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物联网技术解决方案范文1
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）03-00-02
0 引 言
物联网已经在智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等诸多领域有了长足的发展，全国在用电梯的数量到2014年已接近300万台，电梯作为一种特殊的垂直交通工具，每天要运送数千万乘客，电梯的安全运行和可靠运行已经成为社会关心的一大话题[1]。电梯物联网是由电梯制造商、电梯维保服务商、政府相关监管部门、电梯运营部门等多方构想解决电梯安全、可靠运行问题的有效方案，并利用电梯的运行平台打造一个升值业务空间，但电梯轿箱与电梯物联网服务中心之间的高速IP数据业务[2-4]，如监控视频数据、电信业务和广告等，以及低速数据业务[5-7]，如各种传感器、应急话音等[8，9]的传输是目前领域的一个难题。困难产生的原因有如下几点：
（1）电梯井内的动力、照明、风扇、控制、通信等，各种电缆都会产生电磁辐射，并且电磁辐射种类、强度、特性和时段各异，弄清楚干扰的类型非常困难，如何抗干扰更是难上加难；
（2）电梯运行的井道实际情况多种多样（粗细、高度、钢筋多少等各不相同），因此随行电缆也会“接收”这些情况各异的干扰，即干扰电磁场在电缆上产生干扰感应电流，这个干扰感应电流也就会在电缆外导体（编织网）纵向电阻上产生干扰感应电压（电动势），这个干扰感应电压刚好串联在视频信号传输回路“长长的地线”中，从而形成干扰；
（3）电梯的载重、运行速度、电力环境等非常复杂；
（4）新、老、旧电梯共存，传输环境各异；
（5）电梯桥箱的增值业务、质量监控业务量与日俱增，电磁空间环境与日恶化。
本文针对电梯物联网的传输困难，提出了一套创新性的解决方案，利用电梯已有的220 V电力照明线路，进行数字信号的传输，通过自主知识产权专利技术解决了数字信号的长距离、稳定传输以及工程施工布线等难题。
1 传输解决方案
1.1 传输系统能力和特点
（1）采用随行的220 V照明电缆，无须重新布线和复杂的配置，即插即用，大大简化了施工难度；
（2）传输距离远，最远可达500 m，速率不低于15 Mb/s（应用层的业务速率）。
（3）可提供以太网的数字接口，传输为全数字化；
（4）支持基于IP的话音、高清连续码流的视频图像，高清的IP广告业务，以及传感器接入业务等；
（5）能够实现老旧电梯机房通过值班电话进行宽带业务传输的目的。
1.2 传输系统架构
（1）轿箱的设备连接方式
在电梯轿厢顶端部署一个传输设备，对下接轿箱的传感器、电话、数字高清摄像头、IP广告机等；对上接电梯轿箱的随行照明电缆。图1所示为轿顶端的安装示意图。
（2）轿箱的设备互联接口
①对随行电缆的接口：压线端子；
②对轿箱照明灯、风扇和AC220 V插座的接口：压线端子，最大通过电流为5 A；
③对轿箱业务接口
a.数字IP高清摄像头：RJ-45；
b.数字IP广告机：RJ-45；
c.轿箱对讲电话接口：RJ-45；
d.轿箱各种传感器接口：RS-485.
（3）楼顶电梯机房的设备连接方式
在楼顶的电梯机房部署另一个传输设备，对下接电梯轿箱的随行照明电缆，对上接电梯物联网的DTU设备，DTU设备通过互联网接入电梯物联网运营服务中心。图2所示为控制机房端的安装示意图。
（4）楼顶机房的设备互联接口
①对机房AC220 V电源线的接口：压线端子；
②对随行电缆的接口：压线端子，最大通过电流为5 A；
③对机房DTU设备的业务接口：RJ-45。
2 方案设备介绍
数字传输设备选用广东广联电子科技有限公司的GL-PI240NC电梯随行电缆电力线适配器。本款产品针对电梯强干扰远距离数字传输的行业领域设计，适用于比较恶劣的环境。本产品采用IEEE.P1901标准，基于OFDM调制解调技术及频率压缩技术，在2 MHz～7 MHz的频带范围内，划分为高达432个子载波进行高速通信，物理层速率达到240 Mp/s。产品按照应用行业和使用环境标准，通过静电、辐射、传导、雷击、高温湿热等可靠性测试，产品满足在电梯随行电缆上传输高速数字信号的各种应用需求。
GL-PI240NC电梯随行电缆电力线适配器提供一个RS485接口和一个100 Mb/s以太网接口。本品可设置开关按钮，可根据具体需要将其设置成局端（Master）或者终端（Slave），在实际使用时，按照如下流程进行安装：
物联网技术解决方案范文2
物流行业信息化
突出贡献企业、
行业信息化
典范应用奖
