物联网技术优势精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇物联网技术优势，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】物联网关键技术

物联网的概念最早是在1999年美国召开的移动计算和网络国际会议正式提出的，之后随着全球经济的发展，世界各国都在寻找新的经济增长点及其对应的技术发展方向，而随着电子标签、中间件系统和嵌入式系统以及云计算等技术的发展成熟，物联网的概念逐渐被各国政府所重视。

一、物联网的架构技术

物联网的架构技术主要考虑物联网中信息存储和计算能力边缘化、物体间断性通信连接、物体移动和环境变化支持及网中网实现的问题。它要求网络应用服务器有一定的健壮性、可扩展性和用户公平性。目前在物联网架构选择上通常可以采用相对分布的集中式管理结构和相对集中的分布式支撑结构。

二、统一标识与识别技术

统一标识与识别技术用于对物联网中海量物品进行区分或查找，它要求能够实现对单个物体的唯一标识，能够实现对某类物品的标识，并且能够实现对复合物体的标识。统一标识与识别技术包括以下内容：在全球范围内的标识结构设计、标识分配、标识管理、标识加密与解密、标识的存储、标识的映射机制等。RFID（射频识别）技术采用非接触式自动识别，它通过发射射频信号来识别一定距离内的目标对象，并获取存储于目标对象中的相关信息。RFID系统由电子标签（EPC）、读写器、应用接口等硬件部件与相关中间件软件、通信网络和业务应用信息管理系统等构成。在这个系统中，电子标签是一个有无线收发功能的内部保存数据的装置，它负责发送相关数据给读写器；读写器是一个可以捕捉和处理标签数据的装置，同时它还是一个负责与后台管理信息系统交接数据的接口；软件包括RFID系统软件、RFID中间件、后台信息管理系统等。RFID系统软件是在电子标签和读写器之间实现通信所必需的软件功能集合，RFID中间件将在电子标签和读写器上运行的RFID系统软件与在后台处理系统上运行的管理信息系统软件联系起来，后台管理信息系统程序负责接收由电子标签发出的经过读写器和RFID中间件软件处理和过滤后的标准化的数据。RFID系统可以自动、实时地对物体进行识别、定位、监控与追踪，它在弥合客观世界和虚拟世界差距方面起到关键作用，使得物体可以自动地对自身环境的改变作出反应。

三、网络与通信技术

物联网中的网络通信具有通信标准和高层通信协议的多样性与通信需求量大、范围广的特点。利用本体翻译技术可以实现多协议相互操作，利用传感器网络组网方式、RFID组网方式、DTN组网方式或移动通信、卫星通信等方式，结合新的射频技术、无线电通信技术、软件无线电技术和数据挖掘技术来提供一个完整的端到端的系统，实现网络连接范围的扩大，满足海量通信的需求。物联网的智能学习模块具有非常好的连接性，它可以对来源于传感器或其他网络的数据、决策等信息进行判断，可以大量减少网络中数量的通信量，提高网络中数据传输的质量，从而满足海量物品在有限的网络资源中传输信息的需要。

四、安全和隐私保护技术

安全和隐私保护技术包括：防范非授权实体的识别，阻止未经授权的访问，保证物置及其他数据的保密性、可用性，保护个人隐私、商业机密和信息安全等内容。这里面涉及到网络非集中管理方式下的用户身份验证技术、离散认证技术、云计算和云存储安全技术、高效数据加密和数据保护技术、隐私管理策略制定和实施技术等。另外，物联网的实现还需要很多其他关键技术的支持，例如物联网软件服务与算法技术，低功率、高能量存储技术和寻址技术等。

五、小结

国外的运营商网络覆盖能力和容量都不如国内运营商，中国电信、中国移动、中国联通等都是全球数一数二的互联网运营商，在用户数量和网络规模上都有很大的优势，具有覆盖人群广、范围大的特点。其次是物联网发展的渠道优势。在基于云计算和云存储的体系架构的物联网中，“云”的功能最终会被转化为一种规模化的服务。但是我国与物联网相关的技术力量还比较薄弱，现在与物联网有关的很多技术还受制于人，相关产品还依赖于从国外引进；其次，物联网大规模应用的成功案例比较少，不如国外已有大量的成功案例可以借鉴。

参考文献

篇2

关键词：物联网技术 蔬菜供应链 信息化

引言

物联网技术是建立在Internet 基础上，借助无线射频识别技术、无线数据通信等相关技术构建的一个实现全球物品信息实时共享网络的一项技术（宁焕生等，2008）。在物联网中，物品无需人的干预就能实现彼此的“交流”，其实质就是借助射频识别技术，通过互联网实现物品或商品的自动识别和相关信息的共享。无线数据通讯网络通过将采集到的RFID 标签中的规范且具有互用性的信息自动传输到中央信息系统，由此实现物品或商品的自动识别，进而通过互联网实现信息交换和共享，从而实现对物品的“透明”管理。

蔬菜供应链作为农产品供应链的重要组成部分，是以蔬菜为特定研究对象，对蔬菜种植一直到蔬菜销售过程中所产生的物流、信息流和资金流进行控制，协调各方参与者的利益的过程（周敬，2011）。物联网技术的出现与发展是推动我国相对落后的食品行业发展的一个契机，因此，提高物联网技术在食品供应链的推广应用程度，可以有力地提高食品供应链的运作效率，对于加快食品产业现代化的进程具有重大意义（雷静，2012）。通过物联网信息平台，政府可以及时掌握有关蔬菜供应链的一些重要信息，制定合理的政策并建立相应的机制，有效推动我国蔬菜供应链的持续发展。这一切对于保障我国蔬菜的质量安全，提高我国蔬菜的国际竞争力是有现实意义的（陈永坚，2011）。

