物联网技术应用的论文
物联网技术应用的论文
物联网在当今社会有着巨大的意义和作用,曾被誉为经济发展和国家安全的关键所在。下面是我精心推荐的物联网应用技术论文,希望你能有所感触!
【摘 要】近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注。本文介绍了物联网技术的研究背景,传感网的原理、应用、技术,无锡是首个国家传感网信息中心。以最具代表性的基于RFID的物联网应用架构、基于传感网络的物联网应用架构、基于M2M的物联网应用架构为例,对物联网的网络体系与服务体系进行了阐述;分析了物联网研究中的关键技术,包括RFID技术、传感器网络与检测技术、智能技术和纳米技术;最后,展望了无锡物联网技术作为国家首个传感网信息中心对人类生活、工业发展、科技进步的促进作用。
【关键词】物联网;技术;应用
尽管物联网技术在国外以成熟,但国内物联网才刚刚起步,问题显然很明显。那就是物联网安全,物联网是一种虚拟网络与现实世界实时交互的新型系统,其无处不在的数据感知以无线为主的信息传输、智能化的信息处理,一方面固然有利于提高社会效率,另一方面也会引起大众对信息安全和隐私保护问题的关注。从技术上讲物联网存在很多网络安全隐患。由于物联网在很多场合都需要无线传输,这种暴露在公开场所之中的信号很容易被窃取,也更容易被干扰,这将直接影响到物联网体系的安全。物联网规模很大,与人类社会的联系十分紧密,一旦受到病毒攻击,很可能出现世界范围内的工厂停产、商店停业、交通瘫痪,让人类社会陷入一片混乱。
1.物联网的定义
作为一个新兴产业,物联网从诞生到广泛应用需要经历四个阶段。第一阶段为设想阶段,是产业发展的最初时期;第二阶段是技术研发阶段;第三阶段为实验阶段。在技术研发的水平达到一定程度时,就可以进行小范围的试用和检测,这是从理论走向实践的一步。国内的研究也在同步前行,如中国移动、电信和联通三大电信运营商业开始尝试物联网业务。中国移动的手机钱包和手机购电业务,该业务也可以应用于超市、餐厅等小额支付场合;中国联通的无线环保检测平台通过3G网络,可实现对水表、灌溉、水文等动态数据进行检测,又可对空气质量、碳排放和噪音进行检测;第四阶段为全国推广阶段,也是投入资金最大的时期。同时,一旦大规模商用,大量基础设施的建设和终端产品的全面推广必将推动电信、信息存储处理、IT服务整体解决方案等众多市场的发展。
2.物联网的发展趋势
业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。物联网的发展是以移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果,带动的不仅仅是技术进步,而是通过应用创新进一步带动经济社会形态、创新形态的变革,塑造了知识社会的流体特性,推动面向知识社会的下一代创新。开放创新、共同创新、大众创新、用户创新成为知识社会环境下的创新新特征,技术更加展现其以人为本的一面,以人为本的创新随着物联网技术的发展成为现实。要真正建立一个有效的物联网,有两个重要因素。一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用。二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对话。
3.物联网应用技术的隐私问题
在物联网中,射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中,标签有可能预先被嵌入任何物品中,比如人们的日常生活物品中,但由于该物品(比如衣物)的拥有者,不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪,这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且,这不仅仅是一个技术问题,还涉及到政治和法律问题。这个问题必须引起高度重视并从技术上和法律上予以解决。造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能:任意一个标签的标识(ID)或识别码都能在远程被任意的扫描,且标签自动地,不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。这一特性可用来追踪和定位某个特定用户或物品,从而获得相关的隐私信息。这就带来了如何确保嵌入有标签的物品的持有者个人隐私不受侵犯的问题。
4.物联网应用的关键领域
4.1 RFID
