物联网建设（精选12篇）
物联网建设 篇1
摘要：本文对物联网概念及架构进行了阐述,对油气生产物联网的3个子系统进行分析,结合油田实际应用情况,对系统的建设及应用与推广提出了自己的一点看法及认识。
关键词：物联网,物联网架构,油气生产
1物联网概念及技术架构
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。 它有两层意思1物联网的核心和基础是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;2用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。 因此, 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。
从技术架构上来看,物联网可分为3层:感知层、网络层和应用层。 感知层由各种传感器以及传感器网关构成,它的作用相当于人的神经末梢,它是物联网识别物体、采集信息的来源,其主要功能是识别物体,采集信息。 网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
2物联网发展
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22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,2009年,美国工商业领袖的一次会议上,首次提出“智慧地球”的概念。 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。
2009年8月7日, 国务院总理温家宝发表重要讲话, 指出 “在传感网发展中,要早一点谋划未来, 早一点攻破核心技术” “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”。 近年来,北京、上海、广州等城市都加快了物联网发展的布局。 在各个行业,如石油工业、绿色农业、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试。
3油气生产物联网
根据中石油集团公司“十二五”总体规划以及油气田生产实际要求,急需加快面向生产操作过程的信息系统建设,通过信息技术与工业生产的融合,提高生产操作的自动化程度,保证生产持续、安全、稳定、高效的运行,为优化生产管理流程,实施精细化管理创造条件。
油气生产物联网系统就是利用物联网技术, 实现油气田井区、计量间、集输站、联合站、处理厂生产数据、设备状态信息在作业区生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制。 搭建油气田场站规范、统一的数据管理平台,支持油气生产过程管理,进一步提高油气田生产决策的及时性和准确性。
油气生产物联网包括3个子系统(图1),以下对此3个子系统进行分析。
3.1数据采集与控制子系统
采集与控制子系统主要是利用传感、射频等技术,感知油气生产信息,建立覆盖油气全过程准确、可靠的自动化采集与控制子系统。 实现采集数据完善准确,过程控制精确到位,安全管理及时有效,系统控制稳定可靠。
数据采集与控制子系统包含4个主要功能:生产数据自动采集,生产环境自动监测,生产过程自动控制,物联设备状态监控。
采集子系统中,通过准确的数据采集才能真实地反映油气井数据的变化,指导油气井管理。 应当考虑到以下问题:
3.1.1传感器精度
数据采集所使用的传感器需要考虑精度等级;针对现场不同情况选择精度等级不同的传感器。
3.1.2环境条件
使用设备要考虑地区环境条件, 如北方地区需要考虑耐严寒、抗风沙,南方地区因环境湿度大,需要考虑防水等。
3.1.3仪表可管理性
主要体现在仪表采用合适的通讯协议, 远端实现仪表工作状态、生产日期、编号等的查询,使仪表校验等可控。
在控制子系统建设中, 设计理念上应当体现远端控制和就地控制相结合的理念。 具体来说,就是不能完全依靠远端控制信号进行控制,本地控制器一定要具有基本的逻辑处理能力,用于防止由于通讯链路故障或拥塞造成的部分控制信号不能及时到达而产生的危害因素, 另一方面还要防止现场出现紧急情况后远端不能及时发出控制指令而造成的现场生产失控。
3.2数据传输子系统
数据传输子系统主要是利用数据通信技术, 实现生产数据和视频图像的实时传输, 满足整个系统对数据的安全性、 实时性、稳定性等要求。 此系统可以实现井站的实时数据,指令的数据传输,以及图像的传输。
数据传输子系统采用有线和无线技术相结合的方式, 将井场、站库生产数据及视频信号高效、安全、稳定地传输到油气田监控指挥中心。 距站较近的井场、站站之间通过有线网络相连, 以光缆传输为主;井场和边远站库数据通过无线异构网络传输, 包括多载波无线信息本地环路(Mc Wi LL)、 全球微波互联接入(Wi MAX)、通用分组无线服务(GPRS)、数传电台等无线传输技术。
3.2.1以太网和宽带网
以太网和宽带网是互联网的主要接入形式, 也是物联网传输的主要通讯载体。 在物联网网络中,有以太网或宽带接入条件的固定终端应用时,可以通过终端上的以太网接口接入到网络, 这种接入方式, 继承了以太网和宽带的大数据量和低延迟的特点,可以用于传输大数据量的文件信息和流媒体信息。 但受限于应用网络,比如在新疆油田公司各作业区,各类站库、油井、水井位置大多处于沙漠、戈壁地区,使用受到限制。
3.2.2 GPRS / CDMA / 3G无线网络
移动无线网络,GPRS / CDMA / 3G等将成为未来物联网中主要的移动通讯载体,因其具有无布线、易布置、流动工作的特点, 将被大量应用在需要移动传输数据和不利于布线布网的野外场合。 但这种网络由于无线交换的特点,具有一定的时延,且带宽有限,一般用来做实时性要求不高和数据量不大的场合,而且使用存在向电信运行商付费问题。
3.2.3 WLAN无线网络
WLAN无线网络是以太网、宽带网的末端延伸,属于区域内的无线网络,兼有以太网、宽带网的优点,又具备GPRS / CDMA / 3G等网络的部分无线功能, 在无线联网中发挥重要作用。 但WLAN无线网络应用的范围,既受限于无线路由的信号范围,又受限于以太网、宽带网的接入,因此,一般应用在宽带接入的末端不适合布线的场合,并作为以太网、宽带网的重要补充。
将物联网技术应用于视频监控系统通过录像机、矩阵、云台摄像机实现视频监控系统的图像切换、录像资料调用。把录像机、矩阵、云台控制指令进行存储,可以实现对各种监控系统的控制,当接收到传感器发出的感知信号,就可以联动视频监控系统,调用多个视频监控图像,从不同角度监看目标的局部细节和周边区域的图像。
通过物联网技术的应用,油田视频监控系统,不仅可以使防盗报警、门禁控制、消防火灾报警、视频监控系统联动,还可以实现感知信息与视频监控系统联动,可使物品获取视频感知信息, 使现有的视频监控系统发挥最大的应用价值。
在建设过程中,对不同井、站视频的监控,需要针对不同场地视频监控提出适当的带宽要求, 需要制定视频传输带宽占用标准,不能无限制扩大,必要时可多种数据传输网共同采用。
3.3生产现场监控与管理子系统
生产现场监控与管理子系统主要是利用实时采集的生产信息,建立覆盖油气生产、处理全过程的生产管理、预测预警系统。 实现生产过程实时预警, 控制参数实时调整, 数据信息实时发布,管理决策及时到位。 此系统可以实现生产的实时检测、生产动态设备分析,设备管理等功能。
油气生产现场监控与管理子系统主要包含以下功能: 油气水井生产监控、远程自动计量、油气集输生产监控、生产环境监控、气体监测、防盗防泄漏监控、生产动态实时监控、故障预警、 系统管理、数据管理、物联设备管理。
由于物联网由大量的机器、设备构成,缺少人对设备的有效监控,并且数量庞大,设备集群等相关特点造成的,安全问题主要有以下几个方面:
(1)设备本地安全问题。 由感知节点多数部署在无人监控的场景中,存在人为破坏的隐患,它们的数据传输和消息也没有特定的标准,所以没法提供统一的安全保护体系。
(2)核心网络的传输与信息安全问题。 核心网络具有相对完整的安全保护能力,但是由于物联网中节点数量庞大,且以集群方式存在,对于单一的油气井或计量站来说,数据量不大,但是对于上千口油井来说,数据量是比较大的,因此会导致在数据传播时, 由于大量机器的数据发送使网络拥塞, 产生拒绝服务攻击。 同时由于要兼顾控制的及时性,有必要建立分布式数据库服务器和分布式应用服务器。
(3)物联网业务的安全问题。 随着物联网的发展,传感器的数目将呈几何级数的发展, 对物联网机器的安全信息进行管理成为新的问题,需要建设统一的安全管理平台,增强系统的安全性、保障各类业务的应用。
4总结
近年来,对于油田作业区而言,井场、站库等油气田生产现场的数据采集、过程控制、参数优化、管理决策等凸现重要,将自动化技术、通信技术、信息技术融合的油气生产物联网系统在智能识别、数据融合、数据应用等方面发挥越来越大的作用,油气生产物联网是油气田信息化建设发展的必然趋势。
物联网建设 篇2
关键词：通信工程 物联网 特色专业 创新型人才培养
随着信息技术日新月异的发展，人们对通信需求已由传统单一的人与人、人与网，逐步扩展至人与物、物与物、物与网等。
传统通信专业面向公共通信以及专用通信的培养目标已无法适应和满足国家对社会生产生活和高层次人才的需求。
为解决上述问题，急需提出跨行业、面向不同应用与需求的统一解决方案[1]。
面向物联网的通信工程特色专业建设的提出，正是把握时代发展脉搏，积极应对面向物联广义通信应用的挑战和发展契机，旨在培养系统掌握专业知识的跨学科交叉领域复合型高层次人才。
1 特色专业建设的思路和实施步骤
通过不同层面多维多尺度的技术融合，以垂直的专业体系知识结构为基础，以面向物联的综合工程应用为特色，充分发挥集成测控技术研究所的资源优势，实现通信工程特色专业建设及人才培养的创新实践[2，3]。
物联网应用是通过信息传感设备，按照约定的协议，把物品与通信网、互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
在物联网技术中，无线传感部分，主要负责信息采集和短距离传输，并通过通信网实现信息传输;而与通信网连接的数据处理中心进行信息的处理。
物联网实质是对通信网、互联网的.延伸和扩展。
因此，通过深化通信专业课程体系改革，实现对专业内涵以及应用进行充分的丰富和拓展，从而使该专业向上可以支撑2G(第二代移动通信)，3G，4G及三网融合等传统行业应用，向下能够延伸至物联网应用。
1.1 面向物联网的通信工程特色专业课程体系
面向物联网的通信工程特色专业建设紧密联系社会需求、人才培养、专业发展等因素，统筹兼顾其对应产业链长、相关技术门类差异大等特点，根据通信工程专业对课程体系总体要求和物联网应用目标定位设置科学的课程体系，注重多学科的交叉融合，将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑，使课程体系更具连贯性、相关性。
在保留通信原理、信号与系统、电磁场与电磁波、高频电子线路等核心经典课程的同时，新增无线认知感知与RFID，自组织网络，面向物联的通信网组织与信令协议等主干课及空间信息系统与多尺度定位技术等选修课，突出面向物联网的培养特色[4]。
