由网关转发至相应的末端节点。
本文主要介绍该系统的局域网部分,局域网部分主要包括家庭网关和一些末端节点,末端节点为带有功能各异传感器的监控节点或者控制相应智能家电操作的控制节点,这些节点被安放在住宅内重要的位置,监控节点主要有室内舒适度监控节点和家庭安防系统监控节点。
物联网采集控制系统
室内舒适度监控包括主要温度传感器模块和湿度传感器模块等,而家庭安防系统监控包括或火警监测模块。空气煤气含量检测模块和红外幕帘传感器模块等。如图展示了智能家居系统的各个监控模块。
智能家居系统中的监控模块
5、展望：
一个简单的基于物联网的智能家居系统,能够实现一些简单的监控、自动调节、报警、
控制功能,但是系统还有很多需要改进的地方,需要日后进行更深一步的研究。
(1)在节点的使用寿命问题上,选用更加耐用的传感器,改进节点的硬件和软件设计,以延长节点的使用寿命。
(2)在节点的供电问题上,可以利用大自然中的光、热等进行能量转化后给节电供电,以使节点持续工作,这方面需要设计合适的电路,同时又要考虑到降低电路成本的问题。
(3)在降低能耗方面,可以选择更耗能更好的芯片,或者设计更优化的算法,减少网络中数据的传输,以降低能耗。
(4)系统的功能可扩展性方面,可以新增一些其它的功能,由于各种终端节点原理相似,所以加入一些新功能相对简单。
(5)在数据传输准确性和安全性方面有待于进一步研究。
三、在汽车制造业采购物流方面应用：
1、技术基础：
物联网是一次技术革命,代表未来计算机和通信的走向,其发展依赖于在诸多领域内活跃的技术创新。物联网的支撑技术则融合了传感器技术、射频识别、 ZigBee技术、智能服务等多种技术;RFID是一种非接触式自动识别技术,可以快速读写、长期跟踪管理、在智能识别领域有着非常看好的发展前景;以短距、低功耗为特点的传输网络的出现使得搭建无处不在的网络变为可能;以微机电系统(MEMS)为代表的传感器技术拉近了人与自然世界的距离;智能服务技术则为发展物联网的应用提供了服务内容。 (1) RFID技术
RFID技术作为本世纪最有发展前途的信息技术之一,己得到全球业界的高度重视;中国拥有产品门类最为齐全的装备制造业,又是全球IT产品最重要的生产加工基地和消费市场,同时还是世界第三大贸易国。这些都为中国电子标签产业与应用的发展提供了巨大的市场空间,带来了难得的发展机遇,RFID技术的应用必将成为中国信息产业发展和信息化建设的一个新机遇、成为国民经济新的增长点。
未来的十年内,所有的东西都将会被植入RFID标签。虽然这项技术的有效范围一般都很短,但是其应用的方面却是相当广泛,比如说征收车辆过路费、无线触式安全通道、汽车定位(利用内置感应标签的钥匙),以及医院病人或者家畜的身份识别等。下面将对RFID进行全面介绍。
①RFID简介
RFID (Radio Frequency Identification)无线射频识别技术,是开始兴起于20世纪90年代的一种非接触式自动识别技术,其基本原理是利用射频信号通过空间親合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。它是一种利用射频方式进行非接触式双向通信的自动识别技术,具有非接触操作、多识别目标、物体高速识别、抗干扰能力、具备耐久性等相关特征,展示了其巨大的发展潜力,成为21世纪最有发展前途的信息技术之一。电子标签是RF1D的通俗叫法。
与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC卡等相比,RFID技术具有很多突出的优点:
a. 非接触操作,长距离识别(几厘米指几十米),因此完成识别工作时无须人工干预,应用便
利。
b. 无机器磨损,寿命长,并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境。 c. 可识别高速运动物体,并可同时识别多个电子标签。
d. 读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口,保证其自身的安全性。
e. 数据安全方面除了电子标签的密码保护外,数据部分可用一些算法实现安全管理。 f. 读写器与标签之间存在相互认证的过程,实现安全通信和存储。
目前RFID技术在工业自动化、物体跟踪、物流管理等方面有着广泛的应用。 RFID系统由以下三个部分组成,如图所示。