射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称电子标签、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。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统,只有基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。
4.2传感网
传感网是随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点,通过自组织的方式构成的 无线网络 。借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大 小、速度和方向等物质现象。
4.3 M2M技术
M2M是Machine-to-Machine/Man的简称,是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。M2M根据其应用服务对象可以分为个人、家庭、行业三大类。通信 网络技术 的出现和发展,给社会生活面貌带来了极大的变化。人与人之间可以更加快捷地沟通,信息的交流更顺畅。但是目前仅仅是计算机和其他一些IT类设备具备这种通信和网络能力。众多的普通机器设备几乎不具备联网和通信能力,如家电、车辆、自动售货机、工厂设备等。M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备连网和通信能力,其核心理念就是网络一切(Network Everything)。M2M技术具有非常重要的意义,有着广阔的市场和应用,推动着社会生产和生活方式新一轮的变革。M2M是一种理念,也是所有增强机器设备通信和网络能力的技术的总称。人与人之间的沟通很多也是通过机器实现的,例如通过手机、电话、电脑、传真机等机器设备之间的通信来实现人与人之间的沟通。另外一类技术是专为机器和机器建立通信而设计的。如许多智能化仪器仪表都带有RS-232接口和GPIB通信接口,增强了仪器与仪器之间,仪器与电脑之间的通信能力。目前,绝大多数的机器和传感器不具备本地或者远程的通信和连网能力。
4.4两化融合
两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合,是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化,走新型工业化道路;两化融合的核心就是信息化支撑,追求可持续发展模式。 在中国共产党第十六次全国代表大会上,江泽民同志率先提出了“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的新型工业化道路的指导思想;经过5年的发展和完善,在中国共产党第十七次全国代表大会上胡锦涛同志继续完善了“发展现代产业体系,大力推进信息化与工业化融合”的新科学发展的观念,两化融合的概念就此形成。
5.结语
根据物联网的内涵可知,要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者说推动产业链的共同发展。信息感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术、云计算等技术的研究与应用,将直接影响物联网的发展与应用,只有综合研究解决了这些关键技术问题,物联网才能得到快速推广,造福于人类社会,实现智慧地球的美好愿望。
【参考文献】
[1]刘化君.物联网体系结构研究[J].中国新通信,2010,5.
[2]陆光耀.物流信息管理[M].北京:中国铁道出版社,2008.
[3]肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究.北京:北方工业大学,2009.
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关于物联网技术的论文
物联网就是物物相连的网络,是我国的新兴战略产业,是未来发展的趋势。下面是我精心推荐的关于物联网技术的论文,希望你能有所感触!
【摘 要】物联网就是物物相连的网络,人与人、人与物、物与物都互联成网。物联网技术是当今的前沿技术,是我国的新兴战略产业,是未来发展的趋势。物联网技术目前处于起步阶段,但各国都十分重视并作为战略产业来研究和发展。本文从物联网的由来、物联网的特征、物联网的类型、物联网的组成等四个方面来探讨物联网技术。
