物联网结课论文

物联网应用论文班级：姓名：学号：联系电话：二零一五年六月摘要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internetofthings（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其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，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。本文对物联网的现状与发展作了一定的研究，并详细论述了其在智能电网、智能交通、智能物流、智能绿色建筑和环境监测等领域的具体应用。关键词：物联网应用1物联网相关技术1.1RFID技术RFID[3]是利用无线射频识别技术识别目标对象并获取相关信息的技术。从硬件设备上来讲，RFID主要包括电子标签和识读器两个部分。当电子标签通过由识读器产生的射频区域时，识读器发出询问信号并向电子标签提供电磁能量，标签获得能量之后，向识读器返回芯片内存储的EPC(Electronicproductcode，产品电子编码)数据信息。因此，在RFID射频系统之中不需要标识的可视化，因为识读器不需要“看见”，就能够读取其信息。1.2EPC编码EPC提供对物理对象的唯一标识，是一种严格意义上的物品标识。其编码长度有三种，分别是64位、96位和256位编码。目前采用最多的是前两种。EPC编码的基本思想是利用现有的计算机网络和当前的信息资源来存储数据。它克服了条形码无法识别单品，只能接触识别、易破损丢失信息等缺点。1.3.EPCGlobal网络EPCGlobal网络是目前较为成型的分布式网络集成框架，在全球供应链中以RFID技术应用为基础。该网络主要针对物流领域，其目的是供应链的可视性和可控性。RRID电子标签和识读器传递电子产品编码的数据，然后以Internet为纽带在授权用户之间进行相关信息的共享。2物联网发展现状2.1国外物联网发展现状目前，国外对物联网的研发、应用主要集中在欧美等少数国家。2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的构想，物联网成为其中不可或缺的一部分。美国总统奥巴马就职后，将“新能源”和“物联网”列为振兴经济的两大武器，从而引起全球的广泛关注。2009年10月，欧盟委员会以政策文件的形式对外发布了物联网战略，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，并启动了90多个研发项目。2.2国内物联网发展现状在国内，许多的大学和科研机构都对物联网作了相关研究，如南京邮电大学的无线多媒体传感器网络节点UbiCell-MUbiCell-M拥有30万像素和60FPS的图像采集与处理能力，足以满足网络监测与识别的应用需求。中国科学院计算技术研究所深联科技研发的GAINSJ、GAINZ等系统传感器节点，基于ZigBee无线通信协议，实现多种网络互扑，用户可以根据协议提供的API设计自己的应用，组成更复杂的网络。而且，物联网技术已经开始应用。如上海移动已经采用物联网技术为多个行业客户量身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。3物联网相关应用3.1物联网在智能电网方面的应用3.1.1智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。国家电网中国电力科学研究院：以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。与现有电网相比，智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点，其先进性和优势主要表现在：(1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。(2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。(3)柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用，使电网运行控制更加灵活、经济，并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。(4)通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。(5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。(6)建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。由于智能电网包含内容较多，各电网和设备厂家都要根据实际情况，采用总体规划、分步实施的策略，逐步实现智能电网。3.1.2智能变电站智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。所涉及的关键技术:智能变压器和断路器，电子式互感器，变电站统一信息平台。3.1.3智能电能表智能电表可实现双向互动供电模式下的双向计量功能、可实现动态浮动电价下电价的快速响应，快速切换、电价实时结算等功能。