物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用課件

第3章物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用隨著2009年初美國在IBM公司的倡議下，將物聯(lián)網(wǎng)正式引入美國國家戰(zhàn)略，在全球掀起了一陣陣物聯(lián)網(wǎng)熱浪。歐盟、日本、韓國、中國等紛紛跟進(jìn)，將物聯(lián)網(wǎng)作為各自信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的國家級戰(zhàn)略，物聯(lián)網(wǎng)也有望成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。那么，物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用包括什么，將給人們的生產(chǎn)、生活帶來怎樣的影響？本章將一一呈現(xiàn)。第3章物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用隨著2009年初美國在IBM公司的倡1第3章物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用3.1智能電網(wǎng)

3.2智能交通

3.3智慧物流

3.4精細(xì)農(nóng)業(yè)

3.5公共安全

3.6智慧醫(yī)療

3.7智能環(huán)保

3.8智能家居

本章小結(jié)第3章物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用3.1智能電網(wǎng)

3.2智能交23.1智能電網(wǎng)3.1.1智能電網(wǎng)概述

3.1.2智能電網(wǎng)系統(tǒng)與技術(shù)需求

3.1.3智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期3.1智能電網(wǎng)3.1.1智能電網(wǎng)概述

3.1.233.1.1智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)的一個(gè)重要內(nèi)容就是大力支持可再生能源的接入，這與中國整個(gè)電力能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整目標(biāo)相一致，可以加快風(fēng)電、光伏發(fā)電等綠色能源發(fā)電及其并網(wǎng)技術(shù)研究，規(guī)范新能源的并網(wǎng)接入和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)新能源和電網(wǎng)的和諧發(fā)展。智能電網(wǎng)能容忍對電網(wǎng)多個(gè)部分的同時(shí)攻擊，以及可能出現(xiàn)的多方面、交聯(lián)、較長時(shí)間的攻擊。電網(wǎng)的安全協(xié)議包括阻止、預(yù)防、檢測、響應(yīng)等，將電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)的影響最小化。3.1.1智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)的一個(gè)重要內(nèi)容就是大力支持43.1.1智能電網(wǎng)概述隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益增大，電網(wǎng)的運(yùn)行與控制的復(fù)雜程度越來越高，對實(shí)現(xiàn)電能安全傳輸和可靠供應(yīng)提出了更大的挑戰(zhàn)，這要求我們從經(jīng)濟(jì)高效以及安全可靠性方面都要進(jìn)行考慮。

經(jīng)濟(jì)方面，優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利用率；在不同區(qū)域間進(jìn)行及時(shí)調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口；支持電力市場競爭的要求，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

安全可靠性方面，更好地對人為或自然發(fā)生的擾動(dòng)做出辨識(shí)與反應(yīng)。在自然災(zāi)害、外力破壞和計(jì)算機(jī)攻擊等不同情況下，保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全。3.1.1智能電網(wǎng)概述隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益增大，電網(wǎng)的運(yùn)行53.1.2智能電網(wǎng)系統(tǒng)與技術(shù)需求(1)感知互動(dòng)層

(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層

(3)應(yīng)用服務(wù)層

1.發(fā)電與儲(chǔ)能

2.智能輸電

3.智能變電

4.配電自動(dòng)化

5.智能用電3.1.2智能電網(wǎng)系統(tǒng)與技術(shù)需求(1)感知互動(dòng)層

(2)6(1)感知互動(dòng)層感知互動(dòng)層主要通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID、全球定位系統(tǒng)等信息傳感終端，實(shí)現(xiàn)對智能電網(wǎng)各應(yīng)用環(huán)節(jié)相關(guān)信息的采集，包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)關(guān)之前的傳感器網(wǎng)絡(luò)，例如RFID標(biāo)簽和用來識(shí)別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭、各種傳感器以及由短距離傳輸技術(shù)組成的無線傳感網(wǎng)。電力物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)層以傳感網(wǎng)和通信網(wǎng)的結(jié)合為切入點(diǎn)，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作以形成可管理的感知網(wǎng)。感知互動(dòng)層可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)子層，首先是通過傳感器、智能視頻識(shí)別等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，然后通過RFID、工業(yè)現(xiàn)場總線、微功率無線、紅外等短距離傳輸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。感知互動(dòng)層是電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，RFID技術(shù)、感知和控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)是感知互動(dòng)層涉及的主要技術(shù)，其中又包括芯片、通信協(xié)議、RFID材料、智能節(jié)點(diǎn)等細(xì)分領(lǐng)域。目前，感知互動(dòng)層的無線傳感網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)眾多，但電力物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范較少，一方面是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用剛起步，尚處于探索階段；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在強(qiáng)電磁環(huán)境下應(yīng)用的可行性以及對電力設(shè)備的潛在影響需進(jìn)行嚴(yán)格論證和驗(yàn)證。(1)感知互動(dòng)層感知互動(dòng)層主要通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID、全7(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層網(wǎng)絡(luò)傳輸層以電力光纖網(wǎng)、電力無線專用網(wǎng)為主，輔以電力線載波通信網(wǎng)、無線通信公網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)感知互動(dòng)層各類電力系統(tǒng)信息的廣域或局部范圍內(nèi)的信息傳輸。這些數(shù)據(jù)可以通過電力專網(wǎng)、電信運(yùn)營通信網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、小型局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)傳輸層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的理論和技術(shù)。云計(jì)算平臺(tái)作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái)，將是物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的重要組成部分，也是應(yīng)用服務(wù)層眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層網(wǎng)絡(luò)傳輸層以電力光纖網(wǎng)、電力無線專用網(wǎng)為主，8(3)應(yīng)用服務(wù)層應(yīng)用服務(wù)層主要采用數(shù)據(jù)挖掘、智能計(jì)算、模式識(shí)別以及云計(jì)算等技術(shù)，協(xié)同各系統(tǒng)共同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)海量信息的綜合分析和處理，實(shí)現(xiàn)智能化的決策、控制和服務(wù)，從而提升電網(wǎng)各個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)的智能化水平。應(yīng)用服務(wù)層解決的是信息處理和人機(jī)界面的問題，由網(wǎng)絡(luò)傳輸層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層里進(jìn)入各類信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。應(yīng)用服務(wù)層也可以按照形態(tài)直觀地劃分為兩個(gè)子層，一個(gè)是應(yīng)用程序?qū)樱M(jìn)行數(shù)據(jù)處理；另一個(gè)是終端設(shè)備層，提供人機(jī)界面。(3)應(yīng)用服務(wù)層應(yīng)用服務(wù)層主要采用數(shù)據(jù)挖掘、智能計(jì)算、模式識(shí)91.發(fā)電與儲(chǔ)能圖3-1電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)1.發(fā)電與儲(chǔ)能圖3-1電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)102.智能輸電輸電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，雖然已經(jīng)開展大量研究和示范工作，但依然存在許多問題，主要有：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然薄弱，設(shè)備裝備水平和健康水平仍不能滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的要求；設(shè)備檢修方式較為落后；系統(tǒng)化的設(shè)備狀態(tài)評價(jià)工作剛剛起步。因此，在輸電可靠性、設(shè)備檢修模式以及設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)診斷技術(shù)上，和國際水平相比還存在一定的差距。在智能電網(wǎng)的輸電環(huán)節(jié)中有許多應(yīng)用需求亟待得到滿足，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，提高智能電網(wǎng)中輸電環(huán)節(jié)各方面的技術(shù)水平。2.智能輸電輸電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，雖然已經(jīng)112.智能輸電電網(wǎng)技術(shù)改造工作將持續(xù)開展，改造范圍包括線路、桿塔和電容器等重要一次設(shè)備，保護(hù)、安穩(wěn)和通信等二次設(shè)備，以及營銷和信息系統(tǒng)等?？梢越Y(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高一次設(shè)備的感知能力，并很好地結(jié)合二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)傳輸、綜合判斷等功能，提高電網(wǎng)的技術(shù)水平和智能化程度。輸電線路狀態(tài)檢測是輸電環(huán)節(jié)的重要應(yīng)用，主要包括雷電定位和預(yù)警、輸電線路氣象環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路覆冰監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路在線增容、導(dǎo)地線微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測、導(dǎo)線溫度與弧垂監(jiān)測、輸電線路風(fēng)偏在線監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路圖像與視頻監(jiān)控、輸電線路運(yùn)行故障定位及性質(zhì)判斷、絕緣子污穢監(jiān)測與預(yù)警、桿塔傾斜在線監(jiān)測與預(yù)警等方面。這些方面都需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，包括傳感器技術(shù)、分析技術(shù)和通信技術(shù)等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)這些高級應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高輸電環(huán)節(jié)的智能化水平和可靠性程度。2.智能輸電123.智能變電變電環(huán)節(jié)也是智能電網(wǎng)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)開展了許多相關(guān)的工作，包括全面規(guī)范開展設(shè)備狀態(tài)檢修，全面開展資產(chǎn)全壽命管理工作研究，全面開展變電站綜合自動(dòng)化建設(shè)。變電環(huán)節(jié)存在的問題主要有：設(shè)備裝備水平和健康水平仍不能滿足建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的要求；變電站自動(dòng)化技術(shù)尚不成熟；智能化變電站技術(shù)、運(yùn)行和管理系統(tǒng)尚不完善；設(shè)備檢修方式較為落后；系統(tǒng)化的設(shè)備狀態(tài)評價(jià)工作剛剛起步。中國電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的自動(dòng)化和數(shù)字化水平、設(shè)備檢修模式以及設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)診斷技術(shù)和國際水平相比還存在一定的差距。在變電環(huán)節(jié)中有許多應(yīng)用需求亟待得到滿足，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，提高電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)各方面的技術(shù)水平。3.智能變電變電環(huán)節(jié)也是智能電網(wǎng)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，目前已133.智能變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作正在全面推進(jìn)。以110kV及以上電壓等級變壓器、斷路器設(shè)備為重點(diǎn)，設(shè)備檢修工作逐步過渡到以狀態(tài)檢修為主的管理模式。需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將重要設(shè)備的狀態(tài)通過傳感器感知到管理中心，實(shí)現(xiàn)對重要設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警，提前做好設(shè)備更換、檢修、故障預(yù)判等工作。智能化變電站的建設(shè)也需要全面推進(jìn)。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，變電站綜合自動(dòng)化的程度也越來越高。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于變電站的數(shù)字化建設(shè)，可以提高環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備檢測、安全防護(hù)等應(yīng)用水平。3.智能變電設(shè)備狀態(tài)檢修工作正在全面推進(jìn)。以110kV及以上144.配電自動(dòng)化配電自動(dòng)化系統(tǒng)，又稱配電管理系統(tǒng)，通過對配電的集中監(jiān)測、優(yōu)化運(yùn)行控制與管理，達(dá)到高可靠性、高質(zhì)量供電，降低損耗和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目標(biāo)。電力設(shè)備的狀態(tài)檢修是工業(yè)化國家普遍推行的一種科學(xué)的設(shè)備檢修管理策略。長期以來，中國電力設(shè)備大多采用傳統(tǒng)的計(jì)劃檢修模式，耗費(fèi)巨大，工效不佳。科學(xué)、合理地安排檢修，降低檢修成本及工作量，保證系統(tǒng)的高可靠性，提高設(shè)備有效利用率，是國內(nèi)電力全行業(yè)所面臨的困難與挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)在配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)警與檢修方面的應(yīng)用主要包括：對配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的環(huán)境狀態(tài)信息、機(jī)械狀態(tài)信息、運(yùn)行狀態(tài)信息的感知與監(jiān)測；配電網(wǎng)設(shè)備安全防護(hù)預(yù)警；對配電網(wǎng)設(shè)備故障的診斷評估和配電網(wǎng)設(shè)備定位檢修等方面。目前，中國配電網(wǎng)設(shè)備的檢修方式還普遍落后，有必要使用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。4.配電自動(dòng)化配電自動(dòng)化系統(tǒng)，又稱配電管理系統(tǒng)，通過對配電的154.配電自動(dòng)化由于中國配電網(wǎng)的復(fù)雜性和薄弱性，配電網(wǎng)作業(yè)監(jiān)管難度很大，常出現(xiàn)誤操作和安全隱患。切實(shí)保障配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)安全高效是智能配電網(wǎng)建設(shè)一個(gè)急需解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)管方面的應(yīng)用主要包括：身份識(shí)別、電子標(biāo)簽與電子工作票、環(huán)境信息監(jiān)測、遠(yuǎn)程監(jiān)控等?；谖锫?lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)確認(rèn)對象狀態(tài)，匹配工作程序和記錄操作過程的功能，減少誤操作風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，真正實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，輸、變、配、用電設(shè)備數(shù)量及異動(dòng)量迅速增多且運(yùn)行情況更加復(fù)雜，對巡檢工作提出了更多更高的要求，而目前的巡檢工作主要還是依靠人力或離線電子設(shè)備進(jìn)行巡視，面對更艱巨的巡檢任務(wù)，針對巡檢人員的監(jiān)督機(jī)制成為生產(chǎn)管理的薄弱環(huán)節(jié)，需要更加完善的技術(shù)手段監(jiān)督巡檢人員確實(shí)到達(dá)巡檢現(xiàn)場并按預(yù)定路線進(jìn)行巡檢。同時(shí)，由于電網(wǎng)規(guī)劃、管理、分析、維護(hù)系統(tǒng)的高度集成，迫切需要一種更加信息化、智能化的輔助手段以進(jìn)一步提升巡檢工作的效率。4.配電自動(dòng)化由于中國配電網(wǎng)的復(fù)雜性和薄弱性，配電網(wǎng)作業(yè)監(jiān)管165.智能用電智能用電環(huán)節(jié)作為智能電網(wǎng)直接面向社會(huì)、面向客戶的重要環(huán)節(jié)，是社會(huì)各界感知和體驗(yàn)智能電網(wǎng)建設(shè)成果的重要載體。目前，中國的部分電網(wǎng)企業(yè)已在智能用電方面開展相關(guān)技術(shù)研究，并建立了集中抄表、智能用電等智能電網(wǎng)用戶側(cè)試點(diǎn)工程，主要包括利用智能表計(jì)、交互終端等，提供水電氣三表抄收、家庭安全防范、家電控制、用電監(jiān)測與管理等功能。5.智能用電智能用電環(huán)節(jié)作為智能電網(wǎng)直接面向社會(huì)、面向客戶的175.智能用電但是目前用電環(huán)節(jié)還存在許多不足，主要有：低壓用戶用電信息采集建設(shè)較為滯后，覆蓋率和通信可靠性都不理想；用戶與電網(wǎng)靈活互動(dòng)應(yīng)用有限；分布式電源并網(wǎng)研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較匱乏；用戶能效監(jiān)測管理還未得到真正應(yīng)用。隨著中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)節(jié)能減排政策的持續(xù)深化，電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)化、供電可靠率與用電效率要求的逐步提高，電能在終端能源消費(fèi)中的比重不斷增大，用戶用能模式發(fā)生著巨大轉(zhuǎn)變，大量分布式電源、微網(wǎng)、電動(dòng)汽車充放電系統(tǒng)、大范圍應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備接入電網(wǎng)。這些不足將成為制約中國智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的瓶頸，因此，迫切需要研究與之相適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)，以適應(yīng)不斷擴(kuò)大的用電需求與不斷轉(zhuǎn)變的用電模式。5.智能用電但是目前用電環(huán)節(jié)還存在許多不足，主要有：低壓用戶183.1.3智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期發(fā)電的應(yīng)用主要包括：對大規(guī)模新能源，如風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹陌l(fā)電與并網(wǎng)的監(jiān)測，對電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。智能巡檢的應(yīng)用主要包括：巡檢人員的定位、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和狀態(tài)信息的感知、輔助狀態(tài)檢修和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)等。智能電網(wǎng)中的變電環(huán)節(jié)有多種應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)的需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)各種高級應(yīng)用，提高變電環(huán)節(jié)的智能化水平和可靠性程度。物聯(lián)網(wǎng)也將在變電環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)具有較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。3.1.3智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期發(fā)電的應(yīng)用主要包括：對大193.1.3智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能用電環(huán)節(jié)擁有廣泛應(yīng)用空間，主要有：智能表計(jì)及高級量測、智能插座、智能用電交互與智能用電服務(wù)；電動(dòng)汽車及其充電站的管理；綠色數(shù)據(jù)中心與智能機(jī)房；能效監(jiān)測與管理和電力需求側(cè)管理等。面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)以實(shí)際需求為牽引，憑借技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢，在智能電網(wǎng)發(fā)、輸、配、變、用等環(huán)節(jié)推動(dòng)廣泛應(yīng)用。通過試點(diǎn)工程的驗(yàn)證示范作用，促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而形成大規(guī)模、廣輻射的應(yīng)用體系。預(yù)計(jì)到2015年，全國將有5～10個(gè)面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能城市，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到2000億元，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模達(dá)到萬億級。3.1.3智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能用電環(huán)節(jié)203.2智能交通3.2.1智能交通概述

