工业物联网调研报告.docx

工业物联网调研报告1.l课题的背景随着信息技术的飞速进展，网络涉及的领域持续增多，人们关于网络的依靠性越来越大，网络已经成为现代社会不可缺少的一个构成部分，物联网是信息技术积存到今天的一个进展机遇。特别是在全球金融危机背景下，作为新一轮IT革命，物联网被看作是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,受到业界的广泛关注。随着物联网概念的逐步拓展，物联网是什么，物联网能够干什么，特别是运营商应该做些什么，这些已经成为了当今热议的话题。物联网，从广义上说，要紧解决人到人，人到物品，物品到物品之间的互连。“这里与传统互联网存在着明显的不一致，从狭义上说，物联网就是通常所说的“传感器网”，传感器就是能感知外界信息，并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。“中国移动从技术架构上把物联网划分为三层：感知层、网络层与应用层。通俗来讲，第一层感知层，是由各类传感器及传感器网关构成，该层就是全面感知，就是让物如同人一样拥有视觉、听觉、嗅觉，是物联网进行识别物体与采集信息的来源；第二层网络层，就像人的神经中枢与大脑，通过该层能够利用现有的各类各样的无线与有线通信技术进行信息的传递并保证其可靠性；第三层应用层，相当于一个用于实现智能应用的接口，将采集到的数据根据行业需求进行处理与展示:目前，物联网已经在多个领域得到应用，如智能家居、智能电网、智能交通、医疗服务、农业环境监测、物流配送等。由此可见，物联网有着巨大的市场与进展潜力，物联网产业链如图1-1所示。图1-1物联网产业链然而，目前物联网产业链中存在一定问题，制约着物联网产业的进展，具体问题如下：(1)由于各个行业间存在差异，通常情况下，一个物联网业务集成商仅仅关注一个具体的行业，同时限于供应商供货的时间，使得项目周期过长；(2)行业用户初期投资大；同时，技术标准不统一使得用户很难重新选择其它厂商的产品；(3)客户修改量大、产品通用性差等问题使得物联网设备提供商部署、保护工作量大；(4)网络运营商只能提供通信通道，不能充分发挥其优势所在；(5)终端的非标准化使得应用开发商只能绑定某一终端厂商作为供应商，这样缺乏竞争机制，而且应用开发商受终端供应商的限制。为解决上述问题，业界提出将物联网业务构建在标准平台上的思路，如图1-2所示。该方式的特点是：提供标准化的物联网终端管理平台，各类物联网的业务应用构建在这个平台通常是运营商部署物联网终端管理平台。图1-2物联网终端管理平台的构建模式这种建设方式的优势是：(1)有利于实现各类物联网应用系统之间的互联，支持业务联动；(2)简化物联网应用开发，易于快速推出物联网业务应用；(3)降低物联网应用的开发成本，加快物联网业务进展速度；(4)易于发挥运营商优势，构建完整的价值链，实现物联网业务的可运营、可管理、可持续进展；(5)利于一个物联网终端设备提供信息给多个物联网应用。1.2课题研究的意义美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年世界上物物互联的业务,与人与人通信的业务相比,会达到30比1,因此,物联网将会是下一个万亿级的通信业务,物联网的研究、应用与进展为下一代信息技术变更起到了重要作用,掌握物联网世界的话语权,不仅表达了技术领先,更在于我国是世界上少数能实现物联网产业化的国家之一。这使我国在信息技术领域赶上,甚至占领产业价值链的高端成为一种可能。物联网产业一方面能够提高经济效益、节约成本；另一方面能够为全球经济复苏提供技术动力。有研究机构估计未来10年内物联网就可能大规模普及,这一技术将会进展成为一个上万亿元规模的高科技市场,其产业要比互联网大30倍。目前,美国、欧盟、日本等都在投入巨资深入研究物联网技术及应用。我国也关注、重视物联网的研究,工业与信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面展开研究,以便形成支持新一代信息技术进展的政策与措施。物联网应用将使电网、供水系统、建筑、桥梁、隧道、大坝、公路、铁路、油气管道等各类物体被普遍连接,形成物联网,在“物联网”普及以后,用于动、植物、机械、物品的传感器与电子标签及配套的传输接口装置数量极大。