物聯網技術優勢精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇物聯網技術優勢，期待它們能激發您的靈感。

篇1

【關鍵詞】物聯網關鍵技術

物聯網的概念最早是在1999年美國召開的移動計算和網絡國際會議正式提出的，之后隨著全球經濟的發展，世界各國都在尋找新的經濟增長點及其對應的技術發展方向，而隨著電子標簽、中間件系統和嵌入式系統以及云計算等技術的發展成熟，物聯網的概念逐漸被各國政府所重視。

一、物聯網的架構技術

物聯網的架構技術主要考慮物聯網中信息存儲和計算能力邊緣化、物體間斷性通信連接、物體移動和環境變化支持及網中網實現的問題。它要求網絡應用服務器有一定的健壯性、可擴展性和用戶公平性。目前在物聯網架構選擇上通常可以采用相對分布的集中式管理結構和相對集中的分布式支撐結構。

二、統一標識與識別技術

統一標識與識別技術用于對物聯網中海量物品進行區分或查找，它要求能夠實現對單個物體的唯一標識，能夠實現對某類物品的標識，并且能夠實現對復合物體的標識。統一標識與識別技術包括以下內容：在全球范圍內的標識結構設計、標識分配、標識管理、標識加密與解密、標識的存儲、標識的映射機制等。RFID（射頻識別）技術采用非接觸式自動識別，它通過發射射頻信號來識別一定距離內的目標對象，并獲取存儲于目標對象中的相關信息。RFID系統由電子標簽（EPC）、讀寫器、應用接口等硬件部件與相關中間件軟件、通信網絡和業務應用信息管理系統等構成。在這個系統中，電子標簽是一個有無線收發功能的內部保存數據的裝置，它負責發送相關數據給讀寫器；讀寫器是一個可以捕捉和處理標簽數據的裝置，同時它還是一個負責與后臺管理信息系統交接數據的接口；軟件包括RFID系統軟件、RFID中間件、后臺信息管理系統等。RFID系統軟件是在電子標簽和讀寫器之間實現通信所必需的軟件功能集合，RFID中間件將在電子標簽和讀寫器上運行的RFID系統軟件與在后臺處理系統上運行的管理信息系統軟件聯系起來，后臺管理信息系統程序負責接收由電子標簽發出的經過讀寫器和RFID中間件軟件處理和過濾后的標準化的數據。RFID系統可以自動、實時地對物體進行識別、定位、監控與追蹤，它在彌合客觀世界和虛擬世界差距方面起到關鍵作用，使得物體可以自動地對自身環境的改變作出反應。

三、網絡與通信技術

物聯網中的網絡通信具有通信標準和高層通信協議的多樣性與通信需求量大、范圍廣的特點。利用本體翻譯技術可以實現多協議相互操作，利用傳感器網絡組網方式、RFID組網方式、DTN組網方式或移動通信、衛星通信等方式，結合新的射頻技術、無線電通信技術、軟件無線電技術和數據挖掘技術來提供一個完整的端到端的系統，實現網絡連接范圍的擴大，滿足海量通信的需求。物聯網的智能學習模塊具有非常好的連接性，它可以對來源于傳感器或其他網絡的數據、決策等信息進行判斷，可以大量減少網絡中數量的通信量，提高網絡中數據傳輸的質量，從而滿足海量物品在有限的網絡資源中傳輸信息的需要。

四、安全和隱私保護技術

安全和隱私保護技術包括：防范非授權實體的識別，阻止未經授權的訪問，保證物置及其他數據的保密性、可用性，保護個人隱私、商業機密和信息安全等內容。這里面涉及到網絡非集中管理方式下的用戶身份驗證技術、離散認證技術、云計算和云存儲安全技術、高效數據加密和數據保護技術、隱私管理策略制定和實施技術等。另外，物聯網的實現還需要很多其他關鍵技術的支持，例如物聯網軟件服務與算法技術，低功率、高能量存儲技術和尋址技術等。

五、小結

國外的運營商網絡覆蓋能力和容量都不如國內運營商，中國電信、中國移動、中國聯通等都是全球數一數二的互聯網運營商，在用戶數量和網絡規模上都有很大的優勢，具有覆蓋人群廣、范圍大的特點。其次是物聯網發展的渠道優勢。在基于云計算和云存儲的體系架構的物聯網中，“云”的功能最終會被轉化為一種規模化的服務。但是我國與物聯網相關的技術力量還比較薄弱，現在與物聯網有關的很多技術還受制于人，相關產品還依賴于從國外引進；其次，物聯網大規模應用的成功案例比較少，不如國外已有大量的成功案例可以借鑒。

參考文獻

篇2

關鍵詞：物聯網技術 蔬菜供應鏈 信息化

引言

物聯網技術是建立在Internet 基礎上，借助無線射頻識別技術、無線數據通信等相關技術構建的一個實現全球物品信息實時共享網絡的一項技術（寧煥生等，2008）。在物聯網中，物品無需人的干預就能實現彼此的“交流”，其實質就是借助射頻識別技術，通過互聯網實現物品或商品的自動識別和相關信息的共享。無線數據通訊網絡通過將采集到的RFID 標簽中的規范且具有互用性的信息自動傳輸到中央信息系統，由此實現物品或商品的自動識別，進而通過互聯網實現信息交換和共享，從而實現對物品的“透明”管理。

蔬菜供應鏈作為農產品供應鏈的重要組成部分，是以蔬菜為特定研究對象，對蔬菜種植一直到蔬菜銷售過程中所產生的物流、信息流和資金流進行控制，協調各方參與者的利益的過程（周敬，2011）。物聯網技術的出現與發展是推動我國相對落后的食品行業發展的一個契機，因此，提高物聯網技術在食品供應鏈的推廣應用程度，可以有力地提高食品供應鏈的運作效率，對于加快食品產業現代化的進程具有重大意義（雷靜，2012）。通過物聯網信息平臺，政府可以及時掌握有關蔬菜供應鏈的一些重要信息，制定合理的政策并建立相應的機制，有效推動我國蔬菜供應鏈的持續發展。這一切對于保障我國蔬菜的質量安全，提高我國蔬菜的國際競爭力是有現實意義的（陳永堅，2011）。