3.2.2智能交通系統(tǒng)與技術(shù)需求

3.2.3智能交通應(yīng)用與市場預(yù)期3.2智能交通3.2.1智能交通概述

3.2.2213.2.1智能交通概述物聯(lián)網(wǎng)提出以來，一直受到各國軍事部門、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的極大關(guān)注。它在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用備受關(guān)注，為智能化的交通運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)提供了一種更加系統(tǒng)化的解決方案。智能交通物聯(lián)網(wǎng)就是將先進(jìn)的傳感、通信和數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用于車輛、出行者、道路及其相關(guān)的管理部門，形成一個(gè)安全、暢通和環(huán)保的互聯(lián)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使其智能化水平有質(zhì)的飛躍，通過感知車輛運(yùn)行狀態(tài)、交通基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、出行者行為等，在更高層次上滿足人們交通出行的安全、暢通和環(huán)保需求，滿足運(yùn)輸智能化、自動(dòng)化的需求和車輛智能化、安全性和節(jié)能減排的需求。3.2.1智能交通概述物聯(lián)網(wǎng)提出以來，一直受到各國軍事部223.2.1智能交通概述智能交通管理系統(tǒng)擺脫了單純修路的局限，強(qiáng)調(diào)把握交通流背后的信息流，通過優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)道路高效使用。智能交通系統(tǒng)作為現(xiàn)代交通運(yùn)輸發(fā)展的趨勢，在城市交通發(fā)展中正扮演著越來越重要的角色。據(jù)初步估計(jì)，智能交通系統(tǒng)能夠提高路網(wǎng)運(yùn)行效率，使交通堵塞減少約60%，使現(xiàn)有道路的通行能力提高2～3倍。通過智能交通控制，平均車速的提高帶來了燃料消耗量和排出廢氣量的減少，汽車油耗也可由此降低15%。如以7000萬輛汽車保有量測算，每年可減小約2500萬噸汽油的消耗，占了每年成品油進(jìn)口量的一半以上。同時(shí)，交通順暢將大幅度減少車輛在道路上的停滯時(shí)間，使得汽車尾氣的排放大大減少，從而改善了空氣質(zhì)量3.2.1智能交通概述智能交通管理系統(tǒng)擺脫了單純修路的局233.2.2智能交通系統(tǒng)與技術(shù)需求1.智能交通信息感知技術(shù)

2.智能交通信息傳輸技術(shù)

3.智能交通信息處理技術(shù)3.2.2智能交通系統(tǒng)與技術(shù)需求1.智能交通信息感知技術(shù)241.智能交通信息感知技術(shù)(1)磁頻感知技術(shù)

(2)波頻感知技術(shù)

(3)視頻采集技術(shù)

(4)位置感知技術(shù)1.智能交通信息感知技術(shù)(1)磁頻感知技術(shù)

