物联网技术与应用武奇生电子课件201510版第10章节

1、物联网,武奇生,第十章 物联网的典型应用,物联网应用基本流程大致可分为五个部分，即：电子标签、读写器、中间件、名称解析和信息服务。 读写器对电子标签进行扫描后，将读取到的RFID码发送给中间件。中间件服务器通过Internet向相关的名称解析服务器发出查询指令，名称解析服务器收到查询指令后，根据规则查得与之相匹配的地址信息（就像Internet中的DNS的功能一样），同时引导中间件服务器访问存储了该物品详细信息的物联网信息服务器。物联网信息服务器接收到查询信息后，就将物品的详细信息以网页的形式发送给中间件，从而获得物品对应的详细信息。,10.1 物联网在智能交通方面的应用,智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。 成功应用：高速公路联网不停车电子收费系统（ETC）、全国各地的停车场RFID收费系统、车辆自动称重系统、公交车站车辆进出站管理系统、海关车辆进出检验系统、城市汽车环保检测系统。,图10-1 RFID标签技术在高速公路不停车收费系统中的应用,交通流检测子系统 工作过程是，读卡器首先通过天线发送

2、加密数据载波信号到RFID汽车标签，标签的发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有车辆信息的加密载波信号发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经读卡器接收处理后，提取出车辆信息送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，实现车辆的自动化管理。通过RFID完成获取车流量、分车型、确定道路畅通情况、确定车辆位置等工作以便于高速公路的综合管理。,图10-2 有源标签读写系统,图10-3 附电子标签的智能车辆信息读写系统,图10-4 附加天线的无源标签读写系统,10.2停车场管理,10.2.1停车场管理综述 中国城市停车场建设的总体发展思路是：以发展配建停车场为主，路外公共停车场为铺，路面停车场为补充，形成布局合理、比例适当、使用方便的停车设施和管理体系。 大城市停车场发展和停车管理策略：近期以扩大停车场供应为主，停车需求管理为辅的策略；远期以停车需求管理为主，停车场建设为辅的策略。对城市的不同区域区别对待，城市中心区保持一种低水平供需平衡策略、方便停车和提高收费相统一的策略、“以路内补路外”的策略。,城市停车场建设及停车管理政策 1建立高效、协调的停车管理体制 2完善城市停车场发展规划

3、 3促进城市停车场的建设和发展 4制定合理的停车收费办法 5合理规划和管理路面停车 6加强停车管理的信息系统建设 7建立健全城市停车场建设与停车管理的法律法规体系,机械式立体停车库：采用机械式停车设备实现立体化停放车辆的停车库。 优点： 1.节省占地面积，充分利用空间； 2.造价相对较低，经济效益明显； 3.存取快捷方便，安全可靠性好； 4.改善市容环境，减少交通事故。,RFID在停车场管理上的应用意义 为加快停车场的现代化建设，将RFID技术应用到现代化停车场的管理中，这样可有效地管理停车场，具有使车辆进出有序、手续简便、速度快、安全防盗、管理自动化、收费公正合理、应收费用不流失以及减少管理人员等特点。将远距离射频识别系统应用于停车场管理，继承了以往磁卡、条码卡、接触式IC卡、近距离感应IC卡的所有优点，向零缺陷迈进了一大步，代表了当今国际流行的停车场管理的最新水平。,10.2.2 停车场管理系统,1.系统模型,图10-5停车场硬件系统图,2.停车场管理流程设计 （1）入口流程设计,图10-6入口控制系统图,（1）长期用户。当车辆进入发射天线工作区域时，系统自动感应到车上的标识卡（R