蔬菜供应链各环节发展现状及其成因分析

蔬菜供应链的各个环节包括：蔬菜种植环节、蔬菜物流环节、蔬菜加工环节、蔬菜销售环节。对蔬菜供应链的各个环节现状及成因进行分析，将有利于构建基于物联网技术的蔬菜供应链优化模式。

（一）蔬菜种植环节

当前，我国蔬菜的种植主要由三种基本方式：其一是农户分散种植。这种种植规模较小，主要种植普通蔬菜，蔬菜质量良莠不齐，兼有商品和自用的性质，我国现阶段来说，农户散种较为普遍。其二是合同种植。企业通过和农户签订定向销售合同，给农户提供种子、农药和化肥等基本生产资料，并定期派遣技术人员到农户菜地里给农户进行相应的技术指导，然后从农户手中统一收购蔬菜进行销售。其三是基地化种植。企业通过同当地农民签订租赁协议，通过相应基础设施和设备的投资将集中成片的耕地改造成蔬菜基地，雇佣当地的农民并进行简单的培训，让他们在专业的农技人员的指导和管理下从事蔬菜种植。这被证明是最有效的蔬菜质量安全的控制模式之一，缺点就是经营成本比较高。

从我国蔬菜产业发展历程和目前蔬菜种植的主要模式可以看出，现代种植技术在分散种植的农户中的应用程度比较低。与专业化规模化的蔬菜种植基地或企业相比，分散种植的农户普遍缺乏先进的农业机械和种植技术，所以他们的投入收益比普遍不高。因此落后的种植技术和集约化程度不高且信息化程度比较低的蔬菜种植成为了制约蔬菜供应链进一步发展的重要瓶颈因素。

（二）蔬菜物流环节

我国是世界上蔬菜最大的生产和消费国，其中蔬菜物流的总量在社会物流总量中占有相当大的比重。目前我国的蔬菜产量约占全球的59.39%。2010年我国农产品产量总计中蔬菜占总产量的36.47%，具体如表1所示。由于蔬菜上市的季节性、蔬菜种植的广阔性和蔬菜消费的全年性，在如此巨大的蔬菜产量和消费特性的制约下，蔬菜物流的总量十分巨大。

我国蔬菜的运输没有将先进的物流技术运用到蔬菜物流中去，大部分蔬菜还是原生态散装运输。蔬菜物流尚未形成冷链物流，仍以常温物流或自然物流形式为主，一般用没有任何保温设备的普通卡车进行运输。绝大部分的蔬菜都是在没有任何防护措施的露天场所而不是在冷库或是保温场所进行装车。由于我国蔬菜生产的季节性和蔬菜种植的广阔性，这种较为粗放的物流运作方式下，大量的蔬菜在运输过程中腐烂变质或是出现二次污染，导致蔬菜产品的总体品质下滑，也使得消费者的满意度下降。

在这个大背景下，我国蔬菜物流产业需要顺应潮流，转变物流方式，建设一批跨区域的高科技高效率的大规模的蔬菜冷链配送中心，促进蔬菜冷链物流的快速发展，强化蔬菜流通环节的信息化建设，以便蔬菜供应链相关节点企业能够实时获得蔬菜在流通过程中的位置和冷藏温度，从而优化物流路径和蔬菜冷链物流，降低蔬菜产品在流通环节中的腐烂损失率，降低蔬菜运输成本。

（三）蔬菜加工环节

截至2011年，我国规模以上的蔬菜加工企业已经超过了一万两千多家，从事包括保鲜蔬菜、脱水蔬菜和蔬菜罐头等不同类型的蔬菜加工。其中，从事附加值较高的蔬菜精深加工的企业则较少，大部分企业仍然以从事传统蔬菜加工如脱水蔬菜、腌制蔬菜、速冻蔬菜为主（杨为民，2006）。

虽然我国蔬菜加工业发展不是很成熟，但是蔬菜加工的种类却非常的多。消费者对蔬菜产品的市场认可是蔬菜加工企业的运作与市场竞争力提升的主要来源，因而蔬菜加工企业需要及时采纳和收集消费者的反馈，根据市场需求来调整本企业的经营策略，联合科研院所创新研发更多满足消费者需求的蔬菜产品，并通过同上游原料供应商的通力合作，保证原料的质量安全（樊俊花、陈素敏，2012）。此外，联合科研院所进行科研研发，通过蔬菜的精深加工实现蔬菜的价值增值是解决蔬菜加工企业普遍存在的问题的关键。

（四）蔬菜销售环节

近年来随着我国经济的快速发展，我国蔬菜零售业取得了较大的发展，由蔬菜生鲜加工配送中心直达各大超市生鲜区和专业蔬菜超市的模式正在逐步取代传统的蔬菜销售模式。因此，目前我国蔬菜零售终端形成了以连锁超市的生鲜区、农贸市场为主，其他较小的蔬菜销售渠道为辅的市场格局，且由生鲜加工配送中心直达连锁超市生鲜区正逐步成为我国蔬菜市场的发展趋势。

我国目前蔬菜产品的销售渠道主要由两类，即连锁超市的生鲜区和传统的农贸市场。农贸市场在未来一段时间内仍将是我国蔬菜的主要销售渠道。居民更喜欢到传统的集贸市场购买价格相对便宜的蔬菜；连锁经营超市的生鲜区正逐步成为中国消费者的一个重要选择。连锁超市一般经营的蔬菜的档次比较高，价格相较于农贸市场也比较贵。但是随着居民收入水平的提高，居民不断提高对蔬菜的质量要求，更多的消费者开始前往连锁超市的生鲜区购买具备较好口感、品质和营养好的优质高端蔬菜产品。

