物联网技术的研究范文

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[中图分类号]C939

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5918（2015）21-0091-02

前言

学校是我国培养人才的重要机构，也是我国实现自身发展和建设的有利保障。校园安全问题，是当下人们广泛关注的热门话题之一。近年来，我国校园频发事故，新闻报道中经常提及校园内发生的打架斗殴事件，除此之外，一些社会人员在校园中殴打学生的新闻也是屡见不鲜。维护校园的安全和稳定，对校园实现有利监控，避免安全事故发生，是当下教育行业面临的一个重要议题。如何对我国校园实现有利的监控，采取有效的技术手段实施实时监控，这样一来，有利于对突发事件进行有效控制，避免事态扩大化。本文对校园监控技术的研究，主要以物联网技术的实际应用为主，分析了物联网技术在进行校园监控过程中的优越性，并就其具体实施手段进行了相关分析和阐述。

一、物联网技术的发展现状

物联网技术，是一种利用信息传感器，按照约定协议实现信息传播的技术手段，通过信息传感设备，可以对人、物进行有效的监控。同时，物联网技术是互联网技术的一种，主要利用计算机互联网技术，实现物与物、人与物、人与人全面互联的网络。利用物联网技术，可以更好的对信息进行获得，并且为智能化决策和监控提供有效的依据。物联网技术在当下社会得到了广泛的推广和应用，其应用主要以监控系统为主，通过利用物联网感知层、网络层、应用层的功能，实现信息监控这一目的。

物联网技术在实际应用过程中，要注意传感器、二维码、射频设别、多媒体设备网络系统的连接问题，充分发挥设备功能，为物联网进行信息决策提供有力依据。同时，在进行监控系统设计过程中，需要考虑到网关和接入网络构造，以及网络之间的融合问题，注重信息管理以及业务分析管理，发挥物联网技术在监控系统中的重要功能。

二、物联网中主要技术手段分析

以物联网技术实现监控系统设计过程中，要充分考虑到物联网的射频识别技术、无线传感器网络、网络摄像机以及Zig-Bee技术的实际应用，只有科学合理的应用这四种技术，才能更好发挥出物联网技术的监控功能。

（一）射频识别技术分析

射频识别技术是物联网技术中非常重要的技术之一，它由标签、读写器、天线三个部分构成。其中，标签是耦合元件及芯片组成的。每一个标签都有着唯一的电子编码，标签中有着一定的空间，用来满足用户输入信息的要求。标签还具有识别目标对象的作用；读写器是一种读取和写入信息的设备，具有数据交换功能；天线则是一种信号传输装置，是实现标签和读写器之间信号传输的装置。射频识别技术之所以能够完成信息跟踪，就是因为标签、读写器、天线三者的合作。在实际工作过程中，读写器通过发射信号到达标签，标签利用天线进行信号频率感应，从而获取标签所在位置。根据标签所在位置，进行信息跟踪，从而进行任务部署和执行。

（二）无线传感器网络分析

无线传感器网络是由分布式传感节点、信号接收器、网络和用户接口等装置构成。其中，在无线传感器网络当中，分布式传感节点是十分重要的一环，其具有数据采集作用。传感节点主要有数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元三大部分构成。无线传感器网络在实际工作当中，通过对节点的有效布置，完成对对象的实时监控。物联网技术在利用无线传感器网络进行节点布置时，实现了对监控对象信息的采集、处理、传输工作，根据这些数据信息，进行控制和操纵。无线传感器技术的完善和发展，使其在监控设备中得到了广泛的应用，将无线传感器网络应用于校园监控当中，无疑将起到十分重要的作用。

（三）网络摄像机技术分析

网络摄像机技术，是物联网技术应用的又一重要方面。网络摄像机技术实现对信息的采集，并且可以进行图像拍摄，有效地实现了监控目的。网络摄像机主要由镜头、声音传感器、图像传感器以及网络接口等部分构成。在应用于物联网技术当中，网络摄像机主要采取数字化视频信号，通过网络总线的连接，实现了信息的传输工作。网络摄像机应用十分广泛，可以更好地实现监测目的。

（四）ZigBee技术分析

ZigBee技术更加适合于远程监控，它是由数千个微小的传感器构成，可以实现传感器之间的相互通信，并且以接力的方式实现了信号的传输工作。ZigBee技术适合于数据流量较小的业务，具有功耗低、成本低等优点，将之应用于校园网监控系统当中，有着较为广泛的发展空间。

三、校园监控系统设计

为了更好确保校园安全，在进行校园监控系统设计过程中，要对传统设计模式存在的弊端予以改善，加强对物联网技术的实际应用，站在全面的角度对监控系统设计进行分析，确保监控系统的全面性和稳定性，更好实现监控目的。传统的校园监控系统存在着成本高、效率低等缺点，这样一来，一旦发生安全事故后，很难及时反应过来，当反应过来的时候，事故已经造成了相当大的影响。物联网技术在实际应用过程中，要注重统筹兼顾的发展模式，站在整体的角度进行分析问题，以构建系统体系作为校园监控技术发展的目标，实现监控系统的全面性和稳定性，更好实现校园安全。

四、基于物联网技术的校园监控技术研究

校园监控技术的实现，要以物联网技术作为其发展的根本，利用物联网技术强大的监控功能，可以更好实现校园监控系统目标。针对于物联网技术的校园监控技术研究，本文将从以下几个方面进行阐述。

（一）射频识别技术下的校园门禁系统

利用射频识别技术（RFID）设置校园门禁系统，可以用来验证学生的身份，将一些身份不明的外校人员拦截在门外。在实际应用过程中，学校会将RFID卡发放给学生和老师以及学校的工作人员，让他们以RFID卡作为进出学校的凭证。学校利用RFID卡进行校园监控，可以减少一定的麻烦，避免一些校外人员进出学校，对学生的安全造成一定的威胁。同时，在实际设计过程中，学校的相关场所，例如大门、图书馆、实验楼等位置也要凭卡出入，可以方便校方管理。在设置RFID卡时，要对学生的实际信息进行输入，并对信息进行备份存储，当学生将RFID卡弄丢失时，可以更好地进行补卡操作。校方在设计RFID卡时，还可以根据实际情况，加强此卡的作用，例如进行图书借阅、考勤管理等事情。

（二）网络视频监控系统的应用

网络视频监控系统，是校园监控技术中较为重要的一环。在进行校园监控技术设计过程中，要充分发挥网络视频监控系统的作用，对校园内的实际情况进行有效的视频监控，对突发事情可以更好地掌握，并以此采取有效措施解决突发事件。物联网技术下的网络视频监控系统，利用宽带网络实现了信号传输，并通过视频监控设备对校园内的情况实现了有力监控。网络视频监控系统拥有数据收集、数据传输、数据存储、数据处理等作用，在进行监控过程中，可以进行相关的预警工作，将之应用于校园监控技术当中，可以更好地应对突发事件，并且能够在最快的时间内作出反应，将突发事件的影响性降到最低效果。网络视频监控系统在校园监控技术当中应用时，要注重系统的报警功能，一旦遇到突发事件，监控人员对事件程度进行分析，若是校方无法解决的事情，立刻进行报警。网络视频监控系统，是校园监控技术当中不可或缺的一部分，它是保证校园环境安全，应对突发事情的重要监控设备。

（三）防火报警系统的应用

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1.2TeamViewerTeamViewer是一款国外软件，其可以穿透任何防火墙或者NAT的后台以支持远程控制，用以桌面共享和文件传输，操作比较方便快捷。当我们需要连接两台计算机或者说智能终端时，只需要在两台计算机或者终端上同时运行TeamViewer软件，因为软件的简单性，甚至不需要选择安装。该软件第一次启动在两个终端上自动生成伙伴ID。只需要输入你的伙伴的ID到TeamViewer，然后就会立即建立起连接。因此，可以看出在智能手机或其他智能设备上安装此软件，亦能和同样安装此软件的电脑通过某种网络产生通信，并能控制其运作。当然这需要计算机和终端均连接互联网。

1.3WifiWi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是向改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性的厂商收取专利费。Wi-Fi上网可以简单的理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持Wi-Fi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。

1.4AndroidAndroid是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。2013年09月24日谷歌开发的操作系统Android在迎来了5岁生日，全世界采用这款系统的设备数量已经达到10亿台。在本文研究系统中提及安卓平台，是因为其无以伦比的兼容性吸引了绝大多数只能手机终端使用，并且支持TeamViewer软件无障碍运行，是本文研究系统不可或缺的操作平台。

2系统运行原理

整个系统包括安装TeamViewer的终端设备（智能手机），和同样安装此软件的电脑，电脑上安装有中央控制系统软件，wifi设备，每个烘烤房子都有其温湿度自控仪，自控仪可以读取实时的温度和湿度，并能显示出来，当一旁的员工看到后可以根据其变化用智能手机终端向电脑发送改变信息，然后电脑通过wifi接收信号并通过控制系统向员工所在的烘烤房发送指令，使其改变温湿度。

3案例比较

现将三种不同的烘烤流程进行横向对比来说明信息化终端技术所存在的优势。比较的条件为，均采用下部叶为烟叶原料，设计为三个员工轮流上班（三个人轮班，每班八小时），比较的项目是烘烤技师在六个工作日完成烟叶的烘烤，所能同时操作的最多烤房数目。下部叶在烘烤中体现的特点有：水分较高，页面较薄，干物质比较少，不耐熟，容易烤。其容易全部变黄，并呈现初期变黄用时长，后期变黄用时短，变黄后变黑用时也短。容易脱水，而大量烟叶的脱水会导致烤房内湿度大涨，导致排湿困难。烟叶注意要点：可以较早采摘，以叶色变化为主要成熟度判断依据，颜色略带落黄就可以采收。操作要点：先拿水、后拿色，防烤黑。变黄湿球温度35—36，温度38—39，干湿差2—3。转火时烟叶变黄轻快比较低，比较干燥，定色升温速度用时比较少，并适当延长42、46、48温度段时间，烘烤时间可以以控制在合理的时期内，6天左右就可以烤一炕烟。

3.1传统烘烤流程笔者通过深入观察和研究，模拟传统烟草烘烤方法，即在一切操作都手工控制的情况下，一个熟练的烘烤技师使用温度计、湿度计和电动风口的通风措施，手动调节温度和湿度以及通风情况。因为传统烘烤流程包含七个阶段，每个阶段都有复杂的工艺环节和注意事项，经验丰富的技师在同一时间里也只能操作5个烤房，使其能在烟叶烘烤整体时间上不浪费。