RFID系统
a. 电子标签:由親合元件及芯片组成,且每个电子标签具有全球惟一的的识别号(ID),无法
修改、无法仿造,这样提供了安全性。电子标签附着在物体上标识目标对象。电子标签中一般保存有约定格式的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。 b. 天线:在电子标签和读写器间传递射频信号,即电子标签的数据信息。
C. 读写器:读取(或写入)电子标签信息的设备,可设计为手持式或固定式。读写器可无接触
地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。通常读写器与计算机相连,所读取的电子标签信息被传送到计算机上,进行下一步处理。 ② RFID的特征
a. 数据的读写(Read Write)机能:只要通过RFID阅读器即可不需接触,直接读取信息至数据
库内,且可一次处理多个标签,并可以将物流处理的状态写入标签,供下一阶段物流处理使用。
b. 容易小型化和多样化的形状:RFID在读取上并不受尺寸大小与形状的限制,不需为了读
取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外,RFID电子标签更可往小型化与多样化形态发展,以应用于不同产品。
C. 耐环境性:纸张一受到脏污就会看不到,但RFID对水、油和药品等物质却又强力的抗污
性。RFID在黑暗或脏污的环境之中,也可以读取数据。
d. 可重复使用:由于RFID为电子数据,可以反复被覆写,因此可以回收标签重复使用。如被
动式RFID,不需要电池就可以使用,没有维护保养的需要。 e. 穿透性:RFID若被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包覆,也可以进行穿透性
通信。不过如果是铁质金属,就无法进行通信。
f. 数据的记忆容量大:数据容量会随着记忆规格的发展而扩大,未来物品所需携带的资料
辆愈来愈大,对卷标所能扩充容量的需求也增加,对此RFID不会受到限制。
h. 系统安全:将产品数据从中央计算机中转存到工件上将为系统提供安全保障,大大地提
高系统的安全性。
i. 数据安全:通过校验或循环冗余校验的方法来保证射频标签中存储的数据的准确性。 ③ RFID的工作原理
通常情况下,RFID的应用系统主要由电子标签读写器和RFID卡两部分组成。其中读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID卡的数据读写和存储,它是由控制单元、高频通信
模块和天线组成;而RFID卡则是一种无源的应答器,主要是由一块集成电路(IC)芯片及其外接天线组成,其中RFID芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路,有的甚至将天线一起集成在同一芯片上
RFID应用系统的基本工作原理是RFID卡迸入读写器的射频场后,其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数学信号送入逻辑控制电路进行信息处理;所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器。 (2) EPC网络技术
RFID电子标签的物流管理系统是通过物联网(EPC Network)系统实现的,物联网系统比传统的物流管理的智能化程度要高得多,它通过互联网上的ONS服务器和PML服务器可以对全世界所有的物品进行全方位的管理和流动。物联网的工作工程如下:
① 任何一个零售超市或物品仓库和任何一个具有RFID电子标签的物品或商品,只要经过流动(甚至不经过流动),都可以在RFID阅读器上读出其RFID电子标签中的电子物品代码,这个电子物品代码在全球是唯一的,这个电子产品代码是传统的条形码代码的超集,读出这个代码后,既可以在本地的物品管理数据库中对这些物品进行管理,这就类似于传统的条形码物流管理系统。但RFID电子标签使用的意义完全不同于传统的物流案例,它的伟大意义是要建立一个全球统一的物联网,将全球的物品全部通过这个物联网联系起来,通过物联网实现物品从生产到流通,再到消费的全球性的智能物品管理网络,这就是物联网网络。
