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關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng)技術;移動網(wǎng)絡;網(wǎng)絡安全
中圖分類號:TP393.03 文獻標識碼:A
收錄日期:2014年7月21日
物聯(lián)網(wǎng)又稱傳感網(wǎng),首次被提出是在1999年美國召開的移動計算機和網(wǎng)絡國際會議上。物聯(lián)網(wǎng)就是將各種信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。具體來說,物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)、移動設備網(wǎng)等信息承載體,建立互聯(lián)互通的網(wǎng)絡平臺,使所有能夠被獨立尋址的普通物理對象相互連接。
物聯(lián)網(wǎng)技術有三個重要方面:1、傳感器技術:這也是計算機應用中的關鍵技術。現(xiàn)在絕大部分計算機處理的都是數(shù)字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號計算機才能處理;2、傳感器技術:融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術,在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景;3、嵌入式系統(tǒng)技術:是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。
上述物聯(lián)網(wǎng)技術在應用過程中表現(xiàn)出如下特征:1、網(wǎng)絡交互特征。物聯(lián)網(wǎng)的核心內(nèi)容就是物與物、人與物之間的信息交互,雖然終端總是呈現(xiàn)多樣化。但終究還是在互聯(lián)網(wǎng)基礎之上延伸和擴展的一種網(wǎng)絡;2、感知識別特征。現(xiàn)在一般采用在各種物品上植入微型感應芯片等方法,利用射頻識別、二維碼、傳感器等感知,進行信息采集和獲取;3、信息交互和共享特征。將物體接入信息網(wǎng)絡,利用各種通信網(wǎng)絡,進行信息交互和共享;4、智能處理特征。自動把獲取到的信息傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行模缓髮A繑?shù)據(jù)和信息進行分析后處理。
一、物聯(lián)網(wǎng)技術的主要應用
我國于2009年正式提出建立傳感信息中心,之后許多省市都快速發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術在諸多領域中的運用。但很長時間里,物聯(lián)網(wǎng)概念幾乎家喻戶曉,看似發(fā)展迅速,實則缺乏理性且進展緩慢。隨著2013年的《國務院關于推進物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導意見》和《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項行動計劃》,才標志著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展政策頂層架構(gòu)設計基本完成,同時意味著物聯(lián)網(wǎng)邁入實質(zhì)性發(fā)展階段。主要應用在以下方面:
(一)物流管理。當前物聯(lián)網(wǎng)運用主要集中在生產(chǎn)領域和物流領域。特別是在物流領域,物流公司與物聯(lián)網(wǎng)關系十分密切,通過物聯(lián)網(wǎng)建設,企業(yè)不但可以實現(xiàn)物流的順利運行,城市交通和市民生活也將獲得很大的改觀。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用將極大地提升物流的效率。不但可以減少倉儲物流、人力成本、貨物裝卸等物流成本。而且貫穿全覆蓋的物聯(lián)網(wǎng),可以使得整個供應鏈精準、透明和高效,實現(xiàn)了傳統(tǒng)物流所不可能完成的目標。根據(jù)物流行業(yè)協(xié)會的2013年行業(yè)調(diào)研報告顯示,中國物流行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備增長幅度超過60%,物流作業(yè)狀況的物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)增幅在26%。物聯(lián)網(wǎng)技術設備得到廣泛運用。物聯(lián)網(wǎng)技術對配送過程的透明化管理和信息追蹤,效果十分顯著。電子標簽揀選系統(tǒng)出貨量增長35%以上。物聯(lián)網(wǎng)智能搬運系統(tǒng)在自動化物流中心的應用也很多,增長率在28%以上。在貨物出入庫方面,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)信息指令對貨物進行智能堆碼跺,也是物流技術裝備物聯(lián)網(wǎng)技術的主要領域。總之,2013年是物聯(lián)網(wǎng)在物流領域內(nèi)高速增長和發(fā)展的一年。
(二)城市管理。隨著網(wǎng)絡化的普遍實施與發(fā)展,在城市建設、轉(zhuǎn)型、發(fā)展已經(jīng)演化成了動態(tài)時間管理和靜態(tài)部件管理。城市管理迫切需要新的指導思想和綜合解決方案。由于城市管理涉及不同網(wǎng)絡、多個部門間的協(xié)作,因此必須建立一個綜合的業(yè)務管理平臺,通過充分運用通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息,有效地將各種應用集中于一個系統(tǒng),在此基礎上為市民提供更加綜合的服務,而物聯(lián)網(wǎng)技術,恰恰能夠有效解決城市發(fā)展中遇到的各種問題。在物聯(lián)網(wǎng)技術的支撐下,在“數(shù)字城市”和“智慧城市”的理念指導下,我們通過傳感器節(jié)點和城市基礎設施感知環(huán)境、狀態(tài)、位置等信息,在城市管理中所采集的分散、獨立圖像進行并網(wǎng),進行遠程的業(yè)務管理、監(jiān)控、存儲以及傳輸。把信息應用平臺與各指揮中心的資源密切聯(lián)系起來,有指向性地進行網(wǎng)絡資源的連接和信息融合。在城市建立了EPC信息港、電子商務平臺,構(gòu)建了城市信息管理系統(tǒng)。在政府、企業(yè)和科研院校信息共享的基礎上,進行科技、業(yè)務和應用創(chuàng)新,不斷促進城市各個關鍵系統(tǒng)和管理者和諧高效地協(xié)作,為城市發(fā)展提供源源不斷的動力,解決各種問題。目前,北京、上海等一些大城市已經(jīng)在城市天然氣、水、電網(wǎng)監(jiān)控及應急處理、廣告牌無線遠距離識別管理系統(tǒng)、停車場智能監(jiān)管系統(tǒng)、環(huán)衛(wèi)作業(yè)車輛管理系統(tǒng)、危險源數(shù)據(jù)采集及監(jiān)管系統(tǒng)等方面采用物聯(lián)網(wǎng)技術管理城市,收到了良好的效果。
(三)智能交通。近些年交通擁堵、尾氣排放、交通安全形勢嚴峻,迫切需要借助新技術手段來改進。物聯(lián)網(wǎng)技術可以大大改善現(xiàn)有狀況,感知技術采集各種道路交通及各種服務信息,傳感器將上述信息上傳到處理中心,經(jīng)過交通管理中心集中處理后,出行者可以進行實時的交通方式和交通路線的選擇;交通管理部門可以自動進行交通疏導、控制和事故處理;運輸部門可以隨時掌握所屬車輛的動態(tài)情況,從而實現(xiàn)了對交通環(huán)境和車輛的調(diào)整管理。這樣,路上交通就會處于最佳狀態(tài),可以改善交通擁擠,提高路網(wǎng)的通行能力和生產(chǎn)效率,同時也可以減少交通事故發(fā)生,增強交通的安全性和機動性。在各終端上加裝氣體檢測、溫濕度監(jiān)控和光控儀等多種傳感器還能實時檢測路面信息、汽車尾氣情況和能見度等。與此同時,物聯(lián)網(wǎng)也可以在公交系統(tǒng)的智能化中發(fā)揮作用,將傳統(tǒng)公交站牌換成電子站牌,在公交車上安裝GPS,各個站點設LED電子站牌,安裝交通服務熱線,建立移動掌上公交短信查詢系統(tǒng)等多種渠道的公交車信息網(wǎng)絡體系。這樣既節(jié)省了時間,又最大化利用公交資源。