3.2运用中央控制系统的烘烤流程现代化密集型烤房因为采用了中央控制系统，对于温度和湿度的读取变得简单、准确而直观；中央控制系统对烤房的温湿度可以直接控制调节。在试验中笔者采用了中等规模的密集烤房群（120个烤房）。在传统人工烘烤方式中，技师在读取温湿度并手动调节需要15分钟，而在运行了中央控制系统的密集型烤房里，技师所需要的时间是从烤房读完数据到中央控制器电脑所在房间所需要的平均时间，这里确定为3分钟。从这一数据可以看出，使用中央控制器的密集型烤房系统，一个技师可以同时控制25个烤房以达到下部烟叶正常烘烤的目的。

3.3运用移动控制终端的烘烤流程在移动控制终端控制中央控制软件的烘烤自动化系统里，因为有了无线通信工具，烘烤技师在读取温湿度等数据后，使用无线终端发送数据给中央控制电脑，没有了来回走动的时间浪费，但因为发送信号需要时间，因此整体上节约时间大概为没有采用终端控制系统的一半。因此其单个技师最大操作烤房数目为50个。由此可见，原始的烘烤烟草技术已经完全没有任何优势，效率非常低，所烘烤的半成品质量也低下。虽然目前多数烤房都运用了中央控制系统并节约了很大的物力财力，但并不是没有改进的空间。采用移动终端控制中央控制器的系统所添加的设备并不多，却能把单个技师操作能力提高一倍左右。

4可行性研究

任何一项新的技术或者项目的确立都需要进行可行性分析，可行性分析一般包括经济、技术、社会三个方面。

4.1经济可行性在设有中央控制系统的烟草烘烤领域，其已经具备了一定的自动化能力。在一个典型的包括120个烤房的密集型烤房群中，有120个控制仪和一台电脑，电脑安装有中央控制系统。我们所要增加的是一台wifi设备，一个智能终端（一般由智能手机充当），和用于智能终端android操作系统下和电脑Windows操作系统下的TeamViewer软件。Wifi设备在这里可以用无线路由器实现，电脑也需要连接互联网，因此需要宽带费用，智能终端作为工作工具需要配备手机卡。以目前的市场价格，性能较好的智能手机3000元；TeamViewer软件费用为个人版是4659美金，即大约30000元；宽带费用为每年1000元，无线路由器为100元；手机卡最低套餐可参考移动神州行卡，年度为60元。因此可以推断运行此系统第一年投资为34160元，而次年投资额则降为1060元。这相对其产生的巨大效益来看，无疑是非常值得的。因此具备经济可行性。

4.2技术可行性前文已做过技术概述，TeamViewer软件具有穿透各种防火墙等内网措施而直接与终端通信的能力，并且其全新手机版本也可以无障碍在Android系统下的智能手机上运行。无线路由器设备通过对有线宽带端的放大，可以让智能手机方便在一定区域（烤房群）里和互联网相连。安卓手机与电脑通信以控制中央控制系统就是水到渠成的事了。

4.3社会可行性本技术革新是对传统工业领域自动化的一种尝试，没有环境污染，对社会没有明显的破坏性；能对烟草烘烤方面进行技术的支持，有一定的社会效益。因此具备设计可行性。由此可见，使用智能终端控制烘烤烟草的自动化技术是具备经济、设计、技术的可行性，我们确定此项目具备一定的实用价值和可行性。

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引论

物联网主要是利用现代网络技术及通讯技术和传感技术将实际的物体同互联网进行对接，从而实现监管、定位跟踪和识别物体的技术。从技术层面讲物联网技术包含了红外感应技术、射频识别技术、激光扫描技术以及全球定位技术，并结合网络通讯技术实现物与网络的连接。该技术作为现代科技革命的起点受到了业内人士的广泛关注，并且随着物联网技术在各个领域的应用发展，其开始引起政府的重视。甚至很多发达国家将物联网技术的研发作为信息化战略发展的重点内容。从总体上看，物联技术仍旧处于起步阶段，各项技术都还有待完善，但是随着人类科技的发展，该技术在未来必然将逐步的完善，成为推动人类社会、经济、文明的重要科技力量。

1 物联网技术分析

1.1 数据采集技术

数据采集技术是实现物联网的关键技术之一，目前传感器技术相对成熟，但如何利用鞲衅骷际跏迪质导饰锾迨据的精确采集，利用图像识别技术仍旧是目前物联网技术研究的关键。

1.2 智能终端技术

感知延伸层的实现是物联网技术得以全面实现的核心，而智能终端研究则关系到这一层面的最终实现，因此也是物联网的关键技术之一。目前应用广泛的智能终端主要有智能手机、电脑、智能PDA等，这些智能终端进一步拓展了物联网，并发挥了物联网技术的应有价值。但想要真正完善物联网技术，还需要更加完善、性能更加稳定的智能终端。因此智能终端的研究也是物联网技术研究的内容之一。

1.3 通信技术

通讯技术是实现物联网技术的重要依托，尤其是现代无线智能通讯技术。虽然宽带通讯在现代社会中已广泛普及，并臻于完善，无线通讯技术也逐步的发展，但如何将这些技术融入到物联网技术中仍旧是当前技术研发层面上的重要课题。

1.4 数据处理技术

物联网由于联通了网络世界与现实世界，因此其所接收处理的数据量必然相当庞大。如何对海量数据进行处理，如何发掘信息价值仍旧是当前物联网技术发展中的瓶颈。但是随着信息处理技术的发展，相信这一问题也会迎刃而解。

1.5 网络兼容技术研究

网络兼容技术是物联网中必不可少的技术，由于物联网技术将待识别的物体连接入网络，因此必须需要网络兼容性实现这种连续连接。

1.6 信息安全问题

信息安全一直是互联网技术研发所要面对的难题，同样物联网的信息安全也是其技术发展面临的重大挑战。信息安全研究所要面对的不仅仅是安全访问以及加密技术，还包括系统安全技术、体系安全管理等。

1.7 标准化研究

通过不断的实践，研究者发现，技术标准化是推动技术完善和发展的主要途径，但是物联网在我国并没有制定统一化的标准。这一问题必然会成为制约物联网发展的主要因素，因此标准化研究也是物联网技术发展研究的主要内容之一。

2 物联网的应用

2.1 智能城市的建设

现代人们越来越能体会到智能化生活的便利，而物联网的应用可以有效实现智能城市的建设，为人们提供更加便捷的服务。例如令城市管理更加的完善、城市规划更加的合理，合理配置、利用城市资源，实现经济的可持续发展等。除此之外，通过物联网，还能对城市进行全面监控、统一管理。

2.2 智能交通的实现

现代城市交通拥堵是阻碍城市发展、影响人们出行质量的重要问题。而通过物联网则可以很好的实现智能交通，解决交通拥堵问题。通过物联网可以集中处理监控中心数据，并通过智能化媒体终端进行数据交互，并分析最终的多媒体数据信息，从而实现统一管理、合理调配的智能化城市交通管理。

2.3 智能家庭的实现

物联网技术可以将家庭医疗设备纳入物联网体系，从而测试、跟踪加重病人、老人的各项生理指标。并将这些跟踪数据到家属智能终端或医疗机构。从而更好地为客户提供健康服务，构建和谐家庭、和谐社会。

2.4 智能家居的应用

利用物联网技术可以给人更高的家居品质，将家庭各项设备纳入物联网中，从而实现智能化家居。对家庭设备，人们可以通过网络进行远程操控，实现更加便利的智能化生活。除此之外，通过物联网还能对家庭进行实时监控，为生活提供安全保障。

2.5 农业智能生产的实现

农业生产为人们提供赖以生存的基础保障，而通过物联网则可以改变传统农业种植模式，现代农业通过对农业种植参数的调整，可以极大的改善作物生产环境，从而减少产出周期，并提高产量。此外物联网技术可以自动监测作物生长参数，并实时监控传输，从而为现代农业技术发展提供可靠依据。

3 物联网的应用发展

随着物联网技术的完善，在实际应用中逐步开始发挥其技术优势，并且随着新能源建设、环保建设、信息网络建设以及高端制造产业等领域的发展，物联网的推广应用必将进一步推进各个产业的发展。除此之外，加快物联网的研发应用加大对战略性新兴产业的投入和政策支持，业内人士表示，“物联网”开始被写进政府工作报告。这也意味着物联网的发展进入了国家层面的视野。总的来说，物联网技术对社会的影响将体现在下面这些方面：

3.1 便捷生活

通过物联网，公众可以便捷的获得自己所需要的食品、物品，并且对食品、物品的了解更加的详细、清晰，例如原料产地、加工过程等。因此通过物联网不仅可以保证生活的便捷程度的加深，同时也能够提高食品安全程度。另外，随着物联网技术的发展，在医疗领域也会逐渐的引入物联网技术，例如远程护理帮助服务。随着该技术在医疗领域的发展，在未来，社区老人足不出户将会获得专业的护理帮助。因此物联网对于人们生活的改变不仅仅在于吃得放心、用得舒心、住得顺心，还会很大程度上改变人们的生活习惯和生活品质。只要在家中安装相应的传感设备，就可以远程实时监控家中情况，远程控制家中的电气设备，保证居家安全。

3.2 节能环保

物联网对人们生活的改变不仅仅在于生活细节。随着城市私家车数量的增加，城市交通拥堵问题困扰着人们，并且拥堵的交通还会加剧能源浪费和空气污染。而通过物联网技术，则可以令司机适时了解交通状况，选择最便捷的路线，从而降低交通拥堵，不但方便了司机，同时也提高了城市交通效率。供电部门可以随时了解用户使用电力的情况.对电网进行智能化处理和设置，通过对配电变压器的实时监控对电能质量的检测，对负荷情况的了解可以实现电网的一体化管理。据悉，江西省电网已经通过这种技术使一年的用电损耗降低1.2亿千瓦时。物联网技术还可以通过对输电线路的监控来减少输电线路发生故障的几率，并且也使故障的维修时间减低，实现能源的节约。我们预计，物联网技术的一体化功能在节能减排方面必将会有极大的贡献。

3.3 发展潜力巨大

物联网的发展仍旧处于起步阶段，很多方面还需要进一步完善。但是我国的物联网技术同世界物联网技术的起步相对统一，因此该技术在我国的应用发展具有相当大的潜力。并且目前阶段应用效果可以表明，物联网技术必然会成为推动我国经济再一次腾飞的中坚力量。

