物联网监测系统

物联网监测系统（精选12篇）

物联网监测系统 第1篇

物联网 (IOT, The Internet Of Things) 将各种物体通过传感器及接入系统连接在一起, 建立物与物之间的联接, 并实现物与物、物与人之间的信息交互。从技术层面来讲, 物联网最主要是信息识别技术、感知传感技术、通讯接入技术、嵌入式技术以及远程化技术的在各行业的深入应用。智能电网是物联网的重要应用领域之一, 将物联网技术应用到电力系统中, 实现运行主设备监测信息的互联, 子站的互联, 进而优化系统运行, 提高系统的安全稳定性, 是智能电网的必然发展趋势[1]。

随着IT技术快速进入工业自动化的各个层面, 传统自动化技术与IT技术加速融合, 这种发展趋势带来了工业自动化系统的信息安全问题。近年来, 黑客攻击工厂企业网络的事件逐年增加。据信息安全事件组织不完全统计, 近年来世界各地共发生162起信息安全事件。物联网相较于传统网络, 其感知节点大都部署在无人监控的环境, 具有能力脆弱、资源受限等特点, 并且由于物联网是在现有的网络基础上扩展了感知网络和应用平台, 传统网络安全措施不足以提供可靠的安全保障, 从而使得物联网的信息安全问题更加凸显。以下针对智能电网物联网监测系统的信息安全等方面的安全问题进行了研究, 并提出了相应解决方案[2]。

2 信息安全隐患

2.1 智能电网物联网监测系统架构

面向智能电网的物联网监测系统主要组成完全基于物联网的架构进行设计[3], 其系统架构见图1、图2、图3。

面向智能电网的物联网监测系统架构核心主要包括如下三个部分:

1) 基于WSN的感知网, 感知网是物联网实现“物物相联, 人物互动”的基础, 通常分为感知控制层和通信延伸层。其中, 感知控制层实现对电气量、过程量、状态量的智能感知识别、采集处理及自动控制;通信延伸层通过通信终端模块将物理实体或其延伸网络将物理实体联接到现场控制器和远程应用主站系统。具体而言, 感知控制层主要通过各种新型传感器、基于嵌入式系统的智能传感器、智能采集设备等技术手段, 实现对物质属性、环境状态、行为态势等静态或动态的信息进行大规模、分布式的信息获取。通信延伸层主要应用WSN/ZigBee无线传感技术把测量装置获取的现场信息送往现场控制器和远程应用主站系统。

2) 现场通信控制器 (通信子站) , 现场通信控制器是融合WSN节点信息和传统自动化系统信息的专用装置, 能实现路由功能、信息系统安全防御功能、物联网感知层信息管理和服务功能。现场通信控制器的功能涵盖远动、保护管理、介质转换、规约转换, 可以根据工程需要灵活配置, 是一种功能强大的新型通信子站。通信控制器处于承上启下的位置, 是整个系统的信息枢纽。通信子站通过WSN无线接口与WSN网络联系, 通过Profibus-DP/LonWorks/RS-485/以太网等接口方式连接各种智能保护测控装置和自动化装置, 通过以太网向上连接主站系统。另外, 通信控制器可通过总线方式或者无线方式与外系统或移动设备通信。

3) 远程应用主站系统, 应用主站系统主要包含应用基础设施和各种应用两部分。其中, 应用基础设施为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口, 并在此为基础上实现物联网的各种应用。面向智能电网物联网的应用涉及智能电网生产和管理中的各个环节, 通过运用智能计算、模式识别等技术来实现电网相关数据信息的整合分析处理, 进而实现智能化的决策、控制和服务, 最终电网各应用环节的智能化水平得以提升。

2.2 系统信息安全存在的隐患和入侵的可能

1) 感知网的Zigbee协议的安全隐患, ZigBee协议栈由IEEE 802.15.4规范的物理层 (PHY) 、媒介访问控制层 (MAC) 和zigBee联盟增加的网络层 (NWK) 、安全层、应用层 (APL) 组成。ZigBee的安全层提供了循环冗余校验、访问控制列表、AES一128加密等安全保护措施, 保证网络中的便携设备不会意外泄漏其标识以及其它节点不会俘获传输中的信息。ZigBee的应用层主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上.主要包括安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现和业务发现等。虽然Zigbee采用了多种措施来保证传输的安全, 但这些措施只在某种程度上对安全有一定的保障。主密钥设置后, 新加入的节点可应用主密钥, 通过SKKE协议, 与网络中的其他节点建立连接密钥, 最后应用连接密钥加密产生网络密钥, 但在通过SKKE协议进行密钥交换时, 均没有在结点接入时提供完善的认证, 这样就给安全问题留下了隐患, 而且与Zigbee相配合的处理器的计算能力和存储空间通常有限, 因此需要一个能够在这样的平台上可以有效计算的认证和密钥交换方案。