（五）蔬菜供应链信息化建设

从我国蔬菜供应链的当前现状来看，说明我国蔬菜供应链的信息化建设还是不足的，虽然在蔬菜供应链的某些环节拥有分散的信息系统，但是他们之间的信息共享性和连贯性较差（武元亮，2007）。蔬菜具有鲜活易腐、保质期短、不易久存等特点，并且其生产和消费在地域上具有广阔性和分散性，蔬菜的这些特征要求蔬菜供应链信息平台实时传递各种相关的信息。目前，我国现有的蔬菜供应链信息化建设正处于起步阶段，无法满足蔬菜供应链各个节点企业的信息需求（樊俊花、陈素敏，2012）。

总之，当前我国蔬菜供应链建设还存在很多问题。第一，蔬菜供应链企业之间信息管理水平和技术。由于企业受到自身技术水平和资金的限制，信息平台利用率不高，搜集的信息准确度比较低等问题比较普遍。第二，蔬菜供应链的信息网络不健全。虽然部分蔬菜供应链节点建立自己的信息平台，但是这些信息平台之前缺乏沟通，形成了信息孤岛，难以提高蔬菜供应链的整体竞争力。第三，蔬菜供应链的信息标准化程度比较低。目前我国尚未建立蔬菜供应链的标准，各地蔬菜供应链信息平台的标准不一。

蔬菜冷链物流是蔬菜供应链中的一个关键环节，它将影响到蔬菜的销售周期和质量安全。然而现阶段蔬菜冷链物流的基础设施比较落后，冷链物流的信息化建设仍处于初级阶段，没能形成一个整体的管理体系。因此，要加快应用物联网技术，加强蔬菜冷链物流信息化平台的建设，降低蔬菜供应链的整体物流成本，提高蔬菜供应链的效率（苏国贤、李富志，2012）。

物联网技术在蔬菜供应链中的应用研究

事实上，通过对蔬菜供应链各环节发展现状及其成因分析可以发现，蔬菜供应链中存在的一系列问题均是由于信息传递不畅所导致的。所以顺应信息化时展潮流，加强物联网技术的应用是解决蔬菜供应链中松散无序问题的根本所在。

（一）物联网技术在蔬菜供应链中的应用模型构建

基于物联网技术的蔬菜供应链需要蔬菜供应链上的各个节点企业通力合作，通过蔬菜上所携带的电子标签，将蔬菜种植到蔬菜销售各个环节上的关键信息都通过互联网上传到物联网信息平台，这样蔬菜供应链上的企业才能够在物联网信息平台上进行信息传递和共享。如图1所示，蔬菜供应链的不同环节都同信息平台链接在一起，从而实现信息共享、实时监控、信息查询和可追溯。

（二）物联网技术在蔬菜供应链各环节中的应用研究

基于物联网技术的蔬菜供应链借助物联网技术的相关设备，节点企业能够借助物联网信息平台调整自己的经营策略和进行库存调节控制，普通消费者能够利用蔬菜所携带的电子标签通过物联网信息平台进行查询和追溯。物联网信息平台数据采集对象包括蔬菜供应链上所有相关节点，包括蔬菜基地、物流企业、生鲜加工配送中心和连锁超市终端。物联网技术在各节的应用研究如下：

蔬菜基地。蔬菜基地可以通过为每一块菜田和每一个蔬菜品种设定一个电子标签，并根据农产品编码标准设置一个编号作为其身份的唯一标识。将该块菜田或该品种的蔬菜从种植到装车整个过程中的重要信息都进行及时通过电子标签读取和录入物联网信息平台。当收购商决定收购某一地块的蔬菜的时候，他可以通过物联网信息平台收集关于该地块蔬菜的相关信息，这样不但降低了出错率，而且也加快了蔬菜的收购速度，并且为生鲜蔬菜加工配送中心提供了一些重要的基础数据，为建立高效的蔬菜追溯系统奠定了坚实的基础。

物流企业。物流公司通过在每一辆运输车辆上配置电子标签的阅读器，及时将蔬菜运输过程中的实时位置、运输车或是冷藏车内的温度、蔬菜在道口阶段检疫部门对运输车辆的检验报告等信息都通过电子标签及时传递到物联网信息平台并和蔬菜种植阶段的信息进行集成和汇总。在到道口检疫阶段，相关的检疫部门只需要通过电子标签阅读器就可以迅速获取包装内的蔬菜的具体信息，降低了检疫部门的工作量，也提高道口检查的效率并缓解了道口拥挤的压力。

蔬菜生鲜加工配送中心。蔬菜生鲜加工配送中心具有蔬菜简单加工和配送的功能，是连接大宗农产品和各连锁超市生鲜区的重要纽带，能够有效调节生鲜蔬菜和各连锁超市之间物流联系。蔬菜生鲜加工配送中心连接上游蔬菜基地和下游的连锁超市，在蔬菜生鲜加工配送中心应用物联网技术能够有效整合蔬菜供需双方的信息和资源。蔬菜供应商具备简单的生鲜蔬菜采购加工、低温储藏和分拣配送系统（韩旭，2006）。进入生鲜配送中心前，蔬菜需要进行简单的加工，在进行蔬菜初加工、清洗、预冷和包装过程中，操作人员实时将相关信息通过电子标签录入到物联网信息平台，方便蔬菜供应链上的相关节点企业和消费者进行查询。其具体流程如图2所示。蔬菜生鲜配送中心的管理者通过物联网信息平台可以非常便捷地了解到蔬菜库存情况和终端零售商的蔬菜销售情况，以便及时通知蔬菜供应商进行发货和补货，确保精确的库存控制。