(四)移動通信。移動通信網(wǎng)絡發(fā)展,大體可以分成三個階段:1、傳感網(wǎng)階段:傳感器+近距離無線通信,只能實現(xiàn)物與物之間按需進行的信息獲取、傳遞、存儲等服務;2、M2M(Machine-To-Machine)階段:機器對機器的無線通信,存在以下三種方式:機器對機器,機器對移動電話(如用戶遠程監(jiān)視),移動電話對機器(如用戶遠程控制)屬于移動運營商無線網(wǎng)絡低速平臺。M2M應用可以遍及電力、交通、工業(yè)控制、零售、公共事業(yè)管理、醫(yī)療、水利、石油等多個行業(yè),對于車輛防盜、安全監(jiān)測、自動售貨、機械維修、公共交通管理等,可以說是無所不能。目前,中國移動的M2M發(fā)展非常好,在全國部署了420萬臺M2M終端,幾乎所有大、中城市展開了M2M的業(yè)務;3、物聯(lián)網(wǎng)階段:物質(zhì)實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執(zhí)行能力的嵌入式芯片和軟件,使之成為“智能物體”,同時內(nèi)置移動通信模塊,通過移動網(wǎng)絡設施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理,從而實現(xiàn)物與物、物與人之間的互聯(lián)。我國處于物聯(lián)網(wǎng)初級階段。目前,上海移動率先成為首先運用物聯(lián)網(wǎng)技術,為多個行業(yè)客戶定制打造具有不同針對性的整套無線綜合應用解決方案,包括數(shù)據(jù)傳輸、采集和業(yè)務管理等多個方面。如今移動網(wǎng)絡進入4G時代,幾乎所有可以在互聯(lián)網(wǎng)平臺上實現(xiàn)的業(yè)務都可以在4G網(wǎng)絡上運行。隨著4G網(wǎng)絡的普及,進入TD-LTE時代后,直接促進智能辦公、家居系統(tǒng)通信技術,從有線升級到無線,既省錢,還省掉了布線的麻煩,為無線遙控操作提供了保障。用戶可在飛馳的汽車上開高清視頻會議,智能系統(tǒng)分析各種商業(yè)數(shù)據(jù),決策支持系統(tǒng)直接提供多套可行方案;也可迅速傳輸大文件(如X光片),為醫(yī)生遠程會診支持,農(nóng)村社區(qū)也將更加容易地建設遠程醫(yī)療中心,醫(yī)生可通過視頻會議為病患“看”病……。可以預見,隨著移動通信網(wǎng)絡技術的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術必將得到更為廣泛、深入的應用。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術應用的制約因素
目前,我國物聯(lián)網(wǎng)技術應用處于發(fā)展的初級階段,縱觀物聯(lián)網(wǎng)技術應用的現(xiàn)狀,它必定有著廣闊的發(fā)展空間,只是現(xiàn)在還受到諸多因素的制約。
(一)技術落后。這是制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平的決定性因素。目前,在物聯(lián)網(wǎng)技術中,相對已較為成熟,商業(yè)化程度比較高的是衛(wèi)星定位技術和網(wǎng)絡傳輸技術,但作為物聯(lián)網(wǎng)技術核心的RFID和傳感器技術,還未能產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。而且,我國還沒有掌握物聯(lián)網(wǎng)中的核心芯片和傳感器技術,在這個領域的整體技術水平相對落后,尤其是在傳感器、智能通信、智能控制、批量數(shù)據(jù)處理、核心芯片等技術上,仍然落后于歐美等發(fā)達國家。還有很大的提升空間,應用過程中存在不少問題和障礙,解決方案還需要進一步完善。同時,技術落后還導致我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模小而分散,沒有形成成熟的商業(yè)模式。
(二)物聯(lián)網(wǎng)技術缺乏統(tǒng)一標準。物聯(lián)網(wǎng)技術的建設包括對各種資源建立一個規(guī)范統(tǒng)一的編碼,信息的采集渠道和方式要規(guī)范、通暢、穩(wěn)定,要科學、合理、深入地研究各種工作流程方式。標準不統(tǒng)一,影響物聯(lián)網(wǎng)的推進。現(xiàn)有各行各業(yè)的管理信息系統(tǒng)中,對物品的編碼結(jié)構(gòu)形式各異,對構(gòu)建互聯(lián)互通的物聯(lián)網(wǎng)帶來了很大的障礙,這是物聯(lián)網(wǎng)技術應用所面對的難題。
(三)安全問題。物聯(lián)網(wǎng)技術應用要求信息化,需要信息的開放,而安全性要求信息的獨立,因此需要做到信息化和安全性的統(tǒng)籌兼顧。由于物聯(lián)網(wǎng)是由大量設備構(gòu)成,所以影響通信網(wǎng)絡、傳統(tǒng)網(wǎng)絡、移動網(wǎng)絡的安全。在物聯(lián)網(wǎng)技術應用中,如果網(wǎng)絡安全無保障,那么個人隱私、物品信息等隨時都可能被泄露。而且如果網(wǎng)絡不安全,物聯(lián)網(wǎng)的應用為黑客提供了遠程控制他人物品,甚至有造成危害社會公共安全的可能性。
(四)法律法規(guī)不完善。物聯(lián)網(wǎng)法律問題的復雜性在于和我們生活的方方面面結(jié)合所產(chǎn)生的復合性問題。物聯(lián)網(wǎng)建設涉及到交通、環(huán)境、政府工作、公共安全、財務安全、個人健康和情報搜集等多個領域,完善它需要多種力量的整合。當前,物聯(lián)網(wǎng)法律法規(guī)不完善,這些新型問題是對現(xiàn)有法律體系的挑戰(zhàn),同時并不排斥復合傳統(tǒng)的法律。傳統(tǒng)法律體系中的侵權、違約、個人隱私、公共安全等問題全部都會再現(xiàn),物聯(lián)網(wǎng)法律法規(guī)的不完善又會在其中得到延伸。
三、完善物聯(lián)網(wǎng)技術應用的對策建議
(一)技術和標準方面。由政府部門牽頭,組織有關科研教育單位的專業(yè)力量,制定物聯(lián)網(wǎng)建設和應用的具體計劃。這樣有利于政府結(jié)合各種資源,建立統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)技術標準。同時,推動高校聯(lián)合、委托高校定向培養(yǎng)、組織專家研討會、互派學習,加快物聯(lián)網(wǎng)技術專業(yè)人才體系的建設。研究增強政府、高校、企業(yè)之間的合作,形成產(chǎn)學研合作的良性循環(huán)。這樣,既解決了物聯(lián)網(wǎng)成本高、標準不統(tǒng)一、人才缺乏的問題,高校也可以在物聯(lián)網(wǎng)技術應用的單位或部門建立教育基地、實踐基地等,有針對性地進行培養(yǎng)專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)人才;同時理論聯(lián)系實際,促進物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設,提高我國自主物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,降低物聯(lián)網(wǎng)建設、改造和應用的成本,解決物聯(lián)網(wǎng)在實際操作中存在的具體問題,也為教育部門提供有價值的參考依據(jù)。
(二)安全方面。首先,建立一個遠程的設備控制操作管理的平臺,對于那些節(jié)點被破壞的,網(wǎng)絡之中能夠自動地愈合,網(wǎng)絡相關的功能也就不會受到任何影響;其次,由于物聯(lián)網(wǎng)終端類型過于多元化,加之分布廣泛、節(jié)點移動性、網(wǎng)絡異構(gòu)性和業(yè)務復雜性等特點。我們可以施行身份認證以及訪問限制的有機組合進行控制。同時,使用云計算技術,用云儲存來存儲物聯(lián)網(wǎng)那些海量資源數(shù)據(jù);最后,在加密環(huán)節(jié)上,可以僅在感知和應用端產(chǎn)生明文,在網(wǎng)絡中的其他節(jié)點都是密文傳送,減少信息泄漏的節(jié)點,同時對于感知對象以及傳感設備方面可以適當?shù)剡M行互相的認證,在合法的情況以及環(huán)境之中才能夠順利地進行。這樣針對物聯(lián)網(wǎng)技術特點,從安全層面上可以保障了物聯(lián)網(wǎng)的有效應用。
(三)法律法規(guī)方面。建立物聯(lián)網(wǎng)核心技術的知識產(chǎn)權保護的相關法律。保護知識產(chǎn)權就是保護企業(yè)的合法利益,法律就是保護這一利益的最有效的手段。保護物聯(lián)網(wǎng)的知識產(chǎn)權就是保護物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的利益和生產(chǎn)研發(fā)積極性的有效措施。與此同時,也要加強保護個人隱私方面的法律規(guī)范。防止個人隱私信息被隨意取得,避免人們擔心隱私泄露而拒絕接受物聯(lián)網(wǎng)的可能,這就要靠國家出臺相應的法律政策,鑒于法制在我國的不斷完善和人們法律意識的不斷提高,相信相關法律的出臺將為這一問題的解決提供方案。
主要參考文獻:
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[4]劉強.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術與應用.計算機科學,2010.6.