物联网推广将成为推进经济进展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无限的进展机会。根据目前对物联网的需求,在近年内市场就需要按亿计的传感器与电子标签,这将推进信息技术有关元件的生产,同时增加社会就业机会。物联网在我国的迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势:第一,我国早在1999年就启动了物联网的核心传感网技术的研究,研发水平已处于世界前列:第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,拥有较大量的专利;第三,我国是能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四,我国无线通信网络与宽带覆盖率高,为物联网的进展提供了网络基础设施支持;第五,我国己经成为世界第三大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网的研究与进展。第二章有关技术研究2.1物联网的原理2.Ll物联网的定义物联网是通过RFlD技术、无线传感器技术与定位技术等自动识别、采集与感知获取物品的标识信息、物品自身的属性信息与周边环境信息，借助各类电子信息传输技术将物品有关信息聚合到统一的信息网络中，并利用云计算、模糊识别、数据挖掘与语义分析等各类智能计算技术对物品有关信息进行分析融合处理，最终实现对物理世界的高度认知与智能化的决策操纵。目前物联网的传输技术非常丰富，包含：蓝牙、ZigbeeWIFL超短波数传电台、GPRS等等。要紧能够概括为以太网终端、WIFl终端、2G/3G终端等，当然有些智能终端具有上述两种或者两种以上的接口。(1)以太网终端该类终端通常应用在数据量传输较大、以太网条件较好的场合，现场很容易布线并具有连接互联网的条件。通常应用在工厂的固定设备检测、智能楼宇、智能家居等环境中。(2) WIFI终端该类终端通常应用在数据量传输较大、以太网条件较好，但终端部分布线不容易或者不能布线的场合，在终端周围架设WIFl路由或者WlFl网关等设备实现。通常应用在无线城市、智能交通等需要大数据无线传输的场合或者其他应用中终端周围不适合布线但需要高数据量传输的场合。(3) 2G终端该类终端应用在小数据量移动传输的场合或者小数据量传输的野外工作场合，如车载GPS定位、物流RFID手持终端、水库水质监测等。该类终端因具有移动中或者野外条件下的联网功能，因此为物联网的深层次应用提供了更加广阔的市场。(4) 3G终端该类终端是在上面终端基础上的升级，增加了上下行的通讯速度，以满足移动图像监控，下发视频等应用场合，如：警车巡警图像的回传、动态实时交通信息的监控等，在一些大数据量的传感应用，如震动量的采集或者电力信号实施监测中也能够用到该类终端。2.2.2物联网的体系结构网络层互联网应用层图2-1物联网的体系结构有线网络拨号网络/局域网络 私有网络/专线网络无线网络 2G/3G/4G WLANAViMAX在物联网体系架构中，三层的关系能够这样懂得：感知层相当于人体的皮肤与五官；网络层相当于人体的神经中枢与大脑；应用层相当于人的社会分工，具体描述如下：感知层是物联网的皮肤与五官一识别物体，采集信息。感知层包含二维码标签与识读器、RFlD标签与读写器、摄像头、GPS等，要紧作用是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤与五官的作用相似。网络层是物联网的神经中枢与大脑一信息传递与处理。网络层包含通信与互联网的融合网络、网络管理中心与信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递与处理，类似于人体结构中的神经中枢与大脑。应用层是物联网的“社会分工”一与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合,实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、操纵等，所传递的信息多种多样，这其中关键是物品的信息，包含在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码与物品的静态与动态信息。22工业物联网中的关键技术图2-2工业物联网中的关键技术2.2.1传感器技术信息的泛在化对工业的传感器与传感装置提出了更高的要求。