(2)波頻感知技25(1)磁頻感知技術(shù)基于電磁感應(yīng)原理，主要有環(huán)形線圈傳感器和磁力傳感器等。它們一般通過粘貼，固定在車道表面，或切割路面安裝在路面下。當(dāng)車輛通過檢測區(qū)域時(shí)，在電磁感應(yīng)的作用下，交通傳感器內(nèi)的電流會(huì)跳躍式上升，當(dāng)該電流超過指定的閾值時(shí)會(huì)觸發(fā)記錄儀。該技術(shù)可以檢測車輛流量、車道占有率以及停車位是否空閑等交通參數(shù)。(1)磁頻感知技術(shù)基于電磁感應(yīng)原理，主要有環(huán)形線圈傳感器和磁26(2)波頻感知技術(shù)該技術(shù)分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，前者通過檢測器向檢測區(qū)域發(fā)射具有一定波長的能量波束，當(dāng)車輛通過檢測區(qū)域時(shí)，該波束經(jīng)車輛反射后被檢測器接收，然后經(jīng)過處理分析獲得所需的交通參數(shù)，該技術(shù)的主要設(shè)備有微波雷達(dá)、超聲波檢測器、主動(dòng)式紅外檢測器等；后者則直接接收通過檢測區(qū)域的車輛發(fā)射的具有一定波長的能量波束，并分析所需的交通參數(shù)，包括被動(dòng)紅外線檢測器、被動(dòng)聲學(xué)檢測器等。(2)波頻感知技術(shù)該技術(shù)分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，前者通過檢測27(3)視頻采集技術(shù)該技術(shù)是一種將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合并應(yīng)用于交通領(lǐng)域的新型采集技術(shù)。視頻檢測系統(tǒng)將視頻采集設(shè)備采集到的連續(xù)模擬圖像轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，經(jīng)軟件分析處理得到車牌號(hào)碼、車型等信息，進(jìn)而計(jì)算出交通流量、車速、車頭時(shí)距、占有率等交通參數(shù)。具有車輛跟蹤功能的視頻檢測系統(tǒng)還可以確認(rèn)車輛的轉(zhuǎn)向及變車道動(dòng)作。視頻檢測器能采集的交通參數(shù)最多，采集的圖像可重復(fù)使用，能為事故管理提供可視圖像。(3)視頻采集技術(shù)該技術(shù)是一種將視頻圖像和模式識(shí)別相結(jié)合并應(yīng)28(4)位置感知技術(shù)該技術(shù)是智能交通物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)層的核心技術(shù)之一，全面精確的交通信息采集需要使用位置感知技術(shù)。智能交通中的位置感知技術(shù)目前主要分為兩類，一類是基于衛(wèi)星通信定位，如美國的全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）和中國的北斗定位系統(tǒng)，利用繞地運(yùn)行的衛(wèi)星發(fā)射基準(zhǔn)信號(hào)，接收機(jī)通過同時(shí)接收4顆以上的衛(wèi)星信號(hào)，通過三角測量的方法確定當(dāng)前位置的經(jīng)緯度。通過在專門的車輛上部署該接收器，并以一定的時(shí)間間隔記錄車輛的三維位置坐標(biāo)（經(jīng)度坐標(biāo)、緯度坐標(biāo)、高度坐標(biāo)）和時(shí)間信息，輔以電子地圖數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出道路行駛速度等交通數(shù)據(jù)。(4)位置感知技術(shù)該技術(shù)是智能交通物聯(lián)網(wǎng)感知互動(dòng)層的核心技術(shù)29(4)位置感知技術(shù)另一類位置感知技術(shù)是基于蜂窩網(wǎng)基站，其基本原理是利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的蜂窩結(jié)構(gòu)，通過定位移動(dòng)終端來獲取相應(yīng)的交通信息。該技術(shù)包括兩種方法：第一種是利用已知蜂窩基站位置對移動(dòng)終端進(jìn)行絕對定位，例如基于電波到達(dá)時(shí)間、基于電波到達(dá)時(shí)間差以及A-GPS（AssistedGPS）結(jié)合了基站信息和GPS信息對移動(dòng)終端進(jìn)行定位的技術(shù)；第二種是基于基站切換行為，移動(dòng)終端在移動(dòng)過程中會(huì)不斷切換到新的基站以保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。因此在城市道路上的移動(dòng)會(huì)對應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定的切換序列，通過在基站采集所有用戶的切換序列，可計(jì)算出交通流信息。(4)位置感知技術(shù)另一類位置感知技術(shù)是基于蜂窩網(wǎng)基站，其基本302.智能交通信息傳輸技術(shù)智能交通物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過泛在的互聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)感知信息高可靠、高安全性傳輸。智能交通信息傳輸技術(shù)的主要內(nèi)容包括交通物聯(lián)網(wǎng)的接入技術(shù)、車路通信、車車通信技術(shù)等。專用短程通信（DedicatedShort-RangeCommunication，DSRC）技術(shù)是智能交通領(lǐng)域?yàn)檐囕v與道路基礎(chǔ)設(shè)施間通信而設(shè)計(jì)的一種專用無線通信技術(shù)，是針對固定于車道或路側(cè)單元與裝載于移動(dòng)車輛上的車載單元（電子標(biāo)簽）間通信接口的規(guī)范。DSRC通信系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分：車載單元（On-BoardUnit，OBU）、路側(cè)單元（Road-SideUnit，RSU）和通信協(xié)議。中國采用的DSRC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作在ISM5.8GHz頻段，下行鏈路為5.830GHz/5.840GHz，傳輸速率為500kbit/s，上行鏈路為5.790GHz/5.800GHz，傳輸速率為250kbit/s。DSRC技術(shù)通過信息的雙向傳輸，將車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)通信，具有雙向、高速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于道路收費(fèi)、車輛事故預(yù)警、車載出行信息服務(wù)、停2.智能交通信息傳輸技術(shù)智能交通物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過泛在的312.智能交通信息傳輸技術(shù)除車路通信外，車車通信也是智能交通物聯(lián)網(wǎng)的重要通信技術(shù)。車車間無線通信主要是依賴于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（MobileAdHocNetwork，MANET），也可稱為車車間通信自組織網(wǎng)絡(luò)（VehicularAdHocNetwork，VANET）或車載自組織網(wǎng)絡(luò)。車車通信在幾十到幾百米的通信范圍內(nèi)，車輛之間可以直接傳遞信息，不需要路邊通信基礎(chǔ)設(shè)施的支持。VANET中，所有具備通信能力的車輛構(gòu)成了通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。車輛通過無線接口自動(dòng)檢測通信范圍內(nèi)的車輛，并自動(dòng)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。當(dāng)一個(gè)車輛需要傳輸信息時(shí)，將消息傳輸給根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)確定的下一個(gè)車輛，并通過多跳通信的方式將信息傳輸給更遠(yuǎn)范圍的目標(biāo)車輛。該技術(shù)能夠更好地實(shí)現(xiàn)車輛之間的信息交互，滿足道路上車輛的快速動(dòng)態(tài)變化特性，進(jìn)而及時(shí)地在局部范圍內(nèi)發(fā)布重要的交通信息。基于VANET的車車通信系統(tǒng)適應(yīng)性更強(qiáng)，特別適用于基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞、交通事故、地震等危機(jī)情形的及時(shí)通信。車車通信系統(tǒng)的應(yīng)用主要有緊急信息警示、車輛縱向協(xié)調(diào)控制、協(xié)作駕駛等。目前車車通信的難點(diǎn)集中在VANET網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)上，由于駕駛?cè)藛T不同的駕駛行為和路網(wǎng)對車輛移動(dòng)的限制，會(huì)導(dǎo)致車流密度的不斷變化。換道規(guī)則和車輛跟馳規(guī)則又導(dǎo)致車輛之間相互影響，這些特殊的移動(dòng)模式給VANET的設(shè)計(jì)帶來了許多挑戰(zhàn)。2.智能交通信息傳輸技術(shù)除車路通信外，車車通信也是智能交通物323.智能交通信息處理技術(shù)交通信息提取一般依賴于模式識(shí)別和統(tǒng)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從原始的采集數(shù)據(jù)（可能是圖像、圖形、文字和語音等）中提取交通相關(guān)參數(shù)，如車牌號(hào)碼、交通狀態(tài)識(shí)別、交通流量等。幾種典型的技術(shù)包括車牌識(shí)別技術(shù)和基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的交通信息提取技術(shù)。車牌識(shí)別過程通常分為圖像采集、圖像預(yù)處理、車牌定位、字符分割和車牌識(shí)別5個(gè)部分。首先通過采集攝像頭拍攝包含車牌的視頻圖像，再對圖像進(jìn)行預(yù)處理以克服圖像干擾和加快處理速度，然后從圖像中提取車牌字符部分，將車牌上的字符串分割成獨(dú)立的單個(gè)字符，最后提取字符的特征并與存儲(chǔ)庫中的己知字符模式比對，識(shí)別出字符，得到完整的車牌號(hào)碼。基于蜂窩基站定位的交通流量提取過程主要包括：采集基站切換序列、建立基站切換模板庫、路徑匹配以及交通參數(shù)計(jì)算。通過事先在所有路段上測試發(fā)生基站切換的位置點(diǎn)并存儲(chǔ)在切換序列庫中，將實(shí)時(shí)采集到的基站序列與庫序列匹配，確定終端所在的道路，以及通過時(shí)間進(jìn)而計(jì)算出所有道路上的行駛速度、交通流量等參數(shù)。3.智能交通信息處理技術(shù)交通信息提取一般依賴于模式識(shí)別和統(tǒng)計(jì)333.智能交通信息處理技術(shù)然而，由于基站切換并不僅僅與信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)，也與當(dāng)前基站的通信容量及運(yùn)營策略相關(guān)，因此每條道路的切換序列可能并不完全穩(wěn)定，需要使用諸如濾波等方法平滑處理?；诨厩袚Q行為的智能交通信息采集技術(shù)還需要識(shí)別用戶的交通模式，判斷用戶是步行、騎車還是乘車，只有乘車的用戶位置數(shù)據(jù)才對交通流量分析有意義。此外在有高架橋或立交橋等重疊區(qū)域，還需要辨別橋上和橋下的不同交通流，需要通過大量樣本的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，對每種交通模式進(jìn)行行為建模。由于交通信息的采集源多種多樣，例如固定線圈、監(jiān)控?cái)z像頭、GPS浮動(dòng)車、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，利用多種數(shù)據(jù)源相互檢驗(yàn)、互相補(bǔ)充、綜合處理，產(chǎn)生高精度的實(shí)時(shí)交通信息。交通信息融合的方法大致包括3類：統(tǒng)計(jì)分析法，如直接對數(shù)據(jù)源作加權(quán)平均或滑動(dòng)平均；基于概率統(tǒng)計(jì)模型，如卡爾曼濾波、貝葉斯估計(jì)和統(tǒng)計(jì)決策理論等；基于人工智能方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊推理和證據(jù)推理。統(tǒng)計(jì)分析方法是交通參數(shù)融合的經(jīng)典方法，主要包括自適應(yīng)加權(quán)平均、指數(shù)平滑法、利用平均值的遞推估計(jì)算法對交通參數(shù)進(jìn)行融合。自適應(yīng)加權(quán)平均的數(shù)據(jù)融合算法，是在總均方誤差最小這一最優(yōu)條件下，根據(jù)各個(gè)傳感器所得的檢測值以自適應(yīng)的方式尋找其對應(yīng)的權(quán)值，使融合后的值達(dá)到最優(yōu)。卡爾曼濾波方法則通過引入控制論中狀態(tài)空間的概念，將所要估計(jì)的交通參數(shù)作為狀態(tài)，用狀態(tài)方程來描述系統(tǒng)，用測量模型的統(tǒng)計(jì)特性遞推決定統(tǒng)計(jì)意義下的最優(yōu)融合數(shù)據(jù)估計(jì)。3.智能交通信息處理技術(shù)343.智能交通信息處理技術(shù)許多的智能交通應(yīng)用還需要能夠預(yù)測交通狀況，并利用交通誘導(dǎo)系統(tǒng)為出行者提供有效的出行參考，達(dá)到緩解交通擁堵、節(jié)約能源的目的。交通信息的預(yù)測時(shí)間一般不超過15分鐘，同時(shí)交通系統(tǒng)具有高度的不確定性和非線性，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交通預(yù)測給海量數(shù)據(jù)處理帶來了很大的挑戰(zhàn)。預(yù)測的交通參數(shù)通常包括交通流量和旅行時(shí)間，交通流量是城市交通流誘導(dǎo)、公路交通事件檢測等應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。路段平均旅行時(shí)間是進(jìn)行車輛誘導(dǎo)的主要依據(jù)，也是出行者最關(guān)注的交通參數(shù)。建立交通流誘導(dǎo)的關(guān)鍵是要能準(zhǔn)確地預(yù)測未來時(shí)段內(nèi)車輛在路段上的旅行時(shí)間。目前使用的交通流量預(yù)測方法大致包括多元回歸模型和時(shí)間序列模型等傳統(tǒng)預(yù)測模型、小波理論和與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的復(fù)合預(yù)測模型以及非參數(shù)回歸和譜分析法等現(xiàn)代預(yù)測方法。3.智能交通信息處理技術(shù)353.2.3智能交通應(yīng)用與市場預(yù)期(1)自適應(yīng)的交通控制系統(tǒng)

