物联网及油田应用

物联网及油田应用（精选6篇）

物联网及油田应用 第1篇

电子商务前沿讲座 物联网技术及应用

姓名 王丹 学号 2008012849 班级 08电子商务 完成时间 2011-12-9

物联网技术及其应用

摘要：近来，物联网屡被提及，各种迹象已经很明确的说明：在未来10-15年内我们将见证新一轮信息技术产业革命的巨大变革。本文重点介绍了物联网技术的发展以及其在相应行业的典型应用，并列举了世界重点国家的物联网发展战略，对物联网知识提供较为详尽的描述。

关键词：物联网；组网；网络架构

一、物联网概念的提出

物联网(the Internet of things)这一概念于1999年正式提出，但是最早出现在贝尔·盖茨1995年所著的《未来之路》中，当时Bill Gates 已经率先提及internet of things 这一概念，只是限于当时无线网络、硬件和传感技术的限制，并未得到广泛认同和发展。1998年，美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时称作EPC系统的“物联网”的构想；1999年，美国 Auto-ID首先提出“物联网”的概念，称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上；2005 年，ITU发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，综 合二者内容，正式提出“物联网”的概念，包括了所有 物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是： 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。

二、主要国家的物联网发展战略

2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会（UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始“无处不在物联网”的发展战略，包括日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”以及美国“智能电网”、“智慧地球”等登。此外，物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2009年包括Google在内的互 联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。

（一）、美国的物联网战略

美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会（NIC）发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。美 国国防部在2005年将“智能微尘”（SMARTDUST）列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”（GENI）把在下一代互联网上组建 传感器子网作为其中重要一项内容。2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应 用和教育信息技术进行大量投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。物联网与新能源一道，成为美国摆脱金融危机振兴经济的两大核心武器。

（二）、欧盟的物联网战略

欧洲在信息化发展中落后美国一步，但欧洲始终不甘落后。2005年4月，欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架“i2010”，提出，为迎 接数字融合时代的来临，必须整合不同的通信网络、内容服务、终端设备，以提供一致性的管理架构来适应全球化的数字经济，发展更具市场导向、弹性及面向未来 的技术。

2006年9月，当值欧盟理事会主席国芬兰和欧盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会，主题为“i2010-创建一个无处不在的欧洲信息社会”。

自2007年至2013年，欧盟预计投入研发经费共计532亿欧元，推动欧洲最重要的

（四）、我国的物联网战略

随着物联网迅速发展及欧美各国相应的制定出符合本身物联网发展的国家战略，2009年，温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求：一是把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网的发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国” 中心。我国开始把物联网作为我国未来重要的发展战略。

在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳,中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。我国的物联网战略实施主要分三个阶段：关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。

我国物联网战略规划图

关键应用阶段：以相关行业的领先企业为龙头，探索工业信息化、农业信息化和社会信息化中的关键应用，以应用创新拉动技术创新，初步形成合理的产业格局和产业价值链。领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键，这个阶段的成功与否对产业发展的前途至关重要。

规模应用阶段：随着技术的演进，进一步扩大物联网信息化应用的深度、范围和规模，显著提升物联网应用的信息化份额，形成物联网产业与传统产业融合互动的发展格局。

普遍应用阶段：在全国城乡建立与经济和社会发展需求相适应的普遍信息服务体系，建成完善的物联网产业链和产业布局，确立中国在全球物联网产业发展中的核心地位。

三、物联网架构

物联网经典架构主要由四层组成，自下而上分别为：感知层，传送层，运营层和应用层。如果拿人来做比喻的话，感知层就如同皮肤和五官这些视觉、触觉和嗅觉器官，主要用来识别物体，采集相关信息；经过感知层采集到的信息，途径人体神经网络（传送层）迅速传递到大脑，经过人体脑部（运营层）的汇总分析，作出应对各种复杂的情况的具体反应（应用层）。

感知层：包括传感器等数据采集设备以及相应的传感器网络。该层的主要任务是将现实社会的各种物理量通过诸多手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可以处理的数字化信

息。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术，其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节电供电等细分领域。

传送层：该层的主要任务是将感知层采集到的信息，通过传感器网、通信网、互联网等各种网络进行汇总传输，从而将大范围内的信息加以整合，以备处理。该层设计的典型技术如Ad-Hoc(无线自组网)、Wi-Fi、GSM、TCP/IP技术等。

运营层：该层的主要任务是将经过传输层整合汇总的信息进行分析和处理，并在必要时，将各种信息按照应用途径进行分类管理，形成新的信息基础架构，为各种应用提供信息支撑平台。该层涉及的典型技术如GIS(地理信息系统)、ERP(企业资源计划),此外，还涉及到API接口，专家系统等应用模块。

应用层：利用分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可以分为监控型(物流监控、污染监控等)、查询型(智能检索、远程抄表等),控制型(智能交通、智能家居、路灯监控等)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。应用层是物联网研究和发展的目的。

四、物联网实现关键技术

要实现上述的物联网架构，单一的技术是难以胜任的。物联网是一系列技术以及管理有机结合的产物。下面，简要介绍支撑物联网实现的几项关键技术。

（一）、RFID技术

无线射频识别技术（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标 签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

电感耦合模型的读写器

电磁反向散射耦合型的RFID读写器

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。

(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

（二）、传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，它是现代科学技术发展的基础条件，遵循信息论和系统论原理。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，包括传感器设计、信息处理、信息识别、遥感观测等。

网络节点作为无线传感网的主要组成，首先是一个传感器，主要实现物联网中物物、物人之间信息交换的必要部分。目前无线传感网更加关注各种信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建的方法处理采集的信息，以满足网络多元化的应用需求。

（三）、EPC系统

1999年美国Auto-ID Center 将RFID技术与Internet结合,提出了EPC(Electronic Product Code)概念。产品电子代码是物联网的主要支撑，它的载体是RFID电子标签，传递介质是互联网。电子标签、产品电子码、互联网构成了物联网的基本构想。RFID中存储的EPC,通过传感器网络识别并自动采集到中央处理系统，利用开发的计算机网络进行信息交换、处理与共享，实现物品的透明化管理。

EPC系统充分利用了RFID和网络技术的优点，很好的解决了产品的唯一标示、同时识别多个物品和“非可视化识别”问题，其最终目标是为全球的每一个物体建立全球的、开

放的标示标准。该系统由全球电子代码体系、RFID系统以及信息网络系统3部分组成，主要包括EPC编码标准，EPC电子标签，射频识别器，神经网络软件，对象名解析服务以及实体标记语言6方面。

（四）、地理信息系统(GIS)地理信息系统(GEO-information system),是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机软硬件支持下，对整个或局部空间中的有关地理信息分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS所处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其相互关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感数据、属性数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

典型的GIS系统结构如下：

物理网技术是构建“智慧地球”、“智慧城市”、“智慧物流”、“智慧能源”、“智慧电力”等基础，其技术的发挥，必须将每个传感器和动态信息进行空间定位，摆脱单点应用的限制。而地理信息系统正好为物联网技术的发展提供了所需的空间基础，还可以进行空间处理、空间分析、建模等功能，并且有利于跨行业、跨地区的数据共享及相互操作，是物联网发展的强劲动力和重要支撑。

（五）、智能技术

智能技术是为了有效的达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段，它是一些列技术的统称和综合应用。目前较为成熟的智能技术主要有：机器学习、数据挖掘、语言网格、知识网格、自主计算、神经计算、内容计算和专家系统等。智能技术的发展很大程度上促进了人们所处的物质世界的数字化、网络化和智能化。

物联网的重要价值之一在于它试图将世界中的物体以传感和智能的方式关联起来，因而智能技术也是物联网成功实现的关键技术之一。通过将智能系统植入物体，如嵌入式芯片等，使物体能够主动或被动的与用户进行沟通和交流，从而具备一定的智能性。