微型化：元器件的微小型化，节约资源与能源。智能化：自校准、自诊断、自学习、自决策、自习惯与自组织等人工智能技术。低功耗与能量获取技术：电池供电，用阳光、风、温度、振动。2.2.2通信技术其中具体包含：调制与编码技术、自习惯跳频技术、信道调度技术、通信协议多样性、多标准有线及无线技术。2.2.3网络技术组网技术：网络路由技术、互联技术、共存技术、跨层设计与优化技术。网络管理与基础服务技术：低开销高精度的时间同步技术、快速节点定位技术、实时网络性能监视与预警技术、工业数据的分布式管理技术。2.2.4信息处理技术海量信息处理：工业信息出现爆炸式增长，构建集海量感知信息,获取、高效融合、特征提取与内容懂得为一体。实时信息处理：工业流程监视与操纵需求。新型制造模式：多源异构感知信息融合。泛在信息处理服务与协同平台：设计、制造、管理过程中人人之间、人-机之间与机-机之间的行为感知、环境感知、状态感知的综合性感知能力。2.2.5安全技术其中具体包含：工业设备操纵、网络安全与数据安全，阻止非授权实体的识别、跟踪与访问，非集中式的认证与信任模型，能量高效的加密与数据保护，异构设备间的隐私保护技术。2.3工业物联网中的核心技术2.3.1RFIDRFID定义 RFID（RadioFrequencyIdentification）即射频识别技术，俗称电了标签,通过射频信号门动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。RFlD系统组成 电子标签:山芯片和标签天线或线圈组成，通过电感耦合或电磁反射原理J读写器进行通信; 读写器：读取（在读写中还可以写入）标签信息的设备: 天线：可以内置在读写器中,也可以通过同轴电缆与读写那天线接口相连。读写器将要发送的信息，经编码后加我到高频我波信号上再经天线向外发送。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取 有关信息，经加密、编码、调制后通过片上天 线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进 行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理。若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电 了标签内部电荷泉提升工作电压，提供电压擦 写E2PR0M。若经判断其对应密码和权限不符, 则返回出错信息。发射器发射天线阕读3（读/写单元）进入读写器工作区域的电子标签接收此信号,卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。RFlD主要频段标准及特性表RFID主要频段标准及特性高频超*濒工俏顷率125-134KHzl3.5阴ZJM1356MHz868915M2.455.8GHz市场占有率74%17%2003引入6%3%读取距离1.2m1.2m-1.ZnISn供国）½K慢中等很快快很快潮湿环境无影响无影响无影响影响较大影响较大方向性无无无W有全球适用频率是是是W（欧盥美国）W（非欧盟国家）麻准11784/85,1422318000-3.1/1444318000-3/215693,KtB和CEPCCO,Cl,C2tG218000-4主要应用范图迸出管理、国定设备、天然气、洗衣店图书馆、产品踉除、货架、运输空运、邮局、医药、-W货架、卡车、拖郅艮跺收费站、集装箱表2-1RFID要紧频段标准及特性2. 3.2WSN传感器能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成川.用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成O无线传感器网络（WSN）无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的个多跳的H组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖M域中感知对象的佶.息，它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。