物联网技术在工业领域的应用现状_学术探讨_中国安全生产网
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物联网技术在工业领域的应用现状
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　　《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出&促进物联网、云计算的研发和示范应用&。工业是物联网技术的重要应用领域。要实现从&中国制造&向&中国智造&的转变，必须大力推广应用物联网技术。　　物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。　　《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出&促进物联网、云计算的研发和示范应用&。工业是物联网技术的重要应用领域。要实现从&中国制造&向&中国智造&的转变，必须大力推广应用物联网技术。　　一、物联网技术在工业领域的应用现状　　目前，物联网技术在产品信息化、生产制造环节、经营管理环节、节能减排、安全生产等领域得到应用。　　1、物联网技术在产品信息化领域的应用　　产品信息化是指将信息技术被物化在产品中，以提高产品中的信息技术含量的过程。推进产品信息化的目的是增强产品的性能和功能，提高产品的附加值，促进产品升级换代。目前，汽车、家电、工程机械、船舶等行业通过应用物联网技术，提高了产品的智能化水平。　　在汽车行业，物联网汽车、车联网、智慧汽车等逐渐兴起，为汽车工业发展注入新动力。2010年6月，针对物联网在汽车行业的应用，国际标准化组织提出了全网车(TheFullyNetworkedCar，FNC)的概念，其目标是使汽车驾驶更安全、更舒适、更人性化。通用汽车推出了电动联网概念车EN-V，通过整合GPS导航技术、Car-2-Car通信技术、无线通信及远程感应技术，实现了自动驾驶。车主可以通过物联网对汽车进行远程控制。例如在夏季，车主可以在进入停车场前通过手机启动汽车空调。在车辆停放后，车载监控设备可以实时记录车辆周边的情况，如发现偷窃行为，系统会自动通过短信或拨打手机向车主报警。汽车芯片感应防盗系统可以正确识别车主，在车主接近或远离车辆时自动打开或关闭车锁。售后服务商可以监测车辆运行状况，对故障进行远程诊断。Car-2-Car通信技术可以使车辆之间保持一定的安全距离，避免对撞或追尾事故。　　在家电行业，物联网家电的概念已经出现，物联网技术的发展将促进智能家电的发展。美的集团在上海世博会上展示了物联网家电解决方案。海尔集团推出了物联网冰箱和物联网洗衣机，小天鹅物联网滚筒洗衣机已进入美国市场。小天鹅物联网滚筒洗衣机专门针对美国新一代智能电网进行设计，能识别智能电网运行状态及分时电价等信息，自动调整洗衣机的运行状态以节约能耗。　　在工程机械行业，徐工集团、三一重工等都已在工程机械产品中应用物联网技术。通过工程机械运行参数实时监控及智能分析平台，客服中心可以通过电话、短信等纠正客户的不规范操作，提醒进行必要的养护，预防故障的发生。客服中心工程师可以通过安装在工程机械上的智能终端传回油温、转速、油压、起重臂幅、伸缩控制阀状态、油缸伸缩状态、回转泵状态等信息，对客户设备进行远程诊断，远程指导客户如何排除故障。　　2、物联网技术在生产制造领域的应用　　物联网技术应用于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备与产品监控管理、材料消耗监测等，可以大幅度提高生产智能化水平。在钢铁行业，利用物联网技术，企业可以在生产过程中实时监控加工产品的宽度、厚度、温度等参数，提高产品质量，优化生产流程。在家电行业，海尔集团在数字化生产线中应用了RFID技术，提高了生产效率，每年可节省1200万元。　　3、物联网技术在经营管理领域的应用　　在企业管理方面，物联网技术主要应用于供应链管理、生产管理等领域。　　(1)在供应链管理领域的应用　　在供应链管理方面，物联网技术主要应用于运输、仓储等物流管理领域。将物联网技术应用于车辆监控、立体仓库等，可以显著提高工业物流效率，降低库存成本。海尔集团通过采用RFID提高了库存管理水平和货物周转效率，减少了配送不准确或不及时的情况，每年减少经济损失达900万元。鹤山雅图仕印刷有限公司的RFID应用项目实施3年来，成品处理效率提高了50%，差错率减少了5%，人力资源成本减少了2700万元。　　(2)在生产管理领域的应用　　在纺织、食品饮料、化工等流程型行业，物联网技术已在生产车间、生产设备管理领域得到应用。例如，无锡一棉开发建立了网络在线监控系统，可对产量、质量、机械状态等9类168个参数进行监测，并通过与企业ERP系统对接，实现了管控一体化和质量溯源，提升了生产管理水平和产品质量档次。