参考文献

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互联网技术已经在生活当中很普及了，但是物联网确实一种新型技术，悄然在人们的生活当中发展起来，这个概念出现的频率也不断在增加。但是我们发现，物联网在定义上较为模糊，很难完整的定义出它的真正含义，只是通过一些媒介进行表达出来。在煤矿安全的过程中，认为使用计算机传感系统、无线红外系统和全球定位系统的网络就是物联网，物联网也是通过信息之前的交换来完成的，网络的联接可以使得信息在交流中实现无缝对接。使用计算所网络和电脑自身的硬件功能对信息的处理，以达到对整个物理世界的实施控制、目标管理和最终的科学有效的决策。

一 物联网的发展过程概况

物联网的概念是上个世纪九十年代由美国麻省理工学院Kevin Ashton教授最早提出来的，它是Kevin Ashton教授在研究RFID时偶然发现的一种技术，物联网的技术提出很好的弥补了通信技术在交流中的一大空缺。2005年在突尼斯举办的电信联合会中，联合会成员发表了关于物联网的发现和使用技术的介绍，这就意味着物联网技术得到了世界最高领域的一致认可，同时在对于物联网的相关技术方面也做出了详细的分析，并对该技术的未来发展趋势做出了一定的预测。

按照ITU 2005 的定义：物联网是通过较小范围内的通信器材的信号之间的关联模式，该距离内的信号资源可以在小范围内形成接受发功能，比如完成人和人之间、人和物之间、物和物之间的一种信息转换方式，对于这样的全新形式、全新领域的发展方式可以大大的改善以往的交流模式，形成一整套更加完善的交流方式，彻底打破了时间和空间的束缚。

物联网是继个人电脑、局域网络、互联网、射频信号接收技术后的再次信息化的改革方式，同时对于以往的信息化进程有了彻底的改变，对这样的改变有现在的发展趋势来看就有跨时代意义，具体表现都是一些积极向好的作用。物联网的发展可以在信息科技水平的基础上增加更多的智能化体现模式，对于信息化的改革做出了巨大的贡献。就现有的物联网使用的模式来看，可以将其功能细化为：物联网在互联网中的信息弥补和扩展，这是在原有的计算机因特网的基础上增加的更多智能化终端系统的模式改良，对于实现全球资源一体化的信息感知、语音操作、智能转换和信息的识别具有很好的效果，完成了信息资源分享快捷方便的作用。

二 煤矿信息化中基于RFID的物联网系统

目前，煤矿信息化研究中，物联网的研究和开发还处于初级阶段，国内外对物联网的技术的应用也仍处于试探阶段。业界主要是研究通过传感网网络并利用RFID标签感知物体的信息。因此，RFID射频识别技术是物联网系统的核心技术，是物联网规模化识别能否成功应用的关键。

2.1 RFID射频识别技术

RFID射频识别技术是利用无线设备的收发信号功能，加之有无线电磁感应的共同干预，使用读写设备和电子标签进行非接触写入或读取等双向数据传输，以实现自动目标识别和数据交换目的。RFID系统主要包括电子标签、阅读器和计算机信息系统。

RFID系统中的阅读器将信息可以借助外界线路向外发射出去。电子标签进入阅读器的射频场后，天线接受此信号；射频模块会对接收的信号进行接收、调制、解码、比对、传输，并在这些工作完成后答复主机命令，包括对于信号正确性的判断、密码的验证、重新编码的作用。控制模块将所有信息经加密、编码、调制后，再通过天线发送给阅读器。阅读器的天线接收信号；射频模块对接收到的信号进行调制、解码、解密等处理后送至计算机信息系统；读写模块根据计算机信息系统发出的命令请求对电子标签进行读、写等各种操作。通过这种方式，计算机信息系统实现了信息加密或安全认证等具体的系统应用功能。

2.2 基于RFID的物联网架构

ITU 2005提出了由感知层、接入层、网络层、中间件层和应用层组成得物联网的五层架构，但是目前业界普遍认同以现有的无线传感网络网络为基础，向下添加物联网的感知层，向上添加物联网的应用层，从而形成基于RFID的物联网三层基本结构：物联网感知层、物联网网络层和物联网应用层。

物联网感知层的主要作用是通过在物体上安装唯一标识物体并存储物体相关信息的RFID标签，用阅读器把物体的各种数据和信息实时读取下来。物联网网络层主要是指无线传感网络网络，用来完成信息的传递，把物联网感知层采集到的数据和信息传递到上层应用。物联网应用层将网络层传递的物体信息进行分析处理和决策，完成特定的智能化应用和服务任务，从而实现物与物、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。

三 煤矿信息化中物联网技术的方案研究

1. 人员、设备定位与管理系统人员定位系统

在物联网技术使用中，安全系统由主要标识卡、读卡器、网络传输系统、上位机与系统软件组成，标识卡由个人佩带，目前国内的煤矿企业大都已经安装了人员定位系统，可以接入到物流信息化系统管理平台，设备定位与管理系统与人员定位与系统相同，共用读卡器、网络传输系统、上位机与系统数 据库软件，以标识卡的不同分组来区分人与设备，标识卡悬挂或粘贴在设备上。

2.机车定位与管理系统

目前我国煤矿井下机车定位主要以有线通信方式为主， 对于有轨机车， 目前采用最多的是定位继电器+有线通信的方式的实现，由于技术、成本与现场安装环境的限制，定位继电器无法高密度大量安装，所以只能在道岔、车站等少数关键位置实现定位，机车运行途中的精确定位无法实现；近年来有些使用WiFi或Zigbee 技术进行定位的尝试，但由于这些定位技术的核心为基于对无线信号场强相对强弱的分析来实现定位， 由于煤矿井下的特殊性，定位环境为链型的封闭巷道环境， 难以象地面一样通过对多基准点的无线信号场强的测量与计 算获得精确的定位， 被定位物体在一个地点只能探测到1～2 个基准点，现场环境中的遮挡、环境中的移动物体与电磁干扰导致定位精度很差，对移动机车的定位精度非常低。

3.炸药流向与运输监控管理系统

炸药流向管理系统采用二维码识别与管理技术， 二维码由于成本低廉， 同样适用于企业对低值设备或材料的日常管理。 炸药流向管理以煤矿企业从公安部门取得炸药为起始点， 由 煤矿企业为领到的炸药加贴二维码标签并进行相应后续领用、运输、下井等流程的管理至炸 药按规程使用完毕。

炸药的流向管理与人员定位系统可以协同工作，管理炸药的出入库、领用；领用人员的 身份鉴别；使用炸药的火工人员的运行轨迹；放炮时间点危险区域内人员、车辆隔离等工作，实现安全生产管理的功能。矿区内炸药运输车辆管理系统采用具备GPS 定位、Wi-Fi 传输功能的车载DVR系统实现，可以实时监控与记录炸药运输车辆的位置、工况、运输物品及驾驶人员的视频，也即通常意义上的“黑匣子”。

4.有线与无线网络的整体性调试连接信号

通信信号是矿山通信中最为重要的载体，也是保障生产安全最有重要的手段，通过使用有线与无线网络的整体性调试连接信号可以将现有的视频通信、监控方案、人员定位和应急救援方案做出详细的规划，在企业内部的以太网中，将有线和无线的网络相互连接在一起，可以方便技术人员对于现场情况进行调度，决策者也可以根据具体的操作方式来下达具体的工作命令，完全可以在生产中利用物联网达到无缝隙交流的作用。

四 结束语

在本文当中，介绍了物联网的起源与发展，给出了物联网的定义，根据RFID的工作方式提出了基于RFID的物联网体系架构，重点探讨了当前基于RFID的煤矿安全物联网研究的关键技术及主要问题。物联网是由各种技术融合而成的新型技术体系，需要煤矿技术人员在不断的研究探寻中找到更为合理的理论要求，对于技术问题也不断的解决，通过使用物联网技术更好的控制煤矿生产中的安全，不断的将人工化的操作变成智能化的管理模式，切实的保障煤矿生产中的人身、财产安全，并提高煤矿生产的效率。

[参考文献]

[1]ITU Strategy and Policy Unit （SPU）.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].Geneva：International Tele-communication Union （ITU），2005.9（11）：30-34

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关键词

物联网；仓库设备管理；条码识别技术；RFID；技术传统的仓库管理大多是利用纸质文件以手工的方式完成，作业效率很低且出错率高。随着计算机技术和信息技术的发展与普及，越来越多的企业已经逐步应用一些信息化仓库管理系统，给仓库设备管理带来了很多便利。

1物联网概述

当前对物联网还没有统一的定义，一般可以将物联网简单的理解为“物物相连的互联网”。互联、智能和先进是物联网的重要特征。物联网的系统架构大致可以分为三层：首先是以射频卡、二维码、传感器为主的传感层，主要功能是对“物”的识别和信息的智能采集；然后是网络层，主要功能是将感知层所获得的的数据在一定范围内进行传输和计算；最后是应用层，主要功能是将网络层传输的数据进入各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。物联网技术包括射频识别（RFID）、条码识别技术、WSN、全球定位系统、移动网络、行业应用软件等。仓库设备管理系统中应用最多的物联网技术是条码识别和RFID技术，以下就条码识别和RFID技术做进一步分析。

2条码识别技术在仓库设备管理中的应用

条形码是由宽度不等的若干黑条和空白按照一定规则编制成的用以表达特定信息的图形标识符。条形码技术最早产生于二十世纪四十年代的美国，并在七十年代得到实际应用和发展。我国自八十年代末期引入了条码技术并将其首先应用于邮电、图书和物流管理领域。目前，条码技术已广泛应用于国民经济的众多领域。基于条码识别的仓库设备管理系统在运行前，需用条码打印机将经过编码唯一标识的条码打印在货品上，同时将条码和货品对应关系的信息录入到仓库管理数据库系统。在仓库管理过程中，当条码扫描设备扫描条码时，计算机系统能够依据所采集的条码信息在数据库中找到对应的货品信息，并对查询到的货品信息进行处理。