“感知航道”采用多传感器集成的物联网技术、海量数据处理及传输与存储检索、可伸缩分布式电子航道图、数据链立体沟通体系等技术，实现了对航道、船闸及船舶的全区域、全过程的及时、动态、准确、有效的监测、沟通、管理和服务。
“感知航道”解决方案是以物联网为主要技术手段，以航道智能化为目标，以航道基础数据及交通航运信息采集为核心，通过网络互联，建立各个部门相互协调的、一体化的、高效优质的、信息共享互联互通的业务应用系统，形成科学的、智能化的、可视化的内河航道综合信息智能化应用服务平台。
“感知航道”解决方案采用多传感器集成的物联网技术、海量数据处理及传输与存储检索、可伸缩分布式电子航道图、数据链立体沟通体系等信息化技术和手段，实现了对航道、船闸及船舶的全区域、全过程的及时、动态、准确、有效的监测、沟通、管理和服务。
“感知航道”解决方案以物联网技术为基础，实现对船舶密度、船舶交通量、船舶运量、航道设施及水位状态、航道断面等要素感知。并利用GIS、图形图像识别、虚拟现实等新技术，实现航道管理、船舶交通量管理、船舶密度、船舶运量管理、电子巡航、船闸管理等航务管理信息系统一体化集成，实现航务管理智能化。该解决方案技术先进，特别是在船舶载重分析，动态图形合成，图形图像识别，水文地质断面分析等多个专业领域达到国内领先水平。
“感知航道”解决方案具有如下特点：
全覆盖的无线传感网络和各种传感器值守单元的热插拔，基于多传感数据融合的航道智能感知体系，建立统一标准的基础数据库，船闸及多级船闸间的智能交通诱导与控制，通航能力分析模型的建立，航道水下立体断面数据处理，大数量的数据安全及时传输与存储检索，GIS与VR的集成。
典型用户案例之苏南运河无锡段感知航道：
物联网技术解决方案范文3
关键词：智能交通；物流；公共安全；基础设施
西门子是中国交通及物流行业长期可靠的合作伙伴。西门子交通与物流集团整合了西门子在交通、运输和物流管理方面的优势，可以为客户优化其客运及货运服务提供全面的解决方案。其业务范围涵盖了从铁路自动化到基础设施物流，从智能交通系统到电动交通技术等多个方面。在过去的几十多年间，西门子交通与物流集团成功地为中国交通基础设施的发展和现代化作出了贡献。在轨道交通方面，集团为北京、上海、广州、深圳、南京、重庆、苏州的城市轨道交通建设提供信号系统，还为多条主要干线铁路提供了先进的信号控制系统；在基础物流方面，包括为北京首都国际机场三号航站楼提供了世界一流的行李处理系统，以及为北京综合邮件处理中心提供先进的信函分拣机；在道路交通方面，为武汉提供了中国迄今为止最大的城市交通控制系统交钥匙项目；在电动交通方面，成功在上海建立电动汽车充电设施。西门子交通与物流集团在中国的总部设于北京，并在西安成立了合资企业，为中国和海外市场生产信号控制系统。
2012年5月23日，借陕西省公安厅科技处和陕西安全技术防范管理办公室举办《2012中国（西安）国际社会公共安全产品暨警察反恐技术装备博览会》的机会，《物联网技术》杂志记者对西门子交通与物流集团进行了采访。
《物联网技术》：在西门子眼中，目前全世界范围内，智能交通发展的现状怎样？而中国智能交通又有怎样的特点？
西门子：世界各地的城市都面临一个相同的难题：如何让扩建潜力越来越小的路网满足日益增加的交通流量的需求，同时还要满足城市的流动性要求和环保要求。众所周知，中国的智能交通在经历了两个五年计划的发展后，总体上取得了一定的成果，基本构建了中国智能交通科技的基础。西门子在中国智能交通行业的发展已有十多年，我们也见证了中国近几年的快速发展，特别是通过技术引进和自主创新，一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。以区域发展情况看，北京、上海、广州等经济发达城市的智能交通建设已经初具规模，而中西部地区主要还集中在高速公路收费系统，城市内部的智能交通系统有待继续建设和完善。
《物联网技术》：显而易见，西门子在传统交通行业领域能够提供几乎涵盖所有环节的产品，而在智能交通时代，西门子将如何定位自己的角色？西门子将以哪个角度作为切入点？
西门子：时展的大趋势对我们的交通出行造成的压力不断增加。城市化、全球化和人口变化对现在和未来的交通出行带来了巨大挑战。越来越多的人员和货物必须在尽可能短的时间里安全地运送到其目的地。这个艰巨的任务只能采用一流的解决方案来完成——同时这些方案必须经济环保。这正是西门子凭借作为跨国企业可获得的各种资源，每天致力于完成的目标。西门子致力于提供全面的解决方案，兼顾安全、高效和环保各个方面，无论该解决方案的应用对象是大城市、小村庄还是高速公路系统。
《物联网技术》：在西门子眼中，智能交通的“智能化”体现在哪里？而西门子在这方面有什么独特的优势？