此外，还可以及时、准确地发现某台(某眼、某锭)的异常情况，引导维修人员有的放矢地工作。　　山东泓坤纺织有限公司车间温湿度监控物联网应用系统由前端设备、控制设备和管理后台组成。前端设备主要是各类温湿度传感器，负责实时采集车间环境数据并上传到控制设备;控制设备负责将各传感器数据通过GPRS网络上传到管理后台，并通过LED显示屏实时显示温湿度数据。如果环境数据超过既定的阀值，管理后台将通过短信等方式提醒相关工作人员，以便及时采取必要措施。该系统的应用使布机的作业效率从原先的70%左右提高到目前的90%。　　4、物联网技术在节能减排领域的应用　　物联网技术已在钢铁、有色金属、电力、化工、纺织、造纸等&高能耗、高污染&行业得到应用，有效地促进了这些行业的节能减排。智能电网的发展将促进电力行业的节能。江西电网公司对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。　　利用物联网技术建立污染源自动监控系统，可以对工业生产过程中排放的污染物COD等关键指标进行实时监控，为优化工艺流程提供依据。　　5、物联网技术在安全生产领域的应用　　物联网已成为煤炭、钢铁、有色等行业保障安全生产的重要技术手段。通过建立基于物联网技术的矿山井下人、机、环监控及调度指挥综合信息系统，可以对采掘、提升、运输、通风、排水、供电等关键生产设备进行状态监测和故障诊断，可以监测温度、湿度、瓦斯浓度等。一旦传感器监测到瓦斯浓度超标，就会自动拉响警报，提醒相关人员尽快采取有效措施，减少瓦斯爆炸和透水事故的发生。通过井下人员定位系统，可以对井下作业人员进行定位和跟踪，并识别他们的身份，以便在矿难发生时得到及时营救。　　二、工业领域物联网技术推广策略　　物联网技术在工业领域具有广泛的应用前景，是建设&智慧企业&，发展&智慧工业&的关键技术。笔者认为，可以从以下几个方面推进物联网技术在工业领域的应用：　　一是推进物联网技术在产品信息化中的应用。鼓励企业将物联网技术嵌入到工业产品中，提高产品网络化、智能化程度。重点在汽车、船舶、机械装备、家电等行业推广物联网技术，推动智慧汽车、智能家电、车联网、船联网等的发展。推进电子标签 装技术与印刷、造纸、包装等技术融合，使RFID嵌入到工业产品中。　　二是在生产制造环节推广物联网技术，提高工业生产的自动化、智能化水平。通过进料设备、生产设备、包装设备等的联网，发展具有协作能力的工业机器人群，建设&无人工厂&，提高企业产能和生产效率。　　三是在经营管理环节推广物联网技术，提高企业管理效率和智能化水平。在供应链管理、车间管理等管理领域推广物联网技术。　　四是推进物联网技术在工业节能减排领域的应用。利用物联网技术对企业能耗、污染物排放情况进行实时监测，对能耗、COD、SO2等数据进行分析，以便优化工艺流程，采取必要的措施。　　五是推进物联网技术在工业安全生产领域的应用。利用物联网技术对工矿企业作业设备、作业环境、作业人员进行实时监测，对温度、压力、瓦斯浓度等数据进行分析，当数据超标时自动报警，以便有关人员及时采取措施;或自动停机、切断电源、加大排风功率等，以避免重大安全生产事故发生。
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物联网中安全数据融合技术研究
随着移动计算和制造能力的快速发展，移动式、嵌入式终端的运算和存储能力越来越强。物联网上的相关安全协议及算法是当前领域内的研究重点。无线传感器网络是物联网感知层的主要组成部分，它的任务是依靠分散在环境中的大量节点，收集有用信息，以便人们能够使用这些信息进行各类分析和处理。由于能量受限以及以数据为中心的特点，数据融合技术在无线传感器网络中得到广泛使用。于是，数据的安全性问题便成了无线传感网络数据融合的一个热点问题。　　本文着力于研究物联网中的安全数据融合技术，旨在提出适用于物联网感知层的安全数据融合方案，同时基于提出方案设计了一个基本的物联网感知层多节点数据融合及查询系统。主要的研究内容和成果如下:　　(1)分析了物联网感知层的安全特性和其中传感器节点的性能，找出物联网感知层安全数据融合的基本要求，即隐私保密、节能和鲁棒性。另外，通过对现有的国内外安全数据融合方案的分析比较，指出适合于物联网的安全数据融合方案的研究方向。　　(2)基于加法同态加密算法的安全数据融合方案CMT具有计算量小，框架简洁等诸多优点，但却无法克服参与者ID急剧膨胀大大增加传输开销的缺点。针对这一问题，本文提出一种基于共享密钥向量的无线传感器网络安全数据融合方案，通过使用密钥信息位代替节点ID的方式在节省传输开销的前提下为数据融合提供了安全保护。同时，通过加入组合消息验证码的验证，使得数据融合具有了完整性验证功能，进一步提高了安全性。