基于rfid的物联网应用（共10篇）
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮.物联网发展的核心是应用创新，而以用户体验为核心的创新是物联网发展的重中之重.着手于“全球眼”网络视频监控系统、车联网应用系统这两大具有代表性的基于移动互联网的物联网应用，以提升物联网用户感知为目标，针对物联网应用的无线性能展开分析，并建立多维度的系统模型，同时通过优化手段提升物联网应用网络接入和传输环节的可靠性、即时性和安全性.
0 引 言
物联网(Internet of Things)是通过光学识别、射频识别技术、传感器、全球定位系统等新一代信息技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理.物联网是通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，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.
近年来，中国电信紧紧把握住物联网蓬勃发展和行业信息化需求日趋旺盛的市场机遇，定位于“智能管道的主导者”，掌握着物联网中至关重要的网络接入和网络传输环节.物联网应用网络接入和传输过程的机制和质量，直接影响到应用的可靠性、即时性、安全性.
在上海电信现网中，已通过CDMA、EVDO移动网络技术承载了包括“全球眼”网络视频监控系统、车联网应用系统、电力远程抄表等一批具有代表性的物联网应用.本文作者将针对“全球眼”网络视频监控系统、车联网应用系统这两项代表性业务，进行系统模型建立、无线性能分析、业务优化、跟踪保障等方面内容的阐述.
1 “全球眼”网络视频监控系统
“全球眼”网络视频监控系统，是由中国电信推出的一项完全基于宽带网的图像远程监控、传输、存储、管理的增值业务.该业务系统利用中国电信无处不达的网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域、全国范围内的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享，为各行业的管理决策者提供一种全新、直观、扩大视觉和听觉范围的管理工具，提高其工作绩效.同时，通过二次应用开发，为各行业的资源再利用提供了手段.
全球眼在现有基于宽带的全球眼应用组网方式的基础上，客户只需在内部成员CDMA的手机终端上安装全球眼-无线视频监控业务客户端，即可通过无线网络接入全球眼应用系统，实时浏览授权监控的资源图像.
系统结构图如图1所示：
1.1 系统模型分析
本文作者将从这些采样终端的1X及EV-DO数据业务连接特性、流量特性、短信特性和地理分布特性等方面，详细分析并建立“全球眼”网络视频监控系统的话务模型.
这些终端发起的EV-DO数据连接中，约54%的连接时长为10～11 s，12%连接时长大于15 s，按每次EV-DO连接的时长划分的连接次数图2所示;这些1X数据业务连接中，9%的连接时长为0～1 s，11%的连接时长为4～5 s，23%的连接时长大于2 min，每次1X连接的时长划分的连接次数图3所示：
在这些终端发起的EV-DO数据业务中，52%的连接间隔为4～5 s，故判断该系统可能存在心跳机制，而这些用户的1X数据连接及短信间隔均无明显规律，图4为EVDO连接间隔分布情况.
根据EV-DO话单中存在RLP层数据流量字段，故在此统计EV-DO连接的流量情况，图5为EV-DO连接前反向流量情况：
根据统计得出，在全球眼终端的EV-DO数据业务连接中，前反向流量均有91%在1～4KB间，可能为系统心跳机制所产生的流量.同时根据24 h流量分布，发现反向总流量远大于前向流量，且这些上传数据在时间轴上并非均匀分布.
“全球眼”系统模型如表1所示：
1.2 性能分析
根据采样的22个终端的EV-DO话单分析，这些终端的EV-DO数据业务连接的CFC(中断类型)分布如图6，性能指标见表2.
1.3 优化及跟踪
根据“全球眼”网络视频监控系统的系统模型和性能分析，发现：
1.“全球眼”用户群体采样产生的每日EV-DO平均连接次数达到27014次，远高于每日平均连接次数为1673次的1X连接;在系统的EV-DO连接中，有91%的连接为以5 s为间隔、10 s连接时长、2～4 KB的心跳包连接;
2.连接次数在时间和空间上较为平均，连接流量则在每个时段有较大差异;
3.移动全球眼系统EV-DO性能正常，1X性能指标则低于全网平均水平，可能为用户在覆盖较差地区下切至1X所产生的的连接.
为改善“全球眼”网络视频监控系统的网络接入性能，针对其高EV-DO连接次数、心跳包频繁的问题，针对“全球眼”应用的EV-DO连接机制进行了优化.
1.4 取得成果
通过无线性能跟踪，发现“全球眼”网络视频监控系统产生在优化前的EV-DO连接次数远大于1X连接，并存在以5 s为间隔、10 s连接时长、2～4KB的心跳包.连接次数在时间和空间上较为平均，连接流量则在每个时段有较大差异.移动全球眼系统EV-DO性能正常，1X性能指标低于全网平均水平，可能为用户在覆盖较差地区下切至1X所产生的的连接.优化前的“全球眼”系统存在高连接次数、心跳包频繁的问题，在影响用户使用感知的同时造成了网络资源的浪费.
将该系统的EV-DO连接机制优化之后，通过跟踪3个优化后终端号码的无线性能，发现系统连接次数明显减少，且不存在心跳机制，在提升用户使用感知的同时，达到了节能低耗、节约网络资源的目标.
通过继续深入研究，发现现网在用的其他“全球眼”系统应用终端话务模型和优化前的相同，从多方面因素判断其心跳机制可能同时受终端厂商的影响，需与终端厂商协同优化，继续提升“全球眼”网络视频监控系统的网络接入性能.
2 车联网应用系统
车联网是中国电信的另一项代表性物联网应用.车联网通过在车辆上装载电子标签，经由无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的`监管和提供综合业务.而这一系统的传输载体就是CDMA网络.
2.1 系统模型分析
车联网应用系统模型与车联网应用系统性能如表3，4所示.
作者将从这些采样终端号码的EV-DO数据业务的连接特性、流量特性和地理分布特性详细分析“万周线”车联网系统的话务模型.
按每连接时长划分的连接次数如图8所示，按每连接间隔划分的连接次数如图9所示：
根据图9分析得出，车联网应用的EV-DO数据连接以AT发起为主，超过73%的连接时长为3～4 s，超过58%的连接间隔为9～11 s，故判断存在心跳机制.
按每连接流量划分的连接次数如图10所示：
根据图10分析得出，在这些DO数据连接中，超过90%的连接流量小于1KB，判断为车联网系统的心跳包流量.
2.2 性能分析
根据采样的27个终端的DO话单分析，这些终端的DO连接的CFC(中断类型)分布如图10所示，性能数据见表5：
通过以上数据分析得出，车联网系统的EV-DO性能正常，各项指标均达到CDMA网络的平均水平.
2.3 优化及跟踪
根据车联网应用的系统模型和性能分析，发现：
1.车联网用户群体采样产生的每日EV-DO平均连接次数为5713次，并存在以10 s为间隔、4 s连接时长、1KB以下的心跳包;
2.车联网系统的连接主要出现在每日5：00～22：00点的工作时间，连接次数在每日7：00～9：00和16：00～18：00上下班时段达到最高峰;地理上主要分布在徐汇区和浦东新区;
3.车联网应用的EV-DO性能正常，达到CDMA网络的平均水平.
综合考虑车联网应用的网络接入环节，其同样存在高EV-DO连接次数、多心跳包机制的问题，然而，车联网应用具有地域性和即时性特性，需频繁向服务器汇报所在位置来提供车联网应用相关服务.也就是说，车联网应用的高EV-DO连接次数和多心跳包机制是必要的非冗余的，不能取消或规避它的这种特性.
因此，针对车联网应用的业务优化应聚焦在它的网络接入性能上，车联网的EV-DO性能正常，各项指标均达到CDMA网络的平均水平.
2.4 取得成果
针对车联网这类具有地域性和即时性、存在必要的频繁心跳包的特殊物联网应用，为提升电信物联网应用服务水平，将业务优化的重心从减少EV-DO连接次数、降低心跳包频率转移至提升无线性能上，并通过定期建立多维度话务模型，对车联网应用的无线性能进行跟踪保障.
3 结 论
现今，物联网相关技术已经广泛应用于交通、物流、工业、农业、医疗、卫生、安防、家居、旅游、军事等二十多个领域，专家预计在未来3年内中国物联网产业将在智能电网、智能家居、数字城市、智能医疗、车用传感器等领域率先普及.
