以下是小编帮大家整理的基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文，本文共14篇，供大家参考借鉴，希望可以帮助到您。
篇1：基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文
基于物联网的土壤水分实时检测灌溉系统设计论文
0 引言。
随着现代数据传输技术（ 如蓝牙、红外线、WiFi、无线网络技术（ 如 ZigBee、GPRS） 、信息处理技术（ 如云计算技术等） 的发展，农业生产在机械化的基础上正在朝着自动化、智能化的方向推进。
土壤水分反映了农业干旱程度，以土壤水分为指标，可以指导农业灌溉。土壤的含水状况俗称土壤墒情，还包括土壤性质、深度等状态，其关系到农作物的优质生长。不能及时、足量灌溉，或过量灌溉，都可能导致农作物根茎不能从土壤及时吸收水分，影响农作物的正常生长。另一方面，从农业节水、节能及可持续性发展角度考虑，在灌溉作业中，要实现农业灌溉水资源高效利用，必须实时、精确地掌握农田土壤水分信息，准确地控制灌溉开始时机、结束时机及水量，从而实现节水、节能和作物的良好生长双重目标。
作为农业大国，我国的农业用水量消耗了 80% 的水资源总量[1],研究开发土壤含水率自动监测和智能控制的灌溉系统，有助于作物良好生长条件的建立和水资源的节约。近年来，国内外研发出土壤水分检测器，利用无线传感器采集农业数据信息，实时监测土壤含水率的数据。当土壤含水率数值低于阈值下限时，开启水泵进行灌溉； 当土壤含水率数值高于阈值上限时，关闭水泵以停止灌溉，实现了物联网模式下的农业土壤水分智能控制。
然而，受制于传感器等硬件及通信模块等软件系统的发展，现有的农业物联网运用范围还很小，普及率较低。目前，物联网传感器一般体积较大、不便于携带与安装、能耗高、价格贵、响应速度慢、精度低及数据传输不稳定。同时，作为土壤水分传感器，还需要具备受土质影响小及不易受到土壤中各种成分腐蚀等特点。
1 系统的组成及原理。
系统主要包括硬件部分，如 RHD - 100 土壤水分传感器、射频识别芯片 CC2530、MSP430 F149 单片机、步进电机，以及上位机系统软件等部分。
系统可以实时检测土壤水分，检测数据由传感器采集并通过 GPRS 作为通信渠道发送，采用 SPS 控制传感器的.采样时间，每 1. 7s 发送 1 次传感器数据信息。在一个设定的时间断内，传感器可自动绘制土壤水分曲线，土壤水分低于阈值下限时，控制终端发送指令，单片机接到指令，通过 I/O 口控制电磁阀开关开启步进电机； 高于阈值上限时，及时关闭电机，所用数据信息和指令通过无线技术 ZigBee 进行传输。
2 硬件实现方案。
2. 1 处理器的选择。
单片机具有高集成度、高可靠性、低功耗、控制能力强、扩展能力好、体积小巧、高性价比和使用便利等优点，在仪器仪表、专用设备智能化管理及过程控制等领域得到广泛应用，有效地控制了产品质量，提高了经济效益。
TI 公司设计的 MSP430F149 因其极低的空闲功耗而闻名，是一个 16 位的、结合了指令和数据总线的冯诺依曼系统结构。MSP430F149 具有 60kB 的非易失性存储器，系统内可编程，还具备一个 2 kB 的内部SRAM.该处理器可以在 1. 8 ~ 3. 6V 之间进行操作，并且可以被锁定在 1. 8V、8MHz 兆赫和 3. 6V、高达4 . 15 MHz 的范围之间。 本系统中，处理器电压为1. 8V,于 32. 76kHz 时锁定，每个样品的平均周期数为988,意味着处理器每秒 197. 600 次活跃； 功率测量显示共 耗 电 204μW,功 率 测 量 值 只 有 32. 768kHz.MSP430F149 具有通信高速、开发环境方便高效、较宽的运行温度范围及较强的抗干扰力，工作稳定，时钟系统灵活，具有可串行在线编程、唤醒时间较短及中断 功 能 强 大 等 优 势。 本 设 计 以 TI 公 司 的MSP430F149 作为微处理器。
2. 2 传感器的选择。
在选择传感器时，需要考虑使用环境对传感器的影响，所选用传感器不应受到土壤的腐蚀，且受土质影响应较小，对土壤土壤含水率的应具有较高的分辨率，确保传感器能在一个较长的时间段内稳定、准确地感知土壤的含水率。
综合考虑多方面因素，如传感器的性价比、稳定性、可靠性、能耗及使用维修的便利性等指标，选用邯郸市邯山瑞华电子有限公司生产的 RHD - 100 土壤水分传感器为本智能控制系统的终端检测端。该检测终端以 CMOS 芯片为核心，可以监测并传输数据信息，且具有简洁合理的结构，小巧的体积，运输、安装、操作及后期维护的便利等优势。其检测头以不绣钢材料制成，使用寿命较长，并进行了环氧树脂封装，可以有效隔绝外部异物侵袭，防止干扰破坏，埋入土壤中使用时不易受收到土壤中各种成分的侵蚀； 受土质得影响较小，可以在较广范围的地区运用。
2. 3 太阳能供电模块设计。
因为系统的监测区域为农田，一般没有设置电线电缆，无法使用外接电源实现能源供给，需要自备电源。为避免频繁更换电池带来的系列问题，特选用太阳能电池为供能单元，为每个传感器配备一个独立的太阳能供电模块，主要包括： 1 个 12 V、12 Ah 充电电池； 1 块太阳能电池板，输出功率为 15W; 1 个调压器，压力范围为 3. 3 ~12 V.
运行试验表明： 太阳能电池模块可以满足田间传感器的供能要求。
2. 4 CC2530 射频收发模块。
CC2530 为内部集成的无线通信模块，其内核符合 RF4CE/Zigbee 1. 8V 协议，可进行 CRC 硬件校验；结合了具有优良收发性能的 RF 收发器和增强型8051MCU,可编程 4 种不同的闪存版本，包括 CC2530F32 /128 /64 /256,分别具有 32 /128 /64 /256KB 的闪存。其压控振荡器完全集成，也集成了其它很多功能模块，灵敏度极高、抗干扰性能佳，提供了完整而强大的 ZigBee 方案、ZigBee RF4CE 远程控制方案。使用该收发模块，只需极少的外接元件（ 如天线） 、晶振等少量的外围电路元件，就能在 2. 4GHZ 的频段上工作。CC2530 内部使用 1. 8V 工作电压，并且能够把外界提供的电压（ 3. 3V） 转化为内部使用电压。本设计以产自 TI 公司的 CC2530 射频收发模块作为射频收发模块的主芯片。
2. 5 GPRS 通信模块设计。
与 GSM 相比较，GPRS 的用户接入时间更短、可靠性更高、通信速度更快，能够支持 TCP /IP 协议[2].GPRS 模块通过串口与 ZigBee 灌溉系统主控制网关连接，ZigBee 节点在反馈土壤水分信息时，首先将信号通过 ZigBeb 网络发送给主控制网关，然后由控制器网关通过 GPRS 模块，将信号发送到用户端； 用户端可以根据具体的作物品种设定终端节点水位阈值上、下限，控制终端节点步进电机的开启与关闭，实现自动灌溉。
3 系统软件设计。
IEEE802. 15. 4,俗称 ZigBee,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率及低成本的双向无线通讯技术[3].ZigBee 协议栈是基于 IEEE 802. 15. 4 之上的协议栈，其网络层功能包括多跳路由，以及路由发现和维护、安全和连接/离开网络，网络层负责向新加入的设备分配 16 位地址。
ZigBee 技术是一个特别为短距离无线通信及低功耗设计的媒体访问控制（ MAC） 和物理层的标准规范，因此当遇到传感器网络、数据监测、指令传输触发此类工作时，ZigBee 成为不二之选。
本设计选用了 CC2530 支持的免费 ZigBee 协议栈，在 ZigBee 网络建立之后，用户通过 ZigBee 协调节点、GPRS 通信网络，管理 ZigBee 终端节点，设定不同作物土壤含水量的阈值上下限范围。当传感器检测到土壤水分值低于阈值下限值时，通过单片机 I/O 口开启步进电机，自动启动灌溉动作； 当传感器监测并发送的土壤水分值高于阈值上限时，系统自动启动，传输指令，通过单片机关闭步进电机，中止灌溉动作。由此，实现土壤水分的自动监测和智能灌溉控制。
计算机端程序采用 Java 语言编写，可实现软件系统数据的处理，包括传输、存储、显示及指令的执行等功能。
4 系统测试试验及结果分析。
为验证系统设计的合理性，检测制作的实验样机是否符合设计要求，工作能否稳定、连续和可靠，对制作完成的自动灌溉控制系统试验设备进行了测试。
4. 1 水稻田土壤含水量检测控制试验。
将本系统试样样机运用于水稻田，设置土壤含水量阈值为 30% ~ 60% ,监测并控制土壤水分，得到的土壤水分变化图如图 1 所示。
由于湿度传感器具有延迟特性，湿度的变化并不是呈线性地增长或降低，具有一定的滞后性。
4. 2 棉花地土壤含水量检测控制试验。
将本系统运用于棉花田，设置土壤含水量阈值为20% ~ 35% ,监测并控制土壤水分，土壤水分变化图如图 2 所示。
试验表明： 系统工作状态良好、运行稳定，可适应不同土壤环境的水分控制，能随着土壤湿度的变化而动作，达到了将土壤湿度自动控制在设定范围内的目的。
5 结论。
在我国当前的农业大环境下，无线传感器网络技术在土壤水分监测和控制中的应用还处于初级阶段，实际推广运用范围偏小，与国外发达国家相比，技术相对落后[4].因此，在物联网实际运用的设计中，需要根据国农业生产经营的实际情况，充分考虑实用性和可推广性。
本文设计了基于 RHD - 100 土壤水分传感器、射频芯片 CC2530、MSP430 F149 单片机、步进电机、及上位机软件系统的土壤含水率监测及灌溉控制系统。试验表明： 系统工作稳定可靠，可有效地检测土壤水分并通过控制步进电机动作实现自动灌溉，将土壤水分控制端设定范围内，具备一定的准确性和广泛的适应性。
参考文献：
[1] 邢志卿，付兴，房骏，等。 物联网技术在现代农业生产中的应用研究[J]. 农业技术与装备，（ 8） : 16 -17,20.
[2] 赵养社。 基于无线传感器网络和 GPRS 网的灌溉系统研究[J]. 安徽农业科学，（ 7） : 4203 -4206.
[3] 赵荣阳，王斌，姜重然。 基于 ZigBee 的智能农业灌溉系统研究[J]. 农机化研究，,38（ 6） : 244 -248.
[4] 许世卫。 我国农业物联网发展现状及对策[J]. 中国科学院院刊，,38（ 6） : 686 -692.