五、物联网技术的应用

物联网应用领域非常广泛，大到国际性军事反恐、区域性的城市交通，小到家庭、个人。当物联网与互联网、移动通讯网相联时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”过渡到“感知”阶段，并进一步过渡到“控制”阶段，应用前景十分广泛，正如IBM所描述的“智慧地球”理念一样：

“我们把智慧系统嵌入系统和流程当中，使服务的交付、产品开发、制造、采购和销售得以实现，使从人、资金到石油、水资源乃至电子的运动方式都更加智慧，使亿万人生活和工作方式都变得更加智慧。”

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体的说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种设备中，然后将物联网与互联网整合起来，实现信息的共享，是物体达到智慧状态，并且使人类能够随时捕捉物体的动态信息，从而提高资源利用率、生产力水平，改善人与自然之间的关系。

（一）、车辆定位与监控

该类应用是将GIS系统与物联网技术充分结合，从而实现车辆的准确定位以及跟踪其实时的运转情况，如机器部件是否正常运转，汽车油耗程度等等。该类应用典型的系统拓扑结构如下：

系统描述：

 油箱传感器安装在油箱内部采集油箱液位数据；  采集和传输设备安装在驾驶室内；  中国移动GPRS覆盖整个中国地区；

 油量监控应用系统PC服务器部署在运营商IDC机房；

 企业办公网络可以通过internet,通过浏览器访问油量监控系统web获得服务；  管理人员手机访问GPRS服务，无线访问油量监系统Wap服务。

（二）、无线医疗

很难想象病人无需住在拥挤的病房就能享受到同等医疗服务，然而随着物联网技术的 快速发展，它正逐渐成为现实。通过将相应的无线监测设备与人体绑定，或者人体直接带上无线设备，或者将其植入人体的某个器官，远程的医疗服务中心就能够随时捕捉到人体的生理和病例变化，既能够提高疾病的预防能力，同时还能及时追踪疾病的监控和治疗情况，得到病人的病人的及时反馈，而且大大节省了病人的看病时间和成本，医院的病房安排。

戴着“多功能手表”

（三）、智能电网

优化电力工业的结构和布局，减轻电力发展对资源和环境的依赖，是我国电力工业当前和今后一个时期必须给与高度重视的一个重要问题。物理网技术的成熟为解决这一难题提供了可行的解决方案。在当期整个电力系统的生产、储存、配送、输送和消费的各个环节，存在着生产效率低下、传输浪费严重、配送安排不合理以及消费不能及时反馈的诸多问题。智能电网则通过终端遥感器在客户之间、客户和电网公司之间形成及时链接的网络互动，实现数据的实时、高效、双向的效果，从而提高电网的综合效率。在智能电网的指导下，电力资源将在充分满足用户需求的情况下，实现合理的生产、科学合理的配送计划、以最低的成本进行电力传输；而不再是由供向需的单方向流动。

（四）、智能物流

物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域明确提出要把物联网最为发展的重点。目前我国物流领域成本偏高，占总成本的18%-20%。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。具体来说，可利用物联网相关技术对包裹进行统一编码，嵌入EPC标签，这样在物流途中就可以实施监控，有利于及时发现物品运输过程中出现的问题；另外，通过RFID技术读取EPC编码，并将其传输到数据处理中心，可供企业和消费者实时查询，切实增强用户满意度，有效提高物流服务质量。

（五）、农业生产

物联网在农业生产上的应用同样广泛，主要体现在远程控制和实时采集方面。智能农业可以通过无线信号收发模块传输数据，实时监控大棚的温湿度、光照、土壤酸碱性、CO2浓度等影响农作物生长的重要因子，并随时进行科学处理，从而确保农产品的正常生长，提高农作物产量和质量。另外，在农作物的销售环节，可以运用成熟的物联网技术在农产品基地与消费者之间搭建网络消费平台，这样可以让消费者了解农作物的生长过程，从而在最为需要的时候购买到最为舒心的产品。

六、结语

继计算机、互联网两次浪潮之后，物联网技术定义应用和普及必将带来新一轮信息产业浪潮。事实证明，这一趋势已经不可阻挡。它不仅会带来产业的变革，还会对管理模式、人们的生活方式产生深远影响。随着物联化与智能化技术的不断提高，智慧将充斥在地球的每一个角落，我们将享受到最新的科技文明成果，并依靠这一成果科学合理的规划、指导工业生产、农业安排、医疗卫生、城市交通、能源开发、自然保护等等，我们期待这一天的早日到来，并为之而不懈努力。

参考文献：

[1] 呈

曼 王让会，《物联网技术与应用》，《物联网与地理信息系统》，2010。[2] 甘志祥，《物联网的起源和发展背景的研究》，《现代经济信息》，2009。[3] 百度百科，。[4] 《物联网周刊》，2010年03月

物联网及油田应用 第2篇

 物联网是一个信息承载体，让物理对象实现互联互通网络。

 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

 它具有普通对象设备话、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。 物联网分四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层。

感知识别层 RFID、传感器等智能电子产品。

网络构建层：无线城域网 WIMAX，无线局域网WI-FI，无线个域网蓝牙 Zig bee，无线广域网 移动通信及其技术，互联网  主要特点：

网络终端层面 联网终端规模化、感知识别普适化 通信层面

异构设备互联化 数据层面

管理处理智能化 应用层面

应用服务链条化 第二章 自动识别技术与RFID  自动识别技术：光符号识别技术

语音识别技术：语音拨号、语音导航、室内设备控制等。生物计量识别技术：虹膜、指纹识别技术

IC卡技术：集成电路卡，通过嵌入卡中的电擦除式可编程只

读存储器（EEPROM）集成电路芯片来存储信息。

按是否有微处理器：存储卡、CPU卡

按与读卡器通信方式：接触式、非接触式IC卡 存储容量大、安全保密好、CPU卡数据处理能力

条形码技术：扫描和译码

信息密度低、容量小

二维码技术：阅读器（扫描装置和译码装置）

存储量大、抗损性强、安全性高、可传真影印、印刷多样性、抗干扰能力强

 射频识别技术：利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过传递信息达到识别的目的。

应用：工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、高速 公路自动收费、物品管理、门禁系统 五个组件构成：阅读器（传送器、接收器、微处理器）、天

线、标签

标签的数据存储方式主要采用EEPROM 标签分类：被动式、主动式、半主动式 频率：低频LF 30-300k高频HF 3-30mhz 超高频 UHF300mhz-3ghz 应用：门禁、公交卡、邮包跟踪、道路收费、跑步计时、商品防伪 第三章

 传感器：能够被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置  传感器组成：敏感元件、转换元件、基本电路

 传感器分类：热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏等  传感器设计需求：低成本与微型、低功耗、灵活性与扩展性、鲁棒性  传感器应用：小区安防、夜间作战、红外温度计、酒精检测、空调、洗衣机、手机、汽车、家居

 ETX 无线传感网中路径选择指标（选择最小代价的路径） CTP 数据收集协议  Drip 数据分发协议

 无线传感网应用：救援、军事、环境监测 第四章

 定位系统是感知识别层

 位置信息三大要素：时间、空间、人物

所在地理位置时间、所在地理位置、所在地理位置对象  GPS系统三大组成部分：宇宙部分（24颗工作卫星）

地面监控部分

用户设备部分（三点定位）

定位原理：三点定位

典型应用：空间位置服务（汽车防盗紧急救生定位、交通导弹导航）

时间服务（CDMA通信系统、电力系统）优点：精度高、全球覆盖

缺点：定位速度、启动慢，室内效果差、需GPS接收机  蜂窝基站定位（移动通信）

定位方法：（单基站）COO 优点：简单快速、适用紧急情况 缺点：不精确

（多基站）TOA、TDOA需三个基站（AOA需两个基站）优点：不需接收机、启动快、室内可接受 缺点：精度低、造价高  无线室内环境定位

多径效应、阻碍作用（波长长，传播距离长，穿透力弱）

RSS技术 利用信号强度，利用已有无线设备（蓝牙、WIFI）

 WI-FI基站定位

无线AP定位

AP三参数：MAC地址、SSID名称、RSSI信号强度  定位技术

基于距离TOA

需参考点和测量目标时钟同步

基于距离差TDOA 参考点和目标不用同步，参考点之间需时钟同步

基于信号强度RSS  新型定位技术：网络定位（适用于无线传感网、自组织网络）

通过少量位置已知节点定位出全网络节点 挑战：保证信息精度又保护个人隐私

大规模应用（庞大的数量增长、为RFID所用）

第五章

 1G 模拟通信

AMPS系统

2G 数字通信

CDMA、GSM系统

3G IMT-2000系统（W_CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）4G LTE 5G 超低时延、低成本、低功耗、超可靠、全球覆盖 第六章