4、FID），将图像传送到人口计算机，计算机检查卡号的有效性并控制摄像头抓拍车辆图像，经判断后进行处理。 （2）临时用户。当车辆停在入口票箱的车辆检测器上时，入口票箱自动感应到车并置于售卡/读卡位，驾车人士根据操作提示牌的提示取卡并读卡后，入口票箱把所读取卡号传送到入口计算机。计算机检查卡号的有效性并控制摄像头抓拍车辆图像，经判断后进行处理。,（2）进口流程图,图10-7车辆进出停车场流程图,（3）出口流程设计,图10-8出口控制系统图,（1）长期用户。当车辆进入发射天线工作区域时，系统自动感应到车上的标识卡号（RFID）并将图像传送到出口计算机，计算机检查卡号的有效性，并控制摄像头抓拍车辆图像，经判断后做处理。 （2）临时用户。当车辆停在出口票箱的车辆检测器上时，出口票箱自动感应到车并置于收卡/读卡位，驾车人士根据操作提示牌的提示读卡，出口票箱把所读取卡号传送到出口计算机。计算机检查卡号的有效性并控制摄像头抓拍车辆图像，经判断后做处理。,（4）出口流程图,图10-9停车场出口流程图,3.主要设备工作原理,图10-10系统工作原理示意图,4.用户类型设计 停车场共分为五种用户，分别为：临时

5、用户、刷卡用户、包月用户、VIP用户、特殊用户。后四种都是长期用户。临时用户每次入场停车，发给近距离ID卡，出场时需归还ID卡。长期用户在注册时发给近距离和远距离ID卡各一个。远距离卡安置在汽车适当位置，近距离卡由用户随身携带，以用于身份识别和缴费等。,5.代码设计与数据库设计,表10-1 给代码分配不同的代码位,10.2.3停车场管理系统主要功能模块研究,1.功能模块总框架图,图10-11功能模块总框架图,2.主流程功能模块研究 本停车场管理系统共有五大功能模块，即用户管理、ID卡管理、员工管理、统计与查询、系统设置。 （1）长期用户注册与修改：该功能集成了用户的首次注册与用户的资料修改。新用户可以通过该界面进行注册，老用户可以通过该界面修改基本资料。 （2）用户交费管理：长期用户可以通过该功能进行账户续费、用户类型更换。员工也可通过该功能对用户进行冻结与解冻操作。 （3）用户进出场管理：在用户进场过程中，通过RFID卡自动识别，系统抓拍车辆照片、记录车辆车牌号以及进场时间。 （4）车辆监控与管理：车辆监控与管理功能可以监控所有在位车辆。 （5）可视化地图查询,3.管理功能模块研究

6、（1）ID卡登记与修改：车场工作人员在该功能下将新卡购入的信息录入数据库，主要记录新卡的卡号、类型、生产日期、寿命等基本卡信息。同时，也可选中已有的卡记录，对其基本资料进行修改，以弥补录入时出现的错误操作。 （2）ID卡挂失与锁定 （3）员工注册和员工资料修改：实现员工的注册与资料修改。 （4）长期用户查询：对用户本身的所有基本信息和所有统计信息进行查询。 （5）员工查询 （6）收费标准设定,4.统计功能模块研究 该模块通过每次运营操作的累积统计，动态地将停车场管理的各个方面，如车位使用情况、员工业绩及用户记录等信息记录下来。并通过统计分析，得出一系列的分析结果。 统计模块共分为停车总数统计、月收费总数统计、各类停车统计、索要凭证数统计、停车峰值开始时间统计、最大停车数统计、各区车位使用情况统计、长期用户满位拒绝记录、临时用户累计消费金额统计及员工业绩统计。,10.3基于RFID与互联网技术的智能车位管理系统的设计,基于RFID与互联网技术的智能车位管理系统主要由两部分组成：停车场车位管理子系统及互联网车位信息发布查询系统。 1停车场车位管理子系统采用RFID射频标签作为核心管理介质，

