西安电子科技大学
物联网结业论文
物联网的综合应用
学院：物理与光电工程学院
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近年来物联网技术受到了人们的广泛关注。目前, 物联网已成为许多国家的重要发展战略, 也是我国十二五规划的重点之一。物联网也被认为是继计算机、互联网的应用普及之后，兴起的世界信息技术革命第三次浪潮，其应用范围几乎覆盖了各行各业，也将带动相关行业的技术进步和快速发展，物联网技术在智能电网、智能交通、智能物流、智能绿色建筑和环境监测等领域都有具体应用。物联网技术已经潜移默化的影响着我们的生活。
（一）、智能电网领域
智能电网主要是通过终端传感器在客户之间、客户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现数据读取的实时、高速、双向的效果，从而整体提高电网的综合效率。智能电网实现电力流、信息流、业务流高度一体化的前提，在于信息的无损采集、流畅传输、有序应用。各个层级的通信支撑体系是坚强智能电网信息运转的有效载体。通过充分利用坚强智能电网多元、海量信息的潜在价值，可服务于坚强智能电网生产流程的精细化管理和标准化建设，提高电网调度的智能化和科学决策水平，提升电力系统运行的安全性和经济性。
智能电网的核心在于，构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与客户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。智能电网的本质是能源替代和兼容利用，
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它需要在开放的系统和共享信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。
物联网作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中具有广阔的应用空间，物联网将渗透到电力输送的各个环节，从发电环节的接入到检测，变电的生产管理、安全评估与监督，以及配电的自动化、用电的采集、以及营销这方面都要采用物联网，在电网建设、生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用和用户交互等方面将发挥巨大作用。可以说80%的业务跟物联网相关。传感器网络可以全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，为实现电力系统的智能化以及信息流、业务量、电力流提供高可用性支持。
我们感觉智能电网是与物联网最为密切的一个行业，未来智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最为全面的物联网。物联网技术可以实现电力设备状态检测、电力生产管理、电力资产全寿命周期管理、智能用电。利用物联网技术将有助于实现智能用电双向交互服务、用电信息采集、智能家居、家庭能效管理、分布式电源接入以及电动汽车充放电，为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用电效率以及节能减排提供技术保障。
下面举出两个生活中具体的例子：
1 减少停电现象
停电现象普遍存在且颇具破坏性，会降低电网可靠性和客户满意
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度、浪费能源、使网络效率下降，也会影响公司收入(不管是买方还是卖方的收入)。通过在智慧的电力中安装先进分析和优化引擎，电力提供商可以突破“传统”网络的瓶颈，而直接转向能够主动管理电力故障的“智能”电网。对电力故障的管理计划不仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源限制，还能够识别同类型发电设备，这样，电力提供商就可以有效地安排停电检测维修任务的优先顺序。如此一来，停电时间和频率可减少约30%，停电导致的收入损失也相应减少，而电网的可靠性以及客户的满意度都得到了提升。
2 智能电表
在智慧的电力设施的支持下，智能电表可以重新定义电力提供商和客户的关系。通过安装内容丰富且读取方便的设备，用户可了解在任何时刻的电力费用，并且用户还可以随时获取一天中任意时刻的用电价格(查看前后的记录)，这样电力提供商就为用户提供了很大的灵活性，用户可以根据了解到的信息改变其用电模式。智能电表不仅可以测量用电量，它还是电网上的传感器，可以协助检测波动和停电。它还能储存和关联信息，支持电力提供商完成远程开启或关闭服务，也能远程支持使用后支付或提前支付等付费方式的转换。总而言之，智能电表可大幅度减小系统的峰值负荷，转换电力操作模式，也能重新定义客户体验。
（二）智能交通
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智能交通是一个综合性体系，它包含的子系统大体可分为以下几个方面：
1.车辆控制系统
指辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。该系统通过安装在汽车前部和旁侧的雷达或红外探测仪，可以准确地判断车与障碍物之间的距离，遇紧急情况，车载电脑能及时发出警报或自动刹车避让，并根据路况自己调节行车速度，人称“智能汽车”。目前，美国已有3000多家公司从事高智能汽车的研制，已推出自动恒速控制器、红外智能导驶仪等高科技产品。
2.交通监控系统
该系统类似于机场的航空控制器，它将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。哪里发生了交通事故。哪里交通拥挤，哪条路最为畅通，该系统会以最快的速度提供给驾驶员和交通管理人员。
3.运营车辆高度管理系统
