物联网在工业企业生产中的应用

物联网在工业企业生产中的应用（精选8篇）

物联网在工业企业生产中的应用 篇1

系列产品介绍

本产品是一个系列应用系统，它根据企业的生产特点、生产方式和生产过程衍生出若干不同的应用产品，以适应不同企业的不同需求，并采用模块化设计理念，可根据企业的特殊要求定制相应的功能加入原有产品，本公司已推出并成熟应用的产品有：

1、生产设备互连

利用数字化生产设备提供的数据接口，将各生产设备从物理上连接成一个网络，利用协议转换软件将网络组成一个通用的IP网络。主要功能：

 利用信息平台来设置生产参数，如个数、长度、重量等

 自动抄录各种生产数据  按时段自动统计生产量

 实现生产工人、生产过程、生产设备、生产数量之间的完整融合，将这些数据之间的对应关系利用图表的方式显示出来，一目了然。

 实时获取和告知生产现场的当前数据。

 计算每台设备的单位时间生产能力，根据这些数据来为每台生产设备设置生产参数，合理配置生产任务。 与订单管理系统等统一使用完成根据订单自动配置生产任务（升级版）

2、物品识别定位系统（生产原材料、成品、半成品为固体个体）

利用RFID等识别定位技术来标识生产过程中使用的原材料、半成品和成品，并利用物联网技术将该系统接入计算机网络，完成对物品数量、所处位置、责任人员信息等 的数字化管理。主要功能：

 物品识别，根据企业的管理要求，对不同物品在仓库、车间、成品库等之间的流转进行识别和定位。 原材料消耗数量的自动统计  半成品、成品数量的自动统计  基于RFID的仓库管理

 以仓库为核心实现原材料采购、仓库库存、生产消耗、半成品/成品数量之间的自动核对  按时段统计原材料的损耗

3、能耗自动检测系统

利用有关装置完成对电能、气能、热能消耗数据的自动采集，并将这些系统接入物联网，利用计算机网络提供的信息功能完成对这些数据的管理。

 按时段自动统计生产过程中消耗的电能、气能、热能等数据，并根据根据当地收费标准计算出不同时间的能耗成倍支出。

 给出能耗与生产效率之间的对应关系，供生产管理者使用。

 实时给出电、气、热等物理量的特征参数，以帮助对这些物理量有特殊要求的生产过程来改善供能质量。 能耗、生产班组、生产数量等的图表显示

4、生产设备状态检测和故障呼叫

利用生产设备（数字化）提供的数字接口获取该生产设备的内部参数和运行过程中的动态参数，利用无线传输技术与相应的集中控制装置连接成一个小型的物联网，并利用公众网络将人与设备连接起来，利用信息技术对这些数据进行管理，并根据企业生产管理的要求作出相应的处理。 实时获取生产现场各生产设备的当前状态  按时段统计各生产设备的故障率

 故障呼叫，当设备发生故障时，按序分时呼叫相应的设备维护责任人员。

 掉电保持，利用本产品提供的备用电源可保存生产设备掉电时的各种参数，以便上电时恢复生产

5、生产现场重要信息远程告知

在生产现场随时会产生与企业管理、企业成本支出、企业发展相关的各种信息，根

据企业管理的要求，这些信息应该实时告知各级企业管理人员，以便企业各级管理人员 作出相应的管理工作，做到企业的有序、有据和实时的管理，提高生产管理的实时性，同时企业领导通过对这些信息的获取，也可随时了解企业现状，达到不到现场也能掌控企业。

通过设备互连、物品识别和定位等功能将生产现场的各种信息实时传输至相应的设备，再通过GSM等公众网络实时传送给各级企业管理者的手持设备，以便阅读。 信息获取  信息定制  信息分级管理  信息传送

 信息回复处理及考核

6、生产配件和产品防盗系统

对于生产原材料、配件、成品、半成品为固体个体的企业生产方式，利用RFID等识别定位技术将这些物品接入物联网，根据企业管理要求将物品管理人员的信息利用IC卡等技术接入物联网。实现物品的数字识别、区域定位、人员管理权限、物品与人员的管理区域等管理功能，实现物品流转的有序、有据和有责。

 物品识别和定位，利用电子标签、RFID等实现物品的数字识别和区域定位。

 人员识别，利用IC卡等实现人员的数字识别  物品、人员、区域关系管理，根据企业管理要求建立严格的管理人员、物品及其所处区域的关系，做到物品在企业任何一个区域都能找到相应的责任人，知道其从哪儿来，将到哪儿去，责任人分别是谁。 物品流转管理，物品在仓库、生产车间、成品/半成品仓库之间的流转均需通过物品识别和人员权限管理系统，进出配置固定的RFID识别装置，室内固定存放时配备移动RFID识别装置，做到进出有据，存放有时，责任到人。

 物品进/出门管理，只有在没有识别标注时物品才能采购进门，只有当物品所有的管理者都释放其权限时，物品才能出门。

7、生产考核系统 一般的生产加工企业生产一线的员工工资都采用计件工资，传统的考核系统采用的是人工抄录、纪录等方式进行的，这种方式费时、费力，且由于人工考核难免融入人情，也就很难做到公正、公平，本系统采用自动采集生产数据，建立生产数据与员工工号之间的对应关系，克服了上述缺点。 按时采集生产设备的生产数据，对采用数字化生产设备进行生产的企业，可以采用设备互连系统中的生产数据的动态采集，获取动态生产数量的数据采集，利用数据库系统中的生产安排，建立生产员工、时间、生产数量的对应关系，完成员工业绩的统计和考核。

物联网在工业企业生产中的应用 篇2

关键词：物联网,工业4.0,智能工厂,智能生产,智能物流

1 引言

工业4.0是由德国政府于2013年提出的, 它将信息技术与制造业深度融合, 应用于制造业和物流等行业, 是以智能制造为主导的第四次工业革命。2015年5月, 中国政府发布了“中国制造2025”纲要, 一场中国版的工业4.0变革也在酝酿启动, 未来10年, 工业4.0的发展将直接关系到我国工业经济的发展。

物联网作为工业4.0的关键技术, 在工业4.0的发展中起着非常重要的作用, 虽然在我国物联网已经有了很大的发展和应用, 但是在工业4.0时期, 如何将物联网和工业4.0更好地融合, 是我国工业4.0需要解决的首要问题, 如果两者不能很好地融合在一起, 将直接影响到“中国制造2025”的部署和完成, 给我国的工业智能化进程造成很大的影响。

2 物联网概念和发展

物联网是新一代信息技术的重要组成部分, 也是“信息化”时代的重要发展阶段, 其英文名称是Internet of things (IoT) 。物理网顾名思义就是将物与物、人与物连接起来, 物联网利用感知技术与多种智能设备对物理世界进行感知识别, 通过网络传输互联, 将收集到的信息进行计算、处理和知识挖掘, 实现物与物、人与物信息交互和无缝链接。[1]

物联网的层级主要包括三层:感知层主要是通过射频识别技术、GPS定位技术、传感技术、自动识别等技术, 实现对物体感知识别、信息采集和处理, 并通过相应的通信模块将采集到的数据发送到上层应用;网络层也可以称作传输层, 主要的功能是将感知层上报的采集信息的按照一定的路由或需求进行传送, 目前传输层主要依托于现有的互联网、通信网、卫星通信网、广电网络等;应用层是将各种各样的采集信息进行存储、汇总、加工、分析, 然后按照不同服务呈现给相应的用户。应用层可定制化的实现各种物联网应用服务, 比如:行业应用服务、数据挖掘服务、海量存储服务、大数据应用服务。

目前, 中国物联网的发展迅速, 其专利申请位居全球各国榜首, 中兴通讯公司专利申请居全球企业榜首, 中国现已成为物联网部署领域的全球领导者。同时, 中国的主要运营商 (中国移动、中国电信、中国联通) 也处于物联网发展的最前沿, 开始大力推广物联网业务。

3 工业4.0的概念和发展

工业4.0是德国政府于2013年提出的一个高科技战略计划。德国政府对于工业4.0的定义:工业4.0 (Industry4.0) 是指利用物联信息系统 (Cybe rPhysical System简称CPS) 将生产中的供应、制造、销售等环节数据化、智慧化和自动化, 从而快速的提供给用户个性化的产品。[2]工业4.0是“第四次工业革命”的简称。随着互联网、物联网技术的发展, “第四次工业革命”也即将隆重登场, 开启人类前所未有的工业革命, 它将彻底改变人们的生活。

