物联网 结课论文

物联网与自动控制

姓名：张晨旗

班级：自动化1102班

学号：11212051

物联网与控制系统（自动化）

摘要：

近几年物联网技术受到了人们的广泛关注。本文就谈一下物联网在自动化

（系统的控制环节）方面的应用。

概念：

1）、自动化专业简介：

以自动控制理论为基础 ，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具。

2）、物联网：

通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、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，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

3）、物联网与工业自动化是一脉相承

从“管理、控制、智能”的角度来看，其实物联网与工业自动化是一脉相承的，工业自动化包含采集、传输、计算等环节，而物联网是全面感知、可靠传递、智慧处理，两者是相通的。物联网只是更加强调无线、海量采访及智能计算。从物联网需要的产业链的角度看，物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等属于其上游技术和产业，而下游则是物联网的应用问题。

应用：

1、 基于物联网的智能家居控制系统设计

家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成。家庭智能化即智能化家居(Smart Home)，亦称数字家园(Digital Family)、家庭自动化(Home Automation)、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home)、网络家居(Network Home)、智能屋(Wise House，WH)、智能建筑(Intelligent Building)等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。

1 ）、照明及设备控制

智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智

能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主机模块实现交互式通信。系统主框图如图1所示，系统主从模块的程序流程图如图2所示。其中主机相当于网络的服务器，主要负责整个系统的协调工作。

对于灯光控制，可以形成不同的灯光情景模式，以营造舒适优雅的环境气氛。为了提高系统的可维护性及可靠性，设计时应使系统具有智能状态回馈功能、故障自动报警功能、软启动功能。系统能自动检查负载状态，检查坏灯、少灯，保护装置状态等;也可以根据季节、天气、时间、人员活动探测等作出智能处理，达到节能目的。

2）、智能安防及远程监控系统设计

智能安防系统主要由各种报警传感器(人体红外、烟感、可燃气体等)及其检测、处理模块组成。入侵检测报警电路及其他火灾、燃煤气泄漏报警电路类似

3）、远程医疗系统设计

智能家居系统中，远程医疗应用应该说还没有引起广泛关注，但实际上它又是今后智能家居发展的一个方向之一。本系统提出的基于GPRS的远程医疗监控系统由控制器、GPRS通信模块、GPRS网络、Internet公共网络、数据服务器、医院局域网等组成。

系统工作时，患者可随身携带的远程医疗智能终端首先实现对患者心电、血压、体温进行监测，当发现可疑病情时，通信模块对采集到人体现场参数进行加密、压缩处理后，以数据流形式通过串行方式(RS 232)连接到GPRS通信模块上，并与中国移动基站进行通信，基站SGSN再与网关支持节点GGSN进行通信，GGSN对分组资料进行相应的处理并把资料发送到Internet上，并且去寻找在Internet上的一个指定IP地址的监护中心，并接入后台数据库系统。这样，信息就开始在移动病人单元和远程移动监护医院工作站之间不断进行交流，所有的诊断数据和病人报告电子表格都会被传送到远程移动监护信息系统存档，远程移动监护信息系统存储数据以供将来研究、评估、资源规划所用。

2、 应用物联网技术管理智慧型仓库

智慧型仓库无人值守试点区域使用面积400平方米，经过可行性调研，将163个物资中的81个物料作为试点物资，并制定了摆放及包装规范，基本涵盖了用于上海浦东新区570平方千米的电缆附件运维物资。通过运用电子门禁、电子拣选器、无线射频、ERP自动过账等物联网技术，仓库内的电缆终端、电缆保护管、绝缘套管、接续金具等81种常用电力物资实现了非接触、远距离、穿透式、移动识别，大幅提高了仓储管理的信息自动化水平，为统计库存物资、下达补库指令、监控仓储作业提供了数据支撑。

在仓库人员配置和岗位职能方面，无人值守仓库相较于传统人工仓库，在减少仓储管理人员标配数量的同时，提高了仓储管理岗位对熟练掌握物联网技术的要求。原有仓库管理人员9人，通过无人值守仓库试点后减少至3人，不再专门设置记账员。传统人工仓库中的领料发货、库存盘点、人工拣选等仓库保管员职能通过物资需求单位“自助领料”和仓储信息系统予以实现，现有的仓库管理人员只负责入库物资上架、库位调整等基础性工作。此外，传统仓库中记账员“日记账”、“月盘点”的岗位职能全部通过仓储信息系统自动完成，彻底消除了人工记账的计算失误和ERP系统数据录入的时间滞后问题，确保ERP库存信息的准确性和实时性，真正实现了仓库作业的无纸化管理，大幅降低了仓库管理的工作量和人力资源成本,实现了仓库人员的集约化和业务流程的高效化。

遇到突发应急抢修事故时，无人值守仓库的“自助领料”模式可实现全天候“随到随领”，完全消除了传统人工仓库“被动领料”导致工作时段外紧急领料时间难以控制的问题。当发生应急抢修时，物资领用人凭借门禁卡进出仓库，通过扫描紧急领料单上的条形码，确定所需物资的货架存储位置。当物资领用人携带所需物资靠近门禁系统后，无线射频技术自动比对物资领用信息，如发现实际领用物资与紧急领料单不符时，仓库自动发出警示提醒，门禁系统关闭。物资领用人准确领料并通过门禁系统后，仓储信息系统自动完成过账。