【关键词】物联网;特征;组成;关键技术
一、物联网的由来
物联网的概念最早于1995年出现在比尔盖茨的《未来之路》书中,在该书中比尔盖茨已经提及了Internet of Things的概念,只是当时并没有引起人们的重视。1998年,美国麻省理工学院创造性地提出了当时称为EPC系统的“物联网”的构想;1999年,美国麻省理工学院首先明确提出了“物联网”的概念,提出了物联网就是将所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网相连,能实现智能化识别和管理的网络。2005年11月,国际电信联盟在突尼斯举行的信息社会峰会上发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。
2009年11月,温家宝发表了《让科技引领中国可持续发展》的重要讲话,“我国要着力突破传感网、物联网关键技术,及早部署后IP时代相关技术研发,使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”,从而物联网作为我国的新兴战略产业。
物联网就是在计算机互联网的基础上,利用射频识别、传感设备和无线通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”; 即英文名称为“Internet of Things”,简称IOT。在这个网络中,物品能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用RFID等技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联和共享。
二、物联网的特征
(1)网络化:网络化是物联网的基础。不论是有线、无线还是专网来传输信息,都必须依靠网络,而且必须与互联网相连,这样才能形成完全意义上的物联网。(2)互联化:物联网是一个包含多种网络、接入、应用技术的大集成,也是一个让人与人、人与物、物与物之间进行交流的平台;与互联网相比,物联网具备更强的开放性,应能够随时接纳新设备、提供新的服务与应用,即物联网具备自组织、自适应能力。(3)物联化:计算机和计算机连接成互联网,实现人与人之间交流。而物联网是实现人物相连、物物相连,通过在物体上安装传感器或微型感应芯片,借助计算机网络,让人和物体进行“对话”和“交流”。(4)感知化:物联网离不开传感设备。射频识别、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备,正如视觉、听觉和嗅觉器官对于人的重要性一样,它们是物联网必不可少的关键设备。(5)自动化:物联网通过传感器设备自动采集数据;根据事先设定的处理规则,利用软件自动处理采集到的数据;自动地进行数据交换和通信;对物体实行自动监控和自动管理。一般无需人为的干预。(6)智能化:物联网融合了计算机网络技术、无线通信技术,微处理技术和传感器技术等,从它的“自动化”、“感知化”等特点,已能说明它能代表人、代替人“对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜”,智能化是其综合能力的表现。
三、物联网的组成
物联网主要包括以下几个子系统,有些物联网可能只包括了这些子系统中的一部分。
(1)电信网络:物联网的信息传送与日常使用的文字、语音、图片、图像传输相比,有其独特的地方,物联网中的信息传输大多是小数据量和特大数据量的传输。小到每月只发送几bit,如电力抄表;大到持续发送大幅图像,如交通监控,而中等数据量的信息传送却不多见。这就对通信网络提出了新的要求,需要推出新的通信标准和新的接入技术,以适应物联网各种通信的需要,实现物联网的高效通信。现有的通信网络主要有电缆、光纤、无线电、微波、卫星、蓝牙、红外、WiFi、移动通信等。(2)传感器:传感器可以把一些物理量的变化变为电信号的变化,收集信息,做出响应。例如麦克风和喇叭就是一对语音传感器。传感器可以是声、光、电、重量、密度、硬度、湿度、温度、压力、震动、速度、图像、语音等。(3)电子标签:电子标签用来标识物联网中的各物体。现有的电子标签主要有RFID、条形码、二维码、IC卡、磁卡等。(4)数据处理:物联网通过传感设备所采集到的数据,必须经过计算机软件进行处理,才能满足用户不同的需求,实现各种目的。这些数据处理往往包括汇总求和、统计分析、阀值判断、数据挖掘和各种专业计算等。(5)报警系统:传感设备所采集到的数据信息可能需要直接报警或者经过计算机软件处理后报警,报警形式主要有声、光、电(电话、短信)等。(6)显示系统:传感设备所采集到的数据信息可能需要直接显示或是经过计算机软件处理后显示出来,常见的显示形式有文字、数字、图形、表格等。