连锁超市。蔬菜的零售环节主要包括农贸市场和大型的连锁超市。相比较与农贸市场，大型的连锁超市一般具备较强的资金和技术实力应用物联网技术。蔬菜一般在超市的生鲜区进行销售，超市的工作人员先将蔬菜分拣、称重并打包，通过使用电子标签阅读器扫描蔬菜大包装上外所附电子标签获取蔬菜在种植、加工、储存和物流等过程中的相关信息，之后再将这些信息输入空白的电子标签贴在蔬菜小包装上。通过应用物联网技术，超市可以通过对蔬菜库存情况的实时监控进行及时通知蔬菜生鲜配送中心进行补货，从而提高超市的库存管理效率和经营效益。蔬菜包装外的电子标签还可以对蔬菜的有效期限进行监控，一旦某蔬菜超过有效期，电子标签就可以通过货架上的阅读器发出警告，通知超市的工作人员及时将即将腐败变质的蔬菜更换。

（三）物联网技术在蔬菜供应链中应用的效果预测

在蔬菜供应链中应用物联网技术不仅有利于提高蔬菜供应链相关节点企业进行信息传递和信息共享，不仅有效地强化了相关节点企业之间的协作关系，提高了蔬菜供应链整体运作效率和经济效益，还有利于政府相关职能部门对蔬菜质量安全进行有效的监督和管理，同时还有利于保证消费者的身体健康权益。

1.方便蔬菜供应链上的相关节点企业的信息共享和查询。物联网技术在蔬菜供应链信息共享和查询方面主要可以发挥三种作用：一是蔬菜供应链上的相关节点企业可以通过物联网信息平台便捷地查询有关的数据，根据用户需求的变化及时调整自身经营策略，以提高企业经营的效益；二是政府食品监督部门能够通过物联网信息平台对蔬菜供应链上的各环节进行有效的监督和管理，并能够出台相应的政策和建立合理的机制推动蔬菜产业的发展；三是消费者可以通过物联网信息平台查询蔬菜在种植、加工、物流和销售环节的相关信息，以便能够买到放心蔬菜，保证蔬菜消费安全。

2.能够实现对蔬菜产品的实时监控、预警和追溯。如图3所示，蔬菜供应链上的相关节点企业通过读写器的读取和物联网服务器端，将有关蔬菜供应链上的相关数据储存到数据库中，因此企业和政府相关职能部门可以通过信息平台的数据来实现对蔬菜及其制品的安全监控。借助基于物联网技术的蔬菜供应链有利于节点企业提高管理服务水平和产品质量，降低物流和交易成本，有利于政府相关职能部门通过物联网信息平台及时了解蔬菜供应链上各环节上的企业的经营状况和蔬菜产品的流通状况，根据这些信息出台相关的政策和建立有效的机制推动蔬菜产业的发展。

3.降低蔬菜供应链的牛鞭效应。牛鞭效应是指供应链各节点企业根据下级需求信息进行采购和生产决策管理时，由于信息的不确定造成需求信息的不真实性沿着供应链追溯而上并逐级放大，在源头供应商处的需求信息和实际需求相差较远，离市场需求越远的成员企业掌握的信息与真实需求的偏差较大。通过在蔬菜供应链中应用物联网技术，建立物联网信息平台，实时收集蔬菜供应链上所有相关信息，可以有效地优化蔬菜供应链上的仓储、加工和物流等环节，及时响应消费者的需求，提高整个蔬菜供应链的运作效率，降低蔬菜供应链的牛鞭效应。

结论

我国蔬菜供应链发展的一个重要的制约因素就是蔬菜供应链上的相关节点企业信息传递不畅。应用物联网技术能够强化蔬菜供应链相关节点企业之间的协作，促进他们之间的信息传递与共享，从而提高整个蔬菜供应链的运作效率，以推动蔬菜产业的发展。

在蔬菜供应链中应用物联网技术可能会产生三种应用效益：第一，有利于方便蔬菜供应链上的相关节点企业的信息查询与共享。第二，能够实现对蔬菜产品的实时监控、预警和追溯。第三，可以降低蔬菜供应链的牛鞭效应。

参考文献：

1.宁焕生，张彦.RFID 与物联网：射频、中间件、解析与服务[M].电子工业出版社，2008

2.周敬.中日蔬菜供应链比较研究[D].西南交通大学，2011

3.雷静.基于物联网技术的食品物流管理研究[D].广东工业大学，2012

4.陈永坚.基于物联网的蔬菜物流管理系统的设计与实现[D].河南大学，2011

5.联合国粮农组织.联合国粮农组织FAOSTAT资料数据库[DB/OL].http：///site/339/default.aspx，2013-05-15

6.张静.成都市蔬菜超市化经营研究[D].四川农业大学，2005

7.中国科技部农业科技司等.中国农产品加工业年鉴（2011）[Z].中国农业出版社，2005

8.杨为民.我国蔬菜供应链结构优化研究[D].中国农业科学院研究生院农业经济与发展研究所，2006

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

10.武元亮.我国蔬菜物流链的现状及其优化措施[J].资源开发与市场，2007，23（4）

11.樊俊花，陈素敏.区域经济下蔬菜物流信息化发展探究[J].商业时代，2012（4）

12.苏国贤，李富志.我国蔬菜冷链物流的现状、问题与建议[J].中国流通经济，2012（1）

13.李晓晟，杨黎明，白良义.超市主导的生鲜农产品供应链研究[J].兰州学刊，2009，9（192）

篇3

1 物联网

物联网主要指的是末端设施和设备,主要包括工业系统、传感器以及贴在射频识别器上各种设备、携带无线终端的车辆和个人等。通过各种无线、有线,长距离或短距离的相互连通实现对数据传输。物联网就是利用传感器,实时对需要的数据进行采集、互动、连接,采集的信息的类型可以是电信号、光信号、化学信号等,利用各种可能存在的网络接入,实现物与人、物与物之间的连接,从而实现对物品的智能化管理和识别。因此,可以简单的将物联网描述为,利用传感器获取物理环境信息,然后利用通信网络对信息进行传递,再利用云计算平台,实现对复杂信息的处理。