3RFID技术在仓库设备管理中的应用

RFID（射频识别）技术是一种基于无线射频原理无线通讯技术，它以大规模集成电路和无线通信技术为核心，利用RFID读写器发射的射频信号驱动电子标签电路发射其存储的编码信息，并通过对编码信息的读取，来识别电子标签所代表的对象，从而获取标识对象的相关信息。目前该技术在制造、物流管理行业已经大规模应用。RFID系统一般是由电子标签、读写器和计算机处理系统三部分组成。电子标签又称射频卡，其依附于被标识对象。电子标签是射频识别系统的数据载体，每个电子标签均包含唯一标识的电子编码。一般依据工作方式的不同可将电子标签分为有源电子标签和无源电子标签。有源电子标签，即内部包含电源的电子标签。这种电子标签不仅可被读取而且可写入数据，其可被识别范围较大，但缺点也很明显：体积大、价格偏高而且寿命也较短。读写器是利用射频识别技术读写电子标签信息的设备。它的主要功能是利用射频识别原理采集电子标签内的编码信息，同时通过数据接口模块将采集到的编码信息传输到计算机处理系统进行处理，并将处理结果反馈至读写器。计算机处理系统的主要作用是对读写器传输的数据进行处理和存储，并根据应用软件的需求对读写器进行管理。为了便捷高效的对数据进行处理，一般在计算机处理系统中安装RFID中间件程序，将读写器传送的数据进行初次处理后传递给应数据库做进一步处理。RFID系统的基本工作原理为：读写器通过射频天线发送一定频率的射频信号，当事先经过发卡程序与数据库绑定的电子标签接收到读写器所发出的射频信号后会产生感应电流，电子标签凭借感应电流所获得的能量将存储在芯片中的编码信息经由标签内置天线发送出去；读写器接收从电子标签发送来的信息并将其解码后送至计算机处理系统进行处理，计算机处理系统根据逻辑运，算识别该标签身份，针对不同的设定做出相应的处理，最后发出指令信号控制读写器完成不同的读写操作。

4RFID技术的优势

鉴于各种识别技术的工作原理和仓库设备管理的特点，将RFID技术应用于仓库管理中将在以下几个方面比条码识别技术更据有优势：

4.1节省运行成本一方面电子标签可多次重复利用，条形码一般为一次性使用，且每次使用均要消耗一定的纸张，因此，从长远的角度考虑，电子标签的使用成本比条形码更低；另一方面条形码的数据采集必须在条码扫描器与条形码相对静止的状态下进行，这样易造成仓库作业的中断，而RFID技术可在仓库作业不中断的情况下连续、准确地对移动中的物体进行非接触快速识别，这样很明显能够加快库存业务的处理速度。

4.2环境适应性一般来说，仓库作业频繁且环境复杂，条形码在仓库作业过程当中极易被弄脏或破损，而射频卡却不易磨损，抗摔打能力强，即使在环境恶劣的仓库环境中也能正常使用，能够最大限度的保证信息的读取效果。

4.3穿透性能好仓库作业中有相当一部分的货品是被塑料、纸张、木材等非透明、非金属材质的物质以包裹的形式进行运输的，RFID可以在不打开包裹的情况下轻易的读取包裹里面的货品信息，简化了操作步骤，而条码识别技术却无法做到这一点。总的来说，在仓库管理中，RFID具有许多条码等其他识别技术所不具备的优势，它的应用将大大提高仓库作业效率，最大限度的降低仓库作业成本。

5结语

仓库设备管理目前占据着举足轻重的地位，在追求效率和质量的今天，仓库管理能否保证进货、库存管理和发货的有效进行将直接关系到企业自身的竞争力，本文重点论述了仓库设备管理系统中应用最多的条码识别和RFID技术，希望对于实际工作有所帮助。

参考文献

[1]万建臣,付辉.基于物联网技术的煤炭设备仓储管理系统的应用研究[J].煤炭技术,2013,05:280-282.

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随着科学技术的不断发展，信息安全保密技术面临的问题也日益凸显。由于物联网是新一代的信息技术，因此基于物联网技术的信息安全保密技术中被越来越多的人予以高度关注和研究。我们先对物联网技术进行详细的了解。

1 物联网定义

物联网就是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它主要解决的是物品与物品、人与物品、人与人之间的互联。物联网主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。

物联网主要被广泛的应用在智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业和智能环保等领域。

2 信息安全保密问题问题分析

随着信息技术的迅速发展，信息安全保密问题越来越受到人们的关注。信息安全问题已经不再只是个人的问题，而是随着经济、政治等因素的发展，逐渐上升为关乎国家政治稳定、民族团结、人们幸福安康的全局性重要问题。近年来，全球许多网络多次遭受黑客袭击，发生信息泄露事件。比如迄今为止世界历史上最大规模的一次泄密事件——维基解密，其波及范围之广、涉及文件之多，史无前例。比如震网病毒事件，使得全球已有数万个网站被病毒感染。再比如我国的3Q之战，对我国广大终端用户的信息造成了严重的侵害及损失。据我国相关调查表明，在2012年就有84.8%的网民遭遇过网络信息安全事件，这些事件包括个人资料泄密、网购支付不安全等，且在这些网民之中，有77.7%遭受了不同形式的损失。而近期最严重的信息安全泄密事件莫过于13年6月，美国前中情局职员斯诺顿曝光的关于美国国家安全局的“模棱”项目。透露显示，我国大部分信息被美国中情局拦截和保存，这严重侵害了我国的信息安全。所有事件都表明，当前居民的信息安全保密措施存在严重的漏洞。特别是物联网的推广和应用，使得信息泄露、黑客侵袭等行为跨入一个更加复杂交错的未知领域，信息安全保密问题也更加严峻。

3 基于物联网技术的信息安全保密技术研究

为了更好的保障网络系统不被攻击，个人信息不被盗窃，个人财产不会损失，我们可以在物联网技术之上，采取以下措施：

3.1 配置密码芯片及密码机

为了更好的保障信息安全保密，我们可以在物联网信息处理中心与互联网之间科学的部署一个数据安全网关。数据安全网关的部署主要是通过在物联网终端设备中安置一个密码芯片，并在信息处理中心配置相应的密码机。这种措施最大的好处是可以完全实现信息认证机制、信息加密机制和访问控制机制的建立。

回顾互联网的发展历史，我们会发现由于互联网只传送信息，不认证信息而成为了病毒、黑客作案的有力工具。当前物联网不仅要具有感知、传输信息的功能，还应加强对所传输信息的认证，特别是身份信息的认证。通过这种方式可以有效的确保信息的真实性，保证信息使用者的合法权益。

在物联网中，信息用数字信封的形式进行传送。发送者通过对称算法将传输的信息进行加密，在按照接受者的公钥加密对称密钥信息，拼装后进行发送。发送途径主要有两种，一种是端到端加密方式，一种是节点到节点加密方式。由于前者容易被人发现信息的源点和终点，后者又容易被人解密，都存有一定的风险性。因此我们可以通过具体的应用规模或场合，选择最佳的传输形式。

安全数据网关通过信息认证，以及对传输信息的过滤，可以有效的拒绝带有病毒、木马等带有攻击性的信息进入。除此之外，还能对访问资源请求进行访问控制，组织非授权的用户进行非法访问。

3.2 自主创新发展技术

由于当前我国我国主要的信息设备都是采用国外的，在一定程度上对我国的信息安全造成了巨大的威胁。特别是如果被国外的敌对势力加以利用，一旦进行恶意攻击便会造成严重后果。除此之外，由于“云计算”的发展与应用使得全世界的信息、服务以及应用等会最终集中在国际信息产业巨头手中。如果相关信息被大量的分析、解密、利用之后，会加大国家信息管理隐患。因此必须依靠自主创新、研发，从而有效推进我国信息设备、技术的发展。

我们可以积极的对新一代的认证技术进行突破和研制，比如合址认证技术、群组认证技术等。由于物联网的规模越来越大，因此对利用群组概念解决群组认证技术的研发迫在眉睫。我们可以通过组织科技人员，对相关技术在信息安全保密方面进行研制，有效促进物联网的健康持续发展。

国家也可以制定相关的政策，大力支持与信息安全保密相关的信息技术。基于物联网，加大对信息安全保密关键技术研究的资金投入，建立属于自己的信息安全保密技术。除此之外，还应加强对拥有自主知识产权的信息安全保密技术企业的支持和引导，培养出具有国际竞争力的尖端企业。还可以通过制定和完善相关法律，规范物联网应用，为我国基于物联网技术的信息安全保密问题提供法律法规的支持与保障。

4 结语

总之，信息安全保密问题关系着国家和民众的安全和保障。由于物联网已经成为世界技术发展的主要潮流，谁拥有了技术，谁便可以通过网络轻松的拥有整个世界。因此基于物联网的信息安全保密技术应得到大力的研究与开发，为保护国家及民众的信息安全筑起一道铜墙铁壁。

参考文献

[1]王会波，李新，吴波.物联网信息安全技术体系研究[J].信息安全与通信保密，2013（5）.

[2]范渊.物联网与信息安全[J].信息安全与通信保密，2013（06）.

[3]郭莉，严波，沈延.物联网安全系统架构研究[J].信息安全与通信保密，2010（12）.

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所谓的物联网技术是在一九九九年提出来的，国内外的不同专家和机构对其有着不同的定义，一般的共识就是：物联网通过射频识别、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按照协议约定，把所有物品与互联网连接起来，进行信息的通讯和交换，从而实现智能化的识别、定位、跟踪、监控、管理的一种网络。

目前我国物联网体系的雏形已经基本具备，具有十分典型的层级特征。一个完完整整的物联网系统包含信息的感知层，信息的汇聚层，信息的处理层，信息的运营层，信息的应用层。物联网存在六大关键性技术，但是目前而言，作为物联网系统最底层的感知技术和汇聚技术应用的速度快，范围广，推动着物联网系统结构的不断升级。

二、物联网技术下仓储管理系统的基本功能

物联网技术下的仓储管理系统是以射频技术为基础的，充分利用物联网的现金技术集成尖端的硬件设施和完善的软件系统来管理仓储环节。

智能化仓储系统的基本功能

物联网技术下的仓储管理系统，智能化的先进管理模式，可以自动而精确地获取产品信息和仓储信息；还可以自动生成并打印入库、出库清单；同时可以动态的分配货位实行随机存储，从而可以最大限度的使用仓储空间；而且还可以及时有效的查询库存数量、库存时间、库存位置；然后可以对仓储物品进行随机抽查盘点，综合盘点；最后可以实时的统计和汇总各类信息，输出统计报告。

（二）自动化的出库管理功能

当仓库收到销售部的订单或者发货通知后，出库管理模块自动的按照预定规则分组，区分先后顺序合理安排。按照订单要求，出库管理模块自动化的生成敛货方案，按照此方案安排订单敛货任务。管控人员按照射频终端的指引扫描货物、确认产品，并自动将其储存状态变更为待出库。