西门子：首先，西门子拥有市场领导者的丰富交通经验。在交通管理的发展历史中，西门子书写了重要的篇章，我们在全球已经设计和搭建了1 000多个交通管理中心，这是其他公司所无法比拟的。凭借我们多年来在交通领域的丰富经验进行产品开发，我们的专业优势和经验必然会为每个新客户和新项目带来大力帮助。
其次，西门子提供综合、绿色的智能交通管理解决方案。我们的模块化交通管理中心平台，将目前普遍存在的孤岛式交通管理、交通控制和停车诱导等应用进行深入的整合，以解决不同城市所面临的交通问题，避免拥堵，提高交通畅通性，减少交通引起的总体环境压力，而在从前这几乎是不可能的。
同时，西门子拥有客户友好的创新管理。多年来，城市交通基础设施不断发展，一般情况下各种新老设备都在同时使用。有鉴于此，我们特别注意我们的新技术必须具备与现有系统兼容的特性。在实现和实施我们的每一项创新技术时，我们都充分考虑了将新的交通管理和交通控制中心与现有设备和系统有机衔接、共同工作，以保证项目实施能够节约相应的市政预算。
此外，西门子还有一项优势，即从产品设计之初就专注于打造可持续性的系统。早在开发过程中，就考虑到产品的整个使用周期。西门子使用可再生材料，为可持续发展和创新的环境管理认真地履行着自己应尽的责任。
《物联网技术》：西门子在华与本土企业有多种合作体系，在智能交通领域，西门子的合作平台是怎样的？合作如何开展？对于合作伙伴，西门子能提供什么样的帮助，以及对他们的要求是怎样的？
西门子：西门子致力于成为中国“综合绿色交通”建设的忠实合作伙伴。我们愿为中国城市交通提供咨询，借鉴先进的国际经验，结合中国城市的实际情况，采用多种分析方法提供建议和咨询服务。
西门子同时期待与中国城市建立定期的联络沟通机制，如高层互访、研讨会等，加深合作。西门子财务服务集团在中国通过一流的解决方案来满足客户的融资需求。世界各地要求更好更安全的交通运输解决方案的呼声越来越高，但是迫切需要进行改造的项目却常常受到有限的公共资金的影响。与西门子财务服务一起合作，我们可以向公共部门提供一系列个性化的融资解决方案，这些解决方案已经成功地在世界各地执行和实施了最先进的交通管理系统。
西门子愿与本地交通与物流行业专业人才进行交流。
《物联网技术》：如何面对跨国企业在技术上的竞争及本土企业在产品上的追赶？如何应对成本方面的局限性？
西门子：西门子公司是世界上最成功的创新技术交通基础设施的供应商之一。全球范围的人们都在使用我们的先进技术和解决方案。
创新是西门子的生命之源，西门子在全球30多个国家拥有160个研发基地，在中国拥有16个研发中心，全球研发人员约为27 800人，2011财政年度研发投资达39.25亿欧元，占营业收入的5.3%。我们认为，持续的创新能够使我们取得卓越的成果。我们不断地扩大自身的技术领先地位以及质量和可靠性，从而使我们能够随时为客户提供最新、最有效的解决方案。
《物联网技术》：在演讲中，西门子提到了陕西太白县的智能交通系统，在中国西部，最能够被接受的产品和业务有哪些？这些技术、产品、平台在普及过程中，遇到的主要困难是什么？
西门子：在西门子基础设施与城市业务领域中，汇集了交通、运输和物流管理方面所需的所有专业知识和技能。国际和本地专业知识的结合，可确保项目运作始终安全顺利。
为了减少道路上四处驾驶寻找停车位的车辆，西门子提供先进的停车诱导系统和车位管理系统，通过优化的停车方案及停车位的使用率改善城市的交通，真正体现智能的交通应用。
交通量的不断增加导致越来越多的高速公路和快速公路出现交通拥堵，尤其在高峰时段，这种拥堵对旅行时间、交通安全和与交通有关的污染排放均会产生负面的影响。西门子提供实时交通管理和先进的控制系统，帮助提高高速公路的使用效率和效益，缩短旅行时间，减少高速公路上的交通拥堵。
通常城市交通主干道极易出现交通中断和行车速度减缓的情况。西门子提供智能交通信号灯控制解决方案，我们称其“绿波”，它能够使整条车龙连续顺畅地通过各个交叉路口。此外，西门子还拥有其他智能交通解决方案，包括旅行信息解决方案，从相关数据的采集一直到路边交通信息显示或通过互联网及移动设备获得综合交通信息等，从而使出行者综合使用各种交通方式，提高出行效率。
物联网技术解决方案范文4
2007年8月的一天，北京西三旗建材城东路的佰能电气公司一反往日的平静。公司高层在这一天集体决定，将隶属于中钢集团的佰能电气一分为三，其中新成立一家时代凌宇科技有限公司(下称“时代凌宇”)，主打物联网产品和解决方案。
对于这样的改变，佰能电气公司对外的解释是，让公司拳头业务部门能够“术业有专攻”。佰能电气隶属于原冶金工业部，是中关村一家以工业控制为主的高新技术企业，主要面向钢铁行业。相对而言重工业是一个夕阳产业，于是自2000年起佰能电气开始往建筑智能化和城市信息化发展。2007年左右，考虑到工控主要偏强电领域，智能化和信息化偏弱电领域，而两者的行业背景、发展方向、针对的用户群、技术特点、所需人才都不同，很难平衡发展，因此佰能电气决意变革。