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術;環(huán)境監(jiān)測;應用分析
物聯(lián)網(wǎng)技術的應用及發(fā)展,大大推進了環(huán)保監(jiān)測信息化的進程。物聯(lián)網(wǎng)作為一種相對新興的技術,是符合社會發(fā)展的潮流的,在環(huán)境監(jiān)測中具有其它事物不可替代的作用,是政府及其相關部門必須大力支持和鼓勵的,特別是在當今環(huán)境問題更加突出的擺在人們面前的背景下,應該大力支持物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)保行業(yè)的技術發(fā)展,并加大投資力度,推動環(huán)保行業(yè)朝向高度信息化、網(wǎng)絡化、智能化的方向邁進。
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things,簡稱 IOT),顧名思義,為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的發(fā)展與延伸。物聯(lián)網(wǎng)的定義早在 1999 年由美國麻省理工學院的一位專家提出,定義為:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。換言之,物聯(lián)網(wǎng)就是通過信息傳感系統(tǒng)(如 RFID、傳感器等)將各種物體與互聯(lián)網(wǎng)建立連接,從而達到智能化識別和管理的目的,實現(xiàn)人類生產(chǎn)、生活與網(wǎng)絡的結(jié)合,使人類生產(chǎn)、生活更高效化、智能化、網(wǎng)絡化,可充分利用資源,提高勞動生產(chǎn)率。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為三層:感知層、網(wǎng)絡層及應用層。感知層指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感設備,包含 RFID 標簽、攝像頭、GPS、傳感器、識讀器、終端等,作用類似于人體的表層皮膚和五官,收集身體感受到的信號,感知層主要是感知并識別物體、采集物理信息。網(wǎng)絡層指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的通信信號及網(wǎng)絡中心,包括信息處理中心、智能控制中心等,其作用類似于人體的神經(jīng)中樞和大腦,對信息進行傳遞、處理以及判斷。應用層指的是物聯(lián)網(wǎng)的實際運用方向,相當于人類社會的各行各業(yè)的分工,目前物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應用于各行各業(yè),通過與行業(yè)特點相結(jié)合,實現(xiàn)了行業(yè)網(wǎng)絡化、智能化。
2 物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應用
物聯(lián)網(wǎng)技術可應用于監(jiān)測環(huán)境中的有毒、有害物質(zhì)的濃度、排放速度以及排放量等,為環(huán)境監(jiān)測部門、環(huán)境管理部門提供了動態(tài)實時信息,可做到及時發(fā)現(xiàn)污染并采取相應措施,使污染情況在短時間內(nèi)得到有效控制。物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用,前景十分廣闊。
物聯(lián)網(wǎng)技術在我國環(huán)保行業(yè)中已開始初步推行。1999年,原國家環(huán)保總局第一次在全國開始推廣環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的最早探索和實踐;2008 年開始在全國 31個省、自治區(qū)、直轄市,6 個環(huán)保督查中心和 333 個地級市部署了國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領域的規(guī)模建設和行業(yè)級實踐。近年來,由國家財政投資,全國約 7000 多個重點污染企業(yè)安裝了自動監(jiān)測設備,通過互聯(lián)網(wǎng)建成全國重點污染源監(jiān)控系統(tǒng)。目前,物聯(lián)網(wǎng)已被應用于大氣監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、海洋監(jiān)測等多個方面。
2.1 大氣監(jiān)測
大氣常用監(jiān)測方法主要有固定在線監(jiān)測和流動監(jiān)測,其中在線監(jiān)測因其具有同步實現(xiàn)監(jiān)測和預報的功能使其可能成為未來大氣監(jiān)測的主要方式。固定在線監(jiān)測是在污染源排放口處安裝固定在線監(jiān)測設備,在監(jiān)控范圍內(nèi)按網(wǎng)格形式布置特定污染物傳感器。我國多個城市已建成環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng),對環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測指標進行實時監(jiān)測。以武漢為例,近年來,武漢市在全市建立了 8 個監(jiān)測子站,通過各種傳感設備對大氣環(huán)境中的二氧化硫、氮氧化合物、可吸入顆粒物等因子進行數(shù)據(jù)采集,并通過網(wǎng)絡將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,實現(xiàn)環(huán)境空氣自動監(jiān)測。
2.2 水質(zhì)監(jiān)測
水質(zhì)在線監(jiān)測的種類主要有飲用水監(jiān)測和水質(zhì)污染監(jiān)測兩種。在線監(jiān)測在在兩種監(jiān)測中的方法類似,主要是在監(jiān)測目的地布置各種傳感器、視頻監(jiān)視等傳感設備,形成感知層,然后經(jīng)過網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)傳輸至應用層,應用層根據(jù)傳感器的位置、數(shù)據(jù)采集時間等信息綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)組成監(jiān)測體系,從而實現(xiàn)對于水質(zhì)、水污染源的監(jiān)測和綜合監(jiān)管。楊宏偉等人采用物聯(lián)網(wǎng)技術,建立了基于三層網(wǎng)絡傳輸結(jié)構(gòu)的監(jiān)測體系,在原有的中程無線傳感網(wǎng)絡技術和藻類水華預測預警模型基礎上進行了改進,開發(fā)了太湖藍藻預測預警平臺,實現(xiàn)了藍藻水華 3 天平均預測精度80%以上,并確保了數(shù)據(jù)的時間連續(xù)性。
2.3 生態(tài)監(jiān)測
生態(tài)在線監(jiān)測技術主要是將監(jiān)測區(qū)域分為若干個不同的分簇,每個分簇可根據(jù)監(jiān)測需要設定如噪聲、濕度、溫度等不同類型的傳感器來采集、搜集各種類型的監(jiān)測數(shù)據(jù);搜集采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給控制中心。該技術不僅實現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測遠程數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶崟r性和可靠性,且在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設置移動 Agent 節(jié)點,根據(jù)網(wǎng)絡能耗建立實時二維定位表,選擇最優(yōu)路徑傳輸數(shù)據(jù),使得網(wǎng)絡整體能耗較低。
2.4 海洋監(jiān)測
海洋監(jiān)測主要是將傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)綜合運用到海洋環(huán)境監(jiān)測中,通過在監(jiān)測海域搭建無線傳感器,利用傳感器節(jié)點監(jiān)測并采集營養(yǎng)鹽、重金屬有機污染物、化學耗氧量、有機磷農(nóng)藥等多種海洋環(huán)境參數(shù),經(jīng)無線發(fā)射裝置實時傳輸采集數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)接收端完成數(shù)據(jù)的接收與處理,從而構(gòu)建一種基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)。每一個節(jié)點可以連接不同的傳感器,而且傳感器安裝位置可以水下水上調(diào)整,以適應不同監(jiān)測點的要求。
2.5 對重金屬等污染的監(jiān)控
隨著各國工業(yè)化進程的加快,重金屬污染也更加突出的擺在人們的面前,這種污染一般造成的影響具有持久性,不容易被消除。對它更應該實行實時的監(jiān)控,由物聯(lián)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)問題或者是造成重大污染的時候可以發(fā)出預警,相關部門與工作人員可以在預警機制的提醒下進行樣本的采集與整理研究,一旦發(fā)現(xiàn)問題應立即采取措施對重金屬進行清理,并對已經(jīng)造成的污染采取一定的補救措施。
