物聯網的技術層次

時間:2023-10-09 11:02:16

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物聯網的技術層次

第1篇

醫院的信息化既要實現信息化管理,為信息技術提供施展平臺,由人提出,人與機進行交流;也要管理信息化,讓人與人之間的關系通過機器實現,使得醫院管理得到精確保障。

2013年Gartner技術成熟度曲線解釋了2010-2014年十大戰略性信息技術的變化趨勢,可以看到,大數據、物聯網、移動醫療和云計算。而在此背景下,上海市于2014年了《上海市信息化白皮書》,計劃3年內建成國內最大醫療與健康信息化服務基地,給整個上海市的衛生行業以及信息行業帶來了機遇和挑戰。

在大數據方面,要解決的關鍵問題是通過快速的數據流轉,海量的數據規模以及多樣的數據類型,獲取數據價值。物聯網概念的核心是,以人為中心,建立為人服務的物的基礎架構和應用體系,IBM曾提出的“智慧地球”理念正是基于物聯網的基礎。而移動互聯網在醫療領域的應用也越來越廣泛和深入,通過移動醫療,能夠提升工作效率,增強患者體驗,優化內部管理,實現健康服務。

第2篇

Abstract: In recent years, with the proposal and implementation of new concept of Wisdom Earth, Wisdom City, and Wisdom Community, a new opportunity and direction has been provided to the development of library. To provide wisdom service through the construction of wisdom library is a new idea of the future development of library service model. To strengthen humanistic care by building wisdom library, cultivating wisdom librarians and constructing information resources orienting at wisdom services is a new path to achieve the wisdom service of wisdom library.

關鍵詞: 智慧圖書館;智慧服務;人文關懷

Key words: wisdom library;wisdom service;humanistic care

中圖分類號:G251 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)18-0235-02

0 引言

隨著物聯網和互聯網+概念的提出和技術的迅速發展,圖書館的發展經歷了傳統圖書館、復合圖書館、數字圖書館三個階段,智慧圖書館成為圖書館發展的一個更高的階段,通過整合移動互聯網技術、VR技術、語義檢索技術、數據挖掘等技術在圖書館的應用來構建智慧圖書館,智慧圖書館正在改變著我們的獲取知識的方式習慣。

1 智慧圖書館的背景

智慧圖書館是以一種更智慧的方法,以信息技術為基礎,以智能化設備為支持,以智能化管理為目標。實現圖書館內的書與書相連、書與人相連、人與人相連等,除了書與人之間的相互聯系以外,將圖書館、網絡、數據庫、設備以及讀者統一在一個智能的體系中,跨時空廣泛互聯,為用戶提供智慧化服務。

2 智慧圖書館的概念

在百度百科搜索“智慧圖書館”,智慧圖書館是把智能技術運用到圖書館建設中形成的一種智能化建筑,是智能建筑與高度自動化管理數字化圖書館的有機結合和創新。[1]學術界關于智慧圖書館的概念,目前并沒有統一的概念。學者王世偉[2]認為,智慧圖書館尚處于起步階段,不論是學術研究還是建設實踐都有待探索和研究。數字圖書館發展到智慧圖書館不僅是信息技術的提升,還代表了時代的變革。信息技術解放了勞動力,改變了當代人學習觀念,使圖書館由一個館藏書籍的地方變成了另外一個學習的場所。

王世偉教授認為:數字化、網絡化和智能化是智慧圖書館的信息技術基礎,人與物的互通相聯是智慧圖書館的核心要素,而以人為本、綠色發展、方便讀者則是智慧圖書館的靈魂與精髓。綜合以上學者的觀點,給出的定義大多都是基于物聯網技術的,而物聯網側重的是媒介之間的互聯互通,主要應用是智能化管理。

3 智慧圖書館的特征

智慧圖書館具有三個明顯的特征:全方位感知、智能化、互聯互通。利用移動互聯網、物聯網、云計算等新興技術,如智能化、自動化、移動化、虛擬化的特點,讓圖書館中各個功能模塊能夠協調協作,更好的來提升圖書館智能化服務能力。服務更人性化、管理更便捷化、溝通閱讀不受空間的限制,這便是智慧圖書館的優勢。座位預約、3D導航、物聯網RFID自助借閱系統能夠幫助讀者更快的找到自己需要的資源。物聯網控制系統、云桌面等技術的應用,能夠減輕館員的工作量,解放勞動力,降低人力資源成本。大數據線上平臺、跨庫檢索、移動圖書館、微信圖書館等讓學生隨時獲取知識來源,最大限度地利用館藏資源,同時提供線上服務和溝通平臺,以更加智能化的、積極主動的方式滿足用戶對信息資源的需求。

4 智慧圖書館的構建

智慧圖書館作為當前圖書館發展理念的進一步延伸,是繼復合圖書館、數字圖書館后的圖書館呈現的更高發階段。它是基于移動互聯網和智能設備來實現圖書系統內部、圖書系統與讀者以及讀者與讀者之間的互聯互通,旨在以智能化的組織與管理機制為用戶提供更高層次的圖書館服務。智慧化圖書館主要由物聯網技術、智能設備、智慧服務構成,其構建可分為四個層面:物理層面、技術層面和服務層面、人文層面面。物理層面是基礎,技術層面是關鍵,而服務是圖書館的核心,人文關懷是目的。

目前智慧圖書館的構建已經取得了一定的成績,但是由于種種原因在發展中還是遇到各種瓶頸。因此,應從以下幾個方面構建智慧圖書館。

第3篇

關鍵詞:物聯網 傳感器 無線通信 云計算

中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(a)-0008-01

隨著云計算、傳感技術、無線通信技術、模式識別技術等技術的飛速發展,物聯網(Internet of Things)作為新時代的智能網絡應運而生,被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業發展的第三次浪潮,其巨大的社會價值和商業價值引起了世界范圍內工業界、學術界的廣泛關注。

1 物聯網概述

1.1 物聯網的概念

簡單而言,物聯網就是“物物相連的互聯網”,但物物相連僅僅是一種手段,最終的目的是實現人對物的全面智能化的控制。物聯網實質是依靠專用網、局域網或互聯網將物與物通過傳感器、控制器等設備,按照約定的協議有機的聯在一起,進行物與物、物與人之間的信息交換,最終實現智能化監督、遠程操控的目的。

1.2 物聯網體系結構

雖然業界未對物聯網體系作一個明確、統一的標準,但通過歸納各種觀點,物聯網體系結構大體可以分為感知層、網絡互聯層、資源管理層、信息處理層、應用層。

(1)感知層。

感知層是物聯網體結構的基礎層,分為數據收發和無線通信兩個部分,其中數據收發部分通過RFID、傳感技術、定位技術等,采集物品的各種必要的相關信息,并將信息發送至上層網絡;同時接受來自上層網絡的控制命令,按命令完成相應動作。無線通信部分使得物與物之間可以互聯互通,以滿足物體之間交換信息的需要。

(2)網絡互聯層。

網絡互聯層主要功能是實現各種網絡,如PSTN網、2G/3G移動網絡、互聯網等的相互融合,提供格式和地址轉換、路由等功能,最終的目的是把感知層所收集的數據安全、快速、準確的傳送到地球上任何需要的地方,以實現遠距離、大范圍的通信。