课程体系架构见表1：
1.2 研究性教育的创新型人才培养
人才培养是与专业建设密切相关的。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(-)》中提到创新人才培养模式，即适应国家和社会发展需要，遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
基于研究性教育的创新型人才培养，为实现上述特色专业建设的实现提供可靠保障。
面向物联网的通信专业建设确立的人才培养过程主要包含3个基本方面：课堂理论教学、实验教学和课外研究性教学。
三者既彼此独立，又有机统一，相辅相成、相互促进[5]。
其中，通过课堂教学使学生获得学科理论体系结构的认识和建立;实验教学实现专业知识的系统化、生活化;课外研究组织成立学生小组，培养学生独立的人格、创新能力及自由学风的养成，进而达到专业的交叉与融合[6]。
充分发挥集成测控技术研究所的资源优势，积极调动学生学习、实践及研究的兴趣，让兴趣浓厚的学生深入研究室学习及研究，参与从课题的发现、系统框架搭建、应用基础理论研究、虚拟仿真试验、技术实装，以及最先进的产品开发等过程，实现教学科研一体化。
使学生成长为具备通信技术、通信系统和通信网、物联网等方面的基础知识，能够系统地掌握通信网、物联网的相关理论、方法和技能，能从事各类通信、物联设备和系统的研究、设计、制造、运营、应用和开发，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的高级工程技术人才[7-9]。
面向物联网的通信工程科研实践，包括感知、传输、应用各个环节的测试、开发和应用。
涉及不同尺度的无线接入、异构网络间的融合、软交换技术与统一通信技术。
随着专业研究的不断深入，研究成果将不断地转化为学生实验项目[10-12]。
本专业的集成测控技术实验室科学技术体系机构分4个层次，如图1所示：
核心实验室的建设已经完成，以核心实验室与核心团队为基础，创建了“集成测控技术研究所”;为适应国际化趋势，创建了由大连工业大学—哈尔滨工业大学—日本国立东北大学联合组建的“国际联合实验室”;为服务于地方经济建设，发起了由大连工业大学—广域集团—大连华信计算机有限公司组成的“电信增值业务开发联盟”，创建了“大连工业大学—广域集团产学研联盟”等。
2 结束语
面向物联网的通信工程特色专业建设在调整专业课程体系的同时，开展研究性创新型人才培养，以通信为核心，带动相关专业及整个学院的更新和发展，强化学校办学特色，为学生提供通信工程应用的实践和创新环境，促进教学、科研和学科体系结构、人才培养的全面升级，为组织与参与地方经济建设和国际前沿课题的竞争提供有力的保障。
参考文献
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应用物联网技术建设平安数字校园 篇3
关键词： 物联网 “1123”工程 安防系统
一、建设背景
近年来，危害校园安全、侵害学生权益的案件日益增多，校园安全成为一个社会高度关注的热点问题。依靠传统的技防技术已经无法满足校园安全管理的复杂性、多元性、隐蔽性和网络化的趋势。同时，针对目前中职学校学生管理难、学情监控措施落后及安全管理内容复杂多变等现实问题，如何预防、控制和减少校园犯罪，提高学校处置突发事件的应急指挥能力，减少意外事故给学校师生造成的影响和损失，保障师生的人身财产安全等是检验学校管理能力和管理水平的重要内容。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出要加快教育信息化进程的战略部署，切实推进职业教育广泛、深入和有效应用信息技术。因此，为给学校的改革与发展提供强有力的安全保障，将信息技术应用到平安校园建设中，实现“人防+物防+技防”的安全管理目标，结合物联网技术的数字校园建设特色项目，实施平安数字校园“1123”工程。主要包括1个中心——校园数字安全监控中心；1个平台——IP视频监控平台；2个报警系统——现场报警系统和网络报警系统；3个联动系统——校园电子周界系统、各楼层分控区域安全管理系统和分建筑物视频监控系统、数字平台与人员进出及轨迹系统。
二、建设目标
（一）工程预期建设成果
平安数字校园“1123”工程基于物联网技术数字校园的先进网络资源及物联网基础设施，在校园数字安全监控中心、全IP数字视频监控系统平台及数字平台、一卡通基础上，通过传统技防技术及RFID、传感器、移动互联等物联网技术的融合与升级，构建数字校园安全与环境监控中心，实现安全管理的智能化。
（二）工程的创新点
1.系统方案设计先进，既结合中职学校安全管理实际又体现现代信息技术在平安数字校园的应用，填补国内中职学校在学情、教情监控及安全管理某些方面的空白。采用分组管理模式简化了大系统的管理。
2.在中职学校实现以数字校园为依托，将物联网技术应用于校园安防系统；建立统一高效的校园安全与环境监控中心。
3.营造全方位协同联动的安全环境，实现一卡通系统与数字平台、安全监控系统融合、传感器网络节点与视频监控节点相互渗透、传感器和RFID技术结合、二维识别码和无线通信技术贯通。
三、建设过程
（一）按照“事前—事中—事后”全生命周期体系做好平安数字校园顶层设计
按照“事前-事中-事后”全生命周期体系构建平安数字校园1123工程建设方案，使学校在治安防控工作中，实现事前的全面预防、事中的快速响应和应急处置及事后的分析考核。
主要思路是通过校园数字安全监控中心系统、电子地图、在线巡更及人员轨迹系统等“事前”功能全面防控突发事件的发生；通过IP视频监控系统的采集分析、报警联动等功能快速响应及指挥处置突发事件等“事中”问题；通过视频回放、轨迹查询、考核机制等“事后”功能统计评估突发事件并进行相应的评价考核。
（二）形成协同建设运行机制和管理体系的“六个统一”
在建设平安数字校园“1123”工程中，本着“六个统一”的原则方法建设该项目。这六个统一分别是“统一规划是前提”、“统一标准是基础”、“统一设计是关键”、“统一建设是方法”、“统一投资是手段”、“统一管理是保证”。
（三）通过“基础设施网络+物联网技术支撑+应用支撑+管理服务”四个层次构建平安数字校园
在平安数字校园“1123”工程建设过程中，按照如下步骤加强系统建设。
1.借助学校数字校园网络基础设施构建平安数字校园专网，将IP视频监控、无线报警、传感器等实现与其他业务分割。在全校范围内布设火灾、防盗、入侵及环境传感器，形成物联网安防传感网络。在校园周界安装无线红外栅栏，分别与分区域报警中心和数字安全监控中心联动。
2.建设校园数字安全监控中心。该系统在网络工作模式的基础上，以校园电子地图的方式进行工作，并建设6个分区域报警中心，通过网络实现对报警主机及传感器分级和集中管理，构成网络报警中心系统。
3.通过建设全覆盖的全IP视频监控系统，在全校范围内安装500余个网络摄像头及5个视频服务器和256T磁盘阵列存储，对整个校园的主要出入口、主要道路、校园周界等重点区域进行实时的视频监控。
4.在各应用模块建设中，模块之间提供联动机制，以发挥安防系统的最大性能，从而为平安校园的建设提供一个更有力的“技防”支持。
5.通过数字平台及一卡通系统，实现对人员的出入管理。并通过2.4GRFID技术，设置15个采集点，并为师生员工及车辆配发智能卡，利用校园电子地图实现人员及物品轨迹的跟踪与位置的查询。
四、建设成果与成效
平安数字校园“1123”工程的建成，极大地拓展了校园安防系统的安全防护能力，物联网技术的引入给校园安防系统的建设带来革命性的变化，实现各安防系统的有效联动和信息共享机制，保护学校师生的财产、生命安全。
（一）建设成果
经过两年的建设，平安数字校园“1123”工程已经完成全部建设任务，具体实现的功能如下表所示。
（二）主要成效
平安数字校园“1123”工程取得了以下成效。
1.满足了校园安全重大决策的可视化、智能化指挥的需求
通过平安数字校园，实时提供校园各类安全信息，实现校园安全监控无死角，使得学生管理、安全管理更方便快捷。管理人员可以掌握整个校园内情况，发现问题及时解决，达到“大事不出、小事减少、管理有效、秩序良好”的效果。
2.校园综合治安管理工作实现了智能化
支持对重要区域、大型活动等进行智能监控和安全预警及联动，支持校园突发事件的预案启动、应急处置和事后评估等的全过程管理，实现应急指挥与网格化管理的无缝集成。
3.物联网技术及移动互联技术提高了管理效率与方便程度
将物联网技术与传统安防技术融合，管理者可灵活的通过监控软件、手机APP等方式随时随地对安全状况进行查看，满足全方位、全员管理的需求。
六、体会与思考
（一）存在的问题及解决方法
建设基于物联网技术的平安数字校园，采用先进的技术确实可以提高管理水平和效率。但是在平安数字校园建设中，如何以信息化促进管理的现代化，培训和普及应用是关键。师生员工要转变观念，积极适应新的管理模式。在使用过程中必须加强管理人员及运维人员的培训，并要求管理人员与企业技术人员保持紧密的联系，及时沟通，逐步完善。
（二）发展与设想
物联网建设 篇4
在“物联网与感知矿山专题讲座”之三“论感知矿山物联网的特征与关键技术”中指出,第三方应该可以方便地在感知矿山物联网应用平台上开发新的应用服务,以适应煤矿企业不断变化的需求[1]。本文仅举几个例子来说明感知矿山物联网应用的这种需求;然后给出煤矿行业物联网的四层基本架构,并简要分析各层的应用;最后说明煤矿行业物联网建设中需要注意的一些问题。
1 感知矿山物联网M2M平台
物联网的一个重要内容是其M2M应用平台[2],它主要实现各种数据信息集成,包括统一数据描述、统一数据仓库、数据中间件技术、虚拟逻辑系统构建等,并在此基础上构成服务支撑平台,为应用层各种服务提供开放的接口。M2M平台的核心在于能为服务商或第三方提供方便的接入服务,这也是感知矿山物联网区别于综合自动化的关键点之一。这种变化的应用需求随时可能产生。
1.1 完善安全避险“六大系统”的需求
国家安全生产监督管理总局明确要求煤矿在2013年6月底前完成安全避险“六大系统”(即监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统)的建设[3],要求根据井下采掘系统的变化情况及时补充完善安全避险“六大系统”;加强培训,确保入井人员熟悉各种灾害情况的避灾路线,并能正确使用安全避险设施。
配备“六大系统”后,这“六大系统”是否能够正常工作,特别是在灾后能否继续可靠工作,对于指导井下人员避险是十分重要的。采用物联网技术,可实现与矿工的双向信息传输,将“六大系统”的工作状况实时反映给矿山管理部门和每个矿工。感知层网络的灾后重构问题也是需要研究的问题,研究如何在灾后监测到“六大系统”的状况,并将正确避灾路线及时通知到井下每个人,这就需要感知矿山物联网的感知层与应用平台是完全开放的,适合“六大系统”服务商将其服务提供到网络上,以供矿山使用。
1.2 领导带班下井的需求
