物联网技术论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇物联网技术论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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配电网设备运行状态监测基于温度、电流、湿度等特征量，主要监测配变接头温度、设备接头温度、低压柜出线电流、线路接头温度、电缆终端头及中间接头温度等。在需要进行温度监测的配电网设备上安装温度传感器，监测设备变化情况，达到预警值，就发出报警信息。配变接头温度监测，采用无线温度传感器实现接头温度监测，当配变接头发热时会被传感器感知，并将检测到的温升值通过无线传感器网络传输到后台处理系统进行处理、展示、告警。低压柜出线电流监测，采用不同规格的低压配电综合传感器节点，实现三相线路的电压电流在线监测，同时可监测空气开关的触头温度。线路接头温度监测，采用无线温度传感器实现配电网线路接头温度的在线监测。

1.2运行环境状态监测

配电网运行环境监测基于温湿度、水浸、水位等特征量，主要监测站所室内及柜内环境温湿度、站所渗漏水、电缆沟水浸状态、水位状态等。站所室内及柜内环境温湿度在线监测，按需安装相应的无线温湿度传感器，实现室内及柜内环境温湿度在线监测。站所渗漏水监测，在室内合适位置安装水浸传感器，检测站所渗漏水。电缆沟水浸状态、水位状态监测，在站所的电缆沟内布置水浸传感器，实现电缆沟的水位、水浸状态监测。

1.3安全防护

配电网安防基于开启状态、烟感、振动等特征量，主要监测站所门、电缆盖板状态、烟感、杆塔外力破坏、杆上配变防盗等。站所、柜

门状态监测，采用无线门磁传感器实时监测各类设施的门开关状态和动作次数，并辅以无线振动监测，判断是否存在各设施门遭外力破坏的情况。电缆沟盖板状态监测，采用在电缆沟盖板在安装门磁传感器方式，监测电缆沟盖板是否有异常打开的行为。站所烟感监测，在室内部署感烟传感器，实现室内烟感在线监测，实现火灾预警或告警。杆塔防外力破坏监测，采用在杆塔上安装倾斜传感器和相对位移传感器等，实现防外力破坏监测。杆上配变防盗，在杆上配变及台架上选择合适位置安装防盗螺栓传感器节点、张力传感器，实现配变防盗检测。

1.4系统构成

系统架构采用典型的三层架构，在感知层采用的是基于统一信息模型的各类传感设备，采集设备状态量和环境信息，在网络层遵循统一通信规约，按统一的标准协议实现传感器数据的传输，应用层建立配电网状态监测系统平台，综合分析和判别多种传感器的感知信息，过滤无效信息和各种错误信息，形成可信告警判据，正确判断设备异常、环境异常和破坏、盗窃等行为，并及时发出预警信号，构建运行状态监测、运行环境监测、综合安防、预警报警、分析统计、在线查看、历史数据查询等功能模块。

2实际应用

2.1配电站所现场配置

在10kV水曲巷站、观湖铂庭站等配电站所按照方案进行配置，综合各类监测数据进行综合判断，实现设备温度监测、环境温湿度监测、门状态监测、低压出线开关电流与温度监测、电缆沟水浸、水位监测。

2.2架空线路及配变

在10kV中央线进行试点，在柱上开关、柱上配变等设备的接头上安装温度传感器以实时检测其工作温度，同时在柱上配变安装防盗螺栓传感器节点、张力传感器，在电杆上安装倾斜传感器和相对位移传感器等以检测其是否受到外力冲撞而倾斜，保障架空线路的正常运行。以柱上配变为例，在配变台架上布设2个防盗螺栓节点，在配变上布设电子围栏、张力传感器用于检测外力拉扯、割断电子围栏的钢丝等破坏行为，一旦发生外力破坏、盗窃，或者敲击变压器安装底座、拆卸防盗螺栓等行为将会触发现场告警，同时该告警事件也会被传输到监测平台触发告警事件。

2.3电缆管沟

电缆管沟内的破坏事件包括盗窃井盖、盗割电缆、倾倒垃圾等，而这些破坏行为均需要打开电缆管沟盖板，在盖板上安装门磁传感器，监测电缆管沟盖板是否有异常打开的行为，一旦出现未经授权打开电缆管沟盖板的行为将触发告警信号。

2.4网络通信

在通信方面，既要保证信号传输可靠性，也要考虑实施便利和投资经济性，因此在配置时因地制宜采用了不同的通信方式。配电站所：已有光纤网络的，采用以太网无线数据基站接入EPON网络的ONU，进行数据传输。光纤网络未实施的，依据现场条件选择不同的无线方式进行通信。架空线路：杆塔及设备上的传感器，数据上传至在杆塔上的无线数据基站，数据传输一般采用光纤通信方式，基站安装在具备ONU的杆塔上，其他基站通过多条网络方式将数据发送到该基站。

3平台功用

3.1系统告警及处理

现场按照一定的策略部署温湿度、位移、水浸等传感器，及时采集现场异常工况信息，平台通过信息融合和综合分析功能，对监测到的各种信息进行综合分析和判别，过滤无效信息和各种错误信息，触发平台预警、告警信息。经人工干预下的报警确认后，通过平面布置图实现报警点定位，启动后续工作流程和预案，设备运维人员介入，实现状态监测的目的。