(3)資源管理層。

資源管理層主要功能是對資源進行統一管理和分配,包括初始化資源、監測資源的使用情況、合理分配資源、協調各個不同資源共同工作。

(4)信息處理層。

信息處理層提供對數據的查詢和挖掘,并通過對數據的語義分析,做出相應的處理決策。云計算技術為信息的分析和處理提供了重要的平臺。

(5)應用層。

應用層為物聯網的最終落腳點,物聯網歸根到底是為人提供各種智能服務,所以應用層是最終實現物與人交互的地方。應用層可以根據實際需要提供各種類型豐富的服務,如智能灌溉、智能環境監控、智能穿戴、智能家居、智能醫療等。

2 物聯網的應用領域

2.1 智能煙霧探測器

智能煙霧探測器通過各種先進傳感器,可以智能化的監測室內空氣的溫度、濕度、有害氣體濃度、花粉、空氣懸浮顆粒濃度等,并根據不同情況為用戶提出各種相應的凈化空氣和改造室內環境的建議。

2.2 智能行李追蹤技術

物聯網技術可以有效解決行李丟失問題,通過內置的GPS設備和數據蜂窩網絡,可以實時監測和追蹤每件行李的位置,對丟失的行李能快速找回。

2.3 智能穿戴產品

將傳感器集成在穿戴用品內,可以有效監測用戶身體的各種指標,如體溫、心率、呼吸頻率、脂肪、運動強度、燃燒熱量等,并對這些數據進行進一步分析,從而為用戶提出合理的建議,如提出如何改善睡眠質量和更合理運動的建議,以幫助用戶改善整體的健康狀況。

3 物聯網發展所面臨的挑戰

3.1 行業標準不統一

目前的物聯網相關企業在自己的領域獨自作戰,相關企業之間沒有統一和標準的通信接口,造成企業和企業之間的資源無法共享,產業比較分散。在物聯網建設的各個行業和環節上,如制造業、軟件業、運營業之間;傳感器、平臺接口、數據傳輸格式等各方面,都存在著行業壁壘和標準不統一的情況,阻礙著物聯網產業的發展。

3.2 安全問題

物聯網基于無處不在的無線網絡,當所有的設備被連接到網絡后,信息安全、網絡安全甚至國家安全問題也隨之而來,如何建立健全一套為物聯網所用的安全防護體系,是物聯網穩步發展必須要考慮和解決的問題。

3.3 編碼與尋址

在物聯網中要實現物與物之間的相互聯接,與互聯網中的計算機之間的相互聯接一樣,首先要解決所有物品的編碼唯一性問題,其次是通信尋址的問題,IPv6以其無狀態地址分配技術、高速IP移動性能、QoS技術等實現了物聯網網絡的高效性和可靠性,被視作目前物聯網的最佳尋址技術。

3.4 通信模式

物聯網的應用中物品密度往往很大,相鄰的兩個節點之間的通信距離往往很短,為了降低功耗、避免外界噪聲干擾及增加通信的安全性和隱蔽性,節點間的通信往往采用多跳通信模式,這需要在傳統的網絡協議算法上加以改進,或者另行設計一套全新算法來滿足物聯網中節點通信的要求。

3.5 成本問題

物聯網的建設往往耗資巨大,如對于信息采集和傳感設備、通信網絡的功耗、物聯網智能應用開發等各方面,都需要投入大量成本,面對未知的投資回報率,許多企業對物聯網僅僅是一種觀望的態度。

4 結語

物聯網技術正在飛速發展,物聯網的應用也在不斷推動,只有從標準、安全性、技術層面等很好的解決了物聯網發展所面臨的問題,物聯網才能真正的蓬勃發展,從而實現其巨大的社會價值和商業價值。

參考文獻

[1] 王坤.物聯網技術信息化應用[J].煤炭技術,2012(3).

[2] 錢志鴻,王義君.面向物聯網的無線傳感器網絡綜述[J].電子與信息學報,2013(1).

[3] 趙鈞.構建電信物聯網開放數據服務體系的思考[J].電信科學,2012(2).

第4篇

關鍵詞:物聯網;課程體系;實踐

一、設置面向機械裝備制造業的物聯網專業課程體系的必要性

所謂物聯網,就是基于物物相連的互聯網。物聯網具備以下兩大特色:一是在物聯網中,互聯網既是它的基礎又是它的核心,物聯網是通過互聯網生出的新事物,也可以說是互聯網的細分;二是物聯網的用戶端延伸和擴展的深度與范圍非常大,可以不夸張地說,它覆蓋了所有的物品,任何物品之間都是相互聯系的。

當下,機械裝備制造業發展快速,技術不斷升級,信息化與智能化成為了其顯著的特點。物聯網技術向工程機械領域逐漸滲透,應用也越來越廣泛,使得械裝備制造業變得更加智能與節能,基于物聯網的機械裝備成為機械設備制造業發展的趨勢。然而,當前基于機械裝備制造業的物聯網專業課程教學體系還不成熟,無法滿足社會對于該專業人才的需求。因此,加強基于機械裝備制造業的物聯網專業課程教學體系研究十分重要。

二、物聯網工程專業知識體系

物聯網工程專業是一門學科交叉度較高的專業,目前由于發展時間尚短,它的理論體系還不成熟。但是市場需求大,要求其盡快建立完善的教學體系。按照正常的工程專業標準對物聯網工程專業知識體系開展劃分,基本可以將其分成三大領域:通識基礎類知識模塊、綜合管理類知識模塊與專業技術類知識領域。隨著市場的發展,相關的企業對于物聯網專業人才的需求越來越大,學校面對這樣的形勢,應當根據市場的需求建設物聯網教學體系。就當前的市場與技術發展來看,物聯網工程專業知識體系應當包括感知識別、網絡構建、智能信息處理和創新應用等四個知識模塊。其中,感知識別、網絡構建知識模塊屬于物理基礎層次,偏重于硬件技術;智能信息處理、創新應用模塊則偏重軟件技術。

三、物聯網專業課程體系建設需考慮的因素

從已出版的物聯網工程教學課本來看,當前的課本內容比較高深,其中深奧的算法甚至連碩士和博士研究生都無法讀懂。大學課程教學的目標是教學生學會學習,而不是教學生掌握死的知識。如果只是“授之以魚”,學生雖然學會了卻不明白其中的道理,久而久之就會失去學習的興趣。因此,物聯網專業課程體系建設需要簡化教學內容。

物聯網工程專業要圍繞能力培養實施教育教學,專業的課程教學和實踐教學應該形成一個完整的體系,需要按照專業基本能力培養的要求組織課程教學和實踐教學的內容。探討如何將專業能力的培養落實到課程教學體系和實踐教學體系中,是提高物聯網工程專業教育水平的重要方面。

四、面向機械裝備制造業的物聯網專業課程體系的設置

1.專業基礎教育

專業基礎教育主要包括計算機基礎與專業導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統、專業英語等課程,突出專業定位和特色,擁有一定的廣度和深度,多起點同時推進,利于學生在全方位的學習中,找到適合自己的發展方向。

建設專業基礎課程體系,不能難度過大,過大的難度會降低學生的學習興趣;設計難度也不宜過于簡單,過于簡單可能會使一些核心內容無法傳授給學生。如果條件允許,課程都應當安排在實驗室,這樣有利于理論知識與實驗實踐的有機結合,從而使學生在實驗過程中更容易掌握理論知識,提高動手能力。

2.專業課課程結構設置

專業課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統原理、數字信號處理、數據庫系統原理、操作系統、編譯原理、匯編語言、微機系統與接口技術、物聯網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目,學生可根據自己的興趣與發展方向進行選擇學習。