7、系统包括：入口检测及控制系统、电子地图定位引导系统、出口检测及控制系统等。入口检测及控制系统与出口检测及控制系统共用一台中心计算机，通过在计算机上配置的管理软件进行管理。,图10-12 停车场（车库）管理子系统,2互联网车位信息发布查询管理平台，采用B/S结构（Browser/Server结构，即浏览器和服务器结构），将全城的停车场（车库）信息接入互联网管理平台，进行有效的管理。,图10-13互联网车位信息发布查询系统结构,10.4车辆自动识别管理系统,1.系统组成 车辆自动识别管理系统主要组成部分有：车辆标识电子标签（又称电子车牌），各种读写设备，后台工作终端及处理计算机，专用短程通信（无线接入），专用及公众信息网，系统管理中心及卡管中心等。,图10-14车辆自动识别管理系统,2.系统功能与特点 功能：使车辆信息数字化、车辆识别自动化、车辆管理智能化。 系统将先进的微波通信技术、识别技术和计算机技术汇集为一体，具有车辆自动识别、查控报警、查询统计、实时处理等功能，可同时读多个卡，可连网或脱机运行。,3.系统应用与特点,图10-15车辆自动识别管理系统应用示意图,10.5物联网在物流业

8、的应用,10.5.1应用概述 1.物流行业物联网应用发展历程 1）启蒙阶段（1999-2004） 在启蒙阶段，物流行业的物联网的应用是从两个独立的技术路线开始探索的，一个是基于RFID/EPC的技术路线，另一个是基于GPS/GIS的技术路线。 2）起步探索阶段（2005-2009） 面对问题： （1）RFID芯片成本高； （2）基础网络覆盖率低； （3）技术水平不过关； （4）成功应用模式少等；,解决办法： （1）降低RFID芯片成本； （2）尝试在高附加值产品上应用RFID标签； （3）借助物流运作的单元化技术，形成以物流单元为终端节点的物联网体系 ； （4）GPS跟踪定位； （5）局部联网。 3）理性发展阶段（2009年至今）,2.物联网技术在物流业应用状况 1）感知技术应用状况 中国物流信息化领域，应用最普遍的物联网感知技术首先就是RFID技术，其次是GPS/GIS技术，视频与图像感知技术居第三位，传感器的感知技术居于第四位。 2）网络技术应用状况 根据不完全的对物流信息化案例的统计分析，采用互联网技术的占68%，采用局域网技术的占63%，采用无线局域网技术的占24%，有的系统采

9、用多种网络技术。 3）智能管控技术应用状况 目前物流信息系统能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多，物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用。,10.5.2 药品食品安全管理,RFID在食品安全中能够发挥的最大所用是保证系统的高效运行。例如，质量保障系统，可以追溯到每一袋奶粉的最终奶源在哪里，包括哪个国家、哪个草场，甚至哪头奶牛。 质量保障系统：食品可追溯系统、药品的使用、动物福利、利益驱动、合作社,10.5.3电子商务物流,从铁路、交通，到物流、食品追溯，从奥运会到世博会，物联网正在一个个行业中稳步地得以应用。电信针对物流行业物联网应用需求，创造性地开发和推出了位置服务、全球眼、物流e通等产品和服务，为物流行业实现物流、信息流、资金流的“三流合一”创造了条件。 物联网提高信息传递效率，提升物流业效益。 物联网提升物流业管理水平，提升管理效率。 物联网提升物流业运营效率，提升经营水平。,10.6在其他方面应用,1.物联网与城市信息化 智能城市：是指对城市的数字化管理和城市安全的统一监控。 城市安全：基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储、管理的业务，利用无处不达的宽带和3G网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现对城市安全的统一监控、统一存储和统一管理、为城市管理和建设者提供一种全新、直观、视听觉范围延伸的管理工具。,2.智能家居 智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化，通过固话、有线宽带和3G无线网络，实现对家庭设备的远程操控以及居家安防。 基于3G网络的“平安e家”智能化手机监控综合系统是一种典型的物联网应用。通过部署在家居内的各种温度感应器、红外感应器或RFID设备，借助移动网络在手机视频监控基础上叠加多种报警与远程家居设备控制的家居综合安防系统。,图10-16物联网产品应用之平安e家系统架构图,该系统架构图中，整体分为前端、平台、客户端三部分。前端包括摄像机（枪形、球形摄像机）、多种传感器（门磁、窗磁、红外、烟雾、煤气等传感器）、受控家电设备（灯具、冰箱、热水器等）、视频存储服务器与家电远程控制器；平台则需利用视频转发与信令控制服

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