2010年7月19日,国务院发布了《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》,其中明确规定煤矿、非煤矿山带班的主体是矿领导[4]。“矿领导带班下井”制度就是为了促使煤矿及其领导真正重视安全生产、切实落实各种安全生产措施。国家煤监局局长赵铁锤表示:只要煤矿领导坚持带班下井,相当一部分事故是完全可以避免的。特别是当煤矿发生严重险情时,带班领导在采取立即停产、排除隐患、组织撤人等紧急处置措施方面发挥着不可替代的重要作用。然而,矿领导的指挥能力在很大程度上依赖于其对情况的全面了解和快捷便利的通信指挥手段。为了使矿领导能够在井下充分发挥出指挥能力,需要为其提供与地面类似的指挥条件,如通信、监测监控、事故情况、影响范围、辅助决策手段等。
如何实现这种新的需求需要众多的科技工作者进行深入研究和开发,同时也需要感知矿山物联网能方便地为他们提供服务开发的应用平台。
1.3 煤矿灾害监测的需求
煤矿井下灾害危险源分散且随开采活动而变化,现有的声发射监测系统、冲击地压监测系统、电磁幅射监测系统等基本上采用集中式监测、有线传输的方式,功能单一。而研究表明,利用基于煤矿煤岩结构变形失稳的多参量前兆信息特征参数的相互耦合关系,建立统一的冲击地压多参量分级预测准则及技术体系,形成基于微震、电磁辐射系统的多参量前兆信息识别与预测技术是目前较好的矿山灾害监测方法。而上述监测系统分别是由不同厂商生产的,难于实现多参数的监测。利用物联网分布式感知技术,可同时实现微震监测系统、电磁辐射监测系统、声发射系统,实时感知煤岩动力灾害孕育、演化和诱发过程中的异常特征和前兆信息,并进行各种信息的融合分析,实现煤岩动力灾害危险性多特征信息的实时感知。
2 煤炭行业物联网应用
煤炭行业物联网应用分为4个层次,如图1所示,每个层次的职能和要实现的目标各不相同。对于地方煤矿,有的矿业集团级物联网层由县(市)煤炭行业物联网来承担。
显然,图1中的感知矿山物联网层是各个矿山地面和井下的物联网,是整个煤炭行业物联网建设的重点和难点,也是最能体现煤炭行业物联网特征的内容。“物联网与感知矿山专题讲座”之一、二、三中已经阐述了感知矿山物联网的架构、核心内容和特征,这里就不再赘述。
2.1 矿业集团物联网应用
2.1.1 矿业集团自有网络组网格局
矿业集团物联网应用基本以网络化监测和管理为主。兖矿集团、淮北矿业集团、神华集团、山西潞安矿业集团等均已实现将煤矿综合自动化系统的信息上传到集团公司。
集团公司总调度室通过直观、生动的组态图和表的形式查看各单位及汇总安全生产监测信息、工况信息以及告警、故障信息。系统监测信息采用Web发布,供用户通过浏览器访问,同时将实时数据存储至历史数据库中供通防数据分析系统及其它专家系统调用。
集团公司领导及专业部室可直接通过桌面计算机终端查询生产经营、环境安全监测等文本信息和图像信息,将生产现场的安全监测信息和束管监测数据进行采集处理。例如兖矿集团通过RPR监控数据网络,将煤业公司所属南屯矿、兴隆庄矿、鲍店矿、北宿矿、济二矿、东滩矿、济三矿、杨村矿等8个煤矿共3 004个测点的数据上传。
2.1.2 租用运营商网络组网格局
随着煤矿资源的重新整合,加上各集团在外地并购资源,建设新的矿井,同时也有许多矿业集团矿山分布比较分散,因此,矿业集团自己布专网的方式并不适用,宜采取从运营商租用线路或信道的方式。
淮北矿业集团、徐矿集团、肥城矿业集团、山西潞安矿业集团、神华集团等均采用租用线路的方式,而且可以预料,随着全国煤矿资源的不断整合,各矿业集团在外地开矿越来越普遍,租用线路将是必然的发展趋势。
2.1.3 需要增加矿业集团物联网应用范围
目前,矿业集团物联网主要是将各矿瓦斯监测信息和部分综合自动化系统的信息联接到集团,实现对矿井运行情况的监控。大部分集团已实现了人事、财务、医保、煤炭营销、设备租凭管理等网络化管理和办公自动化,但仍需要从集团战略发展出发,使物联网充分运行在资源整合与分配、全局科技发展及人员培训等与全局相关的层面上,同时对各个矿山的运行、安全、环保、产量等各个层面进行监督和管理。
2.2 省级煤炭行业物联网应用
目前,省级物联网主要是出于安全监管的目的而建设,其功能以瓦斯信息上传至煤矿安全监察机构为主。
2.2.1 省级物联网主要功能
2005年国家安全监督管理总局37号文、2008年安监总煤装41号文等文件均要求煤矿安全监控必须实现联网,未联网的应责令停产整顿。
这样各省已建或在建的省级煤炭信息联网,其内容几乎无一例外均是以煤矿安全管理为重点的。例如山西省2003年6月开始建设省级煤矿瓦斯监测监控网络系统,工程建设包括全省高瓦斯和按高瓦斯管理矿井的瓦斯监测监控系统,以及各级煤炭安全管理部门的网络平台建设和软件开发,建成集数据、语音、视频于一体的多功能综合信息网络,覆盖了省煤炭工业局、10大煤炭集团公司及子公司,11个市、66个县和10个煤矿安全监察分局。
2.2.2 近期可能的发展
过去省级联网基本是将各矿业集团的瓦斯监测信息上传至省里,但随着国家安全监督管理总局发布安全避险“六大系统”安装使用和监督规定,预计井下人员定位系统的信息也将很快被要求上传到省里。另外,随着2010年11月15日“煤矿领导带班下井及安全监督检查规定”的执行,领导下井排班的信息也将会被要求上传到省里。结合人员定位系统,省级安全监察机构里将可直接监督领导下井情况。
2.2.3 需要增加省级物联网的功能
目前,煤炭行业省级联网主要以实现煤矿安全监督管理为主,是按照各种文件的要求被动进行的。如何发挥省级煤炭行业物联网在省内煤矿资源的管理、安全监管和环保监管等方面的积极主动作用,真正发挥煤炭行业物联网的作用,实现绿色、安全、环保、可持续发展的目标是非常值得关注的课题。
2.3 国家级煤炭行业物联网应用
目前,除煤安管理外,基本上没有形成国家级煤炭行业物联网,需要利用物联网技术加强国家对煤炭资源进行统筹管理和战略性规划。煤炭是一次性能源,又是碳排放的主要因素,从国家层面规划低碳经济,监测和管理碳排放是非常必要的。国家级煤炭行业物联网同时也能对全国煤矿进行安全监督。
利用物联网技术实现对全国煤安产品的监督管理是一个很好的设想。目前,煤安管理部门正在酝酿利用RFID技术实现煤安设备从生产、运输、使用直至报废全过程的监控管理。应该说这是煤炭行业物联网的一个很好的典型应用。这就更需要健全图1所示的四级层次结构的煤炭行业物联网,同时将各煤安设备制造企业也纳入到网络中来。
3 煤炭行业物联网建设需注意的问题
3.1 充分认识和理解感知矿山物联网
煤炭行业应充分认识到感知矿山物联网建设目的是将煤矿生产成本控制与管理、物料控制与管理、设备监控与管理、生产调度与生产数据统计分析等技术应用于煤矿经营与生产管理过程,通过MES承上启下作用和计算机网络与数据库支撑系统将PCS、MES、ERP和企业网服务系统集成,实现企业的信息流、物流、价值流优化集成,实现煤矿的优化控制、优化运行和优化管理,提高企业的运行效率和竞争力,而不是仅仅为了实现煤矿生产设备的监测与控制。
因此,煤炭行业各级领导和各级管理部门、各级技术人员要积极参与到感知矿山物联网系统的研究与学习中来,从煤矿生产、安全、管理和运营的各个方面来理解感知矿山物联网的作用,提出本矿对物联网系统的实际要求,探讨在物联网模式下煤矿运行的具体模式,以便尽快适应物联网矿山运行的要求。
3.2 统一规划设计,逐步实施
感知矿山物联网模型最主要的特点是可以根据矿山规模、现代化水平、开采方式等进行灵活的调整,以适应各种不同类型矿山的需要。因此,它也适用于对已投产的矿井进行物联网改造,其模型适用于统一规划设计,逐步实施。要重视网络平台、数据平台和应用平台的建设,进行主要子系统建设或接入;对于系统中各子系统接入方式,采用招承包商方式,由承包商来协调各子系统厂商的接入方式问题。
3.3 运行与管理
已投产煤矿通常己经有一套固定的运行方式和管理模式,这些运行方式和管理模式中并未考虑到物联网的运作方式。而感知矿山物联网系统的实施将打破煤矿现有的运行与管理方式,从组织机构到具体操作模式均会有较大的变化。各个独立子系统的操作原来由各个区队在各个不同的地点实现,如皮带的操作由皮带队负责,水泵的运行由机电队负责等。实现感知矿山后,这些子系统基本上都集中到监控中心来操作。如何管理这些原属于各个区队的职能与工作,是成立相对独立的综合自动化科室还是简单的集中各个区队的人员,这些都需要提前做好准备,对新的运行方式进行论证和讨论。
随着感知矿山物联网系统的建立运行,各个管理部门的职能和工作也将发生相应的变化,同样需要提前做好相应的运行准备工作。
3.4 物联网人才
物联网综合利用了信息技术、网络技术、计算机技术、控制技术,又与煤矿生产过程、管理模式、运营方式等紧密结合。应该说煤矿这几年通过人才建设与积累,拥有了一些上述各方面的人才,但这些人才相对知识较为单一,综合上述几方面知识的人才还是严重不足。为避免感知矿山物联网建立后无人维护与管理,迟迟不能发挥效率,在引进人才困难的情况下,应通过学习和培训逐步积累综合性人才,以适应感知矿山物联网的要求。
3.5 技术准备
感知矿山物联网是一个系统工程,其中感知层与控制层所连接的底层子系统是关键,需要提前做好技术上的准备。为此,需要进行各种子系统的自动化集成的准备工作,如各种供电系统均应具备微机综保装置,皮带控制系统具备联网接口,其它泵房系统等也均用PLC进行控制,以有效避免系统改造的重复投资和设备浪费。
3.6 重视标准建设
感知矿山物联网应该是一个开放式应用体系,可为任意服务提供商及第三方提供标准化的应用服务供给,给用户提供方便的服务添加与服务删除,为设备供应商提供方便的接口。因此,加强矿山物联网关键技术协议与规范、统一应用平台与中间件等标准是重要的。
3.7 重建设更要重应用
物联网是典型的以应用为驱动而迅速发展的,只有应用才能体现其价值。要避免重建设,轻应用,为面子、迫于政策而建设的情况,使感知矿山物联网动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程,实现高效、安全、绿色开采的目标,保证矿山经济可持续增长。
4 结语
感知矿山物联网M2M平台应是一个开放式平台,第三方应该能方便地在该平台上开发新的应用服务,以适应煤矿企业不断变化的新需求。在煤矿行业物联网的四层结构中,感知矿山物联网建设是重点和难点。各矿业集团、省级及国家级监管机构应特别重视对感知矿山物联网的建设,以建立高效的煤矿行业物联网。
摘要：指出感知矿山物联网M2M平台应为应用层服务提供开放的接口,适应完善安全避险"六大系统"、领导带班下井、煤矿灾害监测的需求;给出了煤炭行业物联网的四层结构,指出感知矿山物联网建设是整个煤炭行业物联网建设的重点,其它层次以煤矿安全管理和资源管理为主,并分析了矿业集团级、省级、国家级煤炭行业物联网的应用方式;提出了煤炭行业物联网建设需要注意的问题。
关键词：物联网,感知矿山,M2M平台,安全避险,六大系统
参考文献
[1]中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心.感知矿山物联网总体规划方案.2010.
[2]AndréZimmermann,Inge Gronbaek.Machine-to-Machine Communication[EB/OL].[2010-12-15].http://www.eurescom.eu/Public/Projects/.
[3]国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知安监总煤装[2010]146号[EB/OL].[2010-12-16].http://wenku.baidu.com/view/13ee9fc2d5bbfd0a7956732c.html.