篇2：基于物联网的食品安全检测系统的探究论文
基于物联网的食品安全检测系统的探究论文
一、引言
1.建立食品安全检测平台，并对当前食品安全存在的问题进行完善，让人们了解这个平台的应用性及重要性，还能通过此平台知道自己所购买的食品内各成分的含量，享受更加绿色健康的生活。
2.由于全球民意调查机构盖洛普日前发布了“全球幸福度调查”数据。在此次民调涉及的124个国家当中，中国人的幸福度排名第92位；88%接收调查的中国人认为自己的生活远离“美满幸福”的标准，其中让人不安的食品安全是导致民众幸福指数较低的主要原因之一。
3.现如今有机食品的发展越来越广泛，为了更快更方便的了解有机食品含有的物质、产地、产地的环境这些因素，项目拟通过基于物联网的食品安全监测系统来实现。在食品安全系统的实施下，可以让人们更放心的食用有机食品，而且还会让有机食品的发展越来越广泛，把它推广到各个地方，让它成为人们日常生活中的必备品。
二、项目相关技术
1.项目简介
我们在结合国内现状以及消费者需求的情况下，想要建立基于物联网的食品安全检测系统。该系统通俗来说就是通过温湿度等各类传感器将环境数据实时上传至我们的服务器，然后由我们将信息整合后发布在相应的信息平台（例如微信公众平台）。通过传感器技术，我们能够获取食品的环境以及成长成熟的相关信息。但是为了能够更直观的辨别食品是否安全，我们将与部分厂商合作，对他们的食品按批次不定期进行随机采样，然后送至食品检测部门，我们将获得的数据依照食品本身品种区别进行评价打分，对厂商建立诚信等级制度。我们还会依照物流等情况，给出食品的'参考价格，防止不良商家从中谋取暴利。
2.相关技术及应用
RFID技术：又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。我们将采用此技术，给每个批次的箱子都戴上电子标签，同一批次给予相同的编码，通过读写器识别，消费者就能知道批次号，然后在信息平台进行查询匹配，就能获得相关信息。传感器技术：利用各类传感器，我们能够监测食品生长环境，获取相关信息，例如温度、湿度、光照等，这些信息将通过网络实时传送至我们的服务器。由于前期资金等原因，我们无法大范围覆盖。但是，我们会与个别农户合作，进行小规模试点实验。EPC编码技术：EPC代码是下一代产品标识代码，它可以对供应链中的对象进行全球唯一的标识。EPC存储在RFID标签上，这个标签包含一块硅芯片和一根天线。通过读取EPC标签，可以与一些动态数据连接，例如食品原产地和生产日期等，通过此技术的应用，我们能很好进行数据的传递以及人机的交互。
三、项目的特色和创新
1.从当前大的食品安全角度出发，结合当前食品安全监测问题以及我国食品农产品供应体系链较长的现状，解决了如何让消费者吃的放心，提升消费者生活水平质量的问题；
2.多方位采用系统优化方法，结合消费者需求对系统进行设计，在此基础上，面向对象，面向处理方法，面向数据方法进行设计；
3.采用了新的物联网技术进行系统的构建，大大提升了系统检测的效率性，节省了时间，同时系统数据的安全性使得系统可信度得到大幅提升。
四、结论
食品安全已经成为全球性的重要问题，随着我国的经济发展，我国也已经迸入了食品安全时代。目前，物联网的技术不断的发展，将物联网中的RFID技术、EPC编码技术以及对数据的分析等和环境监测系统相结合形成较为完善的食品安全监测系统。该系统的结合可以让人们了解食品中所含元素、产地以及产地环境等信息。加快食品安全的发展，减少亚健康，在食品方面让大众放心。
参考文献：
[1]付雄新，周受钦，谢小鹏.基于RFID的食品安全监管系统[J].科学技术与工程，（13）：3897-3900.
[2]林炳秀，鄂旭.基于物联网的食品安全信息化应用研究[J].软件，，35，（2）：79-81.
[3]高嵘.基于物联网的猪肉溯源及价格预警模型研究[D].成都：电子科技大学，2010：18-37.
[4]梁正平，纪震，林佳丽.基于三维编码的全流程食品追溯系统[J].深圳大学学报：理工版，2010，27，（3）：312-316.
[5]刘怀北.基于物联网技术的食品安全溯源系统[J].软件，，11，（9）：1-2.
篇3：通用型物联网综合信息管理平台设计论文
物联网应用的多样性、分散性和缺乏管理等问题制约着物联网的发展。物联网要连接和信息管理的对象是包括静止和移动的末端设备及各种资产，这些设备连接上传感器等感知设备成为网络中的节点。基于物联网这种网络特点，利用通用网管的思想设计通用型物联网综合信息管理平台时，可以将各种异构的系统和分布式资源进行整合，以实现管、控、营一体化，从而构建物联网运维系统，为建设低碳、智能、节约型社会提供技术支撑。
0 引 言
当前，全球经济逼近二次探底的边缘，新一轮的工业革命呼之欲出。有专家指出，在新一轮的工业革命中，信息是最核心的要素，信息革命是新一轮工业革命的骨架和灵魂。为了推动工业化发展进程，必须把信息和物理世界相互融合，物联网就是一个很好的例子[1]。
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，并受到各国政府、学术界和工业界的广泛重视。它通过传感器把互联网和物理世界连在一起，用信息的“力量”使物理的世界产生变革，推动社会工业化的发展。
物联网体系包含三层架构，即感知层、网络层和应用层[2]。感知层包括传感器等数据采集设备以及数据接入到网关之前的传感器网络;网络层是实现各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享;应用层是指利用各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的感知数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。图1所示是物联网的三层结构图。
图1 物联网的三层结构
目前，物联网产业发展十分迅速，各个运营商和集成商也是站在更高的角度，集中力量开发物联网管理平台。尽管关于平台的研究都有一些成果，但是，这些平台存在平台多样、标准不统一、缺乏创新等问题，严重制约着物联网的发展。本文针对以上问题，提出了一种自主创新的通用型物联网综合信息管理平台的体系结构，以适应广泛的传感节点和不同的行业应用，实现对网络资源的统一管理，使物联网的应用更加普遍和灵活，提升我国在物联网领域的竞争力。
1 物联网平台的研究现状
现阶段国内外物联网平台的研究主要存在以下一些问题：
第一是应用广泛，导致平台多样而不统一。物联网的应用多种多样，每一个应用对应一个不同的平台，从而导致关于物联网平台的研究多数局限在某个具体的应用领域[3]，例如物流行业、智能楼宇、路灯管理等，而没有考虑适用于各行业的物联网的整体架构。
第二是技术标准不统一。现阶段，物联网应用技术主要包括基于RFID技术的应用、基于传感网络的应用、M2M应用和“两化融合”等相关应用[4]。对于每一类应用，使用的硬件和软件技术各不相同。RFID相关应用主要是利用射频识别技术和传感网络，以及用于传感器、传感网以及采集信息的嵌入式系统;M2M主要是基于有线长距离和无线长距离两种通信方式的应用;“两化融合”是自动化和信息化的融合，主要依赖于有线短距离通信，以现场总线为主作为“最后一公里”连接，然后并入IP网。这种情况就导致了物联网发展相互分离，不能进行资源的有效整合，浪费人力、物力和财力，与经济节约型社会的发展背道而驰。
第三则是管理平台的可参考模型存在弊端。目前，还没有一个规范化的物联网体系架构模型。对于现阶段可以参考的管理平台体系结构来说，在国外，欧盟的EPC global主要针对物流仓储的物联网应用模型[5]，具有一定局限性，不能广泛应用于其他领域;而国内目前的管理平台也存在一些问题，很多都是借鉴国外已有的平台进行各自为主的行业开发，缺乏创新性，参考价值不大。
由于物联网平台的体系架构是指导具体应用系统设计的首要前提，因此，建立一个具有框架支撑作用的体系架构至关重要。
2 物联网的网络结构及其特点
物联网要连接和服务的对象是末端设备和各种资产，包括各种基于微处理器做成的应用系统、各种智能卡或RFID卡，以及安装在机器上的传感器等。这些设备相互连接组成传感器网，传感器网作为末端的信息采集者将信息发送给网络，是一种可以快速建立，不需要预先存在固定的网络底层构造的网络体系结构。
物联网，特别是传感网中的节点可以动态、频繁地加入或者离开网络，它们不需要事先通知，也不会中断其他节点间的通信。网络中的节点可以高速移动，从而使节点群快速变化，节点间的链路通断变化频繁。传感器网络的这些使用上的特点，导致物联网或者是传感网具有如下特点[6]：
(1) 网络拓扑变化快;
(2) 传感器网络难以形成网络的节点和中心;
(3) 传感器网络的作用距离一般比较短;
(4) 传感器网络数据的数量不大;
(5) 物联网网络对数据的安全性有一定的.要求;
(6) 网络终端之间的关联性较低。
为了有效地进行传感设备和节点的管理，将物联网要管理的终端设备或资产看做网络中的网元，并利用通用网管的思想对设备进行信息管理[7]，按照OSI的定义，网络管理主要包括故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理等五个功能域[8]，其具体示意图如图2所示。
图2 物联网的网络结构及管理功能
篇4：通用型物联网综合信息管理平台设计论文
3.1 物联网综合信息管理平台框架设计
针对目前物联网平台存在的问题以及物联网的网络特点所设计的物联网综合信息管理平台的框架图如图3所示。本平台基于通用的网络管理思想，将各种感知设备看做网络中的节点来实现网络管理的五大功能，并提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、报警联动、调度指挥、远程控制、安全防范、统计报表、决策支持等管理和服务功能，从而实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。
3.2 物联网综合信息管理平台的体系结构
根据物联网的三层架构设计的物联网综合信息管理平台的体系架构如图4所示。
篇5：通用型物联网综合信息管理平台设计论文
3.2.1 感知层
物联网综合信息管理平台根据不同的采集对象选择有线局域网或无线组网等不同的组网方式，采集节点可根据需要选择不同的传感器节点，例如温湿度传感器、压力传感器等。
物联网综合信息管理平台的数据采集终端由硬件和软件两部分组成。采集终端可对传感器节点传递过来的数据进行处理、存储，并在网络层发出请求时传递出去。
3.2.2 网络层
物联网综合信息管理平台可利用中间件技术，并基于TCP/IP协议对感知层的数据进行解析、编码，并传输到网络层，同时可兼容有线网络、无线网络等通信模式，以实现不同通信协议的异构物联网网络的接入和访问[9]。
