物流”的发展从某种程度上来说就是物流的数据中心的发展历史了。研究物流领域的数据中心建设问题依然要遵循物流产业自身的发展规律:一是如何做大, 二是如何做专。所谓做大, 主要指横向整合, 实现同类资源集约化, 例如利用信息网络整合分散的货主和车辆进行优化匹配、多式联运平台整合各种运输方式、物流枢纽和物流园区对各种资源的整合和有效管理等等;所谓做专是指纵向整合, 按专业化类别进行物流流程的信息采集, 深加工后使流程得以整合、优化。两类数据中心都是整合数据的“平台”, 但前者提供的是物流中的标准化服务, 如仓储、运输、货代、快递等;后者提供的是专业化、个性化的服务, 如汽车供应链、家电供应链、服装供应链等的整体解决方案。

实际上在我们的现实中已经有很多的数据中心了, 把它们作为物联网时代智能化的萌芽, 去发现、总结, 是十分重要的, 因为最终还是要把推广应用物联网时代的智能物流落实为促进各种数据中心的建设。现在的数据中心已经很多了, 有服务于企业内部的, 有服务于地区或行业的, 有服务于全国的, 还有服务于国际之间的。现在是到了把数据中心作为一个新的经济主体来研究的时候了, 从经济主体的脚色来看, 不管哪一类数据中心, 核心问题是商业模式, 也就是整合信息靠行政还是靠服务?由此决定了功能定位、市场定位、流程设计、技术方案等等一系列问题。可以断言的是, 物流能否智能化, 就看物流数据中心的体系建设是否成功。

智能物流的机遇与挑战

数据中心作为物联网时代智能化的主要特征, 也是未来网络经济社会的一个创新的经济主体, 必然凝聚了各种矛盾, 也带来了前所未有的机遇和挑战, 使得只习惯于传统理念和管理方式的我们产生迷惘或失误。

——数据中心是实体企业还是虚拟企业, 按行业管理还是按属地管理?要有准入制度吗?企业登记管理还有效吗?

——数据中心是信息技术服务商, 还是内容服务商、通讯运营商、咨询服务商、物流商?传统的行业分类还有效吗?

——数据中心提供的是商业服务还是公共、公益服务?如何确定收费的合理性?商业服务和公共服务之间有界限吗?

——数据中心如何保证客户信息安全, 能否承担因安全问题带来的客户损失?我们原来的安全观念和技术还适用吗?

这只是信手拈来的几个疑问, 已经可以看出网络时代的冲击有多大了, 甚至可以说正在冲击所有已经定型的格局和边界。物联网时代对于生产、商贸、物流、行政监管、公共服务、百姓生活等等方方面面的影响更具有无限的想象空间, 只是已经有许多人论及, 就不再重复了。总之, 把物联网称之为一个新时代是不为过的。

这样大的一个时代变革正在悄悄地来临, 机遇和挑战并存。现在围绕物联网的讨论还以务虚为主, 一旦涉及到数据中心的建设就会务实起来, 此文就是要提醒大家这样一个视角。

从智慧城市探讨物联网与智能建筑 篇9

当今世界,一半以上的人口生活在城市,地球已经成为一个庞大的城市网络和城市联盟,目前城市化已经成为全球最显著的经济特征之一。然而星罗棋布、快速扩张的城市也给人类生活带来一系列的问题:交通拥堵、能源短缺、环境污染、自然灾害和突发事件频发等,这不仅降低了城市居民的生活质量,而且令地球的安全面临挑战。

城市的可持续发展也面临着巨大挑战,如城市消耗了75%的能源;消耗了60%的水资源;排放了80%的温室气体。为应对城市化和人口结构变化带来的严峻挑战,城市正在积极探索提升基础设施效率的有效途径。

中国是世界上最大的发展中国家,中国国情决定了它必须走城市化、工业化、信息化统筹并举的发展模式。随着信息网络的快速渗透,人、机、物三元世界的融合,工业化、信息化、城市化“三化”并举,已经成为中国发展新阶段的重要标志,这一特征直接促成了智慧城市概念从梦想走进现实。

然而,在中国城市化建设中依然存在如下问题:

(1)一次性投资效应,缺少长期投入计划,缺少管理维护支撑,难以实现长效应用;

(2)各个部门的系统都是自下而上的建设模式,建设水平参差不齐,难以相互兼容,缺乏整合考虑;

(3)规划设计完整性差,缺少前瞻可实施目标设定,缺少管理和运营设计考虑,难以实现整体的最佳效果;

(4)各部门之间基本没有协同、标准化、开放协同和可实施的端到端的标准参考架构;

(5)没有考虑运营的可持续性;

(6)目前政府采取垂直式的城市管理模式,横向为众多职能部门,各负其职,互不关心。因而导致管理效率低下,系统重复建设,不利于后继应用整合,缺乏整体和联动的全局布局。

如何应对众多的挑战,成为城市管理者的难题。除了国家政策、法规及城市管理层的决策之外,不断发展的信息科学技术为建设者提供了解决问题的方法,通过以现代化科技为依托的信息系统建设,能够推动城市化长效发展,解决可持续性、节能和精细动态管理等问题。在中国未来城市化过程中,路径和支撑尤为重要,智慧城市对于中国有重要的意义。

笔者认为,现代城市发展观是利用两个空间(物理空间、网络空间)开发两种资源(物质资源、信息资源)。

人类是基于物理空间和物质资源生存并生产生活的。未来的城市发展和社会发展,将出现物理空间和虚拟空间并存,而当虚拟空间中的问题影响到物理空间时,还会产生数据资源或信息资源。基于两个空间和两种资源的社会发展观或城市发展观,会给物联网的构建和产业带来新的变革和发展,通过从两个空间中活用两种资源,并使其交叉互动,可以将物理空间中的个人资源聚合至虚拟空间,并把资源分享至物理空间,形成资源的循环互动。

因此说,智慧城市是城市化的高级阶段,是网络汇聚人的智慧、以大系统整合的、物理空间和网络空间交互的、城市管理更加精细、城市环境更加和谐、城市经济更加高端及城市生活更加宜居的发展模式。

2 物联网与智慧城市

智慧城市有效运行的基础在于密布于城市各个方位的传感设备,其具备的智能感知、分析能力、配合数据高效传输,可实现无需人为干预的物与物之间协同工作,为提供准确、翔实的数据和具有预测功能的分析报告打下坚实基础。而这种基础能力的获取有赖于物联网技术的充分应用和蓬勃发展。假如没有物联网技术的全面铺开以及关键技术的突破,智慧城市则只能成为无法实现的梦想。

智慧城市的构建离不开物联网技术的支撑,但物联网只是智慧城市得以实现的重要基础而非全部。

首先,智慧城市的实现有赖于物联网应用层中大量的针对各个行业及场景的专门应用解决方案的提出与实现。

其次,城市的智慧之处绝不局限于技术层面,而是更多地需要为本地产业、经济发展、人与自然的关系等方面注入智慧动力,通过这些方面的转型乃至变革,大幅改善和提升城市竞争力。

总之,物联网和智慧城市之间的关系,我认为,一个是目标(智慧城市),一个是途径和技术手段(物联网)。

2.1 物联网是建设智慧城市的重要手段

物联网等信息化技术是建设智慧城市的手段和工具,是承载智慧城市建设的基础设施。在物联网的应用方面,每个国家自身条件不同,重点也各不相同。美国的优势是工业自动化和机器人,日本的优势是环境监测及人体健康保障,中国的重点在于城市热点,即智慧城市和智能家居。

中国的城市化起步较晚,也走了一些弯路,和国外发达国家相比还较为落后。目前,国内众多城市还处于数字化城市建设阶段,只是把城市的地理、公共设施等信息通过数字化技术将其变成了人们可以看到的样子,信息数字化只是智慧城市的第一步,而未来更多的是要求城市功能的智慧化。

现在国内很多城市的管理并非都是智慧的。例如,城市交通堵塞问题、社区物业管理问题等,智慧城市建设更大的内涵应是一项民生工程,是借助物联网、传感网等信息化技术,使城市居民的幸福指数更高。