物联网建设 篇5
广东佛山顺德区乐从镇，一个仅有78平方公里的小地方，曾成就一个经济奇迹：这里集聚了世界最大的家具市场、全国最大的钢铁交易市场、华南最大的塑料交易市场。但土地供应的捉襟见肘等问题，越来越束缚这个专业镇的发展。乐从重整思路后的选择是，通过物联网、云计算等技术推动产业升级，提升城市宜居度。
首选物联网，还因为它相当于智慧城镇的基础建设。乐从正以此为基础做一个智能村居项目，地点选在葛岸村，预计上半年上线。智能村居包括智能安防和智能家居的项目，此项目运营公司为广东物联天下物联网信息产业园的进驻企业之一—广东易居物联科技有限公司负责实施运营。智慧村居还包括对门禁系统实施改造，刷卡进门可自动识别身份信息，方便了安全管控和财产保护，还能对流动人口进行身份登记。从生活服务上来说，将为每户村民配备一个置物箱，村民可通过手机或者电脑实现网上购买蔬果等食品和生活用品，都会直接配送到置物箱，并且所有采购物品都可溯源。
物联网建设 篇6
关键字：物联网 智慧园区 信息平台 管控平台
一般而言，园区的管理涵盖消防、治安、市政、道路、交通、绿化、城管、环境等众多对象，职责部门繁多，管理条线复杂，专业化程度高，设施运营难度大。传统的园区管理以“人”为载体，通过人工巡检与重点设施的半自动管控结合的方式保障园区的运营，存在信息沟通不畅、反馈机制欠缺、管理比较被动等问题。传统的园区管控模式已越来越不能满足现代服务性园区精细、实时、主动的管理要求。
物联网主要分成3层：感知层、传输层和应用层。通过红外感应器、射频识别、全球定位系统、激光扫描等信息传感设备，按一定的通讯协议，把相关联的物体或人进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。对于物联网产业来说，发展的关键主要在于把现有的智能物体和子系统的有效链接，实现应用的大集成。
能效管控平台架构概述
能源管控平台是一个能源管理、控制、优化的系统，通过企业内部的专用网络，将分布在现场的能源数据采集站、检测站、现场控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等联系起来，共同完成能源的分散控制和集中管理的综合管理与控制系统。
能源管控平台一般包含以下功能：1、能耗采集：基于真实抄表数据，按照用户自定义的方式，计算出建筑物的能耗效率；2、能源分析：采用综合的图形化能源数据分析，包括重点能源消耗、能源累加等；3、财务分析：提供季节性或峰谷电价计费率，并以货币方式显示能耗费用；4、超限预报警：采用报表、邮件等预警、报警通告机制；5、用户管理：对应用权限、现场数据存取进行全面管理。综合能效管控平台设计
平台以地图方式对某园区内的电/水/气能耗情况、环境监测情况、节能减排效果评价进行统一综合展示，地图上标注建筑体的名称、位置、建筑结构信息、当日/当月/当季度/当日能耗统计。在宏观展示能效管控工作的同时，平台通过绘制分类表格，汇总建筑体不同时期的能耗总体情况，并以色彩丰富的图形方式配合说明，使用户通过本能效管控平台对虹桥交通中心区域内能耗情况做到基本全覆盖掌握。
数据监测
数据监测可在不同的能源种类（电力、用水、燃气）之间切换。以电力系统数据监测为例，在平面图上以不同的颜色来区分建筑体逐时用电负荷率的高低，并可按时间段显示单位面积用电量、空调单位面积用电量以及逐时用电负荷，主要体现在在，1、各类监测仪表的读数。2、该建筑或区域能源消耗总量、单位面积均量、空调单位面积均量的逐时数据曲线。3、查看监测园区各类能耗、各类分项能耗总量、单位面积均量、空调单位面积均量的历史曲线。4、查看各类能耗异常报警信息、数据通讯故障信息。
数据汇总
对经过数据处理后的分类分项能耗数据进行分析汇总和整合，通过静态表格或者动态图表方式将能耗数据展示出来，为节能运行、节能改造、信息服务和制定政策提供信息服务。
1、数据报表和数据图表
包括各类日常工作的数据报表，以及对应不同度量值不同展示维度的数据图表。数据报表是反映不同类型建筑体的监测状况和分类分项能耗状况的统计表格和分析说明文字，可分为日报表、周报表、月报表、季度报表、年报表等，格式相对固定。
数据图表是反映各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况的直观图形和对应表格，可分为饼图、柱状图、曲线图、仪表盘或动画等，格式灵活，可交互操作。数据图表的度量值一般包括：能耗（或者总能耗）、单位建筑面积能耗、单位空调面积能耗和其他度量值（比如单位人均能耗）；展示维度一般包括：能耗分类、能耗分项、时间轴（可以细分为逐日、逐周、逐月、逐年、任选时间段等）、建筑体选择。
2、数据分析预处理
数据分析预处理主要是对于确定的时间序列，自动生成数据报表和数据图表。主要是考虑到数据量比较大的时候，即时数据分析展示比较困难，应对数据进行预处理。
平台信息系统
平台系统信息模块主要是针对平台需要的所有数据字典和建筑物概况等基础信息、建筑用能支路及监测仪表安装等专业配置信息、时间同步信息和用户权限信息等进行录入和维护。
1、基础信息维护
包括建筑物基本信息、区域信息、建筑物类型、分类分项能耗数据字典及其他数据字典等基础信息维护。所有的基础信息都可更新维护。
2、专业配置信息维护
建筑物的用电回路配置信息对电力分项能耗的拆分计算特别关键。建筑物的电力分项计量方案中必须清晰地包含其配置信息，包括建筑物计量仪表信息、变配电回路信息、各用电回路计量仪表安装信息、设备铭牌上的电器参数信息等。
3、时间信息维护
保持本平台时间与标准时间的一致性，包括机房服务器时间、各建筑监测仪表和数据采集设备的时间。
4、用户权限管理系统
包括用户组维护、用户维护、授权管理、权限验证。
能效管控各区域子平台设计
根据业主方各区域物业管理的需要，对园区内的电力、水、气等能源使用情况、建筑室内环境状况进行全方位的监测、管理。为提高能源利用率、保证建筑内人员健康、舒适提供信息支撑平台。
能耗数据采集系统
数据采集系统面向园区内的BA系统、变配电系统及空调/新风机组能耗采集。平台通过OPC通讯与BA、变配电系统链接，从中采集数据，OPC是为了不同供应厂商的设备和平台应用程序之间的软件接口标准化，使其间的数据交换更加简单可行。
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建筑的设备运行参数、环境参数值主要来自于BA系统，通过变配电系统对所有电力相关数据进行采集，以直接存储或间接模型拟合的方式将结果值存储至临时数据缓冲池中，统一汇总处理后通过数据通讯系统送至平台。
本文描述的园区内总计有空调机组、新风机组，在每台机组的电控箱上安装有数字电表，从中采集有功用电量、有功功率、三相电流等能耗数据，结合BA系统中的机组运行参数，对于判断空调设备的运行工况、是否达到最优运行方式，非常有益。采集方式如下：
1、电控箱上数字电表通过RS-485通讯线缆手拉手串联的方式连接，就近连接到弱电机房。
2、弱电机房安装有RS485集线器，从设备房接出的RS-485通讯线接入RS485集线器的通道中。
3、弱电机房安装有前端能耗采集设备。设备可以看作是一台小电脑，操作界面为触摸屏，组态软件，可设定IP地址，用于电能数据采集、本地数据保存查看。RS485集线器的出线端与能耗采集设备相连。
4、弱电机房中前端能耗采集设备通过TCP/IP链人到网络交换机，通过交通中心的主干网络将电能数据发送到机房中的数据通讯服务器。
园区的客户端主要担负着将采集数据发往平台的任务，作为园区和平台的过渡端，主要实现园区的各类能源数据，通过可靠的途径发向平台的任务；该部分设计采用模块定义的设计思路，首先确定作为通讯的核心系统（通讯系统Client端）的基本协同运行模块，其次以功能接口的定义，将内部的数据供给划分为数据源区域。
能耗数据处理系统
平台展示的园区的能耗数据并不是单一仪表采集的数据，也不是单一设备运行的数据，而是多个数据根据平台指定的组合关系而成，对一些环境评价参数、空调效率系数等一些参数需要根据其他参数按照能耗模型进行数学计算得出。数据处理系统对这些数据根据平台规则进行后台数据处理，供平台统计、分析展示之用。部分处理内容罗列如下：
·按照功能区、用途或楼层等方式划分为小时、日、周、月、季度、年总用电量、用气量和用水量，单位面积用电量、用气量、用水量，设备运行指标评价等；
一环境分析和环境评价；
·电力分项计量数据：分项计量的一级目录（空调、照明、动力、特殊）和二级目录（细分）的小时、日、周、月、季度、年统计，指标为总量、单位面积均量、空调单位面积均量、人均量；
能耗数据监测系统
对于每个楼层，包括地下空间，都有一张电子地图，地图上标明用电支路、设备安装位置、设备服务区域、能耗计量仪表安装位置的点位。显示监测能耗数据时，按照能源关系从能耗数据中直接读取并显示在相应的图表中。
设备运行监测系统
设备运行监测系统的总体目标是通过综合集成技术，构造整个园区所有重要设备的状态监视和报警监控，即通过对建筑物内各种设备信息资源的采集、监视和共享以及对这些信息的整理、优化、判断，给建筑物的各级管理者及时提供决策依据和管理的自动化。
系统提供整个园区的中央监控与管理界面，通过可视化的、统一的图形界面，管理人员可以十分方便、快捷地对系统所包容的所有子系统设备（空调、新风机组、排风机、照明、电梯、变配电、冷热源、给排水）进行实时监视和集中的统一管理，生动形象地显示所有子系统设备的运行状态；系统提供彩色动态图形显示，包括楼层的平面图及机电设备系统图。