蔬菜供應鏈各環節發展現狀及其成因分析

蔬菜供應鏈的各個環節包括：蔬菜種植環節、蔬菜物流環節、蔬菜加工環節、蔬菜銷售環節。對蔬菜供應鏈的各個環節現狀及成因進行分析，將有利于構建基于物聯網技術的蔬菜供應鏈優化模式。

（一）蔬菜種植環節

當前，我國蔬菜的種植主要由三種基本方式：其一是農戶分散種植。這種種植規模較小，主要種植普通蔬菜，蔬菜質量良莠不齊，兼有商品和自用的性質，我國現階段來說，農戶散種較為普遍。其二是合同種植。企業通過和農戶簽訂定向銷售合同，給農戶提供種子、農藥和化肥等基本生產資料，并定期派遣技術人員到農戶菜地里給農戶進行相應的技術指導，然后從農戶手中統一收購蔬菜進行銷售。其三是基地化種植。企業通過同當地農民簽訂租賃協議，通過相應基礎設施和設備的投資將集中成片的耕地改造成蔬菜基地，雇傭當地的農民并進行簡單的培訓，讓他們在專業的農技人員的指導和管理下從事蔬菜種植。這被證明是最有效的蔬菜質量安全的控制模式之一，缺點就是經營成本比較高。

從我國蔬菜產業發展歷程和目前蔬菜種植的主要模式可以看出，現代種植技術在分散種植的農戶中的應用程度比較低。與專業化規模化的蔬菜種植基地或企業相比，分散種植的農戶普遍缺乏先進的農業機械和種植技術，所以他們的投入收益比普遍不高。因此落后的種植技術和集約化程度不高且信息化程度比較低的蔬菜種植成為了制約蔬菜供應鏈進一步發展的重要瓶頸因素。

（二）蔬菜物流環節

我國是世界上蔬菜最大的生產和消費國，其中蔬菜物流的總量在社會物流總量中占有相當大的比重。目前我國的蔬菜產量約占全球的59.39%。2010年我國農產品產量總計中蔬菜占總產量的36.47%，具體如表1所示。由于蔬菜上市的季節性、蔬菜種植的廣闊性和蔬菜消費的全年性，在如此巨大的蔬菜產量和消費特性的制約下，蔬菜物流的總量十分巨大。

我國蔬菜的運輸沒有將先進的物流技術運用到蔬菜物流中去，大部分蔬菜還是原生態散裝運輸。蔬菜物流尚未形成冷鏈物流，仍以常溫物流或自然物流形式為主，一般用沒有任何保溫設備的普通卡車進行運輸。絕大部分的蔬菜都是在沒有任何防護措施的露天場所而不是在冷庫或是保溫場所進行裝車。由于我國蔬菜生產的季節性和蔬菜種植的廣闊性，這種較為粗放的物流運作方式下，大量的蔬菜在運輸過程中腐爛變質或是出現二次污染，導致蔬菜產品的總體品質下滑，也使得消費者的滿意度下降。

在這個大背景下，我國蔬菜物流產業需要順應潮流，轉變物流方式，建設一批跨區域的高科技高效率的大規模的蔬菜冷鏈配送中心，促進蔬菜冷鏈物流的快速發展，強化蔬菜流通環節的信息化建設，以便蔬菜供應鏈相關節點企業能夠實時獲得蔬菜在流通過程中的位置和冷藏溫度，從而優化物流路徑和蔬菜冷鏈物流，降低蔬菜產品在流通環節中的腐爛損失率，降低蔬菜運輸成本。

（三）蔬菜加工環節

截至2011年，我國規模以上的蔬菜加工企業已經超過了一萬兩千多家，從事包括保鮮蔬菜、脫水蔬菜和蔬菜罐頭等不同類型的蔬菜加工。其中，從事附加值較高的蔬菜精深加工的企業則較少，大部分企業仍然以從事傳統蔬菜加工如脫水蔬菜、腌制蔬菜、速凍蔬菜為主（楊為民，2006）。

雖然我國蔬菜加工業發展不是很成熟，但是蔬菜加工的種類卻非常的多。消費者對蔬菜產品的市場認可是蔬菜加工企業的運作與市場競爭力提升的主要來源，因而蔬菜加工企業需要及時采納和收集消費者的反饋，根據市場需求來調整本企業的經營策略，聯合科研院所創新研發更多滿足消費者需求的蔬菜產品，并通過同上游原料供應商的通力合作，保證原料的質量安全（樊俊花、陳素敏，2012）。此外，聯合科研院所進行科研研發，通過蔬菜的精深加工實現蔬菜的價值增值是解決蔬菜加工企業普遍存在的問題的關鍵。

（四）蔬菜銷售環節

近年來隨著我國經濟的快速發展，我國蔬菜零售業取得了較大的發展，由蔬菜生鮮加工配送中心直達各大超市生鮮區和專業蔬菜超市的模式正在逐步取代傳統的蔬菜銷售模式。因此，目前我國蔬菜零售終端形成了以連鎖超市的生鮮區、農貿市場為主，其他較小的蔬菜銷售渠道為輔的市場格局，且由生鮮加工配送中心直達連鎖超市生鮮區正逐步成為我國蔬菜市場的發展趨勢。

我國目前蔬菜產品的銷售渠道主要由兩類，即連鎖超市的生鮮區和傳統的農貿市場。農貿市場在未來一段時間內仍將是我國蔬菜的主要銷售渠道。居民更喜歡到傳統的集貿市場購買價格相對便宜的蔬菜；連鎖經營超市的生鮮區正逐步成為中國消費者的一個重要選擇。連鎖超市一般經營的蔬菜的檔次比較高，價格相較于農貿市場也比較貴。但是隨著居民收入水平的提高，居民不斷提高對蔬菜的質量要求，更多的消費者開始前往連鎖超市的生鮮區購買具備較好口感、品質和營養好的優質高端蔬菜產品。