原佰能电气继续做工控和清洁能源，新成立的时代凌宇脱胎为做高端智能建筑和软硬件开发，第三家是与德国合资的制造工厂，制造高低压以及控制设备。
后来，员工将公司的股份买来，原有的国有股份退出，成为了现在的民营公司。
黄孝斌就是在这个时候被委以重任，掌管时代凌宇。如同哥伦布只带上了勇气出发寻找新大陆，黄孝斌也仅凭一种信念开始了创业之旅。这个毕业于北京科技大学(原钢铁学院)并在佰能电气工作了8年的年轻博士，带着分来的30号人开始了新的摸索。
与IBM的争与和
尽管黄孝斌手头有30L的团队，但对于当时没有知名度、待遇不高、前景不确定的时代凌宇，有人还是充满疑虑，这一度让黄孝斌情绪低落。幸运的是，有人愿意跟他干。在他看来，认同他的理想将是双方合作的前提。当然，理想也仅仅只是前提，“我们也会给这些人_定股权作为激励，让他们成为股东。”
人才之外，黄孝斌思考最多的莫过于如何让客户知道他们的产品。
为了改变这个被动局面，2008年初，时代凌宇投入100多万元建立了北京市第一个智能城市应用创新中心，他们将一些物联网关键的产品、技术以及针对城市智能化管理的解决方案进行展示。
创新中心专门邀请政府官员、专家、企业家到他们那里体验摆在桌面上的物联网产品。
黄孝斌之所以这么做，其目的就在于：当物联网的概念刚刚兴起的时候，让所有来过公司的人都有这样一个概念，“物联网，我在时代凌宇见过。”当别人讲到物联网都只是在展示PPT时，时代凌宇展示的却是立体的整体解决方案和实际应用的例子。此时，时代凌宇也成为了国内最早对物联网技术和产品进行研发的企业之一。
这一步，恰恰使时代凌宇进入了一个相对蓝海的市场。但也不是全无竞争对手，2007年，在时代凌宇进入这个看似很少有国内竞争者进入的领域时，却不得不面对像IBM这样的国际巨鳄。
黄孝斌曾坦言：“与IBM的竞争当然会有。”这主要在于双方都提供系统的解决方案，在软硬件产品、咨询业务上有很多类似的地方，因此出现竞争也是自然的现象。
但由于时代凌宇和IBM的核心技术、核心产品和竞争优势不同，因此他们之间更多的是合作，目前双方是解决方案和各产品线的合作伙伴，在项目进行架构设计时就开始合作，时代凌宇会选用IBM的存储、服务器和基础软件，IBM也会选择一些时代凌宇的产品，以共同完成一个解决方案。
2008年11月底，时代凌宇开始申请成为IBM产品服务合作伙伴，2009年年初顺利通过IBM的资格审查流程，成为其国内仅有的几家服务合作伙伴之一。
黄孝斌说：“时代凌宇与IBM合作的方式是，如果竞争对手都是国内厂商时，由我们主打；竞争对手都是国外厂商时，由IBM主打。”除了IBM，时代凌宇还和运营商、研究所及上下游厂商开展合作。
3年一个亿
尽管经历了创业初期的各种考验，但黄孝斌依旧深信物联网是未来信息技术的发展方向，不过该领域的火热程度远远超乎他的想象。
随着各级政府对城市安全和应急管理信息化中物联网的应用日益看重，为相关政府机构提供城市管理物联网解决方案，成了时代凌宇承接最多的项目。2010年初，时代凌宇采用物联网技术在北京市石景山残联做试点，对重度残疾的人进行监测和看护治疗，现在正在往全市推广。
黄孝斌解释说，残疾人出门很不方便，但一套医疗物联网系统可以将他们的心跳、血压测出来通过无线网络传到康复中心，用摄像头对着他，那他的一些体表特征医生在康复中心就能看到，医生就可以判断。这样残疾人在家里对着电视就可以跟医生互动、配合康复治疗。
在黄孝斌看来，随着通信技术和体征感知技术的发展，远程医疗在技术上也不难实现，现在的主要问题是体征监测设备不够便捷而且成本过高，后台的专家诊断系统还不够完善等，一旦这些问题得以解决，智能医疗就可以迅速推广。
不仅仅是医疗监护，黄孝斌将客户群扩展到了政府管理相关领域。其中包括：对城市安全应急(易燃易爆物品的生产、运输、存储、使用整个过程)的监测、对城市基础设施(井盖、灯杆、地下管网的状态)的管理、对各种各样的特种设备的监管。
此后，黄的团队还协助北京朝阳区政府通过电子标签进行了对全区垃圾渣土车和全区停车场的智能化管理。目前，重庆等城市也在推广电子车牌，车联网的试点也在无锡等城市开展。物联网正在把安全便捷的智能交通带给民众。
在交通方面，如果给每辆车装上电子标签(或电子车牌)，可以实现车辆的审批和执法管理、自动收费管理、车辆定位以及交通流量管理等政府管理职能。如果给每个停车位装上传感器，则可以实现车位预定和停车自动引导功能。如果在汽车的主要部位如发动机、油箱等部位安装传感器，就可以实现车辆故障的自动诊断；而如果将车辆之间以及车辆与道路及障碍物之间的信息互联互通，就可以实现车辆的自动驾驶和安全防范。