2) 通信控制器的现场总线和以太网、利用公网实现远程通信的入侵风险, 现场总线的特点是开放、互联, 这是它优于其他形式系统的的根本原因, 但是这种开放、互联的性质也给现场总线系统带来了不安全因素。因为现场总线采用类似局域网的的广播报文方式进行通信, 只要监听者利用公网入侵获取得到信道中的数据, 根据公开的现场总线协议标准, 就很容易得到有用的信息。以太网也是一样, 由于传输距离远, 网点分散又与互联网相连, 所以以太网基本上也属于开放式网络。无论是在局域网还是在广域网, 都存在着自然和人为等诸多因素的威胁, 如何保证网络安全.防止面临各个方面的安全威胁可能会造成的系统硬件、软件的损坏, 传输信息的失密或错误.以及病毒入侵导致系统的崩溃, 更进一步造成电网损失, 是以现场总线和太网安全措施的前提条件[4]。

3) 远程主站系统的信息安全, 对远程主站的攻击可能来自远程主站所连接的外部网络, 也可能来自于主站的内部。不管远程主站内部的组网方式如何, 通过网络化对远程主站构成的安全威胁, 却总是存在。远程主站的主要安全风险有:外部攻击:互联网的接入为黑客袭击提供了可乘之机, 利用操作系统的RPC漏洞, 在未加载最新防火墙的情况下通过一段潜伏在网页巾或者Download文件或软件中, 将特洛伊木马病毒贮留于内存中, 从而窃取主机相关信息或被其控制, 甚至造成系统瘫痪, 严重影响监控主机的正常工作, 最终可能导致远程控制系统出现紊乱或停滞。内部威胁:完整性破坏, 非授权修改变电站控制系统配置、程序、控制命令;违反授权, 变电站控制系统工作人员利用授权身份或的设备, 执行非授权操作;工作人员的随意行为, 变电站控制系统工作人员无意识地泄露口令等敏感信息, 或不谨慎地配置访问控制规则等[5]。

3 信息安全防御

3.1 WSN的信息安全措施

WSN的信息安全主要体现在应用层, 对于WSN网络比较适用、有效的安全防御技术是WSN应用层的通信加密、审计技术。通信加密主要指对敏感数据进行加密传输以确保数据自身的安全性, 防止未经授权的用户截取网络上的数据。加密算法主要包括对称加密算法和非对称加密算法两大类。安全审计是采用数据挖掘和数据仓库技术, 实现在不同网络环境中终端对终端的监控和管理, 在必要时通过多种途径向管理员发出警告或自动采取排错措施, 能对历史数据进行分析、处理和追踪。安全审计系统是事前控制人员或设备的访问行为, 并能事后获得直接电子证据, 防止行为抵赖的系统, 可把可疑数据、入侵信息、敏感信息等记录下来, 作为取证和跟踪使用。并通过监控网络活动, 分析用户和系统的行为、审计系统配置和漏洞、对异常行为进行统计、记录违反安全法则的行为等等, 使管理员可以有效地监控、管理自己的系统和网络。网络安全审计技术是对传统安全防护技术的有益补充, 它的提出对解决网络安全问题具有重要意义[6]。

3.2 通信控制器信息安全防御技术

1) 通信控制器与智能电网现场其他自动化系统之间的信息安全措施:

解决通信控制器与智能电网现场其他设备自动化系统之间的信息安全问题, 主要采用信息安全隔离、通信控制器的协议加密、用户管理等措施。

采用信息安全隔离技术:先将通信控制器与智能电网现场其他设备自动化系统的之间通信进行隔离, 然后在隔离的基础上, 通过面向应用的代理程序进行数据转发, 完成数据交换。

通信控制器的协议加密:现今, 通信控制器与智能电网现场其他设备自动化系统之间通信为明文通信, 因此在使用的安全性上存在漏洞。为保证信息安全, 利用加密算法对通信控制器协议进行加密, 提高数据通讯的安全性。

用户管理:信息系统中包含的信息和数据, 只对特定的用户开放, 没有得到授权的用户不能访问。在用户接入网络前, 通过统一管理的安全策略强制检查终端用户的安全状态, 并根据对终端用户安全状态的检查结果实施接入控制策略, 对不符合安全标准的用户进行隔离”并强制用户进行病毒库升级、系统补丁升级等操作;在保证终端用户具备自防御能力并安全接入的前提下, 可以通过动态分配ACL、VLAN等合理控制用户的网络权限, 从而提升网络的整体安全防御能力。用户管理同时需要收集用户上网数据, 分析用户上网行为, 掌握网络运行的状态, 为网络管理员追查相关行为的责任人提供依据。

2) 通信控制器接入公网实现与远程主站通信的信息安全措施:

通信控制器接入公网后与远程主站之间的信息安全问题可以依靠信息防火墙、VPN等技术来解决。

防火墙技术在保护计算机网络安全领域中起着非常重要的作用, 已经成为世界上用得最多的网络安全产品之一。采用VPN (虚拟专网) 技术保护信息安全, VPN技术的核心是采用隧道技术, 将各子网的数据加密封装后, 透过虚拟的网络隧道进行传输, 从而防止敏感数据的被窃。也有厂家提出在同一设备上用多个虚拟路由器VR来实现VPN。VPN可以在IP网和ATM网上建立, 享有较高的安全性、优先性、可靠性和可管理性。