图2-3WSN体系结构传感器节点体系结构匚二传感器网络协议栈I路由I;；Ift<n“络评过图2-4WSN体系结构WSN的特征:与现有无线网络的差别WSN是英成了歌测、控制以及无线通信的网络系统，节点数Il更为庞人（上达至卜.万），YJ点分布更为密更:illF环境影响和能清耗尽.节点更容易出现故障:环境I扰和"点故障容易造成网络拓扑结构的变化:通常情况卜.大卷数传感器节点是固定不动的:传娜罂Yj点Jl有的能代处理能力、存储能力和通信能力笫卜分仃跳:传统无线网络的首要i殳计Il标是提高服务质心和心效率带宽利用JC次才看虑节约能源：而WSN的首要设计11标是能源的而效使用,这也是WSN和传统网络最甫婆的区别之传感器节点的限制电源能,仃、辿信储力仃入、计克和存储能力仃住WSN的特点大现模网冷、白组织网络、动态性网络、可很的网络、成用相关的网络、以数据为中心的网络WSN通信:WSN在无线通信框架中的位置图2-4WSN通信WSN融合:CellularWiMAXnetworksnetworksWSN和其它无线通信技术的融合图2-5WSN融合RFlD与WSN融合：RFlD侧重于识别，能够实现对目标的标识与管理，同时RFlD系统具有读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；WSN侧重于组网，实现数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但通常WSN并不具有节点标识功能。RFlD与WSN的结合存在很大的契机。RFlD与WSN能够在两个不一致的层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN的融合，传感器网络架构下RFlD与WSN的融合。物联网架构下RFID与WSN的融合图2-6RFlD与WSN融合2.4基于物联网的现代工业系统体系结构与示意图行政物层甲出他IiiCeineCIn(FnnelY?彳客户靖)调度四层冗余数据库服务器GSM-控制Web:务器ZV7TlTCPHP控制层Ua更块QHAlTEPAI/O0OSWITCH现场设备(,HIf图2-7基于物联网的现代工业系统体系结构«1klFHJttaiJi*1.乂公司婚罐汽水汇添乱个RFID忆第.VViW（箱r也科RFlD归笈）JG.装入mk塞为SM市通过河络晶fit.i峪生的iiX当货MgiJKr中.aM山总总乐隙门动E米何施的治以川端认“黄帘t>iXH仁猿太笠队方库入St物(Wui! nreuti4. 6 1的布 代邠 打&产品(5*务>±c出再M.9.yOKMHW以研 阳幺找仃叫分拣.映客次四拗>a家向口动那加藁悦:UiXG达珞悦凰公"冷尔公，14WOK.松汽小收入沐祜冰初!JU.求.f4*c:.沐如住口助帜第nLii½-图2-8物联网应用示意图第三章工业物联网的需求分析与总体设计1、 生产设备互连利用数字化生产设备提供的数据接口，将各生产设备从物理上连接成一个网络，利用协议转换软件将网络构成一个通用的IP网络。要紧功能： 利用信息平台来设置生产参数，如个数、长度、重量等。 自动抄录各类生产数据。 按时段自动统计生产量。 实现生产工人、生产过程、生产设备、生产数量之间的完整融合，将这些数据之间的对应关系利用图表的方式显示出来，一目了然。 实时获取与告知生产现场的当前数据。 计算每台设备的单位时间生产能力，根据这些数据来为每台生产设备设置生产参数，合理配置生产任务。与订单管理系统等统一使用完成根据订单自动配置生产任务（升级版）。2、 物品识别定位系统（生产原材料、成品、半成品为固体个体）利用RFID等识别定位技术来标识生产过程中使用的原材料、半成品与成品，并利用物联网技术将该系统接入计算机网络，完成对物品数量、所处位置、责任人员信息等的数字化管理。要紧功能： 物品识别，根据企业的管理要求，对不一致物品在仓库、车间、成品库等之间的流转进行识别与定位。 原材料消耗数量的自动统计 半成品、成品数量的自动统计 基于RFlD的仓库管理 以仓库为核心实现原材料采购、仓库库存、生产消耗、半成品/成品数量之间的自动核对 按时段统计原材料的损耗3、 能耗自动检测系统利用有关装置完成对电能、气能、热能消耗数据的自动采集，并将这些系统接入物联网，利用计算机网络提供的信息功能完成对这些数据的管理。 按时段自动统计生产过程中消耗的电能、气能、热能等数据，并根据当地收费标准计算出不一致时间的能耗成倍支出。 