黄孝斌认定在城市安全管理方面，如果在所有的城市危险源都装上电子标签和危险状态监测传感器，并将这些传感信息传到管理平台，就可以实现城市安全状态的实时监测和安全预警，实现事前预防。随后，他确实做成了北京朝阳区城乡结合部居民煤气罐及一氧化碳浓度的安全状态自动检测系统项目。
如今，无线传感网技术正在向整个城市的各个领域渗透。在巨大的市场空间之下，时代凌宇的营业收入增幅明显。据黄透露，2007年时代凌宇成立当年收入4002万元，第二年6000多万元，第三年则超过1.1亿元，并被评为中关村战略性新兴产业高成长50强第4名。10年百亿
从2010年开始，黄孝斌每天研习的课题只有2个：如何打造核心技术的高门槛和开发更多的应用行业。
为了扩大优势，黄孝斌做出了新的决定，将核心的无线传感技术融入解决方案。
黄孝斌表示，物联网现阶段真正的核心技术和创新的部分在于无线传感器网络。此前，时代凌宇曾在主持承担多项重大科研项目并取得成果的基础上，自主研发了包括无线远程距离身份识别、无线数据传输和室内外精确定位等三大类产品。这也成为其实现无线传感网络创新的基础。
对于如何真正在此基础上做创新，黄孝斌提出了一个“三循环创新模式”：通过需求促进解决方案，从解决方案推动技术创新，形成需求库、解决方案库和技术库。黄认为，技术不要直接面向客户，用户并不关心技术，而是应用。同时，针对当前无线传感网整个市场比较小，没有标准的实际情况，时代凌宇正试图以这种强有力的务实创新模式，来开拓更多的市场。
在黄孝斌眼中，市场简单划分，只有两类：已有市场和潜在市场。
智能建筑是一个有着刚性需求的市场。这种市场只要有楼盘建成，就必然要上智能化系统，这也是黄的团队必然要争取的市场。但更关键的是，时代凌宇必须要着力开拓和培育那些对物联网技术可用、可不用的潜在市场。
对于这个未知的领域，时代凌宇还在摸索。
在电信市场上，通过跟一些运营商的合作，提高其无线传感技术自主产品的市场份额。
黄孝斌还提出了多个解决方案，只是还需要花时间做透市场。比如，将无线传感技术跟节能环保相结合，跟安全结合，可以把产品做进清洁能源和安全管控市场，最终形成一种管理模式。
物联网技术解决方案范文5
每年六七月份，驰名的无锡阳山水蜜桃垂挂枝头，鲜艳欲滴。在3万亩阳山水蜜桃桃林中，有一片几十亩的水蜜桃长得特别醒目，这片桃林里还架着十几只黄色匣子。
“借助物联网种出的水蜜桃可能会更大更甜。”无锡美新物联网科技有限公司副总经理程佳宁解释说，“黄色匣子里是无线传感节点，它连线的传感器可以精确采集水蜜桃生长过程的叶面湿度、土壤温度，真正实现精细化管理。
程佳宁接着说：“桃农们灌溉桃园时只需要轻点鼠标即可完成，无须在烈日下奔走于田间，大大节省了人力。另外，桃园的用水和用肥都经过精确的分析，确保桃树得到充足养分的前提下，更最大限度地节省了资源，而桃树所需的温度、湿度、用肥都能够做到恰如其分，当然，这还需要严格的科学比对，这只是我们物联网在农业上应用的开始。”
阳山水蜜桃管护项目只是无锡物联网开始应用的一个例子而已。在无锡，这样的应用示范项目就有125个。
雏形渐现
就拿和老百姓生活息息相关的养殖业来说吧，在无锡宜兴，有家养猪场引入了物联网技术，通过传感器跟踪母猪的生理周期，汇总体征数据，比如该监测对象是否处于受孕期，或者受孕了处在妊娠的哪个阶段等等，均可由后台的数据分析出来。仅此技术，为养殖户节省出一半的劳动力。这家养猪场的解决方案提供商是无锡富华科技有限责任公司（下称富华科技）。
引入智能化母猪群养管理系统，可以实现养猪的远程遥控操作，换而言之就是可以干干净净养猪，而不需要像以前那样必须成天跟猪厮混在一起。饲养员只需坐在办公室就可以通过互联网查询猪场的管理信息，通过视频就可以清楚看到猪场内的一举一动。
“这得益于场内每头母猪耳朵上的电子耳标，里面储存了丰富的信息。电脑可以通过扫描轻松识别每一头母猪的状态，从而可以对母猪实现个性化的养殖。”富华科技总经理罗远明介绍说。富华科技主要提供动物追踪、畜牧业信息化、食品安全和溯源技术解决方案。
针对母猪的生长状态，给予个性化的饲料喂养；使用分离器将处于不同妊娠阶段、没有电子耳标或带有损坏电子耳标的母猪进行人工或自动分离，不同的母猪将进入分离区或者躺卧区；使用单色、双色或三色喷墨器为母猪做标记。这些物联网的应用使得养殖户的养殖效率大大提升。
罗明远介绍说，除了可以检测饲养环节的问题，溯源技术还可以通过电子标签中存储的数据进行整个食品溯源工作。
