环境监测物联网技术

环境监测物联网技术（精选12篇）

环境监测物联网技术 第1篇

目前, 大棚环境无线监测技术的研究主要是采用2G、3G网络通信技术、Wi-Fi、Zig Bee、蓝牙等方式进行大棚环境参数的无线传输。其中, 2G (GSM、GPRS) 、3G网络通信技术主要用于远距离的信息传输, Zig Bee、Wi-Fi、RFID和蓝牙主要用于短距离数据传输。如蒋鼎国开发了基于GPRS的温室大棚温湿度监控系统 (2014年) [2];如魏兴设计了基于Zig Bee的烟草育苗大棚群环境参数无线监测系统 (2015年) [3]。由2G或3G网络进行远程监控, 运行成本很高, 而采用Zig Bee或Wi-Fi技术等进行检测传输距离又短。为了实现远距离监控同时又降低成本, 本系统采用远距离传输和近距离传输相结合的物联网方式建立无线大棚检测系统[4]。

1 系统总体架构

本论文提出的基于物联网的大棚蔬菜无线监测系统的总体架构如图1所示, 主要由数据采集层即感知层、数据传输层、数据应用层组成。其中, 数据采集层是终端采集节点完成对作物生长环境的温度、光强度、土壤湿度和土壤p H值等数据的采集;数据传输层是汇聚节点完成各个监测节点的数据汇聚和远程传输, 即利用Zig Bee协调器设计的网关实现与GPRS网络的无缝连接, 然后通过网络层发送出去;数据处理应用层完成数据的接收处理以实现远程访问和在线监测, 即应用层从网络层下载数据包载入数据库服务器, 用户可通过终端软件实现对网络中任意数据的监测, 从而实现了用户的远程访问。

2 系统设计

大棚蔬菜无线监测系统设计主要包括系统硬件和软件设计两部分。

2.1 系统硬件设计

系统硬件电路主要包括数据采集层电路和数据处理层电路两部分组成。

数据采集层电路是整个系统的前端, 大棚内的环境数据的采集都要通过该模块完成, 该模块电路的设计质量直接影响通信的距离和可靠性。数据采集层电路又包括数据采集电路和数据传输电路两部分。数据采集电路主要由各种传感器采集大棚内对农作物的生长发育起决定作用的环境参数, 传感器的选型上选择适于当地环境的耐用方便的传感器[5]。本设计的温度传感器采用DALLAS公司生产的DS18B20温度传感器, 该传感器具有体积小, 功能强大的优点, 可实现从-55℃到+125℃的温度测量;光强度传感器采用灵敏度高的光敏电阻, 只要改变微弱的光, 它的阻值就会相应的改变;土壤湿度传感器采用耐腐蚀经用的SHT11土壤湿度传感器;土壤p H值传感器采用铝钨电极传感器测量土壤的酸碱性。这些传感器都具有低功耗, 响应快等优点。数据采集层的数据传输电路采用由CC2530芯片设计Zig Bee无线传输模块[6]。CC2530内核是8051MCU, 工作频段为2.4GHz, 是美国TI公司生产的真正用于IEEE802.15.4和Zig Bee应用的片上系统, 研究开发人员设计电路时只需搭建少量的外围电路就可应用。而且, CC2530的Zig Bee协议站Z-stack均有对应的开发代码, 所以开发者只要在Z-stack协议站的应用层加入所需的程序就可实现所需功能。因此, 它能够以非常低的成本建立强大的网络节点。

数据处理层电路, 即汇聚节点模块采用STM32单片机进行数据处理, STM32拥有各种各样的省电模式, 满足大棚环境采集需要低功耗的要求[7]。该单片机具有32位的ARM核心微控制器和丰富而增强的I/O端口, 其内核是高性能的ARM Cortex-M3, 工作频率是72MHz, 在电机驱动、应用控制和工业上都有很广泛的应用。STM32采用串口设置相应波特率实现与Zig Bee模块和GPRS模块进行数据传输。数据处理层与数据应用层的无线通信模块采用是SIMCom推出的一款双频GSM/GPRS无线模块SIM900[8]。其功能强大稳定, 性价比高, 尺寸小, 采用标准工业接口, 工作频率为900/1 800MHZ, 可以实现低功耗的数据传输。

2.2 系统软件设计

系统软件主要包括Zig Bee节点程序、网关程序和上位机软件三部分组成。Zig Bee节点程序由数据采集程序和组网程序组成, 即将采集大棚中的环境数据发送到Zig Bee模块进行数据处理, 将处理的数据传送给汇聚节点。汇聚节点采用星型拓扑结构的组网技术, 处理完成后采用GPRS技术直接传送给终端上位机。星型拓扑结构的Zig Bee无线通信技术, 传感器节点与汇聚节点交换数据是基于需求时唤醒的。当两者间没有数据交换时, 传感器节点处于休眠状态的, 此时两者只进行低功耗的信道扫描。由于每个传感器节点与汇聚节点直接传输的数据很少, 数据碰撞的可能性就小, 因而可保证数据的低功耗和可靠传输。系统终端的上位机软件采用VB编写, 可以实现从网络上下载access格式的实时数据包供上位机调用和查询, 从而可实时显示大棚基地的环境参数。

3 系统验证

本系统在农户的种植大棚中进行监测, 布置三个终端采集节点。将系统搭建好后对硬件上电, 然后运行软件程序, 监测大棚内的温度、光照度、土壤湿度和p H值。监测时设定温度采集范围为-55~125℃, 光照度的采集范围0~3 270lux, 土壤湿度的采集范围0-100%, 土壤p H值的采集范围0~14。在实际监测时, 将终端采集节点放置在大棚不同的位置, 传感器每隔10min进行数据采集, 然后每隔1h对采集的数据进行融合, 融合后上传至网络。大棚内环境数据采集的采集结果如表1所示, 从运行结果来看, 系统能实时地监测数据温度、光照度、土壤湿度和土壤p H值, 从而就可指导大棚种植者根据专家对作物的气候条件和生长特性的研究, 有效及时的调整大棚内作物的生长环境以满足作物生长需求。从整个运行过程来看, 系统运行稳定可靠, 检测数据准确, 符合预期目标。

4 结束论

一个基于物联网的大棚环境监测系统, 可以根据环境参数实现大棚的实时监测, 从而可控制大棚作物各生长阶段的环境情况。系统采用星型拓扑结构的Zig Bee无线传感技术, 改善了系统的灵活性, 解决了有线电缆布线困难等问题, 使得系统日后维护变得便利。在以后的工作中还可从以下几点对系统进行改进:一是系统的供电问题, 系统可考虑太阳能供电和电池供电相结合方式代替目前的单电池供电, 这样既可增加电池的使用寿命, 又可保证数据采集的准确性。二是采取算法优化节点部署可解决节点数增加导致的数据包丢失、节点能量消耗等问题。

摘要：随着无线通信技术的快速发展, 物联网技术在环境监测的应用不断深化。设计了基于物联网的大棚环境检测系统, 可有效地解决大棚有线环境监测布线困难等一系列问题。该系统由终端传感器节点采集环境数据, 利用GPRS和ZigBee相结合的无线网络技术将采集的数据传送至终端用户, 管理人员通过终端就可以监测大棚蔬菜的生长环境。测试结果表明:该系统能够实时准确地监测大棚蔬菜的环境, 可以完成预期的工作目标。该系统不仅工作性能稳定, 还具有低功耗和低成本的优点。

关键词：物联网,环境监测,大棚蔬菜,STM32

参考文献

[1]王纯枝, 李良涛, 陈健, 等.作物产量差研究与展望[J].中国生态农业学报, 2009, 17 (6) :1283-1287.

[2]蒋鼎国.基于GPRS的温室大棚温湿度监控系统的设计[J].湖北农业科学, 2014, (9) :2153-2155.

[3]王纯枝, 李良涛, 陈健, 等.作物产量差研究与展望[J].中国生态农业学报, 2009, 17 (6) :1283-1287.

[4]屈利华, 赵春江, 杨信廷, 等.Zigbee无线传感器网络在温室多源数据采集系统中的应用综述[J].中国农机化学报, 2012 (4) :179-183.