(2)智能交通誘導(dǎo)與交通信息服務(wù)

(3)電子收費(fèi)系統(tǒng)

(4)智能公共交通管理系統(tǒng)

(5)智能汽車3.2.3智能交通應(yīng)用與市場預(yù)期(1)自適應(yīng)的交通控制系36(1)自適應(yīng)的交通控制系統(tǒng)許多城市道路交叉路口時(shí)常出現(xiàn)這樣的情況，有時(shí)在一個(gè)方向已經(jīng)沒有車了，可綠燈仍然亮著，而另外一個(gè)方向卻有很多車在紅燈下等候。自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)通過部署在路面或移動(dòng)的GPS車采集到的路段交通流信息和路口的交通狀態(tài)，根據(jù)路口各個(gè)方向交通的狀態(tài)以及周圍相鄰路口的交通狀態(tài)，改變路口各方向紅綠燈信號(hào)的持續(xù)時(shí)間（信號(hào)配時(shí)），使得路口的使用效率得以提高。(1)自適應(yīng)的交通控制系統(tǒng)許多城市道路交叉路口時(shí)常出現(xiàn)這樣的37(2)智能交通誘導(dǎo)與交通信息服務(wù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，城市道路所承載的交通流量可能相差很大，例如交通擁堵時(shí)仍然會(huì)有相當(dāng)一部分道路仍然很暢通。智能化的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集城市道路交通流量、可用停車位等數(shù)據(jù)，并持續(xù)進(jìn)行建模和分析，實(shí)時(shí)分析路網(wǎng)交通狀態(tài)，向出行者提供實(shí)時(shí)交通信息和路徑引導(dǎo)信息。它通過誘導(dǎo)出行者的出行行為，改善道路交通狀況，實(shí)現(xiàn)交通流路網(wǎng)交通流的均衡分配。(2)智能交通誘導(dǎo)與交通信息服務(wù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，城市道路所承載38(3)電子收費(fèi)系統(tǒng)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前的人工道路收費(fèi)模式下，一輛車停車?yán)U費(fèi)最快也需要8～10s的時(shí)間，繁忙公路上的收費(fèi)站前往往會(huì)造成大量車輛的擁堵。電子收費(fèi)系統(tǒng)通過在車輛上安裝帶有標(biāo)識(shí)功能的終端，車輛駛過收費(fèi)道口時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別通信車輛并使用電子貨幣結(jié)算，從而實(shí)現(xiàn)道路的不停車收費(fèi)，避免了以前在收費(fèi)站前停靠交費(fèi)的過程。(3)電子收費(fèi)系統(tǒng)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前的人工道路收費(fèi)模39(4)智能公共交通管理系統(tǒng)許多城市的公交站臺(tái)，乘客望眼欲穿下一班車，而公交公司卻不知道增發(fā)哪些班次。乘客等不到出租車，而一些司機(jī)卻在空駛。這些當(dāng)下城市公共交通的常態(tài)，都是由于交通信息流動(dòng)不通暢所致?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能公共交通管理系統(tǒng)，通過綜合利用GPS定位技術(shù)、通信技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營公交車、出租車、出行乘客、查詢終端、公交站點(diǎn)和管理中心等元素的互聯(lián)互通。一方面方便廣大乘客了解公共交通信息，合理安排出行，另一方面使得公共交通管理機(jī)構(gòu)加強(qiáng)對運(yùn)營車輛的指揮調(diào)度，提高運(yùn)營效率。(4)智能公共交通管理系統(tǒng)許多城市的公交站臺(tái)，乘客望眼欲穿下40(5)智能汽車圖3-2中國智能交通行業(yè)投資額預(yù)測(5)智能汽車圖3-2中國智能交通行業(yè)投資額預(yù)測413.3智慧物流3.3.1智慧物流概述

3.3.2智慧物流系統(tǒng)與技術(shù)需求

3.3.3智慧物流應(yīng)用與市場預(yù)期3.3智慧物流3.3.1智慧物流概述

3.3.2423.3.1智慧物流概述目前中國的物流業(yè)和發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距。進(jìn)入新世紀(jì)以來，中國物流業(yè)總體規(guī)?？焖僭鲩L，服務(wù)水平顯著提高，發(fā)展的環(huán)境和條件不斷改善，但總體水平仍然偏低，還存在一些突出問題：

全社會(huì)物流運(yùn)行效率偏低，社會(huì)物流總費(fèi)用與GDP的比率高出發(fā)達(dá)國家1倍左右。

社會(huì)化物流需求不足和專業(yè)化物流供給能力不足的問題同時(shí)存在，“大而全”、“小而全”的企業(yè)物流運(yùn)作模式還相當(dāng)普遍。

物流基礎(chǔ)設(shè)施能力不足，尚未建立布局合理、銜接順暢、能力充分、高效便捷的綜合交通運(yùn)輸體系，物流園區(qū)、物流技術(shù)裝備等能力有待加強(qiáng)。

地方封鎖和行業(yè)壟斷對資源整合和一體化運(yùn)作形成障礙，物流市場還不夠規(guī)范。

物流技術(shù)、人才培養(yǎng)和物流標(biāo)準(zhǔn)還不能完全滿足需要，物流服務(wù)的組織化和集約化程度不高。3.3.1智慧物流概述目前中國的物流業(yè)和發(fā)達(dá)國家相比還有433.3.1智慧物流概述物聯(lián)網(wǎng)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)將有望解決中國物流行業(yè)所面臨的困境，極大地降低物流成本，提高物流服務(wù)水平。物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)以感知互動(dòng)層為支撐，通過RFID技術(shù)為每一個(gè)產(chǎn)品分配唯一的身份標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)對單品的管理，通過廣泛分布于生產(chǎn)流水線、運(yùn)輸工具、倉儲(chǔ)環(huán)境等處的傳感器采集產(chǎn)品質(zhì)量、物理環(huán)境的相關(guān)信息，通過深度數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)智能決策和新業(yè)務(wù)開發(fā)。將物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)融入到具體物流運(yùn)作中，將能夠?qū)崿F(xiàn)高度的物流信息化、自動(dòng)化和便利化。企業(yè)通過接入物流物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)能夠即時(shí)建立與企業(yè)內(nèi)部、供應(yīng)商、消費(fèi)者、政府部門等相關(guān)單位之間的聯(lián)系、協(xié)調(diào)和合作，實(shí)現(xiàn)整體聯(lián)動(dòng)的社會(huì)化物流。物流物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠極大加強(qiáng)物流環(huán)節(jié)各單位間的信息交互，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間有效的協(xié)調(diào)與合作，推進(jìn)物流行業(yè)的專業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展。開放的物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)能夠深化專門從事物流服務(wù)的第三方物流（3PL）企業(yè)與客戶的合作關(guān)系，最大限度地開發(fā)他們在包裝、運(yùn)輸、裝卸、倉儲(chǔ)、加工配送等物流資源，為客戶提供優(yōu)化的物流解決方案和增值服務(wù)。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)之間的交換關(guān)系和依賴程度也越來越錯(cuò)綜復(fù)雜。在市場瞬息萬變和競爭環(huán)境日益激烈的情況下，企業(yè)在物流方面要求：一是響應(yīng)快速，二是協(xié)同配合，三是個(gè)性化需要。而物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不僅能夠使物流充分滿足企業(yè)的要求，甚至能夠通過物流環(huán)節(jié)及時(shí)的信息反饋，改變企業(yè)生產(chǎn)滯后于市場需求的被動(dòng)局面，打造企業(yè)主動(dòng)推動(dòng)市場形成的新局面。3.3.1智慧物流概述443.3.2智慧物流系統(tǒng)與技術(shù)需求1.感知互動(dòng)層技術(shù)

2.網(wǎng)絡(luò)傳輸層技術(shù)

3.應(yīng)用服務(wù)層技術(shù)3.3.2智慧物流系統(tǒng)與技術(shù)需求1.感知互動(dòng)層技術(shù)

2.451.感知互動(dòng)層技術(shù)(1)條碼識(shí)別

(2)RFID

(3)智能圖像識(shí)別

(4)GPS

(5)AIS1.感知互動(dòng)層技術(shù)(1)條碼識(shí)別

(2)RFID

(3)智能46(1)條碼識(shí)別條形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一定的編碼規(guī)則（碼制）編制成的，用以表達(dá)一組數(shù)字或字母符號(hào)信息的圖形標(biāo)識(shí)符。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷普及，條形碼識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的發(fā)展。條形碼可以標(biāo)出商品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵電管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。(1)條碼識(shí)別條形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一47(2)RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物品上，作為待識(shí)別物品的電子標(biāo)記。閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)識(shí)性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下，利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。射頻識(shí)別系統(tǒng)能夠獲得比條形碼更多的標(biāo)識(shí)信息和更遠(yuǎn)的識(shí)別距離。(2)RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）和閱讀器48(3)智能圖像識(shí)別集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別，簡稱箱號(hào)識(shí)別，是基于圖像識(shí)別中的OCR（光學(xué)字符識(shí)別）技術(shù)發(fā)展而來的一種實(shí)用技術(shù)，包括觸發(fā)、圖像抓拍、字符識(shí)別等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它能對集裝箱圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍，對集裝箱號(hào)和箱型代碼（ISO號(hào)碼）進(jìn)行識(shí)別。實(shí)時(shí)的影像、車輛和集裝箱的信息均轉(zhuǎn)化成為數(shù)字化信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，通過調(diào)用這些信息，與物流、碼頭、堆場或海關(guān)的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行整合，提高關(guān)口和貨物管理、集裝箱存貨管理、場地規(guī)劃、收費(fèi)管理及其他有關(guān)物流管理的自動(dòng)化程度，有效地節(jié)約了集裝箱檢驗(yàn)的時(shí)間，降低了人工記錄集裝箱號(hào)碼的出錯(cuò)率。(3)智能圖像識(shí)別集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別，簡稱箱號(hào)識(shí)別，是基于圖49(4)GPS衛(wèi)星定位是一種結(jié)合衛(wèi)星及通信發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時(shí)和測距的系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱GPS）是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20余年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于物流運(yùn)輸領(lǐng)域，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。(4)GPS衛(wèi)星定位是一種結(jié)合衛(wèi)星及通信發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航50(5)AISAIS全稱為AutomaticIdentificationSystem，中文名為自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，也稱全球無線電應(yīng)答器系統(tǒng)。AIS是近年來幾個(gè)國際組織，特別是國際海事組織（IMO）、國際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）、國際電信聯(lián)盟（ITU）共同的研究成果。AIS的目的是使所有船舶都安裝無線電應(yīng)答器系統(tǒng)，使本船只可以被其他裝有無線電應(yīng)答器的船舶“看得見”。AIS能夠識(shí)別船只、協(xié)助追蹤目標(biāo)、簡化信息交流、提供其他輔助信息以避免碰撞發(fā)生等，AIS的正確使用有助于加強(qiáng)海上生命安全、提高航行的安全性和效率，以及對海洋環(huán)境的保護(hù)。(5)AISAIS全稱為AutomaticIdentifi512.網(wǎng)絡(luò)傳輸層技術(shù)(1)移動(dòng)通信技術(shù)