四、物联网的关键技术
(1)感知与标识技术
感知和标识技术,负责采集现实中发生的事件和数据,实现外部信息的感知和识别,是物联网的基础,如传感器、无线定位、射频识别(高频、超高频)、二维码等。
(2)网络与通信技术
网络是物联网数据传递和服务支撑的最重要基础设施,通过人物互联、物物互联,实现感知信息高可靠性、高速度、高安全地传送。物联网的实现涉及到近通信技术和远程通信技术。近距离通信技术主要涉及RFID,蓝牙等,远程通信技术主要涉及互联网的组网、网关等技术。包括短距离无线通讯(zigbee、蓝牙、WiFi等), 低功耗无线网络技术,远程网络、多网络融合等。
(3)计算与服务技术
海量感知信息的计算与处理是物联网的最重要支撑,服务和应用则是物联网的最终价值体现。
海量感知信息的计算与处理技术是物联网应用大规模发展后,面临的重大问题之一。需要攻克海量感知信息的数据挖掘、、数据融合、高效存储、并行处理、知识发现等关键技术,研究物联网“云计算”中的虚拟化、智能化、分布式计算和网格计算等技术。其核心是采用云计算技术实现信息存储和计算能力的分布式处理和共享,为海量信息的高效利用提供技术支撑和保障。
服务计算。物联网的发展必须以应用为导向,在“物联网”中,服务的内涵得到了革命性的扩展,不断涌现出大量的新型应用将导致物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战,面临着许多机遇,如果仍然沿用传统的技术路线势必制约物联网应用的创新。为了适应未来应用环境的变化和服务模式的变化,必须研究针对不同应用需求的标准化、开放式的应用支撑环境和服务体系结构以及面向服务的计算技术等。
(4)管理与支撑技术
随着物联网应用以及网络规模的扩大、支撑业务的多化化复杂化和服务质量的高要求,影响物联网正常稳定高效运行因素的越来越多,管理与支撑技术是保证物联网“安全高效可控”的关键,包括测量分析、网络管理、物联网标准和安全保障等方面。必须研究新的高效的物联网管理模型与关键技术,用来保证网络系统正常高效稳定的运行。
参考文献:
[1]物联网导论(第二版),刘云浩主编,2013年8月,科学出版社
[2]物联网基础及应用,王汝林主编,2011年10月,清华大学出版社
[3]物联网技术导论,张飞舟主编,2010年6月,电子工业出版社
[4]物联网的由来与发展趋势, 吕廷杰, 2010年4月,信息通信技术
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农业物联网技术论文(2)
农业物联网技术论文篇二
基于物联网技术的智慧农业实施方案分析
摘要:我国发展越来越快,科学技术水平也越来越高,并且我国的技术水平还处在不断发展的过程中。我国的农业生产也不断加入高科技,农业不断向现代化方向发展。在农业生产中物联网技术逐渐受到重视。物联网技术是_种新的农业发展的模式,是智慧农业技术,这项技术不但能提高我国农业的生产效率,还能促进农业的现代化发展。这项技术主要是解决我国农业信息传播不够及时、新技术推广受限等问题。文章将针对物联网技术在我国智慧农业中的促进作用进行详细的分析,从而为我国农业发展做出贡献,推进我国农业的不断发展。
关键词:物联网;技术角度;智慧农业;实施方案
我国是一个地大物博的国家,自古以来就是农业大国,在古代农作物的产量主要受自然气候的影响,而现在我国通过技术手段可以大大地提高农作物的产量。我国一直在提倡生态农业和智慧农业,现在我国的技术更是在不断更新和发展,尤其是物联网技术的出现大大促进了智慧农业的发展,利用物联网技术是发展我国智慧农业的一个重要手段,也是我国农业发展的必经之路。科学技术为农业生产提供的是技术保障和技术创新,为了确保我国的农产品能够实现自给自足并能满足出口要求,我国的农业必须不断创新发展,农业的发展还能促进农民增收,农民增收有利于提高农民的生活水平,有利于我国社会的稳定和发展。物联网技术是利用现代化的通信技术手段对农业生产进行跟踪和监控管理。在以前我国的农民主要是通过自己的经验进行农业种植,我国的农业专家也主要是通过人工测量和人工种植试验田的方法收集农业信息。这不仅要消耗大量的人力和物力,而且还非常消耗时间,整体效率很低,而且受多种不确定因素的影响,准确度也很低。但是自从采取了物联网技术之后,应用无限传感器收集信息不仅降低了人力、物力消耗,而且准确度和效率都得到了提高。众多的传感器节点组合在一起就形成了一张功能各异的监控网络,能够及时发现农业生产中存在的问题,并准确指出问题发生的位置,分析问题发生的原因,这样就可以不断提高农业生产的综合效益,使我国的农业不断发展和进步。