该系统通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，来提供商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。该系统通讯能力极强，可以对全国乃至更大范围内的车辆实施控制。目前，行驶在法国巴黎大街上的20辆公共汽车和英国伦敦的约2500辆出租汽车已经在接受卫星的指挥。
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4.旅行信息系统
是专为外出旅行人员及时提供各种交通信息的系统。该系统提供信息的媒介是多种多样的，如电脑、电视、电话、路标、无线电、车内显示屏等，任何一种方式都可以。无论你是在办公室、大街上、家中、汽车上，只要采用其中任何一种方式，你都能从信息系统中获得所需要的信息。有了该系统，外出旅行者就可以眼观六路、耳听八方了。
物联网技术的发展，对推动智能交通的发展有着巨大的帮助，从发展的趋势来看，物联网和智能交通的结合将是必然的选择，物联网、云计算等现代信息技术处理能力将成为未来智能交通发展的核心技术。而根据智能交通不同细分市场自身特点的不同，对物联网的应用的也提出了不同的要求，需要对各细分市场提供相应的物联网应用。
以高速公路智能交通系统为例，物联网的主要应用将集中在通信系统、监控系统和收费系统三大块，利用RFID、传感网络以及先进的信息处理技术等物联网技术分别通过提升信息收集、信息传输、信息处理的效率以及利用智能化、自动化的计算机系统来帮助高速公路管理部门、运营商更加高效、便捷的实现对高速公路的智能化监控和管理，帮助高速公路司机和乘客更好地享受在高速公路上的旅行。
目前，国家政府已给出了高度重视，并动用专项资金支持物联网技术在智能交通领域的应用。随着物联网时代到来、物联网技术广泛
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应用，将催熟智能交通、道路安全产品行业，交通与物联网的融合已
成趋势，并将成为物联网领域中最高价值的行业之一。
（三）智能物流
智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流的未来发展将会体现出四个特点：智能化，一体化和层次化，柔性化与社会化。在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化；以物流管理为核心，实现物流过程中运输，存储，包装，装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化；智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念，根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺；智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置，实现社会化。通过智能物流系统的四个智能机理，即信息的智能获取技术，智能传递技术，智能处理技术，智能运用技术。
传统物流运输中，运输的种类和风险、物流过程中的运输环节和动作方式以及物流企业的服务，都影响到物流运输的成本和质量。智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。
未来物流的发展将是物流企业一方面可以通过对物流资源进行信息化优化调度和有效配置，来降低物流成本；另一方面，物流过程中加强管理和提高物流效率，以改进物流服务质量。然而，随着物流
的快速发展，物流过程越来越复杂，物流资源优化配置和管理的难度
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也随之提高，物资在流通过程各个环节的联合调度和管理更重要，也
更复杂。我国传统物流企业的信息化管理程度还比较低，无法实现物流组织效率和管理方法的提升，阻碍了物流的发展。要实现物流行业长远发展，就要实现从物流企业到整个物流网络的信息化、智能化，因此，发展智能物流成为必然。
（四）智能绿色建筑
智能绿色建筑不应该是单一设备的堆积，随着智能建筑技术IT 化以后，整体设计应该围绕IT化、网络化、智能化发展，将所有基础信息涵盖设备、照明控制、空气质量等，进行统一管理调动。未来，随着大数据、云计算、物联网等技术逐渐成熟，智慧楼宇的应用不再停留在系统整合、楼宇自动化、安全管理等方面，而是如何利用楼宇的各种数据，令楼宇的建设、管理与应用更加智能化物联网之下的智能建筑，就智慧楼宇而言，其系统建设非常复杂，涵盖了楼宇自控、综合布线、安防、出入控制、停车管理等系统，而每一类系统又包含了若干子系统，以安防系统为例，包括了视频监控、门禁、防盗报警等，而楼宇自动化系统(BAS)对整个建筑的所有公用机电设备中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统等进行监测和遥控。随着弱电系统与产品价格降低，在智能楼宇市场，硬件、工程的市场空间将不断缩小。
智能楼宇的建设重心将从安全管理、以设备建设逐渐转移到以信
息关联、以关注人为中心，举例来说，虽然楼宇自动化系统、安防、
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消防、电梯等系统之间相互独立，不受彼此控制，但是通过楼宇的监控中心监测每套设备的运行状态，搜集各类信息，及时准确地提供预报警信息，真正做到楼宇各个系统的智能控制，譬如与消防、电梯、空调等设备系统的联动，达到智能监测与控制。
围绕智能楼宇，业内又延伸出了各种概念：智慧社区、智慧园区、智慧商圈，目的是将智能楼宇作为一个信息的节点，形成一个完整的生态圈，为智慧城市发展奠定了好根基。楼宇的自动化系统建设已经非常成熟了，但是对于数据的挖掘和应用还处于起步阶段，这是一块有待开发的蓝海市场。随着市场不断演进，企业需要精准定位自身的角色.