3.2.3 应用层
物联网综合信息管理平台的应用层通常由硬件设备和应用软件构成。其中，硬件设备是在满足网络功能要求的前提下，采用云计算概念，在服务器上完成主要功能[10]，包括数据存储服务器、Web服务器和中心处理服务器，以分别负责数据的存储、应用程序的管理和各种功能的处理。管理员和操作员通过网络访问云端数据，使系统更加安全、可靠，以便于系统功能与规模的扩充。应用软件则在满足网络管理基本功能的前提下，通过通用管理模板，实现大多数物联网及其资源的管理，用户也可以根据不同行业应用的特殊要求自定义模板。软件系统大多基于B/S结构，可提供远程维护支持。
3.3 物联网综合信息管理平台的特点
本物联网综合信息管理平台的主要特点表现在以下五个方面：
(1) 可应用于各种领域。本物联网综合信息管理平台没有行业限制，感知层可以根据行业需要接入不同的传感器节点(例如温湿度传感器、压力传感器等)进行信息采集;软件管理系统能够针对不同对象实现不同的管理功能，从而构建可扩充、可扩展、可视化的综合管理平台。
(2) 兼容多种通信模式。利用自主开发的中间件可兼容多种通信模式，实现不同通信协议的异构物联网网络的接入和访问，从而真正组成一个可连接各种感知终端的有机通信网络平台。
(3) 统一协议。本物联网综合信息管理平台基于标准的网管协议SNMP对设备进行管理，能提供开放性的接口给用户，同时兼容自主开发的协议和特殊行业的协议，也可以实现不同设备和网络之间的互通，从而实现对不同领域、不同设备的管理。
(4) 模块和分布式设计。基于通用网管的思想，在通用的管理功能(故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、计费管理)的基础上，可提供特殊行业的管理功能，实现对终端设备的模块化和分布式管理。本平台可大可小，可深可浅，可单独使用，也可联合使用，而且容易剪裁成行业实时管理平台，比如IDC机房管理、粮库管理、污染或能耗监测管理等多样性平台。
(5) 节约资源。本设计将五种管理功能集成到一个平台，以对数据和设备进行有效管理，提高管理效率和服务质量，节约资源，实现低碳低污染的智能环保型经济模式。
4 结 语
随着全球一体化、工业企业自动化和信息化进程的不断发展，企业或个人都对生产、物流以及销售等各个环节的质量要求越来越高，全流程监控以及服务整合将是未来企业发展的方向。物联网综合信息管理平台可为行业整合提供一种思路，互通互联的结构可以有效对各类服务进行整合，提高企业整合的高效性，为建设低碳、智能、节约型社会和实现环境友好型经济提供一定的技术支撑。
篇6：浅析物联网石油测井数据传输和控制系统设计论文
浅析物联网石油测井数据传输和控制系统设计论文
油田日常维护工作的顺利开展,需要掌握油井的实际生产情况,因此需要通过仪器对油井的层数进行检测。我国油井分布比较松散,因此对监测的数据进行传递存在交的困难。基于此,该文对物联网石油测井数据的传输与控制系统的设计中的重要内容进行了介绍,希望对相关工作人员能够有所帮助。
1 物联网
物联网主要指的是末端设施和设备,主要包括工业系统、传感器以及贴在射频识别器上各种设备、携带无线终端的车辆和个人等。通过各种无线、有线,长距离或短距离的相互连通实现对数据传输。物联网就是利用传感器,实时对需要的数据进行采集、互动、连接,采集的信息的类型可以是电信号、光信号、化学信号等,利用各种可能存在的网络接入,实现物与人、物与物之间的连接,从而实现对物品的智能化管理和识别。因此,可以简单的.将物联网描述为,利用传感器获取物理环境信息,然后利用通信网络对信息进行传递,再利用云计算平台,实现对复杂信息的处理。
2 系统的设计与实现
2.1 设计方案
系统的具体实现方案:在测井现场利用传感器获取待测油井的数据,将数据利用专用的电量将测得护具传送给计算机,然后利用计算机对数据进行处理后,利用GPRS将传递到企业内部,数据最终将会被送到测控中心,从而实现对数据的远程传输
2.2 网络传输协议
利用GPRS对数据进行传输面临协议选择,TCP和UDP是目前应用最广泛的两种协议,对协议的选择需要依据系统运行的实际情况而定。TCP协议数据的传递面向连接具有较高的可靠性,比较适合应用在顺序不重复、大批量的数据传递。但需要注意,TCP提供的数据传输不会对数据的便捷进行记录,因此如果数据传递过程中采用的方式是数据包,需要对包的同步问题加以考虑。测井在数据传递过程中对数据量的要求较大,同时网络环境十分复杂。此外,从目前的情况来看,在实际测试过程中,如果对TCP协议进行利用,数据在吞吐率上完全可以满足使用要求。UDP协议与TCP相比更加简单,灵活度高,建立连接较为容易,会对数据的边界进行保留。其最大的不足它提供的数据包通信的方式并不可靠,在复杂的网络环境下的应用要十分谨慎,如果程序对出现的问题处理不当,可能会造成协议崩溃,从而导致系统无法正常运行。
2.3 测试通讯方案
为了对系统的可行性进行验证,在中国联通和中国移动两种网络的支持下对数据的传输效果进行验证。在数据验证过程中,利用自行编程的通讯程序对油田实地进行测试。测试过程中主要涉及到的性能有:RTK、吞吐量、时延、误帧率的平均值。根据测试结果对公众移动网络是否满足传输需求进行确定。同时,可以通过现场测试了解用户要求,使其为通讯协议设计提供参考。
2.4 设计通讯协议
(1)双发送队列。
石油测井数据传输系统,不仅要能够实现对测井中数据的传递,同时还应当实现文件的传输。测井数据传输在实时性上具有较高的要求,在文件的传输上实时性要求相对则较低,一般来说能够在规定的一段时间内完成文件传输即可。因此,在实际工作中,如果传输数据的宽带有限,为了确保测数据传递的实时性,应当对测井数据和文件传输两者制定相应的优先级机制。方案如下:将发送队列分为两列,一列为测井数据,另一列则为文件传输队列,同时应当在文件传送队列上安置一个标志,对发送权限进行限制,该标志只有则测井数据发送结束后,才会生效,标志生效后,文件传送队列发送数据,然后安置的标志将会再一次回到原位置,依次循环。
(2)后退N帧协议。
在数据传输过程中,如果采用简单的协议,RTT的时延一般约为500ms,这对数据传输的实时性产生了一定影响,为了提高通讯协议效率,可以对后退N帧协议进行应用,这种协议处于非受限协议和等停协议之间,对其进行应用可以缓解因为传输距离过大,导致等停协议效率低问题的发生。后退N帧协议一般只在测井数据中使用,并不在文件传输中使用,对于文件传输的维护有更高层的ZMOG协议完成,在线程发送上只是简单进行发送,并不会进行等待和确认。测井数据传输系统在通讯上需要是双向的,因此在实际工程中,必须是由接收线程和发送线程两者相互系统工作,接收线程和发送线程两者之间的信息要能相互传递,其中最重要的一点就是,接收线程应当能够将ARQ应当信号传送给发送线程,从而确保发送线程在运行过程中能够顺利完成发送任务,确保整个系统的安全运行。
3 结语
计算机技术的高速发展,使测井数据的数据的实时性得到进一步提高。在石油测井数据的传输与控制系统的设计过程中,要对不同的问题进行针对性研究,并且要通过大量的数据来对系统的功能进行确定,确保系统在日后的使用过程中能够达到理想的效果。
篇7：浅析基于物联网时代下包装设计形态论文
浅析基于物联网时代下包装设计形态论文
随着网络时代的到来，电子商务开始日渐成熟，用户选购商品的行为模式从线下转移至线上。这一模式的转变不仅让消费者选购产品的方式，变得更加多元化与便捷化;同时随着网络技术的革命以及科学技术的介入，产品包装的存在模式同步发生日星月异的变化，当中“物联网时代的‘包装形态’”亦是如此。所谓物联网时代的“包装”设计，主要是指终端产品以“物联网”为销售购物媒介，进而展开对终端产品包装的设计。而在物联网时代下，人、包装物与环境之间的关系，以及包装物的形态发生了新的变化。这种转变，下面笔者将从两种不同销售环境对其进行展开探讨。
1 网购销售形式
它是以网上电子销售为主，最终消费者接触到的包装实物形式，常以模块化、品牌化的统一包装物形式出现。例如：许多淘宝网上的商品“包装”，消费者在进行合理的网上交易之后，销售方对内部产品的包装形式则是以“运输”、“保护”功能为主。所以，对于“易碎的物品”，通常厂家会选择加厚的瓦楞纸，与塑料泡沫 “重构”的包装形式出现。这种“简易”的长途运输包装形式，在某种程度上，可以缓解易碎物品，在长途运输中遭遇到外部冲击的压力。但这种运输包装形式，无论是从包装材料，还是结构空间，都存在浪费程度太大，胶带使用过于频繁，从而回收压力大，以及潜在的不合理性。
但是，市面上也还是存在部分运输“模块化”的包装形式，其模块化设计的好处，笔者认为有三：第一，不同产品的固定型号大小，便于厂家模块制版，与方便生产。例如，客户在网上选定好产品后，销售方会根据不同产品的型号，采用原本厂家生产，有过压痕的包装纸盒，进行快速折叠，且有些模块化的产品包装形式可以一纸成型，不用粘胶。第二，方便整合的运输，节省运输空间。通常这种网购销售形式的模块化包装，所采用的造型，均是以规定正长方形的单位元素为主。这种方块的造型形式，消耗的负空间较少。因此，有利于整合运输，以及防止在运输过程中发生跌落。第三，利于品牌的宣传。这种网购销售模式的运输化的模块包装，抛弃了往常市面上，以“销售”为主的，带有视觉冲击力的包装的形式，而变成了“极简化”的零包装。这种“极简化”的零包装的表现形式，除了统一的纸盒模块外，还有“极简化的视觉”，该视觉没有过多的力度彰显，相反更易让消费者记住该品牌的名字。例如：凡客品牌，在其网购销售后的运输包装，就是改用“极简化”的运输包装的形式，统一的盒型与视觉。这种包装形式，有的是以品牌的商标为主，有的是图形加商标为主。因而不仅在风格上更加简约大方、一目了然，而且更利于突出品牌在消费者心中的文化定位。
2 户外销售形式
这种户外销售的.意思是：顾客针对物联网的户外销售机内的产品提示，采用投掷硬币的形式，销售机会自动弹出顾客所选择的商品。这种户外的销售形式，是属于零销售。包装形式以体现品牌名称为主，包装视觉变得更加简明扼要。
例如，咖啡机内销售的热咖啡，消费者对于包装视觉冲击的概念，已经弱化。消费者对户外销售机内的产品选择，更集中在客户心目中的“定位的第一”的品牌。因此，该包装视觉形式上的变化，更有利于加深该品牌在客户心中的定位，同时，在功能上也趋于简化的作用。又如，可口可乐与百事可乐之间的营销战中，尽管，百事可乐在每年的营销战中，屡屡获得成功。但从最终的销售业绩来看：“可口可乐每销售六瓶饮料，百事可乐最多只能销售四瓶。”从这段材料，我们可以看出：“可口可乐”在消费者心智中品牌定位，超过了百事可乐。因此，在包装方面，“可口可乐”无需像百事可乐那样，利用过多的视觉效果，来吸引消费者。至于可口可乐在包装的设计上面更加精简，没有其余辅助图形的设计，形成只拥有品牌 “文字”的极简化瓶形。这种极简的包装效果，丝毫不影响该产品的在户外销售机上的销售业绩。