能耗数据分析系统
分项特征积累：通过长期积累实际末端数据及分项能耗数据，发现各分项能耗客观规律不断修正分项能耗特征，补偿实测过程中的偏差及错误。
对分类能耗的纵向（按时间）和横向（按不同对象）的数据分析：
·监测对象（建筑、分项、单一单位、组合查询的单位）在任一时间段（日，月，季度、年）分项能耗组成比例；
·监测对象在任一时间段（日，月，季度、年）分项能耗组成的比较；
·监测对象各分项能耗在任一时间段（时，日，周，月，年）总量、均量的比较。
·根据当前的能耗监测数据，在外部环境（气候温湿度）大致相同的情况下，与昨日、环比的同期数据进行比较，如发现能耗数据偏差较大，则此设备可能是工作异常。因为在环境温湿度相同、作息时间不变的情况下，当前设备的能耗数据与昨日、环比的同期数据偏差不至于太大。系统如发现这样的情况，则告知相关人员某些设备能耗数据有异常，请相关人员检查处理，处理过后，记录相关处理过程。
结论
系统管控平台的建设能很好的解决传统模式中信息量少、流通不畅、缺乏综合分析、难以共享、应对突发事件反应迟缓、安全隐患较大等问题，让常规园区管理更加智能顺畅。项目的技术性能达到了国内领先的水平。
大理烟草物联网建设探讨 篇7
关键词：烟草,物联网,系统设计
1 引言
烟草行业属于专营、专卖的特殊行业,其业务包括烟叶种植、烟叶收购、物流、仓储、烤叶加工、卷烟配送、卷烟销售等多个环节,具有业务流程长、涉及环节及人员多样化、地域分布分散、销售管控诉求高等特点。
物联网是通过全面感知、可靠传输和智能处理实现物物相连的新一代信息技术,物联网产业也是目前国家重点发展的战略性新兴产业。烟草物联网,结合烟草行业应用需求,利用传感器技术、条码技术、射频识别技术(RFID)、无线通信技术等物联网技术采集获取烟草生产过程中的相关数据信息,通过企业内网、互联网、无线通信网等网络资源进行信息传输与交互,运用智能计算技术对各类信息进行分析处理,实现烟草生产智能化决策和控制,是烟草行业信息化发展新方向。
烟草物联网应用将覆盖烟叶种植、采购、加工、生产、销售、配送、营销、服务、管理等多个业务环节,对行业优化升级、技术创新进步、管理服务水平提升都具有重要意义和作用。国家烟草总局明确给出“打造中国烟草物流的不可替代性”的战略任务以及“全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”的烟草物联网建设目标,积极推进中国烟草物联网建设。
本文对烟草物联网现状、需求进行分析,梳理烟草物联网系统总体建设思路,并结合大理州烟草公司实际需求,给出对应解决方案。
2 大理烟草物联网建设需求背景及现状
在过去的二十多年中,大理烟草在全流程环节管理上已经取得了前瞻、有效的可喜成绩,但由于技术手段等方面的限制因素,导致部分管理课题未能找到有效的解决方案,其中主要难点主要在于:
2.1 全流程业务复杂度较高
整个大理烟草,从烟叶种植到卷烟销售已经形成了包括了种植、收购、运输、仓储、配送、卷烟加工、销售等多个环节的业务链条,该链条跨度很长,从种植到销售十分完整,且属于较为复杂的业务体系,每个环节因扮演角色不同,从生产、经营、管理角度所关注的诉求也有所不同。
2.2 区域、人群覆盖相对广泛
在大理烟草现有流程中,涉及区域、人群十分广泛,有信息化程度较高的城市区域,也有相对落后的偏远乡村;产业链条中的不同环节均存在程度不等的物理距离;涉及人员中各类文化层次的人员都有。
2.3 流程固化程度高,大范围流程重构困难
在过往二十余年的行业推进过程中,形成了相对成熟的体系与流程,并且以相对高效的方式持续的运转,可对流程进行适度的变更,但较大范围的流程重构将是一件十分困难的事情。
2.4 最后一公里管理薄弱
十余年的信息化规划及相对充裕的信息化投入,使得大理烟草已经具备较为先进的管理手段与管理工具,但由于感知技术的缺失,过往的信息化管理难以触及到具体的物理世界,对烟草生产的“最后一公里”管理相对薄弱。
尽管存在诸多难点,由于整个烟草行业对“物联网”及“信息技术”的高度重视和多年来已经形成的信息化基础,使得该行业在物联网应用快速实践和推进方面具备了其它领域“难以比拟”的先发优势。
3 系统建设思路
3.1 建设原则
基于国家烟草总局的要求及烟草行业的业务特性,综合考虑经济效益、社会效益以及功能和非功能需求,烟草行业物联网将会按照“先进实用、安全可靠、可持续发展”的原则进行建设。
先进行原则是指将先进的传感网技术、方法和手段,综合应用到系统中。不但能反映当今的先进水平,而且具有发展潜力,保证在一段时期内处于领先水平。
实用性原则是指系统建设、产品选型应具有较强的实用针对性,面向应用、为业主服务、注重实效。
可持续性原则是指系统建设时采用开放的架构与技术体系,并制定相关标准规范,以保证系统在未来能够持续扩展与演进。
安全性和保密性是指在系统设计在考虑信息资源充分共享的同时确保信息的保护和隔离,针对不同的应用和不同的网络通信环境,采取不同的措施,包括网络隔离、用户鉴权、信息访问权限控制及数据备份等。
3.2 系统总体设计
大理烟草物联网应用系统按照分层架构进行设计,把系统分解为若干个层次,不同的层次抽象不同的物理和逻辑概念,可以有效地降低模块间的依赖关系,使得开发人员的分工更加明确,模块间的通讯接口也更加清晰,从而有效地增加模块的可重用性,加快开发的速度。大理烟草物联网应用系统自下而上分为以下三个层次,如图1所示:
3.2.1 感知互动层
该层包括烟包感知卡、资产感知卡、读卡器、网络控制器、网关、智能视频摄像头等前端感知设备,以及手持终端、车载电脑等移动设备,其作用是对业务应用中的前端物理实体进行感知,获取物理世界各种状态信息,然后通过网络传输层把这些数据向上层传递,从而完成现场感知与数据采集工作。这些前端设备还具有一定的前端处理能力,可以集成相应的前端处理算法,对于采集到的数据进行一定程度的处理,然后再发送到后台,从而减轻网络的负载。
3.2.2 网络传输层
网络传输层利用2G/3G无线通信网络、WIFI网络、光纤网络等实现感知数据、控制数据的双向传输。
3.2.3 应用服务层
应用服务层包括支撑平台子层和业务应用子层。应用服务层包括支撑平台子层主要包括烟草物联网业务支撑平台,其主要作用是接入感知互动层的所有前端设备,并且对前端设备上传的数据进行协议转换及解析,形成应用可识别的、标准化的数据格式,实现数据统一存储与访问。平台还提供感知设备管理功能,能够有效监控感知互动层设备在网状态、工作状态。面向上层应用,平台提供多种形式的访问接口与开发包,如Restful API、JAVA SDK、.net SDK等,便于上层应用系统快速开发。业务应用子层包括各类物联网业务应用系统,业务应用系统利用物联网业务支撑平台提供的服务实现烟草各类业务流程,包括烟叶收储子系统、资产管理子系统、分拣车间防入侵子系统、三员管理子系统、园区导览子系统和集控平台等。
4 业务解决方案
大理烟草物联网系统以两烟、相关物理场所及部分管理行为作为物联网应用的切入点,关注烟叶、三员、资产、园区等业务环节,选择业务环节中一定数量的物理对象作为应用感知主体并给予深入研究。系统主要提供的业务解决方案如下。
4.1 烟叶运储
应用感知卡(烟包感知卡、车辆感知卡)建立对烟叶数量和质量的全面感知,在烟叶打包阶段将感知卡与烟包绑定,在烟叶的物流、仓储以及工业公司选烟时均可以实时、全面的掌握烟叶的来源、数量与质量信息。通过感知卡的温湿度感知功能,对烟叶存储时烟垛内部的温度、湿度进行实时感知,对烟叶存储环境异常变化情况进行实时告警,确保烟叶的安全存储。
4.2 资产管理
使用感知卡(资产感知卡)对公司所管辖的重点资产(IT设备、生产设备及其他贵重物品)进行标识,在公司内部出入口等重点部位部署读卡设备,实时获取资产的位置及取用状态,提高烟草公司对资产的管理效率。
4.3 安全防护
采用地埋震动传感器、震动光纤传感器、红外传感器、视频传感器等在物流园分拣车间外部建设虚拟围栏系统,对分拣车间进行安全防护。当非法人员在虚拟围界附近活动或穿越虚拟围界时,现场会予以声光警告,同时监控中心在第一时间收到相应报警,并可通过视频进行进一步确认。通过多种感知技术的综合应用,系统实现“无漏警、低虚警”,大大提高车间安全防范水平与安全管理效率。
4.4 三员管理
采用物联网技术进行流程改造,通过RFID标签、GPS定位设备及人员移动终端的应用,实现零售商和三员人员工作过程的实时感知,包括三员工作确认的实时反馈、卷烟分拣的精确管理、卷烟上下车精确感知、运输车辆线路实时监控以及违法违规销售情况集中管控。
5 结束语
本文分析了烟草物联网建设的已有基础与需求,提出了一种烟草物联网系统总体架构,通过选取关键环节对象,综合应用感知卡技术、视频监控技术、位置监控技术、分析预警与系统联动技术等建设实施烟草物联网业务支撑平台及业务应用系统,解决大理烟草公司在烟叶运储、资产管理、安全管理及三员管理等方面的关键问题。未来,大理烟草将在烟草物联网应用方面继续探索,打造先进科学高效可靠的烟草物联网,借助物联网先进技术使公司管理水平迈上新台阶。
参考文献
[1]黄鹏.物联网技术的架构与应用[J].计算机科学,2011.
[2]刘捷.RFID技术在烟草物联网应用[J].现代商贸工业,2012(4).
[3]金涧.烟草物联网的应用模式与技术瓶颈[J].物流技术与应用,2011(2).