3.2统计报表及历史数据查询

系统可按设备名称、型号等参数对设备的所有监测数据进行统计分析，并可以报表形式展现，分析设备某段时间内的运行状态。查询历史监测数据、历史数据曲线、历史数据变化趋势曲线、历史数据K线图等图表，用于后期深入分析判断。

4改进方向

4.1配电网设备全过程管理

利用物联网射频标签对配电设备信息的智能采集、自动识别，从而实现设备入网、竣工、投运、维修、退役的全过程管理，辅以实时监测、辅助决策等功能，为有效提高设备管理水平提供技术支撑。

4.2配电网地下管网管理

随着城市电力线路、电缆化工程的推进，地下管线逐渐趋向于复杂化，采用物联网RFID技术等，实现电缆及管线的智能标识，通过识别装置实现电缆及管沟的巡检与运行状态查看、防外力破坏，促进配电网地下管网管理水平的提升。

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2）我国连锁经营企业的物流系统现状。目前我国的连锁经营企业能够及时采集经营信息，减少不必要的商品流通环节，利用现有的网络信息技术在一定范围内实现资源共享，降低了经营，提供了工作效率，达到了较高的资金利用率。但由于行业整体起步较晚，连锁经营企业的物流管理还处于初级阶段，这在一定程度上制约了企业的健康快速发展。典型问题如下。①连锁经营企业的电子商务平台及网络经营模式没有完全建立，绝大多数企业仅仅限于本系统内部的数据共享，各企业之间没有形成通用的网络共享平台。这使得企业在物流配送中的建设中各自为政，缺乏整体性思维，极易造成资源浪费。②连锁经营企业物流系统内部管理模式未进行优化，不能有效地进行计划、生产、配货、销售，绝大多数企业产品是通过预估的方式组织其生产和销售环节，容易形成断货、积压的问题，降低了企业的经济效益。③从技术角度来看，我国连锁经营企业应用的先进技术也较为单一，没有很好地将现有的物流技术与网络信息技术结合起来。目前，在企业产品的流通过程中，产品大多还是以条码的方式进行标注，采用的是光学自动识别技术，与以前的手工录入相比，条码方式虽有改进但还没有实现真正的信息高效录入。

2物流数据平台的搭建及功能分析

1）RFID技术概述。RFID是指通过无线射频技术实现任何环境条件下的信息自动识别，由于RFID技术无需人工操作，无需实体接触，因此，特别适合一些恶劣环境条件下物流作业。在物流中RFID利用一个唯一电子标签来标志唯一的实体，该实体在物流业务流程中生成的相关信息将被记录在数据容器中，通过网络查询该实体电子标签的编码可以获取实体的相关物流信息[4]。RFID技术本身的特征决定了它在物流采购、存储、运输、配送等各个环节都比人工信息录入和条码识别技术更具优势，如RFID可以读取不可见的货物标签，可以不在精确对位下实现快速读取，可以同时实现对多个货物标签的信息读取、写入和修改，同时在数据防伪和数据安全中还有很多优良表现[5]。

2）物流数据平台的搭建。物流数据平台的最终用户是企业，因此在设计和搭建平台之前需要结合连锁经营企业的领导、管理人员、基层员工的意见，根据企业管理的实际需求，确定物流数据平台要达到的目标和基本内容。在数据平台之后的运行中企业还能根据实际情况和环境的变化，调整系统所要实现的目标，增减平台涵盖的内容。这项工作需要企业各部门相互协作，共同完成，并最终形成方案。一般的连锁经营企业基于RFID技术的物流数据管理平台结。整个平台分成3层结构，第一层为连锁经营企业相关物流信息的采集端，主要负责对企业所有的物流信息和数据进行基础采集，如商品的出入库信息、商品的仓储信息等；第二层为企业网络中心的数据服务器，前端数据采集结果汇总到服务器上，企业各门店和各相关部门均可进行信息查询，各连锁经营门店可以从数据库中查询到每种商品的实时库存，从而调整和确定本店订货的种类和数量；第三层为连锁经营企业各门店的物流信息管理平台，主要负责向企业的数据库提供商品的销售信息、订货信息以及其他相关的物流信息。

3）数据平台的功能及流程。①完成电子标签与商品的绑定工作。连锁经营企业在对商品进行入库操作前，必须为每件商品张贴电子标签（电子标签主要采用13.56MHz的纸质标签，价格便宜，成本低），同时将电子标签与商品的对应信息存入数据库，之后便可对商品实体进行入库操作。电子标签的应用能够使企业总店和各连锁门店准确地掌握各类商品库存量，提高采购、订货和配送效率。②各连锁门店的订货。各门店可以实时查询总店数据库信息，根据门店的实际销售情况提出订货请求，生成订货单上传至总店物流数据平台。③总店配发货。总店接受并审核各门店的订货单，将相关配货和发货信息通知总店仓库，同时将生成的配货单发送至各连锁门店，等待确认。④各连锁门店收到配货单，等待商品入库上架。门店订货成功后会获得总店发出的配货单，这时门店就可以等待所订货物按时送达门店，并进行入库和上架操作。收到总店配送的货物后应该及时对总店的配货单进行确认。⑤各连锁门店还应定期将门店的销售情况上传至总店数据库，总店数据库可以根据各门店的销售情况处理调货、退货等情况，还能够根据某种商品的销售量制定相应的促销计划等。