在产品出库时，由设置在仓库出口的出库读写器扫描产品的电子条码，并且通过数据的采集接口链接给出库李模块，自动化的生成出库清单与产品订单进行对比。若有差错，系统进行提示，提醒管理员进行清查更正，如若两者一致，便可以顺利出库，打印产品出库清单，对库存信息及时更新。

出入库的管理模式（图一）

（三）智能化的入库管理功能

入库管理是物联网技术下仓储管理系统的核心功能模块，通过本地数据接口、采集数据接口和远程数据接口与产品命名服务器等其他部分进行交互，实现产品入库自动管理功能。

产品在入库时就设置入库读写码并进行扫描，自动的形成产品入库清单，然后通过本地的数据接口将入库信息及时更新到本地数据中心（所谓的本地数据中心就是仓储系统存储维护本地库存信息的数据库）。入库管理功能是按照最佳的储存方式，选择空货位，通过射频终端进行数据传送，及时的确定将货物放置在正确货位，就位后扫描电子标签，打印入库清单，确认货物存储，以方面日后订单发货。

（四）智能化的库存控制功能

库存管控模块根据系统确定的管控策略生成决策方案，当实时库存量高于或者低于库存限量时便会自动报警，库存管理员据此适时的进行补购或者取消订单。

在库存管理模块可以对库存进行准确真实的统计，根据出库、入库、库存的信息完成库存管理的日报、月报和年报。自动对各个分库、班组、站所等基层工作单位的工作情况进行统计，方便查询和管控。

三、物联网技术下仓储管理系统的设计

仓储是物流管理环节的重要部分，其产生的原因主要分为主动存储和被存储。主动存储包括时间差异、战略考虑和市场因数；被动存储主要涉及到管理失误、不可抗因素和供需脱节。仓储管理所研究的内容主要是仓、储、物、环境四个方面：仓所指的是存储环节所需要的设备设施；所谓储就是出入库业务，在库业务和仓储规划；物就是指仓库内的货物和人的管理；环境就是指仓库，物品活动所涉及的外在条件。

（一）软件设计环节

根据实际操作中的要求，仓储管理的软件设计必须具备以下七大功能：一是，业务管理模块，对物品的入库、出库、移库、盘点等业务进行改进和优化，避免传统仓储所存在的弊端，并且进行仓库分析、物品分析和任务指派；二是，设备管理功能，利用硬件平台和软件平台将收集的信息进行分类处理，作为中间件及时的分配到不同模块进行处理；三是，安全管理模块，仓库的管理包括商品安全和仓库安全，安全管理主要包括权限管理、设备管理、物品管理和环境监控；四是，数据管理模块，这一模块的功能是进行数据的查询、更新和备份；五是，协作管理模块，主要是进行内部管理和外部管理，然后将内外部管理结合起来；六是，基本信息模块，仓储系统中最为基本的信息包括人员信息、设备信息、物品信息，这一模块根据其他模块的反馈及时更新用于日后的统计查询；七是，电子地图模块，实时显示仓储的真实情况，了解设备运行状况和人员的工作状况，提高仓储工作效率。

软件设计模块（图二RFID：标签）

（二）硬件布局方案

将来仓储的发展趋势是多功能的混合应用、智能化、集约化和自动化。根据其功能结合物联网技术实现各个模块的功能所涉及到的硬件设备主要有：一是，在每道门口安装的感应器，作用不同的门安装不同的感应器设备；二是，库控动作人员所穿戴的RFID标签工作服、叉车车载读卡器；三是，在各固定货位、托盘、特殊仓库等地方安装的电子标签，方便货物盘存和货位选择；四是，仓库内安装的各种环境的感应标签，目的是满足货物的安全和存储要求；五是，防火、防水、通暖、通风等辅助设备。

将物联网技术运用到仓储管理的所有环节，对管理系统的软件、硬件提出设计方案，建立智能化、自动化的仓储管理系统。如今物流仓储管理还存在一定的弊端和漏洞，恰当的引进和发展物联网技术，可以补充其不足，也可以为物联网那个技术在其他物流供应环节的利用起到示范带头作用。

参考文献

[1]苗云飞.我国仓储物流业发展现状和趋势.[J].现代物流.2009：56-57.

[2]孙晓波.物联网概念和演进路径[J].电信工程技术和标准化.2009：12-14.

[3]郑平标，候海永.RFID技术在仓储管理系统中的应用[J].铁道货运.2005：18-21.

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一、引言

当今，信息化建设的不断发展，信息资源的争夺日趋激烈。物联网作为继计算机、互联网之后的第三次信息产业的浪潮，是信息技术领域的又一轮科技革命，成为世界各国关注的焦点。2003年日本成立了UID Center，以推广自动识别技术，即物联网技术的发展应用，受到了日本政府和大企业的支持。2009年美国提出将物联网技术建设列为美国经济复苏、促进就业的国家级战略。2010年温总理将物联网写入《政府工作报告》，并在国家“十二五”规划中，将其列为战略性新兴产业之一。总之，物联网技术的出现将为企业供应链管理指明方向，受到了世界各国的认可，因此研究物联网技术在供应链管理中的应用将成为一个重要课题。

二、物联网及关键技术

（一）物联网

物联网（The Internet of things）是以射频识别RFID（Radio Frequency Identification）和ERC（Electronic Product Code）为核心、以互联网为基础延伸拓展，实现全球任何物品信息互联共享的实物互联网络。因此，物联网的定义为结合各种信息传感设备，如RFID装置、红外感应器、激光扫描器、GPS等，遵照约定的协议，通过互联网实现物品信息的通信和共享，以便对物品进行智能化的识别、定位、跟踪、监控、管理的一种网络。其本质就是利用RFID技术扫描识别物品上的EPC编码，通过互联网实现物品的识别和信息共享。在物联网应用中有两项关键技术：RFID技术和EPC技术。物联网体系结构图如下图2-1。

（二）物联网关键技术

1.RFID技术

RFID技术又称射频识别技术，能让物品“开口说话”。RFID技术通过利用电磁感应的方式，非接触式自动识别的物品或人员的双向数据通信，可自动读出和写入数据信息，操作简单，不需要人员的参与，具有智能化、安全性高、数据精准、难以伪造的特点，使供应链的各个节点成员都能通过网络共享物品信息。射频技术构成图如图2-2-1。

2.EPC技术

EPC（Electronic Product Code）技术中文名称是电子产品码，是由版本号、域名管理者、对象分类、序列号组成的一组编码，用来作为每个物品信息的唯一标识。EPC技术以RFID电子标签为载体，借助互联网络，旨在实现对单件产品在全球范围内的追踪，提高供应链管理水平。EPC系统构成如表1。

三、物联网对供应链管理的影响

供应链中各个节点企业信息的不对称性严重延缓了企业对市场的反应速度，加大了供应链的运营成本。物联网的发展提高了供应链各企业之间信息的可得性、共享性、实时性、准确性，有助于供应链效率和服务质量的提高。

采购环节：原材料、零部件、半成品的采购是企业生产的起点，对采购环节的管理控制是企业运营的重中之重。如果所有的采购品都能贴上EPC标签，管理人员只需操作互联网就能轻松地了解所采购物品的信息，追踪到物品的位置，保证采购质量，对采购品进行实时监控。同时，EPC技术还能提醒管理人员及时补货，保证生产的稳定进行。

运输环节：在运输过程中，EPC技术能大大加快运输速度和准确率。将在途的车辆安装上GPS定位系统，使管理者能及时了解车辆的行驶位置和状态，当发生突发事件时，车辆能及时调整行车路线，保证货物的及时送达。运输线上的检查点装有RFID接收转发装置，自动读取EPC标签并将货物最新状态及时同步到互联网中，以便商家能实时了解货物所处位置、预计到达时间，合理安排生产。同时，EPC标签和RFID技术还能有效预防货物在运输过程中的丢失或被盗事件的发生，实现运输的可视化管理。

生产环节：在生产线的关键位置安装RFID装置，有助于生产自动化运作。在生产制造过程中，RFID技术通过对物品上EPC标签的扫描，能准确识别物品的信息，自动完成原材料、零部件、半成品、产成品在各个生产线的准确流动分类，减少的人工的参与度，降低了人工识别的出错率，对企业的生产的全部过程进行实时控制，提高了运营效率。同时，当突发状况发生时，记录的信息具有一定的参考价值，方便企业及时应对。

仓储环节：EPC标签和智能货架技术能保证企业对货物的可视化管理。当贴有EPC标签的货物进入仓库时，仓库入口的阅读器便扫描货物的基本信息和仓储信息，完成盘点，将信息录入到数据库中，并将货物放到指定位置。当货物出口时，管理人员依照出库单找到指定货物，仓库出口的阅读器会再次扫描货物信息并同步到数据库，完成货物出库。物联网技术的应用加强了对货物的管理，提高了仓库的利用率，降低了库存成本和货物丢失的风险，使企业库存管理更加精准。

零售环节：通过在货架中安装扫描仪，可以帮助管理人员有效监控商品流动情况，并及时同步到数据库。通过分析商品流动情况，当商品库存不足时，及时向管理员发出补货预警，减少缺货损失。当部分商品流动缓慢、库存充足时，向管理员发出提醒，及时打折促销，降低库存。同时，消费者可通过扫描EPC标签，能快速找到商品位置，获取商品信息，提高购买效率。商店出口处安装识读器能有效防止盗窃事件的发生，降低运营成本。

四、总结与展望

物联网技术是科技与供应链相结合的一门技术革命，更好地体现了供应链的速度与价值，它的发展使物品的流通和监控更加地精准化、智能化，使供应链管理得到了高度优化：增强了供应链管理的可视化，实现了信息的互通共享，使资源能够更有效地利用，同时降低了人力成本及出错率，极大提高了供应链管理的效率，提供了全新的商业环境。但目前物联网仍存在一些技术瓶颈：

（一）需通过加密算法和协议来增强系统的安全性，保证开放环境识别过程中物品信息不被篡改。

（二）货物仓储算法优化，当出入口货物种类数量繁多时，加快运算速度，确定仓储位置，保证货物能及时准确的完成出入库。

（三）研究识别性更强的算法，加强对EPC标签识别度，防止出现标签漏检的情况，减少识别出错率。

参考文献：

[1]乔瑞芳.基于物联网的制造企业供应链管理研究[D].中国海洋大学，2014.

[2]艾沙江・艾则孜卡力.物联网对传统零售企业绩效影响的实证研究[D].集美大学， 2013.