3.實踐課程設置

物聯網機械制造課程內容繁多,不僅包含計算機、電子、通信、控制等知識,還包括機械的生產、制造、設計知識。對于剛剛接觸這一專業的學生而言,如果只從書中汲取知識養分,難以把抽象的書面知識與實際應用聯系在一起。所以,教師要重視實踐課程的開展,利用實驗室、物聯網應用樣板間、與企業合作等方式使學生接觸到真實的物聯網技術,明白自己研究的是什么。總之,開展實踐與實驗室教學可以提升學生的學習興趣,幫助學生掌握技術發展的最新動態,保證學生在技術層面全面了解物聯網,掌握物聯網應用技術。

參考文獻:

第5篇

關鍵詞:企業管理;企業效能;創新

以互聯網為代表的技術創新革命,正對全球產業格局產生變革性影響。“互聯網+”時代的到來,倒逼產業積極擁抱互聯網、實現從“鼠標+磚頭”向線上線下協同發展的自我革新。如何順應新趨勢、把握新機遇,通過加強企業管理,不斷增強企業的創新力、競爭力、貢獻力,推動產業轉型升級,是各國企業面臨的共同挑戰。

一、企業管理現狀及問題分析

(一)觀念滯后,缺乏創新

技術創新革命的本質是對資源的整合與重塑,誰掌握了創新思維并大膽變革,誰就能占領未來發展制高點。然而,在過去創造了無數輝煌的企業,往往容易躺在過去的功勞簿上,以慣性思維來擁抱新技術、擁抱互聯網。殊不知,在技術創新與產業變革的時代,過去成功的經驗,恰恰會成為現在失敗的原因。

美國老牌企業、世界500強柯達,1991年時的技術水平領跑全球同行業企業10年。柯達率先發明了數碼攝像技術,并引發了全球影像行業的變革,然而柯達最終卻“慘死”在了自己研發的數碼技術手中。究其原因,正是管理層深怕該項技術沖擊當時柯達如日中天的膠卷生意,使柯達失去已有的輝煌,一直沒有給予足夠的支持。2005年,當其他品牌的數碼相機橫掃市場、吞噬膠卷市場份額時,管理層才意識到應用新技術進行變革的重要意義,投入巨資意圖力挽狂瀾,但為時已晚。2012年,柯達申請破產保護,“慘死”在自己發明的技術手中。

(二)機制不暢,轉身太慢

互聯網等新技術的應用,打破了信息壁壘,拉近了企業與終端消費者之間的距離,倒逼企業不斷調整、不斷轉型、不斷創新。企業制勝的法寶不再是持久戰,而是閃電戰。然而,各國企業、尤其是大型企業,普遍存在決策過程冗長、溝通效能低下等問題,嚴重影響了轉型速度,甚至因此錯失重生機會。

百年品牌通用汽車,2008年在抵御全球金融危機中宣布破產。導致通用破產的根本原因,不是金融危機,而是大型企業的通病――管理官僚、機構臃腫、層級過多、決策緩慢。通用汽車總部在美國,在全球其他國家又分設了一批總部,既有按地域劃分的地區總部,也有按職能劃分的管理總部、營銷總部、研發總部、生產總部。在通用發展的高峰期,其全球有85個總部,50多位全球副總裁。但遇到公司重大決策時,這些總部和副總裁都無權決策,必須向總部的總部、即美國總部提交決策,決策周期往往在3年甚至5年,缺乏應變能力,在新能源汽車、智能汽車等領域,喪失了領跑行業的最佳時期,最終在全球金融危機的催化下轟然倒下。

(三)急功近利,忽視人才

人是企業管理的核心要素,高度的凝聚力、人盡其才,是企業做大做強的關鍵。然而,在新技術層數不窮的今天,一些企業往往專注于創造、滿足市場需求,單純依靠業績激勵員工,而忽視了自我實現等更高層次的需求。在經濟環境良好、企業發展呈向上趨勢時,這一問題不易顯現。一旦經濟形勢趨緩,或企業發展遭遇瓶頸,企業將很難留住人才。

被日本經濟界譽為高新技術希望之星的明星網,曾創造了300多人打造44億日元年銷售額的業界奇跡。然而,明星網把員工視為賺錢機器,公司高層與中層、基層員工之間缺乏扁平化的、伙伴式的溝通機制,不愿傾聽員工們的訴求,也不采納員工們對公司發展提出的建議,導致明星網人心渙散,核心人才相繼離職,在創造了連續十年高速發展的神話后、破產倒閉。

二、加強企業管理的途徑分析

(一)創新觀念,保持好奇

企業的發展關鍵取決于管理層的素質。由互聯網引發的全球第三次工業革命,正在對所有傳統產業進行滲透式變革。大數據、云計算、物聯網等一批新技術層出不窮,要求管理層保持好奇、不斷學習,用互聯網思維、推動企業從滿足市場需求向創造市場需求轉變,從經營企業向整合產業鏈、打造行業平臺轉變,使企業在新技術浪潮中,保持競爭力、做大影響力。

(二)優化體制,快速反應

技術革新時代的到來,對企業的反應速度提出了更高要求。面對瞬息萬變的市場發展,慢一拍就有可能被淘汰。因此,科學迅速的決策機制,是企業在新技術浪潮中保持生命力的關鍵。這就要求企業對現有的、強調集權的體制進行優化革新,實施扁平化的管理機制,既加強集權,又合理分權,以提升企業應對市場變化的轉型速度。

(三)以人為本,留才有方

人力資本價值的不斷增值,是企業健康發展、持續發展的本源。隨著技術革新時代的到來,人才的訴求與自我實現也在發生變化,正在從過去的但求安穩、盡忠職守,向尋求認同、實現價值轉變。這就要求企業在管理過程中用心珍愛人才、用好人才、發展人才。

以亞馬遜公司為例,亞馬遜人才管理的核心理念是不拘一格。公司員工中,既有大型IT公司的逃兵,也有抽象派藝術家、搖滾樂手、職業運動員,還有常春藤名校語言文學領域的博士學者,除此之外,還有獲得3個學士學位、會五種語言的員工。每當談起員工的這些多樣化背景,公司高層都引以為傲。因為當這些背景復雜卻一致認同公司發展理念的人才聚集在一起時,就能利用以往在其他行業的工作經歷、利用他們的創意,為公司帶來價值。也正是由于這種互信,亞馬遜的員工忠誠度比同行平均水平高出1.8個百分點。

結束語

不斷提高企業管理效能,是企業保持生命力、競爭力與創造力的根本。以互聯網為代表的技術革新時代的到來,對企業管理模式提出了顛覆性的要求。傳統企業要跑贏市場、持續發展,必須用互聯網思維改造企業管理的各個環節,破除觀念滯后,缺乏創新,機制不暢、轉身太慢,急功近利、忽視人才等發展瓶頸,不斷創新觀念、優化體制、以人為本,在多變的市場環境中,為企業確立新的、可持續的競爭優勢。(作者單位:中鐵建設集團)

參考文獻:

[1] 《國家新型城鎮化規劃(2014-2020年)》解讀.中國經貿導刊[F].2014,(12).