3 存在問題及發(fā)展趨勢
現(xiàn)階段,物聯(lián)網(wǎng)技術應用尚存在一些問題。首先,傳感器、云技術等存在的技術問題。傳感性的靈敏度及穩(wěn)定性導致數(shù)據(jù)失實,傳感器的速率低造成信息延后等,云計算技術也限制了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。其次,技術標準統(tǒng)一化問題。目前,物聯(lián)網(wǎng)三個基本層次感知層、網(wǎng)絡層、應用層均有各自的標準化組織,但三者并不統(tǒng)一,導致物聯(lián)網(wǎng)整體系統(tǒng)不穩(wěn)定。再次,安全性問題,網(wǎng)絡黑客、漏洞可能會造成數(shù)據(jù)泄漏、遺失等安全隱患。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷完善,其在在環(huán)境保護方面的仍有廣闊的前景,發(fā)展方向有兩方面:橫向和縱向。橫向方面,目前物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護方面的應用較為單一,物聯(lián)網(wǎng)在土壤監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、電磁監(jiān)測、化學組成、海洋生態(tài)系統(tǒng)等方面具有廣闊的前景。縱向方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷完善,其在運用技術方面可更深層次的實現(xiàn)網(wǎng)絡化、智能化,使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各個領域中配備更為齊全、完善,更大化的提高生產(chǎn)效率,為環(huán)境事業(yè)作出貢獻。
4 結(jié)論
隨著科學技術突飛猛進的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)技術應用于環(huán)保行業(yè)是信息時代不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。目前,物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)保行業(yè)的應用已初見成效,但仍處于起步階段。物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)保行業(yè)的應用中仍存在標準化組織協(xié)調(diào)性、關鍵技術突破問題、安全隱患等一些亟待解決的問題。我們應該清醒的認識,任何一種技術都是一把雙刃劍,除了具有積極的價值和意義,還必將存在著技術倫理、網(wǎng)絡權力濫用、個人隱私保護等社會道德風險,值得進一步的研究和規(guī)避。
總之,對于這項新技術,我國應從政府層面大力支持物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)保行業(yè)的技術發(fā)展,并加大投資力度,推動環(huán)保行業(yè)朝向高度信息化、網(wǎng)絡化、智能化的方向邁進。
參考文獻:
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[關鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)、倉儲、物流
中圖分類號:TH692文獻標識碼: A
1、引言
我們認為,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展并不是一個突變的過場,而是一個從信息自動提取、信息整合、物品局域聯(lián)網(wǎng)、局部系統(tǒng)的智能服務與管控等向全網(wǎng)融合逐步深化的過程。物聯(lián)網(wǎng)的理念最初是基于RFID/EPC的技術而提出的,后來物聯(lián)網(wǎng)的理念又是隨著各種感知技術與網(wǎng)絡技術的突破而提升和完善。
2、目前倉儲物流業(yè)應用的主要物聯(lián)網(wǎng)技術
物聯(lián)網(wǎng)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,是通過各類傳感裝置、RFID技術、視頻識別技術、紅外感應、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,根據(jù)需要實現(xiàn)物品互聯(lián)互通的網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的智能網(wǎng)絡系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)主要有三層架構(gòu):即:感知層、網(wǎng)絡層和應用層,根據(jù)這一物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)主要有三大技術體系,一是感知技術體系;二是通信與網(wǎng)絡技術體系;三是智能技術體系。
在智能倉儲中,為了對倉儲貨物實現(xiàn)感知、定位、識別、計量、分揀、監(jiān)控等,主要采用傳感器、RFID、條碼、激光、紅外、藍牙、語音及視頻監(jiān)控等感知技術。
在以倉儲為核心的物流中心信息系統(tǒng)中,常采用企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)直接相連的網(wǎng)絡技術,并留有與互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)擴展的接口;在不方便布線的地方,一般采用無線局域網(wǎng)技術;
現(xiàn)代倉儲系統(tǒng)內(nèi)部不僅物品復雜、形態(tài)各異和性能各異,而且作業(yè)流程復雜:既有存儲、又有移動;既有分揀,也有組合。因此以倉儲為核心的智能物流中心,常采用的智能技術有:自動控制技術、智能機器人堆碼跺技術、智能信息管理技術、移動計算技術、數(shù)據(jù)挖掘技術等等;
3、物聯(lián)網(wǎng)技術在倉儲業(yè)應用狀況分析
3.1感知技術應用情況
在普通的倉儲系統(tǒng)中,除了基于條碼的自動識別技術具有廣泛應用外,“電子標簽輔助揀選系統(tǒng)”也有一定的應用。這里所謂的電子標簽指的不是RFID標簽,而是指采用電子指示標簽進行揀選作業(yè)的系統(tǒng)。利用這一系統(tǒng),將出入庫訂單經(jīng)計算機系統(tǒng)分解,傳輸?shù)截浖芨髫浳唬秒娮语@示技術引導揀貨的輔助揀選系統(tǒng)。這一系統(tǒng)簡潔實用,應用較廣。近兩年出現(xiàn)了采用無線網(wǎng)絡技術傳輸揀選數(shù)據(jù),不用現(xiàn)場布線搭建系統(tǒng),大大方便了技術的應用。
在制造業(yè)一些先進的倉儲配送系統(tǒng)中,全自動輸送分揀系統(tǒng)也常用激光、紅外等技術進行物品感知、定位與計數(shù),進行全自動的快速分揀。此外為了使倉儲作業(yè)做到可視化,對倉庫實行視頻監(jiān)控,部分倉儲系統(tǒng)采用了視頻感知監(jiān)控系統(tǒng),取得了良好的效果。
2010年,一種基于輔助語音揀選的系統(tǒng)也開始在國內(nèi)得到應用。這一系統(tǒng)由倉儲信息系統(tǒng)將出入庫的訂單進行分解處理,形成語音提示信息,借助無線網(wǎng)絡和戴在揀貨員頭上的耳機,向揀貨員發(fā)出揀貨指令,完成揀選作業(yè)。
3.2智能倉儲的網(wǎng)絡與傳輸技術應用情況
現(xiàn)代物流的最大趨勢就是網(wǎng)絡化與智能化。在制造業(yè)企業(yè)內(nèi)部,現(xiàn)代倉儲配送中心往往是與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相融合,倉儲系統(tǒng)作為生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分,在企業(yè)生產(chǎn)管理中起著非常重要的作用。企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu),往往都是以企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)為主體建設的獨立的網(wǎng)絡系統(tǒng)。
物流公司面對大范圍的物流網(wǎng)絡,各網(wǎng)點倉儲信息管理往往是借助于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與企業(yè)局域網(wǎng)相連接進行傳輸。物流中心與門店、配送點的信息傳輸也往往借助于互聯(lián)網(wǎng)技術。近幾年來,基于無線局域網(wǎng)的技術在倉儲業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也得到了應用。
3.3智能倉儲作業(yè)與管控技術