4）应用RFID技术的优势分析。①优化生产环节。各连锁门店每日将销售情况汇总后上传给总公司，总公司可以随时掌握商品的销售情况。对于销售良好的商品可以追加生产，防止断货而产生的损失，降低边际成本，增加边际收益，使企业找到具有自身特色的、销量稳定产品。对于销量不佳的商品就要调整生产策略，防止积压占用资金。在连锁经营企业中合理规划资金的使用。②及时调配货物。连锁经营企业遍布范围广，同一种商品在不同的地方销售情况不同，有的店可能滞销，有的店可能畅销，这时总公司可以根据每日的销售数据将滞销店的商品调配到畅销店，这样做虽然增加了物流成本，但可以减少库存。当然如果物流成本大于滞销店减价销售的损失，则可以在滞销店进行减价销售。③降低销售成本。连锁经营企业总店及各门店的库房管理、物流、盘点、销售等工作环节采用了RFID技术后，可以快速采集商品信息，在各个环节提高数据采集速度，节约了人力成本，原来由多个人完成的工作，现在少数几个人就可以做好了，例如在销售时只要将商品用读卡器扫描一下，商品信息就显示出来了，营业员只需按照系统显示的金额收款，完成之后保存数据就可以了。④货物防损。连锁经营企业可以在门口安装读写器，当未销售的商品离开店面时，系统会进行报警，这样可以防止商品丢失，其形式类似超市商品的磁扣或图书馆书籍管理模式。⑤防伪。品牌商品被仿制会严重损害企业的品牌利益，为保护自己的利益，企业想了很多办法，但都难以从根本上解决问题。现在企业商品主要采用条码技术进行识别，条码可以随意打印复制，但在品牌商品中采用电子标签来代替商品条码，每件商品就有了唯一的商品识别编码，类似于商品的身份证，这样就防止了商品被仿冒。⑥防止商品过期销售。电子标签中可存储一定的信息，当然可以存储商品的生产日期和保质期，企业管理部门通过商品的日均销量、库存量、保质期等信息可以分析出商品能否在保质期内销售完成，如果不能，系统可以进行预警，及时提醒企业做出相应的处理。

3RFID技术应用的可行性及必要性

采用连锁经营模式的企业通过长期为客户提供某种品牌商品来获利，其消费群体比较固定，产品的附加值较高。连锁经营企业在发展初期一般注重销售等环节，累积忠实客户，但当企业的盈利达到峰值的时候，企业内部的管理的就显得尤为重要。每个管理者都期望随时掌握自己企业的商品生产了多少，卖出了多少，那个卖的好，有没有商品积压，利润有多少等，利用这些数据和信息来决定企业的生产、销售计划，制定未来的发展战略，而利用RFID技术的数据管理系统完全可以解决上述问题。而从成本上来考虑，利用RFID技术后连锁经营企业总店需要增加服务器、RFID技术中间件和相应软件，以此来搭建一个完整的基于RFID技术的物流数据管理平台。但对各连锁分店来说只需增加一个读卡器和一套软件即可，读卡器价格不超过1000元，软件由总公司提供，具有较大可行性。

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2系统设计与实现

航空物流管理系统的设计由硬件设计、软件设计和网站设计三部分组成，采用模块化化设计思想，完成整体方案设计。

2.1硬件设计与实现随着RFID传感器技术的普及率的提高，RFID标签廉价并可重复使用。数据传输方便，并且可以基于用户的要求处理自定义加密算法[10]。本系统RFID-ZigBee主从节点模块包括RFID标签、RFID读写器和ZigBee无线网络。其中RFID读写器射频模块采用的TI公司生产的TRF7970A，并将900M天线连接到读写器天线端口，微处理器采用的是超低功耗MSP430F2370，微处理器通过SPI总线接口方式连接射频模块，并通过RS232连接到ZigBee终端模块。ZigBee无线网络模块微处理器采用的是TI公司生产的CC2530，它符合2.4GHzIEEE802.15.4标准的第二代片上系统，提供一流的选择性、共存性、出色的链路预算、高达125°C的工作温度和低压工作性能，ZigBee采用自组织网实现数据传输通信[11]，CC2530的接口电路如图1所示。

2.2软件设计与实现RFID协议设计是在IAR嵌入式工作平台Kickstart环境下完成的，Kickstart是一种集成开发环境（IDE），用于为MSP430微控制器构建和调试嵌入式应用。调试器完全集成，用于源和反汇编级调试，支持复杂代码和数据断点。RFID读写器功能是在VisualStudio2008集成开发环境下，采用MFC（MicrosoftFoundationClasses，微软基础类库）提供的基于对话框的应用程序框架进行程序开发。RFID读写器根据ISO15693标准规范协议和指令实现寻卡、读写、锁定、复位等功能，RFID读写器与PC通过RS232连接，操作界面如图2所示。ZigBee无线射频模块数据通信软件设计用IAREmbeddedWorkbench工具开发的，IAR软件是一套用于对汇编、C语言或是C++语言程序编写能进行编译、调试并完成下载的嵌入式开发软件。协调器的组网，终端设备和路由设备发现网络以及加入网络。协调器：给予ZDO层网络形成反馈信息，发送网络启动事件到ZDApp层，接着转到ZDApp_event_loop（）函数，启动网络事件；终端器和路由器：当发现有网络存在时，网络层将给予ZDO层发现网络反馈信息。然后由网络层发起加入网络请求，如加入网络成功，则网络层将给予ZDO层加入网络反馈。数据库可在MicrosoftSQLSever2005开发环境下，根据设计需求完成建立，主要对象有客户（Customer），订单（Order），人（Agent），机场（Airport），航班（Flight），其关系如图3所示。