中国政府在2015年提出了“中国制造2025”纲要, 制定了中国版的工业4.0战略方针。但是“中国制造2025”和德国工业4.0也略有不同, 目前虽然中国是制造业大国, 但是制造业水平发展参差不齐, 大部分企业还处于工业2.0到工业3.0的过渡阶段, 小部分企业刚刚达到工业3.0水平, 而德国制造企业已处于工业3.0到工业4.0的过渡阶段。所以“中国制造2025”的战略重点是:既要大力部署工业4.0, 同时也要弥补部分企业的基础不足, 促使其加快发展, 全面进入工业4.0时代。

4 物联网在工业4.0中的应用

工业4.0涉及的层次多、领域广, 物联网在工业4.0中的应用如图1所示。

4.1 生产设备互联

随着工业4.0的推进, 将会有大量的终端设备接入网络, 据有关机构预测, 到2025年将会有近1, 000亿的物理终端, 所以在工业4.0时代, 如何将大量的设备连接在一起将成为企业的第一大难题。目前, 传统的连接方式是通过物理线缆将设备连接在一起, 但是在日趋复杂的工厂环境中, 随着接入终端的大量增加, 如果通过物理线缆方式连接如此庞大数量的终端设备, 在不考虑线缆成本的前提下, 仅布线一项都将是一件非常棘手的事情, 后期线缆的维护也将是隐患之一, 然而物联网的网络层技术能很好地解决这一个难题。目前, 物联网网络层的无线连接技术主要有:Wi-Fi技术、Zigbee技术、蓝牙技术、UWB技术、NFC和红外通信技术等。当有终端需要联网时, 企业只需要给此终端设备安装一个无线通信模块, 就可以实现终端设备的联网。

4.2 物品识别定位

在工业4.0中, 将实现真正意义上的产品个性化定制, 这就要求企业从客户需求、订单管理、原材料采购、半成品和产品生产的整个环节做到可标识、可追溯, 所以需利用物联网技术将该系统接入计算机网络, 通过RFID技术和GIS技术完成对物品数量、所处位置、责任人员信息等的数字化管理。主要功能有:对不同物品在仓库、车间、成品库等之间的流转进行识别和定位, 以便满足企业管理的需求;半成品、成品数量的自动统计和跟踪, 将信息传输到订单管理系统, 订单管理系统对订单实时更新和订单进度管理;通过物联网对原材料消耗数量的自动统计, 以便企业进行物流智能管理。

4.3 智能物流

在工业4.0时代, 智能工厂生产高度定制化的产品, 智能物流将是连接工厂和用户的核心环节。它主要包括产品的存储、运送, 供应链的管理将是至关重要的一个环节。物联网在智能物流中的应用主要有三个方面:一是供应链管理方面。未来的供应链应将生产商、销售商、原料供应商锁定在一个闭环的供应链系统中, 在工业4.0时代, 将利用物联网的RFID、红外视频、二维码等感知等技术来实时获取物品当前的状态, 然后将数据传送到智能供应链系统, 智能供应链系统将相应的信息更新和分发给各个环节的对象, 从而实现信息的实时更新和共享。二是智能物流配送中心方面。将利用物联网中的RFID、二维码技术, 根据需要将电子标签贴在目标货物上面, 通过对该货物信息的实时跟踪、记录、处理, 再结合物联网的智能管理系统, 实现货物出入库、盘点、配送的一体化管理。三是可视化管理方面。利用物联网的GPS/GIS技术、RFID技术、传感器网络技术, 实时监控和了解物流车辆、产品的位置和状态, 将采集到信息数据上传到实智能管理系统, 通过portal界面可供用户和管理人员查询。[3]

4.4 环境污染检测

绿色制造将成为在工业4.0时代企业的共识, 同时排污数据也将纳入企业信用管理, 所以排污数据的监控将是企业必须面对的难题。物联网的应用, 不仅可以实时监测企业排污数据, 而且可以远程关闭排污口, 防止突发性环境污染事故的发生, 将帮助生产企业实时监控污染物的排放和指标。目前, 在工业环境监控物联网应用中, 由传感器网络的物联网节点、网关和监控中心或者与网关相联接的工业总线构成无缝连接的一体化网络, 通过此一体化网络, 企业将实现工业遥控遥测、工业现场环境监测, 同时可自动地将采集、读取的数据传输到环境污染管理平台, 以备相关部门的检查。

4.5 智能工厂安全系统

安全将是威胁工业4.0企业的最重要的问题, 物联网在工业4.0中的安全应用场景主要有两个方面:

(1) 人员出入控制。出入企业的人员需持有R F I D智能一卡通, 智能一卡通系统对出入企业的人员进行鉴权认证, 从而避免企业以外的人员进入, 对于进入企业核心区域的人员需进行二次授权, 只有相应授权人员才能进入。在工厂内外部署视频监控系统, 实现24小时视频监控, 并将监控数据保存到数据中心, 以备企业查询。同时, 可部署通过图像识别、人脸识别系统, 自动报警系统, 烟雾和火灾报警等系统, 实现联动处理功能。

(2) 终端接入控制。终端接入需要经过授权或者物理地址认证, 认证成功后才能接入网络, 防止非法终端接入, 保证网络安全。

5 结束语

物联网作为工业4.0的基础, 目前已经有了飞速的发展, 相应的行业标准和技术也日趋成熟, 而工业4.0才刚刚起步, 随着物联网技术和工业4.0的进一步发展, 物联网技术必将进一步渗透到工业4.0的发展和建设中, 将对我国工业4.0的建设起到一定的借鉴意义。

参考文献

[1]葛淑英, 郑潇萌.物联网与互联网的比较分析[J].商, 2012.12

[2]杨琦, 和燕杰.对工业4.0时代的思考[J].Speed Reading, 2015.6

物联网在工业企业生产中的应用 篇3

关键词 物联网；技术推广；检测技术

中图分类号：S316 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.18.141

1 物联网在农业中的应用

近几年，随着科学技术的飞速发展，特别是网络，传感检测技术的发展，让越来越多的科技应用到农业领域，让农业生产，销售等环节迈向了智能化阶段。物联网技术是通过应用检测技术和互联网络技术，实现智能化识别和管理。在农业生产领域，物联网技术中的检测设备可以快速、精准地检测农作物的土壤微量元素，病虫害、水分和市场需求等数据，并对这些数据进行科学分析。让农民在计算机上可以看到农作物的生长、结果和销售等情况。

2 合阳县信息技术推广现代农业现状

近年，合阳县采取四项措施，大力推动现代农业发展，帮助农民增产增收：一是加大现代农业扶持力度；二是加快整合支农资金步伐；三是强化支农资金监督管理；四是加大县级财政支农投入。从目前调研的资料显示，合阳县政府对建设现代农业园区，发展现代农业发展及其重视。目前，合阳县发展现代农业主要体现在：以保障粮食安全为前提，以农民增收为目标，以园区改造提升为重点，以新型经营主体培育为方向，以信息化助推为重要手段，示范应用先进技术，发展适度规模经营，建设一批规划布局合理、生产要素集聚、设施装备先进、经营机制完善、经济效益和带动效应明显的现代农业园區，全力推进全县农业现代化进程。但是信息技术发展现代农业在合阳的推广还未全面展开实施。据前期调查分析，合阳县以信息技术中的物联网技术发展现代农业，目前还处于空白区。

在发展现代农业的过程中，农民也会遇到各种问题，如很多农产品在生长的过程中对环境温度、土壤湿度、土壤墒情等外界因素非常敏感，只要其中一项达不到要求，就会发生整片病虫害灾情，如白腐病、黑痘病等，即使后期通过使用农药治疗，也会影响果面、口感、上市时间等。严重者可能会造成落果等毁灭性的后果。据前期的调查研究，合阳县97%的红提葡萄种植过程中，对影响因素的检测都是通过经验或病虫害发生后，根据发病表现推断出其温度，湿度，土壤墒情等。有3%种植农户采集样本送到检验中心分析红提葡萄的生长环境。根据前期的数据分析在合阳县的农产品种植中还没有引进信息技术实施监控分析系统。

物联网技术应用到农作物生长实时监控中，可以利用射频技术、红外感应、各类传感器以及按照约定的协议，把农作物生长情况和温度，土壤，灌溉等实时记录和反馈。让农民在灌溉。施肥、控制温度等方面有可靠地数据依据。将问题消灭在萌芽中，以免灾情发生了才亡羊补牢。合阳县政府比较重视信息技术发展现代农业的问题，但是这一新技术在合阳的应用几乎是空白，本文就这一问题进行分析和研究，提出尽快推广信息技术的对策。