 无线网络的基本组成：无线网络用户

无线连接 基站

 无线网络分为四类：

无线广域网 覆盖整个城市甚至国家

1.通过多个地面相邻基站接力传播 2.通过通信卫星系统传播 1G模拟信号

2G数字信号 GSM（全球移动通信系统）、CDMA（码分多址）

带宽10Kbps 3G CDMA2000、TD-SCDMA 带宽2Mbps 无线城域网 覆盖整个城市 WIMAX

带宽75Mbps 无线局域网 WI-FI 无线个域网 蓝牙 30m 1Mbps

红外线 1m 100Kbps  无线宽带网络 带宽超过1.54Mbps（WIMAX、WI-FI、3G） 无线连接特点：

1.信号强度衰减 2.非视线传播 3.同频信号干扰 4.多径传播干扰 5.隐藏终端问题  WI-FI的IE802.11协议

最大带宽 100Mbps（600Mbps）

架构 1.基站模式

基本服务组：一个基站和多个无线网络用户组成

被动扫描 接入点周期性广播识别帧 用户收集帧并发送请

求建立连接

主动扫面 无线网络用户主动广播探测帧

2.自组织网络 没有基站

无线设备相对集中且有限WI-FI接入点无法覆盖

介质访问控制协议CSMA（用户先监听信道，占用则不发送数据）

CSMA／CA 冲突避免（802.11使用）即使信道为空，也为

避免冲突等待一小段时间再发送数据

CSMA／CD 冲突检测（以太网使用）

使用CA原因：1.CD需全双工，硬件代价高

2.无线信号衰减 隐藏终端使信号难以检测

隐藏终端问题解决：RTS、CTS预留信道（CA向接入点发送RTS，接入点广播CTS，RTS发送者发送数据）

 WIMAX的IEEE802.16协议

架构 基站模式 介质访问控制

全双工信道传输、可扩展性、QoS（时分多址转换）

第七章

 物联网对海量信息存储的需求

 大数据：数量大、种类多、速度快、价值高  网络存储体系：DAS直接附加存储

将存储设备和主机通过缆线直接与服务器或工作站相连

优点 好管理、成本低、结构简单

缺点 信息孤岛，对存储资源利用低、资源共享能力缺失

NAS网络附加存储

计算机连接到一个仅为其他设备提供基于文件级数据存

储服务的网络

优点 网络的存储实体实现文件级别共享、性能增强但依

赖于网络流量 SAN存储区域网路

通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构

优点 支持服务器从SAN启动、存储共享、存储管理简

化、提高存储空间利用率

 数据中心：计算机系统及其配套设备、数据通信连接、环境控制设备、监控

设备、安全装置

Google数据中心

软件技术 GFS、MapReduce（针对超大规模数据集的编

程模型和系统）、Big Table（分布式存储系统）降低数据中心成本：服务器成本（及时应对需求的动态变化）、网络设备成 本、能源成本（减少能耗）云计算

 云计算对服务器要求：稳定性、可用性、安全性

对操作系统要求：Linnux  虚拟化方式

应用层虚拟化（效率低）、内核层虚拟化（方便学习扩展，效

率较高）、半虚拟化（最高效）、硬件辅助虚拟化、沙盒（消耗

资源少，安全性高）、Docker 第十一章

 RFID安全隐患：窃听、中间人攻击、欺骗重放克隆、拒绝服务攻击、物理破

解、篡改信息、病毒

RFID隐私问题：信息泄漏、跟踪

物联网在油田的应用 第3篇

一、油井生产远程采集传输系统

1. 一体化示功仪系统

结合码分多址功率作为该系统的重要设备, 其核心是16位微的处理器, 其采集终端集合了收购、贮存、2.4gbit/Zig Bee的无线微功率模块。而该系统的有杆抽油机里面安装了测功机, 其内置了一个可以进行加速度的传感器, 一个负荷性的传感器, 以及相应的模块和电池。在远程模块上, 综合指标是通过把负荷的传感器以及加速度的传感器采集而来的数据, 进行数据的过滤和处理, 最终形成一个指标图, 然后由远程模块传送到油井生产基地的服务器。系统还可以扩展采集温度, 电力和其他数据, 传感器数据通过无线模块、无线传输的综合指标, 功率计和测功机, 加入无线接收模块, 可以获得传感器数据。该系统整体上安装比较方便, 而系统的维护也很简单, 其可靠性和性价比相对都比较高。

2. 全无线采集传输系统

无论是何种传感器, 它都是由短距离的无线方式进行传输的, 也就是Zig Bee传输, 这种传输方式将采集的数据传输到终端, 再由终端将这些数据传递到油田生产基地的服务器上。这种无线系统对任何类型的油田都可以得到较好的应用, 它能够有效解决油田、天然气以及水生产中出现的采集数据问题, 通过采集数据再进行传输, 同时也能够解决油井生产中其他的工作问题。在油井生产中通过远程进行实时监测, 不仅降低了油井生产和管理的成本, 提高能源的使用率以及油田生产的效率, 而且还有效防止破坏、盗窃等行为, 以此确保油田生产的安全。该系统具有的优点, 能够监测参数多油和水的环境, 并实现无线数据传输系统。该系统的安装和维护都很简单, 使用较便捷, 系统功能较齐全, 操作较安全。

3. 丛式井系统

只有具备丛式井或者其距离不超过500m的井组, 才可适用于丛式井系统。这个系统的传感器都是经过统一的编号的, 由无线模块和井群之间的远程交互, 以此来采集和传输数据。井组坐标数据这一模块, 系统传感器网络、本地的储存以及全部油井生产的数据采集和管理, 是负责把这些数据由无限网络的传送, 来发到油井生产的服务器上。这个系统不再局限于远程控制终端只可以单个管理的这一现象, 它减少了远程控制终端的使用次数, 省去了通信的成本, 很大限度上合理配置及优化了井组数据的采集系统。该系统不仅可以集中管理油井生产、节约能源成本, 而且可靠、开放、灵活, 其性价比较高。这种系统包括井群远程终端单元、数据传输扩展模块、无线模块以及各种系统传感器。

二、油井生产远程管理系统

油井生产远程管理系统共有6个子系统, 具体如下:

数据采集:采集图, 功率, 功率因数, 电压, 电流, 压力油, 套管压力和生产参数。

数据管理:产生油井的静态数据库, 实时动态数据库, 生产设备, 油井生产日常数据库, 以及数据查询, 动态地图和地图的查询。

分析预测:由特定的参数, 使用油水复合方法、采液指数法等方法, 对油井生产进行相关的可能性预测。

工程分析:主要用于深井和超深井、水平井、井电潜泵采油等, 以及结合管的设计和检查等。

远程计量:根据实测示功图, 压力, 温度, 速度及电力参数, 来分析杆/无杆泵的工作状况, 从而建立先进的适合石油生产的数学模型和算法诊断;对各个条件复杂的油井生产量进行计算;对采集的各种有效数据进行研究和总结。

优化设计:由开采油井的历史数据以及当前油井开采的数据进行分析, 实现分析应用及仿真功能, 对当前的油井工作进行智能化地判断、估算, 并且根据油井生产的操作过程中出现的问题和维护等信息, 提出有效的解决方案。