2.3网站设计与实现网站是在VisualStudio2010集成开发环境下，采用VisualC#中的Web应用程序进行开发设计，采用的数据访问技术来实现网站与数据库数据的交互。为保证系统软件的灵活性，软件核心与网页应尽量分离。航空物流管理系统主要使用者是物流客户、人和机场，网站主要功能有登陆、注册、人管理和机场管理，（如图4所示）。网站首页用于客户查询、用户登陆及注册，机场管理员页面可以查看所有通过自己机场的货物信息，选择是否通过安检，并对物品进行定位跟踪管理，人管理员页面可以根据日期、客户和订单号查询自己的货物信息，并且有添加客户货物信息的功能。

3系统测试

经过测试，系统能基本满足设计要求。对错误信息的处理方面，在网页中用语言来提醒用户该输入何种信息，并在后台程序中规定信息的格式并在误输后弹出提示信息直到输入正确，具有一定容错能力。

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1.2工作原理在社会单位消防设施（或人员）建立“一物（人）一码”RFID标签，在云端系统数据库中“一数一源”（即一个消防设备对应一个数据源）的关联。物联网终端系统通过传感器组、烟感温感实时采集消防设施的运行状态和报警信息、巡检人员通过手持移动终端读取消防设施的RFID数据完成每日巡查、视频摄像头实时采集消防值班室人员的在岗视频，上述信息或数据接入物联网终端系统，物联网终端系统的3G/4G无线传输模块将数据发送到“消防安全户籍化管理系统”数据库中，为系统提供了消防设施运行状态情况、每日防火巡检记录、消防控制室值班记录等信息；消防监管部门的通过客户端电脑或移动APP可实时查询监督各社会单位的消防安全的动态现状，监督社会单位落实消防安全责任，加强自身消防安全管理。

1.3系统工作平台由图2所示，“基于物联网技术的消防安全户籍化管理系统”工作平台由数据采集层、监控层、通讯层和应用层构成。数据采集层：由烟感、温感、压力传感器组、摄像头、RFID等传感知设备组成。监控层：由采集感知设备信号进行逻辑运算和判断嵌入式设备组成。通讯层：按符合国家消防通讯标准的数据通讯协议组成应用层：由基于WEB的“物联网消防安全户籍化管理系统”应用系统组成。

2系统提供的服务

2.1消防设施故障隐患提醒服务消防物联网监控系统实时监测社会单位消防设施的运行情况，当消防设施出现运行异常或发生故障时，实时将异常和故障发送到“户籍化管理系统”中，“户籍化管理系统”将即时向消防责任人或消防监管人员发送消防设施故障提醒短信。

2.2每日防火巡查在线监管服务消防巡检人员利用智能终端按规定的路线进行每日防火巡检，怎能终端实时将防火巡检信息发送到“户籍化管理系统”中。若“户籍化管理系统”每天未接收到智能终端上传的数据，将向消防责任人或消防监管人员发送巡查报警短信。

2.3消防值班人员实时查岗服务由网络摄像机、红外人体探测器实时采集消防值班人员在岗信息，当红外人体探测器探测到消防值班无人值守时，网络摄像机将实时抓拍图片和无人值守信息发送到“户籍化管理系统”中，“户籍化管理系统”主动拨打消防值班室电话，同时向消防责任人或消防监管人员发送无人值守报警短信。

2.4“三色预警”动态监管服务物联网监控系统、智能终端、视频摄像头等感知设备将社会消防设施运行状态情况、每日防火巡检记录、消防控制室值班记录等消防日常监管信息发送到“户籍化管理系统”中，系统将对按社会单位对数据进行分析和判断，最终对社会单位的消防安全工作做出“好(绿色)、一般(黄色)、差(红色)”的三色预警服务。

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2射频传感模块

射频传感模块各个功能组成采用分离放置，通过接地固定底座和电气外包装固定，经电气连接线完成布局布线。如图1所示，距离地面最近的一个温湿度传感器与地面距离为20cm，高度低于2m的温湿度传感器以50cm的间距布局，其主要依据是烟叶包的大小及温湿度控制需求。烟叶包将围绕着每一个烟叶堆放中心轴进行堆放，通过射频技术完成对每一个烟叶堆中心轴的温湿度采集，以确定是否存在安全隐患。

2.1模块硬件设计射频传感模块由射频模块(nRF24LE01)、温湿度传感模块(SHT75)及电路组成，分为四个功能模块：微处理器(8051内核)、射频模块(nRF24L01+)、温湿度传感模块(SHT75)和电源管理模块。nRF24LE01提供2.4GHz无线收发模块(nRF24L01+)和微处理器(增强型8051内核)完成数据处理和射频通信，其μm级CMOS工艺满足系统模块设计需要[3]。温湿度传感器采用集成一体化传感器SHT75，相较于其他温度传感器(如DS18B20)，该传感器的优势在于具备通过传感标签I/O端口识别传感器功能，在更换传感器是不需要重新定位写入地址[4]。