2.2 智慧城市已经成为物联网未来发展的热点应用领域及依托

物联网可通过感知系统、传输层及应用三层结构来保证智慧城市建设。

城市居民将能够通过物联网享受一切现代城市化成果并实现生活方式、生活观念、文化教育素质等的转变,以期真正实现共同富裕、共同发展、共同进步。

基于物联网的智慧城市实际上是城市信息从数字化、网络化向更高级的发展,它将促进我国能源有效利用、绿色环保,居民安居乐业和创新型国家发展。

2.3 物联网的主要目标是实现智慧城市

其实物联网在智慧城市领域的应用早已开始并普遍存在,如数字城管、安防与消防联网、安监与应急指挥、环保监测、节能管理、智能建筑、智能家居等。全国各地响应温总理号召开展的“物联城市”、“感知城市”、“智慧城市”建设往往是“数字城市二期工程”的延续和提升。数字城市的概念已慢慢被智慧城市所取代。

物联网需要一个比“数字城市”更加明确、具体的定义和规范,数字城市、智慧城市、物联城市、感知城市、智慧地球等概念与物联网密切相关,物联网让城市变得更“聪明”。

在IBM副总裁、政府与公众事业部首席技术官班纳华看来,物联网发展的高级阶段就是智慧城市。智慧城市具有感知化、物联化、智能化三大特点。而所有这些智能化系统被整合在一起,就形成了智慧城市。

2.4 智慧城市需要应用最新的物联网体系架构

根据物联网的体系架构提出智慧城市发展要点:前瞻考虑、整体设计、自上而下、全局应用和架构的规划,面向应用聚合演进考虑。面向未来的智慧城市发展,应着眼于整体架构的规划和设计,应将所有政府部门和产业单位包容其中,各部门必须进行产业协同。

从长远来看,智慧城市的目标是由以下要素构成的:

(1)首先是无所不在的感知,未来的传感网络将是可管、可控的;

(2)基础网络,强调海量终端的接入能力、异构网络的适配能力和传输的可靠性与实时性;

(3)基础数据设施建设,强调基于云计算的架构,以实现集中共享、绿色节能、安全服务等;

(4)可运营、可管理的规范平台,在整个基础架构上强调一个开放式的能力集成,关联的业务之间的互通性,由此实现对全网和终端的管理、对终端行为的感知和实施高效便捷的资源策略;

(5)终端对业务的呈现,在面向开放应用的基础应用平台之上,需要智能的移动和固定终端,以及面向全业务接入的能力和可实施的三屏互动技术。终端本身要求关注能力重构、异构网络接入和上下文感知等面向未来泛在化网络的一系列重要功能;

(6)最后是智能的应用,强调对数据采集和监测要实现综合分析、整合以及智能响应。

3 物联网与智能建筑

智能建筑利用系统集成的方法,将计算机技术、通讯技术信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其功能与建筑的优化组合所获得的投资合理,适合信息社会需要,并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活等特点的建筑物。它已经成为建筑行业和信息技术共同关心的新领域。

智能建筑的功能特点如下:

(1)具有高度的信息处理功能;

(2)信息通信不仅局限于建筑物内,而且与外部的信息通信系统有构成网络的可能;

(3)所有的信息通信处理功能应随技术进步和社会需要而发展,为未来的设备和配线预留空间,具有充分的适应性和可扩展性;

(4)要将电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统,同时要实现统一的控制,包括将来新添的控制项目和目前还被禁止统一控制的项目;

(5)实现以建筑物最佳控制为中心的过程自动控制,同时还要管理系统实现设备管理自动化。

物联网成为全球新兴战略行业,我国确定了五项科技领域:能源、环境、信息及先进制造、生命与健康、航空海洋等;并提出了七大战略性新型产业:节能环保产业、高端装备制造业、生物产业、新材料产业、新一代信息技术产业(其中包括物联网产业)、新能源产业、新能源汽车。可以说,物联网是继计算机、互联网之后信息领域里的第三个里程碑,智能建筑如果用物联网架构以后,总体结构要发生变迁。而且用了物联网架构,智能建筑与数字城市进一步融合,将为自主创新和产业发展提供大好机遇。