综上所述，我们可以从中得出：物联网时代下的包装设计形态将走向极简化的设计趋势。这一趋势背后的成因，笔者认为有三：第一，企业更强调品牌的战略与定位;第二，减量与智能包装技术的提高;第三，人需求的多样化与社会环境的细分化。
篇8：基于物联网的智能社区互助系统的设计研究论文
基于物联网的智能社区互助系统的设计研究论文
1 绪论
目前行业内的智能社区解决方案分为两大阵营，无线阵营和总线阵营，无线阵营主张以互联网为平台，底层传感网使用短距离无线的传输网，并通过耦合两个异构网络形成整体框架。所有的产品都以计算机网络为应用的基础，因此它对智能化社区产品技术和成本要求较高，但它是目前国际技术的主流和发展趋势。智能住宅在我国刚刚起步，但却有着十分广阔的发展前景，市场潜力巨大。随着物联网技术的不断推广和研究，可以预见，基于物联网架构的智能社区的系统功能和服务水平将会得到逐步完善。
针对用户对社区互助系统的需求，本文提出了基于互联网的智能社区互助系统的软硬件设计方案。弥补了现有系统存在的不足，实现了社区管理的网络化。快速为用户提供详细准确的互助信息，适应不同智能小区用户的需求。
2 系统的总体设计
系统体系结构设计主要包括ZigBee网络，服务端，客户端推送界面的设计，其中客户端-服务端采用了先进的服务架构。
服务端部分包括：用户注册，用户登录和回话鉴别等部分。其中，用户可以使用个人信息进行注册，用登录系统中，用户正常使用的情况下不需要注意其他问题，用户的数据安全和用户账户的安全由服务器端进行确认和保障。
底层数据节点包括：一到多个数据节点的数据缓存和数据的简单处理，对数据进行处理包括验证数据是否达到了警报值，选择对用户告警并传出警报信息到API服务器，该模块还包括把普通的数据传送到API服务器。
3 系统的功能设计方案
系统功能模块划分：系统主要实现了求助信息处理系统，客户端展示控制界面，和附近险情报警系统，主要划分为信息处理系统，客户端响应系统，报警系统。系统的功能模块设计。
3.1 硬件设计方案
数据处理节点是一个中转站，用于对接多个数据采集节点，收集数据采集节点的数据，对数据进行简单的处理，并把数据发送到服务器。这是数据处理节点的'功能。数据处理节点是一个较之数据采集节点更高一级的处理单位，这个部分是保证上下层联通的物理保障。
系统硬件设计及功能如下：
(1) SD模块：用于读取配置文件;
(2) HTTP模块：封装好的数据通过HTTP请求发送到API服务器模块，读取来自于服务器的反馈，确认通信的成功与否;
(3) OLED模块：将实时信息显示到LED屏，采用自定义制作字模文件，把常用的字符映射到点阵中，最终实现对提示信息的显示;
(4) XBee模块：构建ZigBee网络，分为终端和协调器，终端与传感器相连，向协调器发送传感数据，协调器接收到值后进行相关处理;
(5) ARDUINO Ethernet W5100网络扩展板 SD卡扩展板Arduino;
(6) 微处理器：Arduino Due模块;
(7) 通信子系统：XBee Pro S2模块;
3.2 软件设计方案
求助信息处理系统：web接口，采用JAVAEE+MYSQL，springmvc框架，并采用nginx对数据进行负载均衡处理，传送至各个服务器并有服务器进行分析。报警信息提交，响应系统：
各个客户端通过JSON对数据进行封包、传输。软件系统设计包括以下模块：
(1)web端：搜索引擎模块，JAVASCRIPT，jQuery，AJAX;
(2)安卓端：百度地图API提交地图信息，并使用UI开源包，提升用户体验;
(3)PC端：使用libcurl等开源库对http协议进行解析，并使用MICROSOFT前端展示界面对地图范围等信息进行展示;
(4)API中间件架构。
API中间件是底层硬件部分和数据展示终端之间的桥梁，这部分接受来自于底层硬件部分的数据，对数据进行操作，持久化到数据库中，通过数据展示终端的请求，提取用户需要的数据，对数据进行封装之后发送到数据展示前端。通过这部分的中转，实现整个系统的联动，也是通过API中间件，实现了底层与前端展现的分离，保证了平台的健壮和可伸缩性，防止出现数据流失和数据泄密，这部分采用了三层架构的设计模式。从对接HTTP请求，到业务层分流，到DAO层的数据库操作，再次采用分层解耦的方式保证了API中间件本身的健壮性和弹性，维持了“高内聚，低耦合”的软件工程设计思想，这部分是整个系统的核心，各个部分的依靠弱关系进行连接，每一个部分的宕机都不会导致整个系统的崩溃，API中间件起到了很大作用，API中单件的架构。
4 结论
基于物联网的社区互助系统实现了软硬件的联动，数据自底向上的传输，整个平台是对目前物联网技术的一次完整的实践，底层的数据采集节点实现了联网，API中间件的设计保证了平台数据的上传下达，使用JSON进行数据包装，保证了前端展示的平台无关性，平台依照统一化设计，模块化开发，构造出了一套跨平台的，稳定的，结构可伸缩性的物联网平台。功能满足了社区用户的信息实时发送和回应的要求，实现社区用户网络互助功能。
篇9：浅析基于物联网技术的智能渔业管理系统设计的论文
浅析基于物联网技术的智能渔业管理系统设计的论文
本系统基于物联网技术，利用GIS(地理信息系统)与数据库技术优势，对传统渔业管理中的水温测量、氧浓度检测、pH 值测量以及网箱监控等管理过程进行智能系统设计。
1 系统结构
系统结构自底向上依次包括监控单元、数据传输单元、数据通信网络、数据库及Web 客户端等。系统利用物联网技术的优势，采用适合渔业实践的各类传感器、控制设备对各种养殖参数进行精确的、实时的检测及控制。系统利用传感器网络路由管理协议，进行各类监控单元的自适应组网，以及渔业管理子网络内部的数据互联。在人工交互方面，系统利用GIS 技术，可以将管理过程做到高度可视化。系统实时显示各个渔业管理子网络的地理信息，以及网络内部监控单元的相关数据。同时，系统利用B/ S 网络结构， 允许管理人员登陆Web 页面进行远程控制。
2 系统设计
2.1 渔业管理子网络：
渔业管理子网络作为独立工作的局域网， 通过一个数据传输单元按照星形拓展结构进行网络组织，通信方式采用ZigBee技术。ZigBee 技术是稳定的点对点通信方式，有效传输距离为2km，单个区域的覆盖面积理论为12km2，因此，完全能够满足传感器子网络的通信需求。
渔业管理子网络主要包括以下几种功能的监控单元：GPS定位单元，ZigBee 通信单元、传感器单元(包括：水温测量单元、氧浓度检测单元、pH 值测量单元、网箱监控单元等)。数据传输单元负责渔业管理系统路由协议管理， 完成与上层数据库及Web 客户端进行有效数据互联。
2.2 渔业管理系统路由管理协议：
在无线局域网络路由管理的应用中，普遍采用“多跳”的方式进行数据的传输。该方式将每个子网络分成sensor 节点、sink 节点、manager 节点三个层级，分别负责传感器数据采集、数据汇总与存储、指令数据与数据库的交互。但是，“多跳”方式也具有算法复杂、设备功能单一、通信效率较低等问题。随着ZigBee 技术的应用与发展，在智能渔业管理应用领域，可靠的无线通信距离已经完全能够满足需求， 所以本系统提出了一种新型路由管理协议。该协议基本特点如下所示：
1)核心是采用“多主”结构，提高总线利用效率。
2)短报文结构，每个报文不超过8 字节。
3)引入TDMA 分时传输机制，避免数据包冲突。
4)报文包含源地址或目的地址，利用标示符来指示功能信息和优先级。
5)节点在严重错误情况下，具有自动释放总线的功能。
在每个渔业管理子网络中， 设置唯一的数据传输单元(DTU)，负责组织网络，并完成与每个监控单元的数据交互。网络中设备之间的通讯是基于连接的， 这样也为对任何一个设备的`通讯进行监控提供了可能。在传感器子网络中任何一个参与通讯的监控单元都必须和DTU 之间建立一个独立的通讯连接。本系统路由管理协议的报文结构， 结合工业CAN 总线特点，进行了定制化改进，报文长度不超过8 字节，并对于其中前三个字节进行功能区划分， 保证智能渔业管理系统数据传输的高效性与可靠性。
3 GIS 系统设计
GIS 系统准确标识养殖环境的相关信息， 并能够方便对地图信息进行编辑。地理范围实现10 级分辨率，并且在各级分辨率地图上，都可以显示、修改监控单元信息。
3.1 输入输出控制
软件通过查询数据库找到相应的终端设备的短地址和MAC 地址，通过Socket 编程向网口发送命令包，通过固定的IP地址和网管和RAM 建立连接，网管接受到命令，发送给协调器，控制终端采集设备，采集设备把信息采集回来，上传到协调器，网管，最后在界面上显示。
3.2 水温测量
通过传感器采集的温度数据和数据库中的养殖目标生长的最佳温度信息配备，确定此时的环境是不是最佳环境，如果是，则继续保持，如果不是，则启动相应的设备改善温度等。
4 实验结果
为了验证本系统的可靠性与实用性， 项目组多次在青岛市经济技术开发区海域的近海网箱养殖现场进行试验。项目试验分三个区域，区域间隔5km，其中每个监控区域内包含10 口网箱。监测传感器包括：Pt100 温度传感器、pH 传感器(上海科蓝电化学仪器科技有限公司)、WQ401 溶解氧传感器( 美国Global Water 公司)等。从实时监控平台来看，系统运转正常，显示界面能够自由切换， 并且能够完成对于每一口网箱的独立监控工作。网箱pH 值7.2～7.9，温度范围8.4～11.6°C，与实际手工测量保持一致。同时，系统能够完成对于人工活动的正常报警，表明系统在无人监控方面有可靠表现。
生产实践证明， 本系统已经能够完成对于传统的渔业管理的产业升级，是一套高效可靠的成熟管理系统。系统在传感器网络管理与数据交互方面表现突出， 能够适用于不同的渔业生产环境。同时，本系统的操作界面简洁，设置方式便捷，易于广大养殖户及渔业领域管理者使用，具有良好的市场前景。本系统实施中产生的软硬件环境和应用系统， 可作为实现现代信息技术与传统渔业管理的有机结合的产学研平台。智能渔业是新兴的巨大市场，市场预计每年可达数亿元规模，本系统目前已经实现800 万元的销售额。
篇10：窄带物联网的地下停车场灯控系统设计论文
窄带物联网的地下停车场灯控系统设计论文
摘要：窄带物联网（NB-IoT）凭借大连接、广覆盖、深穿透、低成本及低功耗等优点，逐渐成为物联网市场的新热点。尤其在传统无线信号无法覆盖的地下停车场，其实时发送数据的能力得到很好地体现。文章以金葫芦GIoT开发套件为基础，利用KDS与VS开发平台，利用窄带物联网设计了一款专门针对地下停车场的灯控系统，实现了智能开灯、智能关灯、远程控制等多种功能。现场使用证明，该系统运行情况及性能良好，极大地提高了地下停车场的管理效率。