2.2模块软件构架射频模块nRF24LE01提供了增强型8051单片机完成对温湿度数据的接收和处理后，送入A/D转换模块，完成数据打包，然后经nRF24L01+射频模块完成发送，发射配置流程图如图2所示。模块基于C语言进行模块化软构建开发，射频收发模式采用EnhancedShockBurstTM模式，进行4种工作模式、6种状态的调配，状态图如图3所示。

3阅读器设计

阅读控制器射频模块采用nRF24LE01，与射频传感标签的软构建复用。微处理器选择MSP430F449，MSP430F449提供A/D转换模块，通过SPI串口与nRF24LE01进行信息通信。

3.1阅读控制器的拓扑结构设计大型烟草仓库会有不同类型的烟叶仓库组群而成，且仓库之间、仓库与监控中心之间都有一定的传输距离。为了降低数据传输干扰，提供数据处理效率，系统阅读控制器采用2层网络拓扑结构，如图4所示。

3.2阅读控制器的MultiCeiver模式设计nRF24LE01提供MultiCeiver接收模式，可连接6路独立的并行数据通道，每路数据通道都能够完成增强型shockburst功能，每个数据通道有固定的物理地址，如表1所示[5]。

4温湿度控制平台设计

上位机基于VS平台、C#语言，结合GDI+图像处理功能与数据库管理技术，完成6大功能模块设计，提供实时数据串口通信、监测数据接收、存储，以及温度值超限报警等功能。通信模块：提供串口参数设置及串口通信功能。监测控制：提供监测方式选定(系统提供了测试数据自动定时上传、手动控制上传、预警过渡区上传等方式)、监测方式转换、监测启止控制等功能。显示控制：系统提供监测数据的数据库显示、二维曲线显示、三维曲线显示。该模块提供了不同模式的选择、切换等功能。数据管理：该模块完成上传的监测数据保存和处理，并提供本地报表生成、本地报表上传等功能。预警、报警程序：根据温度预警区间值，提供预警、报警功能。冗余接口模块：该模块基于软构建设计思路，系统采用模块化设计，并预留模块端口提供与烟草系统其他平台和功能模块的通信、升级和移植设计。

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1.2科研成果转化虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合灵活高效的软件来完成各种自动测试、测量应用。将虚拟仪器技术和物联网技术结合起来，在自动测试测量、无线通信、故障诊断和远程测控等方面有着极大的应用价值和应用前景。目前，国内很多高校和科研机构积极致力于这两者结合模式的研究，如天津大学、华北电力大学等。我们学院在这方面也开展了很多研究，譬如开展了“基于LabVIEW和物联网的风光互补电站监控系统的研究”、“虚拟仪器与GPRS无线通信测试研究”等多项校厅级项目，并取得了一些成果。我们已经将项目涉及的无线传感器技术、GPRS无线数据传输技术应用到虚拟仪器课程当中，对整个虚拟仪器课程的教学起到了很大的推动作用。

2物联网技术的应用体现

物联网技术在虚拟仪器课程中的应用体现在实验教学环节，主要针对专业实验。因为基础实验仅依靠软件编程就可以实现，譬如学生编程练习数组函数、结构等知识。但对于专业实验，必须要有硬件配套才能完成，借助于传感器实验室的WSN和GPRS将传感器测量的信号传给计算机仿真实验室的上位机，再通过上位编程对各种参数进行分析处理，就实现了一套从数据采集、数据传输、数据分析、数据存储、远程监控的完整流程，让学生体会到虚拟仪器作为自动测试测量领域专业开发工具的优势所在，掌握到该领域的一些前沿技术，此类专业实验的实验流程如图1所示，只要改变传感器类型、ZigBee组网方式和数据中心程序，就可以完成不同的专业实验。在实验内容安排上，我们追求量少质高。开设了几个目前科研应用中比较常用的无线通信、远程测控和故障诊断方面的实验。譬如开设的“虚拟仪器与GPRS无线通信测试”实验，就是由校级精品实验项目转化而来，旨在通过借助虚拟仪器的实验平台，快速搭建一套GPRS无线通信系统，模拟实际工程中无线通信的全过程，通过LabVIEW编程，设计出友好的人机交互界面，将无线通信的原理和过程直观形象地展现出来，让学生充分理解无线通信的原理和设计思想，在实验室里就能接触到要在科研项目或企业里才能用到的新技术。同时在课堂教学上将实验中涉及到的物联网技术进行讲解，譬如ZigBee组网选择、ZigBee组网协议、用于GPRS通信的TCP/IP协议等，讲解时可结合项目实例进行，课堂上现场演示利用GPRS技术通过简单编程实现手机短信和彩信的收发，让学生能直观地感受到所学课程的实用性和前沿性，让学生从心底里产生要将这门课学好的冲动。

3教学效果

引入物联网技术之前，由于无法开展专业性的实验，使得很多理论无法得到实践运用和验证，学生只能通过编程练习数组函数、结构等基础实验，普遍感觉实验比较空洞、枯燥，积极性不高，学生感觉不到该课程的工程应用价值，也体会不到虚拟仪器作为自动测试、测量领域专业开发工具的优势所在。在将物联网技术引入之后，使这一问题得到很大改观。开设的实验项目涉及的内容是目前很流行的无线通信领域，而且GPRS通信中还可以实现手机短信的接收和发送，所以学生的积极性都很高。另外，在项目的实验过程当中，每组学生会对程序界面的设计和调试过程进行探讨，所以实验氛围也很好。另外该类项目要求学生要对所做内容有个清晰的思路和具体实现方案，要求学生具备一定的编程能力和程序调试能力，所以对学生实践能力的锻炼，创新意识的培养、探究性思维的启发都起到一定作用。