物联网建设相关思考与分析 篇8
我们可以理解物联网是一个物与物之间相连的互联网。其只要是依靠RFID、传感网、M2M平台、两化融合这些关键技术领域作为支撑。以求用户得到更高品质体验的一项技术。
在企业管理中, 其可以更方便定位、跟踪、监控和管理工作中的全局信息。实现智能化工作与管理。且更易于差错和记录相关档案。
物联网更可以大量用于日常生活中, 其可以起到防止一些不必要的经济损失和避免日常生活重的一些不安定因素。物联网作为互联网的延伸与拓展。需要更多的网络传递速度。
物联网的构成
1、RFID
RFID是作为传感器的存在。可可以简单的比喻成人的“双眼”。用于实事观察想要观察的物品的状态、是获取信息的重要途径。RFID目前还存在以下几项发展问题。
⑴超高频技术不完善, 制约应用发展。
⑵超高频标准不统一, 制约产业发展。
⑶超高频成本瓶颈, 制约市场发展。
结论:RFID超高频领域还需要重点发展。
2、传感网
通过感知识别技术, 让物品“开口说话、发布信息”, 是融合物理世界和信息世界的重要一环, 是物联网区别于其他网络的最独特的部分。在《物联网导论》一书中, 传感网所感知的数据是物联网海量信息的重要来源之一。且中国物联网校企联盟认为, 传感网的飞速发展对于物联网领域的进步, 实现物联化具有重要的意义。
在计算机应用中, 传感网也是一项重要的技术。到目前为止, 计算机处理大多是数字信号, 于是就需要将传感器送来的模拟信号经过A/D转换转换成数字信计算机才能进行处理, 虽然模数转换已经有很大的提高, 但是依然还没有完善。
结论:传感网使得用户可以得到更多想要的信息。这是物联网质量的重要保障。
传感网目前在硬件方面需要加强建设。
3、M2M平台
M2M (Machine to Machine) 是通过移动通讯对设备进行有效控制, 从而将商务的边界大幅度扩展或创造出较传统方式更高效率的经营方式亦或创造出完全不同于传统方式的全新服务。M2M以设备通讯控制为核心,
物联网的提出使得该技术能有更好的拓展空间。此平台可以看作是物联网的“传输神经”。
该平台的提出将是物联网得以考虑和实施的契机。
4、两化融合
以信息化带动工业化、以工业化促进信息化, 走新型工业化道路的思想。
其作用将会使得企业管理上减少不必要的劳动力损失。获取更高效、快捷的发展。
物联网理念把IT技术融合到控制系统中, 实现“高效、安全、绿色、节能、环保”的“管、控、营”一体化。
环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说, 下涉及到信息技术的应用, 都可以被认为是物联网产物。
物联网技术的发展使得新型工业化逐步发展。因此, 物联网的发展会直接关系到新型工业的效率和节约的成本及劳动力。
我国发展物联网的优势
1.我国物联网发展早期就进行过相关研究, 研发水平应当处于世界前列;
2.传感网在我国发展状况良好, 成为标准主导国之一, 有许多的专利项目;
3.我国有实力实现物联网完整产业链;
4.拥有着丰富宽带资源。为物联网的发展提供了基本条件;
5.当然作为“脑”的嵌入式系统技术的成熟也是作为一个我国有利发展物联网的重要标志。
下面是一些举例:
⑴物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。
上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单, 购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
评价:物联网已经在实际生活中产生了一定影响。能有效的维护社会社会次序等问题。
⑵首家手机物联网落户广州
消费者可以通过手机物联网随时随地体验品牌品质, 以创建一种全新的零接触、无风险的市场模式。
现在几乎所有智能机都具备了通过手机扫描条形码、二维码等方式, 可以进行购物、比价等功能。
移动终端与电子商务相结合的模式, 智能手机和电子商务的结合将大大的改变人的生活方式。
评价:这种方式可以使买菜更加简单。消费者能知道商家手中的商品的状态。甚至能直接知道产品的质量及其他人对产品使用后的评价及好评率。比如一个南瓜, 你能知道这个南瓜的湿度和水份以及品质的优劣。
⑶与门禁系统的结合
一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、电锁、出门开关、门磁、电源、处理中心这八个模块组成,
而无线物网通过非常简单的信息将此设备简化到了极致:没错, 我们只要给一把→电池供电的锁具, 除了门上面需要装锁以外。我们是不会见到门的自周有任何的辅助设备。不仅仅缩短了施工周期, 还能降低成本, 最重要的是通过这样的设备反而提高了门禁系统的安全性。
点评:这个例子展现出了物联网的发展可以节约的工作成本及简化的操作。这是初尝物联网的果实。
⑷与TD结合
物联网需要强大的宽带和TD网络, 物联网的出现不仅仅将会考验网络的发展。也是确保TD成功的重大契机。TD-SCDMA是我国拥有自主知识产权的第三代移动通信系统, 是中国移动宽带无线通信网络, 因此, 在物联网出现的当今, 增强型数据业务成为了物联网发展最迫切的业务之一。反之, 物联网也能充分发挥出TD网络的优势, 因此这两者在现在是一种相辅相成的关系。
因此中国移动的发展思路是完善现有网络, 发挥TD优势, 积极推动无线传感器网络与TD网络融合, 构建适于物联网应用的GPRS/TD/WSN (无线传感器网络) 融合网络, 大力发展适于TD网络承载的物联网业务, 提升TD的核心竞争力, 给物联网的发展以强有力的支撑、
点评:作为TD制式发展大国可以有效的利用这点大力发展物联网。这将开拓我国新的市场。
中国移动将会有较强的机会先尝到物联网的果实。
⑸与指挥中心的结合
物联网在指挥中心已得到很好的应用, 网连网智能控制系统可以指挥中心的大屏幕、窗帘、灯光、摄像头、DVD、电视机、电视机顶盒、电视电话会议;也可以调度马路上的摄像头图像到指挥中心, 同时也可以控制摄像头的转动。网连网智能控制系统还可以通过3G网络进行控制, 可以多个指挥中心分级控制, 也可以连网控制。还可以显示机房温度湿度, 可以远程控制需要控制的各种设备开关电源。
在运用上能加大对产品的监控力度及控制力度。这使得监控及控制方法来的更为简单。甚至实现自动化管理。
石油炼化企业物联网建设思考 篇9
在炼化企业中, 物联网系统的主要作用是通过在企业的现场安装数据自动采集、监控、射频等感知设备, 实时采集设备、装置、罐区、物流、人员等各项现场数据和信息, 提升炼化企业数据自动采集率和完整率, 并搭建统一的物联数据平台, 与上层如ERP和MES等业务系统协同、实现生产运行可视化、安全预警自动化和管理决策系统化。
具体来讲, 炼化企业应该按照感应层、传输层和应用层三层架构搭建联网系统, 并着手建立炼化物联网标准体系和技术规范。通过部署数据采集感知设备、建设覆盖生产现场的无线网络传输系统, 进一步提高企业现场数据自动采集率, 使企业掌握每个班次的生产数据, 做到每天平衡进出物料, 并能够将这些数据准确迅速的传递到像ERP这样的上层业务系统。通过智能化的终端设备和技术, 规范现场操作, 加强内外操沟通协作, 实现人员定位和厂区周界安防联动, 提升现场生产操作和安全管控水平。为建设数字化工厂提供基础支撑。
一、国内石油炼化企业现状
物联网建设关键在于数据采集, 石油炼化企业数采能力参差不齐, 主要体现在很多场合的数据通过人工测量手动输入, 传感器、仪器仪表等设备覆盖率低, 使用时间长, 工作状态不佳;数采设施很多是独立运行, 所采集的数据直接人工查看处理, 或者由人工录入信息系统, 并未实现与现有信息系统互联互通。针对以上状况, 国内有些企业已经开展自动化接口升级更新工作, 将主要DCS接口数据接入炼化生产管理系统, 并对计量仪表改造换代, 努力实现生产、统计和财务核算数据的统一。
在人员管理方面, 相当多的国内炼化企业人员定位仍通过去向留言板制度和语音对讲机, 无法准确获知人员的去向, 容易出现人员在装置区违规穿行、进入禁止区等影响安全的情况。而当现场出现紧急状况时, 又难以有效撤离和救助装置内部人员。企业在加强生产现场区域内人员位置和行踪管理、保障现场人员安全方面有较为迫切的需求。炼化企业的巡检很多采用现场翻牌、纸质手工记录、离线输入巡检结果等传统巡检方式, 这些巡检方法主要依靠巡检人员的责任心和经验, 效率低, 不利监管。
在设备管理方面, 很多炼化企业主要以事后应对的方式处理, 即设备问题或故障已经出现之后, 才进行维修或更换。各企业已经意识到预知维修或维护对较少停产、提高设备寿命的重要性, 并通过设备生命周期信息维护、设备状态在线监测等系统的建设, 努力提升设备管理的效果。
在化工品管理方面, 炼化企业化工产品品种比较多, 基本可划分为固体和液体两类。液体化工品基本以储罐方式存储, 管理较为方便, 而固体化工品由于包装分散、数量大, 目前各企业的管理水平仍基本停留在人工清点盘库、手动计数等阶段, 缺少物流先进技术和信息系统的支撑。
二、炼化企业物联网架构
通过调研石化企业业务现状和软硬件设施, 结合物联网理论, 炼化物联网宜采用三层架构模式。采集层通过智能终端技术、RFID技术、视频监控技术和空间测绘技术等实现对现场对象信息的感知, 实现人员位置数据采集、生产过程数据采集、现场巡检数据采集、设备运行数据采集、空间数据采集、现场视频数据采集、化工品数据采集、基础信息采集等功能;传输层通过无线网络技术与有线网络技术结合, 实现现场数据的实时上传;应用层对数据的分析和处理, 实现对业务智能化的管理和控制。
三、物联网重要功能
生产数据采集
生产数据包括温度、压力、流量、液位、能耗及重点排污口等生产过程数据, 还包括动设备振动、位移等运行状态数据。生产数据采集通过现场的传感器等感知设备实现。国内石化企业需要重点提高生产数据采集水平, 特别是数据自动采集率较低的罐区和各装置之间的公用工程设施, 配备在线状态监测设备, 实现对机组级泵的数据采集和在线监测, 为巡检人员配备智能巡检终端, 实现巡检业务操作和数据录入以及设备的属性、状态等数据采集, 对企业已有视频监控点进行数字化转换、整合和集成, 并采集罐区气体泄漏、火灾等智能分析数据;采集周界入侵信号, 实现实时监控周界安全状况。
人员定位数据采集
可以应用于炼化企业人员定位的方案主要有卫星定位、工业无线网定位和RFID定位技术三种。
卫星定位方案是以导航卫星定位技术为主, 结合运营商2G/3G网络辅助定位, 定位精度约20米。进入生产区的人员佩带内置卫星定位模块的定位终端, 搜索导航卫星数据, 计算得到定位结果, 通过3G网络传输至定位管理平台, 定位平台即可追踪每个佩带标签的工作人员的位置。卫星定位方案优点是不需要布置定位设备和网络, 部署简单方便。缺点是定位精度受限, 且只适用于无遮盖物的室外环境。
射频识别通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 根据接收信号强度定位的RSSI技术目前应用较为成熟, 基本原理是射频信号的衰减量与距离的平方成反比, 己知发射信号的功率, 通过检测接收信号的功率强度, 即可得到信号传输的距离。RFID定位多应用于小范围区域, 特别是室内定位领域。另外使用无线传输网络定位的原理与之相似, 通过在装置内部部署无线AP实现人员定位, 拓扑结构灵活、覆盖面较广。定位时, 由车间 (装置) 管理人员对需要进入生产区的非巡检人员进行信息统计和录入, 配发定位终端并关联人员信息;而巡检人员则通过专有的定位终端或者通过巡检终端登录系统关联个人信息。
空间数据模型
空间数据模型包括炼化企业厂区的地形地貌、装置及设备等空间信息。可以借助目前成熟的数字化工厂3D测绘建模技术, 得到静态空间数据。数字化工厂3D模型误差为2~5mm, 是实体物理装置的一种真实“镜像”, 也可以切换到实体的物理图像, 进行空间结构与空间关系的精准测量。对于一些较老的炼化企业, 可以采用较为经济的2维平面模型。
重要化工品仓储数据采集
炼化企业固体化工产品基本以袋装或托盘的方式进行仓储和出入库管理, 宜采用已广泛应用于物流环节的成熟RFID技术。RFID无源标签标识产品批次、下线时间等信息, 通过手持RFID读写设备自动识别和跟踪托盘在库房内摆放的区域和位置、进行库存盘点和出入库操作。
传输层建设
传输层建设重点在企业无线网络。采集层的定位、巡检和现场作业等数据的数据量大, 移动性强;泵群、无线仪表的感知数据较为专业化, 频次高, 数据量小, 建议分别建立满足这两种需求的企业无线网络。
无线传输网络技术包括3 G技术 (3 G-W C D M A、3G-CDMA2000、TD-SCDMA) 、4G技术 (4G-LTE) 以及工业无线网技术, 正在快速发展并应用到国内外各行业实际管理工作中。
运营商VPDN 3G是运营商针对企业用户推出的移动专用网, 基于3G无线接入方式, 利用L2TP加密隧道传输协议, 在现有的拨号网络上构建一条虚拟的、不受外界干扰的专用通道, 从而实现VPN方式访问连接企业内部网资源。
Wi-Fi技术基于IEEE 802.11协议, 信号传输半径在无遮挡情况下一般可达数十米。Wi-Fi的特点是信号覆盖较广、高速率传输、通讯协议统一, 支持产品多, 易扩展升级, 但防冲突能力较弱, 容易受外部强信号干扰。防爆基站出现后, 许多工业环境下也使用Wi-Fi技术作为无线传输网络。
无线传感网 (WSN) 是由大量静止或移动的传感器构成的无线网络, 协同工作, 感知、采集、处理和传输信息。以Zigbee和Wireless HART应用较为广泛。基于2.4GHz工作频率的Zigbee设备传输速率250kpbs, 功耗低, 部署成本较WIFI低廉, 较为成熟。Wireless HART工作频率和传输速率与Zigbee类似, 出现时间较晚, 抗干扰能力较强, 得到艾默生和霍尼韦尔等国际大公司支持, 价格相对较高。
应用层架构
软件技术架构应至少包括基础软件、支持软件和应用软件三部分。基础软件提供基于硬件之上的基本运行环境, 包括操作系统、集群管理、数据库和文件管理软件;支持软件作为基础软件和应用软件的中间协调和处理部分;应用软件直接提供面向用户的业务服务, 实现定位与巡检、状态监测、数字化工厂等功能, 并提供网络、标签等主要设备的监控和管理功能, 如数字化平台集成应用软件、视频监控集成应用软件、巡检管理软件、人员定位软件、生产监测分析软件和开发平台软件等。
四、物联网相关的数据集成
企业中的物联网是一个集中的数据和服务平台, 与外部系统的数据交互和应用交互多, 为了实现协同和共享, 应统一的集成架构和接口方案。
物联网与炼油与化工运行系统、先进计划系统、油品调合系统、流程模拟与仿真系统、地理信息系统、能耗管理系统、安全环保系统、等外部系统之间存在着较为频繁的数据关联。因此, 以上各系统应和炼化应用集成平台建立接口, 实现系统间的数据交换。
系统集成建议使用面向服务的架构 (SOA) , 以企业数据总线、服务总线为核心组件, 通过数据总线的方式实现数据的交换, 通过服务总线的方式实现应用和业务流程的集成, 满足企业生产业务流程的协同和生产数据的集成应用, 最大程度地推动信息的共享与交互, 使得企业能够在更准确、更及时、更全面地信息支持和依据下, 更加精确、高效地完成业务应用。
结束语
炼化企业物联网建设是一个需要持续投入改进的长期过程, 鉴于国内大多数炼化企业现状, 应着重提高装置数据采集能力, 引入各种无线传输手段, 并在数据应用和集成统一上下大功夫。物联网建设成效显著, 能够提升企业管理水平和竞争能力, 使企业未来发展更加高效顺畅。
参考文献
[1]吴功宜, 吴英.物联网工程导论[M].北京:高等教育出版社, 2012年7月.