2 系统的设计与实现

2.1 设计方案

系统的具体实现方案:在测井现场利用传感器获取待测油井的数据,将数据利用专用的电量将测得护具传送给计算机,然后利用计算机对数据进行处理后,利用GPRS将传递到企业内部,数据最终将会被送到测控中心,从而实现对数据的远程传输

2.2 网络传输协议

利用GPRS对数据进行传输面临协议选择,TCP和UDP是目前应用最广泛的两种协议,对协议的选择需要依据系统运行的实际情况而定。TCP协议数据的传递面向连接具有较高的可靠性,比较适合应用在顺序不重复、大批量的数据传递。但需要注意,TCP提供的数据传输不会对数据的便捷进行记录,因此如果数据传递过程中采用的方式是数据包,需要对包的同步问题加以考虑。测井在数据传递过程中对数据量的要求较大,同时网络环境十分复杂。此外,从目前的情况来看,在实际测试过程中,如果对TCP协议进行利用,数据在吞吐率上完全可以满足使用要求。UDP协议与TCP相比更加简单,灵活度高,建立连接较为容易,会对数据的边界进行保留。其最大的不足它提供的数据包通信的方式并不可靠,在复杂的网络环境下的应用要十分谨慎,如果程序对出现的问题处理不当,可能会造成协议崩溃,从而导致系统无法正常运行。

2.3 测试通讯方案

为了对系统的可行性进行验证,在中国联通和中国移动两种网络的支持下对数据的传输效果进行验证。在数据验证过程中,利用自行编程的通讯程序对油田实地进行测试。测试过程中主要涉及到的性能有:RTK、吞吐量、时延、误帧率的平均值。根据测试结果对公众移动网络是否满足传输需求进行确定。同时,可以通过现场测试了解用户要求,使其为通讯协议设计提供参考。

2.4 设计通讯协议

(1)双发送队列。

石油测井数据传输系统,不仅要能够实现对测井中数据的传递,同时还应当实现文件的传输。测井数据传输在实时性上具有较高的要求,在文件的传输上实时性要求相对则较低,一般来说能够在规定的一段时间内完成文件传输即可。因此,在实际工作中,如果传输数据的宽带有限,为了确保测数据传递的实时性,应当对测井数据和文件传输两者制定相应的优先级机制。方案如下:将发送队列分为两列,一列为测井数据,另一列则为文件传输队列,同时应当在文件传送队列上安置一个标志,对发送权限进行限制,该标志只有则测井数据发送结束后,才会生效,标志生效后,文件传送队列发送数据,然后安置的标志将会再一次回到原位置,依次循环。

(2)后退N帧协议。

在数据传输过程中,如果采用简单的协议,RTT的时延一般约为500ms,这对数据传输的实时性产生了一定影响,为了提高通讯协议效率,可以对后退N帧协议进行应用,这种协议处于非受限协议和等停协议之间,对其进行应用可以缓解因为传输距离过大,导致等停协议效率低问题的发生。后退N帧协议一般只在测井数据中使用,并不在文件传输中使用,对于文件传输的维护有更高层的ZMOG协议完成,在线程发送上只是简单进行发送,并不会进行等待和确认。测井数据传输系统在通讯上需要是双向的,因此在实际工程中,必须是由接收线程和发送线程两者相互系统工作,接收线程和发送线程两者之间的信息要能相互传递,其中最重要的一点就是,接收线程应当能够将ARQ应当信号传送给发送线程,从而确保发送线程在运行过程中能够顺利完成发送任务,确保整个系统的安全运行。

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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.

关键词： 物联网技术；油田输油泵；传感器节点；协调器节点

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

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）17-0114-03

0 引言

石油输油泵是油田公司非常重要的原油输送动力设备，它一般用于从油井抽出原油后，通过输油泵过滤、增压、分离后将原油经过管线输送出去。输油泵传统的控制方式是通过设备现场安装本地测量与控制的仪器仪表，同时需要人工定期现场检查与巡视，由于输油泵大多分布在荒无人烟的地带并且数量众多，这就造成设备发生故障后，时常无法得到及时处理，从而导致油田企业输油管理工作效率低下。

物联网（The Internet of Things）是万物相连的网络，它指通过传感器技术、无线通信技术、数据分析与处理技术等能够完成远程智能化采集、自动控制的一种多学科融合交叉发展的新兴技术[1]。本文研究将物联网技术应用到输油泵远程测量与控制中，其目的是实现油泵设备全面感知、可靠信息传递、远程实时控制处理的重要目标。