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2系统功能

系统功能主要通过对曲房环境的监测、工人操作记录、预警和辅助管理提供数据支持和大数据分析，提高曲房生产的管理水平。

2.1监测功能

系统提供的监测功能主要分为环境参数（温湿度等）无线自动采集、踩曲信息录入和评曲信息录入。完整的制曲过程先从粮食混合、粉碎阶段开始一直到贮曲结束，通过系统可以把整个环节的关键因素整合起来，便于分析各因素对成曲质量的影响和各因素之间的相互影响关系。踩曲机踩好曲入房后，班组长在平板电脑终端可以选择踩曲机编号和制曲种类，点击入房操作后，曲房内温度、湿度、品温和曲心温、二氧化碳浓度等数据开始在系统中自动记录，并实时存储在信息中心机房服务器中。曲块入房之前的无用数据，系统不会记录，可节省大量硬盘空间，目前硬盘容量可供20年使用，根据需要还可以升级硬盘容量。所有记录的数据可以自动生成曲线，方便在电脑和终端查看。根据分析需要，系统自动生成了上霉、 潮火、大火等各阶段的温度、湿度最高和最低值。而且所有的数据，都可以导出到拥有权限的管理人员的电脑上来，便于随时分析。踩曲指标和理化指标输入系统后，自动生成报表（表格形式），并可与温度、湿度等曲线统一进行打印、汇报。

2.2预警功能

系统提供两种报警方式，一是通过电脑和平板电脑在系统里可实时查看（见图4），温度超过工艺规定限制后温度等参数以红色显示，低于限值以蓝色显示，在工艺规定范围内以绿色显示；第二种是通过短信报警，当温度超过限值后系统会自动给班组长手机上发送温度超限短信，如果超过3次温度还没有回到工艺规定范围内，系统会给车间主任发送超限短信，车间主任收到3次后，再不干预，系统会给主管副厂长发送报警短信，直到温度回到工艺规定的范围。

2.3辅助支持管理功能

2.3.1辅助支持技术文档和历史数据分析原来需要技术质量室填写的纸质表格可以直接通过系统录入，需要查看每一个班组任意时间的数据，均可通过系统方便查询，不必再查找各种纸质文档。每排曲的评曲指标出来后，可以根据评曲结果，倒推查看制曲过程中的温度控制情况和踩曲指标，分析查找大曲质量优劣的影响因素。质量差的班组分析原因，下次避免出现同样问题；质量优的班组找出原因，将成功经验推广到其他班组借鉴学习。

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1.1传感器种类繁多，功能相近，将向细化

其发功能的方向发展目前，应用的传感器产品都能够达到对环境监测的目的，并能够形成简单的系统，但是功能不完整，扩展性和升级能力相对较差，性价比不高，没有取得较好的推广效果。无线传感器技术的发展使农业传感器将朝着微型化、低功耗、高可靠性的方向发展，能否降低构建传感器网络的成本，降低传感器的功耗，延长传感器网络的生命周期是传感器网络能否在农业中得到广泛应用的关键。同时，发展可靠性高的更为先进的身份识别技术以及设施与机械化技术的功能定位，引进精准农业技术、智能化技术、物联网技术等高新技术，提高设施农业机械化、自动化、信息化水平。

1.2网络传输管理系统建设滞后，无线通信

技术将获广泛应用设施农业物联网技术需要一个稳定性、经济性和通用性上均衡发展的管理系统或管理平台，设施农业综合管理系统大多还处于试验研究阶段，价格昂贵，真正能够大面积推广的产品还很少。此外，如何提高传感器网络的可靠性也将是研究的重心。现有无线传感器网络空间范围查询处理算法能量消耗较大，且当节点失效时查询处理过程易被中断，无法返回查询结果。wifi技术因其组网灵活、易维护、易拓展和丰富的配套设备等优势将在设施农业中得到更广泛的应用；同时，通过对农作物温室内的温度、湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集，自动控制指定设备。同时在设施现场布置摄像头等监控设备，用户通过电脑或G4手机实时采集视频信号，收集设施内生长环境数据进行分析，从而达到远程控制智能调节指定设备，为作物生长信息实现自动监测、自动控制和智能化管理提供科学依据。

1.3人才匮乏，技术不完善，应用推广范围较小

农业物联网的建设需要国家鼓励和加大对物联网的物资投资和人才投资，给予资金技术支持；需要国家加强农业物联网专门人才的培养，提高他们的创新能力以及应用能力；需要专业的设施农业物联网技术服务。各物联网设备开发企业，围绕这个平台和标准，开发相应的配套产品设备，不再投入大量精力开发基础的软硬件，可以节省人力、物力，增加设施农业物联网技术的产品种类，加快设施农业物联网综合技术的推广应用。

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1.1空气调节模块以PLC实现空气调节模块的设计和构建，通过相应的电缆，将控制系统的输入/输出引入到PLC机箱。其中，输入模块主要负责对于传感器信号的采集和整理，包括温湿度传感器、压力传感器等；而输出模块主要是对各种设备元件的控制，如新风阀、加热器、制冷器等。通过PLC控制，可以结合室外新风、室内温湿度、水温、压力等，进行相应的模型计算，并根据计算得出的数据，控制风机、水泵的运行速度，从而实现空调系统的节能运行。

