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物聯網在工業現場檢測中的應用

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一、物聯網的概念

物聯網(Internet of things)最初的概念源于美國麻省理工學院在1999年建立的Auto- ID Labs提出的射頻識別(RFID)系統。2005年國 際電信聯盟(rITU)在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)_上正式確定了“物聯網”的概念,并發布了報告。所謂物聯網,就是將各種信息傳感設備,如射頻識別(RnD)、感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

二、國內外研究現狀

隨著各國對物聯網發展的越發重視,對物聯網的研究也逐漸明朗起來。最新的物聯網檢測基本構架是基于由美國麻省理工學院的自動識別研究中心開發的EPC (Electronic Product Code)技術。EPC技 術是由EPC編碼、RFID空中接口協議以及利用網絡傳遞編碼及存儲和檢索相關產品信息的一項現代技術,旨在通過互聯網平臺、利用射頻識別(RVID)、無線數據通信等技術,構造一個實現物品信 息實時共享的網絡平臺。其中編碼體系是新一代的編碼標準,它是全球統-標識系統的延仲和拓展,是全球統一標識系統的重要組成部分。在全球互聯網的基礎上,EPC通過管理軟件系統、0NS和PML實現全球“實物互聯”。Savant服務器的主要任務是數據校對、識讀器微調、數據傳輸、數據存儲和任務管理,它是EPC工作系統的中樞神經,起著管理系統平臺的作用。ONS是給Savant系統指明存儲產品有關信息的服務器,它發揮了關鍵的作用。PML則

是描述產品信息的計算機語言。

三、物聯網技術的發展

物聯網的問世被看作是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。從國際上看,歐盟、美國、日韓等多國都十分重視物聯網的發展應用,已將其提升到了國家戰略層面。以美國為例,其政府在經濟刺激計劃中提出數百億美元支持IBM在2009年率先提出的“智慧地球、物聯網和云計算”,其核心是把信息通信技術(ICT)充分應用到各行業,把感應器嵌入到全球每個角落,例如電網、交通(鐵路、公路、市內交通、相關設備、工具)等物體上。以改變美國未來產業發展模式和結構(金融、制造、消費和服務等),改變政府、企業和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。目前美國在RFID、EPCglobal已取得主導地位,而國防部開展的“智能微塵”更是在軍事、民用兩大方面對物聯網進行全面控制。

歐盟“物聯網行動計劃”、日本“U一Japan”、韓國“U一Korea” 計劃等也都是利用各種信息技術來突破互聯網的物理限制,以實現無處不在的物聯網;新加坡、中國臺灣等在內的國家和地區也已制定了“U”社會發展計劃。我國在這次信息化浪潮中與世界保持了同步發展,并將物聯網建設提升到國家戰略地位,列入了新時期國家五大戰略性新興產業的重要地位。

四、物聯網在I業檢測中幾種具體運用

1、物聯網在城市熱力管道檢測系統中的應用

熱力管道檢測系統主要完成管道內流體的實時信息檢測、故障報警等任務,防止意外事故的發生,保障居民的生活和生產安全,同時也避免熱力資源的浪費。基于物聯網技術、ZigBee協議構建城市熱力管道檢測系統,在熱力管道的關鍵部位部署傳感器節點,并通過無線信號傳輸所采集的信息,對城市、大型工業公司或居民小區的主供熱管道及其重要分支進行實時監控,以達到檢測熱力管道的目

的。

本系統設計的檢測系統主要包括傳感器節點、無線傳感器網絡和檢測平臺三部分。本系統所研發的傳感器節點就是一種可以實現自動組網、自動通訊的智能物聯網ZigBee無線數傳模塊,它們能夠耐高溫、高壓,實時采集數據。傳感器節點在管道接口處置放于管道內,熱力管道-般長度在6m,每隔5根熱力管道布置一個傳感器節點,傳感器節點間距離為30m左右。傳感器采集的數據由采用ZigBee技術的無線通信芯片發送出去。這些傳感器只需要很低的功耗,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另-一個傳感器,它們的通信效率非常高。數據最后由ZigBee路由節點融合匯聚、通過ZigBee 協調器收集到上位機。在Zi gBee網絡中,根據距離的遠近和障礙物情況布設Zi gBee主協調器和路由器。整個ZigBee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如可以通過互聯網基于物聯網技術、ZigBee協議構建城市熱力管道檢測系統,在熱力管道的關鍵部位部署傳感器節點,并通過無線信號傳輸所采集的信息,對城市、大型工業公司或居民小區的主供熱管道及其重要分支進行實時監控,以達到檢測熱力管道的目的。

本系統設計的檢測系統主要包括傳感器節點、無線傳感器網絡和檢測平臺三部分。本系統所研發的傳感器節點就是一種可以實現自動組網、自動通訊的智能物聯網ZigBee無線數傳模塊,它們能夠耐高溫、高壓,實時采集數據。傳感器節點在管道接口處置放于管道內,熱力管道-般長度在6m,每隔5根熱力管道布置一個傳感器節點,傳感器節點間距離為30m左右。傳感器采集的數據由采用ZigBee技術的無線通信芯片發送出去。這些傳感器只需要很低的功耗,以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另-一個傳感器,它們的通信效率非常高。數

據最后由ZigBee路由節點融合匯聚、通過ZigBee 協調器收集到上位機。在Zi gBee網絡中,根據距離的遠近和障礙物情況布設Zi gBee主協調器和路由器。整個ZigBee網絡還可以與現有的其它的各種網絡連接。例如可以通過互聯網監控某個ZIgBee。

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