1 RFID技术
RFID是一种称为无线射频识别的通信技术, 这项技术是充分利用无线电讯号进行目标识别并且读写出相关的数据, 无需在别系统和特定目标中间设立机械和光学接触。通过信息的传递来识别特定目标。频率高低是RFID对产品进行分类的基本参考因素, 因此不同频率的产品适用的领域也不同, 例如125KHZ的低频率产品, 这类频率的产品主要是针对出入控制与动物管理领域的使用;频率达到13.56HZ的产品称作高频产品, 这类产品适用于电子支付或证件辨别;产品频率波动于860M至960MH之间的则属于超高频产品, 主要在生产制造业、仓库货源管理、物品跟踪监测等领域中采用;产品频率在2.45HZ至5.8GHZ之间的被叫作微波产品, 这个频率范围内的产品适用识别远距离的物体, 如对集装箱和车辆的识别。RFID不仅有识别、跟踪和监控的功能, 更可以对物体进行定位和管理。通过技术的网络连接开始操作功能, 由于RFID的功能齐全, 常被用作在身份的识别、跟踪监控和物流经营等行业。在物联网和其他技术行业的推动下, RFID的功能得到升级和完善, 拥有广阔的发展前景, 射频技术由20世纪中的最初发展至今, 在规模上的扩建已位居世界第三, 发展的速度让人惊讶, 特别是在1980年后, 这项技术被广泛的应用到了商业中, 为经济社会生活做出了有利贡献。
2 RFID的系统
射频的识别技术是根据阅读器和标签建立起的信号传输完成识别的基本原理工作的, 将无源标签储存到产品的芯片里, 通过磁场而产生感应电流, 无源标签便会发送信号到阅读器上, 阅读器对信息进行解码输送到中央系统, 整个信息传输的过程即是物体识别的过程。射频的识别系统是由电子标签、主机、天线和阅读器所组成, 但在实际的操作中, 该系统的组成部分也会随着环境和目的的不同而发生改变, 无论环境和目的如何改变, RFID都需遵从原来的工作原理, 因此信号的发射和接收设备最为关键, 其次才是天线或主机等的设置。射频识别包括了数据应用和数据收集两部分, 目前, 国际对于射频识别的系统制定了统一的标准。射频识别系统包括数据收集系统和数据应用系统。现在, 国际上已在对射频识别系统制定相应的标准, 这个标准是针对数据收集系统而设立的, 特别是收集系统的信号接受设备和读写器, 按照装置设备的内容编码及性能的标准, 后端数据的应用系统相应的在改变, 由于在国际上对于后台数据库的网络无标准衡量和定位, 导致市场上由企业自身来制定衡量标准, 衡量方式五花八门, 而缺乏规范性和权威性。
3 基于RFID技术的物联网应用
射频识别的技术是以无线采集作为数据的基础来源, 无线采集系统是由读写器及电子标签组成的, 应用层在物联网信息技术中发挥存储的功能, 涉及到各方面信息的应用, 该技术也被应用到了军事领域, RFID、通信的网络技术及计算机的三项技术综合便形成了军事的物流管理的系统, 对于大量形状、材料和品种都不同的军事物资, 并要对这些军资进行标识管理, RFID技术便可派上用场, 通过射频来识别并管理物品上的标记, 这项技术的使用降低了管理中耗费的成本, 随着射频识别的技术在邮政、超市、仓库管理和物流公司等多个领域的应用, 射频技术的功能也得到了更全面的完善, 这项技术给各行各业都带来了庞大的经济利润, 企业对射频识别技术的需求增加, 也促进了该技术的日益发展。通过网络和物联网的相互融合技术, 如今, 物联网的结构变得更加完善, RFID与物联网的结合系统下, 包括电子标签、数据库、服务器、internet浏览器、读写设备、ONS服务器, EPC码储存在电子标签中, 通过SAVANT把电子标签里蕴含的EPC码传输到ONS服务器上, ONS对数据进行处理后将数据发回到SAVANT, 在数据库中搜索匹配信息, 完成匹配并且核对之后将电脑中的EPC码备注信息发送到显示器上, 这就是数据库与信息浏览器的交流过程, 图1为RFID和物联网的结合系统的结构示图:
4 结语
RFID技术的推行应用对物联网的市场效益产生积极作用, 降低了物流企业在物资对运输中的管理资本, 优化了物流供应链条, 提升了物资的投入效益, RFID技术能抵抗污染且存储量大, 具备远距离对物体进行扫描的优点, 有效的提高物资的扫描及信息处理的速度, 为货物的运输活动带来了多方面的便利, 使得物联网更突显出高新技术上的优势。
参考文献
[1]张捍东, 朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].计算机技术与发展, 2011, 21 (5) .[1]张捍东, 朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].计算机技术与发展, 2011, 21 (5) .
关键词:烟草物联网 无线射频识别技术 地理信息系统
中图分类号:X795文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0034-01
“十二五”规划明确提出要以加快经济发展方式转变为主线,发展战略性新兴产业,推进物联网研发应用。“卷烟上水平”是行业发展方式转变的重要载体和具体体现,要积极推进中国烟草物联网建设,瞄准物联网前沿技术,努力建设覆盖全领域、全过程的中国烟草物联网。
1 RFID、GPS/GIS与物联网技术
RFID无线射频识别技术[1],通过无线射频方式进行非接触式的全双工数据通信,以实现对实物目标的自动识别。一般由电子标签和阅读器两部分组成。
GPS卫星定位系统,信号接收设备中常见的是便携式信号接收仪,包括GPS接收卡或外接设备,由天线、接收单元和电源组成,可方便地装载在汽车等交通工具上。
GIS地理信息系统,以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件支持下,实现对空间信息的采集、存储、管理、操作、分析模拟和显示,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间和动态的地理信息。
物联网最早由美国麻省理工学院提出。物联网的类型是多种多样的。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”。其实质是利用RFID技术,通过物联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
EPC系统主要由6个方面组成:EPC编码、EPC标签、读写器、神经网络软件Savant、对象名解析服务和实体标记语言[2]。
2 “烟草物联网”的现状
烟草物联网[3]是物联网基础上的推广应用。近年来,烟草行业以“电话订货、网上配货、电子结算、现代物流”为标志的行业现代流通体系建设取得重大进展,初步实现了从传统商业向现代流通的转变。但与行业改革发展新阶段的要求相比、与国际一流水平相比还存在差距,建设现代流通的手段还需要进一步提升。随着物联网产业的兴起和物联网技术的发展应用,行业部分烟草企业开始积极探索将物联网先进技术运用于卷烟物流作业流程中,并取得了一定成效。
2010年7月15日,湖南省烟叶收购暨现代烟草农业建设现场会上,首次亮相的“郴州烟草现代农业示范基地物联网技术应用系统”夺人眼球。行业发展的实践证明,物联网与传统烟草产业全面融合,有利于推进卷烟流通体制改革,有利于实现物流资源在全行业范围内优化配置。西班牙阿塔迪斯和日本TS等跨国烟草公司的经验表明,依靠先进高效的物流掌握卷烟分销渠道是形成卷烟市场控制力的重要手段。构建中国烟草物联网,打造水平先进、高效迅捷的烟草智能物流,是着眼于未来发展主动应对挑战的重要途径。