第6篇

如何從計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業協同創新的角度構建網絡管理的實踐思維模式,是網絡管理課程實踐教學改革,亟需研究并解決的問題。嘗試從信息哲學的角度探析該問題,應用信息哲學視角下的教育新范式,加強網絡管理的基本信息理論教學,并通過信息哲學的方法論意義在信息-語義-智能的多維度立體化層面的啟示,幫助相關專業本科生構建網絡管理的實踐思維模式,最終有利于從協同創新的角度推進網絡管理課程的實踐教學改革。

關鍵詞:

網絡管理實踐;思維模式構建;信息哲學

1研究背景

作為計算機類網絡工程專業與物聯網工程專業網絡管理與安全課程群的一門重要課程,網絡管理課程旨在培養相關專業本科生的網絡管理實踐能力。依據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》提出的“建立高校分類體系,實行分類管理”這一高等學校發展思路[1],作為一所地方工科院校,我校面向本科生穩步推進“721”梯級、分類、多元人才培養模式改革。按照這一改革思路,網絡工程專業與物聯網工程專業本科生的網絡管理實踐思維能力培養顯得尤為重要。結合實際的教學經驗,已提出以協議分析為導向的本科生網絡管理能力培養模式[2]。然而,在將以協議分析為導向的本科生網絡管理能力培養模式應用于網絡工程專業與物聯網工程專業的網絡管理課程教學過程時,學生對網絡管理的基本信息理論理解得不夠透徹,不能很好地利用已有的網絡管理數據模型進行具體應用開發。因此,如何從計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業協同創新的角度,構建相關專業本科生的網絡管理實踐思維模式,是亟需研究并解決的問題。

2本科生網絡管理實踐思維模式的構建

為了實現利用協議分析解決網絡管理中的實際問題這一能力培養總體目標,將以協議分析為導向的類比教學法和發散教學法應用于計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業的網絡管理課程教學中。經過教學實踐,相關專業本科生的網絡管理能力有了一定程度的提升。然而,在具體實施的過程中,仍存在一些問題,其中的主要問題在于學生對網絡管理的基本信息理論理解得不夠透徹,不能很好地利用已有的網絡管理數據模型進行具體應用開發。因此,亟需推進網絡管理課程的實踐教學改革,從而更好地幫助本科生培養以協議分析為導向的網絡管理實踐能力。對于本科生而言,網絡管理的基本信息理論學習主要在于遞進地理解簡單網絡管理協議(SimpleNetworkManage-mentProtocol,SNMP)的抽象語法表示(AbstractSyntaxNota-tionOne,ASN.1)語言、管理信息結構(StructureofManage-mentInformation,SMI)、管理信息庫(ManagementInformationBase,MIB)與MIB樹。實際上,SNMPMIB屬于網絡管理信息理論中的數據模型,它是針對實現者的細節層次上的具體模型,而網絡管理信息理論中的信息模型則是針對設計者和操作者的抽象層次上的概念級模型[3]。在網絡管理信息理論中,相對于信息模型,數據模型定義在更低的抽象層次,包含許多的細節。它用于為實踐者服務,包括許多針對具體實現與協議的構造。因此,在本科生網絡管理課程實踐教學過程中,應引導學生更多地關注于面向網絡管理協議的數據模型與信息模型及相關應用開發。考慮到網絡工程專業和物聯網工程專業的本科生對網絡管理信息理論的理解不夠透徹這一目前存在的主要問題,在將以協議分析為導向的本科生網絡管理能力培養模式應用于計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業時,嘗試在信息哲學的視角下從這兩個專業協同創新的角度構建網絡管理的實踐思維模式。

3信息哲學視角下的教育新范式

現代信息技術的快速發展直接或間接地引發了關于信息的哲學思考,而早在20世紀80年代,鄔焜已提出,信息哲學是區別于所有其它哲學的一種元哲學或最高哲學[4]。牛津大學的弗洛里迪(L.Floridi)也提出信息哲學是一門成熟的學科這一基本論點。網絡管理課程作為計算機類網絡工程專業和物聯網工程專業網絡管理與安全課程群的一門核心課程,目前其教學過程占主導地位的仍然是網絡管理技術能力方面的培養,而相關的信息模型和數據模型等基本信息理論由于理解上的困難,不容易引起本科生充分的重視,這將可能導致該課程的實踐教學環節仍然停留在簡單的驗證和模仿層面,不利于培養本科生在實踐過程中處理具體網絡管理問題的綜合分析能力。俄羅斯科學院信息科學問題研究所的康斯坦丁•科林指出,將信息科學作為基礎科學和一般教育課程學習的新的科學原則,從而形成一個教育的新范式,其中的一個重要問題在于建立一個新的信息科學領域的前瞻性結構,以便于更好地適應現代科學和教育事業的發展潮流[5]。因此,通過借鑒對教育中信息科學的哲學問題的現有研究,考慮應用信息哲學視角下的教育新范式,加強網絡管理相關的信息模型和數據模型等基本信息理論的培養,推進網絡管理課程的實踐教學改革,從而支持計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業的協同創新,進而嘗試構建網絡管理的實踐思維模式,引導本科生在面臨移動互聯網和軟件定義網絡(Software-DefinedNetworking,SDN)等各種新型網絡時,利用網絡管理實踐思維模式解決不同網絡管理環境中的具體問題。

4信息哲學對構建網絡管理實踐思維模式的啟示

與其它網絡協議原理相比較,本科生在網絡管理協議的實踐過程中存在的主要難點在于,容易過分地依賴現有的SNMPMIB工具,卻很少通過深入理解網絡管理相關的信息模型和數據模型等基本信息理論,從而難以構建網絡管理實踐思維模式,進而無法針對不同的網絡管理場景自主進行具體應用開發。考慮到這一實踐教學難點,嘗試利用信息哲學視角下的教育新范式探析相關專業本科生網絡管理實踐思維模式的構建問題,以幫助本科生更加深刻地理解ASN.1語言與SNMP的SMI和MIB的實質,進而實現網絡管理課程在網絡工程與物聯網工程這兩個專業的協同創新。在構建網絡管理的實踐思維模式時,不是將ASN.1、SMI和MIB這些語法知識簡單地灌輸給本科生,而是首先幫助本科生從網絡管理信息模型的角度建立SNMPMIB的樹型結構,進而從更高的抽象層次理解網絡管理數據模型和信息模型等相關的基本信息理論。利用信息哲學的方法論意義,在網絡管理的實踐教學環節,將事實上的網絡管理標準SNMP相關的ASN.1、SMI和MIB從網絡管理工具和技術層面,推進到信息-語義-智能的多維度立體化層面,這將有利于本科生從融合的角度理解網絡管理的信息理論等基本理論,從而更好地理解網絡管理的自動化目標[6]。在信息層面上,信息哲學的創新方法論啟發在網絡管理課程的實踐教學環節中應引導本科生進行SNMPMIB樹的解析,這樣網絡管理的焦點集中于網絡管理信息理論的數據模型上,進而在語義層面上,網絡管理數據模型包含各種被管對象,通過SNMP獲取管理信息,在實踐過程中引導本科生理解這些管理信息的具體含義,依據SNMP的SMI,由MIB被管對象的DESCRIPTION部分闡明,最終在智能層面上,面向網絡管理的自動化目標,引導本科生通過實踐教學環節分析網絡管理信息之間的關聯,為自動網絡管理系統的設計與實現奠定基礎,從而在信息-語義-智能的多維度立體化層面上構建網絡管理的實踐思維模式。更進一步,從網絡工程與物聯網工程這兩個專業協同創新的角度,獨立于具體實現與協議的構造,利用信息哲學的研究成果,整合計算機網絡與物聯網的網絡管理信息理論體系,利用已有的網絡管理協議應用程序編程接口(Ap-plicationProgrammingInterface,API)幫助本科生構建網絡管理實踐思維模式,通過構建的網絡管理實踐思維解決不同網絡管理場景中的具體問題,以適應新型網絡的管理需求,例如面向計算機網絡、物聯網、移動互聯網和SDN的綜合網絡管理。給出信息哲學視角下計算機類網絡工程專業與物聯網工程專業在網絡管理課程實踐教學環節中的協同創新思路。從信息哲學的視角出發,計算機類網絡工程專業與物聯網工程專業在網絡管理課程實踐教學環節可以采用一種協同創新思路,以網絡管理信息理論中針對設計者和操作者的抽象層次上的概念級模型———信息模型為核心,包括網絡管理信息模型的定義、加載、解析與瀏覽。通過在實踐教學環節利用已有的網絡管理協議API幫助本科生構建網絡管理實踐思維模式,使其思維不局限于網絡工程專業或物聯網工程專業,從而在面臨移動互聯網和SDN等各種新型網絡時,逐步具備解決新的網絡管理實踐問題的綜合分析能力。

