物联网技术安全范文

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中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—081—02

1 引言

近年来，我国发生的食品安全事故层出不穷，从“苏丹红”到“三聚氰胺奶粉”、“瘦肉精”、“地沟油”，以及最近发生的“工业盐水酱油”事件，食品安全问题已经引起了全社会的关注，人们对食品安全的担忧与日俱增。如何解决食品安全问题，成为了当前亟待解决的重大民生问题。

虽然我国的监管机构加大了对食品安全的监管，但是仍无法杜绝从“源头到餐桌”的食品安全问题。物联网技术的发展为食品安全监管提供了技术手段，该技术应用于食品安全追溯体系中，已经得到了一些应用。比如在2008年北京奥运会期间，物联网技术就已经应用于奥运的食品安全中去了。

2 物联网概述

2.1 物联网的定义

物联网（The Internet of Things）是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网的核心和基础仍然是互联网，它将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网技术被称为是计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮，是下一个万亿级的通信产业。

2.2 物联网的发展

物联网的概念早在1999年就提出来了，2005年在国际电信联盟（ITU）的《ITU互联网报告2005：物联网》年度报告里正式提出了物联网的概念，2009年IBM首席执行官提出了“智慧地球”的构想，其中物联网是“智慧地球”不可或缺的一部分。日本和韩国也相继提出了“u—Japan”和“u—Korea”战略，将物联网上升为国家信息化战略。我国自2009年8月同志在无锡考察期间提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家七大战略性新兴产业之一，写入“政府工作报告”，工业和信息化部也于2012年2月14日正式了《物联网“十二五”发展规划》。物联网产业将成为信息产业重要的新增长点，对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。

2.3 物联网的特征和体系架构

物联网应该具备三个特征：（1）全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；（2）可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；（3）智能处理，利用云计算、模糊识别等智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。

物联网的结构非常复杂，其体系架构一般可分为应用层、网络层和感知层。其中感知层用于识别物体，采集信息，利用传感器、摄像头、RFID、二维码标签、实时定位技术等进行数据的采集和传输。网络层负责传递和处理感知层获取的信息，将来自于感知层的各类信息通过移动通信网、互联网、卫星网、广电网等传输到应用层。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用，包括物流监控、智能交通、环境监测、智能家居、智慧农业、城市管理等。

3 物联网的关键技术

物联网是跨学科的综合应用，其核心的技术主要有射频识别技术、无线传感网络技术、移动通信网络技术等。

3.1 射频识别技术（RFID）

RFID（Radio Frequency Identification），即射频识别技术，俗称电子标签，它是通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标识、登记、存储和管理，是一种非接触式的自动识别技术。

RFID的基本组成部分包括电子标签，阅读器和天线。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在待识别的物品上；阅读器是用来读取或写入标签信息的设备；天线是在标签和阅读器之间传递射频信号，也可以内置在阅读器中。在实际工作中，阅读器通过天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，向阅读器发送自身编码等信息，阅读器采集信息并解码，然后将信息、数据传送至计算机系统进行处理。

3.2 无线传感网络技术

无线传感网络（WSN）是由大量传感器节点构成的多个无线网络系统，它能够实时检测、感知和采集网络覆盖区域的感知对象的各种信息，并对这些信息进行处理后通过无线网络传送给计算机系统进行处理。物联网的基础是信息采集，信息采集的主要方式是通过传感器和电子标签来完成的。物联网正是通过各种各样的传感器以及由它们组成的无线传感网络来感知整个物质世界的。

物联网的关键技术还包括智能技术、纳米技术、M2M技术、云计算、中间件技术以及通信网络技术等，现在有些技术还不够成熟，还未形成统一的国际标准，需进一步的研究。

4 物联网技术在食品安全领域的应用

现在的物联网技术方兴未艾，正逐步广泛应用于智能交通、环境保护、精细农业、城市规划以及食品安全等领域。在食品安全领域，食品安全涉及很多环节，监管存在困难，我们利用物联网技术可以较好地实现食品种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节的数据采集和有效监管。