给出能耗与生产效率之间的对应关系，供生产管理者使用。 实时给出电、气、热等物理量的特征参数，以帮助对这些物理量有特殊要求的生产过程来改善供能质量。 能耗、生产班组、生产数量等的图表显示4、 生产设备状态检测与故障呼叫利用生产设备提供的数字接口获取该生产设备的内部参数与运行过程中的动态参数，利用无线传输技术与相应的集中操纵装置连接成一个小型的物联网，并利用公众网络将人与设备连接起来，利用信息技术对这些数据进行管理，并根据企业生产管理的要求作出相应的处理。 实时获取生产现场各生产设备的当前状态 按时段统计各生产设备的故障率 故障呼叫，当设备发生故障时，按序分时呼叫相应的设备保护责任人员。 掉电保持，利用本产品提供的备用电源可储存生产设备掉电时的各类参数，以便上电时恢复生产5、 生产现场重要信息远程告知在生产现场随时会产生与企业管理、企业成本支出、企业进展有关的各类信息，根据企业管理的要求，这些信息应该实时告知各级企业管理人员，以便企业各级管理人员作出相应的管理工作，做到企业的有序、有据与实时的管理，提高生产管理的实时性，同时企业领导通过对这些信息的获取，也可随时熟悉企业现状，达到不到现场也能掌控企业。通过设备互连、物品识别与定位等功能将生产现场的各类信息实时传输至相应的设备，再通过GSM等公众网络实时传送给各级企业管理者的手持设备，以便阅读。 信息获取 信息定制 信息分级管理 信息传送 信息回复处理及考核6、 生产配件与产品防盗系统关于生产原材料、配件、成品、半成品为固体个体的企业生产方式，利用RFID等识别定位技术将这些物品接入物联网，根据企业管理要求将物品管理人员的信息利用IC卡等技术接入物联网。实现物品的数字识别、区域定位、人员管理权限、物品与人员的管理区域等管理功能，实现物品流转的有序、有据与有责。 物品识别与定位，利用电子标签、RFlD等实现物品的数字识别与区域定位。 人员识别，利用IC卡等实现人员的数字识别 物品、人员、区域关系管理，根据企业管理要求建立严格的管理人员、物品及其所处区域的关系，做到物品在企业任何一个区域都能找到相应的责任人，明白其从哪儿来，将到哪儿去，责任人分别是谁。物品流转管理，物品在仓库、生产车间、成品/半成品仓库之间的流转均需通过物品识别与人员权限管理系统，进出配置固定的RFID识别装置，室内固定存放时配备移动RFlD识别装置，做到进出有据，存放有的时候，责任到人。物品进/出门管理，只有在没有识别标注时物品才能采购进门，只有当物品所有的管理者都释放其权限时，物品才能出门。7、 生产考核系统通常的生产加工企业生产一线的员工工资都使用计件工资，传统的考核系统使用的是人工抄录、纪录等方式进行的，这种方式费时、费力，且由于人工考核难免融入人情，也就很难做到公正、公平，本系统使用自动采集生产数据，建立生产数据与员工工号之间的对应关系，克服了上述缺点。按时采集生产设备的生产数据，对使用数字化生产设备进行生产的企业，能够使用设备互连系统中的生产数据的动态采集，获取动态生产数量的数据采集，利用数据库系统中的生产安排，建立生产员工、时间、生产数量的对应关系，完成员工业绩的统计与考核。利用物品识别，统计成品/半成品的数量，建立生产员工、时间、生产数量的对应关系，完成员工业绩的统计与考核。8、 环保监测系统物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产生的各类污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备，不仅能够实时监测企业排污数据,而且能够远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。如工业环境监控物联网，它是由包含传感器网络的物联网节点、网关与监控中心或者者与网关相联接的工业总线构成无缝连接的一体化网络，能够进行工业遥控遥测、工业现场环境监测，可自动化无线数据采集、自动仪表读取，可监控的信息量丰富，包含温度、压力、湿度、液位、流量、气体浓度、酸碱度等。第四章工业物联网的全面设计与实现4.1生产追溯管理系统MTS生产追溯管理系统要实现的总体目标是：实现生产流水线的每个工序的生产状况与在生产过程中的数据操作的准确化与系统化，建立产品生产操纵跟踪，实现从成品到半成品到部品（物料）的可监控可追溯，从而完成产品生产的内部流程追溯管理与外部进出的源头追溯与数据管理。