第十章物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應用的典型案例

1、 第十章 物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應用的典型案例 美國未來學家托爾勒說過：誰掌握了信息，誰控制了網(wǎng)絡，誰就將擁有整個世界。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集信息與網(wǎng)絡之大成，使得我們可以在任何時間和地點看到整個世界。無論任何技術(shù)，應用是決定其成敗的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)的豐富內(nèi)涵正催生出非常多的外延應用。物聯(lián)網(wǎng)的應用以“物”或者物理世界為中心，涵蓋很多領(lǐng)域，具有多樣化、規(guī)模化和行業(yè)化的特點。10.1 現(xiàn)代交通領(lǐng)域的應用10.1.1 信息采集技術(shù)侵入式交通信息采集電感線圈氣電管壓電薄膜交通傳感器移動稱重傳感器磁力檢測傳感器非侵入式交通信息采集微波雷達紅外線車輛檢測傳感器視頻圖像車輛檢測傳感器超聲波車輛檢測傳感器車輛自動識別RFID系統(tǒng)用于車

2、輛檢測的微波雷達傳感器安裝示意圖 主動紅外線檢測的安裝示意圖交通信息采集的新技術(shù) 全球定位系統(tǒng)(GPS)激光傳感器移動 基于GPS的交通參數(shù)信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10.1.2 網(wǎng)絡傳輸技術(shù)(1) 移動通信(2) 衛(wèi)星傳輸(3) 因特網(wǎng)傳輸(4) 光纖網(wǎng)絡 在智能交通系統(tǒng)中幾種主流的短距離無線通信技術(shù)包括WPAN技術(shù)、Wireless USB技術(shù)、RFID技術(shù)。(5) 短距離無線網(wǎng)絡基于ZigBee技術(shù)的路段網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖電子不停車收費系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)10.1.3 監(jiān)測疲勞駕駛的體域網(wǎng)案例 據(jù)統(tǒng)計在特大交通傷亡事故中，疲勞駕駛原因占很大比例。 疲勞駕駛不但會影響司機的視覺、反應和判斷能力，而且影響司機的

3、警覺性和對問題的處理能力。特別是由于疲勞而產(chǎn)生的短暫“微睡眠”期增多，是交通事故發(fā)生的重要誘因。 采用布置在駕駛員身上的體域網(wǎng)，可以有效監(jiān)測駕駛員的生理狀態(tài)?？纱┐魇襟w域網(wǎng)的組成示例頭戴式腦電圖系統(tǒng)的構(gòu)造頭戴式腦電圖系統(tǒng)的供電裝置頭戴式無線腦電圖監(jiān)測系統(tǒng)10.2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能實時提供地面信息（空氣溫濕度、風速風向、光照參數(shù)、CO2濃度）、土壤信息（土壤溫濕度、張力、墑情）、營養(yǎng)信息（pH、EC值、離子濃度）、有害物監(jiān)測與報警（動物疾病和植物病蟲害）、生長信息（植物生理生態(tài)信息、動物健康監(jiān)測）等，幫助農(nóng)民及時發(fā)現(xiàn)問題，并準確地確定發(fā)生問題的位置，實現(xiàn)無處不在的數(shù)字農(nóng)業(yè)。10.

4、2.1 Ko pro精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 2008年Crossbow公司推出了專門為精準農(nóng)業(yè)設(shè)計的Ko pro專業(yè)套件。Ko pro是為作物測量、微氣候研究和環(huán)境監(jiān)測而設(shè)計的農(nóng)業(yè)環(huán)境無線測量系統(tǒng)，代表了用于精準農(nóng)業(yè)監(jiān)測的前沿技術(shù)，通過網(wǎng)頁瀏覽器為客戶提供農(nóng)作物健康狀態(tài)和生長情況的實時數(shù)據(jù)。Ko pro系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Ko pro 系統(tǒng)的部署和使用10.2.2 農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與物流配送 集成RFID、GIS、GPS和傳感器網(wǎng)絡為一體的農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與物流配送系統(tǒng)，具有實時跟蹤和監(jiān)控功能。RFID作為一種非接觸式的自動識別技術(shù)，具有識別快速準確、重復性好、穿透性強和數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點，適用于農(nóng)產(chǎn)品物流領(lǐng)域的不

5、同環(huán)節(jié)對農(nóng)產(chǎn)品信息的監(jiān)控，為構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理和質(zhì)量追溯體系提供了良好的技術(shù)方法。農(nóng)產(chǎn)品物流過程品質(zhì)的動態(tài)監(jiān)測和跟蹤示例10.2.3 菊花生產(chǎn)基地的應用案例溫室控制與管理系統(tǒng)的組成“溫室娃娃”系統(tǒng)及其附屬設(shè)備網(wǎng)絡系統(tǒng)的監(jiān)控管理平臺10.3 國防軍事領(lǐng)域的應用10.3.1 常見的地面戰(zhàn)場微型傳感器 地面?zhèn)刹煸O(shè)備通常包括戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、地面?zhèn)鞲衅骱碗娮觽刹煸O(shè)備等。在陸軍地面?zhèn)刹煸O(shè)備系統(tǒng)中，地面?zhèn)鞲衅骺梢猿洚敩F(xiàn)代戰(zhàn)場的隱形偵察兵。所謂地面?zhèn)鞲衅?，顧名思議就是一種專門植于地面，通過對地面目標所引起的電磁、聲、微震動和紅外輻射等物理量的變化進行探測，并轉(zhuǎn)化成電信號后對目標進行偵察與識別的探測設(shè)備。1、震動