把物联网技术应用于食品安全，建立食品安全监管追溯系统，具体地说，就是在食品生产的源头为食品提供一个RFID标签，对食品供应链中的食品原料、加工、包装、储存、运输和销售等环节进行全程的质量控制和跟踪，食品安全监管部门可以进行有效的监管，消费者也可以根据电子标签了解到所购食品的生产到销售等所有环节的动态信息，一旦出现食品安全问题，根据生产和销售各个环节所记载的信息，追踪朔源，及时对产品进行召回，并找到生产、流通或加工过程中出现问题的环节，对责任单位和责任人进行处理。至2012年8月底前，无锡将利用物联网先建成运行肉类追溯管理系统，2013年12月之前，全面建成和运行肉类蔬菜流通追溯管理体系。

5 结语

物联网作为国家战略性新兴产业，将会得到快速的发展和广泛的应用。针对近年来频发的食品安全事件，将物联网技术引入食品安全领域，实现食品从农田到餐桌的全过程监控，可以有效地提高食品安全，最大限度的保障食品安全。目前，由于技术、成本等因素，物联网在食品安全中的应用还未得到广泛推广，还处在探索阶段，但随着物联网技术的不断发展和政府的大力支持，物联网技术将会广泛应用于食品安全监管等领域，我国的食品安全状况也将会得到根本的改善。

参考文献：

[1] 曾庆珠.物联网技术及应用[J].中国商贸，2011（3）.

[2] ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[EB/OL].itu.int/internetofthings/，2010.

[3] 张晖.我国物联网体系架构和标准体系研究[J].信息技术与标准化，2011（10）.

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中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：16727800（2012）009009902

0引言

近几年，我国食品安全事件频繁发生，出现了毒奶粉、苏丹红、毒豇豆、龙口粉丝、染色馒头等食品质量问题，食品安全领域警钟频敲。目前，我国食品安全仍存在超标、检测和环保体系以及监管追溯信息平台不健全、法律法规缺失等问题。为了确保全国人民的食品安全，有效控制食源性疾病的爆发，在我国建立食品跟踪、管理、追溯的“源头到餐桌”的信息溯源体系，将对食品行业的发展产生巨大的影响，是我国解决食品安全问题的一种重要方法。随着物联网的快速发展，加上我国政府对物联网产业的关注和支持力度的提高，物联网已经逐渐从产业远景走向现实应用。

1我国食品安全存在的问题

随着食品行业的快速发展，食品已逐步向专业化生产方式及全球化贸易模式的趋势发展。据报道，我国每年都有大量的出口食品因添加剂不符合卫生要求、农药残留、食品污染等问题而被查扣，从而引发贸易纠纷，影响国际贸易。

品牌是食品企业的生命，是食品企业的安身立命之本，食品企业生存与发展的第一要素是保证食品安全。否则，食品安全问题一旦发生，食品企业便难以为继，如前几年发生的“三鹿奶粉事件”，直接导致企业破产。

食品安全事件不仅造成严重的经济损失，而且引发大量食源性疾病，造成生产力水平下降，经济效益减少。并且，食品安全事件增加医疗费用，造成国家财政支出上升，从而影响社会经济发展，最终威胁国家安全和社会稳定。

在目前的食品行业中，食品由原料生产到最终消费，需要经过一系列的生产、加工、存储、运输、批发、零售等环节，只要有一个环节出现漏洞，就可能发生食品安全问题。食品由原料生产到最终消费，中间环节如果增加，引发食品安全问题的概率客观上就会增加。一方面，生产者为了追逐利益的最大化，不同的行为选择，将进一步提高食品安全问题发生的概率；另一方面，如储存不当导致食品变质或接触到传染源都将直接导致食品安全问题的发生。

对于食品安全的管理，我国只是在控制食品生产的加工过程中采取了一些方法，并没有将食品供应整个环节连接起来。传统的方法是采用食品检验，对食品供应的关键环节进行控制等手段，但由于管理不严，并且操作失误和人工误差，经常会导致效率低下和出错率较高等问题。为此，从生产到最终消费建立起完整的一套可溯源性食品信息，可以追溯“从源头到餐桌”中的各个环节的全部信息，从而可以追究相应环节违法者的法律责任。物联网技术的食品安全溯源系统为解决这一问题提供了有效的技术途径。

2物联网技术

物联网（Internet Of Things） 的概念早在1999年就已经提出，并在全球引起越来越高的关注。所谓物联网，就是物与物之间的联网，它是在互联网基础上发展而来的，是互联网的扩展和延伸。在互联网上人是主体，而物联网则可以是人类生活中具体的任何物品，物品之间可以进行相互通讯以及信息交换。物联网具有智能属性，可以通过智能控制和自动监测进行自动操作，其目的是实现物与人、物与物，以及物与网络的连接，方便识别、控制和管理。