3、 物联网自适应系统

IP物联网自适应控制系统是自动化控制系统中第一个通过软件技术把Lonworks、BACnet和多种Internet标准集成到通用对象模型的应用程序环境并嵌入到控制器层级；并且支持标准的WEB浏览界面。IP物联网自适应控制系统不但兼容现行的常用现场标准总线协议，同时还能为非标准协议的链接提供工具软件，能给已建系统提供全面的软件技术支持。这样的集成实现了真正意义的多系统不同设备的无缝连接，最大程度的节省和保护业主的投资。

IP物联网自适应控制系统产品先进性如下：

（1）技术层面：

此系统应采用当今先进且成熟的系统及技术，为建筑物的运行提供高效的监控及管理平台，同时亦应为业主企业的运营与发展服务。

1）基于TCP/IP以及开放式协议的自控管理系统架构要求管理层网络支持TCP/IP协议，站可以通过网络把信息传送到任何指定的数据通信分站。现场控制网络要求采用符合标准通信协议的网络，同时现场控制器可以于网络完成控制功能

2）先进完备的系统数据库及其应用，提供企业级的数据库交互平台 3）运行可靠稳定的系统硬件设备及网络设备

4）基于IE以及WEB技术的、人性化的、便捷的且灵活的操作管理软件平台 5）软件系统嵌入式且配置灵活的现场控制器及其I/O模块 6）可靠耐用的现场监控元件

（2）管理层面：

所有的系统以及技术都是为建筑运行服务的，在技术层面的需求满足的情况下，针对建筑本身的功能特点而设计的系统控制、运行以及管理模式，是确保建筑高效、低耗且节能运行的关键。基于企业通用数据库、IE以及WEB技术的管理监控平台，提供个性化的管理运行模式以及开放式的应用接口及工具，实现完备的分散控制集中管理的运行模式，为建筑的运行提供整体的管理运行服务。

（3）运营层面：

系统上纳入业主企业整体管理体系，通过标准的数据库及网络技术融入业主企业整体资产管理体系，实现对其资产的整体管理；提高用户工作运营环境的舒适度；通过先进的技术手段以及优化的控制管理模式，实现对建筑耗能的监测、数据采集、能源绩效分析，利用最有能源策略实现能源使用效率持续改进。

IP物联网自适应控制系统可以非常容易地集成兼容不同厂商的不同系统产品，不仅可以最大限度的保护客户现在的投资，而且在有必要的时候可以方便的将新的设备添加进来。其最大的一个优势是可以任意的在管理层面以及现场控制层面对建筑物的所有机电设备进行完美集成，这样可保证集成的稳定与可靠，使得集成层面的精确控制真正成为可能。

中国物联网产业未来发展的4大趋势

趋势一：

中国物联网产业的发展是以应用为先导，存在着从公共管理和服务市场，到企业，行业应用市场，再到个人家庭市场逐步发展成熟的细分市场递进趋势。目前，物联网产业在中国还是处于前期的概念导入期和产业链逐步形成阶段，没有成熟的技术标准和完善的技术体系，整体产业处于酝酿阶段。此前，RFID 市场一直期望在物流零售等领域取得突破，但是由于涉及的产业链过长，产业组织过于复杂，交易成本过高，产业规模有限，成本难于降低等问题使得整体市场成长较为缓慢。物联网概念提出以后面向具有迫切需求的公共管理和服务领域，以应用示范项目带动物联网市场的启动将是必要之举。进而随着公共管理和服务市场应用解决方案的不断成熟、企业集聚、技术的不断整合和提升逐步形成比较完整的物联网产业链，从而将可以带动各行业大型企业的应用市场。待各个行业的应用逐渐成熟后，带动各项服务的完善、流程的改进个，人应用市场才会随之发展起来。

趋势二：

物联网标准体系是一个渐进发展成熟的过程，将呈现从成熟应用方案提炼形成行业标准，以行业标准带动关键技术标准，逐步演进形成标准体系的趋势。物联网概念涵盖众多技术、众多行业、众多领域，试图制定一套普适性的统一标准几乎是不可能的。物联网产业的标准将是一个涵盖面很广的标准体系，将随着市场的逐渐发展而发展和成熟。在物联网产业发展过程中，单一技术的先进性并不一定保证其标准一定具有活力和生命力，标准的开放性和所面对的市场的大小是其持续下去的关键和核心问题。随着物联网应用的逐步扩展和市场的成熟，哪一个应用占有的市场份额更大，该应用所衍生出来的相关标准将更有可能成为被广泛接受的事实标准。

趋势三：

随着行业应用的逐渐成熟，新的通用性强的物联网技术平台将出现。物联网的创新是应用集成性的创新，一个单独的企业是无法完全完成一个完整的解决方案的，一个技术成熟、服务完善、产品类型众多、应用界面友好的应用，将是由设备提供商、技术方案商、运营商、服务商协同合作的结果。随着产业的成熟，支持不同设备接口、不同互联协议、可集成多种服务的共性技术平台将是物联网产业发展成熟的结果。物联网时代，移动设备、嵌入式设备、互联网服务平台将成为主流。随着行业应用的逐渐成熟，将会有大的公共平台、共性技术平台出现。无论终端生产商、网络运营商、软件制造商、系统集成商、应用服务商，都需要在新的一轮竞争中寻找各自的重新定位。