以爱马仕为例，以每周7天为一个周期，期间有多少顾客消费、逗留时长、消费数目、喜好、顾客身份、与店员交流状况等数据，这些都可以为商场租户提供可靠的数据分析，基于所掌握的数据，租户可对店铺的布置、商品、设计等进行调整，以吸引到更多的顾客消费。同时，物业也可以通过系统追踪到的数据，针对商场的繁忙与空闲时期，进行资源的合理配置，譬如通过智能控制电梯、空调、照明等设备的使用，从而降低资源的浪费行为，这些行为对于物业管理有非常大的裨益
随着移动互联网的到来，可以说，在这个信息化的时代，各个行业都面临着不同的挑战，因为在未来拥有数据，才能够拥有市场。以商圈为例，现在的商场功能涵盖范围极广，集酒店、餐饮、购物、影
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院等休闲娱乐于一体，节假日高峰期人流量通常非常密集，对于物业
的管理和商铺的都极具挑战。为了能够使消费者愉快地购物娱乐，同时物业人员也能智能导购与管理，许多商家希望整合线上线下的O2O渠道，将各种数据打包整合在一起。以万达为例，其在全国各地都有设点，线下商户非常多，这些商圈通常对于智能导购、智能消费、智能停车的需求非常大，而且倾向于一套完整的解决方案。
基于此，一卡通、智能停车系统、智能监控硬件都是这些商圈需求的重点。当进入商场后，消费者可以通过持有的一卡通或移动终端，不仅可以智能停车，还可以享受消费打折、积分或是停车费用等福利。对于商场来讲，可以通过记录这些潜在的客户数据，对消费者年龄、性别、消费水平、喜好等进行一一分析，商户依据此可采用精准的营销手段等等，这对于许多地产商来讲，是目前急需布局的部分。
（五）.环境监测领域
物联网可以广泛地应用于生态环境监测、生物种群研究、气象和地理研究、洪水、火灾检测、水质监测、排污水监控、降水监测、大气监测、电磁辐射监测、噪声监测、森林植被防护、土壤监测、生物种群监测、地质灾害监测等。下面详细介绍：
1.大气监测
对大气的监测一般可采用固定在线监测、流动采样监测等方式，可在污染源安装固定在线监测仪表，在监控范围内按网格形式布置有
毒、有害气体传感器，人群密集或敏感地区布置相应的传感器。这样，
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一但某地区大气发生异常变化，传感器就会通过传感节点将数据上报至传感网，直至应用层的“云计算”，根据事先制定的应急方案进行处理；对于污染单位的排放超标，物联网可实现同步通知环保执法单位、污染单位，同时将证据同步保存到物联网中，从而可避免先污染后处理的情况。
2.水质监测
对水质监测包含饮用水质监测和水质污染监测两种。饮用水源监测是在水源地布置各种传感器、视频监视等传感设备，将水源地基本情况、水质的PH值等指标实时传至环保物联网，实现实时监测和预警；而水质污染监测是在各单位污染排放口安装水质自动分析仪表和视频监控，对排污单位排放的污水水质中的BOD5、CODer、氨氮、流量等进行实时监控，并同步到排污单位、中央控制中心、环境执法人员的终端上，以便有效防止过度排放或重大污染事故的发生。
3.污水处理监测
西安市目前已经建设有两个污水处理厂。但对于污水的进水监测和出水监测大多还是依靠工作人员在入水口和出水口定时采样进行化验，不但费时、费力，而且对于进出水质的监测不是持续在线监测，使处理厂水处理设备不能达到最经济的运行状态。在污水处理厂的入水口和出水口设置多种传感设备，可实现对进水水质和出水水质、流速、流量等持续的监测。
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从技术发展方向看，还可同时在污水处理的各个环节增加视频监控和各种传感设备及污水处理设备的自控设备，构建多个传感网节点，控制各污水处理流程中的水质，若水质不在预设的控制范围内，传感网节点便可根据处理的数据发送控制信号给污水处理设备的自控设备，以调整各污水处理设备的运行状态，使污水处理设备始终处于最经济的运行状态，同时也减少了工作人员的编制。
构建环境保护物联网的各种应用领域，最主要的是选择适合的传感器，依托最优的无线传输技术形成传感网，根据对数据安全性的要求通过预定的网关接人网络层，并将数据传输到应用层的“云储存”。
未来，智能化物联应用将随处不在，当气象感应系统预知台风来袭时，交通感应单元自动通知渔船返港，高速关闭，划定居民转移区域;当车祸发生时路面监控系统自动通知急救医院并提供最佳路线，GPS系统提示来往该路段车辆绕行;每月公共服务系统自动记录水电煤气费用通知户主后在银行账号中自动扣款……这一切都会带来人类生活颠覆性的变革和巨大的商机。
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