6、傳感器震動傳感器類似于記錄地震和原子彈爆炸震波的地震儀，這種傳感器在偵察目標時，主要是通過裝置的震動探頭(也叫拾震器)來捕捉人員或車輛活動造成的地面震動信號。 目前電子市場上常見的震動傳感器產(chǎn)品及型號包括：美國ADI公司的ADXL系列加速度傳感器(單軸向、雙軸向、三軸向)、飛思卡爾公司的MMA62xxQ系列MEMS加速度傳感器等。2、聲響傳感器聲響傳感器是一種通過對聲源目標發(fā)出的聲響信號進行接收、處理后，實現(xiàn)對聲源目標進行偵察的裝置。實際上聲響傳感器的探測器就相當于我們生活中的“話筒”。聲響傳感器的最大優(yōu)點是分辨力強，它能鑒別目標的性質(zhì)。 3、磁性傳感器磁性傳感器的探測器為磁性探頭，磁性探頭工

7、作時在周圍形成一個靜磁場。當鐵磁金屬制成的物體，如步槍、車輛等進入這個靜磁場時，就會感應產(chǎn)生一個新的磁場，干擾了原來的地球靜磁場，由于目標的運動變化所產(chǎn)生的干擾使磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生電信號，實現(xiàn)對攜帶武器的人員和運動車輛的探測。4、紅外傳感器紅外傳感器是一種能夠感應目標輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換成電信號后對目標進行探測和識別的設(shè)備。這種傳感器通常分為有源式和無源式兩種。 5、壓力傳感器壓力傳感器的探頭通常是一根極細的應變電纜，使用時埋設(shè)在目標可能通過的路面下。當運動目標壓過淺埋的應變電纜時，電纜因受擠壓而變形，從而引起電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生的電信號起到報警作用。 6、超聲波傳感器超聲波傳感器一般采用獨

8、立的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器由高頻信號(40-80kHz)來激勵。通過測量發(fā)射一個超聲波脈沖與接收反射信號所用的時間間隔，可以簡單地估計出被測物體的距離。 另外，目前正在發(fā)展中的常見地面戰(zhàn)場傳感器還包括：智能傳感器。所謂智能傳感器是指探測節(jié)點帶有微處理機，因而兼有探測與信息處理能力。CMOS圖像傳感器。它利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能，將光面上的所成像轉(zhuǎn)換為與光對應的電信號圖像，用以觀察戰(zhàn)場上聲像并存的敵方活動情況。微量氣體傳感器。這種傳感器通過測量敵方車輛排出氣體的氣味和含量濃度，來判斷車輛種類和數(shù)量。10.3.2 美軍沙地直線項目案例 美國陸軍于2003年在俄亥俄州開發(fā)了“沙地直線”（A Lin

9、e in the Sand）系統(tǒng)，這是一個用于戰(zhàn)場探測的傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)項目。沙地直線項目主要研究如何將低成本的傳感器覆蓋整個戰(zhàn)場，獲得精細的戰(zhàn)場信息。項目背景 沙地直線項目主要研究傳感器網(wǎng)絡在偵察入侵檢測方面的應用，以及目標分類和跟蹤等問題。美軍研制的這種傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)，具有密集型、分布式的特征。研制的多種異構(gòu)的傳感器節(jié)點稱為XSM節(jié)點，采用了松散連接的傳感器陣列，提供現(xiàn)地探測、評估、數(shù)據(jù)壓縮和發(fā)送信息的功能，整個試驗工作在佛羅里達州坦帕市MacDill空軍基地完成。XSM節(jié)點實物圖正面 背面 研究人員考慮到對于入侵探測這種戰(zhàn)場應用，傳感器節(jié)點必須承受惡劣環(huán)境，如風、雨、雪、洪水、炎熱、寒冷和復雜地形等。通過對傳感器節(jié)點進行封裝，能夠保護這些元件中的精密電子元器件。封裝性能的優(yōu)劣也直接影響傳感器的探測和無線通信功能。網(wǎng)絡節(jié)點的封裝XSM節(jié)點的封裝剖視圖密封形封裝罩曲棍球沖壓罩剖視圖錐形罩剖視圖沙地直線項目的傳感器網(wǎng)絡部署本章總結(jié) 通過典型領(lǐng)域的案例分析，可以了解物聯(lián)網(wǎng)應用的細節(jié)。本章以物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代交通、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和軍