(2)集群通信技術(shù)2.網(wǎng)絡(luò)傳輸層技術(shù)(1)移動(dòng)通信技術(shù)

(2)集群通信技術(shù)52(1)移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)是以無線電波為通信用戶提供實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)募夹g(shù)，通過“蜂窩”（Cellular）技術(shù)的地域覆蓋和短距離通信組合，以實(shí)現(xiàn)在保障覆蓋區(qū)或服務(wù)區(qū)內(nèi)的順暢的個(gè)體移動(dòng)通信。目前國內(nèi)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展正處于以第二代移動(dòng)通信（2G）技術(shù)為主導(dǎo)、大力推廣第三代移動(dòng)通信（3G）技術(shù)的階段。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力越來越強(qiáng)，在廣域、遠(yuǎn)程無線語音與數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用中，為用戶提供方便快捷的服務(wù)。(1)移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)是以無線電波為通信用戶提供實(shí)時(shí)53(2)集群通信技術(shù)集群通信系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)、公安、司法、鐵路、交通、水利、機(jī)場、港口等部門。集群通信系統(tǒng)由基站、移動(dòng)臺(tái)、調(diào)度臺(tái)和控制中心4部分組成。其中，基站負(fù)責(zé)無線信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，移動(dòng)臺(tái)用于在運(yùn)行中或停留在某個(gè)不確定的地點(diǎn)進(jìn)行通信，調(diào)度臺(tái)負(fù)責(zé)對移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行指揮、調(diào)度和管理，控制中心主要負(fù)責(zé)控制和管理整個(gè)集群通信系統(tǒng)的運(yùn)行、交換和接續(xù)。集群通信系統(tǒng)可以將所具有的可用信道為系統(tǒng)的全體用戶共用，能夠自動(dòng)選擇信道，具有共用頻率、共用設(shè)施、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務(wù)、共同分擔(dān)費(fèi)用、兼容有線通信等特點(diǎn)，同時(shí)還具有調(diào)度指揮、控制、交換、中繼等功能，既節(jié)約射頻頻譜，又能為用戶提供快速、方便、無干擾的通信，是一種多用途、高效能而又廉價(jià)的先進(jìn)無線調(diào)度通信系統(tǒng)。(2)集群通信技術(shù)集群通信系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，已經(jīng)廣543.應(yīng)用服務(wù)層技術(shù)(1)EDI

(2)物流信息系統(tǒng)3.應(yīng)用服務(wù)層技術(shù)(1)EDI

(2)物流信息系統(tǒng)55(1)EDIEDI，即電子數(shù)據(jù)交換。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織將EDI描述為按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、將商業(yè)或行政事務(wù)處理轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化的報(bào)文數(shù)據(jù)格式，并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)電子傳輸方法。EDI的主要功能表現(xiàn)在電子數(shù)據(jù)傳輸、傳輸數(shù)據(jù)的存證、文書數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換、安全保密、提供信息查詢、提高技術(shù)咨詢服務(wù)、提供信息增值服務(wù)等方面。EDI作為一種新型有效的信息交換手段，可以提高整個(gè)物流流程各個(gè)環(huán)節(jié)的信息管理和協(xié)調(diào)水平，是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)（QR）、高效消費(fèi)者響應(yīng)（ECR）、高效補(bǔ)貨等方法必不可少的技術(shù)。(1)EDIEDI，即電子數(shù)據(jù)交換。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織將EDI56(2)物流信息系統(tǒng)所謂物流信息系統(tǒng)，實(shí)際上是物流管理軟件和信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，小到一個(gè)具體的物流管理軟件，大到利用覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)將所有相關(guān)的合作伙伴、供應(yīng)鏈成員連接在一起提供物流信息服務(wù)的系統(tǒng)，都可稱為物流信息系統(tǒng)。對一個(gè)企業(yè)來說，物流信息系統(tǒng)不是獨(dú)立存在的，而是企業(yè)信息系統(tǒng)的一部分，或者說是其中的子系統(tǒng)，即使對一個(gè)專門從事物流服務(wù)的企業(yè)也是如此。建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的物流信息系統(tǒng)，通常也被人們稱為物流信息平臺(tái)。在信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，“系統(tǒng)”和“平臺(tái)”這兩個(gè)概念在很多時(shí)候被人們不加區(qū)別地使用。物流公共信息平臺(tái)的基本功能是將物流相關(guān)的企業(yè)和服務(wù)機(jī)構(gòu)，如生產(chǎn)制造商、物流服務(wù)商、分銷商、銀行、保險(xiǎn)、政府相關(guān)機(jī)構(gòu)，通過統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式、多種信息標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換和傳輸，提供公共的應(yīng)用模塊，方便企業(yè)使用，降低信息成本，進(jìn)一步還可以提供決策分析服務(wù)。(2)物流信息系統(tǒng)所謂物流信息系統(tǒng)，實(shí)際上是物流管理軟件和信573.3.3智慧物流應(yīng)用與市場預(yù)期中國政府高度重視智慧物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2009年初出臺(tái)了《物流產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），為物流領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速發(fā)展帶來了強(qiáng)大動(dòng)力。同時(shí)《規(guī)劃》中明確提出了要積極推進(jìn)企業(yè)物流管理信息化，促進(jìn)智慧物流發(fā)展，要求物流產(chǎn)業(yè)盡快制定物流信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息資源標(biāo)準(zhǔn)，建立物流信息采集、處理和服務(wù)的交換共享機(jī)制。加快行業(yè)物流公共信息平臺(tái)建設(shè)，建立全國性公路運(yùn)輸信息網(wǎng)絡(luò)和航空貨運(yùn)公共信息系統(tǒng)，以及其他運(yùn)輸與服務(wù)方式的信息網(wǎng)絡(luò)等，由此進(jìn)一步扶持智慧物流發(fā)展。預(yù)計(jì)到2015年，智慧物流領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到300億元，到2016～2020年5年的智慧物流領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到800億元。3.3.3智慧物流應(yīng)用與市場預(yù)期中國政府高度重視智慧物流583.4精細(xì)農(nóng)業(yè)3.4.1精細(xì)農(nóng)業(yè)概述

3.4.2精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術(shù)需求

3.4.3精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用與市場預(yù)期3.4精細(xì)農(nóng)業(yè)3.4.1精細(xì)農(nóng)業(yè)概述

3.4.2593.4.2精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術(shù)需求1.農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)

2.農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)

3.農(nóng)業(yè)信息處理技術(shù)3.4.2精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術(shù)需求1.農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)

2601.農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)(1)營養(yǎng)元素傳感器

(2)水體溶解氧濃度傳感器

(3)耳標(biāo)1.農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)(1)營養(yǎng)元素傳感器

(2)水體溶解氧濃61(1)營養(yǎng)元素傳感器營養(yǎng)元素傳感器對營養(yǎng)元素含量的檢測采用的是離子敏傳感器。離子敏傳感器由離子敏感膜和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。敏感膜用以識(shí)別離子的種類和濃度，轉(zhuǎn)換器則將敏感膜感知的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。一般用于檢測無土栽培環(huán)境中所調(diào)配的營養(yǎng)液中營養(yǎng)元素的含量，或根據(jù)流回的營養(yǎng)液中元素的吸收情況決定營養(yǎng)元素的調(diào)配比率，也可用于普通大棚或溫室中土壤營養(yǎng)元素含量檢測。(1)營養(yǎng)元素傳感器營養(yǎng)元素傳感器對營養(yǎng)元素含量的檢測采用的62(2)水體溶解氧濃度傳感器水體溶解氧的檢測使用溶解氧濃度傳感器，該傳感器使用覆膜酸性電解質(zhì)原電池原理來實(shí)現(xiàn)水體中溶氧（DO）濃度的測量。該傳感器經(jīng)常應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水含氧量檢測監(jiān)控。(2)水體溶解氧濃度傳感器水體溶解氧的檢測使用溶解氧濃度傳感63(3)耳標(biāo)耳標(biāo)是動(dòng)物標(biāo)識(shí)之一，用于證明牲畜身份，承載牲畜個(gè)體信息的標(biāo)識(shí)，加施于牲畜耳部。電子耳標(biāo)應(yīng)用RFID技術(shù)，內(nèi)置芯片和天線，編碼信息存儲(chǔ)于芯片內(nèi)。由于RFID具有非接觸、遠(yuǎn)距離、自動(dòng)識(shí)別移動(dòng)物體、可讀可寫等特性，一些自動(dòng)化計(jì)量、測量、定量系統(tǒng)在畜牧業(yè)中得以推廣使用。智能農(nóng)業(yè)感知技術(shù)有其獨(dú)有的特點(diǎn)：首先，隨著感知區(qū)域面積的增大，閥門節(jié)點(diǎn)的增多，監(jiān)測控制點(diǎn)的數(shù)量會(huì)迅速上升，因此要求感知控制節(jié)點(diǎn)必須具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力；其次，感知系統(tǒng)多部署在復(fù)雜環(huán)境，如森林、水域、大田，在大多數(shù)情況下難以向感知控制設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源，這就要求系統(tǒng)具有較低的功耗，以實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的工作；最后，要求控制系統(tǒng)具有較快的組網(wǎng)速度及實(shí)時(shí)通信能力，能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)田間閥門的控制。(3)耳標(biāo)耳標(biāo)是動(dòng)物標(biāo)識(shí)之一，用于證明牲畜身份，承載牲畜個(gè)體642.農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過泛在的互聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)感知信息高可靠、高安全傳輸。互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)（包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)）是智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，該類網(wǎng)絡(luò)是所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的共性部分，本章并不做特別的介紹。2.農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過泛在的互聯(lián)653.農(nóng)業(yè)信息處理技術(shù)(1)模糊控制