3 推广发展存在问题及分析

物联网技术在合阳县农作物种植中的推广几乎为零，这一新技术之所以没有广泛推广，经过前期的调查分析，主要有以下问题。

3.1 政府重视和接受度不够

合阳县政府近几年大力推行了经济作物的发展，给予了很大的支持和政策上的放宽。但是尚未认识到物联网技术在经济作物种植领域的重要作用，在财政和政策方面给予的支持较少，在很大程度上阻碍了该技术的推广。

3.2 物联网技术在农民中的推广难度大

物联网技术作为一种新型的辅助农作物种植技术，由于价格、技术以及观念等因素要让所有农民接受并应用到种植中尚有一定的难度。

3.2.1 没有人愿意当第一个吃螃蟹的农民

物联网作为一项新技术，目前在合阳县的农作物种植中还没有应用。农民对这项技术都持观望态度，并不了解其带来的效益，没有人愿意做试验，害怕失败。

3.2.2 农民文化素质低

目前，我国大部分农民文化素质欠缺，由于农村劳动力逐渐转移，文化素质较高的农民转变成农民工，转移到第二、第三产业外出打工，留下的进行农业生产的农民文化素质更低，而农民的文化素质直接制约他们对高新技术的接纳能力。即使农民安装了物联网系统检测农作物种植，如果没有掌握后期的维护和使用，也会给推广带来难度。

3.2.3 物联网设备给农民带来的经济压力

物联网设备要应用到农作物的种植中，需要购置一些硬件设备和软件系统，这一套设备系统从购置到投入使用，按照给0.67 hm2，安装检测土壤墒情、湿度、温度，自动灌溉系统的物联网系统，需要人民币5 000元左右。对农民来说这也是一笔不小的投资。农民种植经济作物劳动力和资本投资都属于高风险，他们对新技术替代的可能性更加敏感与谨慎。这样对新技术的需求值大大降低。直接影响了物联网技术的推广。

3.3 物联网技术推广应用市场不成熟

尽管我国物联网技术创新取得了很大的成就，但有些技术仍处于不成熟阶段，使用成本较高，组织化程度不高，加之农业生产分散，无法进行大规模推广，因此商业模式受到极大制约。

4 提出解决对策

农民对新的农业科教成果要有主动性和兴趣，取决于该项科技成果是否能给农民的种植生产过程带来利益收获和最直接的便利。所以要想提高农民的积极性，就要从结果出发分析问题，解决问题。本文根据理论调查研究针对合阳县的互联网技术推广问题，提出以下对策。

4.1 强化政府主导作用

首先，政府机关在物联网技术推广应用中要更多地对行政、对人给予行政指导。可以通过财政补贴，税收优惠等诱导式计划的实行来调动相关人员的主动性、创造性和积极性，把最好的资源吸纳到科技成果转化领域。其次，积极加大财税金融支持。可以通过以下措施：第一，建立物联网技术推广应用专项基金。第二，进行税收优惠。

4.2 加强物联网技术人才培养

利用合阳县农广校、农牧局等单位的人力、物力资源，建立农业物联网人才培训基地，这样培养出来的人才队伍既熟悉当地的农作物种植情况又能掌握物联网技术。在培训过程中加强技术人员与企业的联系，注重技术人员的实用性。

4.3 提高农民对新技术的接纳能力

4.3.1 提高农民的文化素质

农民的文化素质决定其学习和应用物联网技术的能力，提高农民的文化素质对物联网推广有重要作用。完善农村的九年义务教育是最基本的要素。同时，通过媒体、报刊，等给农民进行继续教育。

4.3.2 集体指导法推广物联网技术

可以在葡萄种植密集的合阳县行家庄村进行试点。物联网技术人员通过形象生动的多媒体演示，从农民的切实需求出发，将该项技术展现给农民。同时，开展小组讨论对农民提出的问题统一解答。

4.3.3 个别指导法

对物联网感兴趣的农民，可以采用个别指导，让一部分人先体验，带动该技术在群众中的大面积推广。

4.3.4 建立示范园

在合阳县某农作物建立一套物联网检测系统，让农民亲眼看到物联网技术应用到农作物种植中给生产带来的便利和经济效益。同时，可以现场指导农民物联网系统的使用方法。

物联网在教育中的应用 篇4

1.提高教学质量

将物联网与现有教学平台集成，开发阅读器接口中间件，对于需要督导的自律性较差的学生，定时佩戴传感器手表、眼镜等记录学生的多重数据，如脑电图、血压、体温等生理信息及眼动、手部轻微移动等运动信息，引入心理学相关测试技术，得出学生的紧张程度、注意力状况、动脑情况等。将传感器获取的实时数据导入现有教学平台，老师根据这些反馈信息对学生进行有效的督促辅导。2.学生的健康状况

通过门式晨检机感知学生的健康信息,自动采集体温指标,当学生体温异常时,可通过短信等通知家长与老师,当学校出现一定数量体温异常案例时,即可通过应急联动机制,将信息传至医疗机构跟踪处理,防止出现集体疫情；而通过为学生配置运动传感器,可以系统感知其运动指标,避免学校只培养“书呆子”。3.信息化教学

利用物联网建立泛在学习环境。可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容。这是对传统课堂和虚拟实验的拓展，在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生 的体验。例如生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物，可以为每类植物粘贴带有二维码的标签，学生在室外寻找到这些植物后，除了可以知道植物的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。4.教育管理

物联网在教育管理中可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面。例如带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况，以及行动路线。又如将RFID用于图书管理，可通过RFID标签可方便地找到图书，并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描。将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态，方便管理。5.智慧校园

物联网在铁路运输中的应用 篇5

郑继伟，周伟智，钟源，赵延

（计算机研究生六班）

摘 要：物联网技术的发展势必会给中国铁路运输领域带来深刻变化和深远的影响。本文主要阐述和分析了物联网最关键的技术——RFID射频识别技术，以及它的工作原理，并且通过结合物联网在铁路运输行业领域中的早期的应用实例，提出了物联网在我国铁路运输领域的发展方向和推广方案。期望在未来的铁路运输领域信息化中，物联网技术能够得到更广泛，更深入的应用。关键词：物联网，铁路信息化，RFID射频识别，车号自动识别系统

The Application of IOT in Railway-Transportation ZHENG ji-wei, ZHOU wei-zhi, ZHONG yuan, ZHAO yan

(Graduate Class 6)

Abstract: The development of Internet of things technology will bring about profound changes and far-reaching effects in the field of railway transportation.This paper mainly describes and analyzes the key technology of The Internet of things – RFID, and its working principle, and put forward the development direction and some promotion schemes in the area of railway transportation from some early applications.We look forward The Internet of things to be more extensive and deeper application in the informatization construction of railway transportation.Keyword: The Internet of things, Railway Infomationization, RFID, ATIS 1.引言

纵观铁路发展历史，从1825年铁路在英国诞生以后，铁路经历了从大发展到被冷落的过程。但现如今，铁路又成为全球发展的热点。在全球铁路的飞速发展中，我们中国的表现令世界惊叹。近几年来，中国铁路系统的发展更是有着相 当大的增长后发优势，中国有机会建设世界最领先的铁路系统。统计资料显示，截至2010年底，全国铁路营业里程达到9.10万公里，居世界第二。其中，高铁投入运营里程达8358公里，高速铁路运营里程高居世界第一。

回顾铁路的发展，我们可以发现中国铁路在全球化的进程中走向世界也成为必然趋势。我国铁路正在朝着高速铁路、客运专线方向发展。未来5至10年，我国快速铁路和高速铁路将会有很大的发展。目前大力推进实现信息化是推动铁路和高速铁路发展的迫切和必然要的需求。在不同的发展时期，铁路信息化的目标是不同的，而未来的几年中，基于RFID射频技术的物联网在铁路运输当中的应用将会是21世界铁路现代化的最重要任务。

2.研究背景和现状

铁路运输信息化建设的目标就是将信息技术应用于现代铁路的运输生产、管理和营销，从而提高生产效率，减轻劳动强度，保障运营安全。由于传统铁路信息管理系统的不足，随着铁路系统的多次提速，客户对于信息量的需求以及信息的实时性有了更高的要求，而且伴随着RFID射频技术以及传感网络技术的不断进步，基于这些技术从而实现物联网在高速铁路运输上的全面应用也变为可能。

