物联网应用研究1.docx

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物联网应用研究1

安徽大学江淮学院

本科毕业论文（设计）

题　　目：

　物联网应用研究　　　　　　　　　　　　　　　　　

学生姓名：

曹学林　　　　学号：

JR084095

系别：

管理系　　　　专业：

　物流管理　　　　　

入学时刻：

　二○○八　　　　年　　九　　　　　月

导师姓名：

　张雯蕊　　　　职称/学位：

　讲师/硕士　　

摘要

物联网是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全世界定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息互换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

物联网的概念一经提出就掀起了普遍的热潮，随后这一新兴的技术蓬勃进展起来，推动经济的增加和社会的进展，进而慢慢改变着人类的生产、生活方式。

本文主要介绍了物联网的概念、应用和研究、物流网在国际和中国的进展情形及与现代物流的关系。

关键词：

物联网；应用；研究；现代物流

Abstract

TheInternetofthingsbymeansofradiofrequencyidentification（RFID）,infraredsensors,GPS,laserscannersandotherinformationsensingequipment,accordingtothecontractualagreement,anyitemsisconnectedwithInternet,informationexchangeandcommunication,torealizeintelligentidentification,positioning,tracking,monitoringandmanagementofanetworkconcept.TheconceptofInternetofthingsonceputforwardtosetoffawiderangeofboom,thenthisemergingtechnologyvigorousdevelopment,promoteeconomicgrowthandsocialdevelopment,andgraduallychanginghumanproduction,lifestyle.ThispaperintroducestheconceptofInternetofthings,applicationandresearch,logisticsnetworkintheinternationalandChina'sdevelopmentandtherelationshipbetweenmodernlogistics.

Keywords:

Internetofthings;application;research；modernlogistics

前言

物联网（InternetofThings）那个概念最先由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出，其大体想法是将RFID和其他传感器彼此连接，形成RFID架构的散布式网络。

物联网作为一种新的网络形式，相关理论研究和实践应用正在探索进程中。

物联网是一个动态的全世界网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。

物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，组成未来互联网。

一、物联网技术的概念、原理和应用

（一）物联网技术的概念、原理

物联网的概念是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全世界定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网、移动通信网相连接，进行信息互换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息互换和通信。

因此，物联网技术的概念是：

通过射频识别（RFID）、红外感应器、全世界定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息互换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。

（二）物联网的应用

物联网技术的应用范围超级普遍，在此只是简单介绍一下，本文后面还有加倍详细的关于应用方面的介绍，包括像智能电网、智能道路交通、关于农业方面的信息感知传输处置、智能安防系统、智能医疗的相关技术、智能环境监测等等。

二、物联网的技术框架

物联网技术架构就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的归纳与提升从技术架构上来看，物联网可分为三层:

感知层、网络层和应用层。

（一）感知层

感知层由各类传感器和传感器网关组成，包括二氧化碳传感器温度传感器湿度传感器二维码标签RFID标签和读写器摄像头GPS等感知终端感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，其主要功能是识别物体，收集信息

（二）网络层

网络层由各类私有网络互联网有线和无线通信网网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处置感知层获取的信息

（三）应用层

应用层是物联网和用户（包括人组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用.

表1

三、物联网在美国、日本和欧盟等一些国家和地域的进展状况

2008年11月，美国IBM公司提出了“智慧地球”的概念，美国总统奥巴马上任后，肯定了IBM的思路并将物联网上升为国家战略，不久在美国的经济刺激计划中就投入了110亿美元和190亿美元用于智能电网和智能医疗的建设，并将物联网、新能源作为振兴经济、确立优势的关键战略。

美国开展物联网研究和应用较早，RFID技术、无线传感网络技术最先在美国军方利用，各类无线传感技术标准主要由美国企业所掌控，在传感器开发方面也处于领先地位，美国在芯片、高端应用集成、标准构架等范围具有优势。

目前，美国已在多个领域应用物联网。

欧盟2008年就发布了《2020年的物联网未来线路》，2009年欧盟委员会又发布了《欧盟物联网行动计划》，该计划重点提出了包括监管、稳私保护芯片基础设施进展、创新和实验性项目、RFID回收生产线等14项计划和部署，明确了未来物联网进展的线路图。