物联网（Internet Of Things）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，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。任何一个物品都可以在这张网中，从而实现人与物之间以及物与物之间的信息交流，达到智能化定位、识别、管理与监控该物体的目的。这里的“物”主要有如下功能模块：CPU、存储设备、操作系统、信息接收器、数据发送器、数据传输通路、专门的应用程序、世界唯一的网络识别、通信协议。

物联网的组成：典型的物联网一般由四大部分组成，即由信息采集系统（RFID系统）、产品命名服务器ONS（Object Naming Service）、信息服务器PML （Physical Markup Language，实体描述语言）和应用管理系统（Processor） 等组成。其中：

（1）信息采集系统。包括二维码、RFID电子标签（tag）、阅读器（Reader）以及管理系统和数据交换软件，主要完成产品EPC 码（Electronic Product Code）的采集和处理，以及产品的识别。

（2）产品命名服务器ONS。主要实现的功能是在信息服务器PML与各个信息采集点之间建立关联，实现产品PML描述信息与物品电子标签EPC码之间的映射。

（3）信息服务器PML。由用户创建并维护信息服务器PML中的数据定义规则，用户利用XML对物品信息进行详细描述，并根据事先规定的规则对物品进行编码。在物联网中，信息服务器PML为了便于其它服务器访问，以通用的模式提供对物品原始信息的规则定义。

（4）应用管理系统。通过获取信息采集软件得到的物品电子标签EPC信息，并通过产品命名服务器ONS找到物品的信息服务器PML，以Web的形式向互联网用户提供诸如信息跟踪、查询等功能，用户也可以通过无线PDA或手机实时了解物品的情况。

3基于物联网技术的食品安全溯源系统

以物联网技术为基础建立食品安全溯源系统，在食品安全溯源系统中，要求能够识别和追踪食品供应的每一个环节。借助物联网技术能将互联网与所有物品通过射频识别等信息传感设备连接起来，实现识别和管理智能化。

3.1系统结构

系统由3个层次组成：①传感层：以RFID、传感器、EPC编码为主，从生产开始，将统一的EPC编码标识植入食品，在食品生产和流通关键环节安装读写器，自动记录食品从生产到最终消费者的动态记录，实现对“物”的识别；②传输层：将数据通过网络技术保留到互联网上的食品供应链信息平台，实现海量数据传输共享；③应用层：是各种商业模式在物联网上的具体应用，包括食品安全信息平台、食品供应链信息平台等系统软件操作平台。

3.2系统构建

3.2.1数据采集

以RFID、二维码核心技术为基础实时监控食品生产的相关现场活动，进行图象数据和EPC编码数据的采集、传输和管理。将数据采集和跟踪贯穿到食品的生产、加工、运输、批发、零售的全部流程中，食品安全溯源系统中的所有数据都来自于食品第一线，信息采集可采用无线PDA、 RFID阅读器等方式，来获取食品的实时相关信息。

3.2.2标准

标准主要包含RFID、二维码标准，可分4类：技术标准、数据内容标准、一致性标准、应用标准。食品安全追溯信息相关的标准内容主要有：商品条（GB 12904码）、时间表示法（GB/T 7408）、数据元、交换格式信息、交换日期，以及信息技术数据元的规范与标准化（GB/T 18391 2002）等。

3.2.3网络

网络是将所有分散的生产、加工、运输、批发、零售等各个环节中的数据信息上传到数据中心。通过网络及XML技术对数据进行集中存储、管理，所有数据一旦输入就可以立即查询。

3.2.4协议

主要指食品安全溯源系统中采用的网络协议，除了必须的网络协议外，还有通用分组无线业务通讯协议。RFID 网络协议SLRRP是一种简单、灵活的阅读器网络协议，可用来在控制器和阅读器之间传送状态、控制、配置和标签信息。

3.2.5监管平台和数据中心

食品可追溯系统是对食品的生产、加工、运输、批发、零售的数据进行整合，实现从“从源头到餐桌”中的各个环节的追踪及其过程的反向追踪。以互联网为依托，建立政府、企业、消费者之间可以信息共享的食品安全信息数据库，将质量产品控制策略传输到公用数据中心，建立监管平台。

3.2.6应用系统

一般由开放的数据终端组成。通过数据终端可以查询食品的原料来源以及生产、加工、运输、批发、零售等信息。

4结语

利用物联网技术整合食品产业链数据，构建基于物联网技术的食品安全溯源系统，从而可以在很大程度上保证食品安全，从而保证我国人民的饮食健康。

参考文献：

[1]梁正平，纪震，林佳利.基于三位编码的全流程食品追溯系统[J].深圳大学学报：理工版，2010（3）.