铁道部已经成功实施了一个信息系统——车号自动识别系统，其中采用了RFID技术，通过把RFID技感应安装到铁路、桥梁及一些关键的设施利用物联网使现有的信息网整合起来实现对于铁路的设备、基础设施全面的管理，实现铁路客运管理的智能化推进信息组织建设。还有红外线列车轴温检测系统，通过在铁路沿线区间设置的红外线轴温探测设备，将热轴故障及时通过传输回线将信息传输到控制系统中心，有效地跟踪检测轴温变化，及时发现热轴故障。这些都是目前国内铁路运输上的物联网应用。当然，随着3G建设和其在铁路覆盖的完善，为公网运营商进入铁路物联网世界提供了网络和铁路应用服务的基础。

3.物联网与铁路运输的关系

铁道部信息技术中心拥有强大的初级物联网信息资源。信息技术中心拥有充沛的网站资源，能提供丰富的业务接口；拥有以6E（电子货票、电子运单、电子查询、电子保价、电子理赔、电子支付）为核心的信息管理手段；拥有LAIS 系统、5T系统、红外线实时货车、货运追踪信息等独有的IT产业，为货物的实时追踪提供支持；拥有全国统一IT网络，虚拟网与实体网统一，可以建设统一数字通讯网，为现代物流提供远程支持；拥有铺设世界一流传感网的能力与手段；拥有为各中小企业或各企直通提供私有云计算平台和建设虚拟信息中心的能力；拥有与网络厂商和媒体的合作优势，与阿里巴巴、经济网、人民铁道网有很密切的合作关系；拥有建设新型Home Office系统的能力，铁路运输本身即含绿色、环保、低碳、创新、可持续发展的意义。

物联网在铁路物流很多方面都起到重要作用。首先，能显著提高仓储与包装整理的安全效率。通过计算机和无线射频识别技术管理，实现了信息的实时化，一般统计，可减少存储量17%，提高工作人员效率32%。库存货物堆码实行分层叠加，提高仓库利用率2至3倍，并实现了库存货物的实时管理，大大提高了仓库周转率。其次，货物的装卸搬运焕然一新。无线射频识别技术好像是为物流业量身定做的：原先商品的存货量统计缺乏准确性，填写的货物订单往往不规范，不能及时清点货物，不知道货物在哪个环节损失或被盗窃了，需要耗费许多人来清点和短途搬运货物。实现物联网管理后，电子标签自动引导装卸机械作业或传送带装卸作业，大幅度地提高了劳动生产率，降低了劳动强度。然后，能使配送环节与物流各要素融为一体。如果物流配送过程中应用了无线射频识别技术，它能缩短作业流程，增加物流中心吞吐量；同时操作透明化了，这大大改善了作业质量，任何物品出厂后，一直处于被跟踪的范围，流转中大大减少可能的遗漏和差错；它还降低了流转费用，实现无纸操作，极大提高了管理水平。据有关统计，应用无线射频识别技术，可减少库存10%~30%以上，降低损耗50%左右，提高存储率，销售收入增加2%~10%。物流配送更加顺畅合理，节约成本。最后，物联网技术应用实现了人物相联、物物相联，它能把电子商务提升到新阶段。

4.物联网技术概述

物联网又叫传感网，指的是将各种信息传感设备，如RFID射频识别装置，红外感应器，GPS全球定位系统，激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，从而给物体赋予智能，实现人与物体之间的互联，或者是物体与物体之 间的互联。

物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

和传统的互联网相比，物联网具有鲜明的特征：

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。

另外，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同的用户不同需求，发现新的应用领域和应用模式。

支撑物联网的技术主要有以下四种，他们之间的关系如图Figure 1所示：

Figure 1物联网四大支撑业务群

1.RFID射频技术：一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，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。

2.传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络。具有实时数据采集、监督监控和信息共享与存储管理等功能。传感网技术使得目前的网络技术的功能得到极大的拓展，使通过网络实时监控各种环境、设施及内部运行机理等成为可能。3.M2M：广义上M2M可代表机器对机器（Machine to Machine）人对机器（Man to Machine）、机器对人（Machine to Man）、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

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。5.RFID射频识别技术

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，其中最重要的技术就是RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术。RFID系统由三部分组成：标签(Tag)，即射频卡，由耦合元件及芯片组成，芯片中存储着由管识别对象的信息，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信；阅读器是用于读取或者写入标签信息的设备；天线用于在标签和读取器之间传递射频信号。

RFID技术的基本工作原理并不复杂：阅读器会通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签(Tag)进入该信号场后，接受阅读器(又说解读器)发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量将标签(即射频卡)内存储的信息发送出去；然后，阅读器通过接受天线接受到从标签发送来的载波信号，并对接受的信号进行解调和解码后，送到后台中央信息主系统进行有关数据的处理；最后，主系统根据逻辑运算推断该卡的合法性，针对不同设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。如图Figure 2。

Figure 2 RFID基本工作原理和基本组成

关于射频卡的技术标准，由于目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准，所以国际上还没有统一的标准。目前可供射频卡使用的标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。

6.RFID射频识别技术应用

早在2001 年，RFID 技术就已经运用在铁路车号自动识别系统中，成为物联网目前在我国铁路运输领域运用最早的成熟典范。过去车号的抄录和汇总全靠口念、笔记、手抄的人工方式进行，错漏多、效率低，劳动强度大，由于漏抄车号造成了铁道部货车占用费的大量流失。此外，铁路用货车数量庞大，车辆分散于全国各地，铁道部每年都需要抽调大量人力、物力进行清查、盘点，耗时费力。在采用车号识别技术以后，铁路车辆管理系统实现了统计的实时化、自动化，降低了管理成本。

该系统主要由车辆标签、地面AEI设备、车站CPS设备、列检复示系统、铁路局AEI检测中心设备、标签编程网络等部分组成。其工作流程是：先将车号信息及车辆的技术参数信息输入车辆标签内部存储器(装载在机车底部)；由地面的AEI设备实时准确地完成对列车车辆标签信息的采集，并将采集的信息进行处理，通过专线传输到车站CPS设备；CPS 管理设备完成AEI 采集数据的处理，并向列检复示系统转发数据，为车辆管理和设备维护提供可靠信息。在此期间，由铁路局AEI监控中心设备实时监测每台地面AEI 的工作状态，协调、指挥AEI 设备维护，确保AEI 设备良好运用，并实时接收AEI 采集的列车、车号数据和每台AEI 产生的故障信息和设备状态信息，通过对故障信息和设备状态信息进行分析，及时了解地面AEI 设备的工作状态，对故障及时处理，同时还可以监测货车标签的工作状态。标签编程网络的主要功能是在标签安装前，将车辆信息写入标签内存的网络系统，防止出现错号、重号车，并对丢失损坏的标签进行补装。

ATIS的网络拓扑结构图，如图Figure 3。

Figure 3 ATIS的网络拓扑结构图

该系统的投入使用，不仅实现了对列车车次、车号的自动识别、实时跟踪和故障车辆的准确预报、动态管理等主要功能，大大提高了车辆利用水平和运输组织效率，同时也为我国铁路探索更加科学化、现代化、智能化的管理模式提供了有益的实践经验，为物联网技术在我国铁路运输领域的普遍应用奠定了良好基础。

7.物联网在铁路运输的发展方向

近年来，随着我国高速铁路、客运专线建设步伐的加快，对铁路信息化水平的要求越来越高，铁路通信信息网络也正朝着数据化、宽带化、移动化和多媒体化的方向发展，各方面的条件已经基本满足了物联网在铁路运输领域的推广和应用。其中，在以下几个方面尤为值得关注和期待：

1.客票防伪与识别：如果铁路客票采用RFID 电子客票，其电子芯片的内部数据是加密的，只有特定的读写器可以读出数据，这将是对造假者以沉重打击。同时车站及车上的检票人员只需通过便携式的识读器对车票上的RFID 电子标签进行读取，并与数据库中的数据进行比对就可以辨别车票的真伪，大大加快了旅客进出站的速度，为方便车站组织旅客乘降提供了便利。

2.站车信息共享：目前铁路在站车信息共享方面还很不成熟，造成的经济 8 损失以及旅客列车资源浪费的现象还比较严重。如果利用RFID 技术的网络信息共享性，可以及时将车站的预留客票发售情况反馈给车上，同时将车上的补票情况反馈给车站，就可以清楚的知道有哪些车站的预留车票是没有发售完的，从而方便车上的旅客及时补票。此外，通过该系统中乘坐人员的信息与车站售出车票信息对比，还可以查看是否有用假票乘坐列车的现象。