[5]王风.基于CC2530的Zig Bee无线传感器网络的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2012.

[6]王超, 骆德汉.基于STM32的嵌入式智能家居无线网关设计[J].计算机技术与发展, 2013, (23) :241-244.

环境监测物联网技术 第2篇

一、系统适用范围特点：

随着科技的发展，环境信息采集应用的领域也越来越广。冷库，仓库，大棚等场所都需要对其环境信息进行监控，以保证食品等货物的储存。对大面积农作物的机械自动化管理有着重要的意义。而对于大面积的自动化大棚管理，在缺少技术人员的情况下，很难对农作物的生长有科学的管理，而且邀请专家进行技术指导会比较麻烦，人力成本和代价较高。因此，我们基于W5500模块，接入温湿度采集和光照采集模块，进行对环境信息的监控，并上传至Yeelink平台。专家可以远程对上传的信息进行方便的查看，并给与大棚管理员合适的建议。也可以方便管理员对仓库的监控和管理。同时由于上传的信息公开化，因此可以作为交流平台，来对各个地方上传信息的人员相互间交流。

二、系统简介：

系统所包含有：W5500EVB（包含有STM32单片机）、DHT11温湿度传感器、GY-30光照传感器、路由器和Yeelink网络平台。通过手机、PC机等上网查看。系统的框架图如下：

如图所示，STM32作为MCU处理温湿度和光照传感器采集到的数据信息，并且控制W5500将信息通过路由器上传到Yeelink平台上。

三、各器件简介：

1、W5500简介

W5500 是一款全硬件 TCP/IP 嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500 集成了 TCP/IP 协议栈，10/100M 以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY），使得用户使用单芯片就能够在他们的应用中拓展网络连接。

2、DHT11温湿度采集

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

3、GY-30光强采集传感器特点

1)I2C总线接口（f/s模式支持）2)光谱的范围是人眼相近3)照度数字转换器

4)宽范围和高分解.（1-65535勒克斯）5)低电流关机功能

6)50Hz/60Hz光噪声reject-function 7)1.8V逻辑输入接口 8)无需任何外部零件

9)光源的依赖性不大.（例如白炽灯.荧光灯.卤素灯.白LED.孙光）10)是有可能的选择2类型的ICslave-address.11)可调的光学窗口测量结果的影响（它可以探测分钟.使用本功能0.11勒克斯，最大.100000勒克斯）

12)小测变异(+/-20%)13)的红外线的影响很小

四、基本功能：

 具有环境信息采集功能，可以采集环境的温度、湿度和光照强度。 具有联网功能，可以将采集到的环境信息直接上传到Yeelink云平台上。 具有网络查看功能，可以用任何联网设备，在互联网上查看采集点的信息。

五、核心代码及程序流程图：

核心代码

W5500EVB向Yeelink平台发送的一个http数据包，Yeelink平台是非常便捷的一个平台，通过这个平台，只需要把U-ApiKey内容换成自己需要的Apikey，就可以轻松实现上传数据和监测数据。http数据包代码如下： char postH[]={//提交湿度

“POST /v1.0/device/6857/sensor/10674/datapoints HTTP/1.1rn” “Host: api.yeelink.netrn” “Accept: */*rn” “U-ApiKey: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxrn” “Content-Length: 12rn” “Content-Type: application/x-www-form-urlencodedrn” “Connection: closern” “rn” “{”value“:xx}rn” };//xx用来填充数值

stm32单片机获取计数器i值状态，i值每分钟增加1，这是通过stm32的定时器2中断设置的。i=0时，发送湿度数据；i=1时，发送温度数据；i=2时，发送光照强度数据。当然，W5500都是在socket连接建立的情况下，向Yeelink 服务器端发送数据。代码如下： if(i==0||i==1)

{

if(DHT11_GetValue(temp_rh))

{

Buffer[236]=temp_rh[i]/10+0x30;

Buffer[237]=temp_rh[i]%10+0x30;

send(ch,(const uint8 *)Buffer,sizeof(Buffer));

i=i+1;

}

}

else

{

temp=BH1750_Getvalue();

Buffer[236]=temp/10+0x30;

Buffer[237]=temp%10+0x30;

send(ch,(const uint8 *)Buffer,sizeof(Buffer));

i=0;

}

程序流程图

六、项目总结：

本次项目完成了基本的环境信息采集功能，通过Yeelink平台观察采集到的数据，无论你在网页上还是手机客户端APP上，都能很好的监测数据，观察历史数据的走势。通过本次项目，我学到了很多，W5500提供的全硬件TCP/IP协议栈实在是太方便了，你只需要编写片上处理程序就可以了，tcp/ip需要处理的协议它已经帮助你完成了。刚拿到w5500的开发板时，试着写了一些TCP,UDP，Smtp协议，都通过W5500EVB很轻松的实现了，这让我对网络协议有了一个更仔细的认识。然后我就开始把自己采集到的数据上传到Yeelink平台上，通过Wireshark抓包工具分析http报文，然后编写报文，最后终于成功实现了数据的上传。真心感谢Yeelink平台提供的强大功能，让我们这些爱好者能够轻松实现自己的想法，并分享给他人。

这次比赛比较遗憾的是一直想实现无线功能，就是通过W5500EVB+Zigbee无线模块+数据传感器+Yeelink平台，实现环境信息的无线采集。但是由于这学期学习比较紧张，没有投入足够的时间，所以就没在这里实现。不过这学期选的工程教育高级有这样的无线模块传输数据的项目，我可以好好研究一下Zigbee模块，算是弥补了我这次遗憾。

七、心得体会：

环境监测物联网技术 第3篇

目前线路出现故障往往由于外界因素导致,例如大风刮断树枝掉落在线路上,或向导线上抛掷金属物体,也会引起导线的相间短路,甚至断线。此外,超高的汽车通过线路下方或吊车在线路下面作业时,也可能会引起线路短路或断线事故。甚至目前还有人偷窃输电杆塔的金具,对线路安全运行造成很大的影响。在地势险峻的地带,靠人工巡检成本过高,效率过低,无法面对各种突发事故。

通过现代技术手段来保证输电线路更加安全可靠地运行,是电力部门致力解决的重大课题。

“输电线路在线监测系统”就是针对输电线路的安全性和使用寿命等问题而研制的电力行业设备在线监测产品。

该系统主要由两大部分组成:前端监测终端(下位机)和后台主站系统(上位机)。前端监测终端安装在线路杆塔上,主要由各种传感器、摄像机、主处理器单元、通信模块和供电单元构成。传感器包含拉力传感器、风速传感器、风向传感器、环境温度传感器、湿度传感器、倾角传感器、泄漏电流传感器及导线温度传感器等。前端监测终端采集上述传感器的数据以及图像数据,通过GPRS/CDMA/SMS网络传送到在INTERNET上的上位机(接收中心),上位机把当前的图像数据和相关传感器数据存到数据库或者硬盘中,电力监控网用户通过监控软件访问接收中心并从数据库或硬盘中读取当前杆塔位置的信息,为输电线路灾害预警提供依据。

该系统主要功能包括覆冰状态监测、气象参数监测、图像监测功能、电气参数监测、力学参数监测及导线温度监测等功能。

覆冰状态监测:通过相关的在线监测设备,实时测量导线重量、绝缘子串风偏角、风速、风向、温度等参数,分析软件综合上述数据、导线相关参数及相关数据模型,计算出目前导/地线的等值覆冰厚度。

气象参数监测:微气象监测通过在线监测线路环境温度、湿度、风速、风向、雨量、大气压力等参数,对气象数据进行综合分析,将所有数据通过各种报表、统计图、曲线等方式显示给用户。

图像监测:通过在杆塔上/或输电线上安装摄像装置,实现在线监测输电线路运行状况。通过图像监测可以直观地实现对线路覆冰情况的观测。远程图像监控适用于危险点、突发事故点的有效监控。