系统使用RFID或者条码或者两者同时的编码方式进行数据管理与追溯。保证从每个单位物料到产品的唯一性。RFID-MTS基本功能如下：rall11）通过对物料的ID（BarCode或者RFID）进行扫描，来记录部品的使用及现有状况与来源。2）通过对半成品的在生产中的所经历过的工序记录与数据统计来跟踪其生产细节，能够在返品或者者生产过程中能够追踪到在生产中的哪道工序、什么物料、哪个机型、什么人员等等存在问题，并能够采取相应的措施来进行修补。3）通过对成品的包装、入库、库内调整、出库、还有质检等工序记录、统计来跟踪成品在最后阶段的状况以便需要时进行查询操作。4）最后实现对整个生产从部品到半成品到成品的单个、类别与全部的产品追溯、质量操纵与流程管理，建立完整的生产追溯管理系统平台。RFID-MTS要紧内容如下：1）生产计划与排产：生产计划与排产管理模块是宏观计划管理与微观排产优化管理之间的衔接模块，通过有效的计划编制与产能全面调度，在保证客户商品按时交付的基础上，使生产能力发挥到最大水平。关于按订单生产的企业，随着客户订单的小型化、多样化与随即化，该模块成为习惯订单、节约产能与成本的有效方式。2）生产过程操纵：该模块根据生产工艺操纵生产过程，防止零配件的错装、漏装、多装，实时统计车间采集数据，监控在制品、成品与物料的生产状态与质量状态，同时，可利用条码或者RFID自动识别技术实现员工的生产状态监督。3）数据采集：要紧采集两种类型的数据，一种是基于自动识别技术（BarCode、RFID）的数据采集，要紧应用于离散行业的装配数据采集，另一类是基于设备的仪表数据采集，要紧应用于自动操纵设备与流体型生产中的物料信息采集。4）质量管理：质量管理模块基于全面质量管理的思想，对从供应商、原料到售后服务的整个产品的生产与生命周期进行质量记录与分析，并在生产过程操纵的基础上对生产过程中的质量问题进行严格操纵。能有效地防止不良品的流淌，降低不良品率。5）产品物料追溯与招回管理：物料追踪功能可根据产品到半成品到批次物料的质量缺陷，追踪到所有使用了该批次物料的成品，也支持从成品到原料的逆向追踪，以习惯某些行业的招回制度，协助制造商把缺失最小化、更好地为客户服务。6）资源管理：技术、员工与设备是制造企业的三大重要资源，MTS把三者有机地整合到制造执行系统中，实现全面的制造资源管理。7）流程过程操纵：该模块帮助企业稳固生产过程与评估过程能力。通过监测过程的稳固程度与进展趋势,及时发现不良或者变异，以便及时解决问题;通过过程能力指数评估，明确过程中工作质量与产品质量达到的水平。8）统计分析：众多的通过合理设计与优化的报表，为管理者提供迅捷的统计分析与决策支持，实时把握生产中的每个环节，同时能够通过车间LED大屏幕看板显示生成进度与不良率，时时反馈生产状态。9）其它系统接口：为了配合现代企业全面质量管理的进程，MTS系统可与CRM或者其他售后服务管理软件连接，对成品出厂后的销售与服务过程中质量有关问题进行有效管理，实现售后服务过程中的质量问题的根源追溯，将质量管理贯穿于产品的整个生命周期，以能够与ERP/财务等系统接口。10）系统管理：用户管理、日志管理、数据备份，角色管理，系统设置，LED接口等功能模块。11）角色分配管理：以上不一致的实现与管理是由不一致的角色实现与完成的，角色包含：系统管理员，生产管理员，生产线管理员，操作员，统计分析员与客户。系统充分发挥Web软件优势，保证不一致权限的人与不一致的角色只能在自己的有效浏览器界面内完成自己的工作，以保证角色的权限、数据的安全与功能的简洁。4.2安全综合监控管理系统该系统要紧由基于传感器网络的物联网中继、网关设备、基站、普通手机、笔记本、台式PC机、IPAD手持终端等构成。这些集成了无线传感器网络的物联网接线板能够自主形成一个多跳的网络，连接在其上的各类安全监测传感器通过传感器网络及有线网络向中继发送数据，再通过CPM服务器处理以比较直观的方式呈现给用户，同时在系统数据库中储存记录。同时设备本身的状态信息等也能够传输到服务器，便于管理。用户能够通过各类终端设备远程登录管理系统.实时监控各类安全情况。并能随时查看并及时预警安全问题，避免安全事故的发生，实现智能化的自动操纵。4.2.1拓扑结构拓扑结构要紧由四个部分构成：（见图4-2）报像头1交换机传蜷器尘仪测仪探头k- l - l I BUJI I « Illl *MMflM " « " > « 图4-2拓扑结构图采集部分：要紧通过一些有线与无线环境监测传感设备，通过传感网络或者因特网进行采集数据的传输。