1 输油泵设备物联网系统设计

油田公司的输油泵运行过程中，一般需要采集运行的入口与出口压力、输油流量、油泵温度、燃气浓度等参数，然后根据输油工艺要求，设定油泵的运行的时间与电机运转的频率以及运行的安全压力与流量。根据油田输油泵工艺以及油田企业设备安全与提高工作效率的需要，结合物联网测控技术，采用自顶向下、逐步细化的原则设计了如图1所示本系统的总体结构，一共为4层，从下而上分别为传感器层、协调器层、本地应用层与远程控制层[1]。

1.1 传感器层

传感器层的主要功能是采集输油泵的泵体温度、原油压力、出口流量、油泵频率、油泵状态等现场物理传感器信息，并根据协调器节点的运行的指令来控制油泵的执行机构作出符合安全输油的动作。传感器层主要包含的节点有：温度传感节点、故障处理节点、压力传感节点、变频控制节点、流量传感节点、阀门控制节点、状态传感节点、开关控制节点等。

1.2 协调器层

协调器层的主要功能是将跟其共同属性的传感器节点连接成一个个无线通信ZigBee网络，并定期轮询采集各个传感器节点测量数据，同时根据油泵运行工艺对油泵的开关、频率、阀门作出相应的调节动作。协调器层跟上层本地工控C进行有线RS485通信，它把从传感器收集来的数据通过串口发送给本地人机界面进行存储、显示、分析利用等。系统包含的协调器节点主要有：油泵温度协调器、压力控制协调器、流量控制协调器、逻辑控制协调器等。

1.3 本地应用层

本地应用层为现场站点油泵的工业控制计算机人机界面，它为物联网本地控制中心。考虑到油泵是关键性生产设备，整个控制系统的稳定性与安全性要求非常高，因此采用RS485串口通信连接到各个协调器节点。本地应用层可以实现对输油泵所有的协调器进行各种数据进行实时串口通信采集存储、油泵工艺画面显示、测量数据动态趋势曲线、油泵流程安全参数设置等功能。本地应用层同时接入到企业局域网（LAN）为物联网远程控制中心提供数据服务，另外在权限的许可下，可以接受远程的调控，并发给协调器实现对油泵的控制。

1.4 远程控制层

远程控制层为油田公司远程办公实时控制油泵设计的人机界面。远程控制层通过企业的局域网可以实时地查看油泵运行的各种参数、动态曲线、记录数据等信息。远程控制层的设备可以是公司办公电脑、手机或者平板电脑等移动终端。远程控制层与现场工控机之间的通信采用TCP/IP协议[3]。

2 输油泵设备物联网节点硬件设计

本系统物联网节点采用美国TI公司的CC2530 ZigBee无线通信芯片，由于它支持片上系统（SoC）技术使其应用开发难度很小。CC2530 芯片集成了2.4 GHz的射频收发器以及一个增强型工业标准的8051单片机，它支持最大256KB 可编程FLASH ROM存储器，内部运行具有8KB的RAM存储器，同时具有USART、高精度ADC、通用的GPIO等丰富的外部接口[2]。本系统中无论传感器节点还是协调器节点其核心都是CC2530模块。系统中每个协调器节点都跟其对应的传感器节点形成一个个相对独立有着不同通信信道的互不干扰的低功耗无线网络。

本系统的所有的传感器节点运行原理基本相同，通过不同的物理或者化学传感器接口采集开关量、电流、电压等模拟信号，经过A/D模块转换成数字量并经过处理后暂存起来并可以通过前端RF传输出去；另外传感动作节点还要有D/A模块或者I/O接口驱动输出控制阀门或者开关启停设备。结合所有输油泵物联网系统传感器的共同特点及通用性，设计出的本系统的传感器与控制节点硬件组成原理结构如图2所示。

本系统的所有的协调器节点设计基本等同于传感器节点，其原理图类似，但是它没有传感器芯片，并且多了一个与本地物联网工控机进行通信的RS485接口、本地显示模块、按键处理模块。另外为了保证协调器持续工作，其供电采用持续直流外接电源，传感器节点的电源采用干电池。协调器节点主要组成模块包括：TI CC2530 ZigBee模块（8051）、持续Power管理模块、USB调试接口、天线模块以及RS485通信模块、LCD显示模块、按键KEY处理模块等。

3 输油泵物联网系统软件设计

输油泵物联网系统软件包括传感器节点、协调器节点底层软件设计、本地控制中心应用层软件设计以及远程控制层移动APP程序设计。

3.1 物联网传感器与协调器节点软件设计

物联网传感器节点与协调器节点软件设计都是基于TI公司CC2530协议栈与内置8051单片机MCU编程，其内部定义函数和调用有很多相似的地方[2]。底层软件使用仿真器下载，首先要设置好模块运行的常规参数：如地址、信道号、网络号等，然后下载协议栈单片机程序。

传感器节点程序工作流程为：①节点上电后，加入所在ZigBee子网。②节点收到协调器读写信号时由睡眠转入激活状态，每隔一定的周期，采集数据然后A/D转换，并且本地存储。③节点每隔一定的周期，与协调器通信向其传输数据，若有必要并执行控制输出。④节点自动转入低功耗的休眠状态。协调器节点程序工作流程描述如下：①节点上电后初始化ZigBee子网，允许传感器节点加入其网络。②周期性地唤醒传感器节点采集数据或根据油泵工艺发出控制指令。③LCD显示屏显示数据与动态曲线。④Key参数设置和操控中断响应处理。⑤RS485中断通信响应处理。

3.2 本地中心计算机应用层软件设计

本地中心计算机应用层软件采用面向对象的Delphi XE 编程语言设计开发，后台数据库采用Paradox 7。设计的模块主要有：协调器RS485通信收发处理模块、油泵数据存储管理模块、油泵工艺运行显示模块、油泵动态曲线显示模块、油泵故障参数设置模块、远程TCP/IP网络通信处理模块等。系统运行的主工艺画面如图3所示。