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2物联网技术

物联网（InternetofThings）技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。物联网技术的特点是感知全面、传递可靠和智能处理。物联网典型体系构架分为三层，自上而下依次是感知层、网络层和应用层。结合城际危险品运输实际需求，每个层级有各自的功能划分。感知层由各种有感知功能的传感器和检测器组成，包括监控记录摄像头、GPS全球定位系统、RFID标签及读写器、胎压监测器等设备，用于识别和检测运输车辆的胎压、车速、地理位置、海拔高度、行驶路径等指标，也用于监控所运输危险品的实时状态，如液体和气体浓度、温度、压力、有无泄漏和变质等指标及状态。感知层用以采集各项状态信息，是物联网体系的基础和信息来源。网络层对感知层的所收集的信息进行数据传递，利用互联网、移动通信网、无线接入网及无线局域网等基础网络设施进行传输[3]，如3G/4G/Wi-Fi等技术手段。网络层的主要作用是信息数据的传递。应用层用于连接物联网和用户，将物联网技术结合到实际的危险品运输行业中，对资源加以整合开发利用，使行业专业应用实施智能化，推出更为全面具体的低成本且高质量的问题解决方案。

3系统中主要应用的物联网技术

3.1传感技术

主要指各类传感器，通过各类传感器采集车辆及危险品的物理信息及指标，它是构成物联网的基础单元。目前最新的MEMS传感器技术的快速发展为系统的建设提供了技术支撑。系统主要应用的传感器包括倾角传感器、速度及加速度传感器、温度传感器、液位传感器、压力传感器、阀门开关传感器和泄露浓度传感器以及其它MEMS传感器等[4]。

3.2物体识别技术

RFID技术是物体识别技术的代表，RFID读写器能自动识别读取RFID的标签信息，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，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。能高效识别运输车辆身份和所运输危险品的类型等各种基本信息。具有识别速度快、数据容量大、标签数据可动态更改、动态实时通信等优点。实现对车辆及危险品的智能监控。

3.3位置识别技术

GPS是目前较为成熟，运用范围广泛的定位技术，在全球范围内应用的比重达到40%以上。GPS定位系统具有在轨卫星数量多、定位速度快、精度高等优点。而我国研制开发的北斗卫星导航系统也逐渐趋于成熟，北斗卫星导航系统相较于GPS具有通信和目标定位等新兴优势。

3.4地理识别技术

以GIS地理信息系统为代表，具有强大的数据采集、管理、存储、分析处理以及输出空间数据的能力，将GIS系统与车辆运行情况相结合，提供车辆位置可视化的地理位置等信息，基于GIS地理信息系统集成已经成为物流发展的必然趋势。

3.5无线通信技术

无线通讯技术发展势头迅猛，3G标准的TD-CDMA技术已经成熟，最新的4G标准的TD-LTE技术相较于前几代技术在数据传输速度上有很大提高，100MB的理论下载速度、50MB的理论上传速度，能够适应高速移动的车辆的数据传送，具有很强的时效性，且可以与云端存储完美结合，随着网络覆盖的广泛化和深入化，4G技术能够胜任物联网的数据传输需求。

4城际危险品运输安全监控系统结构

城际危险品运输安全监控系统由三部分组成，分为车辆及危险品综合工况信息采集系统、信息数据传输系统和远程监控调度指挥中心系统。实现对危险品状态的监测与安全预警、位置跟踪、运输过程信息记录等功能。安全监控系统结构如图1所示。