电气参数监测:电气参数监测主要指绝缘子泄露电流监测。采集运行状态下绝缘子表面的泄露电流和脉冲频次及温度、湿度等参数,将采集到的信息以GSM/GPRS/CDMA方式传输到监控中心,经过系统分析软件的智能分析和判断,显示出绝缘子表面的积污状态及其发展趋势,绘出各种变化曲线,在污秽过限时,发出报警信号;同时,系统分析软件能根据各监测终端采集的运行数据,自动绘制出各地市甚至整个区域的污区分布图,在经过一段时间后,系统还可以更新污区分布图,有效防止和减少线路污闪及冰闪事故,提高线路安全运行及信息化管理水平。

导线温度在线监测:通过采集导线温度,掌握各导线温升情况,当某处温度超限时及时通过短信的方式发给相关管理人员。该系统也为动态提高电网输送能力提供决策依据,增加输电能力,缓解电力紧张形式。

力学参数监测:力学参数监测功能除了结合等值覆冰厚度监测功能实现绝缘子拉力、倾角测量外,还可以实现导线振动频率的监测。

目前,“输电线路在线监测系统”,这一由中国电子科技集团公司第五十二研究所控股企业杭州海康雷鸟信息技术有限公司专门致力于研制开发的基于物联网的高科技产品,已经成功运用于浙江、上海、福建、安徽、北京、山东、湖北、重庆、广东、广西、贵州、江西、云南、河北、辽宁、宁夏、云南、河北、辽宁、宁夏、新疆等电力公司,为当地的正常供电及应急工作发挥着重要作用。

基于物联网技术的环境监测系统研究 第4篇

关键词：物联网,ZedGraph,实时分析

近年来,我国经济飞速发展,人们对于环境污染的日益严重颇为担心,对环境监测的重视程度越来越高。传统的以人工为主的方式效率较低,且无法实现远程监控,不适合现代发展的需求。随着科技的发展,物联网技术将逐步取代人工监控, 大大提高了环境监测的效率,为更科学优化的监测环境参数拓宽了思路与方式。

物联网技术是信息化技术的一个极其重要的产物,是环境监测的重要手段。物联网强调的是“物—物”以无线的方式相互连接,达到“物—物”通信的目的。物联网产生的大量数据是研究管理人员评估审查的重要指标,这些数据对环境的监管、 污染源的发现以及环境问题的反馈与处理方面发挥了极大的作用,那么,在环境监测系统中,如何科学的呈现这些数据就成了研究的主要课题。

图表是对数据进行分析评估的有效工具,也是最直观表示数据的方式。本文就是在已通过传感器获得物联网数据的基础上,利用Zed Graph图表制作工具来实时显示数据,使数据更富有生命,科学而直观的动态实时展示。

1 Zed Graph的介绍

Zed Graph控件使用C# 语言实现的,是.NET平台上一个开源和非交互式图表的制作类库。Zed Graph支持多种2D图表类型的图表,可以利用任意的数据集合创建2D的线性图表和柱形图表,Zed Graph支持Windows Form和ASP.NET Web Form开发,还能够实现各种二维表,如Line、Bar、Pie、Area等,因此是一种理想的显示数据的控件。

Zed Graph控件是面向对象的,即在使用中具有很高的灵活性。图表的每个层面都可以被用户修改,所有的图表属性都提供了缺省值,Zed Graph类库中源代码可被进行修改,重新生成, 包括图表显示特性的若干默认值,如数值单位、数值范围、步长、尺寸等。Zed Graph控件继承了Framework中的User Control接口,允许用户在VS的IDE环境中进行拖放操作,对其他语言同时提供了相应的接口。

当上位机通过选择指定节点和需要显示的数据后,依从业务逻辑的需求,从某种数据接口中获取相关数据,在上位机端经过数据整理后,构造图表所需的数据集,再由Zed Graph控件加载此数据集,最终,在上位机端生成图表,通过定时器的时钟控制,定期更新图表信息的显示。

Zed Graph可在运行时期创建实例对象,此处使用的是版本5.0.10的类库,对应于VS2012开发平台,一般开发步骤如下:

(1)打开Visual Studio 2012中文版。

(2)在菜单中选择“文件”—>“新建”—>“项目…”。

(3)选择“Windows应用程序”,取名为“Zed Graph DEMO”。

(4)在解决方案浏览窗口,右键点击“引用”,选择“添加引用…”。

(5)选择“浏览”,导航到Zed Graph.dll,单击“确定”,在项目引用中会增加Zed Graph。

(6)在菜单项“视图”中选择“工具箱”,查看“常规”选项卡的内容。

(7)如“Zed Graph Control”选项不存在,右键点击“常规”选项卡,并选“选择项…”。

(8)在“.Net Framework组件”标签下,点击“浏览(B)…”。

(9)导航到Zed Graph.dll文件,点击“打开”,之后点击“确定”。

(10)工具箱中点击“Zed Graph Control”控件,拖放控件到窗体。实际上工具箱中的控件拖放到窗体时,类库的引用自动添加,所以在具体应用时,之前的添加引用过程可省略。

(11)窗体中点选“Zed Graph Control”控件,视图菜单中选择 “属性窗口”。

(12)把Zed Graph Control的名称“(Name)”项填写成“zg1”, 默认通常是“zed Graph Control1”。

(13)双击窗体,切换到代码窗口,窗口模板中带有Form1_Load()方法。

(14)在文件上部加上“using Zed Graph;”。

2 Zed Graph应用开发实例

本例的分析数据来自物联网中的中心节点,中心节点收集分散于通过无线的形式收集各处的信息采集点发送来的数据, 通过上位机对中心节点的读取就实现对远程节点的控制,中心节点起着一定程度上的网关的作用,对中心节点的读取可以使用.NET提供的System.IO.Ports命名空间下的控件。

(1)在Win Form容器中绘制图表的代码

下列函数是在要表达实时数据的窗体中的私有函数, zed Graph Control1在函数之外经过实列化之后,只要设置其x轴为自动增长,Point Pair List中保存有要在界面上显示的数据,执行zed Graph Control1.Refresh();就实现了图表的刷新。随着数据的积累,应该放弃一些时间点,以保证图表中数据的个数一样, Drop Pre Point()函数就是实现了这样的功能,代码如下:

(2)使用定时器定期对容器中图表进行刷新

使用定时器便可以在指定的时间间隔刷新图表,定时器是timer1,其时间间隔到时便会自动调用约定的函数timer1_Tick(),在这个函数中需要保证上位机中留存的数据个数,从串口中读取收集来的数据Load Serial Data(),重新绘制图表Draw Graph(),代码如下:

(3)使用定时器定期捕获数据,如图1和图2所示。

3结束语

Zed Graph控件为开发者提供了丰富的属性用来简化软件开发过程,控件开源的特性使得开发者可以根据具体情况修改源代码以满足特定需求。在生态养殖的环境监测系统中应用Zed Graph控件,有助于监测的数据图形化和分析结果的可视化。

参考文献

[1]孙吉赟,方明,顾燕伟.多维数据图形显示中Zed Graph控件的应用[J].电脑开发与应用,2008(3).

[2]亦钢.应用Zedgraph高效开发数据图表[J].电脑编程技巧与维护,2009(6).

[3]沈宫新基于Zed Graph控件的制冷系统实时曲线的绘制[J].三门峡职业技术学院学报,2013(12).