当猪被屠宰，猪头与猪身分离后，电子挂钩可以继承电子耳标内的数据，猪身被分割成两半的时候，这个数据信息会被传送到挂在肉上的电子标签内。而到猪肉进入批发商手中进行再切割的时候，电子编码会代替这两个电子标签。这样猪在饲养和屠宰过程的整个信息都不会被遗漏。“有了这一整套食品溯源系统，发生‘瘦肉精’事件时就有据可查了。”罗远明说，目前这种应用已经在多家养殖场推广。
在工业方面，一些公司也渐露头角。无锡必创传感科技有限公司总经理徐峰告诉《中国经济和信息化》记者，自己公司生产的传感器已经广泛应用于国内外一些知名的施工机械安全监测、油田管道监测、桥梁健康监测和物流运输监测等方面，公司也因此获得不错的收益，投资机构也青睐有加，目前已经获得几笔投资。
江苏中科博阳集团高新技术股份有限公司（下称博阳集团）董事长林益也讲述了自己工厂的变迁，通过从工业清洗与自动化入手，公司通过下属的专业传感网技术公司可以给其他制造企业提供智能工业信息化解决方案，加上与下属的另一个环境工程公司合作，又可以提供绿色化解决方案。博阳集团已经从单纯的轴承和轴承设备供应商变身为轴承业的智能工厂方案提供商。林益告诉本刊记者，这一转变在2011年就为博阳集团增加了8000多万元收入。
在环保方面，无锡市环保与水利部门通力合作，共同用物联网技术监控太湖蓝藻，并实现了智能化打捞。
据该项目解决方案提供商中科怡海高新技术发展江苏股份公司介绍，当传感器感知到蓝藻暴发指数超过60%时，“感知太湖”系统就会自动启动绿色报警，提醒抓紧打捞。与此同时，提醒打捞的信息也会通过网络传送到安装在打捞船上的GPS装置上，实现智能管理。打捞完后，系统还会指示船只运送到就近的藻水分离站，分离出的藻泥又被通知送往需要的有机肥厂。
当初，无锡寻找新兴产业的重要原因就在于太湖污染，如今，物联网这个新兴产业一个重要的应用就是太湖治污，即通过在环太湖地区各个监控点安装传感器，对太湖的水文、水质等状况进行实时监测。
以上仅仅是无锡125个物联网应用示范项目和因物联网而开始转型的企业代表。据无锡市市长朱克江在一次会议上介绍，目前无锡全市物联网应用示范项目涵盖工业、农业、电力、物流、交通、安防、环保、医疗、家居等多个领域。在传感网创新示范区内先行先试取得成功后，无锡物联网企业已布局全球17个国家和地区、200多个城市，承建或参建当地的应用示范工程。
朱克江在报告里说，目前全市物联网产业从业人员已突破10万人，实现产业化的企业达608家，涌现出一批有技术、有市场、上规模的成长性企业。
现在，在无锡新区内，沿途楼宇标牌、灯箱广告上出现最多的字眼非“物联网”莫属，在街头随便询问一位出租车司机，他也能就“物联网”这个话题跟你聊上几句。自2009年8月，国家提出要在无锡建设“感知中国”中心以来，物联网成为无锡一张名片，全市上下着力推进物联网技术和产业发展，物联网应用也雏形渐现。
无锡物联网如何取得了这样的成绩？究其原因，还得从五年前说起。
阵痛中落户
无锡人对于2007年5月发生的太湖大规模蓝藻暴发仍然记忆犹新，那次污染让无锡市民经历了一场饮水危机，也给无锡敲响了警钟。
物联网技术解决方案范文6
关键词：物联网；电源系统；无线传感器；网络；供电
中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2016）06-0061-04
1 概述
我国农业正处于传统农业向现代农业转型的时期，物联网产业兴起，物联网与农业的深度结合，为现代农业提供了前所未有的发展机遇。农业物联网是将传感器加入到土地、水体、灌溉系统、农业机械等各类农业生产、流通的工具和环境中去，然后通过网络把这些事物连接起来，进行智能化分析运算，实施精细、动态、全面的管理及控制，推动生产力水平的提升，促进现代农业可持续性发展。
作为电子信息设施，无论是农业物联网或其它领域的物联网，都离不开稳定的电源供应。由于农业物联网有着应用区域分布广、电源接入困难、电压不稳定的特殊情况，因此，如何获得稳定可靠、长期耐用的电源系统，一直是困扰农业物联网发展的一个难题。一方面，一旦发生电源供应中断的故障，将有可能给农业生产带来不可挽回的损失；另一方面，农业生产的区域广泛分布在山间、田野，若不能获得电源供应，这些区域的现代化农业生产就不能得到根本性解决。因此，有效的电源供应，是农业物联网得以大力发展的重要保障。目前，此领域相关研究成果还非常少。为此，本文对农业物联网电源系统进行全方位研究，为农业物联网的推广应用提供可靠的电源解决方案，并结合对农户指导应用的实例，进行详细阐述。
2 物联网技术在农业中的应用范围
物联网在现代农业中的应用主要有以下几个方面：
（1）应用传感器网络建立精准的农业生产控制系统，收集温室、田间的环境数据，监测作物的生长情况，以实现生产作业规划、自动生产控制等。
（2）应用RFID（射频识别，Radio Frequency Identification）技术实现现代养殖业生产、加工、批发以及零售等各个环节的有效管理，构建食品供应链跟踪与可追溯体系。