经分析证明和性能比较，该方案在传输开销上较现有方案有明显改进，克服了已有方案的安全缺陷，能适用于物联网感知层环境。　　(3)为了满足数据融合的多样性要求，文章研究了基于伪装数据的非线性安全数据融合方案。基于伪装数据的KIPDA方案在不加密的情况下通过添加伪装数据实现隐私保护。针对方案不具备完整性验证的安全问题，本文提出一种复式验证的伪装数据融合方案，在安全性上得到了明显提升。　　(4)本文最后设计了一个基本的物联网感知层多节点数据融合及查询系统。该系统主要分为采集端、服务器端和用户查询端三个部分。其中，采集端各节点由多个ARM嵌入式节点组成，用于实现数据的收集和加密计算，各节点同时配备zigbee模块进行组网和数据的无线传输。服务器端通过建立多线程web服务器的方式来响应多终端对于数据的查询要求。用户查询端从服务器端获得密文后在本地进行解密。经安全性和可用性分析，该系统适用于物联网感知层安全数据融合。
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万方数据电子出版社物联网技术在煤矿安全中的应用
作者：安全管理网　来源：安全管理网　点击：
　评论：　更新日期：日
摘要：煤矿是我国主要能源，它是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井峒和采掘面等等。然而在煤矿作业中的安全问题却不断出现，例如2010年云南泸西煤矿爆炸事件，2005年大兴煤矿透水事故等。这些充分说明了煤矿安全是十分值得重视的。物联网是实现物与物之间相互交流的无处不在的泛在网络，是继计算机、互联网、移动通信网络后的新的一次信息产业浪潮。通过物联网，我们能够实现智能化识别和管理。本文主要介绍了物联网的概念，物联网研究中的关键技术以及它在煤矿安全中的应用，通过结合一些实际的情况来说明。物联网能够实现煤矿物与物之间的相互通讯，实现煤矿的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，充分体现了物联网是维护煤矿企业安全的重要手段。
关键词：物联网技术
煤矿安全生产
光纤工业以太环网
煤矿安全监测
物联网简介
物联网的概念是在1999年提出的，它是继计算机、互联网和移动通信网之后的新一次信息产业浪潮，是一个基于互联网 &&、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。美国政府提出的“智慧地球”概念就是基于物联网概念之上的。物联网是这些智慧型基础设施之中的一个概念。它又可以被称为是传感网，就是将任何物品与互联网连接起来进行相互间的信息交换和通讯。物联网技术已经成为推进我国经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。
1.2技术架构
从技术架构层面来看，物联网可以分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层位于物联网三层结构中的第三层，是物联网的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，其主要功能是识别物体、采集信息，大致与人体结构中皮肤和五官的作用类似，主要解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。网络层由各种私有网络、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,负责传递和处理感知层获取的信息。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。
1.3物联网的关键技术
1.3.1传感器技术
传感器技术是计算机应用中的关键技术。它是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器有很多类型，如果按照用途、材料、输出信号类型、制造工艺等方式进行分类，有速度传感器、热敏传感器、液面传感器、射线辐射传感器、震动传感器、位置传感器、能耗传感器、气敏传感器、加速度传感器等。随着技术的发展。新的传感器类型也不断产生。特别是纳米技术和微机电系统技术的应用，传感器尺寸的减小和精度的提高，大大拓展了传感器的应用领域。物联网中的传感器节点由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成。节点具有感知能力、计算能力和通信能力，它是在传统传感器的基础上，增加了协同、计算、通信功能，构成了传感器节点。
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