3 基于RFID_GIS的烟草物联网的应用研究
烟草行业建立物联网,完全可以实现行业内部的工业、商业、农业、机械制造等方面的信息共享、管理联动、物网合一。目前,卷烟商品的供应链通常模型为:工业企业生产卷烟——商业企业购进后批发给零售户——零售户进行卷烟营销。不同的供应环节之间需要卷烟物品的流动,本文主要立足第二个环节,即烟草商业企业,对基于RFID_GIS的烟草物联网的应用进行探索研究。
3.1 工商货源衔接层面
目前工商的货源衔接,主要是根据双方签订的货源计划,分季或月度向工业企业要货。其缺点是工业企业响应速度较慢,且在产量上不能保证满足供应,同时在运输方面有运输工具和交通环境的不确定性,会造成商业企业的脱销或断货。通过物联网,可实现商业库存的实时传递和在途卷烟的管理
3.2 商业企业卷烟配送层面
商业企业进行卷烟配送特别强调对烟草配送车辆和人员的监督和控制,以保障人物安全、低耗高效。通过目前已经广泛应用的由GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)和GPRS(通用分组无线业务)三种手段构成的“3G”技术,建立以GIS为基础信息平台的卷烟物流配送系统,以GPS为车辆定位手段进行导航定位,实现卷烟物流配送的车辆智能调度、车辆监控管理、车辆导航和物流配送规划。
利用GIS强大的地理数据功能,可基于地理信息、交通路线、交通管制信息,根据客户位置、订货量、送货时间要求及车辆资源,通过科学有效的算法,计算出合理的送货路线和顺序,实现物流的综合规划,完成智能化的调度。
3.3 零售户终端卷烟营销层面
通过建立烟草物联网,零售户对卷烟进行RFID扫码入库和销售,就可用简单的终端设备,实现订货、销售、仓储管理、账务管理于一体。而商业企业可通过互联网及时掌握卷烟的销售情况和社会库存,从而对畅销货源提前协调,保证自己的储备适销对路。
基于RFID_GIS技术建立零售户数据采集平台,还可每日定时采集零售户卷烟的进、销、存数据,根据客户订单,按照零售户地理位置、订货数量和送货车容载量,指导配货流水线自动分拣,生成送货单据给送货员,做到送货工作有据町依。
同时,基于RFID_GIS技术建立烟草物联网,可以把客户经理的工作与零售户更紧密地结合起来,综合运用GIS、GPS、GPRS、智能移动终端、互联网技术、商业智能、RFID等先进技术,构建一套新型的烟草商业企业客户经理营销智能系统。客户经理可运用智能终端,通过RFID技术简洁快速高效实时盘库,并自动与配送数据比对,进行数据分析工作,同时该终端还可直接受营销系统调控,接受信息和指令,而客户经理的管理人员可通过系统的GIS功能,得到每个客户经理的工作动态(包括所处位置、具体在哪家零售户、响应速度、工作完成数量、完成质量等)。客户经理在工作中和工作完成后,都可以随时在线交流工作体会、工作技巧、工作难点等。这样,决策者就能掌握社会库存、零售价格、卷烟的畅销季节,并且那些非正规渠道卷烟也会暴露无遗。
4 总结
通过本文的分析,我们初步认识了烟草行业物联网建设的现状及问题。同时我们可以看出,通过运用RFID、GIS、物联网技术,将会有助于建立起基于现代信息技术以及烟草供应链管理技术基础之上的烟草现代物流配送系统,实现物联网技术全面覆盖,打通行业生产经营各个环节,基本实现“全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”的中国烟草物联网的总体建设目标,从而实现烟草物流营销的现代化建设,进一步提高我国烟草行业的经济效益,从而有助于全面提升中国烟草行业的总体的竞争力。
参考文献
[1]徐亚鹏.物联网在烟草商业物流的应用研究.中国信息,2010,08.
[2]任守纲.基于RFID／GIS物联网的肉品跟踪及追溯系統设计与实现.农业工程学报,2010,10.
[3]王金亮.烟草行业2015年实现烟草物联网.中烟电子商务公司,2011,04,12.
电梯物联网也是一个免费的公共信息平台，任何用户都可以免费访问和享用电梯物联网的资源，它更像是一个免费的下列东西：
1、电梯搜索引擎：
电梯相关的企业、产品、配件和服务等都可以在搜索引擎中找到答案；
2、新闻咨询平台： 各种电梯行业内的新闻和咨询，甚至房产行业和物业企业的时事要闻也会在平台上不间 断的更新和播报；（巨额的广告收入）
3、专家维修指导平台：
对于各种类型的电梯故障，平台根据不同的故障现象和描述给出不同的参考解决方案，供维修人员和相关技术人员参考；
4、企业展示平台：
各企业（电梯/房产/物业）都可以充分利用平台的先进传播性展示自己的企业、产品和服务等；（广告收入）
5、电子商务平台&社交平台；爆发力有多强，参照已有的股票炒作模式即可，不多说了。
6、其它信息平台：
当地的天气、出行、重大新闻、股市行情，以及各行各业发生的重要事情等都会实时反映在平台上，供访问者查阅。
政府部门推行电梯物联网的动力：
电梯物联网可以提升政府管理电梯运行安全的水平；提高政府管理电梯安装、电梯维保的效率；及时获取电梯关人故障和电梯事故的报警信息：犯罪行为溯源；
整梯企业推行电梯物联网的动力：通过电梯物联网，可以掌握所有自身品牌电梯在市场上的分布和实时运行信息；可以关注电梯整个生命周期的信息管理；能够长期跟踪产品及零部件质量并加以改善；提升产品质量；提升品牌影响；提升市场竞争力：
维保企业推行电梯物联网的动力：
电梯物联网有助于提升电梯的维修和保养效率；第一时间获知电梯故障信息；提升管理水平；提升维保质量；降低维保成本/人工成本；为电梯维修和保养业务的量化考核提供客观数据；
物业管理 企业推行电梯物联网的动力 电梯物联网可以帮助物业企业第一时间获知电梯关人故障信息，提升服务质量；监督维修和保养质量：
电梯乘客可以通过电梯物联网获得：浏览小区物业的通知和公告； 了解近期的天气状况；
了解当日的实事咨询和头条新闻；
浏览周边出行信息；
浏览周边的生活设施；各种广告；股票行情；甚至直接通过电梯物联网的平台进行网上购物； 物业报修；社区交友等；
据政府有关部门统计，截止2014年底，全国在用电梯的数量已经达到360万台。电梯是一种特殊的垂直交通工具，这么多的电梯每天要运送数千万的乘客上上下下，电梯的安全运行，可靠运行已经成为社会关心的一大话题。物联网的出现，不仅使电梯界，也使政府监管部门在思考：电梯究竟能否搭载物联网？物联网能否为我们建立起一个很少花钱，甚至不花钱，就能提升电梯安全保障能力，提升电梯运行管理水平，提升整个电梯行业技术能级的平台？本文就是介绍一种这样的物联网。什么是电梯物联网(liftiot)？
电梯物联网即利用先进的物联网技术，采用小区组网的方式将电梯方便接入互联网，使电梯、整梯企业、质监部门、维保企业、配件企业、物业企业、电梯乘客、行业协会和房产企业之间可以进行有效的信息和数据的交换，从而实现对电梯的智能化管理，保障电梯的可靠运行。
电梯物联网的架构
电梯物联网的特点
1)小区组网
n 电梯物联网的发展依赖于技术的进步和整个电梯行业的发展需要，目前阻碍电梯物联网发展的瓶颈之一在于组网的方式，即物联网数据采集层面；
n 我们采用小区组网的方式，小区组网采用先进的无线技术，实现联网的硬件设备简单可靠，且运行无需流量费用，整个小区组网后再通过一个网络端口，连接至物联网平台，达到一个小区（少于50台）只产生一个数据流量，大大降低后续运行的流量费用。
2)超低成本
我们这里介绍的电梯物联网很特别，其一是花很少钱就能实现电梯进入物联网；其二是不费事就能把电梯带进物联网；其三是不花钱就可以永久享受物联网的各种服务；本文介绍的电梯物联网在硬件成本和后期运行成本上具备很多独特的优势：