物联网在欧盟的企业管理、交通运输、医疗卫生等多个领域取得了初步的应用。

2009年，日本提出了新一代“IJapan战略2015”，强化物联网在交通、医疗、教育和环境监测等领域的应用。

此刻日本已推出了智能家居、医疗监测、移动POS、车辆应急响应系统等物联网业务。

一样，韩国在2009年10月通过了《物联网基础设施构建大体计划》，将物联网市场肯定为新增加的动力，其主要内容是构建物联网基础设施、进展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境；到2013年，物联网产业规模达450亿美元。

另外，法国、德国、新加坡等国家也在加速部署物联网进展战略并投入巨资推动物联网产业进展的步伐。

四、物联网在我国的进展状况

（一）我国物联网的进展程度

我国对物联网产业进展一样超级重视，2005年我国在《国家中长期科学技术进展计划（20062020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中，将物联网列入重点研究领域。

温总理在2010年的政府工作报告中强调：

“今年要大力培育战略新兴产业，加速物联网的研发应用，加大对战略性新兴产业的投入和政府支持”。

2010年10月，国务院正式发布了《国务院关于加速培育和进展战略新兴产业的决定》，决定中列了七大国家战略性新兴产业体系，其中在“新一代信息技术产业”中，明确提出要“增进物联网云计算的研发和示范应用”。

最近几年来，国家投入了大量资金进行物联网的研究，一些物联网技术逐渐成熟并在电力、交通、金融、医疗、家庭安防、重点区域防入侵、环境监测、工业控制等诸多领域取得了初步应用。

如高速公路ETC不断车收费系统已在上海、江苏、湖北、福建等多个省投入利用；电话钱包、金融IC卡已为很多城市的物联网应用选择；上海浦东机场布设了3万多个传感节点，形成了迄今为止国际上最大规模的传感网。

我国的物联网产品已销往美国、加拿大、欧洲等国家。

从近几十年信息技术的进展历程来看，物联网产业是继运算机、互联网以后，世界信息产业第三次浪潮的核心领域。

在以运算机、互联网产业为核心领域的第一次和第二次浪潮中，由于主导权掌握在美国、欧盟等发达国家的手里，我国虽然通过尽力追赶，缩小了差距，可是在一些核心技术等方面仍存在着差距，在进入产业链的高端价值环节方面，我国的进程还比较缓慢。

在以物联网产业为核心领域的第三次浪潮中，我国在核心技术、整体运用、产业基础、产业链组成等方面已经具有必然的综合优势，与世界发达国家处于“同发优势”，而且在物联网领域，我国与德国、美国、韩国都是国际标准制定的主导国，我国物联网产业的进展走在了世界前列，这是加速我国物联网产业进展的大好机会。

面临这宝贵的机缘和国外激烈的竞争态势，我国必需牢牢抓住物联网进展的新机缘，冲破关键技术，抢占制高点，提升我国在物联网产业的引领地位，抢占物联网产业链的高端环节，进一步提升我国的综合竞争力。

（二）加速我国物联网产业进展的几点试探

在物联网领域，我国虽然取得了专门大的成绩，可是必需承认，物联网产业进展尚处于初期阶段，物联网产业涉及的行业领域众多，产业链长且分散。

所以，物联网产业还存在着诸多制约其进展的因素，为了更好地推动我国物联网产业的进展，建议主要从以下几个方面尽力。

一、增强全国物联网产业统筹协调、计划引导作用。

从物联网的技术构架来看，物联网的专业涵盖很广，其领域跨度超级大，产业链组成复杂，它的进展是系统工程，没有一个部门能够完全担负起物联网进展的责任，所以，政府的前期主导、科学计划、统筹协调是超级重要的。

国家有关部门应结合《国务院关于加速培育和进展战略新兴产业的决定》和“十二五”计划，明确我国物联网进展的产业技术线路图，对全国物联网产业基地布局推动重大应用示范项目、物联网技术公共服务平台建设、资源投入部署等方面要作一个整体增强计划引导、统筹协调，以便物联网产业涉及的各领域能够形成合力，全方位地推动物联网产业的进展。

二、加速物联网相关技术标准的制订，抢占物联网标准制定的制高点。

技术标准是国家实力的重要表现，也是一个国家实施非关税贸易壁垒的重要手腕，将本国的国家标准、行业标准或协会标准推向世界并为各国所公认，就可以够在国际贸易中取得优势，先声夺人。