三、油井生产远程控制系统

该系统的远程控制系统, 与电泵井和螺杆泵井工况进行实时采集, 实时分析, 实时控制, 而且还与遥控开关, 抽水井和远程遥控功能相关。通过收集, 控制指令自动完成实时监测工作的压力, 温度, 电参数等, 控制远程电动机启停, 以此保证远程控制的快速且精确, 缓解油井工作人员的劳动压力, 提高油田的自动化管理水平。远程控制系统实现了油井生产的远程管理, 对远程的动态数据得以采集并传输, 控制远程的变频单元图, 在得知压力、温度和电参数数据的情况下, 分析和诊断远程控制结果, 并选择最佳的变频计划和启停计划, 以此达到最高效率的油井生产设备的变频远程控制, 最终实现最好的油田应用效果。

结语:油井生产远程监控系统, 包括远程采集传输系统、远程管理系统以及远程控制系统, 其作为物联网的核心应用, 对油井生产有重要的意义。通过远程监控系统, 不仅可以分析并管理油田的生产信息, 把握生产动态, 而且能够有效控制油井的健康运作。

参考文献

[1]刘旭, 马文星.油井射流排砂泵扩散管出口流场分析[J].吉林大学学报, 2010 (03) .

打通油田物联网 第4篇

目前，油井的数据采集及控制在很大程度上还是靠人工完成，工人必须到现场采集包括油井示功图、油压、油温、流量以及产量等相关数据，工人劳动强度较大，而且数据的准确性、可靠性相对较低。此外，油田现场数据采集点大多存在环境恶劣、地势复杂、铺设固定通信线路成本较高的问题，因此，完善油田物联网的建设对于实现油井自动化管理，提高工作效率，保证数据采集的准确性、可靠性以及加强现场事故的应急处理能力都具有非常重要的意义。

油井无线传感网

物联网在数字油田的核心应用是油井生产远程监控系统，该系统包括油井生产数据远程采集传输系统、油井生产远程分析管理系统、油井生产远程控制系统三个子系统，通过传感器、摄像头等设备对油气井生产数据进行采集，通过传输终端把信息发送到生产管理部门，以便其对信息进行分析处理，从而掌握油井生产状况，并进行必要的远程控制。

目前，油井无线监控系统大多采用集群电台、GPRS/CDMA 模式，由于移动通信网关节点系统建设费用昂贵,只能覆盖在用户较集中的地方,而许多地域偏僻、人烟稀少但又需要进行监控的水利、电力、油田矿山等地区则无法覆盖到或者信号相对较差。

在此情况下，基于ZigBee网络的油井无线远程监测系统，可以通过在现有移动通信网络覆盖不到的盲区组建ZigBee网络，并选择在信号覆盖区域中的任意节点接入现有的移动通信网络。不仅节约了成本，而且很好地解决了采集点处在通信盲区的问题（见图）。

对于无线传感器网络来说，一个简洁的、容易实现的、高效的无线通信协议是其实现性能成败的关键。

IEEE 802.15.4标准是针对低速率无线个人局域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）的通信标准，它把低功耗、低成本作为设计的主要目标，旨在为个人或者家庭范围内的不同设备之间提供统一标准。ZigBee协议在IEEE 802.15.4标准的基础上制定了网络层、应用层及安全层，是一个完整的标准协议，已经成为无线传感器网络的国际标准协议。

ZigBee协议栈由应用层（APL），包含应用支持子层（APS）、应用框架（AF）和ZigBee设备对象（ZDO）、网络层（NWK）、MAC层和物理层（PHY）组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定，物理层和MAC层由IEEE 802.15.4标准组织制定。各层之间通过管理实体进行网络的组建和各层的管理衔接，通过数据实体进行数据传送。

从实际应用的角度看，无线传感器网络在计量参数密集但数据流量不大的油井数据采集、实时监控、报警控制、矿区电子警察、水电表远程集抄、辅助应急通信等场景中表现出很好的应用优势。

基于ZigBee网络的油井无线远程监测该系统由基于ZigBee协议的油井无线监测网络和基于GPRS网络的远程数据中心两部分组成。

无线监测网络主要由现场采集节点、路由节点和网关节点组成。现场采集节点根据需要灵活放置在抽油机井设备上，实时获取抽油机的泵井电机电流、功率因数以及井口压力和温度等参数。路由节点将单个油井的监测数据进行整理，并通过ZigBee无线网络将数据以帧的形式传送至网关节点。网关节点作为协调器与各路由节点进行动态组网构建Mesh网络，在传输过程中监测的数据可能被多个路由节点处理,经过多跳后汇集到网关节点,再由网关节点传送至GPRS网络，最终将数据传送到远程的控制中心。远程数据中心通过GPRS模块获取数据，通过RS232接口上传至监控中心PC机。主控室对数据进行分析和处理后再将反馈信息传送回现场,从而实现了监控的信息化、自动化与实时性。

无线通信网络软件子系统用来实现对监测数据的采集和处理，并进行ZigBee和TCP/IP协议的转换，完成对数据的远程传输。监控中心软件用来实现接收和发送基于TCP协议的IP数据包，以实现GPRS终端的IP协议通信。软件利用Visual C++6.0提供的casyncsocket字库将IP地址、主机名等转换过程中涉及的许多复杂的变量类型简化成字符串和整数轻松实现socket编程通信；利用MSComm控件实现串行通信。上位机完成串口的初始化，接收下位机发送来的数据，在传输完成后关闭串口。数据接收完成后，利用软件Access2000对采集到的数据进行存储，以便对抽油机的工作状况进行分析，同时方便用户对存储的数据进行选择和查找。

应用ZigBee技术的油田物联网的油井无线远程监测系统表明，可对有线无法到达的区域或者有线可以达到投入成本高的区域，进行有效、实时、灵活的检测，从而构建成统一管理、数据共享的油井无线远程监测管理信息系统，极大地提高了油井设备的作业效率，并降低了网络组建和运行的成本，从更长远的角度看还降低了人力成本等，对于实现油田生产管理的信息化和自动化具有重大意义。同时，由于油井无线远程监测系统具有低功耗、低成本独特优势，以及低延迟、较长的传输距离，还可实现128位的AES 加密、高扩展性的灵活的组网方式。

推动多应用并举

目前，国内油田公司在多年全业务应用的基础上，通过对物联网的系统分析和定位，提出了“需求导向、资源整合、技术集成、快速见效、促进创新、带动产业” 的演进思路。即以油田各方面需求为导向，以应用为核心，深入挖掘物联网在油田生产和生活应用的空间；加强传感器技术、无线传感器网络技术、定位技术等物联网技术集成和资源整合，提供更多、更广泛的物联网业务应用。

近年来，无线传感器网络在油田物联网应用中得到了广泛应用，其油田应用领域已经从开发矿政管理、智能交通、智能建筑、智能社区等探索居民便利生活方面的物联网服务模式，开始向油气生产自动化、油气储运信息化、企业管理信息化、矿区智能化等核心生产管理领域扩展。

在油气生产自动化领域，利用基于ZigBee技术的无线传感器网络，使得油气井数据的自动采集、分析和处理变得更加容易，可以作为决策辅助系统的重要组成部分。例如炼化工厂内危险化学成分的检测、火警的早期检测和预报、高速旋转机器的检测和维护等。这些应用不需要很高的数据吞吐量和连续的状态更新，重点在低功耗，从而最大程度地延长电池的寿命，减少ZigBee网络的维护成本。

在油气储运信息化领域，内置在输油管道或输油车轮或者发动机中的传感器（比如管道液压检测系统、轮胎压力监测系统），要求内置的无线通信器件传递信息，电池有较长的寿命（大于或等于轮胎本身的寿命），同时无线通信能够克服嘈杂的环境和金属结构对电磁波的屏蔽效应。