根據(jù)對相關資料的統(tǒng)計分析,目前倉儲業(yè)智能終端技術有機器人技術、RF手持終端、語音提示終端、視頻監(jiān)控終端、無人搬運車等技術。借助這些技術,實現(xiàn)了物品的自動搬運、機器人自動堆碼跺、物品自動識別、智能輔助人工揀選等作業(yè)。在智能倉儲管控系統(tǒng)中,物聯(lián)網(wǎng)技術與WMS技術相結(jié)合,實現(xiàn)了倉儲業(yè)智能化與自動化。
目前能夠?qū)崿F(xiàn)對物流全過程智能控制與管理的還不多,物聯(lián)網(wǎng)及物流信息化還僅僅停留在對物品自動識別、自動感知、自動定位、過程追溯、在線追蹤、在線調(diào)度等一般的應用。專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡融合與信息共享優(yōu)化、智能調(diào)度與線路自動化調(diào)整管理等智能管理技術應用還有很大差距。
在企業(yè)物流系統(tǒng)中,部分物流系統(tǒng)還可以做到與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)無縫結(jié)合,智能運作;部分智能化和自動化的物流中心,可以做到全自動化與智能化物流作業(yè)。
4、物聯(lián)網(wǎng)技術在倉儲業(yè)應用的發(fā)展趨勢
4.1RFID技術在倉儲業(yè)應用將快速發(fā)展
RFID是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給RFID在倉儲業(yè)應用帶來良好的發(fā)展機遇。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,在倉儲領域,RFID的應用將會由點到面,逐步拓展到更廣的領域,并與產(chǎn)品智能追溯物流系統(tǒng)融合,產(chǎn)生更大的效益。
4.2感知技術集成應用將成為一個潮流
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展,隨著人們對物品物理性能越來越關注,將推動倉儲業(yè)各類感知技術的集成應用。如RFID技術與傳感器技術的集成,可以對糧食、水果、蔬菜、藥品等具有特殊要求的倉儲物品進行更深度感知,為人們提供更便利的服務。2010年這一趨勢已經(jīng)開始出現(xiàn),無錫糧食物流中心和濟寧物聯(lián)網(wǎng)冷庫系統(tǒng)的成功案例被廣泛報道,也必然會帶動這一感知技術集成應用成為一個發(fā)展潮流。
借助感知技術集成應用,在特殊品倉儲的監(jiān)測系統(tǒng)中,可以用于倉庫環(huán)境監(jiān)測,滿足溫度、濕度、空氣成分等環(huán)境參數(shù)的分布式監(jiān)控的需求,實現(xiàn)倉儲環(huán)境智能化;在危險品的物流管理中應用無線傳感器網(wǎng)絡能夠?qū)崟r監(jiān)測危險品以及其容器的狀態(tài),一旦超過警戒值可以及時報警,這樣就能為危險品物流過程的跟蹤、監(jiān)控、管理等提供安全保障。在冷藏物流系統(tǒng)中,就可以全程監(jiān)控冷凍環(huán)境中的產(chǎn)品溫度以及濕度,及時調(diào)控溫濕度,保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
4.3無線網(wǎng)絡與通信技術將得到全面應用
隨著3G無線通信技術發(fā)展,為倉儲配送中心搭建無線網(wǎng)絡系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。目前在倉儲系統(tǒng),無線技術已經(jīng)得到了較多應用。如無線電子標簽輔助揀選系統(tǒng)可以省卻布線環(huán)節(jié),大大方便了系統(tǒng)建設;此外,叉車、揀選車等移動設備移動終端,也采用無線通信技術實時通信和移動計算,以便于實現(xiàn)倉儲智能化作業(yè)等等。未來預計無線網(wǎng)絡技術和移動通信技術將在倉儲物聯(lián)網(wǎng)領域獲得更大應用。
4.4無人搬運車與智能機器人將融入倉儲物聯(lián)網(wǎng)
隨著傳感技術和信息技術的發(fā)展,AGV也在向智能化方向發(fā)展,因此也稱AGV為智能搬運車。近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的應用,在全自動化智能物流中心,無人搬運車作為物聯(lián)網(wǎng)的一個重要組成部分,成為一個具有智慧的物流終端,與物流系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)作業(yè)、智能運作,實現(xiàn)了智慧物流。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展和智能化技術的應用,一定會使AGV面臨一個更廣闊的發(fā)展。
4.5倉儲物聯(lián)網(wǎng)將出現(xiàn)互通互聯(lián)的大趨勢
目前,物聯(lián)網(wǎng)技術還只限于在獨立的倉儲配送中心內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)應用,還是獨立的、局域的智能倉儲系統(tǒng)。借助物聯(lián)網(wǎng)技術,將這些獨立的智能倉儲系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),打破信息孤島,實現(xiàn)互通互聯(lián),組成真正的倉儲物聯(lián)網(wǎng),就是在智能倉儲基礎上產(chǎn)生新的變革,這會帶來倉儲信息化的革命。
如果真正實現(xiàn)倉儲物聯(lián)網(wǎng),在此基礎上,就可以在更大的倉儲物流網(wǎng)絡實現(xiàn)倉儲系統(tǒng)中的“物”聯(lián)網(wǎng)與智能化,使物在倉儲物聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)中具有一定智能,讓物流中的物自己知道自己要到哪里去,自己應該存放在什么位置等等,在這一理念下建立物流的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),就與原來的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)大不一樣了。這樣將完全打破原來的物流信息系統(tǒng)架構(gòu),甚至會對物流運作過程中的現(xiàn)代物流技術裝備帶來巨大影響,會對現(xiàn)代倉儲、物流中心的結(jié)構(gòu)帶來革命的變化。這將是真正的“智慧物”流,也真正實現(xiàn)了智慧物流的變革。
5.結(jié)語
當前物聯(lián)網(wǎng)作為一個新興的產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)在世人面前,各國也紛紛將物聯(lián)網(wǎng)作為下一個時代的經(jīng)濟增長點,正在積極籌備和發(fā)展以占領這個領域的至高點。物聯(lián)網(wǎng)技術在倉儲物流領域的應用也有待進一步探索和研究。
[參考文獻]
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物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速,預計將成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。社會經(jīng)濟的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的巨大推動力,經(jīng)濟全球化使得所有企業(yè)面臨著激烈競爭的局面,企業(yè)需要及時獲取世界各地對產(chǎn)品的銷售情況和需求信息,為全球的采購、生產(chǎn)制定合理的計劃,為了提高企業(yè)的核心競爭力,需要推進信息化與工業(yè)化的融合。人民生活水平的提高,也需采用包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的新一代信息技術改造升級社會管理和民生服務行業(yè),以提高社會管理、公共服務和家居生活的質(zhì)量和效率。當前,世界各國的物聯(lián)網(wǎng)基本都處于起步階段:美、日、韓、歐盟等都正投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng),并啟動了以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物聯(lián)網(wǎng)行動計劃”等國家性區(qū)域戰(zhàn)略規(guī)劃。在中國,工信部于2012年2月正式了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃的為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了指導思想和發(fā)展目標。規(guī)劃指出,“十二五”期間,我國將攻克一批物聯(lián)網(wǎng)核心關鍵技術,在感知、傳輸、處理、應用等技術領域取得500項以上重要研究成果;研究制定200項以上國家和行業(yè)標準;培育和發(fā)展10個產(chǎn)業(yè)聚集區(qū),100家以上骨干企業(yè),一批“專、精、特、新”的中小企業(yè),建設一批覆蓋面廣、支撐力強的公共服務平臺,初步形成門類齊全、布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系。