(2)專家控制

(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

(4)學(xué)習(xí)控制3.農(nóng)業(yè)信息處理技術(shù)(1)模糊控制

(2)專家控制

(3)神66(1)模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊語言變量、模糊推理為其理論基礎(chǔ)，以先驗(yàn)知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)作為控制規(guī)則。其基本思想是用機(jī)器模擬人對系統(tǒng)的控制，就是在被控對象的模糊模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用模糊控制器近似推理等手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實(shí)現(xiàn)模糊控制時(shí)，主要考慮模糊變量的隸屬度函數(shù)的確定，以及控制規(guī)則的制定二者缺一不可。豬養(yǎng)殖過程中可采用模糊控制器和串聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦的控制系統(tǒng)，處理傳感器收集得到的信息，對商品豬生長的小氣候環(huán)境進(jìn)行控制。豬生長環(huán)境中需要控制的因子很多，如溫度、濕度、光照、風(fēng)速、氨氮濃度等，其中溫度和濕度對豬的生長影響最大，故該研究對溫度和濕度進(jìn)行控制，控制機(jī)構(gòu)有天窗、南北卷簾、東西卷簾、加熱器、鼓風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)、噴淋共7種，主要控制開關(guān)量和檔位。模糊控制器的輸入為誤差和誤差變化率，輸出為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。采用的模糊控制器帶有調(diào)整因子，由模糊控制和積分作用兩部分并聯(lián)組成。當(dāng)系統(tǒng)處于初始階段時(shí)，模糊控制的主要任務(wù)是消除誤差；而系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)時(shí)，誤差較小，應(yīng)避免振蕩?？赏ㄟ^模糊控制在線修正控制器的比例因子。(1)模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊語言變量、模糊推理為其67(2)專家控制專家控制是將專家系統(tǒng)的理論技術(shù)與控制理論技術(shù)相結(jié)合，仿效專家的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)控制的一種智能控制。主體由知識(shí)庫和推理機(jī)構(gòu)組成，通過對知識(shí)的獲取與組織，按某種策略適時(shí)選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理，以實(shí)現(xiàn)對控制對象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率，靈活性高；可通過調(diào)整控制器的參數(shù)，適應(yīng)對象特性及環(huán)境的變化，適應(yīng)性好；通過專家規(guī)則，系統(tǒng)可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作，魯棒性強(qiáng)。國內(nèi)外已經(jīng)成功開發(fā)和應(yīng)用了多例農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境管理方面的專家系統(tǒng)。它們一般都具有智能信息管理、邏輯判斷和輔助決策功能，具體如下：

收集市場信息，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和目前數(shù)據(jù)預(yù)測市場，向生產(chǎn)人員推薦種植品種。

成本核算后，給出作物培養(yǎng)方案，供生產(chǎn)人員參考，以便獲得最大利潤。

根據(jù)監(jiān)測的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整培育模式，使作物處于目標(biāo)期望的生長環(huán)境。

作物出現(xiàn)蟲害和疾病后，根據(jù)知識(shí)庫中的專家知識(shí)自動(dòng)進(jìn)行診斷，從經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益兩方面綜合考慮，給出治療方案和挽救措施。(2)專家控制專家控制是將專家系統(tǒng)的理論技術(shù)與控制理論技術(shù)相68(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng)，利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)與權(quán)值的分布來表示特定的信息，通過不斷修正連接的權(quán)值進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，以逼近理論為依據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制等方式實(shí)現(xiàn)智能控制。以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的黃瓜等級判別為例，說明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理層的應(yīng)用。該方法綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和圖像處理技術(shù)，對瓜果的形狀和質(zhì)量進(jìn)行判別，最后自動(dòng)給出質(zhì)量等級，通過實(shí)驗(yàn)對比，其判別的正確率優(yōu)于人工判別和機(jī)器人判別兩種方法。該方法模仿人對長型瓜果形狀的判斷方式，抽出長型瓜果的6種形狀特征，將其設(shè)定為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層的6個(gè)輸入端。輸出層有2個(gè)輸出端，可取4種狀態(tài)，代表4個(gè)分級。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隱層單元數(shù)為10個(gè)，學(xué)習(xí)誤差設(shè)定在0.001以下，通過訓(xùn)練最后確定網(wǎng)絡(luò)各權(quán)值。學(xué)習(xí)時(shí)，把標(biāo)準(zhǔn)模型放在CCD攝像機(jī)下，計(jì)算機(jī)采集該圖像信號(hào)，通過鍵盤輸入教師信號(hào)，完成后，進(jìn)行第二次學(xué)習(xí)，直至滿足誤差要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該方法的操作優(yōu)于人工方式，具有精度高，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng)，利用神經(jīng)元之69(4)學(xué)習(xí)控制學(xué)習(xí)控制是指靠自身的學(xué)習(xí)功能，認(rèn)識(shí)控制對象和外界環(huán)境的特性，并相應(yīng)地改變自身特性以改善控制性能的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有一定的識(shí)別、判斷、記憶和自行調(diào)整的能力。實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能可以有多種方式。根據(jù)是否需要從外界獲得訓(xùn)練信息，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)經(jīng)常采用的方法包括遺傳算法學(xué)習(xí)控制和迭代學(xué)習(xí)控制。(4)學(xué)習(xí)控制學(xué)習(xí)控制是指靠自身的學(xué)習(xí)功能，認(rèn)識(shí)控制對象和外703.4.3精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用與市場預(yù)期1.農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

2.智能溫室

3.智能灌溉

4.智能病蟲害診斷系統(tǒng)

5.智能集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖

6.精量飼喂系統(tǒng)

7.智能冷鏈3.4.3精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用與市場預(yù)期1.農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

2711.農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于一個(gè)良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，但農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，只有通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測才能加以判斷。生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的成效如何，制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的障礙因子何在，怎樣維持系統(tǒng)的良性循環(huán)，這些問題的解決都離不開生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是確保國家農(nóng)產(chǎn)品安全、生態(tài)安全、資源安全的重要基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指對特定環(huán)境敏感的生態(tài)因子的測量記錄評估，揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀、變化和趨勢。通過對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，可以有效地節(jié)約資源、監(jiān)測污染和預(yù)警災(zāi)害，對降雨、大氣溫度濕度的監(jiān)測，可以指導(dǎo)農(nóng)戶進(jìn)行定量灌溉；對森林中溫度和濕度的監(jiān)測，可以間接反映可燃物含水量的大小，預(yù)報(bào)和監(jiān)測森林火災(zāi)的發(fā)生。與傳統(tǒng)監(jiān)測手段相比，采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測有更實(shí)時(shí)、定量、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，越來越多的國家綜合運(yùn)用高科技手段，構(gòu)建先進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過利用先進(jìn)的傳感器感知技術(shù)、信息融合傳輸技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合其中，建立農(nóng)業(yè)信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測。1.農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于一個(gè)良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，但722.智能溫室在作物整個(gè)生育期中，溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度和氣體濃度等的環(huán)境因子往往不能完全滿足作物的需要。而傳統(tǒng)手工控制方法存在調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確、滯后嚴(yán)重等問題，影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。智能溫室采用由中心控制計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場控制機(jī)、系列傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器和局域網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)等組成的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。溫室的溫度、濕度、光照和通風(fēng)等的控制與作業(yè)，由升降溫、噴灑水、采遮光、通排風(fēng)等器械或機(jī)械手完成；作物所需要營養(yǎng)、肥料和水分等，按生理要求與營養(yǎng)需要配制成營養(yǎng)液，采用針劑式滴灌和噴灌作業(yè)完成。智能溫室由于完全實(shí)現(xiàn)了智能化的控制，避免了自然環(huán)境氣候的影響，減少了病蟲危害，實(shí)現(xiàn)了作物的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和無公害生產(chǎn)。2.智能溫室在作物整個(gè)生育期中，溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度和氣733.智能灌溉農(nóng)業(yè)水資源利用效率低，短缺與浪費(fèi)現(xiàn)象并存，是當(dāng)前中國灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的主要問題。解決這個(gè)問題的根本出路是大力發(fā)展和推廣精確灌溉，它根據(jù)作物需水信息，適時(shí)、適量地進(jìn)行科學(xué)灌溉，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。智能灌溉系統(tǒng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、控制主機(jī)和水泵控制部分組成。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過以上多種傳感器之一收集灌溉需求信息，通過網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到工作站服務(wù)器，工作站服務(wù)器通過建模分析，將灌溉指令發(fā)送到灌溉嵌入式系統(tǒng)，確定是否啟動(dòng)水泵為農(nóng)田供水。管理員也可以遠(yuǎn)程通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)工作站，監(jiān)控灌溉信息，控制水泵為農(nóng)田供水。它根據(jù)作物需水信息，適時(shí)、適量地進(jìn)行科學(xué)灌溉，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。3.智能灌溉農(nóng)業(yè)水資源利用效率低，短缺與浪費(fèi)現(xiàn)象并存，是當(dāng)前744.智能病蟲害診斷系統(tǒng)中國是糧食作物和蔬菜大國，目前主要采用農(nóng)藥防治病蟲害。一方面，病蟲害情況較嚴(yán)重，病蟲草害面積達(dá)2.36億公頃，每年因此而損失糧食15%左右、果品蔬菜25%以上；另一方面，過多使用農(nóng)藥等原因造成產(chǎn)品、環(huán)境污染，極大威脅著中國糧食安全。中國目前受農(nóng)藥污染的耕地面積已超過1300～1600萬公頃。在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)農(nóng)民對于作物病害的診斷只是靠經(jīng)驗(yàn)、憑感覺，對作物的生長狀態(tài)造成了傷害。有效地早期診斷病害是農(nóng)民在生產(chǎn)過程中所遇到的最大難題。智能病蟲害診斷系統(tǒng)根據(jù)判斷病蟲害類型不同，采用不同的圖像處理技術(shù)獲得判斷依據(jù)。大部分病蟲害智能檢測系統(tǒng)均選用攝像設(shè)備和一些環(huán)境傳感器，采集環(huán)境中各種影響因子的數(shù)據(jù)信息、視頻圖像等，再通過TD/GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆\斷平臺(tái)。處理層利用圖像濾波、分割、識(shí)別算法處理圖像，得到病蟲害信息，通過查找病蟲害預(yù)警模型庫、作物生長模型庫、告警信息指導(dǎo)模型庫等信息庫，指導(dǎo)農(nóng)藥使用，實(shí)現(xiàn)對病蟲害的實(shí)時(shí)監(jiān)控和有效控制。4.智能病蟲害診斷系統(tǒng)中國是糧食作物和蔬菜大國，目前主要采用755.智能集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖近幾年，隨著集約化養(yǎng)殖的增加，殘餌、生物代謝廢物的排泄改變了水庫生物群平衡，網(wǎng)箱養(yǎng)殖經(jīng)常造成整個(gè)水體的水質(zhì)惡化，不斷出現(xiàn)水庫缺氧泛箱事故的發(fā)生。例如，2002年10月中旬，嚴(yán)重超負(fù)荷的養(yǎng)殖量，在突然降溫時(shí)形成上下水層對流，整個(gè)水體嚴(yán)重缺氧，滎陽丁店水庫泛箱死魚事故，造成5萬公斤養(yǎng)殖魚類的死亡。智能集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)溫度和水溶氧量數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送；數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層發(fā)送到數(shù)據(jù)管理中心；數(shù)據(jù)管理中心是基于時(shí)間段設(shè)置數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)讀取的結(jié)果確定運(yùn)行狀況，設(shè)定報(bào)警。通過對水體的水質(zhì)惡化實(shí)現(xiàn)在線污染監(jiān)測，預(yù)防了水庫發(fā)生缺氧泛箱事故，是預(yù)防災(zāi)害的一個(gè)重要手段。5.智能集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖近幾年，隨著集約化養(yǎng)殖的增加，殘餌、生766.精量飼喂系統(tǒng)過量采食與采食不足都會(huì)對動(dòng)物健康造成危害。所以，如何使動(dòng)物處在一個(gè)營養(yǎng)均衡的狀態(tài)，一直是動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)研究的重要方向。有研究表明，有些采食模式性狀如日采食量、單次采食量、日采食次數(shù)、單次采食時(shí)間等，有一定的遺傳力，因而可通過選擇加快它們的遺傳改良。認(rèn)識(shí)采食量調(diào)控規(guī)律，對合理飼養(yǎng)種畜、幼畜和受各種應(yīng)激因素影響的動(dòng)物（包括病畜）以及有效利用飼料、充分發(fā)揮動(dòng)物生產(chǎn)潛力，都有重要意義。精量飼喂系統(tǒng)由種畜個(gè)體采食活動(dòng)監(jiān)測裝置、通信網(wǎng)絡(luò)和控制管理計(jì)算機(jī)3部分構(gòu)成。個(gè)體采食活動(dòng)監(jiān)測裝置利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別個(gè)體，獲得準(zhǔn)確的種畜個(gè)體采食活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括采食量、采食時(shí)間、采食速度、環(huán)境溫度等。通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制計(jì)算機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)記錄采食活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)輸入采食模型判斷飼料供應(yīng)配比，同時(shí)控制料槽門、料槽連鎖機(jī)構(gòu)、報(bào)警裝置和驅(qū)趕裝置的開關(guān)。精量飼喂系統(tǒng)可以針對種畜個(gè)體進(jìn)行精量的飼喂，并且可以自動(dòng)獲取個(gè)體的實(shí)際采食量和采食活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，為動(dòng)物生產(chǎn)建立科學(xué)、合理的生產(chǎn)制度，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物生理行為水平上的自動(dòng)化畜牧生產(chǎn)體系。6.精量飼喂系統(tǒng)過量采食與采食不足都會(huì)對動(dòng)物健康造成危害。所777.智能冷鏈隨著中國鮮活農(nóng)產(chǎn)品銷量的逐年增加，未來10年內(nèi)冷庫與冷藏車的平均增量將達(dá)到30%。但目前農(nóng)產(chǎn)品倉儲(chǔ)整體水平較低，不論是產(chǎn)業(yè)鏈鏈條還是倉儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備，和與日俱增的市場需求之間還存在著很大差距。鮮活農(nóng)產(chǎn)品耗損率大，而且使食品安全方面存在安全隱患。智能冷鏈系統(tǒng)由分布在倉庫和運(yùn)輸車輛上的傳感器節(jié)點(diǎn)采集溫度、濕度、CO2濃度信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心根據(jù)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則，判斷狀態(tài)是否正常，回傳給節(jié)點(diǎn)的控制輸出接口，調(diào)節(jié)溫濕度或發(fā)出報(bào)警。通過冷鏈配送溫度動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理，在對倉儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)的溫度、濕度和二氧化碳濃度全程地監(jiān)視和調(diào)節(jié)，保證了農(nóng)產(chǎn)品的新鮮，保證了食品安全，減少了因?yàn)楦瘔膶?dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。7.智能冷鏈隨著中國鮮活農(nóng)產(chǎn)品銷量的逐年增加，未來10年內(nèi)冷783.5公共安全3.5.1公共安全概述