在企业管理领域，借助于基于ZigBee技术的无线传感器网络，可准确而且实时地监测每个员工的位置，甚至员工血压、体温和心跳速度等健康信息。从而对监测员工的生理状态，更好的提高工作效率。

在矿区智能化领域，也是ZigBee技术大显身手的空间。在油田矿区可联网的设备包括电视、录像机、PC外设、门禁系统、窗户和窗帘、照明设备、空调系统和其他电器等。这些电器设备引入ZigBee技术后，将大大改善人们矿区居住环境和舒适度。同时基于ZigBee技术的遥控器可实现全球漫游和无缝使用，在一定程度上进一步降低设备的生产和使用成本。(作者单位：高毅夫 中国石油勘探开发研究院; 叶铭 克拉玛依红有软件公司北京分公司;胡静 中国石油集团东方地球物理公司信息技术中心)

物联网应用领域及实例 第5篇

案例

（一）上世纪九十年代，随着我国改革开放的迅猛发展，出现了大规模走私的暗流，发生多起轰动全国的诸如“厦门远华走私大案”、“湛江走私案”等恶性走私案件，海关总署面临着巨大的反走私压力。其间，海关总署虽然已全面推广了H883通关信息工程，将全国海关通关工作纳入了计算机管理，但对集装箱货物的实体监控尚存在漏洞。面对严峻的反走私形势，1998年海关总署推出了“现代海关制度改革”，并将建设海关“物流监控工程”作为重要举措进行部署。

物流监控工程的基本内涵是：以海关通关系统为依托，采用先进的监控检查技术、集成多种技术和平台、多平台联网整合的综合应用系统工程，对进出境运输工具和货物在海关监管的时间、空间内的进出、装卸、存放、移动和处理，实现全过程全方位的监控，达到严密监管、快捷通关的目的。其特点一是以集装箱、车辆为监控对象的全程监控；其二是架构在海关专网及本行业信息平台上；其三所采用的多项检查与监控举措也是源于传感网技术的基础上。其中，卡口控制与联网系统是物流监控工程的关键环节。

1、物流监控工程就是物联网

众所周知物联网就是传感网。十年前，公司以传感网的理念与技术优势，参与了海关物流监控工程建设（传感网建设）。近年来，在“智慧地球”、“无线宽带网”的声浪中出现的“物联网”，实际就是传感网在互联网进入3G（4G）时代的一个新概念。而从上述海关物流监控工程与传感网的内涵及架构来看，“海关物流监控工程”就是海关行业依托海关专网，以集装箱及车辆为监控对象的一种区域性物联网（也是物联网初级阶段）。这也是以物联网的概念对“海关物流监控工程”的诠释。正如温家宝总理在看了本公司的“海关物流监控工程”演示汇报后，一语破的，“这就是物联网！”。

由于海关是国家执法部门，其监控信息保密性高，因此海关在其专网上构建物联网，不仅是物联网初期阶段的应用，而且未来大规模在互联网上运行时，这种局域性物联网也是不可或缺的，这也是海关行业的特点所致。

2、海关物联网的建设

海关物联网建设的起步基点是卡口控制与联网系统的构建，它是由传感器组群——海关专网——信息处理平台三部分组成，也叫做“智能卡口”。以它为核心结点，可以将船舶管理——堆场管理——转关——远程监控中心——H986联网等环节连接起来，从而实现集装箱车辆的全过程全方位的监控，达到严密监管、快捷通关的目的。

其后，随着海关特殊监管区域（保税区、出口加工区、物流园区、保税物流港等）的监管需要，除继续采用了“卡口控制与联网系统”外，还在围网监控方面采用了红外报警（光电传感）及视频监控等手段。在特殊监管区的转关、直通关环节，又采用了电子关锁（RFID）及GPS（无线定位）等手段，实现了区港联动，区区联网，使特殊监管区的监管工作步入了更严密、更高效的智能化管理阶段。

近几年海关为整合海港、空港、邮局以及特殊监管区等各监管场所的多个监管平台，开始建设关区统一平台工程，使直属海关逐步实现关区物联网的智能化管理，从而实现全关区严密监管、快捷通关的目标，以推动海关物联网向更高更广的方向拓展。公司积极与海关配合，十年来完成了海关物联网建设工程150项，参与了数千个海关通道建设。在42个出口加工区、29个保税物流园（中心）、6个保税物流港、5个保税区及综合区完成了局域性物联网建设。目前已建成的全国海关物联网（局域性）覆盖了全国24个省区的39个直属海关（除拉萨等几个地处边远且业务量小的海关外）。海关的物联网建设可谓十年磨一剑，无论从海关物联网建设的深度、广度，还是从取得的显著的社会与经济效益来看，海关物联网建设都居于全国各行业物联网建设的前列。

3、海关物联网建设中的技术创新

公司在海关物联网建设中，与各地海关密切合作，克服重重困难，不断进取，在研发技术及应用拓展方面取得了多项创新。

发挥企业优势，创建第一个“电子眼”工程

1999年，公司与南京海关合作，在南京建成全国海关第一个以图像识别技术为主打的集装箱自动检验卡口，被媒体誉为海关打击走私的火眼金睛——“电子眼”。该项目采用摄像头及图像识别技术，将采集的集装箱箱号及车号与卡口处理系统的报关数据进行核碰、比对，自动发出“查验”或“放行”指令，严密了监管，提高了通关效率，在全国海关物联网建设中起到了先导性、示范性作用。

2000年9月，海关总署为全面铺开全国海关的物流监控工程，在大连海关召开了现场会，向全国各海关推介一种新的海运全过程全方位的物流监控模式。公司凭借图像识别及RFID应用技术的优势，承接了此项高难度的全国海关示范工程。并与大连海关密切合作，经过短短四个月便完成了涵盖集装箱监管六个主要环节（船舶管理——堆场管理——自动检验卡口——转关——H986联网检查——远程监控中心）的全过程、全方位监管的物流监控工程。这是一种用高科技手段实现严密监管、快捷通关的新模式，对海关打击走私，确保国家关税征收起到了可靠的保障作用。

此项目是海关建设以卡口控制与联网系统为核心的更大规模的传感网应用，也是物联网成功建设的一个范例。

2004年，南京海关根据本关区（江苏省）业务现场分散，监管业务种类多的特点，与本公司合作实施南京关区场站联网及关区统一平台建设。由此，整合了不同时期建设的诸多小业务平台，理顺互联配合关系，强化了南京关区整体监控力度，实现了全关区严密监管快捷通关的目标。这是一个覆盖全关区较大规模的物联网（局域性）的建设工程，也是对各业务现场的物联网（局域性）子网的整合与创新，对全国海关起到了良好的示范作用。

4、RFID基础件研发及技术创新

电子锁（封）是搭建物联网的关键基础件。公司从2000年就致力于海关物流监控工程关键件电子关锁（封）的研发，迄今已研发出电子关锁（封）系列产品。由于其不使用电池、距离远、方向性强、保密及防伪性能好，受到海关用户的好评，先后在南京海关及厦门海关等现场使用，效果良好。该产品为海关集装箱运输途中严密监管提供了十分可靠、有效的手段。另外，公司系列产品（915无源）不仅可以满足海关的高防伪性及高可靠性的要求，还便于在不久的将来与智能集装箱接轨（目前中集公司正在开发的智能集装箱就是采用915无源RFID电子标签，近年台湾高雄港电子关封也用915无源RFID），能适应物联网的跨国界发展需要。公司研发的超高频915无源RFID读写器及电子关锁（封），是物联网建设重要的基础件及中间件，以上项目的创新研发也为我们今后的物联网建设打下了坚实的基础。

在建设海关物流监控的实践中，公司与海关密切配合，充分利用公司在图像识别及RFID应用技术方面的优势，深入研究并把握海关监管业务流程的行业特点；采用图像识别与RFID综合应用、数据捆绑联网等创新举措，将箱号识别率提高到99%以上，其综合应用水平达到了国际先进水平。