物联网技术论文 第5篇

关键词：物联网技术;种子行业;运用

信息化、智能化时代背景下，我国农业发展同时面临着机遇和挑战。以全面感知、可靠传输和智能处理为核心的物联网技术的应用，推动了传统农业向现代农业的变革，其前景不可估量。种子行业作为农业生产的根本，必须要重视物联网技术应用，逐步整合有效资源，并实现优化配置，为广大企业及农户提供更加全面、智能的信息服务。

1物联网技术概述

所谓的物联网，是指人与物或物与物之间的信息交换和互联，需要传感器、二维码以及RFID等多种信息技术的支撑。其中，传感技术主要应用于自然信源信息的采集、识别和处理，是物联网技术的核心部分。而RFID是对通信嵌入技术的突破，能够自动识别人和存储物件信息的电子标签。目前，物联网以极大的技术优势，改变了现代农业的生产经营模式，促进了其数字化、智能化的发展。从宏观的角度讲，物联网的核心理念是“感知世界、服务人类”，它创新了经济增长点，大大提升了资源的利用率，符合可持续发展观的要求。同时，从微观的角度看，物联网技术在农业领域的应用，有利于降低生产成本和提升生产效率，为广大农户及相关企业提供更加智能的信息服务平台，是现代农业发展的根基。

2物联网技术在种子行业的运用

作者基于对物联网技术的认识，主要从生产与营销两个方面，探究了其在种子行业的运用，并提出了一些相关建议，以供参考和借鉴。

2.1生产

种子物联网技术在生产阶段的应用，体现为信息监测、智能灌水、苗情控制以及智能驱虫等系统的构建，这样既可以保障种子培植的效率，还大大提升了种子培植的质量。该服务平台主要分为信息感知层、网络传输层和处理应用层3个构架，其中，信息感知层通过传感器搜集农田土壤、生态、气象、灌溉及作物生长等信息，之后由网络进行传输，最终到达处理应用系统，从而实现对整个种子生产过程的控制。基于种子物联网平台的智能控制系统，使得整个生产过程更具科学性、实效性，同时还在一定程度上节约了人力资源，是现代农业的重要标识，也是我国大力提倡的。具体而言，该服务平台可远程监测种子农田的生态环境，如空气湿度、土壤温度及含水量等，可以直观地演示其数据动态变化，经过科学合理的处置，能够使种子达到最佳生长状态。此外，智能灌水系统可以根据种子的生长规律和信息反馈，自动调节灌水量及灌水时间，同时满足了种子生长及节水示范的双重功能。因此，种子物联网是绿色农业发展的主要途径之一。

2.2营销

种子营销是整个种子行业关注的焦点，影响其他环节的发展。我国是一个农业生产大国，对不同类型种子的需求量很大，为种子行业的发展创造了有利时机。事实上，种子行业的发展还相对滞后，其根本因素在于营销模式存在缺陷。在信息化时代背景下，人们逐渐形成了对互联网的依赖，也更倾向于新的信息服务方式。而物联网技术在种子营销阶段的应用，扩大了营销信息的传播范围，有助于整个资源平台的配置优化。以物联网技术为基础的种子营销链条，既可以向农户及采购企业直接展示种子生产全过程，以增强他们的品牌信心，还可以通过信息共享平台，实现资源的优化配置，有利于供应链条的核心竞争力提升。在此过程中，营销中心与物流平台进行信息共享，整合种子供应链条相关信息，并结合经济市场的动态变化，及时调整营销方案。而在运输阶段，仓储中心要根据物联网数据库的备案，合理地安排仓储、出货及运输等时间，并与车载传感器和GPS进行连接，以充分了解种子运输途中的存放环境或地理位置，在保证质量的前提下快速送达农户手中，以免错过种植良机。

3结语

环境监测物联网技术 第6篇

关键词：ZigBee；MSP430；JN5139；物联网

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

本文主要描述联网技术的低功耗信息采集系统中数据采集传输的部分。数据采集采用传感器，传感器将数据采集后，将数据传输到ZigBee网络模块中，利用ZigBee的一系列优势，快速准确将各个传感器中的数据传输到FFD，最后各个FFD通过GPRS将数据发送到控制中心的GPRS接受模块上。MSP430处理芯片为硬件核心，以JN5139为RF发射前端的硬件设计为原理，让ZigBee无线传感网络节点与节点之间传输效率更高。

一、硬件的设计

（一）MSP430

强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

在运算速度上，MSP430系列单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。因为其降低芯片电源电压和灵活可控的运行时钟上，MSP430非常的省电。它的电源采用1.8～3.6V，让其在1MHz的时钟下运行，电流仅有200～400uA，当时钟关断模式时，最低功耗只有0.1uA。

（二）ZigBee的核心模块

ZigBee的核心模块非常小，使用的是JN5139，JN5139是一个低功耗，低成本的无线微控制器，适合IEEE802.15.4和ZigBee应用，它继承了一个32位的RISC处理器，病完全兼容的2.4GHz IEEE802.15.4收发器，192K的ROM，96K的RAM，以及丰富的混合模拟和数字外部设备。JN5139的ROM/RAM架构支持存储系统软件，包括协议栈、路由表、应用程序代码和数据。该器件集成MAC和AES加密加速器，省电模式和睡眠模式，为安全机制和关键程序代码加密。

在ZigBee网络中，节点可以分为两种类型：有路由功能的节点和没有路由功能的节点。通常终端设备经常采用的是没有路由功能的RFD精简设备，而路由器和协调器是有FFD全功能设备组成的。

GPRS是在现有的GSM网络基础上发展起来的一种分组交换和传输方式，在嵌入式系统中应用非常广泛。它的基本功能是在移动终端与标准数据通信网络的路由器之间传递分组数据。GPRS具有数据传输速率高、永久在线等优点，被广泛应用于远程监控系统。

目前，利用微控制器接入互联网基本上有两种方式，一种是驱动以太网网卡，通过以太网接入互联网，另一种是直接驱动调制解调器，利用现有的电话系统，向ISP拨号上网。这两种方式都是有线上网，但对移动环境和难于布线的场所有其局限性。解决这一问题的方法之一是无线上网，相对比较成熟的一种技术是利用GPRS实现无线上网，即以微控制器为控制中心，驱动GPRS通讯模块，利用GPRS网络连接到互联网，实现无线上网，克服了有线上网的局限性。本文就将这一方面进行阐述和实现。

主站的工控机通过串口与GPRS模块通信，在每个监测点装上传感器，组成传感器网络。这个网络易于扩展，当有其他需要监测的点增加时，ZigBee具有自组网功能，在上电时会自动监测到新增的节点。

当传感器检测需要的信号后，经内含ZigBee传感器节点RFD模块处理后得到数据信息，然后协调器节点ZigBee FFD模块将数据信息打包处理，通过RS232与GPRS模块相连，经GPRS网络将数据信息传输至监控中心，监控中心可将信息统计存储。然后做出处理。

二、软件的开发

由于使用网络的结构不同如星型结构、簇状结构、网状结构，星型结构可以直接将数据传送，不用考虑数据转发的问题；若为簇状结构或网状结构，则影响着各个节点之间通过多跳数据发射进行数据传输。

在ZigBee网络中，节点使用Cluster-Tree算法，按照父子关系选择路径，即当收到一个节点的数据后，如果发现者条数据分组不是传送给自己的，那么，它只能将其转发给父节点或子节点。所以这样建立起来的路径不一定是最优的路径，就会给数据的发送增加延迟。为了提高效率，在ZigBee及诶单中使用AODVjr算法去发现路由，意思是，可以不按照父子关系而直接发送其到通信范围的其他路由节点，从而提升了效率。也就是FFD将单个RFD的监测数据进行整理，并通过无线网络将数据以帧的形式传送至网关节点，网关节点作为协调器与各路由节点进行动态组网构建网络。在传输过程中监测的数据可能被多个路由节点处理，经过多跳后汇集到网关节点。软件流程为上电后，首先进行软硬件初始化，扫描信道并新建网络，然后开始监听网络，如果监听到节点的入网请求，则为节点分配网络，如果监听到远程命令，则开始接收终端节点数据并向远程控制中心发送，在数据采集中，要求10分钟采集一次，那么期间让其休眠，能够节省电量。

三、结束语

物联网信息时代已经来临，它是既互联网后的又一次科技浪潮。将物联网技术应用与现生活相联系已经成为一种趋势。MSP430+ JN5139可以实现无线化、远程化。测温节点的ZigBee采用JN5139模块，不再需要其他处理器，不但降低了系统的成本，也大大降低了系统的结构和功耗，ZigBee无线传输网络可以实现主控模块与传感器节点之间的数据传输，GPRS网络解决了ZigBee的短距离传输局限性，实现远程无线监控，这种低碳科技能够准确的帮助我们获取到我们想要的数据，不管从理论还是现实上来说，它无疑会成为广泛应用的技术。

参考文献：

[1]施军，黄卫东.物联网打造智能家居[J].中国电信业，2010（12）：70-71.