3.集装箱追踪管理与监控：集装箱运输是铁路货物运输的发展方向，是提高铁路服务质量非常有效的运输方式，蕴藏着巨大的增长空间，具备很强的发展优势。目前国际上集装箱的管理基本都是使用箱号图像识别，即通过摄像头识别集装箱表面的印刷箱号，通过图像处理形成数字箱号采集到计算机中，这种方法识别率较低，而且受天气及集装箱破损的影响较大。如果将RFID 技术应用到铁路集装箱，开发出信息化集装箱，不仅能够随时观测到集装箱在运输途中的状态，防止货物丢失和损坏，也能大大提高铁路集装箱利用的效率和效益。

4.仓库管理：在铁路的货运仓库管理方面，RFID 也可充分发挥其电子标签穿透性、惟一性的特点，借助嵌在商品内发出的无线电波的标签所记录的商品序号、日期等各项目的信息，让工作人员不用开箱检查就知道里面有几样物品。同时也可以防止货物在仓库被盗、受损等情况。

5.高速铁路检测：高速铁路安全体系，有稳定性要求，扩展性要求，和移动性要求。未来要达到的话，建立一个基于光纤无线融合传感技术，构建高速铁路基础设施服役状态检测传感物联网，利用固定传感、巡检车传感以及洞彻车载传感等多种方式，实现全程动态实时采集高速铁路基础设施服务状态数据，提供运行安全态势预警。

8.物联网在铁路运输中的愿景——IBM智慧铁路

当前全球范围内铁路服务需求的增加，给现有的铁路运输能力和基础设施带来前所未有的压力。然而，日益老化的系统与传统的业务实践往往无法解决这些问题。通过积极地采用新技术和现有技术来获取整个铁路网的信息，并对这些信息进行关联和分析，可以让铁路部门变得更加高效灵活，从而建立一个响应速度更快、更加灵活的运作环境。

IBM和Cisco 联合设计铁路行业智能解决方案提供了一个基于智能化信息 网络的统一信息系统，解决了运营中心、移动车辆、车站和其他机构间的有效的信息共享和管理流程集成。它是帮助铁路行业提高运营效率的重要手段，也是铁路运输领域物联网化的下一个方向和目标。该套方案可以帮助铁路运营单位通过一个结合了现有系统和新技术的开放架构，来迎接新的生产运营、客户服务与运输安全的挑战。

智能化的列车的解决方案可以支持以下功能：

集成和增强的通信功能——联网的列车可以受益于覆盖车辆内外的集成多频通信系统。这可以帮助我们有效地集成生产运输信息和提高获取生产运输信息的准确性，包括车号识别，车辆跟踪，预防性维护和修理信息，车辆和乘务人员调度信息，列车编组，预确报信息和视频监控信息等，并且可以通过显示屏和话音广播播放提供乘客关心的信息（如准、晚点预告，票额情况）。

数据采集——通过在预定的维护时间从车辆的关键系统搜集车辆运行信息（例如轴温检测，刹车系统，车速等），实施地或者在在每天结束时将来自列车的运行数据上传到车辆管理和指挥系统。该系统生成实时的故障报告，提醒维修管理人员对存在问题的列车进行维修，通过人工检测和自动检测相结合，进一步避免可能出现的故障隐患，提高列车的安全运输水平。

车载互联网接入——通过为乘客提供更加有效、愉悦的乘车体验，可以增加上座率和提高乘客的满意度。通过在列车中部署无线局域网络技术，铁路行业运营单位可以为乘客和城间列车的乘客提供安全的互联网接入服务，一方面提高了乘客的满意度，另一方面也获得了基于服务费用的新创收机会。

车载多媒体终端——通过车载的和可以网络控制的多媒体终端，可以实时的视频监控车辆的运行情况，提供增值的广告发布手段，增加新的服务机会和收入。

构建“智慧铁路”愿景，包括以下几个解决方案：

可感应，可度量的解决方案——列车停运的机率由于自诊断子系统的存在而大大降低。智能的传感器在列车停运甚至出轨前，就能发现潜在的问题。车厢可以监控自身的状况。

视频监控解决方案——智慧铁路提供了一种更智慧的方法去协助人工监控。IBM的先进视像识别技术将可以把从摄像头所收集到的影像数据进行智能分析和筛选，协助发现潜在危机，打造更好的安全铁路。

远程传感解决方案——运用先进的无线传感器网络在每节车厢的关键点处安装传感器，持续监控车厢的情况并在火车改组时自动检测其编组，这些措施可推动制订一个可行解决方案以检测，甚至预测潜在的灾难性故障。

资产管理解决方案——智慧的铁路将可以实时收集并分析来自铁路设备资产的信息以及性能的趋势，并以此作为施行预测性维护的标准，在优化设备性能的同时最小化对于乘客的影响。

智能化的智慧铁路解决方案——可感知和互联互通的对象与流程和复杂的商务系统可以彼此对话，深度挖掘数据，分析相关性，连续而实时的进行决策。智能被注入每一个系统以及流程，从而进行与产品和人有关的生产、销售、流通及服务。

商务智能解决方案——通过对供应链、旅客出行模式等方面进行智能分析，不但可以实现铁路运力的提升以及铁路资源的利用率，更可以减少铁路的拥挤情况以及最小化对环境的影响。

而IBM提出构建智慧的铁路愿景，就是要利用其更透彻的感知和度量、更全面的互联互通和更深入的智能化三大特点，实现智能信息的网络化，进而在整个铁路系统、企业内部以及合作伙伴之间实现信息的互联和共享。在这个基础上，感知和度量可帮助铁路公司收集信息，进而更好地监控运营，而信息整合、复杂的分析可将战略决策与新锐洞察结合起来，帮助铁路系统提高服务质量、服务安全性、服务可靠性并节约成本。这个策略是铁路信息化实现更好发展的一条路径，可以帮助打造安全、高效、绿色、智能的铁路。

9.结束语

自2009年8月温家宝总理提出―感知中国‖以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一写入―政府工作报告‖，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。虽然现如今关于物联网的发展势头很猛，但很多关键的技术依旧处于探索阶段。尤其是物联网技术在铁路运输领域的应用领域，虽然我们国家在这方面已经取得了一定的研究成果，但是要实现真正的铁路运输领域的物联网，以及所谓的―智慧铁路‖还有很长的道路要走。当然，随着RFID射频技术以及传感网络等物联网技术的不断进 步，相信不远的将来，在我国铁路运输领域也能随时随出的感觉到物联网带来的深刻变化。

参考文献：

物联网在统计学上的应用 篇6

——数学与统计学院11级统计学（1）班李茹

在我没有选修物联网之前，物联网对我而言就是一种网络，而是异于互联网的一种新型网络。然而，经过这十几节课的学习，让我知道了物联网就是把传感器、传感器网络等感知技术，通信网、互联网等传输技术，以及智能运算、智能处理技术融为一体的连接物理世界的网络。物联网有三大特性，即：全面感知、可靠传输、智能处理。从架构上来说，物联网由感知层、网络层、应用层三部分组成。最底层是感知层，由传感器和传感器网络组成；中间层是传输层，主要由移动通信网和互联网组成；最上层是应用层，是指智能运算与智能处理。

我的专业是统计学，以后与数据打交道的机会比较多，而且对于统计而言，最基础的就是数据的收集。普查对于人力和物力的运用是很大的，而且比较复杂。所以为了节省人力资源和物力资源，我觉得可以运用物联网的技术，比方说用RFID射频识别技术记录各项数据，然后用传感器网络将所获的各项信息传输，终端由我们每个工作人员的电脑控制，这样我们在工作的时候，就可以第一时间获得最新的数据，对数据进行初步的处理。比方说 在物联网时代，在家等候抄表员上门已毫无必要。目前，中国移动在北京、上海、广东、重庆等地已部署了超过104万远程抄表，主要应用于办公楼、居民楼的水、电、煤气表具。的仪表(如水表、电表等)上集成可记录数据的专用设备，准确及时地收集各种数据，利用无处不在的移动网络，通过设备自动数据回传，具有避免打搅用户、大幅节省人工抄表成本的优点，非常符合政府与事业单位提高用户感受与降低成本的目标。另外，统计学的更高一级的工作就是对相关重要数据的处理，目前我们处理数据的软件是SPSS,SAS,Lindo,lingo,minitb等软件，对于这些软件目前可以满足一些小型数据的处理，而且处理的速率不高。因此，我设想可以运用物联网的相关技术，改进相关软件。由于我才疏学浅，这方面的改进只是有想法，没有具体的实施方案。