目前我国美国欧盟等国都在物联网领域制订本国的标准，国际上统一的标准尚未形成，我国应加速物联网相关技术标准的制订，抢占物联网标准制定的制高点，尽快掌握市场主动权。

3、增强国际合作、产学研结合，加速物联网关键技术的冲破和创新。

关键技术是物联网产业可持续进展的根本驱动力，不掌握关键的核心技术，就不能形成产业的核心竞争力，在未来的国际竞争中就会受制于人。

因此，要增强国际合作加大研发力度增强产学研结合，成立国家级和区域物联网研究中心，在物联网共性技术及关键技术的领域方面开展深符合作，以加速我国物联网关键技术的冲破和创新。

4、加大对物联网产业进展的财税金融政策扶持力度，引导鼓励社会投入。

国家应加大对物联网应用示范工程、技术公共服务平台建设、标准制定等物联网产业进展的关键环节进行重点支持；能够通过物联网专项基金、优先采购和税收等方面的优惠政策支持物联网产业进展；通过某些政策，吸引社会的多元投资以加速物联网市场的培育和进展。

五、物联网的应用

进展物联网并非是时兴的理念吹嘘,而是社会进展的实际需求,通过物联网应用,人类社会将实现方便管理和精准管理,极大地提高管理的效率和准确率,因此,物联网的应用是不可阻挡的世界潮流。

（一）应用中的信息流

表示的是物联网的应用原理:

第一是从现实世界获取相关信息,然后通过网络将信息传递至智能运算部件,通过信息处置与加工后,再将结果信息传输到相应部件,最后信息重返现实世界,驱动相应部件做出指定的操作。

（二）应用范围

物联网应用范围普遍,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全管理、平安家居、智能消防、工业监测、溯源管理、老人护理、个人健康等等领域,在人类生产、生活的方方面面几乎都能应用。

据专家预测,物联网全面应用后其业务量将达到目前人与人之间通信量倍的庞大规模,将进展成为一个超大规模的新兴市场。

下面

是几个有代表性的应用案例：

一、食物溯源管理

溯源即追溯源头,以食物行业为例,目前食物安全日趋取得人们的重视,人们不单只看食物包装上的说明,还希望明白各类食物的源头、成份等真实信息,因此食物的溯源管理具有广漠的应用前景。

目前,亚运会筹备组已肯定要将食物溯源管理系统应用于年的亚运会,为广大参赛选手和各国宾客提供安全的食物。

二、零售业的应用

（1）物联网功能已被国际零售巨头沃尔玛列为商品必备的功能,一方面具有物联网功能的商品,将为沃尔玛在采购、运输、仓储、销售等方面的工作带来极大的方便,沃尔玛将以此来完善其全世界化的管理体系；另一方面,具有物联网功能的商品,能为终端客户提供购物便利,从而间接起到鼓励消费的作用。

沃尔玛要求供货商必需实行RFID标签,不能达到要求的,将慢慢失去为沃尔玛供货的资格,被沃尔玛全世界采购链拒于门外。

（2）可口可乐于2009年推出了名为Freestyle的RFID自动装饮料机。

通过无源标签技术识别30多个调料桶,不仅能为消费者调配100多种可口可乐饮料,同时还能判断各类调料的剩余量,并将相关数据传送给可口可乐公司,使公司及时了解销售情形并进行调料的调度补给。

该机械具有多项技术专利,其技术难点在于能在狭小空间内保证标签不交叉读取。

3、RFID票务

2009年,中国移动和上海世博局发布了可承载世博电话票的RFID-SIM电话卡,宣布推避世博电话门票届时,用户只要利用内置了具RFID功能SIM卡,就可以够通过电话购买世博会门票、刷电话人园、并通过刷电话在园区购物、就餐等。

4、智能运输

智能运输不同于智能交通,智能交通的作用主要体此刻对交通的疏导管理,而智能运输则偏重对运输业全流程的监管,最有代表性的案例是电子关锁的应用。

目前已有部份地域的海关开始了电子关锁的应用,其流程如下①海关工作人员上门为企业服务,在货物装箱后即进行验关操作并办理好相关手续②装载货物集装箱的门被海关工作人员锁上电子关锁③集装箱被集装箱货车拉往码头④集装箱被运到集装箱码头上船,没必要再进行验关。