3.5.2公共安全系統(tǒng)與技術(shù)需求

3.5.3公共安全應(yīng)用與市場預(yù)期3.5公共安全3.5.1公共安全概述

3.5.2793.5.1公共安全概述根據(jù)國務(wù)院的總體預(yù)案，公共安全事件有4大分類，即自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、突發(fā)公共衛(wèi)生事件、突發(fā)社會(huì)事件。國家科學(xué)技術(shù)中長期發(fā)展綱要將確保公共安全作為全面建設(shè)小康社會(huì)的根本保障，其中包括食品安全、生產(chǎn)安全、減災(zāi)防災(zāi)、社會(huì)安全、反恐、檢疫等多個(gè)方面。安防系統(tǒng)的應(yīng)用范圍極其廣泛，涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。已有市售產(chǎn)品包括視頻監(jiān)控、出入口控制、入侵檢測、防爆安檢等十幾個(gè)大類，共數(shù)千品種。以上海世博園區(qū)的安全防護(hù)為例，300余場館，40萬余日均訪問人次，游客的出行安全和食品安全保障，以及場館建筑和室內(nèi)設(shè)施安全保障都需要安防系統(tǒng)提供支持。而其他如貴重設(shè)備監(jiān)護(hù)、煤礦監(jiān)控、建筑物結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、事故預(yù)警、監(jiān)獄監(jiān)控等，也均屬于安防應(yīng)用范疇。3.5.1公共安全概述根據(jù)國務(wù)院的總體預(yù)案，公共安全事件803.5.1公共安全概述隨著社會(huì)發(fā)展的深入變革，用戶對安防系統(tǒng)的功能需求越來越高，而現(xiàn)有的第二代安防系統(tǒng)功能較為單一，智能化不足，如防入侵系統(tǒng)僅能判斷是否存在入侵行為，而無法得知是何種入侵，具體的事件響應(yīng)需要安防人員的參與才能應(yīng)對，或是派人赴報(bào)警點(diǎn)查看，又或是啟用預(yù)警設(shè)備或其他偵測設(shè)備。人機(jī)的多次交互將不可避免地加大系統(tǒng)響應(yīng)延時(shí)，增加不確定性，而人力成本也會(huì)成為安全防護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施成本，成為安防系統(tǒng)規(guī)?；恼系K。物聯(lián)網(wǎng)以其無所不在、高效傳輸、快速感應(yīng)的特點(diǎn)，在很多需要快速反應(yīng)處理能力的場合大有用武之地。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)還具備協(xié)調(diào)多模感知網(wǎng)絡(luò)共同工作的能力，可以在無人員介入的情況下完成各項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)。在公共安全防護(hù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測、位置定位、智能分析判斷、人機(jī)智能對話等諸多功能，基于物聯(lián)網(wǎng)的安防系統(tǒng)具備自感應(yīng)、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，能夠結(jié)合多種傳感器信息，實(shí)現(xiàn)事故目標(biāo)的有效分類和高精度的區(qū)域定位，甚至可以在不需要外界介入的情況下啟動(dòng)各項(xiàng)應(yīng)急措施。而另一方面，各類感知技術(shù)以及組網(wǎng)技術(shù)的長足發(fā)展，也為安全防護(hù)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)提供了必要的技術(shù)支撐。3.5.1公共安全概述隨著社會(huì)發(fā)展的深入變革，用戶對安防813.5.1公共安全概述基于多模信息感知與協(xié)同處理，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建安全平臺(tái)，其獨(dú)到優(yōu)勢可以歸納為如下幾點(diǎn)：

可實(shí)現(xiàn)高精度定位。

能夠智能分析判斷及控制。

能夠最大限度降低因傳感器問題及外部干擾造成的誤報(bào)。

能夠完成由面到點(diǎn)的實(shí)體防御及精確打擊。

強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)。

可輕松實(shí)現(xiàn)高度智能化的人機(jī)對話功能。3.5.1公共安全概述基于多模信息感知與協(xié)同處理，使用物823.5.2公共安全系統(tǒng)與技術(shù)需求1.安防信息感知技術(shù)

2.安全防護(hù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳輸

3.安防信息處理技術(shù)3.5.2公共安全系統(tǒng)與技術(shù)需求1.安防信息感知技術(shù)

2831.安防信息感知技術(shù)(1)振動(dòng)感知技術(shù)

(2)加速度傳感器

(3)瓦斯?jié)舛忍綔y

(4)紅外傳感器

(5)泄漏感應(yīng)電纜

(6)核輻射傳感器1.安防信息感知技術(shù)(1)振動(dòng)感知技術(shù)