智能建筑是智慧城市的躯干、核心,智慧城市涉及到的各个领域的基础离不开智能建筑的建设,因此,智能建筑行业的发展对智慧城市的实现具有举足轻重的作用。

4 智慧城市的建设

中国的商用和民用城市基础设施不完善、城市治理和管理系统效率低下以及紧急事件响应不到位等问题亟需解决。城市是经济活动的核心,智慧的城市可以带来更高的生活质量、更具竞争力的商务环境和更大的投资吸引力。

未来的城市应该是“智慧城市”,要能对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能响应,推动人力、资金、技术等要素资源的优化配置,促进经济与社会、人口资源与环境的协调发展。

4.1 智慧城市建设的五大战略要点

(1)数据基础设施总体规划,这是智慧城市建设的战略准备;

(2)全方位物联网与M2M建设,这是智慧城市建设的战略核心;

(3)基础数据采集与传输,这是智慧城市建设的战略基础;

(4)加速数字生产、数字流通、数字消费建设,这是智慧城市建设的战略主导;

(5)家庭智能生活建设,这是智慧城市建设的战略启动。

4.2 产业链和商业模式是物联网成功的关键要素

(1)由政府占据主导,运营商提供运营服务,厂商提供业务能力的成熟产业链正在形成;

(2)政府强力引导和支持,通过了一系列支持政策和公共资源使用政策;

(3)运营商牵头,凭借完善的基础网络资源、庞大的签约用户群,服务于社会各行业,促进物联网发展;

(4)“政府+运营商+通信/IT企业+行业伙伴”的模式正被许多亚洲国家(地区)的城市争相模仿,如:新加坡、韩国、香港、台湾、上海、广州、杭州、厦门等。

从产业角度来看,政策对产业的扶持作用明显;从政策可行性来看,提前规划将为全面推广做好铺垫。以上城市作为智慧城市试点将获得后期市场推广经验。从目前资本市场表现来看,二级市场对实质性利好的偏重性大,智慧城市规划对城市板块、产业概念板块的影响并不相同。预计主要将集中在智慧城市概念板块,将从政策转化为实质性利好,对物联网、车联网等新一代信息技术范畴内的企业都将起到促进作用。

5 结束语

物联网与绿色智能建筑 篇10

无人驾驶, 生活方式的改变缘于智能的延伸

以物联网技术的日臻成熟及广泛推广, 大量传感器钩织成的物联网将各种天气条件、路况变化、各种行人和其他车辆并存的情况拟人化地将汽车中驾驶者融于其中, 驾驶者在获取信息的作用上, 已显得可有可无了。另外, 人工智能技术为内核的自适应巡航控制系统在逻辑层面真正实现了无人驾驶:依据预设逻辑安全及时地做出转弯、加速和刹车的决定, 让汽车与前车保持安全距离, 同时维持匀速行驶。

无人驾驶汽车前些年还显得那么不可思议的事情现在已经变得十分可行, 大多数汽车厂商正在赛道上测试自动驾驶汽车, 并将测试引向真实路况。

奥迪A7搭载了一套“堵车辅助系统”, 在严重拥堵的车流中以每小时不超过40英里的时速自动驾驶, 人在车上的身份完全是乘客。这不是在炫耀技术, 而是有着实际意义——能帮助老年人和盲人, 以及那些宁可在车上读书的人的自动驾驶汽车。

有人驾驶的一辆车上装了各种摄像头、传感器和一套特殊设备, 能监测驾驶者眼睛的情况, 以确保司机开车时不要睡着。如果司机真的睡着了, 这辆车就会稳稳地减速、停止行驶, 请求援助。用了动态车道辅助系统, 车辆无意中偏离车道时能发出预警, 同时轻轻地让车回到正确的车道上。

以上两个例子, 足以让我们信服:通过物联网和人工智能的契合完全能够驾驭“无人驾驶汽车”的。更为可喜的是新技术已过了价格高昂的研发期, 相关的软硬件以及处理所有这些信息的算法现在都日益便宜、小型化并且运算速度更快。去年奥迪试验车辆的后备箱里还塞满了控制系统;而今年, 作为车辆大脑、位于仪表板上的定制芯片只有一本书那么大。