5結語

本文通過應用信息哲學視角下的教育新范式,加強網絡管理相關的信息理論和數據模型等基本信息理論的教學,從而利用信息哲學的方法論意義在信息-語義-智能的多維度立體化層面的啟示,幫助本科生構建網絡管理的實踐思維模式,最終旨在推進計算機類網絡工程與物聯網工程這兩個專業在網絡管理課程實踐教學環節中的協同創新。

作者:徐慧 王春枝 葉志偉 宗欣露 單位:湖北工業大學計算機學院

參考文獻:

[1]中華人民共和國教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)[Z].2010-07-29.

[2]徐慧,王春枝,陳宏偉,宗欣露.以協議分析為導向的本科生網絡管理能力培養模式探討[J].計算機教育,2013(14).

第7篇

【關鍵詞】物聯網技術;消防安全管理;應用

1引言

作為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮,物聯網在世界范圍內發展起來,并逐漸滲透進人們生產生活的各個領域。例如,物流配送、智能交通、智能家居、公共安全、生態環境、智慧城市等[1]。而在消防安全管理領域中引入物聯網技術,能夠從整體上優化消防安全管理的水平,能夠有效解決消防安全隱患難以發現等問題,以最大限度地保證人民群眾的人身財產安全[2]。

2物聯網概述

2.1物聯網的含義

物聯網(InternetofThings,簡稱IoT)是一種按照約定協議,利用射頻識別技術(RFID)、GPS、激光掃描器等傳感設備進行物網連接,具有全面感知、傳輸可靠、智能處理、智能控制等功能特征的網絡。簡單來說,物聯網就是在互聯網的基礎上拓展而來的萬物互聯的網絡。可以說,物聯網的核心是物物相聯,靈魂是傳感和識別,骨架是網絡通信,核心是計算。2.2物聯網的特點首先,物聯網具有異構設備互聯化的特點。物聯網環境下,不同型號、不同類別的RFID標簽、傳感器、手機等各種異構設備,能夠利用無線通信模塊、標準通信協議形成自組織網絡。且這些異構網絡在運行不同協議時,可通過網關進行聯結,從而實現不同網絡間的信息共享。其次,物聯網具有管理及處理智能化的特點。物聯網能夠將海量數據可靠且高效地組織在一起,這就為行業應用提供了智能支撐平臺。最后,物聯網具有應用服務鏈條化的特點。物聯網能夠覆蓋企業運行的所有步驟,能夠帶動整個企業甚至行業的整體信息化進程。

2.3物聯網體系架構

物聯網主要分為感知層、網絡層、應用層三個層面。首先,感知層由各種傳感器、傳感網節點、短距離組網設備等構成,主要負責數據采集和數據處理,涉及傳感器技術、射頻識別技術(RFID)、GPS技術、嵌入式系統、傳感器組網技術、協同信息處理技術等。其次,網絡層主要負責傳輸感知層獲取的數據,還要滿足不同設備能夠自由接入不同網絡,涉及互聯網技術、移動通信技術、短距離無線通信技術等。最后,應用層由各種管理設備和顯示設備構成,構建滿足人們各種需求的系統平臺,主要負責與用戶連接,涉及云計算、人工智能、中間件等技術。

2.4物聯網關鍵技術

2.4.1自動識別技術自動識別技術(AutomaticIdentificationandDataCapture)是目前普遍使用的、發展相對較快且相對主流的識別技術,是一種能讓物品“開口說話”的技術,即通過一定識別裝置對各類物體信息進行自動識別,并傳輸給計算機處理系統進行一系列智能處理。自動識別技術可分為條碼識別技術、生物識別技術、圖像識別技術、磁卡識別技術、IC卡識別技術、光學字符識別技術、射頻識別技術等。其中,射頻識別技術(RadioFrequencyIdentification,簡稱RFID)被認為是21世紀最有發展潛力的信息技術之一,是應用領域最為廣泛且最為重要的識別技術之一。因此,本文主要探討射頻識別技術(RFID)。首先,與其他自動識別技術相比,其有著以下優點:采用電子技術,借助芯片,且芯片功耗較低、讀寫較為準確;標簽體積小,更易嵌入其他材料或物體之中;射頻技術透過外部材料即可讀取數據,且能夠對高速運動中的物體進行識別、讀取;可在同一時間識別多個標簽,且這些標簽信息之間獨立互不影響;數據存儲量更大,且穩定性好等。其次,射頻識別系統主要由射頻標簽、射頻接收基站、應用系統三部分構成。射頻標簽嵌入被識別物體,向外界收發射頻信號,一般分為主動式標簽(有源電子標簽)和被動式標簽(無源電子標簽)。射頻接收基站一般分為固定式和移動式兩種模式,主要負責向射頻標簽發送無線信號,并接收射頻標簽發回的無線信號,在將接收的無線信號解碼處理之后將數據傳輸至上層應用系統。位于系統頂層的應用系統主要負責接收射頻接收基站的數據,并控制基站的工作狀態;管理接收的數據,并經過計算處理將其儲存至后臺;接收外界終端的指令信息,并將轉換后的信息發送至基站執行,以此來實現人機交互。

2.4.2傳感器組網技術如何能讓區域中的傳感器構成網絡組,實現高效協調運轉是傳感技術應用的關鍵。為更好地解決這一問題,傳感器網絡也在不斷發展完善,其中無線傳感器網絡技術以其低功耗、低成本、低復雜度、低數據速率的特征得到了人們的普遍青睞。無線傳感器網絡一般采用星狀網、樹狀網、網狀網三種組網方式,借助工作于ISM頻段和FSK調制方式的射頻芯片,以及微控制器、少數外圍器件組成專用或適用強的無線通信模塊。其中的數據傳輸協議通常是簡單透明的,就算是加密協議也是較為簡單的,這就使得人們只要遵循一定規則進行操作即可傻瓜式地實現無線數據傳輸。無線傳感器網絡體系可分為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層,若再應用中間件思維,則可使網絡更具層次化、模塊化。