3.3 远程控制层移动APP软件设计

远程终端APP软件主要运行在远程控制层手机终端与平板电脑终端或者办公PC机，手机或者平板运行的环境为Android 4.0以上，PC机软件基于B/S架构设计开发。远程系统的操作用户有企业管理员、普通操作员、油泵设备安全员等，系统采用基于角色的访问机制，不同的用户角色所见到的界面不一样，所完成的任务也不同。系统的模块设计划分跟本地中心计算机应用层软件类似，另外其跟应用层采用TCP/IP协议创建Socket编程通信。

4 结束语

本文述的采用自顶而下分4层方式设计输油泵物联网远程控制系统将复杂的问题简单化，它将油田企业长距离输油泵设备远程实时测量与控制变得安全可靠、效率更高，为类似的厂矿企业远程设备管理提供了较好的设计模型，具有非常高的应用推广价值。

参考文献：

[1]杨盛泉，刘海泉，刘白林.ZigBee与RS485混合网络的粮情监控系统的研究[J].西安工业大学学报，2016，36（9）：750-756.

篇5

1．1基本概念

物联网是一种计算机、传感器等应用集成的SaaS运营模式，通过短距离通讯网络、有线及无线等各种互联网方式实现无处不在的末端设备和设施之间的互通。采用适当的信息安全保障机制在企业内网(Intranet)、企业外联网(Extranet)和互联网(Internet)环境下提供管理及服务功能，其中包括在线升级、在线监测、个性化远程控制、定位追溯、报警联动等［1］。

1．2特征

物联网作为一种传递人与物及物与物之间信息的主要方式。其主要特征主要有以下三个方面:

(1)全面感知。通过摄像头、GPS、二维码技术捕获和感知物体信息，便于信息的进一步采集和获取。

(2)可靠传输。通过互联网、传感网络及电信网络的融合实现各种物理接入信息网络，由此一来可以随时随地对这些可靠信息展开交互和实现共享。

(3)智能处理。针对海量感知数据可利用模糊、云计算等各种智能计算进行分析，有利于后期决策和控制实现智能化。

1．3体系构架

物联网结构分为:

(1)感知层。其目的是信息采集和上传，从而还可细分为信息感知与执行和将信息向上层传输。信息感知指利用二维码、多媒体技术、传感器、射频技术等信息传感装置对相关物品信息进行采集，之后在完成和外界环境交互时主要在于接受上层网络控制。而信息向上层传输是将多个信息采集点利用自组网技术、无线传感器网络进行汇总、融合，最后上传至上层网络中。

(2)网络层。物联网网络层是在现有的广播电视网、移动通信网、互联网等其他网络基础上建立，起着承上启下的作用并需充分考虑网络融合处理。此网络层还要在物联网底层连入大量终端设备，并要求这些设备可识别、可定位、可感知，需考虑IP地址问题。

(3)应用层。物理网应用层的主要平台为服务支撑平台、云计算平台、信息开放平台等，主要实现智能化监护、识别和管理，给用户提供特定服务。其中物联网实现智能应用和管理的核心就在于对支撑层的应用，可以说是物联网的大脑神经，在智能交通、环境监护、智能农业及智能电网等方面有普遍应用［2］。

1．4技术构成

(1)无线传感网。是一种以协作采集和传输网络的方式将信息发送给网络中的所有者。其特征有以下几点:如组织结构方面通过大量的传感节点和少量的数据汇总聚集节点而成，组网方式以AD-hoc自动组网为主，无线传输为该网主要媒介，汇总和分析处理物理、环境等信息数据是该系统主要功能［3］，具有铺设自如、实时采集等技术特点。无线传感网在建筑领域、医疗监护、环保监测等领域都有普遍的应用。

(2)M2M。该技术为通信连接技术和手段，涵盖了人、机器和系统，主要将数据从一台终端传输到另一台终端。如果从数据技术流角度分析，在M2M技术中信息按相同的顺序来流动，基本系统框架如图1所示。并以此从机器中获取数据，之后利用网络传输数据，此时的机器设备已经具备说话功能。将M2M的硬件嵌入设备生产中，除了让设备具有通信和联网能力，还能借此改变已有硬件。目前M2M是硬件产品可分为可组装硬件，即满足机器网络通信能力，从传感器收集数据的IO设备。嵌入式硬件，即嵌入到机器里面使其具有网络通信能力。传感器可以分为智能传感器和普通传感器，前者是M2M技术的重要组成部分，后者具有感知能力、计算能力和通信能力。

(3)RFID。RFID是一种非接触式的自动识别技术，主要利用射频信号对目标对象进行识别并获取相关信息数据。该技术快捷简便，能识别高速运动物体。许多专业人员凭借该技术可以识别单个物体，尤其和普通条码相比，所运用的射频自身的无线电能识别读取各个物体，但条码仅能识别一类物体且借助激光，从而只能依次读取。

(4)条码。即排列宽度不等同的空白黑条，在排列过程中遵照相应的编码，主要用来表达信息图形符号。普通条码为非常大的黑色条和白色条组成的平行线图案。从技术角度分析，条码技术在物联网中应用十分普遍，主要应用于感知层，类似于RFID技术识别和标识物品［4］。目前市场上主要为一维码和二维码，由于其实现成本低，在物联网的应用中较广。在整个使用过程中，传统一维条码实现对信息的提取主要借助计算机系统数据库，而二维码则在平面上按照特定规律通过某种特定的几何图形对数据符号信息进行记录并通过输入设备，最终实现对信息的自动处理。RFID和条码在电子门票、快递包裹的处理及航空行李处理等［5］领域广泛应用。