其实，统计也是涉及到各个方面的，比方说医疗统计。对于偏远地区看病难的问题，我们可以采用物联网技术，进行远程治疗。这首先需要了解病人的相关信息，这就涉及到统计工作。我觉得可以采用智能医疗系统。智能医疗系统借助简易实用的家庭医疗传感设备，对家中病人或老人的生理指标进行自测，并将生成的生理指标数据通过中国电信的固定网络或3G无线网络传送到护理人或有关医疗单位。根据客户需求，中国电信还提供相关增值业务，如紧急呼叫救助服务、专家咨询服务、终生健康档案管理服务等。智能医疗系统真正解决了现代社会子女们因工作忙碌无暇照顾家中老人的无奈，可以随时表达孝子情怀。

中国在物联网产业还是相对比较落后的。相关专家认为原因如下：一是关键技术落后。物联网的关键技术包括传感器技术、识别技术、计算技术、软件技术、纳米技术、嵌入式智能技术等。就拿传感器来说，我国传感器还处于一个初期发展阶段，技术还比较薄弱；在RFID方面，低频和高频的比较成熟，超高频的与国外还存在一定差距。此外，嵌入式系统、基础软件、芯片技术也相对落后。基础较强的，是通信服务与通信制造。

二是标准体系不完善。相关标准比较分散，各个标准组织缺乏统一的协调，而且物联网尤其需要各种标准的协调发展。好在我国已经先后成立了国家传感器网络工作组、网络技术工作组和中国物联网标准联合工作组。当务之急是把这些标准组织协调统一起来。三是物联网领域整体规划滞后。中国这么大，如果没有发展物联网的整体规划，没有政府的推动、政策的支持和行业的带动，很难形成大的规模。

所以我的设想需要以上这些前提的发展，好的想法要娴熟的技术做后盾，正所谓“科学技术是第一生产力”。

物联网在工业企业生产中的应用 篇7

产业现状:达成共识并逐渐应用

近年来, 国家政策大力扶持物联网, 同时企业也在不断探索, 从中国物联网产业发展过程来看, 主要呈现如下几个特点:

认识层面:各行业专家对物联网的认识逐渐达成共识。物联网的概念起初是由美国、日本、欧洲等国家提出, 这些国家的物流、智能家居做得较早, IBM提出了“智慧地球”的概念, 我国2009年8月温家宝总理考察无锡时提出“感知中国”的概念。刚开始时, 很多专家认为物联网的概念是虚的, 不现实的;经过几年的发展, 目前各个行业专家、各个地方政府都认识到了物联网是个很大的产业, 它不仅仅是个概念和蓝图, 只要结合到具体行业, 物联网也是可以实际落地应用的。

政策层面:国内物联网发展的政策环境很好, 可以说十分优越。自从2009年以来, 国家层面、各个地方层面, 均出台了很多政策来支持物联网技术的研究和产业化应用, 很多地方都在建设物联网基地, 尤其以无锡为代表的传感网基地, 在政策和资金支持方面, 力度很大, 短短几年间成立了众多的物联网研究机构和公司企业, 教育部也在2010年审批成立了“物联网工程”专业, 首批几十所高校开办了这个专业, 培养物联网人才。

技术层面:我国积极推进物联网自主基础技术研究。在物联网领域, 我国技术研发攻关和创新能力在不断提升, 尤其在传感器、M2M、RFID、工业控制等领域已经有明显进步, 拥有一批具有自主知识产权的成果, 其中部分技术已经实现产业应用;在物联网的通用基础架构、数据定义、语义分析、网络安全等方面也正在加紧研发布局。

应用层面:物联网产业体系正在逐步形成, 应用发展进入实质性推进阶段。经过从2009年到2014的5年发展, 目前物联网技术已经进入实质性应用阶段, 比如智能家居、交通运输网、农业物联网、智能电网等。智慧城市将是物联网应用的承载体。随着应用的发展, 产业体系也在逐步形成, 以车联网为例, 其产业链上下游涉及:传感器生产商、汽车厂家、4S店、保险公司、交通运输局、通信运营商、旅游公司、移动APP软件企业等, 目前正在形成车联网产业链。

标准层面:物联网标准正在形成但仍不成体系。大家知道, 从国家层面来讲, 制定标准意味着占据话语权, 从应用层面来讲, 标准是实现互通互联的基础。我国在RFID和传感器的具体技术特征方面已经有比较完善的标准, 但是在整个物联网的数据采集、通信协议、服务接口等方面, 由于不同行业不同企业当前的信息化程度不同, 即使在同一行业内, 至今仍没有形成统一的标准体系。

发展趋势:与传统产业深度融合加剧

物联网与传统产业的深度融合正在加剧, 在工业领域方面, 物联网发展具有如下趋势。

物联网与行业应用相结合的发展趋势。物联网是个总体概念, 要充分发挥其作用, 必须要与具体行业相结合, 把物联网的理念、架构、技术应用于具体行业中, 如:医联网、车联网、农联网、工业物联网等。

物联网加速了传统企业的网络化与移动化趋势。在网络信息时代, 传统产业中的各种设备需要联网, 以便有效地进行设备状态监控、数据分析、优化管理。同时, 在移动互联网时代, 这也使得其移动应用越来越多, 企业领导可以通过手机来了解工厂的生产状况。

物联网与云计算结合的平台化趋势。云计算技术的出现, 使得物联网向平台化方向发展。企业从进货——生产——数据采集——传输——存储——销售——服务的整个过程来看, 很多行业均在开发自己的生产管理平台、电子商务平台。

物联网标准向具体行业领域发展趋势。物联网标准体系是一个渐进发展并成熟的过程, 将呈现从成熟行业的应用方案中提炼出行业标准, 以行业标准带动关键技术标准, 逐步演进形成标准化体系的趋势。

物联网与互联网和大数据结合衍生创新商业模式的趋势。与大数据结合, 物联网更能够充分体现其数据采集与分析的作用。如:通过GPS位置信息来分析人群流动, 有针对性的推送不同的广告和服务, 这个方面的发展空间很大。

产业升级:智造时代的未来已来

对于工业4.0概念而言, 物联网至关重要, 把该技术应用于工业流程型企业中, 将带来生产和生活方式的深刻变革, 生产企业已经开始向“智能制造”升级过渡, 我们可以说:智能制造时代, 未来已来。

从社会发展进程来看, 已经开始迈入智能时代。人类社会的发展历经了农业材料时代、工业能源时代、电子信息时代, 当前是大家公认的信息社会时代, 互联网时代。在工业领域, 目前也经历了三个时代:

一是基于蒸汽机驱动的机械与能源时代;

二是基于电力驱动的大规模生产时代;

三是基于电子信息技术的生产流程自动化时代。

随着人工智能与自动化及机器人技术在工业领域的应用, 生产流程型企业已经逐步开始改造升级, 迈向智能制造时代。

从中国人口红利减少来看, 倒逼企业智能化升级。大家都知道, 长三角、珠三角的众多企业, 在较长一段时期内依靠中国的人口红利来发展, 但是随着最近几年劳动力成本的快速提高、以及西部地区人口回流, 导致很多工厂企业出现了“用工荒、用工难、成本高、纠纷多”等问题, 这使得企业不得不淘汰落后设备, 引进新的自动化设备, 以此提升企业生产效率, 保持行业竞争力。

从国内外自动化技术发展来看, 基本具备了升级的基础。近些年来, 无论是国外还是国内, 先进制造技术与分布式控制技术等关键技术被逐渐突破, 并开始逐渐应用。机器人技术逐渐开始普及, 生产成本也大大降低, 这为企业的自动化升级改造提供了条件, 可以说当前初步具备了升级改造的基础。

从政府政策角度来看, 为企业升级改造提供了有力支持。从2013年开始, 为了有效促进企业的改造升级, 长三角、珠三角的若干地区和省份相继出台了相关政策, 对企业升级改造提供政策上的保障和资金上的扶持。浙江省提出了“机器换人”和“三个5工程”, 即在5年之内拿出5000亿元资金, 每年支持5000个项目, 以帮助企业实施“机器换人”和升级改造, 并于2013年9月发布了《关于开展企业“机联网”工程建设的意见》。广东东莞市政府于2014年8月发布了《东莞市推进企业“机器换人”行动计划 (2014-2016年) 》, 印发了《东莞市“机器换人”专项资金管理办法》, 设立“机器换人”专项扶持资金, 积极推动“科技、金融、产业三融合”在“机器换人”中的有效实施, 促进企业进口先进生产设备, 支持本地工业机器人智能装备研发生产。在重庆、沈阳等地, 目前也正在积极推进机器换人项目, 这些都为工业企业的升级改造提供了良好的政策环境和资金支持。