但令人尴尬的是, 技术发展的迅猛正在无情挑战着我们原有的法律框架——“如果一辆没有驾驶者的车出了事故, 到底该谁负责:司机?车主?还是奥迪?”没人有确切答案。人类自身约束体系的滞后更加彰显新技术的活力:无人驾驶汽车出事的概率会比传统汽车要低——否则干嘛要研发它们呢?物联网如此、人工智能亦如此。无人驾驶汽车作为改变人了生活方式的物联网智能化的典范, 绝不仅是“就事论事”, 因为还会带动新的工业产业、服务产业的涌现。

智慧的物联网已将直接改变人类自身

原有的物联网是指物与物相连, 其实我们人类也是可以“物化”到其中, 嵌入人类的智能物联网拓扑模式为“物——人——物”, 这一貌似简单的嵌入式链接有着现实意义——人类的躯体部分缺失或损毁, 以嵌入神经系统、听从大脑指令的装置来替代。这种生物电子装置也称作神经义肢, 是物联网与人工智能技术契合引发了人类自身某种意义的“再造”。

此类例子比比皆是, 我们机体的部分与“外界”物联后最初的智能缘于模仿和学习借以恢复功能, 残肢经外科手术重新接驳神经后, 肌肉仍可产生运动, 并被传感器阵列记录下来。下一代的义肢能听命于转接的肌肉信号, 行动越来越接近天生的血肉肢体。活生生的例子就是因伤致残的阿曼达。即便筋肉骨骼损毁或丧失, 曾经控制着它们的大脑区域及神经也会继续存活, 与断肢对应的脑区和神经都在静候联络, 如同话机被扯掉的电话线。医生们已开始利用神乎其技的外科手术, 为患者把这些人体构造与照相机、话筒、马达之类的装置连接起来。这个物联网构成是这样的, 在胸部插入八根微细的电极, 在右臂的皮下一路走到手指肌肉。他胸前的肌肉收缩时, 会引发一个信号, 经由无线发射器传给挂在他轮椅上的小型电脑, 后者将信号解读后传回植入他胸部的接收器, 再由导线顺着手臂传到手上, 于是信号命令手指的肌肉收紧、握拢——这一切都在1微秒内完成。于是, 阿曼达能双手操持家务了。

进一步向“模块化”技术方向发展, 直接引导再造器官——人工耳蜗就是实现换能毛细胞的功能的替代性装置, 通过微电子技术, 把声音信号有序地转换为电信号传入植入体内的刺激器, 接收后通过解码, 有序地根据声音信号的强度、频率以及时程把它送入耳蜗, 从而产生听觉。

智慧的“物—人”相联更是夸张地延伸到了我们的大脑, 眼皮在麻醉状态下被拉开, 一位来自得克萨斯的盲人79岁高龄的乔·安·路易斯眼球内部及四周植入了新的硬件, 它们与一台计算机协同运作, 把影像传给她的大脑。电子装置绕过损毁的感光细胞, 让他眼中找回了些许光明——闪烁不定的线条, 模糊的形状, 色晕的团块。虽然患者表示“我没法像你们那样看清东西”, 但这种技术还只是刚刚起步, 给予我们了极大的信心。甚至更为大胆的设想是人与机器实现嫁接把人类引向永生, 即把电子信息和动物的意识连在一起, 打破人脑和电脑的界限, 实现人脑与电脑的连通, 用人的思维直接控制机器的运行。

地外文明探索也要靠物联网

人类作为智能动物身居地球, 对外面世界的好奇驱使其走出地外, 星际相连。其实星际物联早已存在, 原始的宇宙物联网就是光和波连接着各星体。这种久远的“被动式”星际物联网如能对其进行智能性地升级, 就是通过宇宙中的最原始的物联网传感器——望远镜。基于计算机技术的物联网和人工智能让我们观看宇宙的视野起了革命性的改变, 就以最著名的哈勃太空望远镜为例, 接收到地外信息, 接入计算机网络使终端个人使用者不受时间和空间的限制, 就可结合全球 (甚至外层空间中) 的观测望远镜进行远方遥控观测, 哈勃的对地外信息也能拟人化处理, 使得光承载的信息得以分析与数据处理。更有甚者, 有人都打起了太空物联网的商业价值的主意:英国《新科学家》杂志10日报道, 登录www.Talk To Aliens.com网站, 网民就可以打一个“太空电话”, 他们的电话信号将通过架设在美国康涅狄格州中部、一个直径为3.2米的发射器发送到太空。该网站的负责人说, 如果遥远星球上有一个与直径超过300米的射电望远镜类似的接收器, 就能“听”到来自地球的声音。