关键词：NB-IoT；地下停车场；灯控系统
1概述
6月6日国家工信部办公厅正式下发《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》，明确了建设与发展NB-IoT-IoT网络的意义，对NB-IoT标准、设备、芯片、模组、测试、应用、网络等方面，部署了了具体任务。特别是，在NB-IoT网络建设方面，要求到全国基站规模达到150万个，实现普遍覆盖。20末，要求达到40万个基站建设任务，实现对直辖市、省会城市及其他主要城市的覆盖。这就意味着，NB-IoT技术将迅速生根落地，开花结果[1，2，3]。除此之外，NB-IoT所具备四大特点：一是广覆盖；二是具备支撑海量连接的能力；三是更低功耗；四是更低的'模块成本[4，5]。鉴于此，本文利用KDS与VS开发平台，利用窄带物联网，设计了一款专门针对地下停车场的灯控系统，实现了智能开灯、智能关灯、远程控制等多种功能，极大地降低了值班工人的劳动强度，有效提高了地下停车场的管理效率，具有良好的社会效益。
2系统设计方案
根据NB-IoT应用架构，分别从终端、信息邮局、人机交互系统来设计方案。最终设计方案。一是终端：方案选取金葫芦GIoT，方案优势专为NB-IoT设计的集成芯片，具有针对性强、集成度高，开发方便，其含32为ARMCortex-M0+内核的KL36微控制器、GIoT通信模组、三色灯、SWD写入器接口、TTL串口（UART0/UART2）及两排对外接口组成；二是信息邮局：方案选取华为云服务，方案优势是处理速度和传输速度快；三是人机交互系统：方案选取VisualStudio，方案优势是具有开发简单，开发周期短，上手快，大大提高研发效率。
3系统实现
3.1终端程序设计
USB口通电后，红灯亮表示通电正常，LCD显示芯片温度“H0-xx.x”，时间约10秒。接着LCD显示设备唯一标识IMSI；进入主循环，LCD显示时间“hh.mm.ss”，每秒更新一次。在这个过程中，若按下触摸按键TSI3次或时间每隔120秒，终端想云服务器发送一次数据，LCD提示“H1-1007”表示数据发送成功。若显示“F..”则失败，可能是基站信号弱；在数据发送过程中，若能成功连接基站，则在LCD上显示“H1-1003”与“H1-1004”之间会显示提示“H1-xx”，其中xx为当前信号强度（百分比表示）。xx在70以上，通信较为流畅；另外，若需获得运行过程信息，可使用串口通信方式（波特率：115200），使用串口调试工具即可[6]。
3.2云端转发程序设计
通过文献[7]提供的一些技术帮助，最终设计了云端转发程序。
3.3人机交互程序设计
根据工程实际要求，页面中有监测和控制两大功能，最终开发的界面如图3所示[8]。通过在界面上写入0或1就能控制指定区域的灯光开启或关闭。同时可以实时观察到光强数据。
4性能测试
测试项目1，终端-云通讯，测试方法为基本信息、通信信息、光控信息等在终端与云端相互进行传送，测试结果通讯成功；测试项目2，PC-云通讯，测试方法为基本信息、通信信息、光控信息等在PC端与云端相互进行传送，测试结果通讯成功；测试项目3，灯控开关，测试方法为分别在界面指定位置发送0与1，测试结果控制成功。
5结束语
本文以金葫芦GIoT开发套件为基础，利用KDS与VS开发平台，利用窄带物联网设计了一款专门针对地下停车场的灯控系统，实现了智能开灯、智能关灯、远程控制等多种功能。现场使用证明，该系统运行情况及性能良好。
参考文献：
[1]RashmiSharanSinha，YiqiaoWei，Seung-HoonHwang.AsurveyonLPWAtechnology:LoRaandNB-IoT[J].ICTExpress，，3（1）.
[2]戴国华，余骏华.NB-IoT的产生背景、标准发展以及特性和业务研究[J].移动通信，，40（07）：31-36.
[3]孙彪.移动运营商NB-IoT部署策略探讨[J].移动通信，2016，40（23）：11-16.
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[5]陈博，甘志辉.NB-IoT网络商业价值及组网方案研究[J].移动通信，2016，40（13）：42-46+52.
[6]刘朝华.基于iOS平台车位共享系统设计与实现[J].物联网技术，2017，7（03）：101-103.
[7]吴平.基于ZigBee和GSM的智能停车系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2016，16（04）：32-35.
[8]李晓路.嵌入式系统人机交互界面开发平台研究[D].烟台大学，.
篇11：浅谈基于物联网的工程兵仓库智能管理平台设计与应用论文
浅谈基于物联网的工程兵仓库智能管理平台设计与应用论文
工程兵部(分)队是遂行抢险救灾和反恐维稳等各种非战争军事行动任务的主干力量。工程兵仓库是指部队储存工程装备物资器材设施和机构的总称，按器材存放种类分为工程器材仓库和地雷爆破器材仓库。在大规模应急行动中，装备动用频繁、器材消耗量大，工程兵仓库必须提供及时、精确的装备器材物资保障。传统的工程兵仓库管理信息化程度低、工作效率和经济性差。在仓库实际管理工作中人员少、任务重，平时管理以手工操作为主，信息化技术应用较少，安全管控和精确保障存在较大困难，不能满足信息化体系作战及应急装备保障的需求。
目前，国内运用物联网技术和信息系统研发技术构建仓库管理系统以改善仓库管理的研究很多：文献运用RFID技术，设计了一种基于物联网的货物管理系统;文献设计了一种运用于烟草业的自动化物流系统，优化了库存管理并提高了仓库作业的效率;文献运用SOA 技术搭建了军队仓储管理信息系统;文献设计了一个基于Linux的智能感知系统，可实现紧急情况的及时处理;文献设计了一个基于物联网的特种设备安全管理平台，实现了特种设备物联管理。但总体来说，研究内容集中于自动分类、自动识别和信息管理等一般运用上，运用物联网技术实现对仓库业务的综合管理和提供智能决策支持的研究不多。本文将根据工程兵仓库的现状和实际任务需求，基于物联网技术，设计一个集安防监控、仓储管理、信息感知于一体的智能管理平台，为实现工程兵仓库管理的智能化提供技术支持。
1 物联网技术简介
国内普遍认为物联网是指通过信息传感设备(RFID、红外感应、GPS、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等)，并按照约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息的交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它的基本特征可概括为以下3个方面：全面感知、可靠传送和智能处理。
近年来，物联网技术以其信息读取快、交换实时高效、数据容量大等方面的优点，在物流、城市交通、工业生产等领域得到广泛应用，发展迅速。为响应国家和军队全面应用现代信息技术和信息资源构建信息化仓库的要求，以物联网技术为代表的信息技术为支撑，构建支持仓库日常管理、安全管理和业务管理的综合信息管理平台，对提升仓库作战保障能力具有非常重要的意义。
2平台总体设计
2.1 仓库业务管理中存在的问题
仓库业务管理是指对储存物资的入库、保管、出库、运输等业务工作进行计划、组织、指挥、监督和调节。工程兵仓库业务管理的主要工作有：工程装备器材的入库、保管、出库、运输、库用设备的使用与维护、仓库安全管理等。仓库业务管理要求以管好物资为中心，全面加强仓库建设，提高科学管理水平，把仓库建设成为在任何困难条件下都能收得进、管得好、发得出、效率高、准确无误、安全可靠的物资储备供应基地。
目前，工程兵仓库管理中还存在以下几方面的不足：
1)传统的仓库监控系统主要由视频监控设备和环境检测设备等组成。视频监控需人工观看监控画面来判断、处置情况，既无法事前预警，也无法实时控制;环境检测设备采集到的温湿度等环境数据只有实时监测和信息显示功能，无法实现环境状态的实时控制，智能控制有待实现。
2)传统的仓储管理模式仍以手工作业为主，信息化程度低，出错率高，一旦信息登记出现失误，之后的信息核查工作难度很大;因受信息化水平较低、信息化人才短缺等因素的制约，导致仓储作业效率较低，管理效率有待提升。
3)仓库信息技术的应用贴近管理任务的程度不够，导致信息管理与仓库主管、业务人员、值班员、保管员等不同管理者之间存在脱节现象，仓库领导和业务机关难以实时、科学、全面掌握仓库情况，管理决策以经验决策为主，决策水平有待提高。
2.2平台总体结构
针对仓库安全管理、仓储管理和综合管理中存在的问题，为实现仓库管理由手工管理-信息管理-智能管理的转变和突破，本文构建了基于物联网技术，由仓库智能安防、智能仓储和智能感知三部分组成的工程兵仓库智能管理平台。可实现：仓库安全监控事前预警、事中控制、事后追溯;仓库物资出入库自动识别，减少人为错误，提高作业效率;仓库当前管理情况自动采集，数据、信息智能统计分析。
智能管理平台的体系结构分为信息采集层、业务管理层和智能管理层。
1)信息采集层主要通过传感器、PC、PDA等智能信息采集终端为平台提供数据和信息。多样的设备通过多源化的信息采集方式将仓库管理中产生信息通过可靠的传输方式，实时、准确地传递给系统和管理者。在采集信息的同时，也可以实现对终端、设备的智能控制。
2)业务管理层主要实现仓库各项业务的智能化管理。通过对传感器信号、监控设备数据等进行汇聚、分析，及时给仓库人员提供业务信息。随着智能管理平台进一步扩充，该层可集成管理更多的仓库业务，实现仓库未来的一体化管理。
3)智能管理层可以直接处理多源信息，同时可以综合感知管理子系统中经过汇聚、处理后的信息，通过按需推送的方式给仓库不同人员提供全面、综合的仓库信息，作为进一步决策依据，让管理者更合理、更有效、更迅速地对仓库的综合业务做出决策和判断。
3平台的详细设计
平台主要集成了智能安防监控、智能仓储管理和智能信息感知3个子系统，具体设计如下。
3.1 智能安防监控系统
智能安防监控系统是在现有的安全监控网络和办公局域网基础上，对仓库机关办公楼、装备场、储存区、士兵楼、营区营门等场所进行信息化改造和配套设施建设，可实现仓库设施环境和重点目标的全要素、全过程、全时段管控，并具有安全监控违规情况自动预警报警等功能，可实现安防监控智能化。
智能安防监控系统各部分的主要设备和功能有：
1)入侵报警。主要针对非法入侵、重要物品离位及其他紧急情况，综合运用各种声、光、电等设备，主动提醒相关部门人员了解情况，正确应对各种紧急情况，实现报警信息实时上报通知，提高应对意外情况能力。