（五）蔬菜供應鏈信息化建設

從我國蔬菜供應鏈的當前現狀來看，說明我國蔬菜供應鏈的信息化建設還是不足的，雖然在蔬菜供應鏈的某些環節擁有分散的信息系統，但是他們之間的信息共享性和連貫性較差（武元亮，2007）。蔬菜具有鮮活易腐、保質期短、不易久存等特點，并且其生產和消費在地域上具有廣闊性和分散性，蔬菜的這些特征要求蔬菜供應鏈信息平臺實時傳遞各種相關的信息。目前，我國現有的蔬菜供應鏈信息化建設正處于起步階段，無法滿足蔬菜供應鏈各個節點企業的信息需求（樊俊花、陳素敏，2012）。

總之，當前我國蔬菜供應鏈建設還存在很多問題。第一，蔬菜供應鏈企業之間信息管理水平和技術。由于企業受到自身技術水平和資金的限制，信息平臺利用率不高，搜集的信息準確度比較低等問題比較普遍。第二，蔬菜供應鏈的信息網絡不健全。雖然部分蔬菜供應鏈節點建立自己的信息平臺，但是這些信息平臺之前缺乏溝通，形成了信息孤島，難以提高蔬菜供應鏈的整體競爭力。第三，蔬菜供應鏈的信息標準化程度比較低。目前我國尚未建立蔬菜供應鏈的標準，各地蔬菜供應鏈信息平臺的標準不一。

蔬菜冷鏈物流是蔬菜供應鏈中的一個關鍵環節，它將影響到蔬菜的銷售周期和質量安全。然而現階段蔬菜冷鏈物流的基礎設施比較落后，冷鏈物流的信息化建設仍處于初級階段，沒能形成一個整體的管理體系。因此，要加快應用物聯網技術，加強蔬菜冷鏈物流信息化平臺的建設，降低蔬菜供應鏈的整體物流成本，提高蔬菜供應鏈的效率（蘇國賢、李富志，2012）。

物聯網技術在蔬菜供應鏈中的應用研究

事實上，通過對蔬菜供應鏈各環節發展現狀及其成因分析可以發現，蔬菜供應鏈中存在的一系列問題均是由于信息傳遞不暢所導致的。所以順應信息化時展潮流，加強物聯網技術的應用是解決蔬菜供應鏈中松散無序問題的根本所在。

（一）物聯網技術在蔬菜供應鏈中的應用模型構建

基于物聯網技術的蔬菜供應鏈需要蔬菜供應鏈上的各個節點企業通力合作，通過蔬菜上所攜帶的電子標簽，將蔬菜種植到蔬菜銷售各個環節上的關鍵信息都通過互聯網上傳到物聯網信息平臺，這樣蔬菜供應鏈上的企業才能夠在物聯網信息平臺上進行信息傳遞和共享。如圖1所示，蔬菜供應鏈的不同環節都同信息平臺鏈接在一起，從而實現信息共享、實時監控、信息查詢和可追溯。

（二）物聯網技術在蔬菜供應鏈各環節中的應用研究

基于物聯網技術的蔬菜供應鏈借助物聯網技術的相關設備，節點企業能夠借助物聯網信息平臺調整自己的經營策略和進行庫存調節控制，普通消費者能夠利用蔬菜所攜帶的電子標簽通過物聯網信息平臺進行查詢和追溯。物聯網信息平臺數據采集對象包括蔬菜供應鏈上所有相關節點，包括蔬菜基地、物流企業、生鮮加工配送中心和連鎖超市終端。物聯網技術在各節的應用研究如下：

蔬菜基地。蔬菜基地可以通過為每一塊菜田和每一個蔬菜品種設定一個電子標簽，并根據農產品編碼標準設置一個編號作為其身份的唯一標識。將該塊菜田或該品種的蔬菜從種植到裝車整個過程中的重要信息都進行及時通過電子標簽讀取和錄入物聯網信息平臺。當收購商決定收購某一地塊的蔬菜的時候，他可以通過物聯網信息平臺收集關于該地塊蔬菜的相關信息，這樣不但降低了出錯率，而且也加快了蔬菜的收購速度，并且為生鮮蔬菜加工配送中心提供了一些重要的基礎數據，為建立高效的蔬菜追溯系統奠定了堅實的基礎。

物流企業。物流公司通過在每一輛運輸車輛上配置電子標簽的閱讀器，及時將蔬菜運輸過程中的實時位置、運輸車或是冷藏車內的溫度、蔬菜在道口階段檢疫部門對運輸車輛的檢驗報告等信息都通過電子標簽及時傳遞到物聯網信息平臺并和蔬菜種植階段的信息進行集成和匯總。在到道口檢疫階段，相關的檢疫部門只需要通過電子標簽閱讀器就可以迅速獲取包裝內的蔬菜的具體信息，降低了檢疫部門的工作量，也提高道口檢查的效率并緩解了道口擁擠的壓力。

蔬菜生鮮加工配送中心。蔬菜生鮮加工配送中心具有蔬菜簡單加工和配送的功能，是連接大宗農產品和各連鎖超市生鮮區的重要紐帶，能夠有效調節生鮮蔬菜和各連鎖超市之間物流聯系。蔬菜生鮮加工配送中心連接上游蔬菜基地和下游的連鎖超市，在蔬菜生鮮加工配送中心應用物聯網技術能夠有效整合蔬菜供需雙方的信息和資源。蔬菜供應商具備簡單的生鮮蔬菜采購加工、低溫儲藏和分揀配送系統（韓旭，2006）。進入生鮮配送中心前，蔬菜需要進行簡單的加工，在進行蔬菜初加工、清洗、預冷和包裝過程中，操作人員實時將相關信息通過電子標簽錄入到物聯網信息平臺，方便蔬菜供應鏈上的相關節點企業和消費者進行查詢。其具體流程如圖2所示。蔬菜生鮮配送中心的管理者通過物聯網信息平臺可以非常便捷地了解到蔬菜庫存情況和終端零售商的蔬菜銷售情況，以便及時通知蔬菜供應商進行發貨和補貨，確保精確的庫存控制。