2.4.3無線通信技術隨著信息技術的不斷發展,衛星通信、以太網、現場總線、GPRS、GSM等通信技術層出不窮。而受工業現場環境的制約,短距離無線通信技術受到人們的普遍青睞。其具有信息傳輸快捷、靈活、安全等特征,在物聯網中有著極為廣泛有效的運用。短距離無線通信技術主要有以下幾種。一是藍牙技術(Bluetooth)。其主要采用2.4GHzISM頻段和1600MHz快速跳頻技術,具有全球開放性、通信簡單、傳播速度快、抗干擾能力強、使用簡單等特點,但僅限于在小于十米內的距離范圍內具有良好的通信質量和效果。二是ZigBee技術。其具有良好的網絡拓撲能力,每個ZigBee節點都可進行獨立監控,支持距離擴展,擁有低成本(協議沒有專利費)、低功耗(傳輸速率低,發射功率小,擁有休眠模式)、低時延(休眠到激活時間短)、網絡容量大(可連接200多個設備和100多個網絡)、組網靈活、傳輸可靠(在數據傳輸之后會等待接收方確認信息,并采取碰撞避免策略來避免數據發送沖突)、信息安全(采用特別加密法進行數據循環冗余校驗)等特點。三是Wi-Fi技術。其支持多種網絡協議的加密傳輸,傳輸距離可達100m,傳輸速度可達54Mbps,但傳輸的安全性和傳輸質量還有待提升。四是IrDA技術。其依靠紅外線進行點對點的數據傳輸,具有體積小、功耗低、連接方便、保密性強、安全性強等特點,但由于存在視距限制,在運用時要先保證位置的確定性才能實現靈活傳輸。

3物聯網技術在消防安全管理中的應用

3.1在消防安全管理服務平臺構建中的應用

消防安全管理服務平臺旨在橫向覆蓋消防監督、縱向貫通各級消防部門,對消防信息進行實時采集和實時發送,對威脅消防安全的不穩定或不安全因素進行提前預警,以進一步提升消防工作效率和質量。該平臺綜合運用物聯網技術、互聯網技術、數據融合技術等新一代信息技術,實現數據采集、存儲、展現、分析等消防管理環節。可采用分布式廣域網結構,并將系統的整體結構分為物聯智能感知層、網絡傳輸層、數據管理層、應用層(Web平臺)。其中,物聯智能感知層將通過傳感設備、射頻識別技術(RFID)等采集消防信息;網絡傳輸層將采用基于TCP/IP的網絡結構,利用有線、無線等接入方式進行組網,利用TCP/IP或電話線進行有線傳輸、GPRS或CDMA進行無線傳輸等;數據管理層將融合采集到的信息,并進行計算和處理;應用層則負責提供不同的消防服務。就消防數據采集系統設計來說,硬件設計可采用ZigBee技術支撐的基本框架,具體包括路由器、采樣終端設施、網絡協調器等組成的無線傳感網絡和采集終端。由ZigBee協議處理和上傳終端采樣傳感器收集到的信息,這些信息由路由器接收、處理之后被傳送至ZigBee協調器,再由協調器將接收的信息上傳至Web網絡,經過一系列匯總處理之后信息將被傳輸至系統平臺,以此來完成數據采集為后期決策、分析提供相應依據。軟件設計則包括操作系統和應用軟件,整體采用嵌入式系統,主要涉及板極支持包(BSP)、RS232通信軟件、DM9000網卡通信軟件、ZigBee協議棧等。就平臺Web層系統設計來說,主要包括平臺通知公告管理功能、平臺審閱通知功能、平臺短信通知功能、信息管理功能、日常檢查功能、監督抽查功能等模塊,其中涉及數據信息的存儲和處理可采用數據庫等技術。

3.2在其他消防安全管理工作中的應用

第一,就消防資源的動態管理而言,可采用射頻識別技術(RFID)、GPS技術、無線傳感器網絡技術、計算機處理技術、移動通信技術、云計算技術等構建基于B/S架構的消防裝備管理系統。首先,可通過射頻識別技術(RFID)采集消防車輛和消防裝備信息,并采用“一裝一標”的方式來綁定RFID標簽,在信息采集完成之后需要上傳至消防指揮調度系統,以便實現裝備出入庫、電子驗證、報警處理等智能化管理。其次,可采用消防指揮調度專線網絡進行通信;采用數據庫服務器、Web服務器等進行數據的存儲和處理等;采用TCP/IP數據傳輸協議、HTTP協議等進行傳輸。通過物聯網技術,消防資源得以實現動態的智能化統籌管理,并有效提升消防部隊的戰斗能力。第二,就消防遠程監測管理而言,可借助互聯網技術、無線通信技術、云計算技術、大數據技術等構建基于物聯網技術的消防安全管理監測平臺,并開發手機終端APP、建立B/S架構模式的云平臺,便于對消防對象、環境、人員等的狀態進行感知、傳輸和處理。具體來說,可利用用戶信息傳輸裝置及協議解析與轉換、數據接口監測等方式,對不同型號和不同廠家的有源類消防設施(火災報警控制器、自動噴淋滅火系統、疏散指示系統等)的反饋信息進行采集識別,一旦接到故障信號或者報警信號,監管人員則可借助用戶信息傳輸裝置將信息傳送至消防安全管理監測平臺;利用壓力傳感器、NB-IoT技術實時監測消防管網的水壓,利用射頻識別技術(RFID)、ZigBee技術、GPS技術、GIS技術等實時監測室內外可移動的消防設施和器材(滅火器、水帶等)的在位狀態和位置信息,利用人臉識別技術、圖像處理技術等監督消防控制室值班人員的在崗情況,利用視頻監控系統、數字圖像形態學方法識別消防管閥的啟閉狀態;利用IoT/LoRa無線數據傳輸模塊實時遠程監測獨立煙感故障、火災報警等信息。如此,基于物聯網技術的消防安全管理監測平臺的構建能夠評估火災風險,協助做好防火巡查工作,提高相關部門的防火工作管理能力。最后,就消防應急救援管理而言,可借助物聯網技術構建智慧消防戰斗指揮體系。例如,在滅火救援中,可利用各種感知設備、視頻采集設備、應急通信系統等獲取現場的音視頻數據,實時掌握火情發展態勢,便于指揮人員依據火場動態進行救援力量、裝備等方面的部署和精確指揮,同時也便于戰斗在一線的消防人員進行精準救援。

4結語

第8篇

關鍵詞:智能電網;智能電網建設;評價指標體系;傳感器網絡

中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2011)33-0117-02

目前我國對于智能電網的研究已經進入建設階段,2009年5月,中國國家電網公司公布了以信息化、數字化、自動化和互動化為特征的“堅強智能電網”為特征的研究成果,緊接著又推出了智能電網的建設,第一次正式提出了加快建設以特高壓電網為骨干網架,各級電網協調發展的統一堅強智能電網的目標。從此,拉開我國建設智能電網的熱潮;2011年開始,安徽電網已經開始全面推廣建設智能型變電站;未來,我國還將參與制定智能電網的標準體系。

一、智能電網介紹

關于智能電網定義為:“運用先進的網絡分析技術及新的智能化技術手段,將電力企業的各種設備、控制系統、生產任務及工作人員有機地聯系在一起,在一種‘公共信息模型’(Common Information Model,CIM)的基礎上自動收集和存儲數據,對供電系統的運行及電力企業的經營管理進行全面、深入的分析,客觀正確地優化其資產管理和供電服務”。

美國能源部現代電網委員會的定義,智能電網是將先進的傳感技術、控制理論、通信等先進技術集成到現行的電力系統的輸配電領域的一項綜合技術。現實中,智能電網(Smart Grid)即為將信息技術、通訊技術、計算機技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網,它具有提高能源效率、減少對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗等多個優點。