2)视频监控。在营区周界和重点设施安装全天候全方位实时监控，实现整个营区的安防保卫“可视化”。
3)出入口控制。在各个库房门口安装可视对讲系统和门禁控制系统，可与其他子系统联动报警，实现人员、车辆出入的科学管控。
4)电子巡更。在设备现场通过综合布线方式安装的数据采集器与控制室内电脑组成一个实时监控系统，可实现人员巡更路线自动登记，有效监督值班执勤人员履职尽责情况。
5)仓储环境监控。在仓储设施内安装温湿度监控等环境监控设备，并与监控中心实时互联，可实现仓储环境信息实时监测、传输和报警功能。
6)电子围栏。在非出入通道的周边区域设置脉冲电子围栏探测器，一旦发现入侵可立即发布定位报警，通过这种方式，可实现整个营区的安防保卫“联控化”。
3.2 智能仓储管理系统
工程兵仓库仓储物资主要分为装备和维修器材两大类，其中装备又包括大型装备、装备器材及地爆器材等，而维修器材主要包括战备维修器材(应急维修器材)和周转维修器材等。智能仓储管理系统需根据不同装备器材管理需要，运用不同物联网硬件设备，实现物资“收、发、管”的自动识别和登记处理。
大型装备库主要存放大型逐号管理装备，库中每台装备需安装RFID卡，可安装在装备的前挡风玻璃下沿或两侧，或根据实际情况安装在装备上没有金属物遮挡的位置，在出入库房时方便让读写器读取信息。在库房门口安装固定式RFID读写器以实现装备出入库的自动登记，保管员也可以用手持RFID读写器进行装备保养登记和装备出入库登记。
装备器材库主要用于存放锹、镐、伪装网等小型大批量的装备器材。批量装备器材可以适当数量包装后形成基本单元存放于托盘上，每个托盘上有已预先定义的RFID标签，同时在库房门口安装固定式RFID读写器以实现装备器材出入库的自动登记，保管员也可以用手持RFID读写器或运用安装RFID读写器的叉车进行装备器材出入库登记。
地爆器材库主要用于存放地雷、陆军水雷、火箭(抛撒)、布雷弹(器)等地爆器材，为便于地爆器材安全管理，需采用RFID标签与物资分离的方式(如RFID 标签存放于物资包装的夹层袋子中)，在物资出入库时取出RFID标签，读写器识读后自动完成出入库的'登记，之后将RFID标签归还至原位，如此既可实现地爆器材出入库的自动识别和登记，又不影响地爆器材的安全管理。
3.3 智能信息感知系统
智能信息感知系统是对各智能传感器、PC机、PDA及信息系统采集处理的信息智能融合处理，并为不同用户实时推送所需管理决策信息的智能管理系统。
智能信息感知系统由信息采集层、信息处理层和信息应用层3个层次组成。其中，信息采集层主要采集各传感器设备、信息终端的原始信息及各软件信息系统处理分析的信息;信息处理层主要完成采集信息的汇聚，并按不同用户管理决策需要主动推送信息;信息应用层主要为仓库主管、业务人员、值班员、保管员等不同用户定制其管理决策所需的各种信息，并通过数据发布/订阅机制(Pub/Sub service)获取信息[14]。用户管理决策需求的结构可按照如下通用元组表示：Requesti = {UserID，DecisionID，Inputs，OutPuts，ProcessID，TrigCondition，TrigFrequency｝，其中，Requesti表示管理决策需求序列号，UserID表示用户ID，DecisionID表示管理决策需求的代号，Inputs和OutPuts分别表示输入和输出信息列表，而ProcessID表示获取该管理决策需求的处理方法，TrigCondition和TrigFrequency表示信息推送的条件和周期。
基于该形式化表达方法，数据发布/订阅的实现方法是首先分析不同用户的智能感知需求并规范化定义，而后信息处理层根据管理决策需求对各种信息汇聚融合处理，产生用户所需的管理决策信息，并在满足触发条件时按数据需求周期将管理信息主动推送给不同用户，实现管理信息的智能感知。
4平台的应用
可实现智能仓储、智能安防和智能感知的仓库智能管理平台现已在某工程兵仓库建设并投入实际使用。该仓库办公楼、装备场、储存区、士兵楼、营区营门、边界等联通了信息网络，将各种数据采集、设备控制的通讯接口升级为标准的网络接口，将原有10M/100M 骨干网络升级为千兆快速以太网，在地爆储存区等重要场所安装了高清视频监控设备、各种智能传感设备和报警设备，如网络高清半球摄像机、离子式烟感探测器和防盗双鉴探测器等，并安装有配套的智能安防监控系统、智能仓储管理系统和智能信息感知系统等软件系统。
该仓库指挥控制中心显示屏上显示的仓库管理情况综合态势图。基于该界面，仓储环境监控、视频监控、人员装备出入控制、电子巡更、电子围栏等情况信息能实时感知：点击图标时可看到该信息感知节点的具体分类信息，如图中点击地爆器材库图标，显示的是该地爆器材库库存总体变动情况、当日出入库情况和预警信息等;智能仓储管理系统对实时出入库信息自动分析后，计算出某型定向雷实际库存数低于临界值，而智能安防监控系统设置的温湿度传感器感知到此时仓库温度有异常变动，智能信息感知系统主动联动报警设备报警，同时通过网络将信息自动发送给管理地爆器材库的相关人员，第一时间消除安全隐患。从以上的实例中可以看出，与以往的管理形式相比，智能管理平台在仓储管理上实现手工作业变为自动登记、安全监控实现事后弥补变为事前预警、信息感知由局部感知转变为整个仓库的综合感知。
5 结束语
本文针对工程兵仓库管理中的问题及未来精确高效保障和安全管理的需要，运用物联网技术和信息系统研发技术构建了工程兵仓库智能管理平台。实际应用表明，仓库智能管理平台有效解决了仓库管理中安全监控以被动管理为主，预防可控性差，仓储管理以手工作业为主、效率低下、错误率高，领导管理决策以经验决策为主，决策水平不高的问题，对提高仓库的管理水平、效益和装备保障能力有显著的推动作用。下一步将根据仓库实际使用情况，把仓库更多任务融入到仓库智能管理平台中去，如人员的军政业务技术训练、仓库战备建设、财务管理等，进一步提高智能管理平台内的信息共享，实现信息的优化流转和实时感知信息的智能推送，同时还要提高硬、软件系统的自检、自维护能力以保障平台的长期可靠运行。
篇12：基于物联网的草莓无土栽培智能管理系统设计与实现研究论文
基于物联网的草莓无土栽培智能管理系统设计与实现研究论文
无土栽培是指不用天然土壤，使用基质或不使用基质，用营养液灌溉植物根系或用其他方式来种植植物的方法。无土栽培能够避免水分大量渗透和流失，克服土壤连作障碍，在节约用水、缓解耕地紧张等问题上优势突出，具有作物生长快、经济效益高，产品质量好，无污染、不受地区和季节限制、便于实现生产工厂化和自动化等优点，是设施栽培发展的高级阶段和重要方向。在发展速度快、栽培效益高，连作障碍明显的设施草莓栽培中，无土栽培的应用优势更为突出，且其可实现温室大棚立体栽培，显著提高经济效益和生态效益。无土栽培以人工创造的作物根系环境取代土壤环境，不仅能满足作物对矿物质营养、水分和氧气的需要外，还能应用人工技术对这些环境加以控制和调整，使其在品质方面按照需求发展。然而传统的应用人工对温室环境及其营养液进行控制、调整和检测，效率低下，容易出现错误和偏差。如何对无土栽培环境实施全方位实时监测、实时传输，根据生产要求及时调整环境参数，有效地提高生产效率和产品质量成为目前无土栽培技术的一大难点。随着农业物联网技术的发展，以传感技术与物联网技术相结合的全方位田间环境监控技术得到迅速发展。但所研制的产品功能普遍比较单一，扩展性差，更由于不能大批量生产，导致价格较高，没有取得较好的推广效果。设施农业物联网技术还没有出现一个可以在稳定性、经济性和通用性上均衡发展，最终占据市场主导地位的管理系统或管理平台。
本文利用先进的计算机技术对无土栽培温室大棚的生长环境进行科学检测、科学分析和有效控制，使其具有最为适宜的生长小环境，准确、及时掌握环境数据，科学控制草莓生长过程，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。设计的系统适用性好、扩展性强、稳定性好，经济性和通用性都相对较高。同时，可通过远程监控，实时分析，实现远程指导、实时动态教学和管理，实现智能温室的全自动化，也可以在广大设施农业领域中起到示范作用，实现“智慧农业”的推广和应用。
1 系统架构设计
本研究设计的无土栽培温室大棚物联网智能管理系统，可使生产或其他过程按照人们编制的工作程序自动进行监控，当被监控的对象运行时，无需人的直接参与。智能监控包括自动监测和智能控制2 个方面，即利用计算机对环境因素或生产过程各因素进行全天候不间断的实时监测，并根据实时数据和控制模型进行智能判断，根据实际需要给出实时控制方案，自动完成各设备的控制。本系统集传感器、自动化监测、自动化控制、通讯、计算等技术与专家系统于一体，通过预置草莓生长发育所需的适宜环境参数和控制模型，搭建温室智能化软硬件平台，实现对草莓无土栽培温室中温度、湿度、光照、营养液浓度、pH 值、EC 值和CO2浓度等因子的自动监测和控制。
1. 1 系统设计目标
本系统由前端部分来完成对环境监测因子的含量监测与汇总、转换、传输等工作，监测因子包括空气温度、湿度、光照、营养液温度、pH 值、EC值、溶解氧、CO2浓度等环境参数，这些监测因子由数据采集终端使用不同的方法进行测量，通过数据处理转换后经由GPRS 等网络向在线监测数据平台传输数据，由在线监测数据传输平台实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等任务。当某个指标超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。整个系统可安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高效地将真实的草莓无土栽培生产环境信息展现在管理人员的面前，并实现智能化管理和控制。使草莓在一个充分优化的环境中生长发育，充分提高资源利用效率，减少病虫为害，节约养分、水分、能源及管理成本等，使管理精准、生产高效、生态安全。系统总体设计
1. 2 系统设计框架
无土栽培温室智能管理系统主要包含智能监测管理、智能控制模型和智能控制管理三部分。系统设计框架图见图2。其中智能监测管理系统主要由传感器、数据接驳器、集线器、数据传输终端及传输网络、数据存储器构成的在线监测系统，该系统主要负责水培温室环境因子的采集、处理和管理等。智能控制模型主要由草莓栽培专家系统、草莓生长发育各函数模型及其管理模型组成，主要实施对监测到的数据根据草莓生长发育与环境的关系模型进行科学分析、准确判别，实施控制方案的制定和发布。智能控制管理系统由控制策略程序和执行机构组成，执行机构由营养液调控系统、水分调控系统、pH 调控系统、EC 值调控系统、溶解氧调控基于物联网的草莓无土栽培智能管理系统设计与实现857无土栽培温室的环境智能监控系统设计框架系统、空气温度调控系统、空气湿度调控系统、光照调控系统等组成，执行机构的实施均采用电磁阀或电机控制。