物聯(lián)網(wǎng)技術正逐漸從實驗室階段走向?qū)嶋H應用,目前,物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)制造、國家電網(wǎng)、機場安保、現(xiàn)代物流、醫(yī)療衛(wèi)生領域、數(shù)字農(nóng)林、環(huán)境保護、智能交通、智能家居、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等各個領域都得到了廣泛的推廣和應用。而從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看,據(jù)工信部預測,2015年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將超過5000億元,2020年將達到萬億元級,預計未來5年復合年均增長率超過30%。物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃的頒布,中國將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提高到了國家戰(zhàn)略層面,物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術的高度集成和綜合運用,具有知識密集度高、成長潛力大、帶動力強、綜合效益好的特點。巨型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開人才的培養(yǎng),沒有人才的支撐,這個行業(yè)就不能興旺繁榮,人才的培養(yǎng)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。物聯(lián)網(wǎng)領域人才需求的大量增長,給高校專業(yè)的發(fā)展與改造帶來了機遇和挑戰(zhàn)。2011年,在《教育部關于公布2010年度高等學校專業(yè)設置備案或?qū)徟Y(jié)果的通知》(教高[2010]4號)中,新增批準的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)25所,傳感器技術專業(yè)2所。兩年來共獲批準的專業(yè)64個,涉及高等院校59所。除了本科院校設置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)外,目前,多所高職高專院校設置了物聯(lián)網(wǎng)技術應用專業(yè)。從無錫職業(yè)學院周志德教授對無錫物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)中的30多所企業(yè)的調(diào)研報告及其中的人才需求分析表(表1)可以看出,高職學生除了在研發(fā)、設計、測試崗位中,從事測試與輔助設計工作外,可以作為物聯(lián)網(wǎng)設備維護、解決方案撰寫、項目實施管理、售后服務與維保、項目與產(chǎn)品市場營銷等多種工作崗位的中堅力量。
1增設物聯(lián)網(wǎng)課程的可行性分析
物聯(lián)網(wǎng)技術既代表新一代信息技術的發(fā)展趨勢,又立足于傳統(tǒng)的學科之上,物聯(lián)網(wǎng)融合了計算機技術、網(wǎng)絡技術、電子技術、測控技術、電氣工程及自動化和通信技術等多個技術領域,其中,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的主干學科為計算機科學與技術、通信工程、網(wǎng)絡工程。物聯(lián)網(wǎng)的技術架構(gòu)被公認有三個層次:感知層、網(wǎng)絡層和應用層。感知層利用RFID,傳感器,二維碼等及時地獲取物體的信息;網(wǎng)絡層則通過各種電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去;應用層是利用云計算,數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)挖掘等各種智能計算技術,對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。由于新增物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需要較長時間的論證和審批,而基于物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和目前就業(yè)市場對物聯(lián)網(wǎng)方向人才的崗位需求,優(yōu)化并調(diào)整現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡技術專業(yè)課程,適當?shù)卦黾游锫?lián)網(wǎng)方向的專業(yè)課程,既可以補充學生在信息技術前沿領域的技能,又可拓寬畢業(yè)生在物聯(lián)網(wǎng)方向的就業(yè)市場。目前的計算機網(wǎng)絡技術專業(yè)開設的核心課程主要有:計算機網(wǎng)絡技術,網(wǎng)絡服務器的配置與管理,網(wǎng)絡設備安裝與調(diào)試,局域網(wǎng)組建與管理,網(wǎng)絡安全與維護,網(wǎng)絡綜合布線與工程實施,C語言軟件開發(fā),網(wǎng)絡存儲規(guī)劃與實施,網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫管理與應用等,這些課程已經(jīng)涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層和應用層的大部分技術要點,但是對于感知層的技術的學習相對較少。由于目前學生的學時較緊張,建議在高職的第四學期或第五學期開設一門物聯(lián)網(wǎng)基礎課程,一方面用來拓寬學生的專業(yè)知識,另一方面作為網(wǎng)絡技術專業(yè)的后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)課程設置研究的試點。
2物聯(lián)網(wǎng)課程建設的構(gòu)想
2.1課程定位
根據(jù)調(diào)研,目前物聯(lián)網(wǎng)方向的就業(yè)崗位主要集中在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成,產(chǎn)品設計、研發(fā)和測試,物聯(lián)網(wǎng)工程項目的實施、管理以及物理網(wǎng)的應用等。各相關企業(yè)也列舉了從事物聯(lián)網(wǎng)相關職位的職責信息(表2)。在計算機網(wǎng)絡專業(yè)增設《物聯(lián)網(wǎng)技術》課程,該課程是計算機網(wǎng)絡技術專業(yè)根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和所面向的企業(yè)職業(yè)崗位要求而擬開設的一門專業(yè)課程,是基于物聯(lián)網(wǎng)相關工作任務的項目化課程。本課程設置的主要目的是結(jié)合企業(yè)和勞動市場的需求,培養(yǎng)學生從事物聯(lián)網(wǎng)設計、管理與維護的核心職業(yè)能力,使學生能夠分析、設計、部署中小型企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和應用服務,維護網(wǎng)絡安全,監(jiān)控網(wǎng)絡性能,具備管理物聯(lián)網(wǎng)所需要的技術基礎和能力基礎。
2.2課程內(nèi)容開
發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)技術》課程既是一門物聯(lián)網(wǎng)方向的基礎課程,又是一門涵蓋內(nèi)容廣,技術綜合性強的課程,它涉及了物聯(lián)網(wǎng)的概念、架構(gòu)、設計、組建、維護、應用等各個領域,采用工學結(jié)合模式的項目教學法進行設計,課程的開設將促進高職學生對新技術的理解與學習,又將在拓寬學生的就業(yè)領域等方面起到較好的作用。《物聯(lián)網(wǎng)技術》課程按照學習領域認知、項目教學和綜合實訓的思路共設計了6個項目,18個任務,56個子任務,涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵技術,主要包括:物聯(lián)網(wǎng)的概念與應用,物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)與技術體驗,基于無線射頻識別RFID的應用,無線傳感網(wǎng)的組建與維護,現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的組建與維護,遠程網(wǎng)絡傳輸與多網(wǎng)絡融合,小型物聯(lián)網(wǎng)項目的設計與實施等內(nèi)容。在每個項目中又提煉出各項關鍵技術的重要內(nèi)容來設計成多個學習任務,例如在無線傳感網(wǎng)的組建與維護項目中,包含了:感受短距離通信網(wǎng)和無線傳感網(wǎng),基于WiFi技術的傳感網(wǎng)絡,基于ZigBee的自組織網(wǎng)絡,基于藍牙技術的傳輸網(wǎng)絡,無線傳感網(wǎng)應用等任務,基本涵蓋了無線傳感網(wǎng)的重要知識點。圖1為本課程的項目及任務,其中項目6中的四個任務為任選其一即可。
2.3教材開發(fā)