(5)云计算。云计算就是在网络环境下以服务的形式向用户提供海量IT资源，从而满足用户对数据的使用需求，是一种IT资源新型的服务、交付、使用和管理模式。从用户的角度分析，在供应方向用户提供云计算服务时，用户自然会将数据交给云端托管，其中必然会涉及数据安全，选择可靠的服务方是保证数据安全的前提，而数据方也应结合用户需求研制相关的数据安全保护技术，重点在于保护数据的正常使用和防止发生数据安全事故。

2物联网技术在实现旅游业低碳化中的应用

2．1高效便捷“一卡通”服务

整个旅游区域可通过物联网技术为游客出行、住宿、游玩、吃饭、购物等各个项目活动构建相应的旅游公共平服务网站及综合服务网站，以此实现旅行社、酒店等传统旅游配套服务。游客可在出行前利用相关信息网站选择旅游产品、设计出行、预定及咨询相关旅游费用。在此阶段旅行社可将“一卡通”发放给游客，此卡为一种电子标签形式，集射频感应器和电路芯片于一体。如果游客为散客和自驾游，可在旅游前在事先预定的酒店领取一卡通，此卡包括旅游行程活动中所有信息，如游览景区，办理酒店入住手续等。游客还可在旅游过程中为此卡充值，所充值金额主要用于餐饮、出行及购物等消费活动。如果旅游结束时卡中还有余额，可给予返还。RFID信息卡的统一使用可将旅游景点多个部门集中至一起，实现一体化服务，尽可能的提高游客旅游质量，增强旅游体验。此外，互联网控制器可在景区内所设置的大屏幕及媒体终端显示景区内项目价格和景点情况，游客通过手机、平板电脑等通信设备能及时了解，满足游客不同需求，避免游客挨宰情况的发生，有利于树立当地旅游形象。

2．2高效的酒店和景区管理

物联网控制系统在旅游方面主要帮助当地旅游景点和酒店发挥控制作用，在于提高其工作效率，从而使其获取更多的经济效益。可概括为以下几点:

(1)每个游览景点都有酒店、游玩设备等相关设施，如果碰上人流高峰期，传统形式的景区管理效率跟不上人流量，长此以往会降低游客对景区的评价。而互联网则建立在计算机管理的基础上，以特殊的信息存储和写入方式在售票、验票和真伪票查询方面实现一体化，景区酒店可利用该方式对游客出行、住宿、游玩、吃饭、购物等不同方面需求进行协调。最重要的是，相关部门可及时获得该景区在旅游旺季时的具体游览人数，通过实时数据管理和调整景区开放时间。

(2)“一卡通”为一种综合化服务方式，该卡的技术原理为RFID电子标签射频，在旅游旺季及客流量较大时段使用能有效缓解游客在进入景区时的票务、住宿等方面压力，实现人性化旅游管理，提高旅游服务效率和质量。

(3)物联网技术运用了无线传感器技术，此技术引入了风向、温度及湿度传感器等，能及时分析处理景区实时数据，从而有效监测景区旅游资源中的温湿度、色泽度、负重度等，便于对景区资源进行维护。有时景区会因一些素质不高的游客而遭到破坏，尤其部分文化基础较为深厚的景区，一旦遭到破坏，会对整个国家的文化资产保护产生极大的影响。对此，景区则重点景点旁边设置了预警系统和识别系统，如果有游客对景点发起人为破坏，设备会立即发出预警信息提示工作人员，以此形成相对完善的监控管理体系。

(4)将射频感应器设置在景区入口及各重点景点周围，让物联网控制器接受其发出的如景区管理情况、客流量等电子标签信息，相关工作人员运用算法对标签信息中的人流量及具体分布进行计算，并及时登记在显示屏中。同时也有利于景区工作人员对景点的游客量进行适当的调整，尽可能的使游客量符合景区负载要求，保证景区景点安全。

(5)RFID是一种非接触式自动识别技术，主要通过射频信息对目标对象进行识别并获取相应信息数据。游客在进入游览区后通过运用此标签门票可大量降低纸质门票成本，这和国家旅游局所倡导的低碳化旅游观念相符。

(6)旅游中常见的现象为游客在景区走散或失踪，在游客走失时，其自身携带的RFID电子门票中的导航定位技术会及时发出信息，负责人在收到游客传来的信号时会立即前往开展营救，降低危险情况发生率。除此之外，一些危情险情还可利用物联网及时给予监测，第一时间预警存在风险，保证游客安全。

2．3人性化的员工管理

员工是保证企业稳定发展的重要组成部分，对于旅游业同样如此，可以说员工的行为和言语会影响游客对景区的评价，任何一个员工在工作过程中的失误或失职都会使景区树立的良好形象大打折扣。因此旅游景区和酒店的可持续发展除了当地硬件设施及良好的地理条件等客观因素外，还需全体员工的共同努力。旅游景区和当地酒店想要提高旅游经营管理效率，必须对员工工作及服务实施优化和改善，对此，可利用物联网技术中涵盖的RFID工作卡，此卡能使员工在工作期间及时的服务于相应的工作岗位，避免出现游客呼叫无应答的现象。同时游客还可利用此卡对员工的服务进行直接评价，发放薪酬时可将评价结果考虑在内。如此一来，不仅提高了游客满意度，在某种程度上还起到督促员工对工作负责，使其全身心投入工作，对全面维护旅游目的地良好形象起着积极的促进作用。

3结语