从企业角度来看, 需要做哪些工作呢?为推动工业转型升级, 除了政策之外, 从企业自身角度出发, 主要从这几个方面来创新和提升:

一是行业信息化人才的培养, 需要把行业专家与信息化专家结合起来, 开展针对性的专题培训, 从认识上、技术上都转变升级。

二是设备自动化水平的提高, 要提高工业机械设备的自动化水平, 比如研发适合本企业工艺流程的DCS分布式实时控制系统。

三是各个单点技术的突破, 比如工业设备互联协议、云计算技术、大数据分析技术、满足具体场景和需求的高精度要求技术等。

解决方案:顶层设计与具体方案相结合

在推进工业物联网过程中, 需要从高处着眼、低处着手, 顶层设计与具体实施方案相结合。在总体设计中, 需要给出机器设备联网及云计算服务平台的整体解决方案。

工业物联网分为三层结构, 最下层是机联网层, 即机器设备的传感器与数据采集层、中间层是网络服务与云平台层、最上层是终端应用层。在工业物联网的具体实施过程中, 还有许多软硬件系统需要研发, 主要包含如下方面。

7项关键技术:机联网协议和物联网、云计算、大数据、空间信息、多维呈现、移动终端技术。

3项标准协议:机联网通信协议标准、行业企业数据组织标准、云应用服务接口标准。

3类硬件设备:新型传感器研发、融合通信智能网关研发、云服务安全认知设备。

6个软件子系统:机器联网管理子系统、云基础设置服务子系统、设备网络管理子系统、应用集成服务子系统、大数据分析子系统、终端应用服务子系统。

综合这些软硬件系统才能组成工业物联网的总体解决方案。

传感器是工业物联网数据采集的重要入口。传感器的主要作用是监控和采集数据, 对工厂设备运行状态进行监控, 并实时或定时采集相关数据, 并传输给网关, 通过网关把数据传输到后台数据中心和云服务平台。

不同行业不同工位需要的传感器可能不同, 有些地方只需安装摄像头进行监控就可以了, 有些工作环节则需要安装压力传感器、温度传感器等, 有些地方则需要GPS定位信息等。比如:汽车、钢铁、机械、电子等行业的数控机床参数检测控制传感器;纺织、服装、塑料、化工等领域的专用耐腐蚀传感器等;工厂大型设备和辅助设备能耗监控的智能电表传感器等。

我国的传感器技术研究早, 进展快, 早在物联网概念提出之前, 我国就在研究传感器技术, RFID技术等, 只是当时没有现在这样普及, 近几年发展更加迅速, 这为我国物联网的应用奠定了良好的基础。

云计算是工业物联网的重要服务平台。在工业物联网中, 云计算平台所承载的主要功能是三个方面, 覆盖了Iaa S (基础设施服务) 、Paa S (平台即服务) 、Saa S (应用软件即服务) :一是提供基础设施, 支持云存储, 采集的数据统一保存到服务器上;二是云计算, 即网络计算, 通过对数据的综合分析, 进行动态的资源调配、按需服务;三是提供应用软件服务, 在平台上面提供各种功能的软件模块、应用程序等, 企业客户可以根据各自需要选择服务。以电信行业的云计算机房和服务器为例:全国各地这么多人都用手机, 手机与基站时时刻刻保持着通讯连接, 手机可以把分布式的位置信息、电话信息等发送到云平台服务器上, 云平台经过综合分析, 可以做出适当的调整, 进行业务流的负荷分担。比如朝夕效应, 白天大家都在中关村上班, 中关村基站很忙, 而居住区回龙观的基站很空闲, 则云服务器可以把电话和流量的业务处理转交给回龙观的服务器处理, 晚上相反。这就是负载均衡, 即云计算对业务的动态迁移。

大数据分析为工艺流程的优化控制提供重要决策依据。大数据处于云计算平台层, 大数据是实现工业智能化的关键技术之一, 可以说必不可少。大数据的作用在于:通过对企业数据, 包括工厂内的各机床运行状态、各工序占用时间、企业户外设备的工作状态等的分析, 在局域范围内, 实现对机器设备的实时反馈控制;在全局范围内, 通过输出各种可视化图表, 为企业领导给出工艺流程优化和企业管理的建议。

基于大数据的工业物联网系统已经在部分领域得到实际应用, 目前在电信行业、钢铁行业、石油矿井行业、物流运输等行业, 物联网与大数据结合的系统已经有所应用。在电信机房中, 实现了动力环境监测、设备实时业务量监控、分析、负荷分担, 主设备与空调设备的能耗监控与自动控制。在一些钢铁厂与水泥厂中, 实现了DCS分布式实时反馈、工艺流程监控及优化、各设备能耗监控与管理。在石油矿井行业中, 实现了基于工业物联网协议与因特网相结合的远程石油数据及现场图像的采集、传输、分析、告警等。在物流运输行业中, 通过RFID标识技术实现了对集装箱的自动货物清点, 通过运输车辆GPS位置信息, 实现了货车运输的联网调度, 避免往返空车浪费等。

基于大数据的工业物联网系统已经在部分领域得到实际应用

行业标准:还需进一步统一

经过前几年对物联网概念的普及, 可以说目前已经跨越了概念导入期, 正在开始与行业结合, 逐步应用, 但是, 在机器联网通信协议、数据格式、服务接口等方面, 目前尚未形成统一的标准体系。

由于不同行业不同企业的信息化程度不同, 导致标准难以形成。尽管国内外也有不少的标准研究机构和组织, 但当前确实还没有成熟的技术标准、以及应用服务的标准。目前工业无线领域形成了ISA100.11a、Wireless HART、WIA-PA等三个标准共存的局面, 由此带来了标准之间互通性差、多标准支持设备研发周期长、成本高等问题。为此, 以NAMUR为首的用户组织经过研究发布了NE133报告, 希望三种工业无线国际标准能够融合为单一的标准, 我国的重庆邮电大学、北科大, 中科院等单位参与。

就物联网整体产业而言, 应该说当前正在逐步进入实质性应用阶段。建议优先在技术产业相对成熟、发展潜力大的领域开展应用推广工作, 以规模化的物联网应用市场带动技术、标准、产业、政策等进一步完善。在行业应用实践中提炼出行业标准。

针对工业物联网而言, 还需要加强三个方面的标准研究:一是M2M机联网通讯协议标准, 即工厂车间内不同设备与传感器之间的通讯协议标准, 要求支持设备的动态拔插、动态设备类型识别等;二是行业大数据的组织结构标准, 针对同一行业, 建议从政府监管需求和企业实际出发, 自上而下和自下而上相结合, 归纳制定出行业大数据的组织标准, 包括采集哪些数据项目、如何打包传输、如何结构化和非结构化存储等;三是云应用服务接口标准, 企业哪些数据是私有的, 哪些是需要对外公开的, 政府和第三方企业如何访问共享数据, 服务器需要提供哪些接口, 这些都是需要研究的问题。

系统安全:政企监管应到位

安全是互联网连接工业系统的一个关键问题。戴尔公司作为工业互联网联盟的一员, 突出强调了工业互联网的安全问题, 在其IIo T (工业物联网) 战略列表顶部列出的就是安全性问题。我国很多企业从国外引进生产制造设备, 在不掌握核心技术的情况下, 要特别重视加强系统安全性的检测, 政府在此方面也应该出台相应的监管措施。

安全始终是工业物联网不可轻视的重要问题。在工业领域中, 由于很多生产环节涉及到企业的私有数据, 各企业在实施升级改造过程中, 需要考虑整个系统的安全性。正如PC机上的电脑病毒一样, 在工业嵌入式系统中, 也存在一些病毒入侵的案例。工业攻击的威胁越来越严重, 在很多SCADA系统中, 曾发现类似Black Energy的恶意软件。

企业层面应建立完善的安全管理机制。针对工业流程型企业, 建议从如下方面加强安全管理:首先:建立健全网络安全管理、检查、评估机制;第二:在能满足功能的前提下, 尽量采用具有自主知识产权的底层嵌入式系统、通信协议、接口标准;第三:在物联网的各个环节 (信息采集、传输、存储、处理、销售、服务等) 均安装相应的安全监测工具, 软硬件防火墙等。