由此，公司科技得到了政府的信任与褒奖。2 0 0 6年海关总署将“全国海关卡口设备总集成商”的重任交给公司，多次被政府授予“优秀民营企业”称号，今年温总理亲自到公司视察也充分体现了政府对我们的信任、鼓励与期望。公司在海关物联网建设上取得的成绩，这首先得益于总署领导高瞻远瞩，于本世纪初就英明决策启动物流监控工程（海关物流网建设），给了我们得以发挥公司技术特长的空间；另外，也得益于总署监管司、加贸司、科技司的领导多年来给予我们具体的指导与帮助；还得益于各地海关同志与我们的紧密合作。目前，全球物联网大规模建设的春天已经来临，海关物联网建设方兴未艾，我们将竭心励胆继续拼搏为物联网建设事业做出新的贡献。

案例

（二）1、系统概述

车辆管理，是利用RFID技术对所属辖区内所有车辆进行智能且有效的管理。由于使用机器进行识别，提高了识别率，以免发生漏查、错查现象，大大减少了由于识别不清而出现的各类纠纷，既可提高工作效率，又可加强交警部门的管理力度。对城市出租车进行切实有效的管理，保障国家、人民的利益。

现代社会，车已经成为人们出行的必不可少交通工具之一，具有非常巨大的市场。但是，路面上来往的车辆往往参差不齐，假牌车、套牌车、走私车、肇事车、违章车、黑车、报废车等等，这些无疑是给路面交通埋下重大隐患，给人民财产造成损失。乱闯禁区、超速等交通违法行为尤以各种“黑车“最为突出；对从事客运的“黑车”来说，由于成本低廉，车主通常都会以较低的价格与正规营运车辆恶性竞争，严重扰乱了客运市场和营运秩序。然而，这些车往往都经过改装修饰，这种情况下，交通警官仅用肉眼有时候很难把它们辨别出来，要辨认出来，往往都得靠交警近距离的人工停车审查管理，这无疑给交警增加了劳动强度，同时也给合法车辆停车稽查带来不良影响。因此，我们需要利用科技的手段，对此实行管理，使交警能够迅速准确判别车子是否是合法车，在一定意义上还可以提高社会治安，减少车辆抢劫偷窃案件，减少人民财产损失，或者在发生此类案件时，可以提高破案率。

北京科技有限公司推出的RFID车辆远距离识别系统已经成功应用于车场车站、停车场以及集装车辆中，应用之后明显提高车辆的管理效率，提供了智能化车辆管理。RFID识别系统对车辆进出全自动化数据采集，一方面大大提高了树立全新的城市车辆管理的形象，预防了人工操作的漏洞，有利于资料存档，保证车辆信息的安全与可靠，二方面大大地促进了城市及政府企业的自动化建设步伐。

北京科技技术的出现将为远距离信号识别、数据传输领域的运用提供强有力的技术保障，为现代化车辆管理提供最优秀的解决方案。

综述，我们就是要解决常规条件下“停车稽查”的问题，实现“不停车稽查通关”。

3、系统简介

本系统充分利用了科技技术。作为专业致力于远距离射频识别技术的研究和开发的高科技公司，我们在综合了各产品技术的优缺点以及实际运用后推出了“CY-RFID”，采用了当今先进的0.18uM的芯片技术，使 RFID的性能得到了本质的改进，开创了远距离识别技术的新纪元，它彻底解决了远距离、大流量、抗干扰、超底功耗、高速移动的标识物的识别难题，而且成本较以往大大降低。对于在人、车、物的远距离识别、定位、跟踪、数据传输等方面的运用提供了非常先进和有效的技术保障。（1）、系统功能介绍

该系统适用于对车辆不良现象的考查，如稽查假、套牌车辆，稽查违章、肇事逃逸车辆，稽查其他各类型的违法车辆，其它扩展功能等。

在合法车辆的内部挡风玻璃后安装一个录有该车车辆信息和车主信息的有源远距离识别卡，管理平台和数据服务器适时将相应信息下传至各稽查系统（手持机PDA远距离读卡器）；在所有合法车辆均安装了远距离识别卡的前提下，手持稽查系统定向接收到电子信息并显示出相应的车辆信息，执法人员将车辆的物理特征与显示的车辆信息进行比对，不相符者或接收不到电子信息者为假、套牌车辆；车载稽查系统或固定稽查系统通过图象识别系统和电子信息接收系统对指定车辆的物理特征和电子信息进行自动比对，信息不一致或系统只接收到图象信息者为假、套牌车辆，系统将立即语音和数显报警，执法人员可及时实施拦截检查或通知下一路口执法人员实施拦截检查。A）稽查盗抢、走私车辆

将被盗抢车辆的车牌号码等信息通过管理平台，录入稽查系统，并加入到黑名单，如果被盗抢的车辆沿用原来的车牌号码，当驶入稽查范围时，系统能即时监测到并报警；如果不用原来的车牌号码，则将被视为假、套牌车被识别并拦截，进一步核对车辆特征后可确定是否为盗抢车辆。对于走私车，由于无法获得合法牌照，只能是假、套牌车，同样会被及时查获。B）稽查违章、肇事逃逸车辆

将违章、肇事逃逸车辆的车牌号码及违规记录等信息通过管理平台，录入稽查系统，并加入到黑名单，当这种车辆驶入稽查范围时，系统能即时监测到,并提示该车辆特征及违章、肇事逃逸等情况，执法人员可即时进行拦截。C）稽查其他类型的违法车辆

系统还可将报废车辆、未年检车辆、欠费欠税车辆等问题车辆的车辆和车主信息录入管理平台，并加入到黑名单，当这些问题车辆驶入稽查范围时，系统能即时监测到,并提示该车辆特征及其违规情况，执法人员可即时进行拦截执法。D）其它扩展功能

系统提供了多种功能接口，可以很方便地增加交通管理和公共安全需要的功能，例如高速公路不停车收费，小区及停车场出入管理、车辆驾驶员身份判定等；再结合GPRS技术，可实现远程车辆状态监控、被盗车辆远程熄火、车辆违章自动告知等功能。（2）、工作原理

车辆识别管理系统的核心技术是车辆的自动识别和自动判别。基于有源RFID技术的车辆自动识别系统(Automatic Vehicle Identification-AVI)，包括车载射频标签，固定基站AVI、手持基站AVI系统。这里我们介绍手持的方法,原理如下：

在一些应用中，如公安刑侦、路政稽查、重要会议安全保卫，需要配备手持的AVI系统，随时开动并停靠在指定的路旁，对过往车辆进行突击检查和识别。手持AVI系统通过GPRS方式，与系统控制中心保持通信联系或进行数据信息交换。如果需要报告手持AVI系统的位置，只需要通过GPRS，向指挥中心传输移动站的地理位置。在某些应用场合，还可以使用简式移动稽查设备（ML-M4000P PDA手持读卡器）。稽查人员可以在某些狭隘地带使用PDA读卡器检查过往车辆。PDA阅读器事先下载了车辆信息，一旦读取到不合法信息，则立即报警。（3）、系统组成

本系统主要由远距离2.4G防拆卸有源电子标签，手持PDA读卡器和后台管理软件三部分组成：

电子标签是一种有源电子射频卡，功率约为1/1000瓦，超低功耗，其内存可作到存储包括车辆型号、车牌照号、车主的相关资料等各种信息，是一个完善的汽车身份卡和信用卡。手持PDA能够对电子标签进行读取操作，同时通过GPRS与信息管理中心联系，进行信息实时显示。

后台管理软件为专门面向车辆识别管理而设计的。（4）、系统特点 ①基本特点

1、防伪 每张RFID标签都有全球唯一ID号码，而且是不可修改的，因此RFID技术具有无可比拟的防伪性能。RFID标签中，除了ID号外，还有一部分DATA区，若有需要是可以写入一些数据信息的。可以把车辆号牌和车证信息加密写入到这个区域，从这一点上说也具有很高的防伪特点。通过读写器对过往车辆的检查，拥有假证或不合法车辆是很容易被识别出来的。