在这整个流程,电子关锁起到的作用是运输进程的智能监控,通过监控运输的线路耗时、及上锁开锁工作人员的操作等一系列信息,确保运输进程货物不会被偷换。

电子关锁有效提高企业通关效率,最大程度地简化企业通关本钱。

而有了电子关锁作为支撑,海关就可以更好地为企业提供服务。

六、物联网与现代物流的关系

物流关注的是物品流动进程，而物联网本身就是在物品流通进程中，物品和互联网的连接。

因此，物联网在物流业中的应用很普遍。

物流业中，物流进程普遍存在信息滞后、信息不全面等短处，使物流及时调节和协同操作实现困难。

物联网中,没有生命的物体植入各类微型感应芯片后,借助网络就可以实现彼此通信,人与物体能够“对话”,物体与物体也能够“交流”。

物流专家研究发觉，企业每投入1元钱进行信息化改造，平均能带来元的经济效益。

利用物联网能够降低物流本钱，提高物流效率。

（一）物联网与现代物流业

物联网目前整体上还处于研究和初步进展阶段，对于物联网没有标准概念，一般以为物联网是指通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全世界定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，把任何物品与互联网连接起来，进行信息互换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

我国国家标准《物流术语》对物流的概念是物品从供给地向接收地的实体流动进程，按如实际需要，将贮存、运输、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处置等大体功能实施的有机结合来实现用户要求的进程。

现代物流不仅单纯的考虑从生产者到消费者的货物配送问题，而且还考虑从供给商到生产者对原材料的采购，和生产者本身在产品制造进程中的运输、保管和信息等方方面面。

（二）物联网在现代物流业各环节的应用

一、贮存功能

目前，企业库存中货物通常利用条码标签或是人工单据等方式进行管理。

货物的出库入库，都需要有大量的人工参与，而且条码标签有易复制、易污染、不防潮等缺点，人工单据则有繁琐、费时、容易有人为错误的缺点，使货物的出入库容易出现人工过失。

存储管理直接依据采购定单或合同,进行粗放式的简单计划和计划，形成的贮存模式造成存储资源大量浪费。

物联网中，每一个货物有一个基于射频识别RFID标签，一方面包括货物的物理特性，比如货物的名称、大小、重量、数量、状态、来源等，这是实现物联网中货物“通信”的基础；另一方面包括货物的动态特性，比如货物的寄存地址、库房之间移动轨迹等，它们由传感器进行实时探测，然后存储在RFID标签，通过无线数据通信网络自动收集到中央信息系统,这是实现物联网中货物定位跟踪的基础。

当货物入库时，在库房入口安装RFID阅读器，写入货物的物理特性、寄存位置等信息，保证接收货物的齐全与完整。

当货物进库后，在库房中布置若干个读写设备，如手持式RFID读写、架载式RFID、读写器，通过RFID读写设备，库管人员可轻易获知给货物的位置、寄存地址、确认货物的移动和保留状况，对仓库中的货物进行快速而准确的清点操作。

当货物出库后，只如果在权限允许的范围内，能够是同一单位相邻的库房，也能够是跨单位的库房，在仓库出口安装RFID阅读器，写入货物送达方的详细资料，以辨识货物在仓库中的流通。

货架上的阅读器能够按时向后台系统传送信息,按照当前客户定单及库存情形，当货架上库存数量降低到安全库存以下时，终端将收集到的信息，通过配送中心内部的无线局域网上传至仓储管理系统，系统按照接收到的数据实时更新数据，自动发出补货请求能够监控易过时商品的有效期限。

在库房中布置各类感知芯片,并在芯片中存储设定信息,使其能“感知”包括温度、湿度、化学气体或液体浓度，及时预警。

库房自动感知系统使货物存储摆脱人力因素影响，加倍科学、智能。

特别对存储危险化学品、易碎易爆物品的库房，对温度、湿度、光照、震动、化学成份等进行实时监视，一旦发觉危险隐患当即预警通知管理人员进行实时处置。

二、运输功能

目前，在物流运输管理中，大多采用人工中转的方式，由于某些原因例如天气原因、道路原因或车辆本身故障使货物不能及时抵达目的地时，卖家和消费者不能取得主动的提示信息，采取主动方案，只能进行人工查询，进行人工干与。

物联网中，在途货物安装RFID标签，车号信息及车辆的技术参数写入车辆的RFID标签，在货物的运输线上的主要检测点上安装RFID阅读器，物联网把各类感应器嵌入到铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、油气管道等各类物体中，通过卫星或电话无线网络，公司能够实时掌握每件货物的运输进度，对在途货物和车辆进行实时监控调度。