1.智慧农业发展的现状分析
智慧农业是我国农业发展的一个新的方向,区别于传统农业的主要依靠人力和经验的种植方法,智慧农业更倾向于收集和整理农业生产中的宝贵经验,通过物联网技术将这些有效信息进行整合和分析,然后共享。这样做可以大大地提高农业生产的效率,促进农业的现代化发展。
1.1农业基础设施现代化现状
我国一直都在关注农业发展,尤其是对于基础设施方面的建设更是尤为关心,现在因为政府的重视和支持,农业设施不断改建,我国的农田灌溉设施更加完善,农业电网设施也更加完备,农村的水利设施也得到了完善,我国的农业基础设施建设已经由量的进步变成了质的发展,可以说基本实现了农业生产的现代化。但是不足之处是,东西部的发展还存在着一定的差距,东方的农业发展由于地理和自然条件的先天优势,而且在基础设施建设方面也优于西部,所以东部的发展还是要快于西部。现在我国还在不断打造更加现代化的农业生产,只要我们不断地按照国家的指导执行,在国家的扶持下一定会使农业得到更陕、更好的发展。
1.2物联网技术在农业中的应用现状
现在网络已经不再是城市的专属,很多村镇都已经引入了互联网,一些发展较快的村镇甚至实现了光纤网络。现在可以说是,村村有电话,村村有限电视入户,基本上实现了网络普及。这也为我国的物联网技术在农业中的运用提供了基础。从种植到收获到销售整个的流程记录和研究农业产品的信息,同时还通过物联网技术对农业的农田、土壤和水利等进行合理的分析和分配,达到效率的最大化。
1.3物联网技术在农业应用中存在的问题
虽然物联网技术已经在农业生产中得到了应用并起到了重要的作用,但是仍然有一些问题存在。首先,我国的信息化由于受到各种条件的限制并没有得到全面普及,有些农村的基础设施还不够完善,虽然这项技术可能取得了试点的成功,但在普及的过程中受到了限制。除了基础设施方面的力度不够,还有就是农村缺乏专业的农业人才,人们的就业观往往是向往城市的繁华,很少有人才会回到农村,这也是我国农业难以得到发展的一个非常重要的影响因素。还有一点就是技术层面的因素,由于我国的农村宽带技术还不是很完善,所以缺乏信息技术层面的支撑,这也是造成物联网技术难以在农业生产中全面普及的一个重要问题。
1.4新技术推广应用不足
现在的物联网技术在智慧农业方面的应用还包括对农业新技术的推广应用工作。这项新型技术虽然受到了国家的重视和重点扶持,但是由于现在各地还是处在一个初级的摸索阶段,所以还是会遇到很多问题。比如各地的农业生产现状不同、网络普及程度不同、人才和技术水平不同,这些都造成了新技术的推广受到了限制。而且有的运营商为了获得利益的最大化,往往会对资源的分享设置障碍,这样会造成访问受限和信息共享不畅通等问题,甚至农民需要对新技术进行购买,大大增加了农民的经济负担,这样做也大大地阻碍了农业新技术的推广和普及,同时也会打消农民学习新技术的积极性,影响我国智慧农业发展方案的实施。
2.从物联网技术方面对智慧农业进行的方案设计
2.1物联网技术的指导思想
我们要通过以点带面的方法对物联网技术实施试点应用,然后针对各地的不同情况,进行符合地区特色的规划和实施。我们要以增加农业产品的产量、提高农业产品的质量、不断增加农民的收入为动力,不断构建物联网,收集和推广各项农业生产方面的知识和技术,实现农业生产各项资源的有效整合,把农业生产的产业链进行横向和纵向的延伸发展,同时也有利于促进我国农业的可持续发展,提高我国农业的现代化水平,加快我国农业和国际化接轨的速度。
2.2物联网技术的方案架构
在此过程中我们不要进行不必要的浪费,要秉承节约成本的原则,根据现在的资源进行收集和整理工作,不断进行资源的整合工作,然后通过物联网共享信息资源,在农业生产的过程中不断进行研发,通过研发的技术再反过来促进生产,达到良性的循环。 智慧农业物联网并不是一个个独立的模块,而是有着自己的方案架构,主要是由田间管理框架、水文管理框架、种子管理框架、气象管理框架、流转管理框架、虫害管理框架、农药管理框架、农机管理框架、物流管理框架、加工管理框架和电力管理框架等众多的组织框架构成的。这样几个框架结构分成几个重要的模块,对我国的农业生产技术进行分类,促进我国的农业技术发展,可以不断提高我国农业人才的技术能力和我国农业的可持续发展。物联网为农业生产提供了安全、可靠的网络运行环境,使我国农业的各项数据和信息都能得到有效的共享。在构建这个方案框架的过程中,还需要国家和政府给予大量的支持才能够完成这项复杂的工程。