其实, 人类欲物联地外的想法由来已久。早在1977年美国先后发射旅行者1号和旅行者2号, 担负了探测地外文明的任务。我们完全有理由把那两颗孤帆远航的飞船理解成伸向宇宙深处的网线, 初步织起已接近太阳系边缘物联网雏形。因为旅行者1号已在2009年飞临太阳系与其他星际交界地带, 还再继续前行。美中不足的是这张网, 只有去没有回, 仅是单向、单程。不要小觑物联网向宇宙迈出的一小步, 她的智能性的起点就很高——承载着搜寻地外生命和文明的任务:一张镀金铜板声像片和一枚金刚石唱针, 它可以在宇宙中保存10亿年, 上面记录了用54种人类语言向外星智慧生物发出的问候语, 还有117种地球上动植物的图形, 以及长达90分钟的各国音乐录音, 其中包括中国传统古琴名曲《高山流水》。这些地球之声将带着人类的期望回荡在宇宙空间。人们希望它在宇宙中漂流的漫长岁月里能遇上地外生命, 而这张唱片则传达了来自地球的信息。如果有幸旅行者能被地外异类所接纳, 并向其所有者发出“失物招领”, 我们编织的宇宙物联网就会成为真正意义的“双向、互联”。

遗憾的是, 旅行照飞船的所携能量预计2020年耗尽, 将与地球失去联系, 但她还会在漫漫漂流。这种漫游式的宇宙物联网建设受时空的局限较大, 我们看不到宇宙物联网的尽头!为了弥补浩瀚宇宙中孤独的智能生物——人类的遗憾, 智能物联网的方案有了更为实际的加强版——随后发射的探测器都携带了物联网装备, 他们具有类似人类的脑、手、体、足, 在外星体着陆, 由近渐远地建立外星——地球“点对点式”网络。最为典型的就是, “勇气”号和“机遇”号火星探测器。勇气号火星探测器于2004年1月3日着陆到火星表面的一侧, 作为它姊妹探测器的“机遇”号则在1月25日着陆到这颗“红色星球”的另一侧。这两个完全模拟人类智慧火星物联网“传感器”向地球传送回了大量数据, 拍摄很多极富科学价值的火星近照, 开展了大量科学考察。

早在1999年, 比尔盖茨在他的《未来之路》里就给提出了物物相连的概念, 人工智能的融入物联网犹如人类智慧搭乘高速载体, 使任何一个感知都将通过这条通道传达到云端的“泛”大脑 (此脑可是人的, 亦可是物的) , 而大脑的指令也会随后传输回去, 让人与信息、人与物的交流中, 人的核心要素作用逐渐淡化。

物联网智能门禁系统设计 篇11

摘 要：在21世纪信息化的时代中，物联网已成为“信息化”时代的重要发展阶段。随着人们生活水平的不断提高，物物相连的技术已走入人们的生活与工作中。本文阐述的内容是基于RFID射频与安卓终端的智能门禁软件系统的设计，实现家庭与工作区域的安防功能，摆脱钥匙的局限性提高人们的生活质量。

关键词：物联网;智能门禁系统

一、引言

目前传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道（像办公室，学生宿舍，酒店客房等）钥匙的管理很麻烦，我们的解决方案是利用RFID射频技术与微计算机终端相连通过感应卡识别输入密码来控制电控锁实现开门的目的。

二、系统设计要求

1.物联网智能门禁系统组成结构

物联网智能门禁系统主要是由感应卡、RFID射频、安卓终端、ZigBee协调器、Zigbee继电器和电控锁组成。图1所示为智能门禁系统的实物模拟连接结构图。

图1-智能门禁系统的实物模拟连接结构图

图2-智能门禁系统的软件流程图

2.物联网智能门禁系统工作原理

①射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，射频一般是微波1-100GHz之间，适用于短距离识别通信。