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(二)物联网的体系结构1.感知层。主要实现对物体的全面感知，识别或者定位物体，采集物体信息等。感知层主要包括二维码标签、RFID标签、RFID读写器、摄像头、各种物联网终端、GPS定位设备、各种类型传感器或无线传感器网络等。2.传输层。负责感知信息的传输或控制感知信息的传输，物联网通过网络，将感知信息传输到更远的地方。传输层包括各种有线和无线组网技术如互联网、移动通信网、蓝牙、红外、WIFI、ZigBee无线传感器网络等。3.管理服务层。管理服务层位于感知和传输层之上，应用层之下，主要对感知层通过传输层传输的信息进行汇聚、存储、分解、合并、数据分析、数据挖掘等智能处理，并为应用层提供物理世界所对应的动态呈现等。其中主要包括数据库技术、云计算技术、智能信息处理技术、智能软件技术、语义网技术等。4.应用层。应用层实现物联网的各种具体的行业应用并提供各种服务，目前各个行业都需要物联网技术。应用层根据某一种具体的行业应用，借助感知层、传输层和服务管理层共同完成应用层所需要的具体服务。

二、基于物联网技术的产业集聚区服务平台

(一)目的意义产业集聚区是产业集群发展的有效途径，是推动经济发展的重要支撑点，因此加快产业集聚区的发展，是实施“以产业化带动经济发展”战略的迫切要求。加快产业集聚区信息化建设，以信息化带动产业化是加快产业集聚区发展的重要内容，产业集聚区信息化建设是实现经济快速发展的重要手段。

(二)目标分析产业集聚区聚集着众多生产企业，多数生产企业无法承担信息化建设所需的大量人力物力财力的投入，企业信息化水平普遍较低，制约了生产企业的发展同时也给产业集聚区的管理带来的很大的负担，建立基于物联网技术的产业集聚区服务平台可以降低企业信息化成本以及信息化过程中的风险，提高资源的利用率及企业的核心竞争力，增强产业集聚区的招商吸引力，促进产业集聚区的经济发展。济源市玉川产业集聚区规划总控制面积26km2，定位于打造“新兴的新能源和有色金属深加工基地、化工深加工基地、循环经济示范区、生态园林产业园”，主导产业定位是有色金属深加工、化工深加工、太阳能光伏等产业。力争2015年实现打造中原地区最大的有色金属深加工基地、区域新兴的新能源及能源基地、中原重要的化工基地，成为循环经济示范区、生态园林产业园，成为济源重要的经济增长极”的目标。玉川产业集聚区为了提高资源的利用率及企业的核心竞争力，增强产业集聚区的招商吸引力，促进产业集聚区的经济发展，计划建立一个产业集聚区服务平台，建设目标如下:通过服务平台的建设，帮助产业集聚区在信息化方面建立统一的组织管理协调架构、信息服务平台、业务管理平台和SaaS服务平台。通过物联网技术把不同应用系统平台整合进服务平台，以服务平台为枢纽，使产业集聚区在信息化方面形成一个紧密联系的整体。服务平台建设可以让产业集聚区以及区内企业获得高效、协同、整体的效益。

(三)平台架构基于物联网技术产业集聚区服务平台采用基于分层体系架构，该服务平台将应用以云服务的方式提供给产业集聚区内的入驻企业，企业按实际需要购买和使用云服务，这样就有效的降低了企业信息化建设的门槛和风险，并具有丰富的可扩展性，企业可以根据需要定制不同的信息化应用服务。产业集聚区服务平台架构，如图1所示。

(四)分层构建目标硬件平台层该层是服务平台的最底层，主要有虚拟化服务器集群、传感器、摄像头、ZigBee、RFID等物联网终端组成，硬件平台层使平台具备能够对产业集聚区各类资源实行全面自动化信息采集全程状态监控及海量数据处理的硬件基础。数据资源层数据资源层由基础数据、感知数据、业务数据和决策数据组成，数据资源层的构建目标是应用物联网与云计算技术中的大数据存储管理和资源调度技术对海量数据资源进行统一、高效、安全的分布式组织存储和管理，形成高性能可伸缩的数据管理调度模型，并向应用服务层提供统一、易用的调用接口。应用服务层应用服务层由信息服务平台、业务管理平台、云服务平台组成。信息服务平台是产业集聚区公共服务平台，主要由信息服务系统、客户管理系统、电子商务系统组成;业务管理平台是对产业集聚区的各项安全、环境、低碳数据进行监测评估的平台，主要由安全监控系统、低碳监测与评价系统、环境监测与评估系统组成;云服务平台是为集聚区入住企业提供定制服务的平台，主要由企业信息管理系统、企业运营管控系统、集聚区增值服务系统组成。应用服务层为集聚区入住企业提供多样化的应用服务，入住企业可以根据企业实际经营管理需要任意定制所需要的应用服务。用户访问层用户访问层构建目标是建设为终端用户服务的产业集聚区综合服务网站，集聚区入住企业、客户、个人等用户通过各种网络终端便可访问相关应用服务而不需要下载安装或维护任何软硬件。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0038-04

0 引 言

世界上最早的智能建筑是1984年在美国诞生的，这之后，加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后开始开发智能建筑和智能家居产品。智能家居在国外已发展了20多年，特别在一些发达国家，智能家居的普及率相当高，智能家居可以为人们提供一种高效、舒适、安全、便利、环保的家庭居住环境。在美国，盖茨的被称作“未来之屋”的豪宅堪称当今智能家居的经典之作，所有的照明、音乐、温度、湿度等，都可以根据客人的需要通过电脑任意调节；当你踏入一个房间，藏在壁纸后方的扬声器就会响起你喜爱的旋律，墙壁上则投射出你熟悉的画作；厕所里安装了一套检查身体的电脑系统，如果发现异常，电脑会立即发出警报；地板中的传感器在感应到有人到来时就自动打开照明系统，在客人离去的同时自动关闭。在国内，智能家居经历了10年的起步阶段，发展速度缓慢。这主要是因为开发技术短期内不成熟，没有形成完整的、全面的系统解决方案，主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上，所以有必要对智能家居系统做研究和探讨。

1 智能家居的架构

智能家居作为物联网的一部分和人们的生活息息相关，是人们感受物联网最直接的方式。通过智能家居系统，人们将充分感受到物联网革命带给人们的方便、快捷与智能化。图1所示是智能家居系统的基本框架图。下面对具有集中式信息处理模块的智能家居系统作一简要介绍。

图1 智能家居系统框架

1.1 信息家电

信息家电应该是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品。利用电脑、电信和电子技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深入家庭生活而设计的新型家用电器。在目前的传统家电的基础上，将信息技术融入传统的家电当中，使其功能更加强大，使用更加简单、方便和实用，为家庭生活创造更高品质的生活环境，比如模拟电视发展成数字电视，电冰箱、洗衣机、微波炉等也将会变成数字化、网络化、智能化的信息家电。

1.2 信息处理模块

为了使相互独立的信息家电可以实现信息共享与协同工作，智能家居系统中必须具有专门的信息处理模块。它的功能主要是收集家庭中各个家电的工作状态和服务请求，对各种数据进行实时处理，并将结果送入功能驱动模块。随着家庭中信息家电的数量不断增加，采用分布式的控制方式将具有更高的灵活性，这是未来智能家居系统的发展趋势。

1.3 通信模块

如果说信息处理模块是智能家居系统的大脑，那么通信模块就是实现信息传导的神经。根据家庭组网的特点，通信模块常利用已有的布线（如电力载波），或者采用无线传输（如蓝牙、红外、Wi-Fi、ZigBee）等。出于不同的信息家电对传输的带宽要求不同，实际中的通信模块常采用多种方式混合组网。

1.4 功能驱动模块

功能驱动模块是信息流入、流出各个信息家电的接口。由于各个电器生产厂商的产品在功能和实现上都有很大的不同，所以必须通过功能驱动模块将信息处理模块的指令翻译成电器可以执行的电平信号，以及将电器的各种状态信息转换成信息处理模块可以理解的二进制信息。

1.5 外界信息接口模块

该模块可以看成是一个家庭通向外界（如Internet）的网关，它在家庭内部各种家电信息共享的基础上，进一步实现了基于Internet的资源共享，从而更进一步实现了共享的深度和广度，也将是未来智能家居系统发展的热点。

2 物联网技术

物联网被称为是继计算机和互联网信息产业后的第三次革命性创新[8]，物联网应用无处不在。物联网是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，形成一个更加智慧的生产生活体系。物联网技术层次由感知层、传输层和应用层组成[10]，图2所示是物联网技术的层次结构。

物联网以传感器等传感技术为基础，实现信息采集和“物”的识别，通过传输层实现数据的传输与计算，经过应用层，实现所感知信息的应用服务。

3 智能家居的主要技术

智能能家居系统应用的主要技术包括网络控制技术、通信技术和移动终端技术。

图2 物联网技术层次结构

3.1 网络控制技术

3.1.1 通过家庭网关的互联

家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信网络之间的数据交换功能。同时，网关一般还负责家庭智能设备的管理和控制。

3.1.2 通过外部扩展模块实现与家电的互联

为实现家用电器的集中控制和远程控制功能，家庭智能网关通过有线或无线的方式，按照特定的通信协议借助外部扩展模块控制家电或照明设备。

3.1.3 嵌入式系统的应用

以往的智能家居中，绝大多数是由单片机控制的。随着新功能的不断增加和性能的不断提升，将处理能力大大增强的具有网络功能的嵌入式操作系统和单片机的控制程序作相应的调整，使之有机地结合成为完整的嵌入式系统。

3.2 通信技术

通信技术分为有线通信和无线通信技术，大多已日臻成熟。基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统，由于具有低成本、低功耗、较远的覆盖范围及通用性强的特点，将成为智能家居系统中的又一亮点，必将给现代智能家居系统带来一场新的变革。

3.3 移动终端技术

移动智能终端以智能手机为代表，另外还包含平板电脑、笔记本、智能电视等。移动智能终端内嵌嵌入式操作系统，目前被广泛推崇和得到迅速发展的是开放的、自由的Android系统[3]，主要应用在移动互联网方面。移动互联网是将移动通信和互联网二者结合起来的、融为一体的移动通信网络，在最近几年里，移动通信和互联网是当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，它们的增长速度是任何预测家未曾预料到的。