1. 3 系统重要功能
1. 3. 1 温室环境的自动监测
通过在线监测系统能对所有影响草莓生长发育的温室环境实施全天候的在线自动监测。即可自动监测温室内的空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度、营养液温度、溶解氧、pH 值、EC 值、营养液用量、灌溉水量等参数; 同时，可以监测温室外的空气温度、空气湿度、光照强度等参数。并且在线监测数据传输平台可以实现数据的接收、过滤、存储、处理、统计分析并提供实时数据查询等。不但可以使管理人员或系统本身根据实时数据和历史数据实施精准的管理，同时，还可以使领导、专家及其科研、教学人员实时观察、掌握植物生长发育状况及其与环境因子的关系，并进行相关决策、研究和教学等等。
1. 3. 2 温室环境的自动控制
根据自动监测各环境参数及其系统设计的草莓生长发育模型、专家系统及其管理模型等，制定和发布的指令，智能控制系统可以实现温室环境的自动控制，主要包含棚内栽培营养液调节和更换，溶解氧的自动调节、pH 的自动调节、EC 值的自动调控、遮阳网和薄膜的卷帘、闭帘，水帘、风机的开和关，加温、降温、通风、排湿设施的开关、灌溉和增湿设施的开关等。所有系统既可以实施全自动的控制，根据需要也可以实施手动控制。自动控制可以单个温室为基本控制单位、室内单个控制设备为基本控制单元，利用计算机技术开发分布式控制系统; 基于分布式控制系统，开发利用动力供电线路( 交流220 V) 为母线的载波数据传输接口电路。
1. 3. 3 信息管理
本系统可以实现监测数据的自动存储和分析管理，监测数据的远程遥测与控制指令的远程传输管理，及其自动控制方案的制定与发布，包括根据营养液溶度、溶解氧、pH 值、EC 值等控制下限和上限进行自动的营养液调节或更换等控制方案; 根据棚内温度、棚内外光照强度或时间进行水帘和风机及遮阳网的卷帘和闭帘等控制方案; 根据棚内空气湿度大小制定的排风控制方案、根据作物需要或按照时间制定的`增湿控制方案等; 棚内营养液积温、空气积温、累计光照时间及气温湿度、营养液pH、EC 等影响水培植物生长发育的重要参数曲线图表的绘制管理。
2 系统的实现
2. 1 智能感知
无土栽培温室环境因子的实时监测是实现智能化控制的前提和基础。由于无土栽培植物生长受诸多自然条件的影响，如环境温度、湿度和光照及其营养液温度、浓度、pH、EC 等，信息采集量很大，所以本系统根据无线传感器网络具有数据采集量大、精度高的特点，可以为用户提供详细准确的设施农业环境的信息参数，且成本低，可减小人为活动对环境的不利影响等优点[5]，选择了无线传感网络实施温室草莓无土栽培的在线监测系统，该系统是通过新一代物联网数据远程传输系统实现的实时监测系统。该系统能够以最快、最稳定的方式采集、传输监测的温室环境实时参数，为项目系统集成用户提供最佳的方案。温室在线监测系统示意图温室环境在线监测系统主要分为三部分: 数据驳系统、远程传输系统、后台存储系。
2. 1. 1 数据接驳器系列
数据接驳器实现了任意传感器的数据接入功能，内置低功耗高速ARM 处理核心，可完成目标数据采集，通道校准、存储，设备诊断，设备休眠等功能，任意传感器输出信号均可通过数据接驳器转换成标准的MODBUS-RTU 协议输出，简化用户后端系统接入，并可与现有DCS、组态软件进行无缝连接，同时也集成了常用传感器供用户快速部署。
2. 1. 2 远程数据传输终端系列
远程数据传输终端能够满足大多数环境下的数据传输需求，全系列终端均支持ZA 系列数据接驳器，远程数据传输终端可利用WiFi 网络、以太网( RJ45 有线) 、GSM/GPRS /3G ( 手机网络) 、Zigbee 无线自组织网络、北斗一代进行数据传输。终端支持远程巡检，自动采集，低功耗控制，远程配置，远程预警，GPS /北斗定位等功能; 大大增强了终端的适用范围，真正意义上实现了物联网中的“物物相联”目标。
传输终端配有数据存储平台软件( ZA DataCenter Service) ，支持MySQL /MS SQL /Oracle 数据库，最大可支持1 万个终端同时在线传输，同时支持插件式传感器解析模块，可方便系统扩展。通过不同传感器可以采集各类环境参数及其需要控制的技术参数。传输终端可接驳系列化智能数字传感器，单个传输终端可同时接入5 到10 路传感器，实现对传感器的自动识别。它具有超低功耗，自动关断负载电源，RTC 定时唤醒等的特性。终端节点支持太阳能、风光互补等多种供电模式，最大程度适应复杂的应用环境; 所有传输终端均采用专利低功耗技术，以GPRS 传输终端为例，在使用4 个智能传感器的情况下，使用普通太阳能能源系统( 约2 W) ，4 000 mA 蓄电池可连续工作2 年( 采集频率按5 min·次- 1计) 。
2. 1. 3 后台存储系统
ZA-DATA-CENTER 后台存储系统是为ZA 系列传输终端设计的后台存储服务软件，服务软件可将前端远程任意传感器的数据进行实时、定时的采集、并通过ODBC 泛用接口进行稳定存储，同时还负责检测终端及传感器设备状态、电池电量、定位数据等信息，用户可通过访问数据库中的实时表及历史表进行数据的访问及统计，也可通过服务器所提供的WebService 数据访问接口直接访问远程数据。ZA-DATA-CENTER 采用数据解析插件技术，用户可根据前端应用不同、传感器的不同，添加自定义解析插件，轻松实现系统的扩展和特殊应用需求，同时还可以通过插件接口API 开发自定义的数据访问接口。服务器采用内存池及并发连接处理技术，可同时处理大量、高频的数据请求及存储请求，非常适用于大规模终端部署及监测，增强了项目集成软件的稳定性。
2. 2 智能分析
智能分析即将监测数据实时通过网络上传到应用服务平台，应用服务平台通过云计算平台对环境情况进行计算分析，结合植物的生长发育各函数模型及其管理模型，精确判断其对环境参数对植物生长发育的影响，及时做出对环境参数调控的指令。本系统借助于现代信息模拟技术和历史栽培经验，开发建立了草莓生长发育模型，开发了草莓专家管理系统。本系统利用ZA-DATA-CENTER 后台存储系统，将采集到的传感器数据，在后台进行实时分析、处理和存储; 并能通过GSM/GPRS、3G 网络快速将数据信息同步发送到数据服务器，通过云计算平台进行精确的计算分析，与预置的草莓生长发育环境信息和生长发育模型、控制管理模型开展信息分析与研究，并与设定的预警值进行对比。根据理想的环境指标对栽培现场的环境参数通过控制系统进行精确调控，实现自动、智能的环境监控。
2. 3 智能控制
智能控制模型是智能管理系统的“大脑”，主要由专家系统、草莓生长发育各函数模型及其管理模型组成; 主要实施对监测到的数据根据草莓生长发育与环境得到关系模型进行科学分析、准确判别，实施控制方案的制定和发布。如在草莓果实成熟期当监测系统测得基质相对含水量低于65% 时，数据上传至智能控制模型，控制管理模型经分析决策，发出指令给控制系统使电磁阀开启实行灌溉，当实时测得基质相对含水量达到75%，智能控制模型即发出指令给控制系统使电磁阀关闭，停止灌溉。
2. 3. 1 分布式大规模数据存储平台
物联网技术应用普遍存在“存储使用难”，在海量的传感器数据信息下，数据的存储与交换存在技术难度，由于草莓无土栽培需传感器部署密度大、数据实时性强、要求后端存储系统具有高实时性及响应能力，一味地增加硬件来提升性能可以解决问题，从根本上解决不了规模化、产业化问题，另外在上层应用时也会遇到标准不统一、软件模块耦合过多等问题，这些问题都阻碍着物联网技术的应用与发展。ZA DataCenter 较好地解决了该难题，它是基于现代“云计算”技术的物联网专用数据存储与解析的系统应用软件，系统前端采用负载均衡单元进行分布式调度存储，数据存储稳定可靠，数据处理能力可达10 万次·s - 1，能够处理海量的数据，兼容不同数据交换协议，支持灾难性的数据恢复; 同时，软件具有良好的跨平台能力，能够支持Windows，Linux，Unix，FreeBSD 等主流操作系统。
2. 3. 2 数据库设计
ZA DataCenter 数据库存储、分析及处理监测系统的历史数据及实时数据，采用MySQL 数据库进行存储，主要由传感器历史数据表、实时数据表和信息表三张数据表构成。其中传感器历史数据表主要用于长期存储历史数据，用于上层应用中的图表显示、历史查询、分类查询等目的; 传感器实时数据表主要用于上层应用中定时刷新、实时显示等。通过数据库和图表分析技术，可对温室各环境动态数据进行实时分析并用曲线等直观方式进行显示，使管理系统或管理者及专家能及时准确的分析和判断，做出正确快捷的决策和处理。并通过开发出的可高度扩展的继电器控制模块等用户可以自定义某个参数达到或超过一定指标是否需要开启或关闭某个设备，如灌溉系统、加温系统、水帘风机降温系统、内外遮阳系统及营养液调节系统等，达到智能化控制。该控制系统不仅可以按参数值设置，还可以按时间间隔或定时设置，例如某个时间段开启或关闭某个设备。同时，可以通过预警值分析进行报警，当温室内各参数出现异常，达到设定报警值时，系统能通过手机短信、控制界面、系统广播等进行声音、图像等报警，提醒管理者尽快处理。通过远程管理软件平台和视频系统还可实现远距离监控。可将各种感知设备的基础数据进行统一存储、处理和挖掘，通过监控软件的智能决策，形成有效指令，直接指导控制执行系统或管理人员开启或关闭设备调节设施内的小气候环境，为草莓生长提供优良的生长环境。同时也可以利用该系统进行教学或科研数据的观测、采集，为相关项目提供便捷的视频、数据采集、存储和分析研究等。
3 示范应用
本研究针对草莓无土栽培精细化管理要求，自主开发了温度、湿度、光照、培养液温度、pH 值、EC 值、溶解氧、CO2浓度等多环境因素在线检测与灌溉、施肥、通风、光照等多控制系统融合的集联型控制系统，通过多环境因素的融合分析，自适应地驱动不同的控制设备，实现了草莓无土栽培温室环境的自动控制，并首先在杭州余杭农业科技园区和萧山生态循环农业示范园区开展试验应用，取得了良好的应用效果: 系统为草莓培育提供了最优环境，节约了成本和资源，提高了品质和产量，减少了病虫为害，提高了生产效率和生态安全。，栽培方式为基质栽培，对照为人工控制，人工控制处理的效果较为明显。
篇13：浅谈物联网环境下的单元化铁路运输产品的设计与开发研究论文