[2]南忠良，孙国新.基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J].电子设计工程，2010（07）.

[作者简介]张康（1990.07-），男，陕西西安人，本科生，研究方向：物联网低功耗信息采集。

基于物联网技术的电梯监测系统 第7篇

每部电梯自身都带有状态存储模块, 维保人员定期对电梯状态进行检测和诊断, 有些电梯还具备远程故障监测模块, 通过无线传输到维保中心, 由维保中心对电梯进行远程监测和故障诊断。

如果让电梯厂家公开电梯部分运行状态信息, 从而通过特定的设备将各电梯的故障信息通过特定的网络 (移动网、互联网、专网等) 将故障信息集中到监测中心平台, 因此, 电梯部分状态信息开放是电梯运行安全物联平台得以实施的关键。

电梯运行安全物联系统利用嵌入式控制系统和无线传感网、结合视频安防应用的技术、数字视音频编解码技术、3G无线网络传输技术、物联网技术等技术实现了电梯故障预警、电梯故障报警等安全监管功能。

1、系统总体设计

电梯运行安全物联系统总体可以分为四层结构:设备接入层、网络传输层、中心管理层和业务处理层, 根据系统建设要求, 系统采用电梯安全网关加摄像机、电梯参数采集模块和温湿度传感器, 系统拓扑图如下图1所示:

2、系统详细设计

监测中心电梯运行安全物联系统主要由3部分组成:前端子系统、传输网络和管理中心。

前端子系统是系统的信息节点, 电梯控制室安装电梯安全网关、温湿度传感器、电梯上安装摄像机、拾音器, 分别作为电梯异常报警信息、环境因素、视频图像、音频数据的采集设备, 经过处理之后, 通过网络发送给监控中心。

传输网络主要包括固网专线传输链路、互连网或3G网等, 在前端和中心平台之间传递视音频和数据信息。

中心平台是本系统核心所在, 是执行日常监控和管理的场所。内部署电梯故障综合管理平台, 包括数据库服务模块、管理服务模块、接入服务模块、报警服务模块、流媒体服务模块、存储管理服务模块、Web服务模块等等, 它们共同形成数据运算处理中心, 完成各种数据信息的交互, 集管理、交换、处理、存储和转发于一体, 是电梯运行安全物联系统能稳定、可靠、安全运行的先决条件。管理平台可以分为三级, 一级为省安全物联总平台包括电梯故障管理子系统、流媒体子系统、解码子系统、存储子系统、管理子系统、控制/显示子系统, 二级为市安全物联平台, 三级为县安全物联平台包含电梯故障管理子系统、流媒体子系统、控制/显示子系统。

3、结语

引入物联网, 运用嵌入式控制系统和无线传感网、结合视频安防应用的技术、数字视音频编解码技术、3G无线网络传输技术等设计的监测系统, 实用性强, 工作稳定、可靠, 及时实现用户、相关主管部门与电梯之间的实时信息交互与处理, 最大程度保证了乘客的安全性和监管的有效性。经调试, 该系统各项指标均达到设计要求。

参考文献

[1]国家技术监督局.电梯使用管理与维护保养规则.中国计量出版社, 2001.4.

[2]李家骥, 周薇, 梁广炽.香港特种设备安全管理.中国计量出版社, 2005.

[3]梁广炽.日本特种设备安全管理.中国计量出版社, 2005.

环境监测物联网技术 第8篇

1 物联网技术在环境监测中应用的重要意义

1.1 物联网技术

近年来,随着物联网技术的发展,很多学者对于物联网技术并没有准确的定义,但无论何种说法,内容都不会变化,主要包括:在物联网系统内,需装设相关的软件及芯片,主要作用是使数据收集及计算机的处理能力变得更加信息化、自动化及智能化,之后经网络技术把上述芯片和软件实行互联,以期达到数据和信息能够快速传输、共享等目的,最终实现物和物、人和人或是人和物间的有效互动。

1.2 在环境监测中的重要意义

在以前的环境检测过程中,常常会因监测技术、监测设备等影响到整个环境监测质量,且监测技术也只对环保起作用,大多数和环境监测相关的信息未列入整个环境监测记录当中。例如,以往环境监测过程中所使用的检测技术只是对一些山川、湖泊、河流截面关键点等做相应的分析,而针对部分突发事件,则很难做到及时、快速反馈,从而引发很多环境问题。当前,在环境监测中,有效应用物联网技术,能够快速、准确地得到与环境监测相关的数据信息,同时将所收集的数据信息做相应的整理及记录,从而较好地管理整个环境,对于所引发的环境污染问题,可及时做好相应防治工作。

2 物联网技术应用在环境监测中的具体策略

将物联网技术有效应用到当前的环境监测中,使数据信息的传输、接纳、处理等更加方便,此技术突破以往环境监测局限,对其检测工作进行了更加深入的变革,同时能够对环境监测中的数据进行较好的剖析及监测,且准确按照其监测点方位,以保证其检测过程的持续性及完整性,以免监测中数据中断而损坏其整体性,具体的应用策略包括以下几个方面。

2.1 在水质监测中的应用

在环境监测过程中,水质监测与评价工作为水资源开发、管理、利用及保护等方面提供准确、高效的数据依据。水质监测范围非常广,不仅涵盖工业排水,也包括已被污染或是未被污染的水源。在水质监测中,严格观察及判断水质监测质量的同时,还需对已出现的有毒物质进行相应的了解,做到及时鉴别。国内的水质量监测工作重点监测饮用水与水质污染,在检测饮用水质时,只需将物联网传感器直接安置于水源地上,且每天针对水源地水做相应的检测,定期了解整个水质变化情况;水污染监测主要是监测在工业区域所产生的废水,以免引发重大污染事件及污染物大量排放等不良行为。同时,还可以在河流的断面修建一个地表水水质的自动监测站,主要目的是提升整个环境监测的能力及效率。

当前大部分区域针对地表水的环境质量监测均是依赖人工取样后进行化验,需耗费大量财力、物力及人力,且所监测数据等待时间较长,难以在第一时间了解整个水质变化情况。而将水质自动监测站较好地应用在水环境监测过程中,获取地表水水质数据非常及时且准确,大大提升监测效率。例如,某市在整个市区重要河流的断面处安置相应的水质自动监测站,该种水质的自动监测站由站房、供电线路、自动化的水质监测设备、道路等设施构成。其自动化监测设备主要是监测一些普通项目,如流量、高锰酸盐的指数、五参数等。而在个别自动监测站内还会安装相关的预警监测设备,主要针对重金属等相关的剧毒物质进行有效监测[1]。

2.2 在大气监测中的应用

在大气环境中较好地应用物联网技术进行监测,所监测对象重点是整个大气内存在的污染物,定期检测大气环境,并做好相应的监测记录,就能够准确判定出国内大气质量处于大气质量标准哪个等级,从而较好地开展整个大气环保项目。在大气监测中物联网技术应用的原理主要指:此项技术经物联网传感器来监测及测量大气内出现的污染物,之后经传感器从有关仪器设备中做好提交工作,最终把所得到的数据传送给环境监测员。

例如,表1为某市区内的大气环境监测数据,环境监测员将所监测到的数据和标准大气环境检测数据进行对照,若未超出标准就需持续查看,若超出需对相关区域检测到的数据进行分析并查找原因,然后针对所出现的问题做相应调整,最后提升整个监测结果的准确性及完整性[2]。从表1可看出,物联网技术中的传感器通常会安装于人流比较集中的区域,且在传感器所能检测到的区域之内,一旦大气发生任何改变,不管变化幅度大小,在物联网传感器内都可以被检测到,之后利用传感器上面的传感点进行更加仔细的检测。经过上述处理,监测员就可清楚地知道物联网传感器附近的大气环境,对于在监测过程中所出现的问题,可及时提出相应的解决对策,以便及时清除整个大气环境中存在的污染物。