4 智能家居的主要研究内容

智能家居系统可满足个性化需求。可以按不同用户的需求，定制不同的方案。同时，也可模块化服务，以满足不同层次客户的需求。从客户需求上分析，智能家居系统的主要研究内容如下：

（1） 通过移动智能终端，如智能手机等，随时随地控制家中电器的开关和监测信息家电的工作状态。

（2） 以“情景模式”一键组合控制家电，实现场景设定。

（3） 支持上述功能的同时，同样可以使用家电原有的控制方式。

（4） 实时视频，让主人对家中的状况一目了然。

（5） 当家中发生警情时，可以自动打电话或发短信通知，并同时通知小区的物业，保安可第一时间到达现场。

（6） 网关服务器的密码以及网络控制页面的登录密码，可以随时更改，保证系统安全性。

5 智能家居通信方式比较

智能家居不同厂商产品的区别主要体现在通信组网方式上。市场上所有的产品无外乎有两种进行数据传输的方式，分别是有线方式和无线方式。

有线方式即总线控制方式，如EIB、C-Bus、H-Bus、LonWorks、SCS、RS-485等。有线方式因为需要进行布置复杂的线路，对原有建筑造成不同程度的破坏，而且维护、扩展也会带来很多局限性，所以，采用有线通信方式的智能家居产品正在逐渐被淘汰。

无线方式包括射频、载波、Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等。本文的智能家居产品采用ZigBee组网方式，而目前国内仅有个别厂家采用ZigBee组网方式。表1所列是对各种无线组网方式的智能家居系统进行的比较。

在表1中，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是最低功耗和成本的技术，这些特点决定了在智能家居中采用ZigBee组网是非常合适的。

6 基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统

6.1 系统框图和主要实现原理

基于ZigBee的智能家居系统是未来智能家居系统的主流，该系统包含终端节点、路由器节点、传感器网络用户终端、远程监控终端（如手机移动终端）等。图3所示就是基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统图。

图3 基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统

在基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统中，终端节点是整个网络的关键，它的作用是开启并配置无线传感器网络。网络启动成功后，通过路由器节点、网络用户终端，无线传感器网络接收各节点的信息，并处理这些数据，将有用信息通过用户交互程序显示给用户，然后接收用户指令，再通过无线传感器网络将指令传递到相应的设备终端节点。如果要通过互联网远程控制，那么传感器网络用户终端还要连接到互联网，接收来自远程智能终端的指令，起到无线传感器网络与远程终端通信桥梁作用。

6.2 系统各部分的功能

6.2.1 终端节点

终端节点主要由传感单元、处理单元、无线通信单元和电源单元四个基本单元组成，其结构如图4所示。终端节点对于网络的建立和维护没有责任。其加入网络后主要任务有两个：一是通过传感单元中的传感器，采集物理信息并进行模拟量到数字量的转换，处理单元负责信息存储和处理，并送入无线通信单元，后者通过无线网络上传；二是接收用户终端的指令，控制设备作出相应的动作。

图4 终端节点结构图

6.2.2 路由器节点

路由器节点的主要功能有两个，一是为终端设备节点提供多跳路由，二是允许新启动的节点加入网络，其作用相当于互联网中的路由器。

6.2.3 协调器网关

协调器网关是家庭控制网络的主控设备，要求必须由至少一个ZigBee网络的FFD设备组成。一方面，它主导家庭内部网络建立的整个过程，主要包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、数据转发表、设备关联表等几个方面；另一方面，作为家庭网关和设备节点之间的桥梁，完成家庭网关和家居设备节点的通信。家庭网关对外可以提供各种远程智能控制接口，操作者可以通过手机移动终端连接到Internet访问家庭网关的相关接口，对家中的家居设备节点进行数据访问或者控制。

6.2.4 移动智能终端

移动智能终端可以是任意一台接入互联网的计算机设备，这时传感器网络用户终端充当通信桥梁。远程控制终端通过身份认证后，就可以C/S模式或者B/S模式与传感器网络用户终端进行通信，远程控制智能家庭网络。比如，我们出差长时间不在家，可通过移动智能终端远程监控家中的环境，定时打开通风设备改善房间空气环境；或者我们下班前可通过移动智能终端远程控制空调或地暖设备工作，回到家就可以享受到我们想要的舒适环境。

6.3 系统采用ZigBee技术的主要特点

（1） 功耗低。具备多种休眠模式，在待机模式下，普通电池即可支持长达数月甚至一到两年的连续工作。

（2） 可靠性高。ZigBee采用CSMA-CA碰撞避免机制，避免了数据包发送时信道的竞争和冲突。其MAC层采用完全确认的数据传输机制，设备发送出去的每一个数据包，接收设备在接收之后都必须回传一个确认信息，发送方才能开始新的传输。

（3） 网络容量大。具有星型结构、树状结构、网状结构等拓扑，一个全功能设备可以管理254个节点设备，全功能设备之间还能组成覆盖范围更大的网络，网络的最大容量可达2542个节点。

（4） 成本低。ZigBee网络的重要特点就是数据传输速率低，通信协议简单，极大地降低了组网的成本。大范围组网时，每个节点的成本可以降到3美元以下。

（5） 数据安全。ZigBee提供了完整的安全机制，有效防止网络被篡改，防止信息的截获与窃听，并提供了多种加密方法保证数据传输的安全性。

（6） 通用性。由ZigBee技术联盟主导ZigBee标准的制定与修改，并保持了设备和协议通用性和完好的开放性。

6.4 系统采用移动终端技术的主要特点

移动终端应用移动互联网，而移动互联网是将移动通信和互联网二者结合起来的、融为一体的移动通信网络。在最近几年里，移动通信和互联网是当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务，具有广阔的应用前景。

典型的移动终端平台是Android 平台。Android是Google公司针对智能终端开发的一个平台，基于linux内核，是开放、开源的系统，其大部分应用主要是用java开发，具有很好的跨平台性。实际上，移动终端就是一个可移动的计算机。

7 结 语

本文对基于物联网技术的智能家居系统进行了研究与探讨，分析了智能家居的架构和物联网技术层次，提出了一套基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统。该系统采用ZigBee技术和移动终端技术，具有诸多显著特点。本文通过对通信方式进行比较后，在家居系统中选择ZigBee通信技术，通过分析说明了ZigBee技术在楼宇自动化领域具有广阔的发展和应用前景。系统在应用中选择移动终端技术，移动终端技术具有基于移动互联网和可靠的嵌入式等特点，使智能家居控制系统具有智能化和可移动性。基于ZigBee和移动终端技术的智能家居系统能将家庭中的家居设备连接到网络中，使传统家居设备具有自动化、智能化等新特征，是未来智能家居的主流发展模式。

参 考 文 献

[1] The EPCglobal Network?. Overview of Design Benefits and Security [EB/OL].[2004-09-24]. http：///documents/TheEPCglobalNetworkfromepcglobalinc_001.pdf.

[2] RUIZ L B， NOGUEIRA J M， LOUREIRO A A F. A management architecture for wireless sensor networks[J]. IEEE Communication Magazine， 2003， 41（2）： 116-125.

[3] 田森，李大和.用Android开发手机应用[J].程序员，2008（1）：25-27.

[4] 原羿，苏鸿根.基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J].计算机应用与软件，2004，21（6）：89-91.

[5] 金纯，罗祖秋，罗风，等.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京：国防工业出版社，2008.

[6] 王权平，王莉.ZigBee技术及其应用[J].现代电信科技，2004（1）：33-37.

[7] 宋杰，党李成，郭振朝，等.Android OS手机平台的安全机制分析和应用研究[J].计算机技术与发展，2010（6）：152-155.

篇11

[2] 周凯.六大问题威胁食品安全追溯体系不完善追责难[N].粮油市场报，2013，11（5）：A01.

[3] 徐勇军，刘禹，王峰.物联网关键技术[M].北京：电子工业出版社，2012：2?115.

[4] 白忠贺.基于物联网技术的肉品追溯系统研究[D].江苏：南京邮电大学，2013.

[5] 朱燕妮，雷坚，龙陈锋.基于双向追溯模式的黑茶防伪溯源系统的构建[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2014，40（5）：552?555.

[6] 李文勇，孙传恒，刘学馨，等.嵌入式农产品追溯码加密算法设计与实现[J].农业工程学报，2012，28（17）：253?258.

篇12

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0278-03

Abstract： In order to process enormous valuable data from the Internet of things，using the .NET platform’s open-source library ZedGraph to make real-time data report，present the situation of things what we watch in various form，realize the science， automation of management and monitoring.ZedGraph is a more commonly used expression data control， and easy to use， in the face of a large number of data also has a good performance.

Key words： the Internet of things； ZedGraph； real time analysis

近年来，我国经济飞速发展，人们对于环境污染的日益严重颇为担心，对环境监测的重视程度越来越高。传统的以人工为主的方式效率较低，且无法实现远程监控，不适合现展的需求。随着科技的发展，物联网技术将逐步取代人工监控，大大提高了环境监测的效率，为更科学优化的监测环境参数拓宽了思路与方式。

物联网技术是信息化技术的一个极其重要的产物，是环境监测的重要手段。物联网强调的是“物―物”以无线的方式相互连接，达到“物―物”通信的目的。物联网产生的大量数据是研究管理人员评估审查的重要指标，这些数据对环境的监管、污染源的发现以及环境问题的反馈与处理方面发挥了极大的作用，那么，在环境监测系统中，如何科学的呈现这些数据就成了研究的主要课题。

图表是对数据进行分析评估的有效工具，也是最直观表示数据的方式。本文就是在已通过传感器获得物联网数据的基础上，利用ZedGraph图表制作工具来实时显示数据，使数据更富有生命，科学而直观的动态实时展示。

1 ZedGraph的介绍

ZedGraph控件使用 C# 语言实现的，是 .NET 平台上一个开源和非交互式图表的制作类库。ZedGraph支持多种2D图表类型的图表，可以利用任意的数据集合创建2D的线性图表和柱形图表，ZedGraph支持Windows Form和 Web Form开发，还能够实现各种二维表，如Line、Bar、Pie、Area等，因此是一种理想的显示数据的控件。

ZedGraph控件是面向对象的，即在使用中具有很高的灵活性。图表的每个层面都可以被用户修改，所有的图表属性都提供了缺省值，ZedGraph类库中源代码可被进行修改，重新生成，包括图表显示特性的若干默认值，如数值单位、数值范围、步长、尺寸等。ZedGraph控件继承了Framework中的UserControl接口，允许用户在VS 的IDE 环境中进行拖放操作，对其他语言同时提供了相应的接口。