1.2RFID模块RFID数据采集终端在洁净室环境中，一般会设置在比较典型的工位上，实现对于产品生产环节基础数据的实时在线采集以及统计分析，同时还可以对生产进行全过程的监督和管理，微系统提供生产过程中相应的物料、人员、设备等的具体状况，方便管理人员进行操作和调节。

1.3无线通信网络无线通信网络在空调控制系统中的作用是不容忽视的，各个传感器终端采集到的设备信息，如电机的运转状态、设备的振动情况等，都需要经过无线通信网络传输到集中监控中心，而集中监控中心在对信息进行整理后，同样需要经无线网络发送到管理人员的接收终端，为设备的管理和控制提供必要的参考依据。不仅如此，通过无线通信网络，还可以将相应的信息经路由器连接到远程监控电脑上，实现对于设备的远程监控和管理。

1.4集中监控中心集中监控中心在空调控制系统中处于核心地位，发挥着不可替代的作用。通过无线通信网络，集中监控中心可以对洁净室内的各种设备的工艺参数、运行状态以及各参数的实时曲线灯进行实时显示，帮助管理人员做好空调系统的管理工作。在集中监控中心上，运行有后台OPCServer数据服务器、后台数据库以及可以实现与其他系统对接的开放式接口。在集中监控中心，还配置有相应的通信模块、数据记录模块、报表模块以及用户管理模块等，以实现各种不同的功能。对于其前台界面的开发，这里采用了，界面的主要功能包括以下几点：（1）对监控数据以及相关工艺参数的实时显示；（2）对设备运行状态的实时监控和显示，如除尘机组的运行状态、变频器的运行状态等；（3）对于各执行器数值的远程控制和调整，包括风机、水泵的频率值，风阀执行器的开度等；（4）对各种统计数据的整理和归纳总结，并制成相应的报表，可以显示各数据的实时曲线和历史曲线以及设备的故障警报信息等。在对空调控制系统进行设计和构建后，试运行一段时间，发现系统运行良好，可以实现对于设备信息的快速收集和处理，以及信息的实时显示，结合物联网技术，利用手机等无线终端，就可以实现对于空调系统运行情况的监控管理，并及时对故障进行处理，可以有效提高管理效率和生产安全，应该得到充分重视。

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物联网的出现和应用将为医院的患者信息管理做出极大的贡献。在手腕上佩戴了RFID即射频识别标签腕带的患者，以及使用了RFID标签药盒和医疗用垃圾袋，全部都可以通过无线网的全球无线定位的功能明确追踪到具体的位置信息。除了管理之外，值得一提的就是无线技术应用可以方便医院覆盖无线网络，提供给患者和其家属更好的网络服务。药物作为一种极其特别的商品，患者如果遇到了医院错误用药，使用了假药、伪劣药品或是过期的药物，不仅医疗效果大打折扣，更有可能危及生命安全。据可靠的相关统计，就在中国，一年至少会发生20万人因为医院错误用药，用药失误而发生死亡，用药出错的人数占了用药总人数的两成左右。因为这种重要的问题，诸多国家都开始使用高科技方式来针对药物进行追溯控制和监测，从而起到严厉打击假药，劣质药。物联网技术的出现无疑可以对整个医疗过程之中每一个药物进行唯一性检验，使用RFID的射频识别技术，有效的针对无法实时监控的药物原料采集，对中间半成品及其属性作出全程覆盖监控管理，避免了过去药物的条形码容易受潮、极易被损坏，条形码数据修改的许多问题。由此方法可以保证药物信息准确，便于共享追溯。而在医疗用品追踪方面，对所有的手术器械包中贴有RFID标签，用于收集与储存涵盖了手术器械的种类，具体到每个器械的编号、总数量、包装人员的工号、消毒日期等具体的手术器械使用信息。而管理系统将由这些信息来针对器械包的回收环节、清洗环节、包装环节、消毒环节、发放环节都进行记录，并且实行监控手术包使用信息，可以有效和尽力减少手术器械安全隐患，明确到了每一个环节人员责任，实现了责任到人的目的，方便出现了感染事故责任追溯环节。

经历非典之后，我国的医用垃圾处理问题受到广泛的关注，根据最新的《医疗废物管理条例》，已经将医用垃圾处理管理采纳进了法制方式。医用垃圾的管理不单单是医院的管理问题，也直接关系到了公共卫生问题。由于如今信息化的管理已成为大趋势，医院以及医疗垃圾处理公司信息处理的能力逐渐提升，现在医用垃圾的RFID标签管理和实时监测等管理技术，逐渐实现了由过去传统的人工处理转而走向了现代化智能管理模式。物联网技术的有效合理使用已经实现了对于医用垃圾的运输控制，并且能够及时定位的医用垃圾去向额RFID监控系统也开始投入使用，这种物联网结合医院信息管理系统能够为有关部门高效监控医用垃圾做了更好的信息技术支持。