n 低设备成本：每台电梯控制器通过加装“通讯转换器”，采用协议方式采集电梯控制器的信息，安全可靠；
n 小区组网：采用小区组网后再进入网络，大大节省数据流量费用；
n 安装简便：只需在电梯主板上加装“通讯转换器”，并将其连至“通讯节点”，即可完成电梯的入网工作；
n 运营费用：由于采用小区组网方式，一个小区只产生一个数据流量，实际每台电梯的流量费用非常低；云架构方式，服务器及后期维护费用低，且运行可靠。
3)电子隔离墙
n 电梯物联网在结构上设置了物联网与电梯控制器之间的“隔离墙”。电梯整梯企业是实施电梯入网的真正主体。通过“通讯转换器”，电梯与物联网之间在物理上筑起了保护电梯整梯企业核心利益的隔离墙；
n 电梯入电梯物联网，整梯企业负责按照政府有关标准将电梯基本信息转换成物联网统一的标准协议信息代码。标准协议以外的信息，整梯企业通过物联网提供的私密通道，同样通过通讯转换器，再经过“通讯节点”透传到整梯企业自己的信息处理平台。
4)信息授权
n 电梯物联网由整梯企业、电梯维保服务商、政府相关监管部门、电梯运营部门等多方组成，各相关角色通过信息授权浏览权限内的信息服务，未授权的内容无法浏览；
n 电梯物联网是一个提升电梯安全管理的平台，各角色根据国家标准及法规，各自享受相关的数据服务，这些服务都是受到信息授权的保护。
5)及时报警
n 电梯物联网通过与电梯控制器进行协议通讯，可准确获取电梯信息，为事故的主动报警提供信息通道；
n “电梯物联网”可以第一时间获知电梯事故信息（关人等影响公共安全的事故）并通过系统消息、短信等方式通知相关人员迅速前往事发地处理。
6)知识分享
n 电梯物联网建有“云博士”栏目，专门用于积累电梯维修经验以及各种电梯知识；
n 用户可以将自己的经验和知识输入”云博士“，也可以在网上提出问题，征求答案。其它用户可以在任何时候对这些问题给出解答，这些解答与问题将一起自动登录进“云博士”；
n 输入“云博士”的同一问题答案可以有千万种，大家各叙起见，有对有错。当搜索问题答案时，这些答案会按点击率排队。点击率最高的排在最前面，点击率低的将淹没在答案的大海中。
7)公共通讯标准协议
n 电梯物联网是一个公共信息平台，任何品牌的电梯都必须通过“通讯转换器”将原来电梯的基本信息转换为电梯物联网标准通讯协议（待发布）规定的规范，以便接入电梯物联网平台；
n 由于物联网获取的电梯基本信息采用了“协议”接入方式，而不是外接“传感器”的方式（靠外围安装传感器采集电梯信号的方式），具有对电梯本身无任何影响，安装简单便捷，误报率低优势。
8)私密数据
n 私密信息：电梯的调试信息（运行调试参数、厂家信息和振动曲线等）、非事故的故障信息和配件参数信息等都是整梯企业自己的私密信息；
n 私密信息可以通过物联网“透传”给整梯企业，物联网本身不做任何处理，只作为一个信息通道（“本安型”电梯远程数据块传递）。
9)追根溯源
n 由于电梯加入了物联网，各整梯企业可以通过物联网的设施获取自己分布在各地每台电梯的运行信息。当电梯发生批次性元器件故障或设计问题时，整梯企业可以及时获知该电梯和故障的相关信息，定位故障原因和故障配件；
n 整梯企业用户在ERP或类似的其它管理系统中搜寻同批次生产的所有电梯（ERP提供生产批次及发货信息）；
n 电梯物联网还可以帮助整梯企业用户迅速定位这些电梯的地址、同时获取这些电梯的使用单位、维保单位、安装单位、物业公司等相关单位的名称和联系方式，知道电梯年检情况、电梯保养情况、电梯运行情况等信息。
10)安全可靠
n 电梯物联网采用“协议”的通讯方式，数据分析来源于电梯控制器，故障报警准确可靠；
n 电梯物联网定期轮询所有设备和电梯，实时掌握断网、停电、响应太慢、处理不及时等情况；
n 多角色电梯安全管控：质监部门、整梯企业、维保企业和物业企业等角色可以实时获知电梯运行、事故及维保情况，从而全面保障电梯运行安全可靠。
11)云架构
电梯物联网平台完全是架设在云服务上的应用,完全符合云计算的以下特点：
n 海量数据存储
n 虚拟化
n 高可靠性
n 通用性
n 高可扩展性
n 按需服务
n 极其廉价 4 电梯物联网是平台运营
电梯物联网也是一个免费的公共信息平台，任何用户都可以免费访问和享用电梯物联网的资源，它更像是一个免费的：
n 电梯搜索引擎：
电梯相关的企业、产品、配件和服务等都可以在搜索引擎中找到答案；
n 新闻咨询平台：
各种电梯行业内的新闻和咨询，甚至房产行业和物业企业的时事要闻也会在平台上不间断的更新和播报；
n 标准法规平台：
电梯行业内的各种法律、法规、标准和规范都可以在平台内进行查阅。
n 互动知识分享平台：
用户可以根据自身的需求，有针对性的提出跟电梯相关的技术问题，其它用户可以对这些问题给出解答；同时，这些问题的答案又会进一步作为搜索结果，提供给其他有类似疑问的用户，达到知识共享的效果。
n 专家维修指导平台：
对于各种类型的电梯故障，平台根据不同的故障现象和描述给出不同的参考解决方案，供维修人员和相关技术人员参考；
n 技术交流平台：
电梯物联网将会定期转帖转载最新的电梯技术类论文，为电梯技术人员之间的学习和交流提供了有效的平台支撑；
n 企业展示平台：
各企业（电梯/房产/物业）都可以充分利用平台的先进传播性展示自己的企业、产品和服务等；
n 电子商务平台：
各企业还可以将电梯相关的产品及服务的供求信息发布到电梯物联网上，实现电梯圈的电子商务；
n 电梯圈SNS社交平台：
用户可以随时随地与单位同事、电梯圈同行保持紧密的联系，了解他们的动态、分享个人的生活和工作点滴，共同讨论电梯技术问题，畅谈电梯业的发展；
n 政府和行业协会信息发布平台：
政府和行业协会可以利用电梯物联网这个有利平台发布一些行业资讯和政策法规；
n 其它信息平台：
当地的天气、出行、重大新闻、股市行情，以及电梯行业各企业发生的重要事情等都会实时反映在平台上，供访问者查阅。
相关角色得失分析
1)政府质监部门
电梯物联网可以提升政府管理电梯运行安全的水平；提高政府管理电梯安装、电梯维保的效率；及时获取电梯关人故障和电梯事故的报警信息：
n 搭建电梯应急指挥中心；
n 第一时间获知电梯事故；
n 监视电梯的运行状况；
n 实现电梯、企业、员工的登记和注册;
n 加强对电梯维修、保养、年检和更换配件的管理；
n 自动提醒使用单位和维保企业电梯年检；
n 在线提交电梯检验申请；
n 网上生成电梯检验派工单；
n 自动提醒使用单位和维保企业约检时间；
n 现场电梯电子检验；
n 现场给出检验结果和整改通知；
n 检验报告网上审批和网上发布；
n 通知使用单位和维保企业检验结果。
2)整梯企业
电梯整梯企业通过电梯物联网，可以掌握所有自身品牌电梯在市场上的分布和实时运行信息；可以关注电梯整个生命周期的信息管理；能够长期跟踪产品及零部件质量并加以改善；提升产品质量；提升品牌影响；提升市场竞争力：
l 掌握自己所有电梯的全部信息：
n 电梯交易信息
n 电梯出厂信息
n 电梯安装地点信息
n 安装验收日期信息
n 网上申请安装开工
n 网上申请安装检验
n 电梯调试日期以及电梯调试报告
n 电梯运行控制柜内部参数
n 电梯内部验收日期以及验收报告
n 质监局开工批文
n 质监局安装检验报告
n 免保期电梯运行状况
n 免保期电梯保养状况
n 免保期电梯年检信息
n 免保期后电梯运行状况（故障清单、急修清单、保养记录等）
n 年检报告
n 更换零部件记录
n 大修记录
n 电梯重大故障记录
n 运行时间累计
n 免保期后电梯维保单位更换历史记录