数据处理部分：数据处理的核心是CPM服务器，它通过不一致的处理模块对采集到的数据分别进行接收、存储、分析与处理。操纵终端：包含Pc、智能手机、IPAD平板电脑等常用个人终端。传输设备：包含光线电缆、双绞线、交换机、路由器、防火墙等。4.2.2系统功能构成系统结构图见图4-3图4-3系统结构图1）信息采集影响安全生产环境因素的采集是安全生产的基础，如温湿度、红外线入侵检测、水浸检查、有毒气体的浓度等信息的收集。在信息的采集中需要多种模式，如数字信号、模拟信号、开关信号等等。在信息的采集中，要求将各类信号转变成统一的、规范的、具有意义的数据。2）信息通信信息通信是掌握安全生产信息的必备技术，要求将采集到的现场工况信息实时地向有关部门与系统传输。要求具备有线通信、无线通信，如互联网、移动的GPRS网、485通信、433通信、短信等。3）实时监控需要对生产工况作实时的监控.包含实时监控、历史信息查询、变化趋势分析。要求具备表格展示与图形展示。4）监测预警对各生产工况可设置标准环境参数，当实际环境参数数据不达标时，要求能够实时预警与报警。预报警方式有多种，如短信、电话、EMAIL、警铃等等。5）信息安全信息安全包含系统安全、操作安全与数据安全。系统安全要求具备密码机制，每个用户在使用时务必以密码方式登陆。操作安全要求系统中所有的关键操作都务必保留痕迹，也就是记录操作日志。数据安全要求稳固的数据库管理系统，数据务必具备一年以上的数据保留。6）决策分析利用数学模型、预测与分析方法、政策模拟技术对有关数据进行深入的加工处理，分析预测，并根据设定参数进行在线处理，以提高监控数据的应用水平，为政府决策提供支持。7）统计分析按关键字对所有数据进行查询。如按监控信息类型、日期等进行查询。并能生成安全生产中要求的所有报表。4. 2.3系统功能实现物联网环境下的安全综合监控系统平台软件要紧提供整合物联网中央服务器CPM、传感器、网关设备与PC、笔记本电脑、智能手机等终端用户设备的功能，目的是作为一个信息平台，将安全监控应用中使用的大范围无线与有线设备集成在一起。功能实现要紧包含：1）环境监控：要紧包含UPS监控报警、温湿度监控、漏水监控、断电监控、空调监控、有毒气体监控、易燃易爆气体监控、红外线设防、生产设备监控等安全实时监控。CPM服务器接收有线网络与无线传感器网络采集的温湿度、烟感、红外、气体浓度、生产设备状态等数据，提供向网络公布查询与管理命令的功能，采集数据信息的实时动态图形化显示，提供历史传感数据的查询与变化趋势分析。当数据超出正常范围时，自动报警与采取相应的措施。通过网络与移动终端设备（笔记本电脑、手机等）进行交互，完成数据的实时共享与传感器网络的远程操纵，保护与管理用户终端、物联网接线板等信息。根据对获取信息的处理与分析，能够利用后台专家系统把得出的各类策略反馈给用户，同时还能够设置一定的阈值，全自动地操纵各类设备，这样不仅能够节约人力资源，而且当发生故障时，能够及时做出相应的安全措施调整，避免险情的发生。2）视频监控：要紧包含实时视频监控及历史录像的查看。播放器控件通过RTSP协议向RTSP服务器请求视频连接，RTSP服务器接收到播放器的请求后，根据其请求信息，连接相应的DVR,然后将视频数据通过RTP包的形式返回。3）一卡通应用：要紧包含员工的考勤、门禁、内部消费等。利用RFID技术，实现远距离读卡与接触式读卡。员工通过佩戴的员工卡，当上下班、进出不一致房间时，读卡器会自动读取卡片信息,并传到后台进行验证该员工是否是该公司内部人员与是否有权限进入，假如验证失败则会进行提示警告。4）系统管理：要紧包含用户基本信息管理、防区权限分配与设置、生产设备配置、视频预置设置等。4.3仓储物流管理系统4.3.1系统设计1）网络架构针对仓储管理中存在的物流信息处理效率低与出入库盘点不准确等问题，提出一种基于物联网的仓储管理系统设计方案。方案中的仓储管理物联网通过RFID电子标签实现物品的自动识别与出入库，利用无线传感器网络对仓储车间进行实时监控，从而极大地提高仓储管理的智能化水平，其系统物联网的总体结构如图4-4所示。图4-4仓储物联网总体结构2）工作流程系统的工作流程包含入库、出库、移库、盘点、拣选与分发等环节系统使用国际上最先进的无线射频身份识别技术（RFID）,为每件物品提供一个惟一标志码（EPC代码），并在服务器中存储货物的有关属性信息，从而使系统能够自动识别物品，能够对物品进行跟踪与监控。