2、防借用由于车辆号牌信息可以加密写入到标签中，以及调用系统数据库内的信息资料，可以辨别出某一车辆是否有权使用这张车证（即电子标签），从而可以防止车证借用的现象。

3、防盗用 如果某车证不慎遗失，我们不仅仅可以通过上述手段从车证号码和车证的统一性上判别某车辆是否有权使用该车证。还可以通过失主挂失的方法使该车证失效，一旦某车辆使用挂失车证试图出入时，就可以被识别出来。

4、防拆卸 每个电子标签都附带有防拆卸功能，安装好以后，一旦进行拆卸，电子标签将无法工作，从而避免了电子标签被拆卸后重复使用或它用，确保了电子标签与被识别车辆形成一一对应的关系，起到电子标签真正的标记作用。②卓越性能

1、远距离：阅读距离10米以内轻松实现。由于车辆识别的实际要求，读卡距离不宜过长。本方案无须人工靠近刷卡或要在指定区域内通过才能识别，实现全自动识别，可以避免在恶劣天气下司机必须摇窗靠近阅读器才能刷卡等问题。先进的防碰撞技术，支持多标签识别。

2、运行稳定：有源卡阅读距离稳定，不易受周边环境影响。而且，有源卡可以有效突破汽车防爆金属网的屏蔽作用，顺利与阅读器交换数据。使用频道隔离技术，多个设备互不干扰

3、支持高速度移动读取：标识卡的移动时速可达200公里/小时。

4、高可靠性：环境温度-40℃-85℃内能完全正常运行（MTBF≥70000小时），尤其是在北方低温和南方高温状态下更显优势，保证设备正常使用。

5、加密计算与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解；

6、高抗干扰和防雷设计：对现场各种干扰源无特殊要求，满足工业环境要求，安装方便简单。

7、全球开放的ISM微波频段，无须申请和付费。

8、超低功耗：使用寿命长，平均成本低，并且对人体安全、更健康，无辐射损害。可配置微波模块工作方式，发射功率可调；

9、多识别性：可以同时识别200个以上标示 ③操作简单方便

1、软件全中文菜单，具有良好的操作界面

2、无线监测一体化结构设计，安装方便快捷

3、有源识别卡内置可更换锂电池，寿命超长，超低功耗，无须外接电源，无须充电；

5、系统技术指标

系统容量 总站1处，基站/移动稽查站数（PDA读卡器）视需求而定

远距离2.4G有源标签电池寿命 电池寿命不小于5年（电池为可更换锂电池）

数据传输方式 GPRS/GSM 识别距离 0-80M 工作温度-30℃到+65℃

（三）、主要设备介绍

1、手持机PDA图片及性能 并发识别能力 大于200张识别卡

工作频率 2.4GHz-2.45GHZ 识别距离 2-80M

通讯接口 GPRS,与信息管理中心通信

PDA 硬件配置表 规格 说明

操作系统 Wince 4.2 Wince 5.0 系统速度 ARM9 206MHz

尺寸大小 长*宽*高 112*69*16（mm）

自定义键 提供7 个用户可以自定义的按键

显示屏 3.5 寸TFT 低温多晶硅 240*320 高档QVGA 显示屏

常规接口 USB 从口，232/485 接口、TTL 串口、红外接口。

USB 主口 唯一具备USB 主口PDA，可接U 盘、802.11、键盘、鼠标等从设备。

音频接口 3.5 毫米立体声耳机插座，内置喇叭和MIC。

存储装置 64M SDRAM，64M Nandflash,标准SD 卡接口，可扩展

大容量的FLASH 数据存储区。

无线模块 可扩展802.11b/g、GPRS 模块、433MHz FSK 模块、篮牙、ZIGBEE 模块

GPS 模块 采用SIRF III 芯片组，直接挂接灵图正版软件进行汽车导航

电池容量 双后盖设计，提供两套供电方案，可选配1500mA.H 和

3800mA.H 容量电池 触摸笔 自带1支

2、远距离2.4G防拆卸有源电子标签卡图片及性能 工作电压 DC3v

工作电流 发送时的工作电流：≤10mA；

待机时的工作电流：≤0.05mA；

工作频率 2.4GHz-2.45GHz 发射功率-70dbm-0dbm；

电池 内置CR2450钮扣型锂电池，电池寿命不小于5年

电池可更换

尺寸 58×32×14(8)mm /49×28.6×8.6mm

案例

（三）当公交车辆行驶至路口处，绿灯要变红灯的时候，若智能公交信号优先系统会适当延长绿灯时间，让车辆顺利通过；而当路口为红灯时，智能系统会适度缩短红灯时间，减少公交车在路口的等候时间；从而部分解决并改善了由于城市交通拥挤的而引发的系列公交问题。快速公交借助数字化、智能化城市公交管理，提高了公共交通运营管理效率和社会服务水平。当公交车辆行驶至路口处，绿灯要变红灯的时候，若智能公交信号优先系统会适当延长绿灯时间，让车辆顺利通过；而当路口为红灯时，智能系统会适度缩短红灯时间，减少公交车在路口的等候时间；从而部分解决并改善了由于城市交通拥挤的而引发的系列公交问题。

自主开发的远距离 rfid 读卡器设备能有效地帮助智能公交信号优先系统。本系统技术含量高，通过对远距离移动车辆的自动识别和非接触性信息采集处理，把先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于地面交通管理体系，从而建立起一种大范围、全方位发挥作用，并且实时、准确、高效的交通管理系统。实现公交信号优先的目的。

在离路口 100-200 米处安装好调节信号灯的读卡器（rfid reader）。当公交车接近路口时，车头的有源射频卡（tag）和装在路边的读卡器呼应，读卡器信号与交通指挥中心的交通信号控制系统联结，路口的信号灯就会变化：让专用道方向的绿灯延长，或红灯缩短。

以下是系统的物理结构与组成：

rfid 读卡器

由信息采集、处理、信息传输、隔爆电源、嵌入式软件组成。

其主要功能是完成对车辆识别编码输出信号的实时采集、处理、并负责与相邻的基站或终端设备的双向通讯等。

rfid 射频卡

由嵌入式处理器及其软件、卡内发射和接收天线、收发电路和高能电池组成。

作用：特殊编号预存储于微控制器中，并间断发射唯一的加密识别码无线电信号。卡内高能电池为标识卡正常工作提供能量，卡内电池可更换。

智能交通控制系统

目前美国采用 transyt 系统，英国采用 scoot 系统，澳大利亚采用 scats 系统来实现这种控制。

标签：

foreid_tam_6101 迷你式有源卡； foreid_tam_6102 2.4g/13.56m双频卡 ；

读写器： foreid_ram_6110 有源rfid读写器；

控制器： foreid-c6000 有源rfid控制器

案例

（四）与指挥中心的结合

物联网在指挥中心已得到很好的应用，网连网智能控制系统可以指挥中心的大屏幕、窗帘、灯光、摄像头、DVD、电视机、电视机顶盒、电视电话会议；也可以调度马路上的摄像头图像到指挥中心，同时也可以控制摄像头的转动。网连网智能控制系统还可以通过3G网络进行控制，可以多个指挥中心分级控制，也可以连网控制。还可以显示机房温度湿度，可以远程控制需要控制的各种设备开关电源。

比如智能化会议签到系统就是一个很好的例子。

物联网在智慧地球中的应用及作用 第6篇

1.导论及前言

2.我眼中的物联网 3.我眼中的智慧地球

4.物联网在智慧地球中的应用和作用

1.智能电网

2.智慧医疗

5.物联网在智慧地球中的未来 6.参考文献

1.导论和前言

日韩2004年提出“泛在网络”战略，希望到2010年建立一个有线无线全覆盖、所有终端都接入、各类信息化应用满足需求的信息化社会。到2008 年11 月初，在纽约召开的外国关系理事会上，IBM 以题为《智慧地球：下一代领导人议程》的演讲报告，正式提出“智慧地球”的概念。