目前,智能電網還沒有一個明確的定義。智能電網與傳統電網的區別,可從技術層面和管理層面進行區分,智能電網從技術層面來看,將會在發電方式、通信方式、電量監測、保護定值、數據分析和事故恢復等各方面發生重大改變;從管理層面來看,將會在調度模式、設備檢修和供電服務等各方面發生重大變革。

二、智能電網建設

世界各國建設智能電網的重點和目標不同,但是無論是美國、歐洲的智能電網還是中國的智能電網,都應具備智能電網的基本特征:自愈性、供需互動性、兼容性、集成化。根據各國對于智能電網的研究和建設,未來下面這些領域將不可避免的成為各國在智能電網建設建設方面競爭的主戰場:(1)先進的相量測量和廣域測量技術;(2)先進的三維、動態、可視化技術;(3)高級計量,如無線、自動計量讀數;(4)需求響應;(5)先進的配電自動化;(6)分布式發電技術及電力儲能技術等。

智能電網建設建設任務包括:電網各個環節重要運行參數的在線監測,從安全性、可靠性、可調節、抗擾動等方面加強對設備狀態的預測、預防、調控,基于可靠監控信息建立輸電線路的輔助決策和配電環節的智能決策,加強與用戶間的雙向互動,開拓新的增值服務。而這些智能化任務的實現,必須依托于透徹的信息感知技術,可靠的數據傳輸和健全的網絡構建技術,以及海量感知信息的智能管理和多級數據處理技術(見圖1)。

傳感器網絡可以在人跡罕至和環境惡劣的地方使用,利用部署在目標區域內的大量節點,協作地感知、采集各種環境或監測對象的信息,獲得詳盡而準確的信息。在智能電網中,完全可以利用依靠物聯網所建立數量龐大的終端傳感器等采集設備,從輸配電側到用電側的各類設備上采集所需數據信息,同時這些數據信息通過物聯網和其上層的互聯網技術進行傳遞和交換,為智能電網的各種應用提供數據支持,有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源,使信息通信基礎設施資源服務于電力系統運行,提高電力系統信息化水平,改善現有電力系統基礎設施的利用效率。物聯網技術應用于智能電網,將能有效地為電網中發電、輸電、變電、配電、用電等環節提供重要技術支撐,為國家節能減排目標做出貢獻。因此物聯網完全可以成為推動智能電網發展的重要技

術手段。

三、電網建設面臨的問題

建設堅強智能電網是國家電網公司準確把握國際、國內電力發展的最新趨勢,但是在建設過程中可能會遇到如下一些問題:

1.智能電網建設在發電、輸電、變電、配電、用電及調度各方面仍存在著一些問題。由于間歇性電源,特別是新能源,時有時無,電網怎么接納新能源,如何準確預測、監測、分析和控制,以提高可再生能源的機網協調運行水平,仍然有待進一步研究。

2.從外部因素看:(1)環境約束條件在不斷增強,中央政府對建設用地的審批要求日益嚴格。(2)國家能源發展戰略繼續深入推進,節能減排、節能調度對發電計劃和運行方式提出了新的要求;新能源大規模集中開發要求電網具備更強、更靈活的接入能力。(3)跟隨電力體制改革的進程,電力市場建設也將逐步推進,與之對應的電網運行方式對電網建設的協調性、針對性提出了進一步的要求。(4)電力需求層次在不斷提升,電網的供電質量和可靠性將逐步成為社會大眾關注的焦點,但是由于能源問題,電源點供應的不確定性給滿足更高層次的電力需求帶來了難度。

3.從內部因素看:(1)電網大面積停電的風險十分突出。(2)電網運行的突出問題,很難再依靠原有思路解決。全網不少地區短路電流全面接近限額,通過局部調整網架結構解決問題,變得非常困難。電網發展形勢的這些根本性變化,要求創新建設體系,突破關鍵技術,加快電網建設方式的根本轉變,勢在必行。

4.新能源接入后,對系統的穩定性影響也需進行考慮;在輸電方面,由于FACTS等輸電技術的大量應用,應盡快解決FACTS等輸電新技術的國產化問題;變電方面,解決智能化變電站的研究和推廣問題及全站一次設備的智能化問題;配網方面,重點解決用戶用電效率低的問題及智能化電表的應用問題;調度方面,解決大電網安全運行問題及新能源、可再生資源接入的控制問題以及事故狀態下電網如何自愈的問題。

四、建設工作建議

為適應新形勢下的智能電網發展需要,建設工作必須嚴格服從于堅強智能電網發展戰略,始終圍繞堅強智能電網的特征和內涵,強化理念和思路的創新,結合重點項目的平穩推進,徹底轉變傳統思維方式和技術手段。

智能電網項目評價是電網建設工作的關鍵環節,評價指標體系的建立直接關系到方案評審的結果。構建智能電網項目評價指標體系時,應充分考慮到項目經濟性、技術性、安全性、社會性,環節友好性等方面的要求,并充分遵守如下基本原則:(1)全面性,評價指標盡可能的反應出智能電網的內涵和特點;(2)客觀性,指標應能夠客觀地揭示智能電網的實際情況;(3)易實現性,評價指標要能夠方便測量和計算,所需數據能夠和目前統計指標相銜接;(4)典型性,所選指標應能夠突出主要問題。

建立好合理的指標體系后,選擇科學先進的評價方法,合理的給指標賦權,以最終得到科學的建設方

案。

參考文獻

[1] 余貽鑫,欒文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源,2009,25

(1).

[2] 余貽鑫,欒文鵬.智能電網評述[J].中國電機工程學報,2009,29(34).

第9篇

關鍵詞:物聯網 煤礦 應急管理

中圖分類號:F407.21 文獻標識碼:A

文章編號:1004-4914(2013)01-257-02

一、引言

煤炭作為我國最重要的能源之一,其安全生產狀況備受社會關注。通過持續不懈的努力,煤礦的安全生產狀況呈現出總體穩定、持續好轉的發展態勢。煤炭百萬噸死亡率從2002年的4.94下降到2011年的0.56,下降幅度接近90%,但和歐美國家百萬噸死亡率0.03左右的水平還有很大差距,安全生產形勢依然嚴峻。如何加強煤炭生產事故預防,提高事故應急處理能力,實現應急管理的現代化和信息化,已成為煤炭生產企業迫切需要解決的問題。

物聯網技術的出現,為煤礦應急管理水平的提升提供了契機。“物聯網”也稱為“傳感網”,是指通過一系列技術手段如射頻識別、傳感、全球定位等,按照實際需要,不間斷地采集物、人、環境的實時信息,通過各類可利用的網絡和特定程序接入實現信息的有效傳輸和實時處理,實現智能定位、識別、監測、預警等功能的新興網絡技術,從而完成物與物、物與人、人與人之間的信息交互,最終實現人對生產全過程的智能化管理。目前,物聯網已經在多種行業開始運用,在煤炭生產行業,已有許多煤礦引入了各類物聯網應用系統,并取得了令人滿意的效果。如2010年,黑龍江省龍煤集團七臺河分公司運用物聯網技術對物流倉貯中心進行管理,使物資管理實現了“實時化、可視化、透明化和一體化”,與2009年同期相比,生產材料新品投入減少6000萬元,回收復用增加3000萬元,儲備金減少1290萬元,周轉天數減少10天,使企業產生了巨大的經濟效益。