物联网促进智能电网建设探讨 篇10
近年来, 智能电网与物联网的概念不断升温, 大有以此构筑未来社会与工业网络基础的趋势。在智能电网的研究方面, 许多文献针对电力行业的信息化现状, 以及智能电网趋势进行了差异比对和分析, 提出了构建中国智能电网技术的方向[1,2];物联网 (The Internet of things) 研究方面, 学者们也逐步从综述物联网国内外发展现状入手[3], 设计中国物联网体系架构, 并针对物联网关键技术——射频识别 (Radio Frequency Identification, RFID) 及典型应用M2M (Machine to Machine) 提出各种设计方法[4,5]。
从基础支撑技术应用而言, 智能电网与物联网既相互区别又有联系, 物联网的终端智能交互与信息传感收集等深入应用是智能电网的关注领域之一, 必将成为智能电网信息化建设过程中的重要组成部分。因此, 二者的互联建设衔接十分重要, 如果处理不当, 既重复建设、浪费资源, 又不符合统一平台操作原则。而目前, 此方面的研究尚未充分开展, 本文提出以上问题, 试图通过对比二者的相同与差异来探讨互联融合的可行性, 阐述物联网在智能电网信息化建设中的积极作用, 并对双网融合的趋势和应用服务进行展望。
1 智能电网及其关键技术
2006年, 智能电网概念正式由IBM公司提出。智能电网, 也被称为“电网2.0”, 它以物理电网为基础, 是在高速双向通信网络和先进数字技术的基础上, 将传感测量技术、通信技术、信息化技术、控制技术、设备互动技术、决策支持系统技术、计算机技术和物理电网高度集成而形成的新兴网络。它通过电子终端在独立用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接, 实现电力数据读取的实时、高速、双向的通信效果, 实现电力、电信、电视、智能家电控制等多用途数字交互, 实现用户富余电能的回售等功能。智能电网整合了系统数据, 发挥了中央电力体系的集成作用, 实现有效的临界负荷保护, 实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连, 由此可优化电网的管理, 将电网提升为互动运转的全新模式, 从而形成电网全新的服务功能, 提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点[6]。
智能电网不仅本身能够高效优化运行, 而且还可以同时接纳不同发电形式, 并能够在经受物理和网络攻击时, 不会出现大面积停电事故。相对传统电网, 智能电网可进一步拓展对电网全景信息 (指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等) 的获取能力, 以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础, 以服务生产全过程为需求, 整合系统各种实时生产和运营信息, 通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化, 为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图, 并给出相应的辅助决策支持, 以及控制实施方案和应对预案, 最大程度地实现更为精细、准确、及时的电网运行和管理。
智能电网的主要支撑技术是通信技术、信息技术、规划控制技术, 包括电能质量、功率因数、相位、故障事件、变压器和线路负荷等数据在内的参考量测技术及相关传感器技术, 实现收集、储存、分析、处理、显示海量信息数据的可靠信息技术, 高速、双向、实时、集成的通信技术, 具备资源优化配置、科学决策、电网运行高效管理、电网异常及事故快速响应的智能调度技术, 电能量消费与预测技术, 中压或低压配电网上的分布式能源接入技术等。
2 物联网及其关键技术
2005年国际电信联盟 (ITU) 正式提出物联网概念。物联网是通过RFID设备、传感器、红外感应器、监控摄录装置、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连接起来, 进行信息交换和通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这个网络中, 物品能够彼此进行“交流”, 而无需人的干预。物联网概念的问世, 打破了人们一直将物理基础设施和IT基础设施分开的思维惯性, 它将新一代IT技术充分运用在各行各业之中。具体地说, 就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中, 然后将物联网与现有的互联网整合起来, 实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中, 存在能力超级强大的中心计算机群, 能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制, 在此基础上, 人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活, 提高资源利用率和生产力水平, 改善人与外物间的关系, 达到智慧状态。
物联网产业链主要存在标识、感知、处理和信息传送4个环节, 每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和信息传输网络, 这些物联网技术的特征可以归纳为全面感知、可靠传送、智能处理。“全面感知”是指利用RFID、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取;“可靠传送”是指通过各种通信网络与互联网的融合, 将物体 (Things) 接入信息网络, 随时随地进行可靠的信息交互和共享, 如以M2M为代表的典型应用;“智能处理”是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术, 对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理, 提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力, 实现智能化的决策和控制。
3 物联网与智能电网的相同与不同之处
3.1 相同之处
物联网与智能电网从建设理念到基础技术上都具备许多相似之处 (见表1) 。
3.2 不同之处
在具备相似之处的同时, 由于二者的建设目的及应用各有侧重, 导致物联网与智能电网又有着相互区别的特征及指标等 (见表2) 。
4 物联网在智能电网建设中的应用
物联网以其在实体属性信息 (位置、状态、行为、特征等) 的获取、分析、处理、控制与反馈中的强大能力, 必将对智能电网的发展产生巨大的积极推动作用。在可以预见的未来, 物联网在智能电网应用过程中, 依托关键技术的成熟与发展, 必将开发出多种特色服务 (见表3) 。
5 系统融合建设要点
如上所述, 在物联网思想指导下建设的实体网络与智能电网的融合互通将进一步提升电力企业信息化水平, 但在二者融合过程中之中, 应注意以下几方面问题:
(1) 在规划层面需要注重系统协调发展, 如在智能电网规划中需要注意预留物联网采集、通信、传输、线路等各类物理资源或接口, 在应用方面需要注意相似业务的融合。
(2) 在设计层面需要注重协议与体系的兼容并包, 虽然在传输层面二者容易通过TCP/IP协议进行数据包的结合, 但在接入层面的标准、协议则过于分散。如何将传感技术、RFID技术、配网自动化技术、低压集抄与负控技术、M2M技术等各类技术协议统一结合, 是一个需要调动大量社会、企业资源进行研究的艰巨课题。
(3) 在实施层面需要注重业务优势的互补与共享, 如物联网的成熟通信信道与智能电网的功率、电能量采集、控制技术结合, 保证电能量信息的可靠获取、电能量的高效利用。物联网的信息交互处理共享优势与智能电网的辅助决策系统、人工智能系统结合, 保证基础信息收集的全面与准确、控制的合理与精确。物联网的“全面感知”与智能电网的电能控制、需求侧管理结合, 保证电能的合理调度与分配、分布式电源有序接入等。
6 结语
智能电网建设与物联网技术的成功应用实施必将对国家、社会以及电力企业的信息化管理建设产生积极推动作用。智能电网的建设中若能将物联网技术融入其中, 必将为电力企业管理水平的提升提供可靠的技术支撑。本文比较了二者的异同, 构建了近期物联网可在电力企业中应用的典型业务, 提出应用中需要注意的衔接问题, 并对建设要点进行了初步探讨, 具有一定的现实意义。
山西省电力公司成功研发山西电网和谐调度支持系统
山西省电力公司成功研发了山西电网和谐调度支持系统。该系统从电网安全稳定运行、国家节能减排政策、智能电网发展规划、节能发电调度、风电等新能源大规模接纳和山西电网电源结构的现实情况出发, 以燃煤、供热、脱硫、空冷机组为应用对象, 通过在电力调度通信中心远程实时监测和综合评价机组的能耗与排放水平, 确立发电调度依据, 在满足电网安全稳定运行要求的前提下, 对机组实施多目标的优化调度, 初步建立了兼顾电网安全、节能、环保、经济、服务社会公益事业的和谐调度模式, 在电网调度层面实现了获取发电机组全面、真实运行特性信息的功能, 并具备评估和确定全局优化方案的能力, 在电厂层面具备了配合实现全局优化调度策略的技术手段。
系统具有以下特点:一是首次提出了“和谐调度”的概念, 开发了电网调度决策与机组运行优化有机结合、兼顾电网内在安全、电厂经济运行及节能环保和供热等公益要求的调度应用软件原型系统;二是建立了以机组发电煤耗微增率、脱硫系统投运状态、脱硫效率等为排序项, 能够满足电网多方面调度要求的机组实时调度优先级排序序位表;三是能够根据供热机组热负荷工况、机组运行数据等计算供热、真空、煤质等因素对机组出力的影响;四是实现了年、季、月、日实时实测煤耗特性和排放特性数据的自动获取和数据积累, 为制定各个周期内的调度计划、优化电力主管部门差别电量计划、实施节能发电调度提供了科学的基础数据;五是实现了对发电机组运行状况的优化分析, 可以指导发电厂实时调整机组运行状态, 使机组趋近最优供电煤耗状态运行, 充分挖掘运行环节的节能潜力, 降低发供电煤耗, 提升经济运行水平。
该系统已在山西电网电力调度通信中心、山西阳光发电有限责任公司、山西大唐国际运城发电有限责任公司成功应用。系统突破了传统火电机组网厂协调技术和管理的模式, 为进一步落实国家节能减排政策、提升电厂经济运行水平、履行电力行业网厂共同的社会责任, 积累了经验, 提供了范例, 具有明显的社会经济效益和推广价值。