2.3物联网技术的组织保障
对于物联网这项技术,我们必须进行好规划和顶层的设计。这对技术的要求很高,涉及的技术层面也比较广,所以为了实施好资源的收集整理和共享,就必须强化顶层设计,不能出现重复建设的浪费现象。必须投入大量的人力、物力研究这个课题,要不断发展人才并且通过这些技术人才的研究做好农业物联网各方面的制定工作,一定要建立完善的组织保障。相关的政府部门也应该成立专门的工作小组,对这项工作中遇到的问题及时跟踪和解决,不断地对出现的问题进行协调,保证物联网技术的实施能够顺利进行。
2.4物联网技术的人才培养
目前,我国物联网技术发展受到限制,还有一个重要的影响因素是缺乏相关的人才。物联网技术的人才本来就很缺乏,农业方面的人才更是紧缺。所以现在的当务之急是要联合各大高校和科研机构培养这方面的人才。这些人才不仅要精通物联网技术,还要懂农业生产方面的知识和技术。我国可以组织人员对这些人才进行集中培训,并且根据实际需要为这些人才提供进修条件,使他们能不断地更新和发展技术。除了物联网技术的人才培养,还要加强农业生产人员的培养,这些人才要懂农业技术,还要能掌握简单的物联网技术,这样才能够自主地从物联网上获得自己想要的信息和技术知识,不断促进农业的现在化发展。我国可以建立对这些人才的鼓励机制,对农业现代化做出贡献的人员可以获得相关的奖励,以此激励他们更好地进行农业生产技术的研发和共享。
3.结语
综上所述,通过对我国农业发展现状和我国农业信息化程度的分析可以得出结论,我国必须通过物联网技术的实施来促进智慧农业的发展。在我国的农业现代化发展进程中,各级政府都应该对智慧农业和物联网技术引起足够的重视,并且根据各地区的实际情况和各地区农业发展的实际程度加强对物联网技术的实施。这项技术是我国实现农业大数据发展的一项重要途径,一定能促进我国农业向着集约化、科学化、标准化和信息化发展。可以说物联网技术就是一项对于农业生产领域的重要改革,是促进我国农业向着智慧农业发展的必经之路。物联网是一个无处不在的网络,它可以对信息进行收集和智能化的处理,可以将海量的信息进行存储和提取,可以有效地提高我国农业生产技术的交流和发展,可以帮助农民解决在生产中遇到的实际问题。相信在这项科学技术的帮助下,一定可以实现我国农业的全面现代化,这也需要大家的共同努力。
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1物联网技术
物联网是把所有物品通过信息传感设备,按约定的协议,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[3]。就目前科技发展水平来看,在建设工程管理中采用RFID这种物联网传感设备较为适合。RFID即无线射频识别,是一种无线信息传感设备,通俗地讲就是电子标签。目前最先进的RFID是采用热敏、光敏等材料,以智能化原件为核心,通过电子的方法存储信息,将物体与互联网连接,使物体主动感知并反馈信息,实现海量存储,达到智能化识别和管理的目的。据统计,通过采用RFID能够帮助把失窃和存货水平降低25%,因不再需要人工查看进货的条码而节省劳动力成本。
2物联网技术应用于建设工程管理的平台
物联网技术以感知层、传输层、应用层为平台实现建设工程管理智能化。建设工程管理涉及的信息量大、面广、琐碎,对建筑材料的全流程检测涉及大量时间与空间信息,对建筑物全寿命检测需要在建筑物每个主要承重构件上布置几个到十几个RFID。因此,在建设工程信息管理中需要大量的传感器和庞大的数据存储与处理系统。云计算的出现使得存储和处理数据的价格大大下降,传感器价格迅速下降,这使得在建设工程中大量使用传感器、实现建设工程管理智能化成为可能。
2.1感知层
感知层是指通过RFID采集信息,使物体携带自身信息并实现流动数据更新累加[4]。在建筑材料全流程监控管理中,感知层采集的信息主要包括:建筑材料的产品信息,运输中形成的物流信息链,经手人员信息等。在建筑物全生命周期检测中感知层主要采集的信息涉及主要承重构件的设计信息、验收情况、使用中检测信息等。
2.2传输层
传输层即网络传输技术,用于解决网络层的网络接入、传输、转化及定位等问题。由于无线局域网具有高移动性、抗干扰、安全性能强、扩展能力强、建网容易、管理方便等诸多优点,而建设工程信息量大、施工环境复杂,考虑到要实现对建筑物全生命周期检测,应尽量采用较为先进的技术手段作为传输层,方便日后系统更新换代。以目前的科技水平看来,可以采用无线局域网作为建设工程管理的传输层平台。