2.3 在污水处理中的应用

在社会快速发展的背景下,工业化、城市化进程的速度越来越快,公众对水资源循环使用、回收和水环境的检测等方面的问题渐渐关注,但城市的水污染问题愈发严峻,尤其是各行业污水问题。以往的环境监测部门在检测污水的过程中,均是由专门处理人员从整个污水出入水口取水源,之后对其进行相应的化学实验,且在现场做好各项取样及化验工作,最终得到相应的检测结果,从而分析污水处理情况[3]。此种方法在污水处理过程中,需要花费较多时间,且检测员还难以准确了解污水处理情况,其检测结果准确性较低,而且检测起来较为困难,从而造成在水质监测环节大大降低整个污水处理效果。而当前应用物联网传感器监测方法,可对整个污水处理过程实施实时监测,大大节省人力、物力,且使得整个污水处理技术能够得到较好提升。

3 结语

综上所述,本文主要从物联网技术的具体定义以及其在环境监测中应用的重要意义展开分析,深入探究物联网技术应用在环境监测中的具体策略,主要包括:在污水处理中的应用、在大气监测中的应用、在水质监测中的应用等。经过本文的阐述,重点凸显出物联网技术在当前环境监测应用中所表现出的优势,这对于之后进一步推动环境监测工作的有效开展、提升其监测技术水平等具有重要参考意义。

参考文献

[1]惠萌,白璘,武奇生,等.基于物联网技术的高速公路危险品运输车辆运营环境监测系统研究[J].物流技术(装备版),2015,34(1):155-157.

[2]崔曼,薛惠锋,卜凡彪,等.基于物联网与云计算的环境监测系统研究[J].西安工业大学学报,2013,33(7):577-582.

环境监测物联网技术 第9篇

物联网(The Internet of things),即通过射频识别(RFID)、传感器等信息传感设备和技术,按约定的协议,把物品与网络连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、监控和管理的一种网络。

基于物联网可以建立自动实时采集和监控管理的环境监测系统,实现数据的采集、量化、处理和传输,共同协作完成对特定周边环境状况,包括温度、湿度、亮度、气体、压力等的监测、感知和控制。

指挥场所对防火、防水、防毒、防潮有其特殊需求,在环境温度、湿度、亮度上有较高的标准,对口部监控、通道监控、电源管理、人员出入有非常严格的要求。目前,大部分指挥场所采用传统的管理模式,缺乏自动监控设备,在环境监测上往往使用人工采样的方式,通过人工管理来对指挥场所温湿度、亮度、通风、门禁等进行控制,这种监控无法进行长期的远程实时监控,且由于依靠人工,使得劳动强度大,容易出现疏忽和错误操作,效率低下,不适合信息化管理的要求。

为了克服传统环境监测方法的缺陷,提高监测效率,实现对复杂、多样的环境进行自动实时监测,从而更好的实施管理,本文针对指挥场所环境监测的现状和需求,基于物联网技术,设计一种以传感网络为主的指挥场所环境监控系统方案,实现对指挥场所环境监测的自动实时监测,提高指挥场所信息化管理水平。

系统设计及构架

根据物联网体系架构,把指挥场所环境监控系统分成三个层次,分别是感知层、网络层和应用层,分别对应着环境感知网、通信网络和环境监测平台。如图1所示。

1.环境感知网络

环境感知网基于无线传感网络,由位于监测区的多个低功耗、低成本、具备数据采集、数据存储、数据处理和数据收发的传感器节点及汇聚节点、控制节点组成。传感器节点的功能是,分布在监测区域,实现数据的采集处理,将采集到的环境温度、湿度、亮度等信息传递给汇聚节点。

汇聚节点主要负责接收传感器节点采集的数据以及转发来自监测平台的控制信息;控制节点从汇聚节点接收控制信息,对被控设备,如空调、风机、滤毒设备等进行控制。

2.通信网络

通信网络在现有的网络基础上建立,主要承担数据传输的任务。由于一般感知网采用短距离传输技术,无法满足远距离可靠传输要求,通过融合LAN网络和WLAN网络,解决部分位置布线难的问题,将感知网络感知到的数据远距离、无障碍、高可靠性、高安全性的进行传输。在通信网络中可以设置物联网网关作为感知网络和应用平台的中继设备。物联网网关直接与感知网络的汇聚节点连接,接收传感器节点的传感信息,根据节点类型及信息类型进行分类汇总,将汇总信息发送至应用平台,同时将应用平台发送的控制命令分析确定目的节点,转发到相应的汇集节点。

3.环境监测平台

环境监测平台将感知和传输来的信息进行分析和处理,做出正确的控制和决策,实现温湿度检测与控制、有毒有害气体检测与滤毒、电源检测与报警、安全监控与人员定位、门禁控制等智能化的管理、应用和服务。

系统功能

1.温湿度检测与控制:实时在线监测重要要素房间的温湿度状况,可以根据预先设置数据自适应启动通风除湿设备,同时为管理站进行远程温湿度控制提供数据,管理员根据需要可以随时远程启动和停止通风除湿设备,确保监控区域温湿度正常。

2.气体检测与控制:通过设置在各个口部的有毒有害气体感应设备,实现通风设备自动关闭及滤毒除尘设备自适应启动,避免有毒有害气体侵入。为监控站提供报警数据,管理员根据需要操作密闭门。

3.人员管理:制作人员出入卡,植入RFID芯片,在口部设置阅读器,实现对人员进出数据的自动采集和传输;在过道和重要区域设置阅读器,当携带RFID电子卡的人员进入受控区域时,卡内信息将被自动采集并传输到监测平台,监测平台对采集数据进行统计分析,显示人员当前所在区域,实现与监控录像系统、门禁管理系统的全面结合,实现对进出入人员的有效管理。

4.灯光管理:采用红外感应灯,当人进入灯光感应范围时,传感器探测到人体红外光谱变化,电路自动接通光源;人不离开或在活动时持续导通;人离开后延迟关闭。人到灯亮,人离灯熄,通过智能化管理实现节能、高效。

5.电源管理:通过传感器对重要电源信息进行采集,通过应用网关发送到检测平台,实现对电源信息的实时管理和告警。

环境监测物联网技术 第10篇

目前大多数环境监测系统中的数据传输方式采用有线数据传输或每个终端均配置运营商GPRS网络, 工程费用及维持费用高昂, 造成人力、物力、财力的大量浪费, 将GPRS技术应用通信网关并与现场Zigbee传感网络融合, 可以实现低成本并高效的现场环境参数远程实时监测。

本文针对范围广、布局杂的环境监测提出了将大量部署的具备传感功能的移动终端通过Zigbee通讯网络实现互联互通, 进而经由网关并通过GPRS网络上传数据至上位机进行处理, 实现实时在线监测功能, 实现高效节能、安全环保、节约成本的将传感器技术、物联网技术、GPRS通讯技术及上位机软件技术结合起来的远程环境监测系统。整个系统的网络由底层Zigbee网络和移动GPRS组成双层通信, 硬件系统由支持Zigbee的无线传感采集节点、Zigbee无线路由及GPRS通讯网关、中国移动网络及上位机组成。

整个远程监控系统实现原理拓扑图如图所示。

2 系统设计

2.1 数据采集终端

对于实行环境监测而言, 数据采集点零散分布在较大范围内构成底层网络, 单个节点信息量小且信息传输任务简单, 但对传输实时性要求较高。传统环境监测系统采用的传感终端需要以有线方式连接到网关处理机, 造成施工成本高、维护难度大;部分系统采用每个终端配置移动GPRS网络方式, 虽然解决了有线传输问题, 但大批量GPRS终端带来的通信费用却是不可忽视的。

本系统的监测终端采用支持Zigbee无线技术的传感模块, 传感器仍然采用传统传感器如温度、湿度、光照、气体及其他通用传感器, 但在终端设计上结合支持Zigbee的CC2530通信模块。Zig Bee通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网的双向无线通讯技术, 通过Zigbee自组网功能, 无线传感网络可以实现大范围延伸。目前CC2530模块可以支持几十米至几公里的传输距离, 两节高容量电池可以支持半年或采取自动充能技术, 非常适合环境监测的实际应用场合。