n 电梯运行状况
n 电梯维保情况
n 电梯实时监视
n 物业对电梯评估信息
n 物业对维保评估信息
n 业主对电梯评估信息
n 业主对电梯维保评估信息
n 电梯更换零部件预警信息
n 企业的电梯产品信息
n 企业的服务类信息（安装、改造、保养和装潢等）
n 电梯搜索引擎（企业、整梯和配件等）
n 云博士（电梯维修保养知识库）
n 行业的新闻、动态及法律法规
n 各种统计报表：
n 故障分类统计
n 配件故障分析
n 配件过期报警
n 过期未保电梯
n 到场速度统计
n 维修用时统计
n 维保满意度
n 二次维修率统计
n 其它类信息。
备注：以上信息的取得，一部分由物联网公共信息自动生成，一部分靠整梯企业的私密信息自动生成，还有一部分是整梯企业对自己公司平台进行日常维护的信息产生。私密信息和整梯企业自行维护的信息与物联网公共平台没有直接关系，绝无泄密和被侵权之虑。
l 这些信息对电梯整梯企业的作用：
n 帮助整梯企业创造条件实时掌控自己生产的所有电梯的情况；
n 帮助电梯整梯企业建立起电梯整个生命周期的完整档案；
n 整梯企业可以通过物联网了解自己电梯的运行情况，保养情况，以及其它有用的信息。
n 对于整梯企业自保的电梯：电梯整梯企业可以掌握电梯运行的运行以及维保情况；
n 对于非整梯企业保养的电梯：如若电梯发生故障或事故，系统可以迅速定位问题根源，明晰责任，避免因无历史记录而产生的责任混淆现象发生；
n 电梯物联网有关电梯维修、保养以及更换配件的记录，为电梯整梯企业的产品设计人员进一步提升产品质量和产品性能提供了有力可靠的事实依据；
n 一旦产品出现批次质量问题：如元器件批次质量问题或设计批次质量问题，整梯企业可以第一时间快速定位该批次所有电梯的安装地点、保养单位、维保人员及物业联系方式；以便于在最短时间内联系相关人员，迅速解决问题，排除安全隐患，避免事态的进一步恶化；
n 随着政府关于电梯使用寿命的政策和法规出台，进入电梯物联网的电梯运行状况处于实时监视状态，安全运行、可靠运行有充分的保障，有利于电梯整梯企业的品牌提升。故使用单位在更换新梯时会更倾向于选择原电梯厂商。
3)维保企业
电梯物联网有助于提升电梯的维修和保养效率；第一时间获知电梯故障信息；提升管理水平；提升维保质量；降低维保成本/人工成本；为电梯维修和保养业务的量化考核提供客观数据：
l 浏览和查阅电梯的详细档案（平台及手机客户端）；
l 监视电梯运行状况（平台及手机客户端）；
l 提醒维保员工处理电梯故障（平台及手机客户端）；
l 提醒维保员工维保电梯（手机客户端）；
l “云博士”提供维修参考解决方案（平台及手机客户端）；
l 对维保员工维修和保养的工作进行考勤；
l 各种统计分析：
n 故障分类统计
n 配件故障分析
n 配件过期报警
n 电梯工程统计
n 维保满意度
n 过期未保电梯
n 接警率统计
n 急修到场速度统计
n 维修用时统计
n 二次维修率
4)物业企业
电梯物联网可以帮助物业企业第一时间获知电梯关人故障信息，提升服务质量；监督维修和保养质量：
l 监视物业管辖电梯的运行情况和状态；
l 监督电梯维保公司的日常工作情况（维修保养）：
l 提醒电梯关人故障；
l 查询电梯使用记录：急修记录、维保记录、工程记录、年检记录、更换配件记录和故障记录等；
l 提醒过期未处理项目，帮助物业企业加强对电梯监管的力度：
n 过期未检电梯；
n 过期未保电梯；
n 过期未换配件；
n 过期未接警电梯；
n 过期未到场电梯；
n 过期未完工电梯；
l 评价电梯维保公司的日常工作情况（维修保养）。
5)行业协会
电梯物联网可以帮助行业协会更加有效参与行业信息和资讯发布平台的建设：
l 行业协会可以在电梯物联网发布各种行业资讯和法律法规；
l 电梯物联网也会为行业协会提供各种统计数据：
n 城市或地区电梯事故(关人故障)次数统计；
n 电梯维保急修数量统计；
n 电梯就业人员等级考评统计；
n 电梯销售和安装情况统计； n 物业公司对电梯维保企业评分统计；
n 业主对电梯使用情况评分统计；
。。。
备注：以上统计数据不涉及具体公司，也不提供明细清单。
l 这些统计数据可以帮助行业协会有效推动电梯行业的技术进步和质量提升，提高电梯行业的专业化管理协作水平。
6)电梯乘客
电梯乘客可以利用各种电子设备（PC、Pad、手机等）免费接入电梯物联网，并享有以下服务：
n 了解电梯行业的各种信息，学习电梯的使用常识；
n 浏览小区物业的通知和公告；
n 了解近期的天气状况；
n 了解当日的实事咨询和头条新闻；
n 浏览周边出行信息；
n 浏览周边的生活设施；
结束语
工业作为第二产业的典型代表，工业的发展也将带动物联网的快速发展，近些年来物联网解决方案的种类在不断的增多，通过物联网卡为工业提供传感、通信、存储、处理等功能，物联网也逐渐成为最具前景的创业项目，那么在2018年里投资哪些物联网项目比较好？今天中互联流量就为各位带来了这份2018年最具投资潜力的物联网创业项目清单，下面一起来看看吧。
当阿里推出缤果盒子便利店时，商场售货员开始慌了；当京东首次实现无人送货机物流配送时，快递员也慌了.随着生活中物联网人工智能产品的不断增多，或许还会有更多的人失业。而面对社会发展的必然趋势，我们除了恐慌，其实更应该为以后做些什么，比如关注人工智能最新技术、从事物联网技术行业、投资物联网项目等等。
对于一些中小型企业来说，选择热门的物联网投资项目，应当更为合适，门槛低、风险小。下面中互联流量给大家汇总了30个物联网投资热门项目，以供参考： 1、智能停车：监测可服务的停车位；、建筑结构状态：监测建筑、桥墩、纪念碑的结构状态； 3、都市噪音地图：实时监测都会闹区噪音；
4、交通堵塞：监测车辆与行人状况进行优化；
5、智能照明：根据天候状况自动调整照明情况；
6、废弃物管理：监测垃圾桶状况，优化垃圾车回收路线；
7、智能道路：根据气候与路况，提供高速公路警报与改道信息；
8、空气污染：控制工厂二氧化碳、汽车废气或农场有毒气体排放；
9、山崩：监控土壤水分、震动和地表密度，预防地表的危险情况发生；
10、自然水监测：监控城市自来水质量状况；
11、河川污染：监测河流里是否有工厂废水；
12、管线泄漏：监测是否漏液与管线压力变化；
13、智能电网：监控与管理能源消耗；
14、太阳能设备部署：监测太阳能板安装效果；
15、湿度控制：监测重要建筑场地的漏水情况，避免断裂和腐蚀发生；
16、辐射程度：分布式监测核电厂周围的辐射状况，实时发出泄漏警报；
17、易燃物和有害气体：监测工厂或矿山周围的危险气体程度；
18、智能购物：根据顾客的习惯、爱好等等个人状况，提供购买建议；
19、智能仓储管理：控制商品在货架与仓库的变动，自动化管理进货； 20、室内空气质量：监测化工厂的气体水平，保障工人和物品安全；
21、温度监控：控制敏感商品的工业或医药用冰箱的温度；
22、臭氧侦测：监测肉类加工过程中排放的臭氧状况；
23、车辆自动诊断：通过Can 总线搜集信息，给司机发送警报或建议；
24、温室监控：控制温室内气候，最大化作物的产出和质量；
25、家畜监测：监控牧场里家畜的生长情形，以确保存活率和健康；
26、动物追踪：定位开放牧场或大范围放牧的动物；
27、货运状态：监测货品是否遇到震动、拍打、开封或冷藏等等；
28、货物定位：从库房、港口大面积货物中寻找货物；
29、危险物品侦测：当易燃易爆物品接近则发出警报； 30、入侵检测系统：监测是否有强行入侵的状况。
根据企业贷款偿还能力的.评估指标体系,利用可拓工程方法,建立了企业贷款安全性的物元评判模型,并结合实例给出了评判方法.