2.我眼中的物联网

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网，物联网的英文是the Internet of things，这也能够反映出物联网是基于互联网的新技术。只是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。物联网的核心技术RFID是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

物联网在我们日常生活中最广泛的应用就是商品标签和第二代居民身份证。我们在超市购物的时候，每个商品的外包装上往往都带有一个独一无二的条形码，在结账的时候只要扫描一下，待系统读取了条形码的内容后，会在屏幕上直接显示商品的信息。还有我们在乘坐火车飞机的时候，在自动取票机取票的同学会发现将身份证放置在指定的位置，系统就会读取身份信息并显示出该身份预定的车票或机票，这大大节省了人工成本和时间。这些都是我们日常生活中常用的一些物理网技术，很不起眼，但确实为我们的生活带来了巨大的便利。

3.我眼中的智慧地球

“智慧地球”简单看来就是“数字地球”的升级版，但又不能完全这么说。“数字地球”是关于地球的数字化表达，以便人们更好的观测环境状况。其核心思想是用数字化手段整体性地解决地球问题,并最大限度地利用信息资源。而“智慧地球”则是把感应器嵌入各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”，然后通过超级计算机和云计算将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。智慧地球相比于数字地球来说，已经不仅仅局限在数字化表达上。其核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。

对于中国来说，“智慧地球”所实现的信息化与经济融合、虚拟经济与实体经济结合，更可以帮助中国改善基础设施建设，使中国从“智慧地球”中获得最大的收益。但如果“智慧地球”在中国落户，就意味我国的IT行业要接受其技术、产品、管理方式和运行模式，这无疑将给我国还不够强大的IT产业提出新问题。此外，如果引进“智慧地球”，也有可能造成某些安全威胁。可感知、可互联互通和更加智能化也就意味着一切更加透明，一切更易被操控。

4.物联网在智慧地球中的应用和作用

1.智能电网

我国电网的基本状况：

虽然我国电网信息化程度在不断地提高，但仍然面临着一些特殊问题，如建设坚强骨干电力网架，提高电网抵御多重故障的能力，加强各区域电网骨干网架，提升电网稳定水平，增强电网运行灵活性，完善电力相关企业信息化建设，实现与用户之间的信息互动，充分发挥信息技术在重大决策和现代化管理中的作用等。应用物联网的优势：

将物联网引入新一代智能电网信息通信技术(ICT)平台中，不应是对当前电力通信网的重构，而是在现有各种网络充分发展的基础上，利用传感器网络扩展物与物之间的直接通信方式，从而降低电网生产环节中的人工参与度，提升电网的安全系数。与此同时，还应利用物联网异构融合、兼容开放、自组织自愈等突出特点，与互联网紧密结合，实现多种网络的互联互通，实现电网与社会的相互感知与互动。基于物联网的应用能够极大地拓宽现有电力通信网的业务范围，提高电力系统的安全性和抗故障、御灾害能力，实现与用户的信息交互，最终达成智能电网节能减排、兼容互动、安全可靠的目标。

面对智能电网的物联网应用框架：

利用物联网搭建的支撑全面感知、全景实时的通信系统，将物联网的环境感知性、多业务和多网络融合性有效地植入智能电网ICT平台中，从而扫除数据采集盲区，清除信息孤岛，实现实时监控、双向互动的智能电网通信平台。

面向智能电网的物联网结合电网各大环节的应用需求，确立了智能输电、智能变电、智能配电和智能用电四大应用模块，从四大模块的应用需求侧出发搭建电力综合信息平台，面向上层的信息处理和应用，信息平台数据库作为信息处理的有效载体，紧密结合云计算技术，以实现泛在数据的实时处理分析，通过对海量信息的有效处理实现包括对输电线路、变电站设备、配电线路及配电变压器的实时监测和故障检修，统一调配电力资源，实现与用户的信息双向互动，进而实现高效、经济、安全、可靠和互动的智能电网内在要求。

2.智能医疗之临床输血

现状与问题：

在医疗急救及某些特定疾病的预防和治疗上，血液有着其他药品不可替代的重要作用。目前还不能利用科学技术人工合成，不能大规模生产，适龄健康人群的无偿捐献是临床病患用血的重要来源。

1.缺少全国联网的医疗血液信息系统

2.缺少公开、透明的用血机制

3.缺乏科学高效的信息查询服务 解决方案： 总体框架模型：

1.传感器网络节点和RFID识读器交互模块

传感器网络节点和RFID识读器交互模块中的传感器网络节点是用来采集省、市和红十字会血站分管各采血机构的详细原始信息，各采血机构是经过省卫生局、防疫站严格审批监管的授权机构，因此提高了数据采集的效率、准确率及可靠性，同时有效地杜绝非法组织的营利行为，减少了大量人力和财力的消耗。无线射频模块用来传递采集信息，大大提高了数据的实时性和高效性。

2.医疗临床输血质量安全控制中心

医疗输血溯源追踪是指在医疗输血血液供应链的各个环节中，医疗输血血液及其相关信息能够被回溯追踪，使医疗输血血液始终处于有效地监控之中。把物联网技术应用于医疗输血血液的安全监管，就是在血液采集源头，对每一个献血者所献的血液标注RFID标签，此标签附带所有献血者身体状况的详细信息，以实现对血液原始资料的现场收集。带有RFID标签的血液会在省、市、红十字血站进行血液离心分离、血浆病毒灭活、冷冻、贮存等8大加工过程中实现各个环节的数据采集、存储和传输，并根据国家和行业的评价指标体系进行有效地监控。

3.无线网络传递信息

RFID识读器中的单片机对所有信息进行编码和处理，进而通过串口接口传送到GSM芯片。GSM芯片通过无线网络以规律的问隔，以短信或信息编码的数据形式在5、s内将这些信息传递到一个装有SIM卡的GSM接收装置，该装置通过GSM无线网络在3、s内传递信息到互联网中的数据处理中心服务器，进行数据的分析、处理，以备查询调用。

4.医疗输血血液应用系统模型及功能

本系统通过传感器、单片机、GPS芯片、GSM芯片和无线射频模块等硬件的协同工作，将各级血站采集到的信息和具体的坐标信息，通过各种（温度、湿度、声音传感器等，）传感器感知血液的初始的环境数据以及RFID电子标签存储录入的各献血者基本属性数据到城市各级血站服务器主机上，通过服务器对血液在离心分离制备过程中的信息处理子系统对数据进行分析、存储、评估，能够及时地对各种医疗输血血液在配发运输过程进行有效监控，进而保证在第一时间对患者进行及时的救助，对有限的资源进行更加合理的调配，提高了效率和安全性。

5.物联网在智慧地球中的未来

如今，物联网的理念和相关技术产品已经广泛渗透到社会经济民生的各个领域，在越来越多的行业创新中发挥关键作用。其凭借与新一代信息技术的深度集成和综合应用，在推动转型升级、提升社会服务、改善服务民生、推动增效节能等方面正发挥重要的作用，在部分领域正带来真正的“智慧”应用。

通过传感技术推动工业结构的优化和转型，在农业应用领域激发出更高效的农业生产力，在交通运输方面优化资源，提升效率。我国加紧推进的“智慧城市”也将成为物联网发展的重要载体，物联网的应用如此广泛，加之国家的大力推动，发展前景十分广阔。但物联网也有无法回避的安全问题，如此大量、透明、公开的信息如果没有强大的安全保护，很容易被不法分子窃取，造成不必要的损失。要想建立一个美好的“智慧地球”，就必须解决这一问题，只有安全问题解决了，物联网才能有更广泛的应用。

6.参考文献

《面向智能电网的物联网架构与应用方案研究》