各传感终端采集环境数据后通过Zigbee网络将数据最终汇聚到Zigbee无线网关路由器, 路由器接收数据后可直接通过GPRS网络上传至上位机。

2.2 GPRS网络传输

GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术, 相比传统GSM具有高速传输、持久在线的优点。GPRS网络传输速率最高可达170kb/s, 建立连接后一直在线, 在分组交换模式下只在收发数据期间占用资源, 支持多用户高效共享同一无线信道, GPRS特别适用于间断突发的或频繁少量的数据传输场景。

Zigbee路由器将无线传感网络汇聚的数据通过GPRS通信网络进行传送, 把底层无线传感网络的低成本组网优势与GPRS持久稳定的通信特点有机结合, 实现了组网快、成本低、覆盖广、安全高的优点。通信网关上电注册移动GPRS网络后作为客户端与作为服务端的后台中心建立SOCKET连接, 监测中心后台通过通信网关进行双向无线数据传输从而实现无线远程监测。

2.3 上位机通信及数据处理

为了实时获取远程环境监测数据, 可以借助高级编程语言如VB、VC、C++、C#、JAVA等构建远程监测上位机软件系统。通过将上位机通信接口与互联网链接, 上位机可以接收远程数据信息, 界面实时反映现场采集数据信息并实时或定时自动保存数据至数据库, 以便随时调取实时曲线、历史曲线及报表供管理人员分析决策。

上位机系统在设计上一般采取C/S架构以保证稳定及安全, 同时具备用户权限管理功能, 通过设置多级权限实现多级控制。上位机不仅接收由远程GPRS网关上传的原始数据并分析分解为可读数据在上位机程序中显示, 还具备状态图、趋势图、棒图等动态图表显示趋势, 并对超过或低于预警阈值的突发情况进行实时循环报警直到故障排除。

在端口通信方面, 如果条件允许, 可以为上位机直接分配互联网固定IP地址直接接收上传数据;如果上位机必须放置于内网, 则可在路由器上设置固定映射, 将到某端口的数据由路由器直接转发至上位机, 但这个方法不能实现在任何地方获取远程数据, 只能固定在企业内部。

本文提出一种方案, 远程监测数据通过GPRS网络上传至企业路由服务器, 在其上开启VPN并为VPN用户分配固定内网IP, 然后在服务器上做端口映射, 将某端口接收数据转发至为VPN用户分配的固定IP。在此方案下, 无论上位机在什么地方, 只要上位机通过各种方式如通过公共场所WIFI或使用电信无线上网卡访问到互联网, 即可直接向企业服务器进行VPN拨号并获取内网固定IP, 在VPN通道上, 发往服务器的GPRS数据会直接转发至异地VPN客户端, 真正实现随时随地进行远程监测。

2.4 远程控制

对于需要进行远程控制的环境监测系统, 可以将无线传感终端与采用PLC编程的相关控制器接驳, 传感终端作为网络节点通过Zigbee网络实现各节点间、现场节点与网关间的信息传输, 上行传输实现资源共享和集中管理, 下行传输则延伸控制范围。在自动模式下, PLC根据预定流程对现场设备完全控制, 上位机起监测作用, 当检测到异常时产生报警信号;在远程模式下, 控制人员在上位机上向传感终端发送控制信号, 由传感终端转发控制信号至PLC以控制现场设备。

3 结束语

本文探讨了将传感器技术、物联网Zigbee通信技术、GPRS通讯技术及上位机软件技术结合起来实现远程环境参数监测的方案, 为利用远程网络进行现场环境参数数据采集提供了优化途径。

摘要：本文探讨了将传感器技术、物联网技术、GPRS通讯技术及上位机软件技术结合起来实现远程环境参数监测的方案, 提出了利用远程网络进行如空气质量检测、温湿度检测及其他需要进行环境参数检测的现场数据采集的途径。

关键词：传感器,物联网,GPRS,远程监测

参考文献

[1]万宝春.GPRS通信与上位机编程[J].计算机工程, 2012 (09) .

物联网交叉学科融合教学环境探究 第11篇

关键词：物联网 交叉学科

物联网专业涉及多个学科，首先以电子和计算机类学科为基础，构建起物与物、人与物的网络环境，然后将这种物联网环境应用到其他非计算机类学科上，使其他学科实现智能化功能。以往的单一学科课程体系不能适应物联网专业的需要，而交叉学科的新型教学模式能够满足物联网专业跨多学科的特点，但是目前交叉学科的教学模式受到很多因素的制约还未成熟。现根据交叉学科教学模式的现状和问题，对交叉学科模式在物联网专业上的应用进行探讨。

1 物联网需要交叉学科模式

所谓交叉学科，简单来说就是指学科间的相互渗透，由两种或两种以上单一学科相互整合，彼此融合成为一种跨越单一学科性的创新学科体系。交叉学科将不同学科的知识进行整合，可以带来科学研究的技术创新，还能解决因技术局限于某一领域所遇到的难题和瓶颈。

物联网（Internet of Things）是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。物联网的技术结构由感知层、传输层、网络层和应用层组成，所需核心技术有射频识别技术（RFID）、传感器技术、嵌入式网关技术、无线网络技术、云计算技术、移动终端应用技术等等，涉及的学科大部分属于电子计算机领域，包括电子技术、计算机技术、网络通信、信息处理等。除此之外，物联网在应用领域，还会涉及到其他特定的学科，如物联网在食品追溯上的应用会涉及食品与物流学科、在智能家居上的应用涉及土木建筑学科、在智能农业上的应用涉及农业及种植学科等等。

因此，对于物联网这个跨众多学科与专业的技术性学科，在学科体系建设中需要构建一个交叉学科融合教学环境，不仅要整合与计算机技术相关的学科，在物联网应用上更要融合其它不同类的学科，以此推进物联网技术在各行各业中的创新。

2 交叉学科的现状和问题

交叉学科模式的表现形式。如浙江大学交叉研究中心，其学科间的交叉仅处于学术交流的层面，还未进入实质性的合作阶段。而在一些科研项目合作中，某个单一学科为解决科研遇到的问题，会求助另一学科的专业人士，借助他们的学科理论和方法，进而完成自身的科研项目。但这种交叉模式是临时的、自发的，学科合作关系随着问题的解决而结束，很少会为了更深层次的研究而进行长期合作。真正意义的深层次的学科交叉融合，需要学科间有长期的知识联系，并且这些知识能够相互融合，形成一个新的知识体系，建立相对稳定、成熟的研究平台，朝着共同的方向不断探索。

学科设置固化。在我国，高校的学科由国家教委统一设置，如本科专业目录共设11个学科门类（不含军事学），下设71个二级类、249种专业。高校的组织结构基本上都是按照这些学科门类或专业来设立院系，在此基础上再将相近若干课程组合在一起成立某类教研室，各类教研室则根据自身需要建立专有的实验室。通常各院系都只是管理本院系的师资和教学资源，院系之间很少进行不同学科之间的探讨，能算得上合作的也仅是请其他系的老师来上某门特别的课程。长期以来我国高校中形成相对固定的学科分类，学科间的条块分割以及学科保护主义，加之受现有科研管理体制的制约，使得跨学科研究和交叉学科建设难以得到应有的重视和支持。

3 交叉学科在物联网专业上应用的建议

3.1 人才融合机制 由于学科设置固化，院系之间各自为政，加之受校内有关制度和现有科研管理体制的制约，教师间缺乏实质性的学科交流。很多项目都是通过自发行为来组织交叉学科间的合作与研究，这种学科间的合作关系多数都会随着研究问题的解决而结束，不能形成一种长久的、可持续的交叉学科合作关系。为了形成一个具有融合性、标准化为一体的并且可持续发展的物联网交叉学科融合教学模式，在师资力量上，可以通过引用其他学科的专任教师和校外兼职教师与本院系原有的专业教师相结合，建设一支能够满足物联网专业交叉学科需要的开放型师资队伍。既要积极引进其他与物联网应用相关学科的专业人员参与物联网课题的研究，同时又要鼓励物联网学科的队伍成员与其他学科成员进行跨学科研究，使物联网技术与其他学科的知识相互融合，才能针对某个研究方向进行更持久、更深层次的交叉学科合作。