(2)加速度傳感器

84(1)振動(dòng)感知技術(shù)振動(dòng)感知技術(shù)可用于檢測建筑物的振動(dòng)信息，判斷建筑物結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，或是檢測地面振動(dòng)信息判斷是否存在入侵，并識(shí)別入侵對象。電測方法是最為常見的振動(dòng)測量方法，通常將振動(dòng)參量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后再通過電子線路放大作為標(biāo)量。該方法成本低，精度也較高，體積小、便于部署。此外還有機(jī)械式測量方法與光學(xué)式測量方法。(1)振動(dòng)感知技術(shù)振動(dòng)感知技術(shù)可用于檢測建筑物的振動(dòng)信息，判85(2)加速度傳感器加速度傳感器在安全防護(hù)應(yīng)用中的用途和振動(dòng)傳感器類似，只是工作機(jī)理略有不同。加速度傳感器的基本原理來源于牛頓第二定律，通過測量敏感部件的受力情況計(jì)算得到加速度的值。外來作用力會(huì)造成敏感部件的形變，通過測量形變量并將其轉(zhuǎn)換為電壓輸出，可以得到相應(yīng)的加速度信號(hào)。市場上常見的加速度傳感器有壓電式、壓阻式、電容式和諧振式等。(2)加速度傳感器加速度傳感器在安全防護(hù)應(yīng)用中的用途和振動(dòng)傳86(3)瓦斯?jié)舛忍綔y瓦斯?jié)舛忍綔y是通過檢測空氣中的瓦斯含量，以達(dá)到防火防爆的目的。常用的瓦斯傳感器可分為熱導(dǎo)式和熱效式兩大類。熱導(dǎo)式瓦斯傳感器利用瓦斯與空氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同來測量瓦斯?jié)舛龋粺嵝酵咚箓鞲衅鳎ㄓ址Q熱催化式瓦斯傳感器）利用可燃?xì)怏w在催化劑的作用下進(jìn)行無焰燃燒，產(chǎn)生熱量，通過測量熱敏電阻的阻值變化，獲得瓦斯?jié)舛取?3)瓦斯?jié)舛忍綔y瓦斯?jié)舛忍綔y是通過檢測空氣中的瓦斯含量，以87(4)紅外傳感器紅外傳感器可用于實(shí)現(xiàn)包括入侵檢測、氣體成分檢測、目標(biāo)識(shí)別等多項(xiàng)功能。紅外傳感器以紅外線為介質(zhì)，基于光電效應(yīng)或熱效應(yīng)進(jìn)行檢測。(4)紅外傳感器紅外傳感器可用于實(shí)現(xiàn)包括入侵檢測、氣體成分檢88(5)泄漏感應(yīng)電纜泄漏感應(yīng)電纜是泄漏電纜的一種，常用于室外周界入侵檢測。泄漏電纜將同軸線的外導(dǎo)體切開，使部分電磁能量外泄，使得敷設(shè)的兩條泄漏電纜之間形成了一個(gè)柱形電磁場防護(hù)區(qū)域，當(dāng)人體和金屬體在這個(gè)區(qū)域移動(dòng)時(shí)，會(huì)引起電磁場擾動(dòng)，從而被探測器檢測到，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。對于非金屬體或非人體，比如樹枝等，由于對電磁場的干擾極弱，雖然在該防護(hù)區(qū)域移動(dòng)，卻不能引起電磁場的擾動(dòng)，因此不會(huì)報(bào)警。通過對探測器靈敏度的調(diào)整，可以將小動(dòng)物，如小狗、小貓等在防護(hù)區(qū)域移動(dòng)的干擾濾掉，達(dá)到有效防護(hù)的目的。(5)泄漏感應(yīng)電纜泄漏感應(yīng)電纜是泄漏電纜的一種，常用于室外周89(6)核輻射傳感器核輻射傳感器通過監(jiān)測各類放射源，預(yù)防恐怖分子的“臟彈”襲擊。常用的探測器有電流電離室、蓋格計(jì)數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)管3種。電流電離室是一種氣體探測器，射線使高壓艙內(nèi)的工作氣體發(fā)生電離，然后通過收集電離產(chǎn)生的電荷記錄放射強(qiáng)度；蓋革計(jì)數(shù)管也是一種氣體探測器，它通過將入射粒子轉(zhuǎn)換為電脈沖進(jìn)行記錄；閃爍計(jì)數(shù)管為固體結(jié)構(gòu)，當(dāng)射線進(jìn)入閃爍體，閃爍體吸收能量而使原子、分子電離和激發(fā)，并發(fā)射熒光光子，光子在光陰極上打擊出光電子，隨后在光電倍增管中以數(shù)億倍的倍數(shù)倍增，電子流在陽極負(fù)載上產(chǎn)生電信號(hào)，并由電子儀器記錄。(6)核輻射傳感器核輻射傳感器通過監(jiān)測各類放射源，預(yù)防恐怖分90(6)核輻射傳感器在信息采集網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)方面，需要在區(qū)域中部署傳感器節(jié)點(diǎn)，形成對區(qū)域的覆蓋感知網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)應(yīng)用場景不同，感知覆蓋包括區(qū)域覆蓋與帶狀覆蓋。區(qū)域覆蓋是指對監(jiān)測區(qū)域的完全覆蓋，區(qū)域內(nèi)部的人員、物品都屬于監(jiān)控對象；而帶狀覆蓋則是對區(qū)域周界的環(huán)狀覆蓋，多用于外來入侵檢測。傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域已有一定的與感知覆蓋相關(guān)的研究成果，理論成果主要在于推導(dǎo)出達(dá)到一定覆蓋冗余度所需要的最少節(jié)點(diǎn)數(shù)目，以作為隨機(jī)性部署的參考。在安防應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)的部署需要根據(jù)所處環(huán)境因勢而設(shè)，如煤礦安防、建筑物結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等，通常需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人員同專業(yè)工程師協(xié)作，根據(jù)周遭環(huán)境特征，設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)部署方案。當(dāng)防護(hù)區(qū)域范圍擴(kuò)大，靜態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)部署方式會(huì)帶來指數(shù)級的成本增加，而難以實(shí)現(xiàn)大范圍的監(jiān)控，如城市范圍的監(jiān)控。在城市安防方面，為形成城市范圍的安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)外研究者提出，可以將信息采集終端安放到手機(jī)或是城市車輛上，依賴人們的日常遷徙承載其移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對大型區(qū)域的移動(dòng)覆蓋。這一類部署機(jī)制成本低、易于實(shí)現(xiàn)，是未來城市安全防護(hù)物聯(lián)網(wǎng)的重要發(fā)展方向。(6)核輻射傳感器912.安全防護(hù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳輸(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸

(2)安防應(yīng)用中的無線傳輸

(3)地下環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸2.安全防護(hù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳輸(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸

(92(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)是時(shí)下最為常見的一類安全防護(hù)系統(tǒng)。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，大量的監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)并呈現(xiàn)給指揮中心的安防人員?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)更是需要指揮中心服務(wù)器與下屬監(jiān)控?cái)z像頭多次交互，自動(dòng)分析監(jiān)控內(nèi)容、提取有用信息。視頻傳輸將占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，且對傳輸實(shí)時(shí)性的要求也通常高于一般的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因此往往需要部署專用通信線路。常見的視頻監(jiān)控包括有視頻基帶傳輸、光纖傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、微波傳輸、雙絞線平衡傳輸、寬頻共纜傳輸6種傳輸方式。這些傳輸方式由于傳輸距離、假設(shè)成本的不同，適用于各種視頻監(jiān)控應(yīng)用場合。目前在安全監(jiān)護(hù)方面，應(yīng)用較為廣泛的兩類視頻傳輸手段，分別是視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸方式與寬帶共頻傳輸方式。(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)是時(shí)下最為常見的一類93(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸方式在娛樂性視頻傳輸中使用最為廣泛，也是未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸方式采用MPEG音視頻壓縮格式傳輸監(jiān)控信號(hào)，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，重點(diǎn)用于解決城域間遠(yuǎn)距離、點(diǎn)位極其分散的監(jiān)控傳輸方式。目前，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)已經(jīng)替代了眾多傳統(tǒng)的視頻傳輸方式，但是它也有網(wǎng)絡(luò)帶寬不受控制，難以確保視頻流穩(wěn)定等不足，若要廣泛應(yīng)用到安全防護(hù)監(jiān)控中，對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)硬件條件要求較高。寬帶共頻傳輸是現(xiàn)在較為高端的一種傳輸方式，是解決幾公里至幾十公里監(jiān)控信號(hào)傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案之一。寬帶共頻傳輸采用調(diào)幅調(diào)制、伴音調(diào)頻搭載、FSK（頻移鍵控）數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制等先進(jìn)技術(shù)，可將40路監(jiān)控圖像、伴音、控制及報(bào)警信號(hào)集成到“一根”同軸電纜中雙向傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了同軸電纜的資源空間，40路音視頻及控制信號(hào)在同一根電纜中雙向傳輸，且施工簡單、維護(hù)方便，大量節(jié)省材料成本及施工費(fèi)用。(1)面向安防監(jiān)控的視頻傳輸視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸方式在娛樂性視頻傳輸94(2)安防應(yīng)用中的無線傳輸基于有線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的安防系統(tǒng)具有可靠、穩(wěn)定的優(yōu)勢，適合于傳輸圖像、視頻等大數(shù)據(jù)量信息，但是這種網(wǎng)絡(luò)部署方式卻由于成本高昂、難于部署等因素，而無法適用于一些復(fù)雜或受限地理環(huán)境，如橋梁、高樓的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測；另外對于一些變化環(huán)境下的安全防護(hù)，如采掘進(jìn)行中的地下煤礦工作面，也有靈活性不足的缺陷?；跓o線網(wǎng)絡(luò)交換信息是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要特色之一，配備有無線通信模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)極易部署，這些節(jié)點(diǎn)既可以通過電信網(wǎng)、WiMAX等多種手段接入控制中心網(wǎng)絡(luò)，也可以以多跳無線鏈路的形式傳輸數(shù)據(jù)。此外，多跳無線的網(wǎng)絡(luò)組織形式還可以同既有的有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施搭配使用，直接在現(xiàn)有的安全防護(hù)系統(tǒng)之上進(jìn)行擴(kuò)展，這進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的架設(shè)成本。無線鏈路極易受外界環(huán)境干擾，尤其是在多跳無線網(wǎng)絡(luò)里，保證消息傳輸可靠性尤為困難。研究人員提出了大量的應(yīng)對機(jī)制來提升多跳數(shù)據(jù)傳輸成功率。其中加入系統(tǒng)冗余是一類較為可行的方案，在網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制中具體體現(xiàn)為各類多徑路由機(jī)制，即使數(shù)據(jù)報(bào)文能夠沿著不同的路徑從源節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。現(xiàn)有的多徑路由主要包括3類：對單路徑路由的擴(kuò)展、多路徑并行傳輸以及機(jī)會(huì)路由。(2)安防應(yīng)用中的無線傳輸基于有線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的安防系統(tǒng)具有可靠95(2)安防應(yīng)用中的無線傳輸

在基于單路徑擴(kuò)展的多徑路由機(jī)制中，通常是在路由發(fā)現(xiàn)時(shí)記錄多條路由作為當(dāng)前路由的備選路由，當(dāng)活動(dòng)路由失效后，從多路徑中選擇一條繼續(xù)路由，不需要重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過程。基于單路徑擴(kuò)展的多徑路由通常只需要在現(xiàn)有單徑路由的基礎(chǔ)上進(jìn)行小幅修改，比如在路由建立過程中，讓中間節(jié)點(diǎn)記錄更多的上級節(jié)點(diǎn)，將其中路由開銷較低卻非最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)加入備選路徑，當(dāng)主路徑失效時(shí)，則可將數(shù)據(jù)包發(fā)往備選路徑。

在多路徑并行傳輸?shù)亩鄰铰酚芍校ǔＪ穷A(yù)先選好多條獨(dú)立的通向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑，然后根據(jù)鏈路資源，以及跳數(shù)、延遲等，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)分散到這些預(yù)先確定的路徑上。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，數(shù)據(jù)源可以通過在原數(shù)據(jù)中加入冗余的復(fù)制以提高消息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

機(jī)會(huì)路由是一種隨機(jī)性多路徑傳輸機(jī)制，它基于概率性無線信道模型設(shè)計(jì)，距離源節(jié)點(diǎn)不同遠(yuǎn)近的中間節(jié)點(diǎn)，會(huì)以不等的概率偵聽到來自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。機(jī)會(huì)路由技術(shù)試圖利用這些中間節(jié)點(diǎn)，減少消息轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，降低消息傳輸延時(shí)。而在傳輸過程中，多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)會(huì)相互協(xié)作，達(dá)到提高消息傳輸可靠性的目的。(2)安防應(yīng)用中的無線傳輸

在基于單路徑擴(kuò)展的多徑路由機(jī)96(3)地下環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸在安全防護(hù)應(yīng)用中，往往會(huì)需要在一些特殊環(huán)