物联网的应用

摘要:物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,是一个全新的技术领域。它的出现将给人们的日常生活带来巨大的变化。本文阐述了物联网的概念,并总结其应用情况,对其发展提出了展望。

关键词:物联网;应用;发展

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02

一、引言

物联网(Internet of Things)这一概念早在1999年就被提出,其字面意思就是为:物-物相连的互联网。由此可见,物联网的基础仍然是互联网,是对互联网的一种延伸和扩展,通过将各种有线和无线网络与互联网融合,实现物体信息的实时准确传递。其实现方法就是将传感器嵌入到诸如电网、建筑、供水系统等设备中,然后将物联网与现有的互联网整合起来,以实现人类社会与物理系统的整合。

二、物联网的应用

物联网在工业自动化、农业、环境监测以及人们的日常生活中都有着很好的应用。

(一)物联网在工业自动化领域的应用

工业领域是物联网应用的重要领域,将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可以大幅提高效率,改善产品质量,降低产品成本以及资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。

从当前技术发展和应用前景来看,物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面:电力行业的远程抄表、输变电设备监控、物流运输等。

1.电力行业的远程抄表

传统的电力抄表是通过人工定时到现场抄取数据,既耗费人力资源,而且数据的实时性和准确性也不能得到保障,因此电力抄表物联网系统应运而生。它是将电力传感测量技术与信息通信技术、计算机技术等结合在一起,能够为电力管理部门提供及时、准确、直观的电量使用数据和统计状况。

在电力抄表领域有部分采用GPRS等无线技术的电力远程抄表应用,其系统拓扑图如图1所示。但基于电力远程抄表系统覆盖用户规模的快速增长以及抄表数据保密性的要求,GPRS等无线电力抄表方案已经不能适应电力远程抄表的需求,因此目前普遍使用的是基于CDMA 3G网络构建的电力远程抄表物联网,其具有简单、高效,安全的特点,非常适合电力部门用来将民用、工业电表采集的电力数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心,实现对用电信息的统一监控和管理。

2.输变电设备监控

输变电设备状态监测主要是利用各种监测传感器、通信和数据采集分析技术实现对输变电设备状态信息的采集、传输、处理和转发。

输电设备状态监控包括对导线温度、绝缘端子污秽、杆塔倾斜、覆冰、线路舞动、微气象等进行监控。变电设备状态监测包括对高压电力变压器、气体绝缘组合电器、高压电容型设备、电力电缆等的工作状态进行监测。

输电设备的监测主要是在杆塔、输电线路以及其他重要设备上部署各种传感器,利用检测数据采集装置,实时采集输电线路的状态信息,通过CDMA/GPRS等通信方式传输到数据中心。目前,已经基本实现对导线温度、绝缘端子污秽、覆冰、线路舞动、微气象、风偏、振动、雷电测量与定位等的监控。变电设备的监测原理与此类似。

3.物流运输

有观点称,物流领域是物联网相关技术最有现实意义的应用领域之一,尤其是在国际贸易中,物流效率一直是整体国际贸易效率提升的瓶颈。物联网技术的应用对提升国际贸易流通效率有着极大作用,可以减少人力成本、货物装卸等成本。由RFID等技术和移动手持设备等硬件组成物联网,便可以对货物在全球范围内的状态进行监控,提供全面的跨境贸易信息,货物信息和物流信息跟踪,使得各个贸易参与方可以随时掌握货物信息,提高控制贸易风险的能力。

(二)物联网在农业领域的应用

物联网在农业领域的应用主要集中在以下几个方面:温室控制、节水灌溉、产品安全等。

1.温室控制

在温室内安装生态信息无线传感器等智能控制器,通过采集、分析和控制土壤湿度、成分、pH值、温度、空气湿度、气压、光强、二氧化碳浓度等,进行自动开窗、生物补光、自动调控温度等,获得作物生长最佳环境。

2.节水灌溉

在精细农业的灌溉系统中,首先感应土壤水分,将信息传输到计算机,判断出所需灌溉的水的量,然后控制灌溉系统的阀门打开和关闭,实现灌溉自动化,这样可以改善灌溉用水的利用率,很好地达到自动节水灌溉的目的。

3.产品安全

通过物联网加强农副产品生产和流通过程中的监管,可以将食品安全隐患降至最低。产品生产时,在其中嵌入电子标签代替目前的条码,记录产品生产、流通的整个过程。消费者可以通过电子标签查询到农产品从原料供应、生产、加工到销售的整个过程的相关信息。如果发现所购买的产品有问题,可以根据电子标签很容易的找到问题的来源,这样可以很好地为监管部门提供高效便捷的技术保障。

(三)物联网在环境监测方面的应用

物联网在环境监测领域有着重要的应用,可以广泛用在生态环境监测、气象和地理研究、洪水监测、火灾检测、水质监测、降水监测、大气监测、地质灾害监测等。

1.水质监测

对水质的监测包括饮用水质监测和水质污染监测两种。饮用水质监测是在水源地布置各种传感器、视频监视等设备,将水源地的基本情况、pH值等指标实时传至物联网,实现实时监测和预警;水质污染监测是在各单位污染排放口安装水质自动分析仪表和视频监控,对排污单位排放的污水水质中的BOD5、CODer、氨氮、流量等进行实时监控,并同步到排污单位、中央控制中心、环境执法人员的终端上,以便有效防止过度排放或重大污染事故的发生。

2.污水处理监测

在污水处理厂的入水口和出水口设置多种传感设备,可实现对进水水质和出水水质、流速、流量等持续的监测。从技术发展方向看,还可同时在污水处理的各个环节增加视频监控和各种传感设备及污水处理设备的自控设备,构建多个传感网节点,控制各污水处理流程中的水质,若水质不在预设的控制范围内,传感网节点便可根据处理的数据发送控制信号给污水处理设备的自控设备,以调整各污水处理设备的运行状态,使污水处理设备始终处于最经济的运行状态,同时也减少了工作人员的编制。

三、物联网的发展

在国际上,欧盟、美国、日本等都十分重视物联网的发展,并且已经做了大量研究和应用工作。其核心是利用物联网技术来改变未来产业发展模式和结构,改变政府、企业和人们的交互方式,提高效率与灵活性。把物联网充分应用到各个行业,把感应器嵌入到全球每个角落,利用网络设备收集大量数据,通过云计算、数据仓库和人工智能技术做出分析,从而给出解决方案。

与国际相比,我国在物联网的启动和发展上并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中重点专项研究开发“传感器以其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感器网络解决电力、交通、公安、农业、渔业中的信息传递问题。

在不久的未来,智能化物联网的应用将无处不在,当气象感应系统预知台风来袭时,交通感应单元自动通知渔船返港,高速关闭,居民及时转移;当发生车祸时,路面监控系统可以自动通知急救,提供最佳路线,并提示来往该路段的车辆绕行;每个月公共服务系统会自动记录水电费等,然后通知户主后从银行卡中自动扣款。这一切都会为人类的生活带来颠覆性的变化。

参考文献:

[1]张铎.物联网:技术、应用、标准与商业模式[M].北京:电子工业出版社,2010

[2]罗文丽.物联网的梦想与实现[J].中国物流与采购,2008

[3]张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化,2010,2,5

[4]齐志存.简议“物联网”的应用[J].石家庄理工职业学院学术研究,2010,3

[5]李祥珍,刘建明.面向智能电网的物联网技术及其应用[J].电信网技术,2010,8(8):41-45