連鎖超市。蔬菜的零售環節主要包括農貿市場和大型的連鎖超市。相比較與農貿市場，大型的連鎖超市一般具備較強的資金和技術實力應用物聯網技術。蔬菜一般在超市的生鮮區進行銷售，超市的工作人員先將蔬菜分揀、稱重并打包，通過使用電子標簽閱讀器掃描蔬菜大包裝上外所附電子標簽獲取蔬菜在種植、加工、儲存和物流等過程中的相關信息，之后再將這些信息輸入空白的電子標簽貼在蔬菜小包裝上。通過應用物聯網技術，超市可以通過對蔬菜庫存情況的實時監控進行及時通知蔬菜生鮮配送中心進行補貨，從而提高超市的庫存管理效率和經營效益。蔬菜包裝外的電子標簽還可以對蔬菜的有效期限進行監控，一旦某蔬菜超過有效期，電子標簽就可以通過貨架上的閱讀器發出警告，通知超市的工作人員及時將即將腐敗變質的蔬菜更換。

（三）物聯網技術在蔬菜供應鏈中應用的效果預測

在蔬菜供應鏈中應用物聯網技術不僅有利于提高蔬菜供應鏈相關節點企業進行信息傳遞和信息共享，不僅有效地強化了相關節點企業之間的協作關系，提高了蔬菜供應鏈整體運作效率和經濟效益，還有利于政府相關職能部門對蔬菜質量安全進行有效的監督和管理，同時還有利于保證消費者的身體健康權益。

1.方便蔬菜供應鏈上的相關節點企業的信息共享和查詢。物聯網技術在蔬菜供應鏈信息共享和查詢方面主要可以發揮三種作用：一是蔬菜供應鏈上的相關節點企業可以通過物聯網信息平臺便捷地查詢有關的數據，根據用戶需求的變化及時調整自身經營策略，以提高企業經營的效益；二是政府食品監督部門能夠通過物聯網信息平臺對蔬菜供應鏈上的各環節進行有效的監督和管理，并能夠出臺相應的政策和建立合理的機制推動蔬菜產業的發展；三是消費者可以通過物聯網信息平臺查詢蔬菜在種植、加工、物流和銷售環節的相關信息，以便能夠買到放心蔬菜，保證蔬菜消費安全。

2.能夠實現對蔬菜產品的實時監控、預警和追溯。如圖3所示，蔬菜供應鏈上的相關節點企業通過讀寫器的讀取和物聯網服務器端，將有關蔬菜供應鏈上的相關數據儲存到數據庫中，因此企業和政府相關職能部門可以通過信息平臺的數據來實現對蔬菜及其制品的安全監控。借助基于物聯網技術的蔬菜供應鏈有利于節點企業提高管理服務水平和產品質量，降低物流和交易成本，有利于政府相關職能部門通過物聯網信息平臺及時了解蔬菜供應鏈上各環節上的企業的經營狀況和蔬菜產品的流通狀況，根據這些信息出臺相關的政策和建立有效的機制推動蔬菜產業的發展。

3.降低蔬菜供應鏈的牛鞭效應。牛鞭效應是指供應鏈各節點企業根據下級需求信息進行采購和生產決策管理時，由于信息的不確定造成需求信息的不真實性沿著供應鏈追溯而上并逐級放大，在源頭供應商處的需求信息和實際需求相差較遠，離市場需求越遠的成員企業掌握的信息與真實需求的偏差較大。通過在蔬菜供應鏈中應用物聯網技術，建立物聯網信息平臺，實時收集蔬菜供應鏈上所有相關信息，可以有效地優化蔬菜供應鏈上的倉儲、加工和物流等環節，及時響應消費者的需求，提高整個蔬菜供應鏈的運作效率，降低蔬菜供應鏈的牛鞭效應。

結論

我國蔬菜供應鏈發展的一個重要的制約因素就是蔬菜供應鏈上的相關節點企業信息傳遞不暢。應用物聯網技術能夠強化蔬菜供應鏈相關節點企業之間的協作，促進他們之間的信息傳遞與共享，從而提高整個蔬菜供應鏈的運作效率，以推動蔬菜產業的發展。

在蔬菜供應鏈中應用物聯網技術可能會產生三種應用效益：第一，有利于方便蔬菜供應鏈上的相關節點企業的信息查詢與共享。第二，能夠實現對蔬菜產品的實時監控、預警和追溯。第三，可以降低蔬菜供應鏈的牛鞭效應。

參考文獻：

1.寧煥生，張彥.RFID 與物聯網：射頻、中間件、解析與服務[M].電子工業出版社，2008

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3.雷靜.基于物聯網技術的食品物流管理研究[D].廣東工業大學，2012

4.陳永堅.基于物聯網的蔬菜物流管理系統的設計與實現[D].河南大學，2011

5.聯合國糧農組織.聯合國糧農組織FAOSTAT資料數據庫[DB/OL].http：///site/339/default.aspx，2013-05-15

6.張靜.成都市蔬菜超市化經營研究[D].四川農業大學，2005

7.中國科技部農業科技司等.中國農產品加工業年鑒（2011）[Z].中國農業出版社，2005

8.楊為民.我國蔬菜供應鏈結構優化研究[D].中國農業科學院研究生院農業經濟與發展研究所，2006

9.樊俊花，陳素敏.京津冀區域蔬菜物流信息化策略研究[J].管理研究，2012，9（1）

10.武元亮.我國蔬菜物流鏈的現狀及其優化措施[J].資源開發與市場，2007，23（4）

11.樊俊花，陳素敏.區域經濟下蔬菜物流信息化發展探究[J].商業時代，2012（4）

12.蘇國賢，李富志.我國蔬菜冷鏈物流的現狀、問題與建議[J].中國流通經濟，2012（1）

13.李曉晟，楊黎明，白良義.超市主導的生鮮農產品供應鏈研究[J].蘭州學刊，2009，9（192）

篇3

1 物聯網

物聯網主要指的是末端設施和設備,主要包括工業系統、傳感器以及貼在射頻識別器上各種設備、攜帶無線終端的車輛和個人等。通過各種無線、有線,長距離或短距離的相互連通實現對數據傳輸。物聯網就是利用傳感器,實時對需要的數據進行采集、互動、連接,采集的信息的類型可以是電信號、光信號、化學信號等,利用各種可能存在的網絡接入,實現物與人、物與物之間的連接,從而實現對物品的智能化管理和識別。因此,可以簡單的將物聯網描述為,利用傳感器獲取物理環境信息,然后利用通信網絡對信息進行傳遞,再利用云計算平臺,實現對復雜信息的處理。