4.1车辆及危险品综合工况信息采集系统

城际之间道路形式多种多样，有路况良好的国道及高速公路，也有路况差的乡道县道等道路。运输空间跨度较大，距离少则一百公里，多则上千公里。危险品运输车辆需要在复杂的道路条件和气候环境条件下长距离长时间行驶，对车辆及危险品的各项指标进行实时监控显得尤为重要。车辆工况信息采集系统主要完成车辆车况的采集和集中处理工作，是整个车载系统的核心，该系统由各种传感器和数据变换设备组成[4]。根据制定的危险品运输规则，对车辆的行驶速度、加速度、地理位置、海拔高度以及车辆所在的道路环境，气候温度进行实时监测；对于所运输的危险品的温度、湿度、浓度、震动情况以及是否泄漏等信息进行实时数据采集；对于驾驶员和车辆前方的路况使用摄像头进行录制，将采集的数据发送给驾驶员和监控指挥中心，如果有信息数据的异常情况和检测导致危险的因素，驾驶员和监控中心能及时做出反应，排除安全隐患。若运输车辆已经发生突然事故，系统也能及时通报驾驶员和远程监控中心，给出发生问题的原因，为监控中心迅速派出救援和指导驾驶员正确救灾提供便利。车辆及危险品工况采集流程如图2所示。

4.2信息数据传输系统

通过卫星及无线数据通信技术，使采集的信息得以传输到驾驶员端和远程监控调度中心，同时使车辆控制终端和远程监控中心实现实时通信。基于GPS全球定位系统和3G技术，加上北斗系统作以辅助。能够有效传输信息采集系统收集的数据，在发生紧急情况的时候，信息传输速度以及信号强度具有重要的意义。快速的信息传输速度和高强度的网络信号是紧急情况下指导及救援的重要保证。3G技术的成熟度已经很高，在传输数据和声音速度上相较之前的GPRS制式网络有了质的提升，适用于对于采集数据的传输和紧急通话。随着3G网络覆盖面的加深和4G网络的普及，即使在城际间复杂的地形中，如山区之间和隧道内部，都能保证信息和数据的顺利传输。若在通信网络不佳的极端条件下，北斗卫星导航系统也可用于紧急通信，驾驶员通过车载终端能及时与远程监控中心取得联系，同时能标定运输车辆及危险品所在位置，作为常规通讯手段的辅助和保障，多重手段保证通讯不中断，及时发现问题，迅速排除危险。

4.3远程监控调度指挥中心系统

远程监控调度指挥中心是整个系统的关键部分，起到信息汇总、数据分析、通信传输、信息管理、监控与指挥的作用。通过接收从车载终端发回的信息数据，随时监控运输车辆的行驶状态诸如速度、位置、海拔高度等信息，通过摄像头和无线网络能实时检测驾驶员的状态，是否有超速及吸烟等违反规定易触发危险的行为。同时能监控危险品的各项参数指标，配置各类服务器、专用的应用管理程序等，用于数据的周转和数据分析以及指导解决方案的导出。配以救援调度系统，结合详尽的突发事件应急预案，与运输车辆邻近城市救援系统联动，对发生事故或危险的地点及时派出救援力量，规划出最佳路径，在最短时间内到达现场进行救援工作。通过查询事故发生前的车辆及危险品状态的信息记录，加上专业软件技术人员的分析，能推导出事故的诱因或直接原因，使得在责任认定时证据充分、更准确更直接，也对后续运输工作方案及操作流程提出警示和整改方案。

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    1.物联网技术内涵

    物联网技术在信息工程安全监理系统中发挥了重要的应用价值,为系统网络化的重要核心。该项技术借助网络平台,应用统一一致物品编码手段、射频识别处理技术以及无线通信手段,可对广阔范畴之中,甚至是全球范围中的各类单件产品进行追溯以及有效跟踪。应用物联网技术手段,可由工程项目的招标环节开始直至工程管理验收环节,对各类应用设施器具设置EPC标志,并应用无线射频手段,传输信息工程各个阶段的价值化咨询信息至网络系统中,进而令监理人员仅依据EPC标签,便可获取产品各阶段包含的信息,进而判定其生产加工直至成品的流程阶段中包含的潜在威胁以及不安全因素。由此可见借助射频识别技术,进行有用信息数据的全面采集分析与汇总,科学应用移动计算手段以及数据库系统设计便可有效对信息工程进行安全管控监理,并做好数据判断辨析,提升综合安全水平,强化实践工作效率。