3.2 设备共享机制 还是由于学科设置固化，各院系都只是根据自有学科和专业的需求来选择教学设备和建设专业实验室。从表面上来看，每个学科的教学设备和实验室与其他学科都没有关系，所以通常院系间的教学硬件资源很少能够用于合作研究。要建立物联网交叉学科融合的教学环境，仅仅依靠本学科有限的教学硬件资源是不够的，还需要争取与其他院系进行交叉学科融合合作，让其他院系开放与物联网有关的教学硬件资源，构建一个结合多个院系的开放式交叉学科设备仪器共享平台，使得物联网的自有设备与其他学科的设备都能为我所用，为物联网交叉学科教学模式提供设备保障。

3.3 建成一个真正意义的学科交叉融合教学环境 物联网首先结合了电子技术、计算机、网络通信、数据处理等多门电子与计算机类学科的技术，这些技术再与其他学科结合，其他学科借助物联网技术使得本专业或者本行业具备智能化、网络化、信息化的现代化能力。例如建筑学科与物联网合作的智能楼宇，在原有的楼宇结构和设备上增加物联网应用，楼宇管理人员或者房屋主人可以随时随地远程监控和管理楼宇内的所有设备，从而让楼宇实现智能化。要建设物联网交叉学科融合教学环境，不能仅停留在学术交流这种比较浅的层面，除了借助其他学科理论和方法解决当前物联网研究所遇到的问题外，物联网学科还要与相关联的其他学科进行持久的、更深层次的交叉学科合作。应该鼓励其他学科与物联网学科联合申报研究项目，以项目为纽带建立彼此之间密切的联系，推进物联网与其他学科交叉、渗透和联合攻关，建立稳定的共同研究平台，实现物联网技术在各行各业中的创新。这种更深层次的、能够持续的物联网交叉学科模式才是我们真正所追求的。

4 结束语

现阶段国内各高校交叉学科的发展受制于现有教育体制和机制等众多因素的约束，交叉学科发展缓慢。要推动交叉学科的发展，必须先要摆脱原有制度的条条框框，对交叉学科模式要勇于改革创新，不同学科间要形成稳定持续的合作伙伴关系。目前，可以以物联网的学科建设为契机，探索多学科交叉合作的新模式，加强师资队伍和教学设备建设，建立物联网交叉学科融合教学环境，为交叉学科的发展积累经验。

参考文献：

[1]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术，2012.

[2]王恩华.大学学科建设—学科的交叉与融合[J].湖南第一师范学报，2003.3.

环境监测物联网技术 第12篇

关键词：物联网,地理信息系统,环境监测

地理信息系统 (简称GIS) 在最近的30年内取得了很大发展, 广泛用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。目前电子信息技术又发生了巨大的飞跃, 物联网概念的引入应用, 在我国很多行业也已经有许多应用案例。GIS技术把地理位置与相关属性信息有机地结合起来, 根据实际需要科学准确、图文并茂地输出处理结果给用户。用户借助其独有的空间分析功能和可视化表达, 将两者结合可进行各种决策。GIS和物联网的产生改变了传统的信息收集和信息处理方式, 使信息的处理由数值领域进入到了空间领域。目前, 物联网和GIS已经在环境保护与治理、环境监测、灾害监测和防治、生态资源保护与利用等诸多领域得到了初步的应用。

环保领域空间信息量相当大, 运用物联网的物物相连, 把环境信息通过数据采集传感器、智能设备等采集后收集至一个平台进行存储和分析, 对空间信息的管理与分析正是二者结合的优势。物联网和GIS能够提供的, 远远不只是地图可视化和简单的查询和定位。GIS更加强大和本质的部分, 在于可以对相同空间范围内各种不同因素之间的内在关系进行发掘和分析, 通过空间分析, 可以帮助我们寻找到这些不同因素之间的内在联系, 从而帮助我们更好地认识其规律和现象后面更深层的原因, 了解和掌握这些规律和深层的原因, 对于决策者而言是十分重要的, 它可以帮助决策者在更加全面、系统地把握信息的基础上进行科学的决策。因此, 物联网和GIS技术是政府部门监控污染、保护环境资源的理想选择。

GIS系统具有广泛的应用范围。具体体现在两个方面, 一是它可以应用在环境管理的各个环节, 如区域环境规划、环境评价研究、区域环境监测等;二是它可以广泛应用于不同层次的管理。在环境监测领域还属小范围应用阶段。

直观的图像使环境管理工作轻松直观。由于采用信息采集实现了数据可视化, 使环境主管部门对环境要素的管理变得直观、简单。如通过直接对地图要素进行查询, 可以获得环境监测点位的空间分布等信息。可以对各种环境数据进行综合分析以及采用直观的表现方式进行展示, 为决策提供快捷的技术支持。

物联网加GIS应用于环境监测。在环境监测过程中, 需对数据量庞大、分类繁多的各种环境信息进行采集、记录、处理、统计分析、绘图与汇总上报等。这个过程通常需要几天甚至十几天, 难以保证数据的及时性, 况且传统的环境数据库缺乏空间性, 无法对环境问题进行空间管理和空间分析。利用物联网和GIS技术可实现对数据的实时采集、存储、传输、处理、分析、显示。

利用GIS技术开发的水系等水环境管理信息, 可以直观显示和分析该流域水环境质量状况, 追踪污染物来源。尤其在常规水环境质量监测中, 可对历年来各监测点位水质变化情况进行纵向分析, 对主要污染因子可进行实时跟踪对比, 结合数字地图查询监测数据变化及各种统计数据进行空间分析, 为流域水环境的科学化管理和决策提供了先进、高效的技术手段。

由于两者在数据的空间查询和空间分析上占有绝对的优势, 可对有关如大气环境质量监测点、水环境质量监测点、交通噪声监测点、区域噪声监测点等的位置、级别、项目信息等进行查询, 还可以对环境信息进一步统计、分析, 利用其显示、分析功能, 获得各污染物浓度分布图, 并了解空间分布及超标情况。绘出相应的图以便直观地进行分析。通过移植和开发环境模型, 利用GIS的二维矢量数据, 扩展GIS分析模型和物联网可视化功能, 将大力提升环境管理信息系统水平, 使信息交换和评价分析区域环境质量更加直观、容易。即物联网通过传感器采集的环境数据, GIS通过分析信息的空间分布, 监测信息的时序变化, 实现对空间信息和其它信息的管理与交换, 使大量抽象、枯燥的数据变得易于理解, 并能输出各种形式的生动直观的专题图表。

GIS应用于环境应急监测。立足于物联网GIS环境监测系统, 在数据采集过程设立异常情况报警系统, 建立重大环境污染事故区域预警系统, 对事故风险源的地理位置、人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定监控。并对其属性、事故敏感区域进行管理, 提供污染扩散的模拟过程和应急方案。例如, 大连市的“重大污染事故区域预警系统”把多种预测模型与GIS技术相结合, 当某一风险源发生事故时, 及时获取应急措施, 为重大污染事故应急指挥奠定了基础。上海市应用GIS、遥感与GPS技术开发的环保应急热线系统, 采用GIS技术进行污染源搜索和定位;将GIS与GPS结合起来, 用于出警指挥和导航;用遥感技术获取地面信息, 解决了GIS基础底图动态更新问题。

GIS是近年来迅速发展的信息技术的重要组成部分, 它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域, 特别是在环境领域。原有的各种环境信息处理技术 (环境模型、环境规划分析) 正在与GIS融合, 逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统, 即环境地理信息系统。它将成为环境监测等领域日常信息处理不可缺少的工具, 彻底改变传统的环境信息采集和传输处理方式, 实现信息实时动态采集、处理、分析, 大大提高环境监测领域的现代化、自动化程度, 可以说它是环境监测进入信息时代的标志。

参考文献

[1]刘勇, 井文涌.地理信息系统技术及其在环境科学中的应用[J].环境科学, 1997 (18)