（3）随着物联网的技术进步和推广应用，物联网与农业的融合不断加深 ，除农业生产环节外，还将在农产品电子商务、农村社会管理、农业信息服务、农业规模化发展等方面大显身手。
3 农业物联网电源系统分类与解决方案
农业物联网应用技术离不开电源供应，由于农业物联网应用的多样性，对电源供应方式的要求也相应多种多样。在农业物联网中，供电系统根据模块功能可分为：数据处理与控制中心供电、无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）供电、指令执行机构供电等三个部分。
3.1 数据处理与控制中心供电解决方案
数据处理与控制中心是整个农业物联网系统的核心，该部分对供电要求最高，必须做到7*24小r不间断供电。主电源由市电线路供电，由于农村电网电压不稳，且时有停电的情况，所以必须装备在线式UPS（备用电源系统）。规模化农业生产投入非常大，为确保用电不间断，UPS系统必须采用双机互为备份，备用电源系统的电池组容量应根据当地单次停电最长时间及所有设备总功率来确定，市场上常用的铅酸电池由于其寿命短，使用效果不佳，不适合应用于农业物联网这类需要长期稳定电源的场合。备用电源系统的电池组应选用锂电池组，锂离子电池以单位能量密度大、寿命长、重量轻、体积小等优点著称，能胜任野外恶劣的环境。考虑到农村时常停电，有时候UPS的电池组会因市电供应不足而充不满电，给农业安全生产带来隐患，因此，还应在房顶或附近的空地上架设功率适用的太阳能电池板，有阳光的日子可以给后备电池组进行充电，还可将多余的电能提供给系统用。考虑到在极端情况下会出现连续多日的阴雨天气，导致在市电长时间断电的同时，太阳能电池板无足够的日照时间来给电池组充电，当电池容量过低时，系统将向管理员发出报警信息，在得到管理员回复确认后，启动备用发电机来给系统供电，以保证农业生产的连续性。该方案供电原理见图1所示。
3.2 无线传感器网络供电解决方案
无线传感器网络是由大量低廉的微型传感器组成的负责感知、采集和处理检测区域中信息的网络系统，其通过无线方式进行通信，采用多跳、自组织的方式组成一个网络体系。通常一个无线传感器网络由终端传感器节点、汇聚节点、管理节点组成。
无线传感器网络节点的能耗决定整个网络的生命周期。无线传感器网络节点比较分散，从硬件结构看，节点的能耗主要是在微处理器模块和无线通信模块。这为设计供电方式时提供了思路，以实现网络的低功耗及可持续性供电。
3.2.1 终端节点供电方案 终端节点可以从外界感知相关信息，采集所需要的环境参数。主要获取风向、风速、雨量、光照及农田中空气的温湿度数据，为灌溉量的决策提供依据。一个终端节点一般由传感器单元、处理单元、收发单元以及电源模块构成， 电源模块可采用太阳能电池板、无线充电和锂电池共同供电的方式来提供电源，实现终端节点能源的持续供给。在无光照的使用环境中，可只提供无线充电方案对节点的锂电池进行充电，但必须采用适合的无线充电算法，以确保终端节点能够补充到可以维持其正常工作的电能。终端节点供电原理见图2所示。
采用太阳能电池及无线充电方式充电改变了传统节点能量单向递减的过程，实现了节点能量自给，无须为节点更换电池。
在大规模的现代化农业生产中，传感器节点的使用量非常大，且分布区域广，部署环境复杂，如果全部使用耗能型电源（电源的电量越用越少），经过一段时间后，节点将因缺电而停止工作，而通过更换电池的方式来补充能量是不现实的，会造成的农业生产难以预计的损失。因此，通过研究使用无线充电的方法来对大量的无线节点进行动态充电，采用合理的充电调度算法，当节点的电池电压低于设定值时，向控制中心发送充电请求信号，控制中心发出指令给智能无线充电系统（或无线充电机器人），由智能无线充电设备根据控制中心的指令，对缺电的节点定向充电。控制中心还可根据每个节点历次发出的充电请求，预测出该节点下一次应充电时间，提前对节点进行充电，确保无线节点能够长期使用。无线充电原理见图3所示。
3.2.2汇聚结点供电方案 在无线传感器网络中，汇聚节点负责协调节点间通信，处理数据。汇聚节点包括处理器、射频芯片、GPRS模块和电源模块，是终端节点通往控制中心的一个枢纽，其能否持续正常工作，关系到所管辖区域的农业生产成败。汇聚结点的功耗往往比终端节点大很多，因此其供电部分，主要采用以固定电源供电为主，太阳能充电为补充的供电方式。为确保万无一失，当以上供电方式失效且电池剩余电量低于设置值时，汇聚结点将向控制中心发出供电异常警报，以便管理人员及时排除供电故障。汇聚节点供电原理见图4所示。
3.3 执行机构供电解决方案