2 系統的設計與實現

2.1 設計方案

系統的具體實現方案:在測井現場利用傳感器獲取待測油井的數據,將數據利用專用的電量將測得護具傳送給計算機,然后利用計算機對數據進行處理后,利用GPRS將傳遞到企業內部,數據最終將會被送到測控中心,從而實現對數據的遠程傳輸

2.2 網絡傳輸協議

利用GPRS對數據進行傳輸面臨協議選擇,TCP和UDP是目前應用最廣泛的兩種協議,對協議的選擇需要依據系統運行的實際情況而定。TCP協議數據的傳遞面向連接具有較高的可靠性,比較適合應用在順序不重復、大批量的數據傳遞。但需要注意,TCP提供的數據傳輸不會對數據的便捷進行記錄,因此如果數據傳遞過程中采用的方式是數據包,需要對包的同步問題加以考慮。測井在數據傳遞過程中對數據量的要求較大,同時網絡環境十分復雜。此外,從目前的情況來看,在實際測試過程中,如果對TCP協議進行利用,數據在吞吐率上完全可以滿足使用要求。UDP協議與TCP相比更加簡單,靈活度高,建立連接較為容易,會對數據的邊界進行保留。其最大的不足它提供的數據包通信的方式并不可靠,在復雜的網絡環境下的應用要十分謹慎,如果程序對出現的問題處理不當,可能會造成協議崩潰,從而導致系統無法正常運行。

2.3 測試通訊方案

為了對系統的可行性進行驗證,在中國聯通和中國移動兩種網絡的支持下對數據的傳輸效果進行驗證。在數據驗證過程中,利用自行編程的通訊程序對油田實地進行測試。測試過程中主要涉及到的性能有:RTK、吞吐量、時延、誤幀率的平均值。根據測試結果對公眾移動網絡是否滿足傳輸需求進行確定。同時,可以通過現場測試了解用戶要求,使其為通訊協議設計提供參考。

2.4 設計通訊協議

(1)雙發送隊列。

石油測井數據傳輸系統,不僅要能夠實現對測井中數據的傳遞,同時還應當實現文件的傳輸。測井數據傳輸在實時性上具有較高的要求,在文件的傳輸上實時性要求相對則較低,一般來說能夠在規定的一段時間內完成文件傳輸即可。因此,在實際工作中,如果傳輸數據的寬帶有限,為了確保測數據傳遞的實時性,應當對測井數據和文件傳輸兩者制定相應的優先級機制。方案如下:將發送隊列分為兩列,一列為測井數據,另一列則為文件傳輸隊列,同時應當在文件傳送隊列上安置一個標志,對發送權限進行限制,該標志只有則測井數據發送結束后,才會生效,標志生效后,文件傳送隊列發送數據,然后安置的標志將會再一次回到原位置,依次循環。

(2)后退N幀協議。

在數據傳輸過程中,如果采用簡單的協議,RTT的時延一般約為500ms,這對數據傳輸的實時性產生了一定影響,為了提高通訊協議效率,可以對后退N幀協議進行應用,這種協議處于非受限協議和等停協議之間,對其進行應用可以緩解因為傳輸距離過大,導致等停協議效率低問題的發生。后退N幀協議一般只在測井數據中使用,并不在文件傳輸中使用,對于文件傳輸的維護有更高層的ZMOG協議完成,在線程發送上只是簡單進行發送,并不會進行等待和確認。測井數據傳輸系統在通訊上需要是雙向的,因此在實際工程中,必須是由接收線程和發送線程兩者相互系統工作,接收線程和發送線程兩者之間的信息要能相互傳遞,其中最重要的一點就是,接收線程應當能夠將ARQ應當信號傳送給發送線程,從而確保發送線程在運行過程中能夠順利完成發送任務,確保整個系統的安全運行。

篇4

Abstract： In order to change the disadvantages of low efficiency and failure to deal with the faults in time and other shortcomings in current oil pump control used by the local manual instruments， a remote measure and control system based on the Internet of things technology is proposed. Firstly the paper describes the overall architecture of oil pump IOT system， and four architecture layers including the sensor layer， the coordinator layer， the local application layer and the remote control layer are designed in detail. Secondly it discusses in detail the internet of things hardware module design of the sensor node and coordinator node. Finally the article also introduces the design and contents of the nodes bottom program， local control center application layer software and remote control layer mobile APP.

關鍵詞： 物聯網技術；油田輸油泵；傳感器節點；協調器節點

Key words： Internet of Things Technology；oilfield oil pump；sensor node；coordinator node

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）17-0114-03

0 引言

石油輸油泵是油田公司非常重要的原油輸送動力設備，它一般用于從油井抽出原油后，通過輸油泵過濾、增壓、分離后將原油經過管線輸送出去。輸油泵傳統的控制方式是通過設備現場安裝本地測量與控制的儀器儀表，同時需要人工定期現場檢查與巡視，由于輸油泵大多分布在荒無人煙的地帶并且數量眾多，這就造成設備發生故障后，時常無法得到及時處理，從而導致油田企業輸油管理工作效率低下。

物聯網（The Internet of Things）是萬物相連的網絡，它指通過傳感器技術、無線通信技術、數據分析與處理技術等能夠完成遠程智能化采集、自動控制的一種多學科融合交叉發展的新興技術[1]。本文研究將物聯網技術應用到輸油泵遠程測量與控制中，其目的是實現油泵設備全面感知、可靠信息傳遞、遠程實時控制處理的重要目標。