2对于物联网未来在医疗领域的应用

因为物联网未来将会在医疗领域大范围的应用、其中的流程十分复杂，为了面向医疗领域的物联网能够真正实现所有民众的医疗信息管理问题，急迫地需要解决异构信息的互相联接、互相联通以及互相双向操作的希望，在未来的医院管理体系结构一定需要结合现在使用的医院管理信息系统，而且一定要采用一种统一的标准来实现所以数据得交换、存储，共享。这种新的架构框架一定需要有包括兼容性、开放性及可扩展性等特性。但是，因为需要广泛普及物联网技术在医院管理之中的应用，就出现了如下几个问题还需论证和解决：比如如何解决面向医疗领域的物联网应用场合的问题，如何选择底层网络中的设备更节约管理成本问题，还有物联网技术与现在使用的医院信息化基础设施相互融合的问题。

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1需求分析及总体设计

1.1需求分析排水设施管理处对排水管网信息管理系统的建设要求主要有以下几点:（1）系统需采集不同点位的液位、流量、流速、雨量等管网信启、，并实现信自、数据的动态更新显示。（2）系统实现监测数据管理、报表统计、数据分析、应急决策支持等功能，并能通过与集合了3D技术和SWMM技术的下穿隧道积水模拟系统的集成，实现对街下穿隧道暴雨时积水情况的模拟预警。（3）系统需支持用户自定义的报警规则，如液位、流速、流量等闺值，并能够将报警数据推送至已有管网GIS平台，同时需具备用户接警管理的功能。（4）系统功能需通过网页展示，同时要求系统访问便捷、维护方便，需支持多种移动设备如手机、Ipad等的访问。1.2总体设计1.2.1管网数据采集方案设计为了监控排水管网运行状态，需要采集管网运行时的各项数据指标，排水管网的主要数据指标有:水管管径、下水井井深、管道内液位高度、污水管道内流速、污水管道内流量。同时为了实现系统雨、洪预警功能，还需采集雨量数据，建立雨量与管网内部液位数据关系。管网数据采集方案选用物联网实现，底层的感知层是各类水信自、传感器，中间的网络层考虑了地下管网的复杂地理环境，选取GPRS尤线传输方案，而最终的应用层就是本文的排水管网信自、管理系统，将采集到的管网数据处理分析，为排水设施管理处等管理部门提供管网建设的决策依据。1.2.2GIS和下穿隧道积水模拟系统的接口设计设计的排水管网信息管理系统为管网已有GIS平台和下穿隧道积水模拟系统提供数据接口，在系统的信息集成平台中实现对下穿隧道积水模拟系统的接口，系统与管网GIS平台的通信采用报警服务集成平台和通讯服务器实现。下穿隧道积水模拟系统由下穿隧道3D仿真模型和SWMM暴雨洪水管理模型结合实现，该系统是以成都市羊市街下穿隧道为原型设计，可以根据羊市街雨量站监测的雨量数据，结合SWMM模型计算得出下穿隧道积水情况。由于该系统己经开发完成，所以本文设计的排水管网信息管理系统需提供接口与之集成。本文的接口设计采用ApacheCamel+ActiveMQ实现。

2系统实现

2.1实时监测系统的实时监测菜单需具备管网状态监测和站点状态监测功能，以管网状态监测功能为例进行验证说明，管网状态监测功能需显示管网中各个站点在距离当前时一刻4个小时以内的最新的实时数据，如果站点在超过4个小时内都没有收到数据则不在此页显示，该功能是用来体现管网整体的最新工作状态，同时还要求数据可以根据用户设制的报警颜色级别区分显示。点击实时监测，在弹出的下拉菜单中选择管网状态监测，进入管网状态监测界面，可以看一出系统成功的实现了对管网状态的监测。2.2数据管理数据查询主要分为以下六个子模块:逐条审核、批量审核。由于篇幅所限，验证测试。实时数据、原始数据、历史数据、报警数据、选取实时数据、原始数据和逐条审核功能进行验证测试。2.3接警管理接警管理功能中包括警情列表、警情处理和警情结果，三个子功能项目，该功能主要实现对异常情况的报警和接警功能，是为了方便排水设施管理处人员处理管网险情而做的设计。其中警情列表功能需实现查询当前时间内的警报情况，同时还可以新增警报:警情处理功能可以使用户查看当前警情处理的状态;警情结果则应查询到最终警情处理的结果。2.4数据报表数据报表模块主要分为以下几个子模块:日报表，周报表，月报表，季报表，年报表。以日报表功能为例进行功能验证，日报表功能需分析当前站点一天内的数据。得出一天内数据的最大值、最小值、均值，同时对数据和分析结果提供导出功能。2.5数据分析数据分析模块主要分为以下几个子模块:单站多参，多站单参，趋势分析，环比分析，因子K线图。以单站多参功能为例进行功能验证。单站多参功能需显示一个站点的若干因子在一个时间段内的原始数据的曲线变动情况，通过该功能可以洋细分析、对比具体站点的各因子波动情况。2.6报警管理报警管理功能包括报警参数、羊市街仿真、羊市街模拟三个子菜单功项，这里选能取报警参数功能和羊市街模拟功能进行功能验证说明。2.7系统管理系统管理功能主要包括以下几个子功能:菜单管理，角色管理，用户管理，因子管理，站点管理，设备管理，站点因子配置。由于篇幅限制只对站点管理子功能进行验证说明。站点管理功能的实现对站点信息的管理功能，还可以新建站点，更新站点信息，包括对站点因子，站点图片进行编辑，处理，以及删除站点功能。

作者：何智华 甘庆华 单位：中国四联仪器仪表集团有限公司