政府层面应成立工业网络安全方面的专业机构, 对特定网络设备实施网络许可制度。对于涉及国计民生的重要领域, 需要制定相应的安全测评、应急预案;需要做好网络边界、基础设施、应用系统、桌面终端等相互之间的信息安全状态监测、预警、防护;需要强化信息产品和服务的信息安全检测和认证。比如:针对工业机器人而言, 大批工厂引进国外的机器人, 很多机器人都是可以联网的, 我们就需要了解其中的网络通信协议、数据传输格式, 也需要对机器人底层系统进行检测, 是否存在漏洞等, 避免数据发送给情报机构, 或者数据保存在某个不知道的地方, 等到厂家维修时偷偷把数据拷贝拿走等。当前我国的机器人销售和购买都是企业及个人的私人行为, 还没有政府强制性的要求, 今后随着机器人的大批量进口和使用, 很有必要成立一个机器人系统安全检测专业机构, 就像手机一样, 每台连接入网的自动化设备及其传感器, 都需要获取进网许可证, 否则不能联网。

物联网在工业企业生产中的应用 篇8

关键词：物联网；煤炭企业；物流信息平台；应用

物联网信息技术的发展，为物物相联提供了可靠平台，通过射频识别、射频标签、GPS全球卫星定位和激光扫描器等设备的运用，有效实现了物品的识别、定位、管理和跟踪等服务。物流行业是近年来国家的新兴产业，需要基于物联网的技术理论来搭建起物流信息平台。基于物联网技术来构建物流信息平台，是现代化、一体化和综合化煤炭企业发展的必然趋势，具有重要的现实性意义。

一、物联网的概述

物联网以EPC技术和射频识别技术（RFID）为核心，具有先进性、复杂性和综合性等基本特征，主要包括EPC编码体系、射频识别系统和信息网络系统等三个部分。EPC编码是一种与EAN.UCC码相互兼容的新一代编码标准，国际条码组织在推出EPC编码时，为每一个产品都设置了全球唯一的编码，并可以通过统一规范的编码来建立起全球通用的信息交换语言。射频识别系统主要包括电子标签和读写器两个部分，主要用于自动采集并输入EPC编码，并将EPC编码存入网络信息系统。电子标签存储的EPC码在经过读写器感应区时，能被读写器感应并实现产品信息的自动化采集。信息网络系统借助于互联网技术，通过Savant管理软件和ONS、PNL服务器及数据库等与本地网络连接，实现物联网信息的管理与流通。物联网的应用能够随时随地对产品信息进行识别，在物品供应链上实现信息的共享。物联网系统不仅可以从根本上提升仓储管理水平，对煤炭企业的发展也起到推波助澜的作用。

二、物联网系统下的煤炭企业物流信息平台

（一）煤炭企业物流信息平台需要解决的主要问题。煤炭企业的物流信息平台较为孤立，尚未形成一个系统的物流信息平台，且与煤炭企业的供应和运销关系不够密切，智能决策系统较为缺乏。因此，需要通过建立物流信息平台全面、及时和准确的共享业务数据信息，以便为物资供应过程中的决策提供可靠依据。在物资运输途中，工作人员需要借助GIS、GPS和GPRS等地理信息系统和卫星定位系统对其进行跟踪管理，最大限度利用信息平台来对车辆及司机进行调配，以便节约物流的成本，减少车辆的空载率。

（二）煤炭企业物流信息平台的技术架构。物流信息平台的技术架构主要是指软件架构，主要有：信息服务平台的客户端、服务器端和软件技术等。一般而言，物流信息平台的技术架构多设计为J2EE的多层架构，而B/S架构则是通过HTTP协议来与服务器端通信的。服务器端通过不同借口与协议来处理客户端请求和查找业务处理函数，并通过统一业务处理函数对各个请求进行处理。多层架构中的每一层都利用统一数据接口来实现每层间的耦合，多为开源式架构Tomcat。在整个的技术架构中，以MVC作为技术开发框架，以J2EE+Spring+JdbcTem

plate作為其结构的技术模型，以web2.0作为其技术表面层，通过Dorado来进行JSP及VIEW的利用。为保障整个结构系统的安全稳定性，需要采用Oracle10的数据和双机热备，通过

Spring框架中的JdbcTemplate类来进行数据库的操作。

用户通过该信息平台登录煤炭企业的服务平台后，输入自己的用户名和密码就可以登录系统，录入者就可以将物流订单信息输入到系统内。当然，当录入进订单信息后，仓库会自动检查订单物品是否充足，在物品紧缺的情况下，相关部门会有相应的采供计划，以便及时调度好煤炭车辆和供应煤炭物品。

三、煤炭企业物流信息平台的具体应用

基于物联网背景下的物流信息平台系统主要包括基础信息、用户管理、配送管理、仓储管理、单据管理、运输管理和销售信息等七大内容。其中，仓储管理是核心，建立智能化的信息管理平台能够极大的提高仓库的使用效率，保障煤炭企业的经济利益。

在整个煤炭企业仓库中，需要分布安装读写器，当附有电子标签的物品经过读写器时，可以自动捕捉物品信息，从而实现煤炭物资的跟踪、定位和识别，为本地数据库服务器及仓储管理系统的建立提供帮助。任何人都能够通过互联网，借助于煤炭供应商提供的PML服务器来获取煤炭物资的基本信息，能够根据其自动生成的煤炭信息报表来完成物资的审核和出入库管理。这有利于所有的人全面掌握煤炭仓储的最新动态信息，做好物流方面的工作。

（一）识别煤炭物资。煤炭企业中的每一个物资产品都具有唯一的电子标签和编码，读写器的应用，可以在远距离和无接触的情况下就能实现标签信息的读取，从而提高煤炭物资的识别效率和减少人工的参与率，在一定程度上降低了煤炭企业的运营成本。

（二）煤炭物资的出入库管理。出入库管理主要是指在仓库的门口放置读写器，以便煤炭物资在出入仓库时能够被自动识别，从而实现煤炭物资的出入库管理。物流信息平台通过物联网能够自动获取PML服务器所提供的产品信息，包括煤炭物资的生产厂家，物资说明和出入库物资清单等。这种由供应商建立并维护的PML服务器，最大程度实现了煤炭物资的自动化出入库管理，被广泛应用于煤炭企业的物流管理实践中。

（三）智能化的仓库。基于物联网下的煤炭企业，其物流信息平台能够及时的了解煤炭物资库存量，不再需要对煤炭物资进行人工清点，这有利于降低人工成本，提高煤炭企业的经济效益。

（四）配送中心的管理。配送中心是煤炭企业物流信息平台的中枢神经，配送中心的所有汇总数据都是从各个信息终端采集而来，并由配送中心负责统一处理。客户可以通过配送中心来查询订单数据、库存量和配货时间等。煤炭企业由于其本身的企业特性要求，使其必须要合理保证煤炭的库存物资量，因此，生产管理部门就需要通过配送中心的库存量数据来判别部门生产量，以便保持库存的合理性。

（五）运输过程的管理。对煤炭物资的运输过程进行管理是物流管理的重要内容，主要是对运单的受理、修改、退货、制作、核实和物资的交清、分理及货物交付、网外转运等职能进行管理。煤炭企业依据自身仓库的煤炭储存量及其定点情况来安排运输车辆，使得这些车辆能够及时到达煤炭物资的生产面或供应商，从而保障运输车辆的工作效率，节约煤炭企业的运输成本。

物联网在煤炭企业物流信息平台的应用不仅仅局限于以上这些范围，它还被广泛应用于基础信息的管理、用户的登陆管理和单据管理等方面，共同与仓库管理、运输管理和配送中心管理等模块组成一个系统完整的物流信息平台，为煤炭企业的日常管理提供便利。

结语：基于物联网技术下的数据信息平台，给我国当前煤炭企业的物流运营方式提供了一种新范式。物联网信息平台不仅能够共享煤炭物资信息，驱动煤炭需求，还能最大限度的减小煤炭库存量和煤车空载率，实现了订单、生产计划、煤炭物资仓储、采购供应和运输车辆调度等信息的全方位共享。随着互联网和物联网技术的不断发展进步，煤炭企业物流信息平台将能得到更大的应用，促使煤炭企业更好更快发展。

参考文献：

[1] 崔曼，卢建军，赵安新，卫晨.基于物联网的煤炭企业物流信息平台应用研究[J].煤炭技术，2011（01）