②安卓端程序将感应卡里的数据与终端数据库中数据进行比对进而发送不同的命令。

③ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

④电控锁——阴极锁，一般的阴极锁为通电开门型，适用单向木门。安装阴极锁一定要配备UPS电源，因为停电时阴极锁是锁门的，当终端给Zigbee继电器发送命令后阴极锁通电进而达到开门目的。

3.物联网智能门禁系统设计要求

①RFID射频感应：利用RFID短距离感应，达到读取感应卡中的数据的目的。

②安卓端程序设计：编写终端程序及数据库，达到识别感应卡进行判断发送命令的目的。

③ZigBee通信：利用ZigBee低功耗，短距离通信的原理达到通信的目的进而控制门的开关。

④电控锁：根据阴极锁的特性来达到开门的目的。

三、系统软件设计

利用eclipse平台编写安卓端程序，运用sqlite编写数據库进而存储注册用户的信息用于开门时的验证，编写RFID与Zigbee模块用于数据的读取与传输。图2所示为智能门禁系统的软件流程图。

四、结论

随着信息时代的到来门禁系统早已超越了单纯的门道及钥匙管理，已经逐渐发展成为一套完整的出入口管理系统，越来越成为重要部门出入口实现安全防范管理的有效解决措施。

参考文献：

[1]刘云浩 《物联网导论》 科学出版社，2013年.

[2]殷德军《现代安全防范设计与工程系统》电子工业出版社，2008年.

物联网与智能交通控制系统 篇12

物联网(theIntemetofthings)在维基百科的定义是:把感应器和装备嵌入到隧道、铁路、建筑、电网、公路、桥梁、供水体系、大坝、油气管道以及家用电器等各式物体上,并接入互联网,用特定的软件程序运行,实现远程控制。

物联网有三个特征:一是全面感知,即利用RFID、二维码、传感器等实时地获得物体的信息;二是可靠传递,通过电信网络与互联网的结合,实时准确地将物体的各种信息传达出去;三是智能处理,利用云计算、模糊控制等各种智能计算技术,分析和处理物体进行智能化地控制。

2 智能交通

智能交通系统是在比较健全的道路硬件设施基础上,将先进的电子技术、传感器技术、信息技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种高效、准确、实时、全方位、大范围发挥作用的交通管理系统它是充分利用现有交通基础设施的能力,增加运输效率,保证交通安全,减少交通拥挤的有力措施。

世界上公认较好的城市交通控制系统是SCOOT(英国)系统和SC AT系统(澳大利亚),这两种系统早在20世纪80年代中期就已经被我国引进引,但实际效果并不乐观。两种系统的基础均为精确的数学模型或预设的方案,而我国城市的交通车辆种类繁多、随机性大、影响因素多,尤其是中小城市,很难通过用精确的数学模型来描述。

分布式人工智能的一个重要部分是多智能体系统,其目的是将复杂的大系统构造成简单的小的子系统,各子系统之间为能够相互连接、相互协调,便于控制管理。进而复杂系统的控制问题可以通过子系统的自治和相互协调来解决。正是由于城市交通网络的实时性和复杂性等特点,应用多智能体系统结构进行智能控制是一种比较明智的选择。本文按照该结构设计智能交通控制系统(结构如图1所示)。其中,进行车流量信息检测利用的是RFID技术,结合嵌入式技术设计开发交通信号控制器,通过各种智能算法之间的比较,最终采用模糊控制。在该结构图中,路口信号控制器能够实时更新单个路口的车流量数据,并给相连接的路口提供交通流数据用于信号配时;区域信号控制器通过分析区域交通流信息能够使路段之间交通流达到动态平衡;信号控制中心管理智能体统一协调各区域交通运行。

3 RFID技术的概述和发展

RFID(RadioFrequencyxDentifieation)是一种非接触式的自动识别技术,即无线射频识别。它是通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,辨识目标获取相关的信息。射频识别技术的优点是:无需直接接触、无需人工干预、无需光学可视即可完成数据的通信和处理,并且便于操作。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗等需要大量收集和处理数据的应用领域。