    2.信息工程安全监理科学创建物联网架构体系

    信息工程安全监理主要负责信息化工程建设服务、运行升级与优化改造阶段中从事的信息安全有关监督管理活动。

    目前,我国信息工程监理框架体系的创建基于IT市场构成了独立体系中的两个层次。应用物联网现代化技术可令信息工程发展建设中包含的安全隐患问题以及存在的风险事项快速的传达至业主,并有效的疏导业主方以及承建方的相关争议与矛盾问题。核心工作内容便是对包含的信息安全相关问题实施风险分析并做好优化管控。信息工程安全监理创建物联网体系架构应涵盖四类组成内容。具体包括物联网系统架构、安全监理平台、监督管理系统以及中间结构体系。信息工程安全监督管理物联网体系架构主体就信息化应用发展过程中安全监督管理涉及范畴广泛、管控指标内容丰富、需连续性实践等具体特征,采用物联网手段技术完成对信息化项目工程的优化改造、建设调节,并实施安全问题管理监视。具体工作内容则涵盖对生产实践场景、环境做好检测监督、进行生产员工安全行为测试管控,并就特定生产物品的整体安全性进行管理监督,重点监视控制人流相对密集的方位,同时做好重要生产设施、以及设备的管理,完善安全事故应急管理阶段中各类场景资讯、人员与物品综合信息的汇总搜集等。

    3.物联网技术信息交互安全问题

    伴随物联网技术应用服务范畴的持续拓宽,感知网络应对处理的信息呈现出更为多元化的态势,甚至涵盖政府管理、国防建设、军事服务以及金融市场等较多领域。

    由此引发的信息安全问题则需要我们重点关注,有效解决。基于网络以及节点有限资源的总量限制,相对来讲较为成熟应用的安全监理措施方案常常不能直接用在物联网感知系统中。为此,研究人员探讨了更为丰富的安全管理方案。例如应用加密技术、安全路由管理协议、管控存取以及数据融合技术等,提升物联网技术应用安全水平。数据加密应用阶段中,基于网络节点存储、分析以及能量的有限,较多手段应用相对简单加密算法。数据加密应用技术中密钥管理尤为重要,其担负着密钥的形成、分发以及保管、更新与处理等任务,在全局预制应用方案的基础上,我们可依据无线感知系统网络结构体系、节点规划以及安全管理需求,创建更为丰富的密钥管理策略。

    例如应用预分布处理方案,可在脱机状态下形成一定容量密钥池,各个节点则可随机由其中获取密钥成为密钥环,完成网络系统的规划部署之后,则只需节点包含同对密钥便可应用其组建安全通道。为优化提升物联网架构体系安全能力水平,可进一步优化更新技术方案。可将节点公钥数量扩充,进而令网络攻击影响变得更为困难,进而确保信息安全,优化监理管控。另外,可配设安全路由,科学应对节点、汇聚方位安全问题,确保高效准确的实现信息数据的传输应用。基于无线感知系统网络体现了节点对等以及多跳传输的实践特征,倘若攻击方进行恶意节点布设,便较易形成路由篡改、选择转发影响,导致黑洞以及蠕虫病毒感染问题。为此,应依据无线感知体系网络特征以及物联网技术应用需要,分析制定合理的安全路由应用协议,可应用冗余路由同相关认证机制预防网络不良攻击影响,提升物联网系统技术综合安全水平。

    数据融合为物联网交互以及信息感知的核心手段,倘若其中节点被不良俘获,便较易导致融合节点无法分清正常信息以及恶意数据的问题。尤其对融合节点影响攻击,不仅会对下游节点信息形成不良破坏,还会对发送至汇聚节点信息形成负面影响。为此,物联网数据融合阶段中应全面考量信息安全应用问题。可创建良好的融合管理机制,通过随机抽样以及数据信息的互相验证,令用户位于节点遭遇捕获状况,仍旧可判定汇聚节点信息数据安全有效性。

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【中图分类号】 TD76【文献标识码】 A【文章编号】 1671-1297（2012）11-0344-01

一前言

物联网技术的出现为保障煤矿安全生产又增加了极为重要的砝码，作为现在无时无刻强调“安全重于泰山”的大中型煤矿而言，物联网系统是否建立更是践行安全生产理念的重要明信片。笔者在我集团煤炭企业供职多年，亲眼见证了企业安全生产监测系统从完全人为监管到现在智能化监管的华丽转身，更对煤炭事业未来的蓬勃发展充满了信心。