传统的铁路货运产品是指通过运输过程实现货物的空间位移，其计算单位为吨公里。随着市场经济的发展，多种交通方式运输体系逐渐完善，货运产品的内涵发生了实质性的转变，这对我国铁路传统货物运输产品发展造成了冲击。为改变铁路货物运输市场占有率下降的局面，一些学者针对铁路运输产品设计与开发展开了一系列的研究。郭玉华在对铁路货运市场进行调查预测的基础上，从营销学的角度，运用整体产品的概念，对铁路货物运输产品进行设计。郭吉光等、宗岩在分析我国铁路货运产品设计现状的基础上，基于 CS 战略，提出我国铁路货运产品设计的优化思路。赵耀[4]通过将 QFD ( 质量功能配置 ) 引入铁路运输产品设计，在运输战略、战术、操作 3 个层面对产品进行设计与开发。以上研究成果为理论研究打下了基础，但产品设计还没有真正实现运输过程透明化与产品追踪实时化，而物联网技术的兴起与应用为该问题的解决奠定了重要的基础。因此，从铁路运输市场需求及目前存在的问题出发，通过意向调查 ( Stated Preference Survey，SP 调查 ) 及聚类分析等方法了解货主的差异性需求，同时从单元化铁路运输产品的视角出发，对物联网环境下的铁路货运产品进行单元化设计与开发。
1 物联网技术及其在铁路货物运输中的应用
1.1 物联网概述
物联网 ( The Internet of Things，IOT ) 是“物物相连的互联网”，有 2 层含义：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展;第二，用户端延伸和扩展至任何物品与物品之间的信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别 ( RFID ) 装置、感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，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[5]。
1.2 物联网技术在铁路货物运输中的应用
物联网技术在铁路货物运输中的应用，就是将物联网技术运用到铁路货物运输的整车、零担和集装箱 3 种形式中。
RFID，ZigBee ( 紫蜂协议 )，WiFi，北斗或GPS ( 全球定位系统 ) 等各类定位通信标签标明承运货物信息;各类移动基站或固定基站采集、上传标签信息;铁路物流管理上位机软件整理存储各类标签信息，供管理人员决策使用;中继器起到数据传输过程中的信号放大、分路作用。由此可见，铁路货物运输中物联网技术的应用，首先是适合于铁路物流不同货运载体体系的构建，其次是针对不同货运载体设计相应的`货物标识电子标签、信息智能识别技术及上位机应用软件开发，最终形成与之对应的物联网应用系统。
根据铁路货物运输的要求，物联网技术应用应采用独立电子标签设计，分别构建相应的物联网应用系统，以适应不同的货运形式要求。其中，核心问题是货物标识电子标签技术设计，电子标签主要有RFID，ZigBee 和北斗识别 3 种电子标签。物联网 3 类电子标签技术在铁路货物运输中应用，需要铁路产品实现单元化，即应用定型的存储容器，如托盘、集装箱、集装袋、集装筐等形成货物单元，针对不同的货物单元设计相应的货物标识电子标签、信息智能识别技术及上位机应用软件开发，最终形成与之对应的物联网应用系统。这样不仅能够保证产品的质量，实现货物装卸、入库等作业的智能化，而且在物联网环境下更易实现货物的追踪与查询，为货主提供更加便捷的服务。
2 铁路货物运输市场细分
2.1 铁路货物运输需求分析
由于货主在运输货物种类、运量、速度等方面的要求存在差异，对铁路货物运输需求也不尽相同。因此，通过货运市场货主需求调查及铁路货运市场聚类分析，对铁路运输产品的设计与研究具有重要意义。铁路货主选择运输产品主要考虑以下影响因素。
(1)货运量。货主在选择运输方式时，货运量作为一个重要的限制因素必不可少，货运量的大小不同，可选的运输方式也不尽相同。
(2)经济性。经济性是运输方式选择时重要的影响因素，尤其对低附加值大宗货物运输，在其他各影响因素水平大致相同条件下，经济性因素往往作为首选因素而发挥作用。
(3)安全性。货物在运输过程中质量的损坏及造成的影响及后果，有时难以用金钱来衡量。因此，货物运输的安全性十分重要，尤其对于高附加值货物。
(4)运输速度。货物的及时运送对于市场计划的投入及转换十分重要，因而货主对运输速度的要求也越来越高。
(5)便捷性。办理货运有关手续是否简单便捷，相关作业是否简便高效，越来越成为用户选择时考虑的重要因素。
(6)运输过程的透明性。在市场经济条件下，货物运输状态及位置的掌握，对于提高资源的配置及企业的管理水平具有重要的作用。因此，该因素成为企业选择运输方式时考虑的重要因素。
(7)服务性。随着附加产品形式的不断发展，“门到门”等服务性指标也成为货主选择时考虑的因素之一。
2.2 基于聚类分析的铁路货运市场细分
根据对货主产品选择影响因素分析，运用SP调查法，通过调查问卷获取货运需求信息，采用抽样调查的原则，在沈阳铁路局某货运站对货主发放调查问卷 105 份，收集整理得到有效问卷 100 份。为验证问卷设计的合理性和可信度，运用 KMO 检验和 Bartlett 球形检验方法进行检验。其中，KMO 值为 0.727>0.7，说明效度良好;Bartlett 球形检验结果 Sig值为 0.00，小于显著性水平0.05，因而拒绝Bartlett 球形检验的零假设，认为效度良好，适合继续做因子分析。
我国现有的铁路货物运输分为 3 种形式，分别为整车、零担、集装箱。运输产品的设计与开发应结合货主的需求在原有 3 种形式基础上进行。因此，以货运量、经济性、安全性、运输速度、便捷性、运输过程的透明性、服务性 7 个因子作为分类指标，采用 K-means 方法进行聚类分析，将 100 个样本分成 3 类。为验证聚类类别数的正确性，保证各个类别之间的区别显著，需要进行方差验证。对每个影响因子进行类间均方差和类内误差均方差分析，任意一个影响因子的类间均方差应远大于类内误差均方差，同时这 7 个影响因子在任意 2 个类之间的无差异性假设成立的概率均小于 0.01 ( p<0.000 )，即各个类之间的均值有显著性差异，以保证聚类结果的合理性。
对铁路货运市场进行细分后，需要对每个因素进行细分，研究每个细分市场的总体特征，以区分各细分市场货主的差异化需求。
Ⅰ类市场中货运量因素在 3 类市场中所占重要等级的比重最大，为 100%，可以说明此类市场多为大宗货物;同时在该类市场中，经济性、安全性和运输过程透明性所占比重也相对较高，分别为 97.4%、97.4% 和 88.9%，由此可以看出大宗货物运输的货主对于运输方式的经济性、安全性仍然比较看重，对于运输过程透明性的要求也比较高，而服务性因素对于该细分市场的影响最小。Ⅱ类市场中安全性的因素影响最大，为 95.6%，说明该市场注重货物安全，应减少运输途中货物破损;同时，经济性、运输速度和运输过程透明性所占的比重也比较大，分别为 73.9%、73.9% 和 91.3%，货运量因素对该市场的影响最小。Ⅲ 类市场中运输过程的透明性所占比重最大，为 100%，其次为经济性因素，为 94.9%，服务性因素相对其他 2 类市场来讲，对该细分市场的影响最大，所占比重为 87.2%，而货运量对该细分市场的影响最小，因而可以推测该市场应为小件、零担货物，货主比较注重对货物运输状态的实时掌握，同时对运输价格和运输服务也比较看重。
篇14：浅谈物联网环境下的单元化铁路运输产品的设计与开发研究论文
运输产品设计的宗旨应为满足货主的运输需求，根据上述铁路货物运输市场细分结果及各类市场中货主需求所占比重，结合物联网环境下铁路货物运输单元化的要求，在现有铁路产品的基础上进行单元化铁路运输产品的设计与开发。
3.1 单元化整车运输产品
根据Ⅰ类市场对运输速度和运输过程透明性的要求，结合物联网技术的应用，将单元化整车运输产品设计为以下几类。
(1)单元化快速特定大宗货物始发直达班列。
针对货源固定、货运量稳定的大宗货物种类，如粮食、棉花、矿石等开行快速特定的直达班列，缩短运输期限;以 1 列车为 1 个单元添加电子标签，运用物联网技术进行货物定位追踪，实现运输过程透明化要求。
(2)单元化普速特定大宗货物始发直达班列。
此类产品是针对货运量较大、但对运输速度要求相对较低的货主，这类产品相对于快速特定大宗货物始发直达班列而言，价格相对较低;以 1 列车为 1 个单元添加电子标签，运用物联网技术进行货物定位追踪，实现运输过程透明化要求。
(3)单元化整车运输中转班列。此类产品针对
货运量相对较小、不足以开行直达班列的货主设计，同时以 1 节车厢为 1 个运输单元添加电子标签，实现对每类货物的定位追踪，为货主提供便捷服务。
3.2 单元化集装箱运输产品
Ⅱ类市场对安全性要求最高，因而结合现有集装箱运输对产品进行改进设计。
(1)单元化快速集装箱专运班列。此类产品针对货源稳定的集装箱运输货主，主要为精密、贵重、易损的货物，缩短运到期限;以 1 个集装箱为 1 个运输单元添加电子标签，实现货物运输实时监控与定位追踪，及时了解货物运输状态。
(2)单元化普速集装箱专运班列。此类产品相较于单元化快速集装箱专运班列来讲，速度较慢，但运输价格较便宜，适于对货物运输期限要求较为宽松的货主。
(3)单元化集装箱定期直达列车。这种列车定点、定线、定期、固定车底、定价，循环运行于 2 个基地站间，不需重新编组，因而运行速度快、效率高。
3.3 单元化零担运输产品
Ⅲ 类市场对经济性和服务性要求较高，结合运输过程透明化的要求进行零担运输产品改进与设计。
(1)高速单元化零担运输产品。这主要针对运量小、附加值高、运输时限要求高的零担货物，以每个包装单元为 1 个运输单元，追踪查询货物，保证货物运输安全，同时可以选择提供“门到门”运输服务，为货主提供便捷。
(2)普速单元化零担运输产品。这类产品主要包括对运到时限无要求，根据货源情况，等待拼箱、集结等作业完成后独自开行班列的运输产品。此类产品同样以每个包装单元为运输单元添加电子标签，进行货物追踪，货主也可以选择“门到门”服务类别。上述 2 种产品主要针对货源种类及数量不稳定的货主，而对于目前铁路现有的、针对固定货源的班列，可以对其进行单元化设计，分别为单元化直达整零班列、单元化中转整零班列和单元化沿途整零班列，同样以 1 个包装单元为 1 个运输单元，添加电子标签，实现货物定位追踪。
4 结束语
针对铁路货物运输产品设计与开发过程中存在的问题，结合物联网技术，根据铁路货主的差异化运输需求，在原有铁路货物运输形式的基础上，对产品进行设计与开发研究，即开发单元化整车运输产品、单元化集装箱运输产品和单元化零担运输产品，不仅满足了货主对于速度等的运输需求，同时更好地实现了运输过程透明化，方便运输企业及货主对货物的实时追踪与查询，对于提升铁路货运市场的竞争力具有积极意义。
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