3.1.4智能交互终端智能交互终端是实现家庭智能用电服务的关键设备，它通过利用先进的信息通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、家庭用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能交互。此外，通过智能交互终端，可以实现水、气表集抄，降低自来水和燃气公司的抄表成本，可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务等增值服务。3.2物联网在智能交通方面的应用3.2.1智慧交通我国交通能耗、污染和拥堵问题的日益严重，伴随着物联网、云计算等相关技术的出现，人们提出了智慧交通的概念。智慧交通与智能交通都是信息技术、传感技术、通信技术等多种技术在交通领域应用的产物，二者在建设内容、关键技术、应用方向等方面拥有共同点。但是二者的侧重点不同，智能交通主要侧重于各类交通应用的信息化，而智慧交通则是物联网、云计算等新技术在智能交通中的有效集成运用，侧重于追求系统功能的自动化和决策的智能化。智慧交通是将自动控制技术、无线传感技术、数据通讯技术、计算机技术等集成运用到交通系统的各个节点，形成高效利用交通设施、充分保障交通安全、尽力减小环境污染的智能化交通新格局，可见智慧交通是未来交通系统的发展新方向。智慧交通系统以国家智能交通系统体系框架为指导，建成髙效、安全、环保、舒适、文明的智慧交通与运输体系；大幅度提高城市交通运输系统的管理水平和运行效率，为出行者提供全方位的交通信息服务和便利、高效、快捷、经济、安全、人性、智能的交通运输服务；为交通管理部门和相关企业提高及时、准确、全面和充分的信息支持和信息化决策支持。3.2.2物联网在智慧交通中的应用将物联网、云计算为代表的智能传感技术、信息网络技术、通信传输技术和数据处理技术等有效地集成，并运用到整个交通系统，是智慧交通的一个重要标志。在这个网络中，各要素能彼此进行交流，实现所有交通信息的综合处理，并为各要素提供所需的要素信息，将汽车、驾驶员、出行者、道路及相关的服务部门相互连接起来，使整个交通体系智能化。物联网在智慧交通中具有广阔的应用前景，有以下几个方面。1、城市公共交通：城市公共交通是智慧交通的重要领域，可以建立城市交通“一卡通”信息系统，实现公交车、出租车多种城市交通消费一体化；智能公交调度系统，利用GPS、RFID、人像识别、车内视频监控等技术掌握实时信息；站台车辆信息平台建设，方便乘客查询相关乘车信息，合理制定乘车方式。2、物流信息化：物流领域是物联网相关技术最有现实意义的应用领域，通过道路运输GIS系统定位跟踪与运输导航、RFID、3G网络提供广域移动车载通信手段实现货物状态位置实时管理；通过电子标签及识别自动收集货物信息，从而缩短作业时间，提高运营效率。3、电子收费：ETC（ElectronicTollCollection）即电子不停车收费系统，是目前世界上最先进的路桥收费方式，它可以加快路桥收费站车辆通车速度，加快效率、减轻或避免车辆在收费用站口拥堵问题。4、电子证照：IC卡电子证件嵌入了RFID逻辑加密芯片，具有高可靠性、高安全性、高性价比等特点，使得IC卡电子证件成为一张智能卡；基于射频识别技术的汽车电子牌照等对于防止假牌假证具有积极作用。5、设施监测：在智能交通物联网中，道路基础设施被赋予电子标签，并有特定的信息传输通道和平台，能够实时掌握对象实体的状态信息，并将有强大的后台数据挖掘分析功能及丰富的展示平台，用于提高交通运输综合管理和服务能力。3.基于物联网的智慧交通系统架构智能交通系统是利用先进的电子技术、通信技术、计算机和控制技术进行信息的收集、处理、发布、交换、分析和利用，提供多样化的服务，但海量数据存储和处理等技术难题渐渐显现出来，在智能交通系统的基础上提出了“智慧交通”的理念为这些问题的解决提供了一个新思路，即充分发挥物联网技术，通过移动计算、智能识别、数据融合、云计算等技术的应用，形成智慧交通系统。智慧交通系统从整体架构上可以从感知层、传输层、支撑层、应用层四个层次来进行划分。（1）感知层感知层主要运用RFID、二维码、传感器网络、无线通信和实时定位等技术进行数据采集与收集，及时、准确监测交通信息。（2）传输层传输层主要通过移动网络、无线网络、Internet、卫星等通信设施将感知层所采集信息运输到数据中心，供支撑层进行数据的处理和分析。（3）支撑层支撑层是在智能处理、云计算、管理系统及数据库等资源下，实现海量信息并行处理和优化以及存储资源动态配置和部署。（4）应用层通过信息存贮与处理系统、综合控制系统对信息进行管理，将信息以多样的方式展现到使用者面前，供决策、服务、业务开展。智慧交通主要系统模块包括以下几个方面：（1）数据采集与收集系统随着射频识别采集器、雷达检测器、GPS导航等新科技的运用，城市交通信息的采集更加便捷，为交通调度和智慧交通控制系统提供了更加准确、及时、实时的信息数据。所有交通信息采集装置构成交通信息采集系统。由于采集的信息包括视频信息、位置信息、车辆速度信息、车辆流通量信息等多种模式，因此信息的收集、融合和处理是智慧交通最为基础也是最为重要的组成部分。（2）信息传输系统将交通信息采集起来，运用有线信息传输和无线信息传输方式，根据已有条件，如电视网、通讯网、计算机网等，实现交通信息传输，此过程中保证信息的及时性、真实性、安全性。（3）交通信息存贮、处理系统信息采集并传输过来后，必须建立相应的存储系统，并运用相关技术对信息进行分析、归类、整理，并做出相应决策。（4）信息发布和控制系统根据信息收集、传输、处理、分析后的决策，提提供交通出行的各种信息安全服务，如交通信息发布系统、最佳交通导引系统、停车库空位信息系统、交通信号灯控制系统、交通安全控制系统、紧急事故处理