② 从RFID阅读器中读出的电子物品代码经过物品管理系统向互联网上的ONS目标名字服务器发出请求,寻找相应的PML服务器,ONS目标名字服务器反馈给相应的进行物品管理的零售超市或物品仓库。
③ 零售超市或物品仓库的管理计算机将已读出的物品电子代码向指定的PML服务器查询,即可査询到制定的物品的全部信息。这些信息通过网络协议回馈给进行物品管理的零售超市或物品仓库。
④ 进行物品管理的零售超市或物品仓库根据所查询到的物品信息对物品进行相应的处理。比如在零售店中自动定期地检查商品的有效期等,当商品有效期快到时,自动进行订货,这样就很容易实现商品管理。
基于物联网的汽车制造企业采购物流汽车制造企业采购物流分析汽车制造企业的采购物流从系统的角度来看属于\输入一转换一产出\中的输入环节,是保证良好产出的基础。一台整车由上万个处自制零部件外,外购零部件来自全国各地,甚至是国外的配套供应厂商。采购物流涉及范围广,难度大,成本也高。据统计,在汽车企业物流中,采购物流环节的物流成本约 占物流总成本的25--30% 。
目前,我国约有100多家汽车制造企业和3000多家零配件制造企业。其中,零配件制造企业普遍规模不大、技术水平不高、布局较为松散。而汽车制造企业纵向一体化严重,每个大型汽车制造企业周围,都有由数目庞大的零配件制造企业群所构成的垂直分布的单一配套体系,如上海大众拥有500多家零配件供应商,一汽、东风的零配件配套体系则多达千家零配件企业,形成了以整车配套为主的\依附式\发展模式。每个零配件配套体系又由数目更加庞大的原材料生产企业构成。此外,零配件制造企业由于受到地理空间和信息传递等方面的限制,加之干线运输可靠性差的原因,在汽车制造企业周围设立中间仓库,为汽车制造企业提供及时的配送服务。如此庞大的零配件供应群体和相应运输、配送环节,使采购网络更加复杂。汽车制造企业的采购物流体系如图所示:
汽车制造企业的采购物流体系
传统汽车制造企业采购物流存在以下问题: (1) 成本高
汽车制造企业由于要直接面对众多供应商,而不得不设立一套庞大的管理体系负责工位配送的管理、控制和作业,这需要汽车制造企业大量的人力、物力、财力,形成高额运行成本。此外,由于现阶段运输企业大多处于低水平的价格竞争阶段,无法为企业提供全程跟踪的高质量的服务,使得运输成为整个物流过程中最难以控制的一个环节。供应商由于信息不畅、加之运力没有很好整合,常会出现多车空载的现象,这些费用都是由汽车制造企业来承担,进一步提高汽车制造企业的成本。 (2) 管理难度大
在这个供应链中,仓库是整个采购物流体系中的关键节点,但由于这些仓库分别属于不同的零配件制造商或由不同的零配件制造商租赁,各仓库的条件、管理人员的素质残差不齐,管理难度非常大,起不到汽车制造企业与零配件生产供应企业之间的桥梁作用,相反却在相当大的程度上加重了零配件生产企业的负担,而汽车制造企业对零部件的资源准备状况也无法掌握,造成库存水平高,要么发生缺件引起停产 (3)效率低下
由于供应商的仓库规模不大、数目繁多、信息化投入不同、标准化无法推,行政管理水平残差不齐,因此,配送质量不能保证,加上一些汽车制造企业与零配件仓库之间没有科学的供货模式和先进的网络平台。这不仅意味着较高的人工成本,同时由于生产计划的调整和变化不能及时沟通,由于采购物流系统信息不畅,使得物流系统工作效率低下。 基于物联网技术的采购物流 2应用效果：
物网技术,可以分类识别不同原料的生产厂家和生产日期,合理安排采购批次和采购量;同 也可以监控原材料采购的质量,保证采购过程的合理和采购效率。通过对大量复杂原料和配件的唯一标识的登记,便于后期管理和问题识别,保证了产品的生产质量和售后服务的即时跟进。利用物联网还可以对供应商的信息进行有效管理,根据供应商在供应环节的表现,对供应商进行分类管理,针对不同等级的供应商采取不同的采购策略,从而提高企业的采购水平,培养供应商的忠诚度。物联网技术在采购物流环节的应用,可以从以下两个方面来举例说明: (1)原材料供应需求预测
物联网技术有利于主机厂向原材料供应商及时提供需求信息。传统供应链条件下,制造商需求信息的收集、传递成本很高,供应商很难准确把握制造商需求,为了满足制造商即时供货需求,常造成超额生产或过量库存,尤其是在\按订单生产\和\零库存\的模式下,供应商供货压力更大,牛鞭效应尤为明显。应用物联网技术后,给每个物品贴一个唯一识别的RFID电子
物联网大作业