作 者：马有才 郭玉江 刘爱红 石爱华 作者单位：马有才(山东科技大学,经济管理学院,山东,泰安,271019)
郭玉江(泰山医学院,山东,泰安,271000)
刘爱红(泰安市公证税务师事务所,泰安,271000)
石爱华(曹庄煤矿,山东,滕州,277152)
物联网和云计算是当代信息技术领域最为重要的热门概念。[1]物联网概念起源于比尔·盖茨1995年所撰《未来之路》一书。在书中,比尔·盖茨初次提及物联网(Internet of Things)[2]概念,只是受限于20世纪末无线网络、硬件及传感设备的发展程度,尚未引起广泛重视。随着信息技术不断进步,国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念,2009年美国总统奥巴马的就职演讲对IBM提出的"智慧地球"[3]作出积极响应后,物联网在世界范围引起广泛关注。[4]
1 物联网及其结构图
物联网又称传感网(Wireless Sensor Networks;缩写:WSN),是在计算机互联网的基础上,利用RFID(Radio Frequency Identification,中文名无线射频识别,又称电子标签)、无线数据通信、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等多种装置与互联网结合,构造成为覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”—物联网。在这个网络中,人与物品、物品与物品能够彼此进行“交流”,其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别及其信息的互联与共享。[5]
其结构如图1所示。
由图1可以看出,物与物通过互联网络分别连接到中转信息处理系统,再通过中央信息处理系统进行跨平台、跨语言的集中处理,实现识别、共享,达到“交流”的目的。
2 物联网的关键技术与工作原理
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的。其中非常重要的技术是RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术,也称电子标签技术。[6]
系统通常由电子标签和阅读器两部分组成。电子标签附着在被识别的物体上;阅读器可以是读或读/写装置,取决于所使用的存储器结构和技术。电子标签是将几个主要模块集成到一块芯片中,完成与阅读器的通信。芯片上带有EEP-ROM(电可擦除可编程只读存储器)用来储存识别码或其他数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。[7]芯片外围仅需连接天线(和电池),可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。电子标签具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。在多数RFID系统中,阅读器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸),电子标签内有一个LC串联谐振电路,其频率与阅读器发射的频率相同。当电子标签经过这一区域时,在电磁波的激励下,LC谐振电路产生共振,从而使电容内带上电荷。在这个电容的另一端,接着一个单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到一定值时,此电容可作为电源为其他电路提供工作电压用以将电子标签内数据发射出去或接取阅读器的数据。阅读器接收到电子标签的数据后,解码并进行错误校验以决定数据的有效性,然后,通过无线方式将数据传送到计算机网络。
RFID技术的基本工作原理并不复杂:当标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中心信息系统进行有关数据处理。[8]
3 物联网在图书馆的早期应用
其实,RFID技术很早就已应用于图书馆的各个领域。[9]最常见的应用是高校师生经常使用的校园一卡通系统,读者使用磁卡进入图书馆,门禁中的射频解读器读取芯片信息,并传送至服务器,服务器检索存储的数据库查看读者是否合法,合法读者允许进入,不合法读者则拒之门外。有些图书馆还对不同读者特设了一些不同的权限,让他们可以使用一些独立的空间,比如为教授及博士研究生特设的“读书室”,门口有个刷卡机,当具有权限的持卡人刷卡时,门会打开,而无权限者则不开门。另外,当读者借阅图书时,流通的工作人员使用读卡器读取读者的磁卡,射频读卡器将读到的数据传送给服务器处理,辨别读者的身份权限,然后准予其借阅图书。在图书馆领域类似的应用还有自动借还书机等。上述无线射频系统的使用为物联网技术在图书馆领域的普遍应用奠定了良好基础。
4 物联网在未来数字图书馆中的应用前景
每一次世界经济大危机,都会催生一些新技术,而新技术的诞生也是经济、特别是工业走出危机的巨大推动力。[10]导致世界经济走向衰落的金融危机仍然没有过去,而中国图书馆自然也不能独善其身。前些年由于经济发展带来的快速增长模式如今已经开始走下坡路,图书馆作为信息领域的代表之一,如何才能继续成长?毫无疑问,必须未雨绸缪,改变现有的服务模式,实现服务模式升级。数字图书馆发展至今天,其各项技术条件,比如数据化、宽带化、移动化和多媒体化已经基本满足了物联网在数字图书馆信息领域的推广和应用,并且前景广阔,值得在如下几个方面予以关注和期待:
4.1 低碳管理,节省资源
图书馆的所有设备,包括总馆与分馆的设备,比如空调、电脑、电灯、风扇、打印机、条码机、监控器、防盗仪等等,是个庞大的数字,它们的耗电量非常惊人,如果不加强管理,造成的浪费也同样非常惊人。比如在某个时段自修室只有几个人,可是却开了所有电灯及风扇,直至闭馆才关闭电源。这种缺乏智能化的管理,带来资源浪费严重。[11]
在电影或电视里出现过这样的场面,主人公对着门说了句话,随即房门自动打开,电灯亮了起来,空调也自动开启,调节至合适的温度,电视机播出最精彩的节目和动听的音乐。智能化程度非常高。目前众多高校都建有智能化教学楼,通过物联网,各个教室均可以学生的数量控制开启多少电灯,或者根据学生的位置控制开关电灯及空调,甚至可以根据人数来控制开放几间自修室。可以预见这样的智能化图书馆也将很快变成现实。通过建设物联网,管理者可以让中央系统自动控制图书馆自修室电灯的数量,根据人数调整空调的温度保持恒温,根据人数开放洗手间及自修室的数量。简言之,通过远程统一的管理,灯火通明读者寥寥的情况将成为历史,由此节省大量电力资源。
4.2 库存管理,有效防盗
长久以来,每个图书馆都存在一个“合理”的图书丢失率,即每年都有一定比率的图书丢失,[12]久而久之成为一种合理的存在。尽管目前诸多图书馆在出入口处使用磁条机来防盗,但是只降低了丢失图书的数量,并不能完全杜绝丢失图书。
目前,通过架设图书馆物联网,使用电子标签代替感应磁条,RFID也可充分发挥其电子标签坐标性、穿透性、惟一性的特点,借助嵌在图书内发出的无线电波的标签所记录的位置、序号、日期等各项信息,工作人员不必到架检查即可知晓那些图书在架,那些不在;那些被借,那些没有;那些在馆,那些不在馆,或者有效防止图书被盗情况。可以用很直观的方式,将处在不合格状态的图书用数字统计出来,并清晰地显示出离即书架的标准距离、方位。如果发生图书离开图书馆的情况,即可进行警示。
4.3 图书乱架,彻底解决
图书乱架是众多图书馆长期无法解决的难题之一。对此,许多图书馆都是通过增加工作人员和义务馆员、增加巡库整理书架的方法来处理。[13]但无法完全杜绝乱架问题,因为人眼的疏忽,加上有些工作人员业务水平不够高,或者因为大流通导致工作量增大,读者随意放置图书,导致绝大部分图书馆无法做到图书都老老实实在书架上呆着,或者总有部分图书长期不在书架上。书库的此种情况,无论多么熟练业务、多么尽职尽责的工作人员都无法了然于胸。解决这一难题的出路,在于具体应用物联网技术。通过RFID,图书馆可以用直观的方式,对所有乱架的图书进行数字统计,用清晰的红绿灯标志各个库室图书的状态,红色为非法,绿色为合法,以及出于非法状态图书的位置等,从而彻底解决乱架难题,有效提高信息服务质量。
5 结束语
目前,尽管物联网的许多关键技术仍处于探索阶段,但其发展势头非常迅猛。在我国《国家中长期科学与技术发展规划(2006—2020年)》中已将物联网关键技术攻关列为重点研究领域,并攻克了大量关键技术,还取得了制订国际标准的重要话语权,在相关领域的应用也初见成效。可以相信,不远的将来,图书馆的广阔信息领域必将随时随处可以感受物联网带来的深刻变化,各类型图书馆的科学管理水平和服务质量必将得以不断提高,我国图书馆事业的持续发展也将随之迈上新台阶。