2.3应用层
应用层是展现物联网应用巨大价值的核心架构,它旨在实现信息的分析处理和控制决策以及完成特定的智能化应用和服务的业务,从而实现物与物、人与物之间的感知,发挥智能作用。建设工程中,要求应用层具有海量存储、数据管理与智能分析等功能。因此,应以云计算技术作为应用层集合分散在各地的高性能计算机上[5],为物联网在建设工程管理中的应用提供服务平台。物联网应用于建设工程管理的构成要素如图1所示。
3物联网在建设工程管理中的应用模式
3.1建筑材料全流程监控管理
建筑材料全流程监控管理指的是在建筑材料出厂时便在每个单元材料中埋入RFID,记录材料的产品信息。在运输中,以时间和空间信息形成物流信息链,直到建筑材料进场、投入使用。管理人员通过扫描RFID清楚地了解这批建材的全部信息。在进场时接收材料的管理人员要对产品质量进行初步评定,将检查结果录入RFID,进一步保证了进场材料的质量。当某单元建材出现问题时,通过扫描RFID可以明确责任人,减少责任推诿,提高管理人员的管理积极性。具体建筑材料全流程监控管理信息录入如图2所示。其中,使用部位指的是建筑材料具体用于建筑物的哪些部位,旨在方便日后管理。产品信息包括产品属性、质量等级、生产日期、生产厂家等内容。
3.2建筑物全生命周期检测
建设工程全生命周期检测的具体做法是将具有应力感应功能的RFID在不影响构件结构功能的前提下放入主要承重构件中,如框架梁、框架柱等。根据构件的受力要求,RFID应布置在拉、压应力较大处,并且录入其对应的构件基本信息,如设计信息、建设单位信息、施工单位信息等。随着工程的进行,不断录入新信息:验收时录入每个构件的验收情况与验收人员信息,投入使用后实时检测每个构件,记录每个构件的受力情况,消除安全隐患,使建筑寿命合理化。
3.2.1录入基本信息
录入基本信息是为之后验收工作、安全测评工作及建筑物合理寿命鉴定服务的。基本信息主要包括项目建设单位信息、设计信息、施工单位信息。这个环节是实现建筑物全生命周期检测的前提,录入的信息越翔实、越条理,之后的工作就越省力。项目建设单位信息包括项目名称、建设场地地址、建设单位名称等,根据日后需要按需录入。设计信息包括每个主要承重构件的图纸编号、构件编号、混凝土级别、配筋信息、截面尺寸、设计单位、构件受力的设计限值等。施工单位信息主要包括施工单位名称、项目负责人、具体某片区域管理人员等。录入这些信息可以加快施工现场管理人员之间信息流通速度,明确责任人,提高工作效率与工程质量。
3.2.2提高验收效率
工程验收时,监理人员首先在RFID中录入验收日期、验收单位及监理人员个人资料。验收时扫描RFID,将构件设计信息与现场检查结果核对,记录自己对该构件的质量验收结果。这样可节省大量查阅图纸的时间,减少由于管理人员素质等原因造成的质量问题,现场验收结果有据可查,验收质量得到保证。
3.2.3减少使用中的安全隐患
当工程竣工投入使用后,具有应力感应功能的RFID可实现建筑物全生命周期的.监测。当构件应力超过允许值时发出警报,这样可以及时发现有问题的构件,尽早做好维护措施,实现基于预防性的、有针对性的维护,在建筑物出现安全问题之前进行加固等措施。而不是浪费大量时间进行常规检修,这就意味着零计划外故障时间,即如果没有突发性事件,建筑物不会出现安全问题。在日常运行中都可以通过监测预先处理掉可能的安全隐患,大大提高建筑安全性能,并且节省目前检测部门的检测时间。由于有些检测需要局部破坏建筑物,采用RFID避免了原本没有必要的破坏。由于可以及时解决安全隐患,所以采用RFID间接提高了建筑物使用寿命。
3.2.4建筑寿命合理化鉴定
当建筑物达到其设计使用寿命时,进行一次全方位的数据收集,即对建筑物体检,根据RFID收集的检测数据、汇总之前存入RFID的信息,分析该建筑物能否继续使用或者需要何种维修措施,从而合理延长建筑使用寿命。我国近年来出现越来越多的短命建筑,许多建筑在达到设计使用年限后仍可正常使用,有些稍加修缮即可继续使用。在资源日益紧张的今天,人为规定建筑物使用寿命的做法无疑是一种资源浪费,重复建设造成大量人力物力的浪费。采用RFID可以使建筑寿命合理化,实现建筑物经济效益最大化。
4结语
物联网的出现为人们的生活带来巨大变化,将物联网应用于建设工程管理很可能是改变建设工程管理方式的重要手段。本文初步设计了建筑材料全流程监控管理和建筑物全生命周期检测两种模式,希望能为物联网在建设工程管理智能化中的应用提供参考。
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