1 輸油泵設備物聯網系統設計

油田公司的輸油泵運行過程中，一般需要采集運行的入口與出口壓力、輸油流量、油泵溫度、燃氣濃度等參數，然后根據輸油工藝要求，設定油泵的運行的時間與電機運轉的頻率以及運行的安全壓力與流量。根據油田輸油泵工藝以及油田企業設備安全與提高工作效率的需要，結合物聯網測控技術，采用自頂向下、逐步細化的原則設計了如圖1所示本系統的總體結構，一共為4層，從下而上分別為傳感器層、協調器層、本地應用層與遠程控制層[1]。

1.1 傳感器層

傳感器層的主要功能是采集輸油泵的泵體溫度、原油壓力、出口流量、油泵頻率、油泵狀態等現場物理傳感器信息，并根據協調器節點的運行的指令來控制油泵的執行機構作出符合安全輸油的動作。傳感器層主要包含的節點有：溫度傳感節點、故障處理節點、壓力傳感節點、變頻控制節點、流量傳感節點、閥門控制節點、狀態傳感節點、開關控制節點等。

1.2 協調器層

協調器層的主要功能是將跟其共同屬性的傳感器節點連接成一個個無線通信ZigBee網絡，并定期輪詢采集各個傳感器節點測量數據，同時根據油泵運行工藝對油泵的開關、頻率、閥門作出相應的調節動作。協調器層跟上層本地工控C進行有線RS485通信，它把從傳感器收集來的數據通過串口發送給本地人機界面進行存儲、顯示、分析利用等。系統包含的協調器節點主要有：油泵溫度協調器、壓力控制協調器、流量控制協調器、邏輯控制協調器等。

1.3 本地應用層

本地應用層為現場站點油泵的工業控制計算機人機界面，它為物聯網本地控制中心。考慮到油泵是關鍵性生產設備，整個控制系統的穩定性與安全性要求非常高，因此采用RS485串口通信連接到各個協調器節點。本地應用層可以實現對輸油泵所有的協調器進行各種數據進行實時串口通信采集存儲、油泵工藝畫面顯示、測量數據動態趨勢曲線、油泵流程安全參數設置等功能。本地應用層同時接入到企業局域網（LAN）為物聯網遠程控制中心提供數據服務，另外在權限的許可下，可以接受遠程的調控，并發給協調器實現對油泵的控制。

1.4 遠程控制層

遠程控制層為油田公司遠程辦公實時控制油泵設計的人機界面。遠程控制層通過企業的局域網可以實時地查看油泵運行的各種參數、動態曲線、記錄數據等信息。遠程控制層的設備可以是公司辦公電腦、手機或者平板電腦等移動終端。遠程控制層與現場工控機之間的通信采用TCP/IP協議[3]。

2 輸油泵設備物聯網節點硬件設計

本系統物聯網節點采用美國TI公司的CC2530 ZigBee無線通信芯片，由于它支持片上系統（SoC）技術使其應用開發難度很小。CC2530 芯片集成了2.4 GHz的射頻收發器以及一個增強型工業標準的8051單片機，它支持最大256KB 可編程FLASH ROM存儲器，內部運行具有8KB的RAM存儲器，同時具有USART、高精度ADC、通用的GPIO等豐富的外部接口[2]。本系統中無論傳感器節點還是協調器節點其核心都是CC2530模塊。系統中每個協調器節點都跟其對應的傳感器節點形成一個個相對獨立有著不同通信信道的互不干擾的低功耗無線網絡。

本系統的所有的傳感器節點運行原理基本相同，通過不同的物理或者化學傳感器接口采集開關量、電流、電壓等模擬信號，經過A/D模塊轉換成數字量并經過處理后暫存起來并可以通過前端RF傳輸出去；另外傳感動作節點還要有D/A模塊或者I/O接口驅動輸出控制閥門或者開關啟停設備。結合所有輸油泵物聯網系統傳感器的共同特點及通用性，設計出的本系統的傳感器與控制節點硬件組成原理結構如圖2所示。

本系統的所有的協調器節點設計基本等同于傳感器節點，其原理圖類似，但是它沒有傳感器芯片，并且多了一個與本地物聯網工控機進行通信的RS485接口、本地顯示模塊、按鍵處理模塊。另外為了保證協調器持續工作，其供電采用持續直流外接電源，傳感器節點的電源采用干電池。協調器節點主要組成模塊包括：TI CC2530 ZigBee模塊（8051）、持續Power管理模塊、USB調試接口、天線模塊以及RS485通信模塊、LCD顯示模塊、按鍵KEY處理模塊等。

3 輸油泵物聯網系統軟件設計

輸油泵物聯網系統軟件包括傳感器節點、協調器節點底層軟件設計、本地控制中心應用層軟件設計以及遠程控制層移動APP程序設計。

3.1 物聯網傳感器與協調器節點軟件設計

物聯網傳感器節點與協調器節點軟件設計都是基于TI公司CC2530協議棧與內置8051單片機MCU編程，其內部定義函數和調用有很多相似的地方[2]。底層軟件使用仿真器下載，首先要設置好模塊運行的常規參數：如地址、信道號、網絡號等，然后下載協議棧單片機程序。

傳感器節點程序工作流程為：①節點上電后，加入所在ZigBee子網。②節點收到協調器讀寫信號時由睡眠轉入激活狀態，每隔一定的周期，采集數據然后A/D轉換，并且本地存儲。③節點每隔一定的周期，與協調器通信向其傳輸數據，若有必要并執行控制輸出。④節點自動轉入低功耗的休眠狀態。協調器節點程序工作流程描述如下：①節點上電后初始化ZigBee子網，允許傳感器節點加入其網絡。②周期性地喚醒傳感器節點采集數據或根據油泵工藝發出控制指令。③LCD顯示屏顯示數據與動態曲線。④Key參數設置和操控中斷響應處理。⑤RS485中斷通信響應處理。