摘要：分析物联网的概念内涵及其关键技术与工作原理,探讨物联网在图书馆领域的具体应用。
摘要：根据家用燃气表技术现状，提出基于无线网络平台的物联网燃气表技术设想，讨论了物联网燃气表系统方案的技术路线、系统架构、结构原理和技术特点，阐述了计量采集、数据传输、阀门控制和配置与显示等几大功能的要求，并对关键的技术标准和指标参数提出建议。
关键词：天然气；流量表；物联网；远传抄表系统
一、家用燃气表技术现状
燃气流量计是管道天然气企业与用户之间用气量结算的基本工具。家用流量计一般采用膜式燃气表为基表，其机械读数为计量的原始依据，在传统抄表方式中，最簡单的方式是人工上门抄录基表读数，这在人员成本、抄表率、准确率和可控性等方面都存在较大缺点。为此，很多天然气企业逐步在基表上开发应用IC卡预付费表、智能远传表系统能够和自动遥读抄表系统等新的计量设备和技术，取得很大的进步，但是就综合表现以及与现代经济技术条件和社会要求的差距来看，这些设备模式仍然在技术、管理、成本等方面存在不少问题。以最新式的无线智能燃气表为例，其主要不足在于：
1.网络化的建立复杂，需要中继器、集散器等多个中间设备；
2.可以对燃气表进行实时监控，但需要人工干预，且不能实时远程控制阀门；
3.无法做到实时调价；
4.不能实现网上支付；
5.信号稳定性不足，非受控；
6.运行维护成本较高等。
为全面提升气量结算水平，需要对表计技术、抄录方式、结算流程和管理模式等进行系统考虑，并充分运用互联网思维，深入结合方兴未艾的物联网技术，开辟燃气计量技术新模式。其中，物联网燃气表是代表目前技术发展趋势的一项新兴概念，一些天然气供气企业和表计设备厂商开展了研究和试验。本文对基于无线网络平台的物联网燃气表技术进行探讨。
二、物联网燃气表系统方案
1.技术路线
通过采用稳定可靠移动无线网络平台（如移动、联通或电信网络平台），实现燃气表端数据直接传送到后台管理服务中心，实现远程阀门控制、气价实时调整及按需求前后台预付费，实现网上支付，并为燃气运营数据预测提供可靠依据。
2.系统架构
系统由物联网燃气表和燃气运营平台等2大部分组成。在日常使用中，物联网智能燃气表按用户设置要求，定时自动发送表计信息给燃气运营平台的数据服务器，表计信息可以包括：当前流量、累计流量、表计运行状态（如阀门状态、表计事件、电池量等）。通信方式为：表内装置GPRS模块，通过移动互联网或是专用网络直接发送，数据服务器收到指令后返回应答数据，实现双向通讯。用户可以通过网上银行、第三方支付等方式进行实时网络充值。服务器充值成功后，通过短信服务平台将充值成功的信息反馈给用户的手机中。数据服务器中存储的数据可为燃气使用的供销差和用气数据预测提供依据。
三、结构原理和技术特点
物联网燃气表的控制器主要由数据采集（光电转换模块）、液晶显示、阀门控制、移动通讯模块（GPRS）、实时时钟、电源管理模块、报警器接口、功能按钮等模块组成，如下图所示。
图1 控制器结构
其技术特点主要包括：
1.内外磁钢传动。表内采用永久性磁性材料，永不退磁并保证足够的传递扭矩，确保磁性传动的长久性和可靠性。
2.双数据采样方式：双脉冲采样、光电直读采样。其中光电直读采用了透射式光电编码原理，通过红外透射感应并编码，确保读数直接可靠，不与计数器机械接触，仅需瞬间供电且不受磁场干扰。
3.高精度的实时时钟。控制器必须内置高精度实时时钟，为历史数据计算和数据传输控制提供前提。
4.通讯模块采用移动GPRS、联通WCDMA或电信CDMA2000等公共通信网络，确保传输可靠稳定。
5.数据应进行加密封装，确保保密性。
四、功能设计
物联网燃气表的核心功能应包括计量采集、数据传输、阀门控制和配置与显示等几大功能：
1.数据采集和保存。可自动采集机电传感器上的脉冲信号，采用双干簧管的采样方式并防止干扰；历史数据应最少保存连续6个月每天的数据，并且能长期保存，不受低电压、掉电、更换电池等外界干扰影响。
2.数据上传包括定时上传和人工上传2种方式。当表内时钟运行达到系统设置的时间点时自动上传相关实时数据；用户也可以在在任何时间点通过表上的功能按钮激活上传实时数据，并获取相关命令。
传输的数据内容主要包括：表计的通信号（与ID对应）、表计时间、系统版本、流量读数、表内阀门状态、电池电压、信号强度和表技防护状态等。
为避免大批量同时传输的拥塞，可根据ID号划分成若干发送单元，错时（如相隔5分钟）发送。
3.阀门控制。对阀门能进行远程开、关控制和防护是有效实现表计管理的重要前提，其中，通过后台服务系统远程关闭阀门、杜绝用户手动开启，达到解决用户欠费和配合后台预付费功能；后台服务系统发出远程开阀指令后，用户再通过人工按钮触发开阀。
当遇到阀门故障时，阀门未能正常关闭，表计仍然能够保持数据采样和处理，通过内部常置电池仍然能保持数据正常采集。
当表计检测到连续几天不用气、或上传数据不成功则会自动关阀。
当主电池电压低于设定提示值时，显示“电量不足”的字符，并自动发送信息给后台服务系统；如果低于设定关阀值时，应提示后关闭阀门。
4.配置与显示。用户能在线配置通信参数（如IP地址、数据端口等），在线配置数据上传时间（包括以天为周期和以月为周期定时上传）；当表计数据上传时，后台系统自动计算用户的剩余金额并与当时的单价一起返回给表计。
表计液晶处于常显示方式，通过功能按钮，可查看内容包括：剩余金额或气量、气价、表内时间、通信号等。
当剩余金额或气量为零时，系统会以短信形式告知用户，做出关阀处理。当然，在关阀前，企业可以设置一定的提前量或给予一次性透支量，给出提示以方便用户。
五、技术标准和主要指标
1.技术标准。基表应执行膜式煤气表国家标准 GB/T6968-2011 《膜式煤气表》中1.5级表要求进行生产，并根据JJG577-2012《膜式煤气表检定规程》予以检定；同时，遵循JG-T-162-2009《住宅远传抄表系统》、CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》和《社区能源计量抄收系统规范 》等标准。
2.主要的指标参数如下：
指标单位参数
公称流量m/h1.62.54
最大流量m/h2.546
最小流量m/h0.0160.0250.04
计量等级级1.5
基本误差限%Qmin≤Q<0.1Qmax时±3，0.1Qmax≤Q≤Qmax时±1.5
最大累计量m99999.999
最大工作压力kPa10
总压力损失Pa≤250
密封性kPa20kPa压力下3min内不泄漏
字轮最小读数dm0.2
使用温度℃-10～+50
工作电压VDC 5.0V～7.0V
工作电流
（平均）mA≤90
采样方式 双干簧管/光电直读
阀门可靠性 连续开关次数不小于10000次
一次抄表成功率 ≥98.5%
数据抄读准确率 ≥99%
参考文献：
[1]戴嗣英.无线抄表技术在燃气行业的应用[J]；上海计量测试；2010年03期
2015年春节后的首个工作日,李翔开车上班时没有走往常的最近线路,而是拐进另一条路况不算很糟糕的路。出门前,安装了智能交通导航系统的手机已告诉他,最近线路通行趋势低于每小时10公里。
这时,迎面驶来路况执勤车。李翔启用汽车智能导航装置。两车无线交互,李翔获悉前方5公里内的车流量。路况执勤车并不总能见到,但还可借助电线杆和路灯帮忙。在那个年代,一些大城市的电线杆和路灯已经联网,成为导航和道路监控的智能终端,为汽车提供路况信息。
此外,智能交通灯系统也能派上用场。通过对道路上车流量的分析,交通灯系统可实时调控各路口车辆的放行。车到办公楼,按停车诱导系统的指示将车停到最近、最方便的位置。
李翔走进智能办公大厦。传感器和智能终端开始收集李翔的体温、血压等生理数据,顺便进行一次营养测试。结果告诉他,脂肪超标,建议多喝茶。
到办公室坐下后,一份职业规划已在他的邮箱。智能大厦每个月都会根据员工档案记录、工作经历、目前工作性质和完成质量等信息,综合评估其与当前岗位的匹配度,进而提示员工加薪或再深造或换工作。
同时,物联网终端已布置在家。李翔对家用电器、电脑、台灯、门窗、书桌、橱柜等实现信息的采集、分析与管理,并可实现远程交互。在智能家居环境中,远程无线抄表、远程自动化家电控制、家庭环境及有害气体监测、非法入侵监测及报警、门窗自动开关等功能都可实现。
以上所有都源于“物联网”。2005年,国际电信联盟正式提出了“物联网”的概念。现在,它已在交通、电力、工业监测、环保、物流、地质灾害预警等多个领域发挥作用。
国家工业和信息化部总工程师朱宏任在接受《财经国家周刊》记者采访时说,物联网“核心是以感知为目的,实现人与人、人与物、物与物互联的网络,突出特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提升对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。”
物联网的核心组件是传感器。