当车辆产生故障时，对故障车辆进行主动告知，通过接收到的数据对故障信息和设备状态进行分析，对故障及时处置，确保货物在最短时刻抵达消费者手中。

当运输道路不顺畅通时，后方管理者实时监测和收集区域内的路况信息，把汽车、驾驶者、道路和相关的服务部门信息关联起来，通过数字化定位最优线路，运输车辆若是偏离制定线路，信管中心会自动报警。

货物在运输进程中出现部份货物卸货和货物从头配货时，通过阅读器读取车辆的RFID标签，货物运输工具自动告知剩余空间大小，提供合理的货物装配策略。

3、生产配送功能

随着产品的生产制造全世界化，产品原材料、零部件、半成品和成品在不同生产线、不同企业、不同国家准确、合理配送成为产品生产制造的重要环节。

目前，物流配送进程往往与工业企业的生产制造进程脱节,无法即时感知工业企业的物品生产和需求状态,无法与工业企业之间建当即时响应、智能协作的实时联动机制。

物联网应用到生产配送中，把产品的整个生产进程对RFID系统读取的数据进行实时查对，当产品的某一环节中产量过量或缺乏时，从物联网中了解需求信息，调整产量并及时进行合理配送。

从产品原材料、制造资源配置、产品零部件流动情形到生产进度的控制，各个生产节点企业按照物联网提供的资源，对信息进行有效集成，及时作出反映，协调各成员间的行为，使节点企业合作的广度和深度取得增强，成立更方便快捷和精准的判断。

在生产配送的整个进程中，物联网的每一个配送环节一直在通过自己的阅读器识别、确认产品的相关信息，并通过相关系统与服务器成立连接，不断生成每一个环节的跟踪文件。

在产品的关键部位贴装标签，当产品发生质量问题时，能够通过RFID回溯，及时发觉问题产生的原因，从物联网查到与之相关的信息，实现对问题产品的快速召回，降低安全事故造成的危害，使产品的合格率取得大幅提高，同时也可用于产品质检，为以后的维修、保养和改换提供信息。

当产品销量发生转变时，生产商从物联网的信息流中马上觉察并迅速反映，利用自动补货系，改良产品性能或转向生产其他产品，或进行产量增量或减量，最终平衡供需关系，避免库存不足或积存，实现企业对各生产配送环节的透明管理,提高了生产配送协同能力。

4、产品零售

产品零售商场中，由于物联网中所有产品都有自己的RFID电子标签，标签信息存储量大，可用读写器对已被顾客翻乱的货架轻松清点，能够迅速搜寻特定型号、尺寸的产品，提高管理水平和服务水平。

能够实现付费的自动扫描和计费，因为每一个产品的RFID电子标签信息不同，在出口装有阅读器，当标签被阅读器激活并通过无线电波将标签中携带的信息传送到信息处置中心，完成产品结算清单等信息的自动控制和处置功能。

若是有与相应的结算账户相连，可实现自动在账户上扣款的操作，从而取代人工收费。

零售环节货架上的阅读器能够按时向后台系统传送信息,提示零售商及时补货,能够减少零售商人工清算的过失。

（三）物联网在现代物流业中应用存在的问题

一、设计实时数据的数据库系统问题

在整个现代物流业中，从库存的管理、产品的运输、生产配送到零售，数以亿计相关的“物体”在物联网中以数据表示，物流中数十亿或数万亿个无线识别的“物体”彼此联结和整合而成的动态网络是物联网的一部份，这些庞大的智能设备进行实时数据收集和彼此之间信息交互，产生了庞大的数据量。

物流进程中人们希望能在任何时刻，任何地址访问所需数据，访问或更新数据库，利用物联网壮大的数据海量存储能力，设计一种支持实时的时空数据处置的数据库系统需求尤其迫切。

二、实时轨迹追踪查询优化

物流中物体常常进行物理性位移，需要通过数据查询，取得物理节点的状态信息或相关事件信息，制定系统反映规则或事件处置办法。

查询的效率对数据库系统的性能起到了决定性作用。

对查询语句的优化是提高查询效率的重要途径之一，物联网中数据在物流业中查询优化是保证物联网中数据的完整性、靠得住性和及时性的重要途径。

3、隐私问题

物联网中任意一个的物体因为标有RFID识别码，可被阅读器任意扫描，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，个人隐私和敏感物体XX就被识别和跟踪，这些