另外，仓储车间还安装多个摄像头或者视频传感器与温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等构成无线传感器网络，并使其基本覆盖所有盲区，这样工作人员能够在监控中心随时熟悉仓储车间的情况，并及时处理。这样就在高效、准确、快捷的基础上，进一步提高了仓储管理的安全性。概括如下图所示，图4-5系统流程图3）系统构成仓储物联网要紧由仓储物品识别、信息采集处理、仓储物品监控、后台信息服务器、本地数据库服务器、业务系统六大模块构成。在仓储物品识别模块，系统使用EPC代码作为物品的惟一标志码，为每个物品贴上一个具有EPC的RFID标签。标签由存入EPC的硅芯片与天线构成，附在被标志物品上，EPC代码内含一串数字代表物品ID、类别、名称、供应商、生产日期、产地、入库时间、货架号等信息，信息存储在后台EPC-IS服务器的数据库中。同时，随着物品在仓库内外的转移或者变化，这些数据能够得到实时地更新。在信息采集处理模块,通过RFID数据采集接口获取物品的全面信息从而进行处理。当物品通过仓储车间入口时，由设置在仓库入口的物品标签读写器读取物品的EPe代码，然后根据物品的EPC代码访问后台EPC.IS服务器，获得物品的全面信息，并将有关信息储存到本地数据库，最后交由信息处理模块进行处理。仓储车间入口处能够安装多部读写器进行分类处理，还应为不可读标签提供手动编码区。在仓储物品监控模块，通过在仓储车间内外布置一系列的传感器，包含视频传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，使其基本覆盖所有盲区，自组织构成一个无线传感器网络，通过该网络与Internet及业务系统互联，使工作人员能够在监控中心随时熟悉仓储车间内外的各类情况，以便及时处理。后台信息服务器用于存储物品的全面信息，如物品ID、类别、名称、入库时间等，并能实时地响应远程应用程序的请求，同意通过物品的EPC码对物品信息进行查询。本地数据库服务器用于存储信息采集处理模块所获得的物品信息，以便在业务系统中查询与保护。仓储工作人员能够通过无线设备或者Web客户端随时随地查询物品的当前状态。业务系统的功能除了出入库管理外要紧就是在库管理，在库管理包含在库物品保管、在库物品查询、在库物品盘点等作业。在库物品查询、在库物品盘点作业过程中均使用RFlD技术。4）系统优势仓储物流各环节实施全过程操纵管理，对货物进行货位、批次、保质期、配送等RFlD电子标签管理，规范化收货、发货、补货等环节,还能够根据客户的需求制作多种合理的统计报表；RFlD技术引入仓储物流管理，去掉了手工书写输入的步骤，解决库房信息陈旧滞后的弊病。RFID技术与信息技术的结合帮助商业企业合理有效地利用仓库空间，以快速、准确、低成本的方式为客户提供最好的服务。基于RFID自动识别技术的现代化仓库管理系统，能有效地对仓库流程与空间进行管理，实现批次管理、快速出入库与动态盘点；帮助仓库管理人员对库存物品的入库、出库、移动、盘点、配料等操作进行全面的操纵与管理，有效的利用仓库存储空间，提高仓库的仓储能力，在物料的使用上实现先进先出，最终提高仓库存储空间的利用率，降低库存成本，提升市场竞争力。4. 3.2系统实现1) RFlD标签及读写器在智能仓储物联网中，针对仓储物品识别与信息采集处理两个模块的应用需求，建议使用西门子研发的适用于物流、仓储与配送的智能无线射频识别系统TMAmCRFID系统。该系统能够将数据直接存储到附在产品上的标签中，能够可靠、快速、经济地读写数据；而且MoBY系列标签通信速率快、抗干扰性强，具有不一致存储容量、不一致环境耐受条件的移动存储单元，有不一致的读/写距离与数据传输速率，根据具体应用需求可选择配合不一致的接口模块使用，能够以不一致的通信方式与业务操纵系统进行通信。具体应用中能够在仓库入口与出口处各定点安装2-4套S蹦AIlCRF系列读写器，用于实现入/出库操作；在仓库内部再配置2-4套移动读写器，用于仓储盘点与物品拣选。2) RFID中间件及数据过滤西门子SlMATICRF.MANAGER中间件为SlMATICRF600提供了一体化的软件解决方案，但并不适用于本系统物联网的物流仓储管理应用，因此需要