3.2 本地中心計算機應用層軟件設計

本地中心計算機應用層軟件采用面向對象的Delphi XE 編程語言設計開發，后臺數據庫采用Paradox 7。設計的模塊主要有：協調器RS485通信收發處理模塊、油泵數據存儲管理模塊、油泵工藝運行顯示模塊、油泵動態曲線顯示模塊、油泵故障參數設置模塊、遠程TCP/IP網絡通信處理模塊等。系統運行的主工藝畫面如圖3所示。

3.3 遠程控制層移動APP軟件設計

遠程終端APP軟件主要運行在遠程控制層手機終端與平板電腦終端或者辦公PC機，手機或者平板運行的環境為Android 4.0以上，PC機軟件基于B/S架構設計開發。遠程系統的操作用戶有企業管理員、普通操作員、油泵設備安全員等，系統采用基于角色的訪問機制，不同的用戶角色所見到的界面不一樣，所完成的任務也不同。系統的模塊設計劃分跟本地中心計算機應用層軟件類似，另外其跟應用層采用TCP/IP協議創建Socket編程通信。

4 結束語

本文述的采用自頂而下分4層方式設計輸油泵物聯網遠程控制系統將復雜的問題簡單化，它將油田企業長距離輸油泵設備遠程實時測量與控制變得安全可靠、效率更高，為類似的廠礦企業遠程設備管理提供了較好的設計模型，具有非常高的應用推廣價值。

參考文獻：

[1]楊盛泉，劉海泉，劉白林.ZigBee與RS485混合網絡的糧情監控系統的研究[J].西安工業大學學報，2016，36（9）：750-756.

篇5

1．1基本概念

物聯網是一種計算機、傳感器等應用集成的SaaS運營模式，通過短距離通訊網絡、有線及無線等各種互聯網方式實現無處不在的末端設備和設施之間的互通。采用適當的信息安全保障機制在企業內網(Intranet)、企業外聯網(Extranet)和互聯網(Internet)環境下提供管理及服務功能，其中包括在線升級、在線監測、個性化遠程控制、定位追溯、報警聯動等［1］。

1．2特征

物聯網作為一種傳遞人與物及物與物之間信息的主要方式。其主要特征主要有以下三個方面:

(1)全面感知。通過攝像頭、GPS、二維碼技術捕獲和感知物體信息，便于信息的進一步采集和獲取。

(2)可靠傳輸。通過互聯網、傳感網絡及電信網絡的融合實現各種物理接入信息網絡，由此一來可以隨時隨地對這些可靠信息展開交互和實現共享。

(3)智能處理。針對海量感知數據可利用模糊、云計算等各種智能計算進行分析，有利于后期決策和控制實現智能化。

1．3體系構架

物聯網結構分為:

(1)感知層。其目的是信息采集和上傳，從而還可細分為信息感知與執行和將信息向上層傳輸。信息感知指利用二維碼、多媒體技術、傳感器、射頻技術等信息傳感裝置對相關物品信息進行采集，之后在完成和外界環境交互時主要在于接受上層網絡控制。而信息向上層傳輸是將多個信息采集點利用自組網技術、無線傳感器網絡進行匯總、融合，最后上傳至上層網絡中。

(2)網絡層。物聯網網絡層是在現有的廣播電視網、移動通信網、互聯網等其他網絡基礎上建立，起著承上啟下的作用并需充分考慮網絡融合處理。此網絡層還要在物聯網底層連入大量終端設備，并要求這些設備可識別、可定位、可感知，需考慮IP地址問題。

(3)應用層。物理網應用層的主要平臺為服務支撐平臺、云計算平臺、信息開放平臺等，主要實現智能化監護、識別和管理，給用戶提供特定服務。其中物聯網實現智能應用和管理的核心就在于對支撐層的應用，可以說是物聯網的大腦神經，在智能交通、環境監護、智能農業及智能電網等方面有普遍應用［2］。

1．4技術構成

(1)無線傳感網。是一種以協作采集和傳輸網絡的方式將信息發送給網絡中的所有者。其特征有以下幾點:如組織結構方面通過大量的傳感節點和少量的數據匯總聚集節點而成，組網方式以AD-hoc自動組網為主，無線傳輸為該網主要媒介，匯總和分析處理物理、環境等信息數據是該系統主要功能［3］，具有鋪設自如、實時采集等技術特點。無線傳感網在建筑領域、醫療監護、環保監測等領域都有普遍的應用。

(2)M2M。該技術為通信連接技術和手段，涵蓋了人、機器和系統，主要將數據從一臺終端傳輸到另一臺終端。如果從數據技術流角度分析，在M2M技術中信息按相同的順序來流動，基本系統框架如圖1所示。并以此從機器中獲取數據，之后利用網絡傳輸數據，此時的機器設備已經具備說話功能。將M2M的硬件嵌入設備生產中，除了讓設備具有通信和聯網能力，還能借此改變已有硬件。目前M2M是硬件產品可分為可組裝硬件，即滿足機器網絡通信能力，從傳感器收集數據的IO設備。嵌入式硬件，即嵌入到機器里面使其具有網絡通信能力。傳感器可以分為智能傳感器和普通傳感器，前者是M2M技術的重要組成部分，后者具有感知能力、計算能力和通信能力。

(3)RFID。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，主要利用射頻信號對目標對象進行識別并獲取相關信息數據。該技術快捷簡便，能識別高速運動物體。許多專業人員憑借該技術可以識別單個物體，尤其和普通條碼相比，所運用的射頻自身的無線電能識別讀取各個物體，但條碼僅能識別一類物體且借助激光，從而只能依次讀取。