当上位机通过选择指定节点和需要显示的数据后，依从业务逻辑的需求，从某种数据接口中获取相关数据，在上位机端经过数据整理后，构造图表所需的数据集，再由ZedGraph控件加载此数据集，最终，在上位机端生成图表，通过定时器的时钟控制，定期更新图表信息的显示。

ZedGraph可在运行时期创建实例对象，此处使用的是版本5.0.10的类库，对应于VS2012开发平台，一般开发步骤如下：

（1）打开Visual Studio 2012中文版。

（2）在菜单中选择“文件”―>“新建”―>“项目…”。

（3）选择“Windows应用程序”，取名为“ZedGraphDEMO”。

（4）在解决方案浏览窗口，右键点击“引用”，选择“添加引用…”。

（5）选择“浏览”，导航到ZedGraph.dll，单击“确定”，在项目引用中会增加ZedGraph。

（6）在菜单项“视图”中选择“工具箱”，查看“常规”选项卡的内容。

（7）如“ZedGraphControl”选项不存在，右键点击“常规”选项卡，并选“选择项…”。

（8）在“.NetFramework组件”标签下，点击“浏览（B）…”。

（9）导航到ZedGraph.dll文件，点击“打开”，之后点击“确定”。

（10）工具箱中点击“ZedGraphControl”控件，拖放控件到窗体。实际上工具箱中的控件拖放到窗体时，类库的引用自动添加，所以在具体应用时，之前的添加引用过程可省略。

（11）窗体中点选“ZedGraphControl”控件，视图菜单中选择“属性窗口”。

（12）把ZedGraphControl的名称“（Name）”项填写成“zg1”，默认通常是“zedGraphControl1”。

（13）双击窗体，切换到代码窗口，窗口模板中带有Form1_Load（）方法。

（14）在文件上部加上“usingZedGraph；”。

2 ZedGraph应用开发实例

本例的分析数据来自物联网中的中心节点，中心节点收集分散于通过无线的形式收集各处的信息采集点发送来的数据，通过上位机对中心节点的读取就实现对远程节点的控制，中心节点起着一定程度上的网关的作用，对中心节点的读取可以使用.NET提供的System.IO.Ports命名空间下的控件。

（1）在WinForm容器中绘制图表的代码

下列函数是在要表达实时数据的窗体中的私有函数，zedGraphControl1在函数之外经过实列化之后，只要设置其x轴为自动增长，PointPairList中保存有要在界面上显示的数据，执行zedGraphControl1.Refresh（）；就实现了图表的刷新。随着数据的积累，应该放弃一些时间点，以保证图表中数据的个数一样，DropPrePoint（）函数就是实现了这样的功能，代码如下：

private void DrawGraph（）

{

//设置为x轴的标尺Scale可以随着值自动增长

zedGraphControl1.GraphPane.XAxis.Scale.MaxAuto = true；

double x = （double）new XDate（DateTime.Now）；//横坐标

//纵坐标，y1表示温度，y2表示湿度，y3表示土壤湿度

double y1 = 0， y2 = 0， y3 = 0；

for （int i = 1； i < dt.Rows.Count； i++） {

//dt中存放的是从中心节点中读取的缓存数据

y1 = double.Parse（dt.Rows[i]["wd"].ToString（））；

y1 = y1 * 0.01；

y2 = double.Parse（dt.Rows[i]["sd"].ToString（））；

y2 = y2 * 0.01；

y3 = double.Parse（dt.Rows[i]["yw"].ToString（））；

y3 = y3 * 0.01；

}

//分结点添加数据

for （int k = 0； k < nodesum； k++） {

if （dt.Rows[i][0].ToString（） == （k + 1）.ToString（）） {

wlist[k].Add（x， y1）；

slist[k].Add（x， y2）；

ylist[k].Add（x， y3）；

}

}

}

//控制折线图中的点保持在100个，超过100个就报先前的去掉

DropPrePoint（）；

this.zedGraphControl1.AxisChange（）；

this.zedGraphControl1.Refresh（）；//刷新数据

}

（2）使用定时器定期对容器中图表进行刷新

使用定时器便可以在指定的时间间隔刷新图表，定时器是timer1，其时间间隔到时便会自动调用约定的函数timer1_Tick（），在这个函数中需要保证上位机中留存的数据个数，从串口中读取收集来的数据LoadSerialData（），重新绘制图表DrawGraph（），代码如下：

private void timer1_Tick（object sender， EventArgs e） {

if （isStart） {//判断是否已经开始记录

if （_serialPort.IsOpen）{ //判断端口是否打开

if （dt.Rows.Count > 1）{ //dt里面是否有上位机以外的记录

//移除掉线结点

for （int j = 1； j < dt.Rows.Count； j++）{

comboBox2.Items.RemoveAt（j - 1）；

dt.Rows.RemoveAt（j）；

}

if （dt.Rows.Count > 0）{

Node = new string[dt.Rows.Count， 5]；//5表示有5列

//将dt里面的数据移入Node，以便绘制TOPO图

for （int i = 0； i < dt.Rows.Count； i++）{

Node[i， 0] = dt.Rows[i][0].ToString（）； //ID码

Node[i， 1] = dt.Rows[i]["wd"].ToString（）； //温度

Node[i， 2] = dt.Rows[i]["sd"].ToString（）； //湿度

Node[i， 3] = dt.Rows[i]["yw"].ToString（）； //土壤湿度

Node[i， 4] = dt.Rows[i]["ontime"].ToString（）； //时刻

}

bind（）；//拓扑图绑定

}

}

}

LoadSerialData（）；// 从串口读取数据

DrawGraph（）；//画折线图

}

}

（3）使用定时器定期捕获数据，如图1和图2所示。

3 结束语

ZedGraph控件为开发者提供了丰富的属性用来简化软件开发过程，控件开源的特性使得开发者可以根据具体情况修改源代码以满足特定需求。在生态养殖的环境监测系统中应用ZedGraph控件，有助于监测的数据图形化和分析结果的可视化。

参考文献：

[1] 孙吉S，方明，顾燕伟.多维数据图形显示中ZedGraph控件的应用[J].电脑开发与应用，2008（3）.

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中图分类号：S274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0125-01

1 引言

随着信息技术的飞速发展，农业集约化、规模化程度不断提高，使传统农业向现代农业生产方式转变成为必然，为信息技术在农业领域中的应用提供了广阔的发展空间，我国农业发展面临着新的机遇。

水是农业的根本，也是整个国民经济和人类生活的根本。水资源状况和利用水平已成为评价一个国家一个地区经济能否持续发展的重要指标。我国是一个干旱缺水严重的国家。

2 农业用水现状及节水灌溉发展趋势

农业是我国的用水大户，约占总用水量的73%，但有效性很差，水资源浪费非常严重。并且随着城市化和经济社会发展，土地被大量占用，非农业灌溉用水需求在急剧增加，农业与工业、农村与城市、生产与生活、生产与生态等诸多用水矛盾进一步加剧。在我国尽管采取了最严格的耕地保护措施，但大量的农田和灌溉用水被城市和工业占用，耕地资源减少的势头不可逆转，水资源短缺的压力进一步增大。

目前，比较有发展潜力的节水灌溉新技术是：一是与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。二是应用3S技术的精细灌溉技术。三是智能化节水灌溉装备技术。

本文所设计的农田节水灌溉系统是将上述的三者进行有机的结合，在此基础上运用物联网技术，从而实现全自动化与信息化的节水灌溉系统。

3 系统结构设计

农田节水灌溉系统由土壤水分传感器、物联网终端采集单元、喷灌机控制终端、远程监控计算机系统组成。如图1所示。传感器埋入土壤，直接获取0～100cm地表层下各个深度处的土壤水分信息，并将其转化为0～5V模拟电压信号。物联网终端采集单元一方面进行土壤水分信息的采集，另一方面用于在GPRS网络模式下土壤水分信息与监控中心的监控计算机相互传递。监控中心计算机循环接收各个采集终端发送的土壤墒情信息，监控计算机将接收到的数据进行分析，与数据库中的农作物需水量进行比较，形成最佳灌溉计划，监控计算机将灌溉命令下发到喷灌机控制终端，喷灌机控制终端直接控制喷灌机以及深井泵等设备进行灌溉作业。

4 物联网采集单元的设计

物联网采集单元的设计为本系统的终端采集单元，因为农田灌溉上探测范围比较大，数量多、位置不固定并只用于农耕季节等特点考虑，采集终端需要设计成可灵活移动、易于安装的方式，第二在每一个采集终端上安装GPS定位模块，使发送到监控中心计算机上的数据带有地理位置，中心计算机根据上传的数据的地理位置下标来确定采集点具体地理位置，从而实现准确的数据采集。另外，由于数据采集单元放置在农田里，采用的供电方式为“太阳能电池板+蓄电池”。

采集终端主要由MCU单元、采集单元、太阳能供电单元、通信单元、GPS定位单元等部分组成，其结构所示。其中，采集单元利用土壤湿温度传感器采集土壤墒情数据，数据经嵌入式微控制器MCU（MicroControUer Unit）处理后，通过GPRS网络发送至监控中心计算机上，中心计算机收集温湿度数据，并自动显示相关信息。土壤传感器输出的信号被信号调理电路处理后传送到子系统内部的模数转换器ADC（AnMog―to―DistalConvener）。MCU定时启动ADC，进行模数转换并取走数据，然后把经过处理的数据通过串行口传送到GPRS模块，并启动该模块将数据发送到GPRS无线网络。数据被GPRS网络接收后经由网关转送至Internet，最后被连接到Intemet的中心站计算机接收。

嵌入式GPRS模块的供电为直流5V供电，TXD、RXD为通信接口，在本设计中可直接连接至AVR单片机的串行接口上， ONLINE为在线指示接口，当连接到网络以后该端口输出一个低电平信号，通过74ALS04进行反向以后驱动D1发光二极管，当发光二极管点亮以后便证明现在控制器已连接网络。GPS模块通过单片机的COM2口连接。

5 应用前景分析

该系统的室外进行了测试的基础上，2011年在廊坊市安次区马神庙12亩农田上实际应用，取得了显著的效益，节水量较以前比较节约45%左右，晚春播玉米平均亩产929.44公斤，比对照亩增产252.84公斤，增幅为37.36%。对未来农业发展起到了重要作用。

参考文献

[1]梅方权，智慧地球与感知中国―物联网的发展分析，《农业网络信息》2009（12）