摘要：智能电网与物联网技术均以信息的可靠收集、传输、处理和交互为基础, 物联网的终端智能交互与信息传感收集, 以及其在实体属性信息 (位置、状态、行为、特征等) 的获取、分析、处理、控制与反馈等方面的深入应用, 必将对智能电网的发展产生巨大的积极推动作用。提出了智能电网与物联网融合应用中需要注意的一些问题, 比较了二者的异同, 总结了物联网概念支撑下的智能电网信息化业务应用, 并探讨了互联建设需要注意的一些重点问题。
关键词：智能电网,物联网,电力信息化,M2M
参考文献
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物联网建设 篇11
一、农业生产过程智能化管理与决策
1、温室大棚智能化监测控。主要是通过各种传感器，实时监测温室大棚内温度、湿度、光照、土壤水分等环境因子数据，在专家决策模型的支持下进行智能化决策，自动控制生产设备。也有通过电脑、手机、触摸屏等终端，实时远程调控湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、加温补光等设备，调节大棚内生长环境至适宜状态。如宜兴的温室大棚环境智能控制系统，集数据、图像实时采集、无线传输、智能处理和预测预警、信息发布、辅助决策等功能于一体。南京蔬菜温室设施智能控制系统，在荷兰引进设备的基础上，根据实际需要，重点开发完善环境无线检测、环境因子显示和实时播报、分级智能控制远程管理（故障诊断）等功能。张家港葡萄种植大棚智能监控系统，能自动采集葡萄园内温度、湿度、土壤含水量等环境参数，实时视频监控大棚内的葡萄生长情况，通过上网、触摸屏等实现随时随地访问系统，及时获取葡萄园现场信息。
2、畜禽养殖智能化监测控。通过实时采集养殖区资源信息，实现养殖环境因素远程调控，逐步实现饲喂、繁育、粪便清理等环节自动化、智能化、精准化控制。如南通市规模鸡场智能监控管理系统，能对鸡舍环境进行检测，发送短信和拨打电话报警，通过无线终端远程控制鸡舍内的灯光、风扇、水帘等设备，记录温度、湿度、光照等基础数据，与鸡舍饲养密度、品种、健康情况、肉料比等建立关联模型。如东众大牧业养鸡场应用该系统后，养鸡场用工量减少35%，减少鸡场环境应急反应95%以上，养鸡成活率由93%提高到了98%以上，经济效益提高了20%以上。常州市康乐农牧有限公司从德国引进整套母猪大群饲养智能化管理系统，通过对母猪耳标识别及GPS信息系统的操作控制，能对所有母猪进行单独的个性化饲喂，从而保证良好的母猪体况；对母猪、猪舍环境异常自动报警，母猪生长性能数据自动汇总，并可通过互联网、手机等远程调控猪舍内温度、湿度、饲料、饮水、清粪等。
3、水产养殖水体环境智能监测控。宜兴市农林局与中国农业大学研发了水产养殖环境智能监控系统，具有数据实时自动采集、无线传输、智能处理和预测预警信息发布、辅助决策等功能，可实现对河蟹养殖池水质特别是溶解氧的监控与调节，有效改善河蟹生长环境，提高河蟹产量和品质，并减少对周边水体环境污染，每亩增收1000元。南京GPRS水体在线监控系统可自动监测水体温度、PH、溶氧、氨氮等与养殖有关的理化因子，随时观察养殖水面环境，掌握池塘增氧、水泵等设施运行状况和突发事件。一旦水质发生问题，微孔增氧系统自动开启，均衡增加水体溶氧。系统应用后，青虾摄食旺盛、消化吸收率增强、生长速度加快、规格明显增大，亩增产15%以上，亩增效达到600元以上。
二、畜禽养殖环境监控与疫情防控
为加强疫情监管，宿豫区利用移动摄像和光纖宽带网络视频传输技术，建成禽类防疫视频监控系统，采集全区禽类规模养殖场实时全景视频信号，全面、直观、实时监控禽类生产全过程温湿度等要素，实现远程调控与监管，有效防控疫情，在为养殖户提供远程指导和诊疗服务、加工企业科学制订加工计划等方面发挥了较好作用。江阴、泗洪县奶牛全部使用动物标识，一畜一标、一禽一环，确定了畜禽个体标识的唯一性，提高了生产管理和疫情防控水平。
三、农产品质量安全追溯与监管
集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络，实现农产品和食品质量安全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，实现农产品和食品的物流数字化，实现农产品和食品质量跟踪和溯源。2004年南京市实施了农产品质量安全IC卡监管体系建设，通过建立农产品的产地环境、生产过程、产地准出与市场准入、质量溯源等五大环节数据信息库，对全市农产品质量安全信息真实、高效传递，实现农产品质量安全实时动态监管。江阴市以RFID（射频识别标签）为主要信息载体，依托网络通讯、系统集成及数据库应用等技术，建立了“放心肉”安全信息追溯平台，实现由政府监管的集养殖、屠宰、销售等环节于一体的信息化平台，构建从“农场到餐桌”的追溯系统，确保每块放心肉“来可追溯、去可跟踪、信息可保存、责任可追查、产品可召回”，让广大市民买得放心，吃得安心。惠山精细蔬菜园传感网管控系统利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生长过程进行全程数据化管控，可实现对蔬菜从生产、检测、销售等环节全程可视数字化管理，确保蔬菜生长过程“绿色环保、有机生产”。
四、远程视频调度与决策指挥
物联网技术助力智能电网建设 篇12
物联网技术是在现代信息和传感技术不断进步的状况下发展起来的。在信息时代的背景条件下, 我国加强电网建设的重点就是促进物联网技术的有效应用。现阶段我国的智能电网应用的技术包括测量、设备和控制等, 这些技术作为核心, 不断促进智能电网的发展。在应用物联网技术的过程中, 要将其融入到电网技术的各个环节当中, 为不断推动电网的建设和安全管理, 以及运行维护等各个方面工作的完善做出贡献。
1 智能电网应用物联网技术过程中存在的不足
现阶段, 物联网技术已经得到世界各国的肯定, 经济和科技不断进步的过程中, 逐渐重视智能电网的建设过程中物联网技术的应用。然而, 目前我国在应用物联网技术的过程中还存在一些技术和政策方面的不足。
1.1 物联网产业缺乏核心技术
在经济飞速发展的状态下, 人们工作和生活中对于电能的需求量大大增加, 这就给电网提出了更大的挑战。相对落后的网络和电力设备存在于我国的智能电网当中, 造成其安全性能降低, 无法进行精细运作。在运用物联网技术的过程中, 提高了智能电网创造的经济效益, 促使其得到技术进步和升级。然而物联网现阶段的相关技术, 如传感器等是非常落后的, 拥有分散的产业和比较高的价格, 导致智能电网普遍应用物联网技术的可能性降低。传感器在我国电力系统当中的应用, 始终是以进口的方式进行, 造成了较高的成本存在于物联网技术当中。这种核心技术方面的欠缺, 非常不利于我国将物联网技术普及到智能电网当中;同时, 我国还没有高度整合传感器产业, 分散的产业使得制作出来的传感器没有统一的规格, 难以将传感器的关键技术进行创新和突破[1]。
1.2 对物联网技术认识程度不够
现阶段, 物联网技术在我国还处于被认知阶段, 人们对其的重视程度还有待加强, 这种现象是造成智能电网当中无法有效使用物联网技术的主要原因。同时, 一些对物联网技术相对比较了解的人还在认识上存在一定的误区, 如, 将IC和条码等的升级直接等同于物联网技术, 还有人认为RFID和物联网技术都属于空中楼阁的范畴, 是现阶段人们心中的设想, 并不可能真正得到实现等。这些对物联网技术认识上的误区, 导致人们无法将物联网技术真正应用到智能电网的建设当中[2]。
2 有效应用物联网技术建设智能电网的措施
新时期, 我们在对电力行业的技术和发展进行创新的过程中可以有效应用物联网技术, 它能够提升智能电网的安全性能。在我国现阶段的智能电网发展实际状况下, 我们应该从三个方面来促进物联网技术在智能电网建设中的应用。
2.1 促进物联网核心技术的快速形成
在这一过程中, 要充分发挥政府的引导和支持作用, 鼓励加强研究传感器和智能芯片等能够促进智能电网不断发展的核心技术。通过加强投资和研究, 促使我国能够自主的进行技术开发, 构成智能电网技术专利。还可以促进各项技术之间的合作, 例如将RFID和传感器技术进行结合来重新研发, 促进物联网技术得到更加牢固的基础。
2.2 加强推广物联网技术
现阶段我国的智能电网在建设过程中对于物联网技术的重视程度还不够, 所以政府及相关电力部门要大力加强物联网技术的宣传和讲座, 促使电力系统能够更快认识到物联网技术的重要性。例如, 建立体验中心, 促使物联网技术在电力系统当中能够进行使用, 并确保相关人员能够对其加强了解。将国外先进的物联网技术应用的实例引入到电力企业, 向工作人员进行讲解物联网技术应用的过程和重要方法。还可以将电力系统的相关介绍应用到互联网的一些网站上, 促进物联网知识的普及, 提高物联网技术的宣传力度。
2.3 促使配套服务工程在智能电网中进行完善
要想提高电力企业的服务效率和质量, 就要以健全的服务保障体系为基础。采取相应措施和有效政策来扶持电力企业。特别是当电力系统面对实际问题时, 要对人力、物力和税收等问题进行细致的研究, 坚持应用物联扶持政策, 在电力行业和智慧城市建设等重要项目当中进行物联网技术的宣传和推广。作为重要的桥梁, 中介能够促进电力企业与物联网技术之间的沟通, 以技术评估、咨询和技术转移等多种方法, 促使一个良好的交流平台的建立, 促进电力产业的不断进步, 加强电力产业之间的交流与合作[3]。
3 结语
新时期, 在我国经济不断得到快速发展的状态下, 人们工作和生活对于电力企业的要求越来越高, 电力企业在进行智能电网建设的过程中, 要能够不断应用先进的技术, 促进自身技术核心的革新。物联网技术是近年来得到国内外高度认可的创新技术, 因此, 我国在进行智能电网建设的过程中要能够加强对物联网技术的了解, 提高该技术的应用水平, 不断形成物联网核心技术, 并将其进行深层次的推广, 以配套的服务工程来完善智能电网的服务质量, 从而提高人们的生活水平。
摘要：通过信息传感仪器, 如射频识别仪器、红外感应器和激光扫描仪等, 在一定的条件下将互联网与不同物品进行连接就是物联网。在这一过程中, 任何与互联网进行连接的物品都能够自动识别, 使物品的相关信息得到共享。该网络能够促使定位、识别和管理等工作实现智能化。近年来, 在经济不断进步的背景下, 我国加强了智能电网建设, 为了能够促使技术自控得以实现, 智能电网的建设过程中有效应用了物联网技术, 并取得了良好的效果。
关键词：物联网技术,智能电网,建设
参考文献
[1]曾鸣, 李红林, 薛松, 曾博, 王致杰.系统安全背景下未来智能电网建设关键技术发展方向——印度大停电事故深层次原因分析及对中国电力工业的启示[J].中国电机工程学报, 2012, 25 (02) :175-181.
[2]龚冠诚.国网平罗县供电公司智能电网建设项目质量控制研究[D].宁夏大学, 2014.