(4)條碼。即排列寬度不等同的空白黑條，在排列過程中遵照相應的編碼，主要用來表達信息圖形符號。普通條碼為非常大的黑色條和白色條組成的平行線圖案。從技術角度分析，條碼技術在物聯網中應用十分普遍，主要應用于感知層，類似于RFID技術識別和標識物品［4］。目前市場上主要為一維碼和二維碼，由于其實現成本低，在物聯網的應用中較廣。在整個使用過程中，傳統一維條碼實現對信息的提取主要借助計算機系統數據庫，而二維碼則在平面上按照特定規律通過某種特定的幾何圖形對數據符號信息進行記錄并通過輸入設備，最終實現對信息的自動處理。RFID和條碼在電子門票、快遞包裹的處理及航空行李處理等［5］領域廣泛應用。

(5)云計算。云計算就是在網絡環境下以服務的形式向用戶提供海量IT資源，從而滿足用戶對數據的使用需求，是一種IT資源新型的服務、交付、使用和管理模式。從用戶的角度分析，在供應方向用戶提供云計算服務時，用戶自然會將數據交給云端托管，其中必然會涉及數據安全，選擇可靠的服務方是保證數據安全的前提，而數據方也應結合用戶需求研制相關的數據安全保護技術，重點在于保護數據的正常使用和防止發生數據安全事故。

2物聯網技術在實現旅游業低碳化中的應用

2．1高效便捷“一卡通”服務

整個旅游區域可通過物聯網技術為游客出行、住宿、游玩、吃飯、購物等各個項目活動構建相應的旅游公共平服務網站及綜合服務網站，以此實現旅行社、酒店等傳統旅游配套服務。游客可在出行前利用相關信息網站選擇旅游產品、設計出行、預定及咨詢相關旅游費用。在此階段旅行社可將“一卡通”發放給游客，此卡為一種電子標簽形式，集射頻感應器和電路芯片于一體。如果游客為散客和自駕游，可在旅游前在事先預定的酒店領取一卡通，此卡包括旅游行程活動中所有信息，如游覽景區，辦理酒店入住手續等。游客還可在旅游過程中為此卡充值，所充值金額主要用于餐飲、出行及購物等消費活動。如果旅游結束時卡中還有余額，可給予返還。RFID信息卡的統一使用可將旅游景點多個部門集中至一起，實現一體化服務，盡可能的提高游客旅游質量，增強旅游體驗。此外，互聯網控制器可在景區內所設置的大屏幕及媒體終端顯示景區內項目價格和景點情況，游客通過手機、平板電腦等通信設備能及時了解，滿足游客不同需求，避免游客挨宰情況的發生，有利于樹立當地旅游形象。

2．2高效的酒店和景區管理

物聯網控制系統在旅游方面主要幫助當地旅游景點和酒店發揮控制作用，在于提高其工作效率，從而使其獲取更多的經濟效益。可概括為以下幾點:

(1)每個游覽景點都有酒店、游玩設備等相關設施，如果碰上人流高峰期，傳統形式的景區管理效率跟不上人流量，長此以往會降低游客對景區的評價。而互聯網則建立在計算機管理的基礎上，以特殊的信息存儲和寫入方式在售票、驗票和真偽票查詢方面實現一體化，景區酒店可利用該方式對游客出行、住宿、游玩、吃飯、購物等不同方面需求進行協調。最重要的是，相關部門可及時獲得該景區在旅游旺季時的具體游覽人數，通過實時數據管理和調整景區開放時間。

(2)“一卡通”為一種綜合化服務方式，該卡的技術原理為RFID電子標簽射頻，在旅游旺季及客流量較大時段使用能有效緩解游客在進入景區時的票務、住宿等方面壓力，實現人性化旅游管理，提高旅游服務效率和質量。

(3)物聯網技術運用了無線傳感器技術，此技術引入了風向、溫度及濕度傳感器等，能及時分析處理景區實時數據，從而有效監測景區旅游資源中的溫濕度、色澤度、負重度等，便于對景區資源進行維護。有時景區會因一些素質不高的游客而遭到破壞，尤其部分文化基礎較為深厚的景區，一旦遭到破壞，會對整個國家的文化資產保護產生極大的影響。對此，景區則重點景點旁邊設置了預警系統和識別系統，如果有游客對景點發起人為破壞，設備會立即發出預警信息提示工作人員，以此形成相對完善的監控管理體系。

(4)將射頻感應器設置在景區入口及各重點景點周圍，讓物聯網控制器接受其發出的如景區管理情況、客流量等電子標簽信息，相關工作人員運用算法對標簽信息中的人流量及具體分布進行計算，并及時登記在顯示屏中。同時也有利于景區工作人員對景點的游客量進行適當的調整，盡可能的使游客量符合景區負載要求，保證景區景點安全。

(5)RFID是一種非接觸式自動識別技術，主要通過射頻信息對目標對象進行識別并獲取相應信息數據。游客在進入游覽區后通過運用此標簽門票可大量降低紙質門票成本，這和國家旅游局所倡導的低碳化旅游觀念相符。

(6)旅游中常見的現象為游客在景區走散或失蹤，在游客走失時，其自身攜帶的RFID電子門票中的導航定位技術會及時發出信息，負責人在收到游客傳來的信號時會立即前往開展營救，降低危險情況發生率。除此之外，一些危情險情還可利用物聯網及時給予監測，第一時間預警存在風險，保證游客安全。

2．3人性化的員工管理

員工是保證企業穩定發展的重要組成部分，對于旅游業同樣如此，可以說員工的行為和言語會影響游客對景區的評價，任何一個員工在工作過程中的失誤或失職都會使景區樹立的良好形象大打折扣。因此旅游景區和酒店的可持續發展除了當地硬件設施及良好的地理條件等客觀因素外，還需全體員工的共同努力。旅游景區和當地酒店想要提高旅游經營管理效率，必須對員工工作及服務實施優化和改善，對此，可利用物聯網技術中涵蓋的RFID工作卡，此卡能使員工在工作期間及時的服務于相應的工作崗位，避免出現游客呼叫無應答的現象。同時游客還可利用此卡對員工的服務進行直接評價，發放薪酬時可將評價結果考慮在內。如此一來，不僅提高了游客滿意度，在某種程度上還起到督促員工對工作負責，使其全身心投入工作，對全面維護旅游目的地良好形象起著積極的促進作用。

3結語