在對多家物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進行調(diào)研和對人才需求的充分分析的基礎上,準確把握物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)目標、就業(yè)崗位、典型工作任務及專業(yè)知識與技能,由學校和公司共同開發(fā)工學結(jié)合模式的校企合作教材。
2.4師資培養(yǎng)
由于《物聯(lián)網(wǎng)技術》課程涵蓋的內(nèi)容較廣,涉及到無線傳感網(wǎng)絡(WSN)、傳感器的應用與檢測、無線射頻技術(RFID)、現(xiàn)場總線技術、移動通信技術、物聯(lián)網(wǎng)的設計與應用等多種技術,教師可能難以在較短的時間內(nèi)深入的把握各項技術的內(nèi)涵,可以請企業(yè)的專家與學校的教師共同講述該課程,來培養(yǎng)教師的在教學內(nèi)容和教學方法上的技能。學校創(chuàng)造條件支持教師參與企業(yè)培訓、項目合作開發(fā),做到教學信息和市場同步。
2.5實訓室建設
物聯(lián)網(wǎng)技術實訓室的建設采用校企合作的模式,根據(jù)教學項目模塊,采用先進的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品進行設計、開發(fā)。它既可以為學生提供綜合實訓,也可以開展對外技術培訓、職業(yè)技能鑒定工作。
3結(jié)論及展望
【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);物流配送中心;信息系統(tǒng)
一、物聯(lián)網(wǎng)簡介
(一)物聯(lián)網(wǎng)基本概念
從1946年世界上首臺計算機(ENIAC)誕生,到1969年世界上首個互聯(lián)網(wǎng)(AR以NET)的調(diào)試運行,再到1999年物聯(lián)網(wǎng)概念的首次提出,世界信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了三次技術性革命浪潮,并將在未來深刻地影響社會各行各業(yè)的發(fā)展和人們的外工作與生活。物聯(lián)網(wǎng)指的是通過傳感器、射頻識別、全球定位等技術,實時采集需要連接、會話和監(jiān)控的物體或過程,通過各種方式連入網(wǎng)絡,基于物品與物品之間和物品與人之間的廣泛鏈接,實現(xiàn)對物品和過程的智能化識別與管理。
(二)物聯(lián)網(wǎng)的基本特點
1、全面感知
全面感知也就是利用RFID、傳感器、二維碼以及未來可能的其他類型傳感器,能夠隨時即時采集物體動態(tài)。接入對象更為廣泛,獲取信息更加豐富。當前的信息化,接入對象雖也包括PC、手機、傳感器、儀器儀表、攝像頭、各種智能卡等,但主要還是需要人工操作的PC、手機、智能卡等,所接入的物理世界信息也較為有限。未來的物聯(lián)網(wǎng)接入對象包含了更豐富的物理世界,不但包括了現(xiàn)在的PC、手機、智能卡,傳感器、儀器儀表、攝像頭和其他掃描儀也會得到更為普遍的應用,而行業(yè)當中獲取和處理的信息不僅包括人類社會的信息,也包括更為豐富的物理世界信息,包括毒性、長度、壓力、溫度、濕度、體積、重量、密度等。
2、安全傳遞
感知的信息是需要傳送出去的,通過網(wǎng)絡將感知的各種信息進行時時傳送,現(xiàn)在無處不在的無線網(wǎng)絡已經(jīng)覆蓋了各個地方,在這種情況下,感知信J自、的傳送變得非常現(xiàn)實。網(wǎng)絡可獲得性更高,互聯(lián)互通更為廣泛。當前的信息化建設當中,雖然網(wǎng)絡基礎設施己日益完善,但距離物聯(lián)網(wǎng)的信息接入要求顯然還有很長一段的距離,并且,即使是已接入網(wǎng)絡的信息系統(tǒng)很多也并未達到互通,信息孤島現(xiàn)象較為嚴重。未來的物聯(lián)網(wǎng),不僅需要完善的基礎設施,更需要隨時隨地的網(wǎng)絡覆蓋和接入性,信息共享和互動以及遠程操作都要達到較高的水平,同時信息的安全機制和權限管理需要更高層次的監(jiān)管和技術保障。
3、智能處理
物聯(lián)網(wǎng)的智能處理是利用云計算等技術及時對海量信息進行處理,真正達到了人與人的溝通和物與物的溝通。信息處理能力更強大,人類與周圍世界的相處更為智慧。由于當前的信息化由于數(shù)據(jù)、計算能力、存儲、模型等的限制,大部分信息處理工具和系統(tǒng)還停留在提高效率的數(shù)字化階段,一部分能起到改善人類生產(chǎn)、生活流程的作用,但是能夠為人類決策提供有效支持的系統(tǒng)。未來的物聯(lián)網(wǎng),不僅能提高人類的工作效率,改善工作流程,并且通過云計算,借助科學模型,廣泛采用數(shù)據(jù)挖掘等知識發(fā)現(xiàn)技術整合和深入分析收集到的海量數(shù)據(jù),以更加新穎、系統(tǒng)且全面的觀點和方法來看待和解決特定問題,使人類能更加智慧地與周圍世界相處。
(三)物聯(lián)網(wǎng)中RFID系統(tǒng)組成及其原理
(l)系統(tǒng)組成
最簡單的RFID系統(tǒng)一般由閱讀器(Reader)和標簽(Tag)組成。標簽放置在需要被識別的物體上,閱讀器根據(jù)所使用的結(jié)構(gòu)和技術的不同,既可以是讀裝置也可能是讀/寫裝置。射頻標簽與閱讀器之間通過各自的天線,架起空間電磁波傳輸?shù)耐ǖ馈?臻g傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為三種事件模型,即以數(shù)據(jù)交換為目的的事件模型、以能量提供為基礎的事件模型和以時序方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的事件模型。
通常而言,閱讀器一般包括控制單元、高頻模塊以及禍合元件,其中控制單元主要包括發(fā)送器和接收器,藕合元件主要與標簽相連。為了實現(xiàn)與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的通訊,一些閱讀器往往還附帶有RS232或Rs485接口。
標簽是射頻識別系統(tǒng)中最重要的數(shù)據(jù)載體,一般由禍合元器件及芯片組成,其中禍合元件主要包括對射頻信號的收發(fā)和處理的電路,而標簽中的芯片則帶有天線。電子標簽往往貯存與待識別物體有關的數(shù)據(jù)信息,比如物體的編號、分類、品名等。電子標簽工作時所需的能量,主要是通過接收閱讀器發(fā)出的射頻脈沖而獲得,此過程主要依賴于禍合元件并且以非接觸的方式獲得。
(2)工作原理
射頻標簽與閱讀器之間通過各自附帶的天線系統(tǒng),在雙方之間架起了一個傳遞電磁波信號的通道。在這個通道內(nèi),根據(jù)時序關系,實現(xiàn)著能量由閱讀器到電子標簽的傳遞和數(shù)據(jù)由電子標簽到閱讀器的交換。閱讀器在加電工作后,會利用自身的天線系統(tǒng)發(fā)出一定頻率的射頻信號,該信號具有一定的覆蓋范圍;當RFID電子標簽通過自動或人工方式進入到該覆蓋范圍后,電子標簽自身的天線在接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號后會產(chǎn)生感應電流,從而可以讓電子標簽接收到來自閱讀器的能量并開始工作,電子標簽會通過自身的天線系統(tǒng)向閱讀器發(fā)射出包括自身編碼、產(chǎn)品序列號、產(chǎn)品分類等眾多信息;閱讀器在接收到來自電子標簽的信號后,會通過內(nèi)部的處理芯片和電路對所接收到的載波信號進行解調(diào)或解碼,然后送到閱讀器所連接的計算機系統(tǒng)進行相應處理。
二、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的物流配送中心系統(tǒng)的構(gòu)建
(一)配送中心系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設計
配送中心系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的組成架構(gòu)包括:末梢節(jié)點、接入層、傳輸網(wǎng)絡、應用控制層和用戶,其中傳輸網(wǎng)絡層一般是由現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡和通信網(wǎng)絡所組成。
(l)末梢節(jié)點層由各種類型的采集和控制模塊組成,如溫度感應器、聲音感應器、振動感應器、壓力感應器、射頻識別讀寫器、二維碼識讀器等,主要是用在配送中心物聯(lián)網(wǎng)應用的數(shù)據(jù)采集(貨物信息、車輛信息、車輛位置、倉庫貨物信息等)和設備控制功能。
(2)接入層由基站節(jié)點和接入網(wǎng)關組成,完成末梢節(jié)點層相關信息的組網(wǎng)控制和信息匯集,或者向末梢節(jié)點層發(fā)送上端傳來的信息。
(3)承載網(wǎng)絡是指現(xiàn)行的通信網(wǎng)絡,可以是互聯(lián)網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡、廣電網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部專網(wǎng),短程的傳感網(wǎng)絡等等,主要完成配送中心物聯(lián)網(wǎng)接入層與應用控制層之間的信息通信功能。