“到2015年,物联网规模化的行业可能不多,但相关产品应该会像手机一样普及。”南京邮电大学传感器网络研究中心主任王汝传说,“现在物联网的作用有些被夸大。一些原本已经实现的应用示范,如可视电话、射频标签在物流方面的应用等,都被拿来当作物联网的应用实例。其实,它们与物联网核心思想还存在一定差距,并不算真正的物联网。”
作为正在兴起的新一波信息技术浪潮,物联网引起了世界各国的广泛关注。国家发改委产业经济与技术经济研究所高技术产业研究室副主任曾智泽认为,“物联网上的科技突破也将衍生出新的产品,创造新的需求,从而培育出新的产业,成为新的经济增长点。”
在中国,从政府部门到三大运营商,正不断推动物联网的发展,投资市场也顺势炒作。IDC中国电信研究部分析师相斌斌表示,“从目前来看,物联网在未来5〜10年的应用和发展应该不会错。当然,到物联网真正应用起来,还会出现更多的、更明显的问题。”
无线射频识别 (RFID) 技术是一种非接触式的通信方式。其原理是利用空间电磁波的耦合或传播进行通信, 通信目的是自动完成被标识对象的识别, 准确获取标识对象相关信息。与传统IC卡、磁卡、条码识别技术相比较, RFID技术识别精度高、保密性好、抗干扰强且存储数据容量大, 使用RFID技术的阅读器使用寿命长、适应环境能力强、操作快捷。
RFID技术作为物联网应用领域关键技术, 将广泛应用于电子商务和供应链管理, 在仓储、交通、设备管控、跟踪、身份识别及原产地追溯等方面。近年来, 与RFID相关项目的规划、投资、建设和应用呈现蓬勃发展之势, 因此《2006~2020年国家信息化发展战略》、《当前优先发展的高科技术产业化重点领域指南》等国家政策文件均把RFID作为重要技术列入其中。
1 RFID系统分析
1.1 系统的组成和分类
RFID系统通常由标签 (Tag or transponder) 和阅读器 (Interrogator or reader) 组成, 也可以将阅读器连接到网络或其他软件管理系统。标签一般包含天线、收发模块、控制模块和存储模块等部分, 阅读器则由天线、射频收发模块、处理模块和外部接口模块等部分组成。根据RFID系统电子标签能量供应方式不同, 可以分为有源系统和无源系统;根据RFID系统电子标签内部存储模块读写方式不同, 可以分为只读式和读写式;根据RFID系统耦合类型不同, 可以分为电感耦合系统和电磁反向散射耦合系统;根据RFID系统工作方式不同, 可以分为全双工系统、半双工系统以及时序系统;根据RFID系统工作频率不同, 可以分为低频系统 (LF system) 、高频系统 (HF system) 、超高频系统 (UHF system) 和微波系统 (WF system) 。典型的RFID系统如图1。
1.2 射频阅读器的功能
射频阅读器用于在非接触式工作方式下读写射频标签内部所存储的各类信息, 对于不同的应用环境, 要求满足不同的功能需求, 一般性仓储识别要求如下:
(1) 全向散射的射频标签识别、读写能力;
(2) 能够适应批量货物的快速识别, 具备高速的数据处理能力;
(3) 适合固定位置交流供电和手持移动式直流供电的应用场合;
(4) 对仓库内部低速运动状态下货物具备识读能力;
(5) 具备一定的机械抗震能力和防静电保护措施。
2 阅读器的结构特点及工作原理
阅读器的控制单元以微控制单元 (Micro control unit, MCU) 为核心, 其型号为宏晶STC15F2K60S2, 配有天线的射频读写IC采用NXP公司生成的LCRC632, 读取操作目标符合ISO14443协议标准的Mifare1卡。STC15F2K60S2实现对射频IC的控制功能并完成数据的存储, 高速可靠。CLRC632射频IC实现载波产生、信令的调制解调, 通过天线收发射频信号。工作原理为:射频阅读器通过天线将无线电载波信号发射出去, 当Mifare1卡进入射频阅读器工作区域时, 其内部有1个LC串联谐振电路, 因频率与阅读器发射频率相同而被激活。在此状态下谐振电路因电荷积累产生能量为卡内电路提供电源, Mifare1卡随即将自身编码通过内置天线发送出去。阅读器接收此信号进行调节和解调, MCU即根据逻辑算法判断该卡的合法性, 并针对不同设定做出相应处理和控制, 发出指令信号控制执行机构动作。射频阅读器基本结构图如图2。
3 系统硬件设计
3.1 控制核心MCU
控制核心MCU采用宏晶科技生产的STC15F2K60S2单片机, 该单片机采用单时钟/机器周期, 是目前宏晶科技产的最高速单片机, 具有高速、高可靠性、低功耗和超强抗干扰的特性, 加密性能好且指令代码完全兼容传统8051单片机。STC15F2K60S2包含中央处理器 (CPU) 、程序存储器 (Flash) 、数据存储器 (SRAM) 、定时器、I/O口、高速A/D转换、看门狗、UART超高速异步串行通信口、CCP/PWM/PCA、高速同步串行端口SPI、片内高精度R/C时钟、掉电唤醒及高可靠复位等模块。图3为STC15F2K60S2单片机内部结构框图。
STC15F2K60S2单片机配合使用USB转串口电路CH340G方便实现系统编程, 使用USB的5V电源可方便实现从电脑取电, 调试LCRC632的控制程序非常方便。图4为USB转串口的ISP下载编程电路图。
3.2 射频IC电路
射频IC电路采用NXP公司的LCRC632, 符合ISO/IEC 14443A标准, 与STC15F2K60S2连接无需电平转换, 1脚OSCIN和32脚OSCOUT之间接13.56 MHz晶体振荡器以使射频信号发射在高频HF频段。LCRC632支持多种协议, 可以在非接触的方式下完成对Mifare1卡的读写识别, 支持10mm范围内微弱信号操作, 配备缓冲输出驱动可使用最小尺寸的外部天线, 内部拥有安全的非易失性内存, 能够自动侦测与单片机的并行接口类型。LCRC632应用原理图如图5。
3.3 天线组成及其参数
射频电路LCRC632外部以TX1, TX2, RX连接发射及接收电路, 如图5, L0, C0, C1, C2a, C2b及天线组成了射频发射电路, 其中L0, C0在发射电路部分完成低通滤波的作用, 因LCRC632射频IC工作在13.56MHz, 输出端引脚有高次谐波, 所以L0, C0必须紧贴TX1、TX2引脚, 取值为分别为2.2μH和47pF, C1, C2a, C2b构成天线的匹配电路。R1, R2, C3, C4组成了接收电路, LCRC632内部产生的电势通过30脚VMID引至29脚RX端, 为减少干扰, 30脚VMID需通过电容C4接地, 其取值为100nF。为增加VMID端与RX端之间的电源驱动, 使用R1, R2构成分压电路, 并串联C3电容以降低对天线电路的影响。
LCRC632射频工作频率为13.56MHz, 属高频短波, 宜采用圆形或矩形的小环天线, 天线尺寸和波长间没有严格规定, 建议为:
式中, L为天线最大长度, λ为射频信号工作频率, 将λ=13.56MHz带入式 (1) , 计算得天线最大尺寸为50cm。本方案取线圈为矩形, 长度5cm, 宽度4.5cm, 周长19cm。根据矩形线圈电感量经验估算公式:
式中, L为线圈电感, I为天线线圈单匝长度, D为线圈线宽, K为天线线圈形状因素, n为线圈匝数, 将天线线圈单匝长度I=19cm, 线圈线宽D=1.5mm, 天线线圈形状因素K=1.47, 线圈匝数n=3代入式 (2) , 得L=925nH。因天线线圈阻值一般为铜箔内阻5倍, 估算天线线圈阻值R≈0.9Ω。天线品质因素计算公式:
一般取Q=35, 为此需给天线线圈串联外部电阻, 并按式 (4) 计算求得Rex=0.7Ω。
根据C1, C2a, C2b匹配电路计算公式式 (5, 6) , 将上述结果和天线线圈输入阻抗Z=700代入, 求得C1≈20pF, C2a=C2b≈270pF。
4 软件工作流程
软件设计通过对STC15F2K60S2单片机的编程从而控制LCRC632射频电路, 根据ISO/IEC14443A协议标准完成对Mifare1卡的识别操作。当射频系统启动后, 阅读器会执行启动 (Startup) 命令执行上电复位和初始化过程, 初始化位相 (Bitphase) 寄存器以设置发送器和接收器时钟的相位, 初始化RxControl2寄存器以设置解调器为内部解调器, 初始化FIFOLevel寄存器以设置FIFO为4级缓冲等工作。软件工作流程如图6。
初始化完成后, 使用Request指令执行请求应答操作, 读取Mifare1卡上的Block 0中的卡片类型号TAGTYPE, 返回值0004H。请求完成后进行防碰撞操作, 根据二进制搜索算法完成卡片的选择, 再进行认证和读写卡的操作。
5 结束语
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