RFID最早出现在第二次世界大战时期,当时它被应用在空中作战行动中进行敌我识别。因此,RFID并不是一个全新的技术,它在国外的发展比较迅速,RFID产品种类很多,像摩托罗拉、德州仪器、西门子等世界著名厂家都生产RFID产品,而且都各有特色。虽然我国的RFID技术的开发较晚,但经过长时间的努力已经开发出了具有自主知识产权的特色产品。

4 交通信号机

交通控制系统的一个重要组成部分就是交通信号机,且交通信号控制算法的硬件载体也是交通信号机。随着3 2位单机的功耗和价格的不断走低,国人对它的认可越来越多。实时多任务的嵌入式操作系统的使用也被应用到各种领域,并且受到越来越多的重视。应用了嵌入式操作系统的产品市场也日趋活跃起来。今后市场的主导必然嵌入式系统在智能交通控制领域上的应用。本文目的是建立一种基于RFID技术和ARM处理器为对象的嵌入式智能交通控制系统,对城市交通进行实时高效的智能控制。

本系统的信号控制采用的是嵌入式模块,处理器选择的是拥有200 MHz的ARM920T内核的EP9315处理器,它是高度集成,能够满足交通控制高效实时运算要求。该模块集成了多种通信接口,与流量数据检测设备,信号控制机的通信可以通过串口或者CAN口实现,由以太网接口完成与控制中心的通信。人机交互部分是工作人员在特殊或紧急情况下进行现场调试的重要组成部分,输入部分包括8×8键盘阵列,PS/2接口和触摸屏,输出部分包括LCD,VGA显示器,IDE和CF卡槽以及USB接口。JT AG及串口调试部分提供了系统开发调试时实现程序下载、运行调试等功能。

5 模糊控制器

模糊控制(FuzzyControl)是以模糊化的语言变量、模糊化的集合论以及模糊逻辑推理为基础,它是智能控制的一种重要方法。它的设计方法主要来取决于操作员的实际经验,对于处理一些非线性的系统,模糊控制是非常合适的。模糊控制器的设计包括:确定模糊控制器的结构,即根据具体的系统确定其输入、输出变量;输入输出变量的模糊化,即把输入、输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合;模糊推理决策算法的设计,即根据模糊控制规则进行模糊推理,并决策出输出模糊量;对输出模糊量进行解模糊判决,即通过各种解模糊方法完成由模糊量到精确量的转化,实现对被控对象的控。

交通需求通常用路口停车线前的排队长度即停车线前相隔一定距离(通常为80～100 m)的两检测器之间的车辆数来表示。建立模糊表如表1和表2所示。

6 结语

随着物联网技术的不断成熟,交通控制朝着智能化的方向发展已经是大势所趋,智能交通系统是交通事业的一场革命。通过有效的结合与应用先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算机技术和系统综合技术,使人、车、路之间的相互作用关系以最优的方式呈现,进而实现高效、准确、实时、安全、节能的目标。本文的主要研究工作为:通过对物联网和智能交通知识的学习,了解了物联网和智能交通领域的新技术,新概念,了解了物联网技术在智能交通领域的应用。学习RFID技术,了解RFID的发展和特点以及优势,设计了基于ARM嵌入式系统的交通信号机,并采用模糊控制算法对交通信号灯进行实时高效的控制。

参考文献

[1]吴功宜.智慧的物联网一感知中国平日世界的技术[M].机械工业出版社,2010:81-90.

[2]胡振文.城市智能交通系统现状与发展构想[J].国防交通工程与技术,2003(2).

[3]张国伍.智能交通系统工程导论[M].北京:电子工业出版社,2003.

[4]周晓光,王晓华.射频识别(RFID)技术原理与应用实例[M].人民邮电出版社,2008:5-7.

[5]董丽华.RFD技术与应用[M].电子工业出版社,2008:60-71.

[6]陈颐.AR刻嵌入式技术原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.

[7]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[8]蔡教武,蔡延光.一种基于自适应模糊神经网络的交通灯控制系统[J].仪表技术,2010(9):32-36.

[9]刘凯.ARM嵌入式技术应用基础[M].清华大学出版社,2009:40-42.