(4)應用控制層由各種應用服務器組成,主要功能包括對采集數(shù)據(jù)的匯集、轉(zhuǎn)換、分析等。由于從末梢節(jié)點獲取大量的原始數(shù)據(jù)(如二維碼)本身不能為用戶所識別和使用,只有經(jīng)過轉(zhuǎn)換、篩選、分析處理后才“有價值”,這些信息將通過相關的應用服務器進行適配,同時在需要完成對末梢節(jié)點物體的遠程控制時,該層通過下放相應的控制指令完成相關任務。
(5)用戶層為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應用Ul接口,包括用戶設備、客戶端應用軟件等。
二、物流配送中心信息系統(tǒng)設計
(一)采購入庫管理系統(tǒng)
1、入庫作業(yè)處理系統(tǒng):具有預定入庫資料處理、入庫資料處理、入庫檢驗作業(yè)、入庫上架作業(yè)、直接出庫作業(yè)、退貨入庫作業(yè)功能。
2、存貨控制系統(tǒng):具有產(chǎn)品分類、經(jīng)濟批量及訂購時間確定、存貨管理及存貨追蹤、盤點作業(yè)系統(tǒng)功能。
3、采購管理系統(tǒng):具有采購數(shù)量、時間和品名、供應商報價資料管理打印采購單并向供應商訂貨功能。
4、應付賬款系統(tǒng):具有應付賬單核定、收支登記及建檔、已付款統(tǒng)計表、收支狀況一覽表功能。
(二)銷售出庫管理系統(tǒng)
1、訂單資料處理系統(tǒng):具有訂單的自動接受與轉(zhuǎn)換、客戶信用調(diào)查、報價系統(tǒng)、存貨數(shù)量查詢揀貨能力查詢、包裝能力查詢、運送設備能力查詢、配送人力查詢、訂單資料建檔維護、退貨信息處理功能。
2、銷售分析與銷售預測:具有銷售分析、銷售預測、商品管理功能。
3、揀貨規(guī)劃系統(tǒng):具有揀貨訂單批次規(guī)劃、打印揀貨單據(jù)、補貨計劃及補貨排程、揀貨資料建檔維護功能。
4、包裝流通加工規(guī)劃系統(tǒng):具有包裝流通加工訂單批次規(guī)劃、打印包裝、流通加工排程、批次包裝、流通加工排程、補貨計劃及補貨排程、包裝流通加工資料建檔維護與自動包裝機間的信息轉(zhuǎn)換及傳遞功能。
5、派車計劃:具有發(fā)貨訂單裝車計劃、裝車排序、批次裝車排程、裝車資料建檔維護功能。
6、發(fā)貨配送系統(tǒng):具有發(fā)貨文件印制、配送路徑選用系統(tǒng)、配送貨品追蹤系統(tǒng)、配送途中意外狀況處理、發(fā)貨配送資料建檔維護功能。
7、倉庫管理系統(tǒng):具有月臺使用計劃及排程、倉庫規(guī)劃布置、揀貨區(qū)規(guī)劃、倉儲區(qū)規(guī)劃、托盤管理系統(tǒng)、托盤裝卸方式規(guī)劃及重疊方式設計、車輛保養(yǎng)維護系統(tǒng)、燃料耗材管理系統(tǒng)功能。
8、應收賬款系統(tǒng):具有應收賬單發(fā)票開出、收支登記及建檔、收款統(tǒng)計表、收支狀況一覽表功能。
(三)財務會計系統(tǒng)
1、一般會計系統(tǒng):具有會計總賬、分類賬、財務報表、現(xiàn)金管理支票管理、銀行自動轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)功能。
2、從事工資管理系統(tǒng):具有從事資料管理、工資報表、印制工資單與銀行的工資轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)、人力評估及人力使用建議功能。
(四)運營成績管理系統(tǒng)
1、配送資源計劃:具有倉庫設置地點及數(shù)量規(guī)劃系統(tǒng)、多倉存貨控制、多倉機器設備規(guī)劃控制、多倉人力資源計劃、多倉產(chǎn)品線規(guī)劃多倉產(chǎn)品分配計劃、多倉產(chǎn)品配送調(diào)配計劃功能。
2、運營管理系統(tǒng):具有車輛設備租用采購計劃、銷售策略計劃、運費制定系統(tǒng)、配送成本分析系統(tǒng)、外車管理系統(tǒng)功能。
3、績效管理系統(tǒng):具有業(yè)務人員管理系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、訂單處理成效報告、存貨周轉(zhuǎn)率評估表、缺貨金額損失管理、揀貨成效管理報表、裝車作業(yè)成效管理報表、入倉作業(yè)成效管理報表、包裝成效管理報表、車輛使用率評估表、月臺使用率評估表、人力使用成效報表、機器設備使用率評估表、倉庫使用率評估表、貨品保管率功能。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術在配送中心系統(tǒng)中的應用分析
在包裝環(huán)節(jié)上,RFID技術可以幫助對生產(chǎn)線上的原材料、半成品和成品進行自動識別與跟蹤。此外,還可以基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理軟件,快速地從包裝車間倉庫中找出某個生產(chǎn)工位所需要的各種半成品或者零部件,并且通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)準時地送達該工位。采用RFID技術之后,可以明顯減少通過包裝車間工作人員進行人工識別的比例,減少生產(chǎn)成本和人工出錯概率,并且可以實現(xiàn)包裝車間管理人員根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供的包裝進度信息來及時通知上游供應鏈補貨的功能要求。
在存儲環(huán)節(jié)上,RFID技術可以實現(xiàn)對庫存貨物存貨和取貨的自動化操作,還可以在指定的盤存周期內(nèi)(比如一周、一個月)進行庫存貨物的自動盤整,并將盤貨信息傳送到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中。在先進的供應鏈管理系統(tǒng)中,RFID技術還可以實現(xiàn)定時收貨、定時取貨、定時裝運、定位上貨、定位取貨等先進功能,從而最大限度地提高了生產(chǎn)企業(yè)原材料倉庫與產(chǎn)成品倉庫的自動化管理
在配送環(huán)節(jié)上,RFID技術可以提高整個貨物的分揀速度和配送速度,并且有效地提高配送的準確率。在生產(chǎn)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,中央配送中,自可以根據(jù)傳送帶上傳遞過來的商品的RFID標簽中的信息,與配送計劃進行核對,檢測出錯誤地進入配送環(huán)節(jié)的商品并報警由工作人員人工處理或自動分流處理。在運輸車輛上,可以給每輛貨車貼上獨立的RFID標簽,而在企業(yè)配送各個環(huán)節(jié)和企業(yè)運輸途中設置一些中轉(zhuǎn)檢測站,中轉(zhuǎn)檢測站檢測到車輛信息后將自動進行識別處理并上傳到企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,輔之以GPS定位系統(tǒng),實現(xiàn)配送的完美管控。
四、物聯(lián)網(wǎng)技術在物流中心的應用中存在的問題
①標準化問題。物聯(lián)網(wǎng)標準都還處于研究制定階段,而且標準的制定通常又涉及各方利益的博弈和協(xié)調(diào),制定過程極其復雜,標準難以統(tǒng)一,制約了物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展。
②商業(yè)模式問題。產(chǎn)業(yè)鏈較為零散,缺乏推動行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主導力量,利益分配和成本分攤問題難以達成共識,難以形成共贏的、規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)鏈,使物聯(lián)網(wǎng)技術難以得到廣泛推廣的應用。
③成本問題。一方面是研發(fā)成本高,小企業(yè)難以參與; 另一方面是實現(xiàn)遠距離掃描的標簽、解讀器等應用器件的成本高,增加了應用成本。
④行業(yè)壁壘問題。壁壘是物聯(lián)網(wǎng)技術推廣的巨大難題,要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應用,最大的問題是如何打破行業(yè)、地區(qū)、部門之間的壁壘。
⑤信息安全問題。一旦網(wǎng)絡被非法入侵,破壞了信息的合法有序使用,可能導致人們的生活、工作完全崩潰。
五、結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)代表了下一代信息技術發(fā)展的方向。隨著各方面的共同努力,相信物聯(lián)網(wǎng)技術會對中國乃至整個世界經(jīng)濟的發(fā)展起到積極的推動和促進作用。本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、RFID系統(tǒng)組成及其原理,隨后探討將物聯(lián)網(wǎng)技術運用于業(yè)配送中心,并將物聯(lián)網(wǎng)技術充分結(jié)合到配送中心物流信息系統(tǒng)建設之中。最后分析物聯(lián)網(wǎng)技術應用于配送中心物流信息系統(tǒng)的可行性和可能存在的問題。物聯(lián)網(wǎng)技術作為一個新技術,很多方面的實際應用還存在問題,其發(fā)展還需依賴于政府的支持、企業(yè)的研發(fā)和創(chuàng)新。
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