数据处理中心把各节点收集上来的数据进行综合分析，并根据运算结果，控制执行机构进行相应的操作（如水泵、风扇、卷帘机、加热器、增氧机等），以实现灌溉、温湿度控制、光照控制等农业自动化的目的。这些设备多为大功率设备，因此，执行机构的电源必须由大功率的电源提供。在实际应用中，其供电方式可参考控制中心供电方式。
4 农业物联网电源解决方案应用实例―南阳镇高密度环保鱼类养殖项目
在农业物联网电源系统应用解决方案研究过程中，根据广西南宁市南阳镇水产养殖农户的要求，设计实施了高密度环保鱼类养殖物联网系统，现结合此系统，对前述电源解决方案进行应用阐述。
4.1 南阳镇高密度环保鱼类养殖项目简介
采用农业物联网系统的南阳镇高密度环保鱼类养殖项目，取得了显著的养殖成效，其养鱼密度可以达到一般状况下的8倍，带来的经济效益明显，同时减少污染，具备较强的推广应用价值。项目包括控制中心和养殖基地两个组成区域，控制中心设在农户居住区，养殖基地位于野外。养殖基地根据养鱼生态链划分为养鱼系统、沉淀物处理系统、微生物水处理系统、微生物利用系统、水体消毒与循环再造系统、安保系统等几个子系统，每个子系统都包括传感器及控制部件。这些子系统都由相应的电源模块进行支持。
4.2 高密度环保鱼类养殖项目的电源系统
4.2.1 电源系统分类 结合实际情况，项目电源系统分为数据中心供、传感器网络供电、执行机构供电等三个部分。
4.2.2 供电方案 数据中心供电：数据中心建设在控制室内，架设有数据处理服务器。供电系统以市电为主，在供电回路中串联一台在线式UPS，当市电供应中断时，UPS为服务器提供24小时不间断的电源供应，保证数据处理服务器能够连续正常运转。
传感器网络供电：由于该养殖基地建设在野外荒地上，离数据处理与控制中心相距大约2公里远，无稳定的市电供应来源，架设专用供电线路成本过高，因此，传感器网络供电主要以太阳能发电系统为主，备用发电系统为辅。传感器网络主要由汇聚结点综合控制器及终端结点数据取样传感器构成，总功耗约为15W。汇聚结点直接使用有线方式供电。终端传感器结点通过无线传感器网络与汇聚结点连接，使用自带电池供电，当电量小于设定值，即发送数据给控制中心，控制中心发出无线充电指令给管理员确认后对该结点进行无线充电。
执行机构供电：执行机构主要由水泵、紫外线消毒装置、增氧泵、LED照明灯、电磁阀等构成，总功耗约为200W。执行机构供电方式与汇聚结点相同。
4.2.3 供电设备 供电设备主要有：智能电源管理系统、4块单体实际功率为100W的单晶太阳能发电板、12V200AH磷酸铁锂电池组、太阳能充电控制器以及500W直流转交流DC12V-AC220V逆变器等。4块太阳能面板并联工作，每块太阳能板最高输出电压18V、电流5.5A。根据南宁地区经纬度计算得知，每天的有效发电时间约为6小时，日发电量2.4KWH。太阳能供电示意图见图5。
太阳能控制器主要功能是将太阳能发电板发出来的连续但电压不稳定的直流电转换成稳定的直流电，对锂电池组进行充电。
磷酸铁锂电池组主要是将太阳能板发出来的电能进行存储。由于养殖基地无市电供应，因此对电池组各方面的要求较高，须能在0-60摄氏度范围内工作，且电池组连续工作5年容量不能少于80%，所以磷酸铁锂电池组为最佳选择（磷酸铁锂电池充放2000次循环，容量不低于80%；工作温度范围：0-80摄氏度）。
电源逆变器主要功能是将储存在电池组中的12V直流电转化为220V交流电，供给基地内所有220V用电设备使用。逆变器的最大功率为500W，可满足基地内所有用电设备同时使用。
备用发电系统主要由一台功率为1KW的汽油发电机构成，当日照不足导致太阳能发电板无法对电池组进行及时充电时，控制中心根据汇聚节点传来的电池剩余容量数据通知管理员，管理员可通过手机远程启动发电机对锂电池组进行充电，当管理员不能在规定的时间内进行回复时，控制中心将直接启动备用发电机进行充电。
4.3 实施情况小结
在电源系统解决方案有效实施的情况下，此项采用物联网技术的高密度环保鱼类养殖项目得到顺利开展，除经济效益明显外，其应用解决方案对于我国广泛分布的山间、野外的农业生产系统都具有一定的借鉴价值。
5 结论与展望
有效供电问题一直是影响物联网在农业领域推广应用的重要瓶颈，本文针对农业物联网电源系统进行了详尽分析，并提出相关解决方案。展望未来，除了按本文撰述为系统中各部分提供稳定可靠的电源供应之外，还应尽可能的减小各节点的功耗，做到开源节流，以提高整个系统的可靠性。随着电子科学技术不断快速发展，相信在不久的将来可研发出在使用寿命期限内不需要进行能量补充的终端传感器，以及更多的节能环保配件，大力推动农业物联网产业快速发展。
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