二物联网及其在煤矿安全中的应用概述

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过视频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

由上述概念不难发现，物联网技术的出现，无疑为煤炭开采这一高危行业构建更为完善、安全的监控体系提供了科技支持。原来的煤炭企业，开采效率低，工作环境恶劣，极易引发事故却不能保证及时有效的救援（因为很难进行实时监控和危情预判，更无法精准锁定事故区域），给安全生产工作带来了极大障碍。物联网技术的出现掀开了科技发展推动煤炭企业安全生产的崭新一页，为及时发现并消除安全隐患，高效精准处理安全生产事故提供了技术保证。如我集团部分煤矿已经引进并发挥了较大作用的KJ222（A）人员定位系统等，都是信息时代科技成果与煤矿安全生产相结合的体现。

三物联网技术在煤矿安全中的实际应用

近年来，随着无线远程视频监控技术以及物联网技术的不断发展和成熟，部分煤炭企业正积极响应党和国家的指导思想，紧紧抓住煤矿安监技术创新这一趋势，结合自身实际情况充分利用新技术，努力提高企业安全生产的防范能力，提升企业生产管理经营效益。

1.矿山综合信息化系统。

煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代管理等技术相结合，将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体，提供解决方案，以实现企业的优化运行、控制与管理，从而提高企业核心竞争力。综合自动化是煤矿实现高产高效的有效手段，对提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要的作用。

权威资料显示，很多有条件的矿山都开始逐步建立了安全生产物联网应用“E矿山管理系统”，该系统有出煤量查询、矿井视频监控、报表发送、人员定位、安全信息报警等功能，可以将井下人数据监测、视频等信息实时传输到管理人员的手机终端，在煤矿管理人员不在现场的情况下，也可以利用手机实时掌控矿井产运销等环节，了解矿井运行情况，及时发现和清除生产过程中的危险源，提高煤矿管理安全水平。

2.矿井人员定位安全管理系统。

该系统的工作原理是应用射频识别技术及计算机能讯技术，在井上调度室设置中心控制计算机系统，在井下相关位置布置矿用人员定位分站，同时在需要精确定位的区域布置矿用射频定位器。定位分站和中心控制计算机系统之间车辆、设备等目标分别携带矿用人员定位射频卡之间的无线通讯，实现对被识别对象的目标定位和无线寻呼。

四物联网技术在煤矿安全中的作用

煤炭开采行业本身是一个高危行业，多年来，全国各地煤矿瓦斯爆炸、透水等相关事故时有发生。物联网技术的产生并在煤矿进行应用的最大作用就是提高煤矿的安全系数，为安全高效生产提供技术保障。

1.物联网技术可以起到预防、监控作用。

利用物联网技术可以有效地监控、预防、预测事故，将事故的损失降到最低，真正实现安全生产。如何加强煤矿安全生产管理模式，实现管理的现代化、信息化成为煤矿企业关心的问题。基于矿区信息化和智能化的“感知矿山”就是物联网技术成功应用在煤炭行业很好的例证。“感知矿山”通过全面感知，对矿区的人（人员定位、无线通信）、设备（综合自动化）、环境（安全监控、矿压监控等）全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D GIS矿区全息展示，来全面感知矿山。

2.提高煤炭企业安全管理水平。

物联网技术可用于煤矿（地面、井下）安全生产、煤炭行业综合信息化等，不仅提高矿山的安全管理水平，更多的是涉及到生产，如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制，在很大程度上提升了矿区的自动化生产能力，是“两化”融合的典范。同时，通过网络化可实现矿井目标定位安全管理信息的充分共享，为矿井各部门及上级各层领导及时提供实时监测信息与历史信息，为决策提供重要依据。

五结论及建议

对于煤炭企业而言，数字化意味着安全和高效。物联网技术缔造煤炭企业安全生产新纪元的同时，笔者认为，煤炭企业还应当与移动通信行业、研发能力较强的科研院校积极展开合作，并依托自身的技术人员，根据矿井安全生产实际，自主设计、综合开发利用信息化系统。可以想见，随着现代科技的发展，更多的煤炭企业将在安全生产事故防范上利用更多的新技术，逐步完善企业安全规范，进一步提高煤炭企业安全系数，开创煤炭企业和谐发展的新局面。

参考文献