目前,已有一些專家學者對物聯網在煤炭行業中的應用進行了研究,如吳立新、汪云甲等對如何運用物聯網建設數字礦山的發展方向進行了探討;張鋒國、林曙光等對如何構建礦區物聯網網絡架構進行了研究;施祖建、汪麗莉等從行政執法、重大危險源、移動危險源等角度分析了物聯網在政府監管上的應用,但如何運用物聯網技術提升煤礦企業的應急管理水平方面的研究很少,應該引起廣大專家學者的關注。

二、基于物聯網的煤礦應急管理平臺組織架構

根據物聯網的主要技術功能和應急管理的主要構成階段,形成技術層面與管理層面的相互對應,分為感知――預警層、網絡――信息傳遞層、應用――應急處置層,如圖1所示。

1.感知――預警層。感知層主要由各種傳感器組成,可以準確采集人員、設備、環境等的實時數據,如人員位置、有害氣體濃度、煤塵濃度、設備運行狀況、煤炭開采情況、地下水位變化、頂板壓力等。根據實際需要,各類傳感器可以有效地分布在各個工作面,從而構建一個巨大的傳感網絡層,將采集到的數據通過網絡層的通信模塊傳送至控制計算機,進行數據整理,為全面感知提供基礎保證。預警是應急管理的首要階段,指在危害發生之前,根據監測數據對比危險發生的臨界值,判斷災害或事故發生的可能性前兆,向相關部門發出報警信號,以避免危害在不知情或準備不足的情況下發生,從而最大限度地降低危害所造成的損失的行為。物聯網“感知技術”的發展可以使應急管理的預警能力大大提升,能夠有效降低預警階段人的失誤率,提高對危險源監測的連續性和準確度,切實提升預警功能。

2.網絡――信息傳遞層。物聯網的網絡層一般是指無線傳感網絡,是一種網絡化信息系統,將分布式信息采集、傳輸、處理技術溶于一體,能夠將各類傳感器實時采集的信息通過無線通信網絡傳送到用戶終端的數據庫。隨著云計算技術的快速發展,網絡信息流暢傳遞、海量數據存儲和快速信息處理能夠以較低的成本得以實現,這也加快了物聯網技術應用于應急管理的普遍推廣。信息的全面、快速、準確傳遞和處理是應急信息管理平臺建設的重中之重,是提高應急反應速度和科學決策的關鍵,是應急管理成功與否的決定性因素。

3.應用――應急處置層。應用層是對所收集的各類信息進行分析處理利用的各類平臺和軟件,是完成從“數據――信息――知識――決策”的智能演化。對于應急管理來說,有助于進行科學的應急處置。一般包含視頻監控系統、設備監測系統、環境監控系統、人員管理系統、應急物資調動系統、應急通信系統、應急指揮系統、應急預案系統等。

三、基于物聯網的煤礦應急管理主要內容

1.煤礦生產事故危機預警。從目前我國煤炭生產企業總體事故預測水平來看,總體水平較低,事故預測的及時性、連貫性、準確性較差,事故預警的臨界參考基礎數據缺乏或數據處理能力,事故預警的功能并沒有切實實現。隨著物聯網技術和云計算技術的發展,上述問題將得到改變。第一,物聯網技術解決了預警基礎數據連續、全面、準確采集和傳遞的問題。豐富的各類信息,能及時發現事故發生的前兆,判斷可能的發展趨勢,為科學決策提供基礎,提高預警的可靠性;第二,云計算技術的發展和普及,解決了對大量的信息的存儲、計算及成本費用問題。

技術的發展使事故應急預警啟動條件和臨界變量閾值問題有望得以解決,預警變量閾值可以綜合多方面因素,一是井下各種有毒有害氣體含量,如甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧氣等;二是設備運行情況,如采煤機、水泵、風扇、等;三是各類生產環節狀態,如電壓、煤倉煤位、地下水位、空氣溫度、風速、負壓、頂板壓力等;四是人員工作狀況,如違章操作、離崗等。預警的準確性、及時性會大大提高,突發事件的發生率會大大降低。這使企業事故應急管理工作的重心前移,從事故救援逐步轉移到以防為主的感知預警。這對企業和社會都具有重大意義,大大降低了事故發生率,從被動應急救援逐漸轉向主動的預警防災。

2.井下人員定位及身份識別。目前,我國的多數煤礦生產設備落后,安全技術水平低,加之井下生產環境及其復雜,對井下人員的工作狀態達不到實時掌握,經常出現事故發生后無法及時明確井下人員所處位置及身份的情況。這給應急預案的選擇、救援決策制定及救援行為等工作都造成了嚴重障礙,導致錯過救援的黃金時間,造成重點生命和財產損失。

通過基于物聯網技術研制的各種煤礦人員定位系統可以很好地解決上述問題。功能上能夠實現人員升降井考勤、限制區域報警、人員定位監控等,為井下人員的安全提供保證。一般人員定位及識別系統的硬件設計主要由計算機信息處理中心、基站和礦工所帶的射頻識別卡組成;軟件設計主要包括基站與計算機信息處理中心,基站與射頻識別卡的軟件設計。系統的基本工作流程是井下基站會自動收集井下工作人員隨身攜帶的射頻識別卡信息,該卡具有唯一性,信號經過微控制器處理后,通過各類無線或有線網絡將信息發送到地面計算機信息處理中心,通過相應軟件平臺使井上管理人員實時地了解井下人員狀態,一旦發生危機事件,可以及時確定井下受困人員數量、位置及快速識別遇難人員身份,為提高應急救援效率、妥善進行應急善后處理打下良好基礎。系統運行基本流程如圖2所示。

2.應急救援物資科學調度。一旦煤礦事故發生,科學調度應急救援物資便成為應急管理現場處理階段的核心工作之一,大量的煤炭生產事故應急救援經驗表明,能否及時、合理、科學地對應急救災物資進行企業內、部門間、地區間的調度,直接影響最終救援效率和效果,導致應急救援結果的巨大差別,應該成為煤炭企業應急救援工作研究的重點。

以射頻識別技術(RFID)為核心的物聯網技術已經進入了成熟發展期,它集成了無線通信、芯片研發與制造、標簽封裝、系統集成等技術,能大大提高應急救援物資調度的科學性,特別是在事故應急救援中的各類救災物資、車輛、道路實施動態調度、數量監測、標準核實、實時監控、運籌管理等方面有重要的應用價值。為事故救援提供強有力的后勤保障。

4.應急救援輔助決策。事故的發生、演變存在著錯中復雜的邏輯關系。要對危機事件進行快速有效應對,使損失最小化,就必須建立智能決策輔助系統。這類系統以各種信息為基礎,以預警分析、事件分類分級、預案評估、預案選擇、預案優化、資源調度等問題為對象,利用各種模型、分析方法、模擬技術等對有關數據進行科學處理,實現分析和預測功能,為決策部門提供依據。利用物聯網技術及時獲取事故相關信息并向管理部門快速報送,準確研判事故發展趨勢和救援需求,可以使救援指揮決策人員及時掌握事故現場基本情況,實現事故一線救援與指揮中心的實時聯絡,改變決策者依靠自身經驗和判斷做出決策的現狀,大大提高決策的科學性和有效性。

四、結束語

我國煤炭生產百萬噸死亡率與發達國家相比仍然很高,原因之一在于我國的煤炭生產企業應急管理水平低下,物聯網技術在煤礦企業應急管理中的應用讓我們看到了改變這一狀況的希望。通過物聯網技術對各類信息的連續的感知、獲取、傳遞和處理,使應急管理的預防、預警、現場處理和事后完善各個階段的效率大大提升,對我國煤礦企業實現安全生產具有重大意義。

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