3.3 远程主站系统信息安全防御技术

远程主站系统的作用是管理和控制物联网监测系统, 其信息安全对于物联网系统至关重要。比较有效的安全防御方法是利用跨平台混合操作系统, 防火墙、用户管理、审计等技术保证远程主站系统信息安全, 同时加强数据完整性、有效性检验。

操作系统是信息网络系统的支持平台, 其安全性是整个系统安全的保障。采用跨平台混合操作系统能够弥补传统的安全保护方法需要适应不同的操作系统的不足, 同时能够有效防止入侵者利用单一操作系统存在的漏洞侵害主站系统。

利用防火墙、用户管理、审计技术对主站进行监控和管理, 可以实现以下安全功能:

1) 限制用户可使用的Internet服务的种类, 只提供用户所需要的服务端口;

2) 控制内部网络内的用户使用Internet服务的权利, 使用应用程序代理实现内外用户与服务器之间信息的存储和传递;

3) 对流经Internet的网络数据进行加密;

4) 通过数据包过滤隐藏或掩饰私有网络内部的网络数据信息;

5) 作为对内部网与外部网之间不同IP地址进行转换的网关。远程主站系统信息安全防御技术还要注意加强数据完整性、有效性检验。这是因为智能电网技术带来的数据的急剧膨胀会造成系统性能下降, 过多的虚假数据影响数据挖掘和决策支持的准确性。

4 结束语

物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果, 利用物联网技术将能有效提高电力系统信息化水平, 提高设备及站间互感互联水平, 提高现有电力系统基础设施的利用效率。物联网为智能电网的发展带来了诸多机遇, 也给智能电网带来了信息安全方面的挑战。文中通过分析智能电网物联网监测系统架构的各个环节存在的安全问题, 对WSN的信息安全措施、通信控制器信息安全防御技术、远程主站系统信息安全防御技术三个方面进行了研究, 并提出了相应解决方案。

摘要：针对物联网应用于智能电网存在的信息安全问题进行了研究, 并提出了相应解决方案。

关键词：信息安全,智能电网,物联网,监测系统

参考文献

[1]工业和信息化部电信研究院.物联网白皮书[Z].2011.

[2]杨铮.物联网概念与争论[M].清华大学.2010.

[3]李祥珍, 刘建明.面向智能电网的物联网技术及其研究[J].电信网技术.2010 (7) .

[4]张应福.物联网技术及其应用[J].通信与信息技术.2010 (3) .

[5]李勋, 龚庆武, 乔卉.物联网在电力系统的应用展望[J].电力系统保护与控制.2010 (11) .

物联网监测系统 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：

物联网监测系统 第3篇

关键词：物联网；云计算；环境监测系统

引言：随着我国经济的发展，环境问题不可小觑，虽然已经制定了政策抑制环境污染但形势还是非常的严峻，我们国家为了提高环境监测能力，完善统计以及监测的方法，提高环境统计的准确性和及时性，并且能够让环保部门以及人民看到环境的发展与控制，所以全面发展应用物联网加强建设环保工作是我们国家走可持续性发展道路的重要战略政策。

一、物联网与云计算

上个世纪末，我们国家的传感网开始研究，环保也是属于传感网的应用于研究的范围之中，虽然说国家为了改善环境监控环境花了很大的努力以及金钱建立起了污染源在线监控设备中心，并在二零零九年在无锡建立起了传感中心，虽然是在国家的大力扶持之下，物联网的初步体系已经构建好，但是在环境保护方面还是属于稚嫩的，不够完善。物联网是新一代的技术，虽然在我们国家起步非常的晚，但是在国家的大力发展下，能够应用的范围非常广泛，例如交通、仓储物流、农业、家具、环境等方面，把物联网应用在环境监测能够及时快捷的掌握最新的环境情况，并且实现智能化和自动化。在监测环境的过程中会获得大量的数据，并且需要把这些数据有效快速的进行计算，这个时候就要采用云计算，云计算技术是一个非常大型的计算服务中心，他能够通过互联网提供给用户不同的信息，这样就可以使得有关部门直接得到想要的资讯，不用另外投入资金建立数据，所以说将物联网和云计算结合在一起对环境的监测十分的有利。

二、环境监测系统

2.1、环境监测系统的对象

环境监测系统检测的对象主要有水、水产品、噪音、绿色植物、森林、放射性物质和一些重点保护的自然区，还有一些污染源头造成的环境污染，例如重金属企业的工业污染，医院里的病毒污染，交通的尾气污染，城市用水的污染等等污染因素，这些因素导致环境的下降，所以说要监测这些影响环境的因素，特別是重金属工业污染、大气污染和水污染，因为这些污染很大程度的影响了我们的生活水平和生活质量。

2.2、环境监测系统的手段

环境监测系统检测的手段一般是从物理、化学、生物这三种比较传统的监测手段，但是随着物联网的运用，物联网技术改变了物理、化学、生物三种传统的手段，使得监测的手段更加的智能化和自动化。物理手段是通过各种光线谱色谱来环境问题，化学手段是通过电离、电位差等方法来分析各种污染物的浓度，生物手段是通过观察以及测定生物环境的数据，物联网就是用环境监测系统联合云计算，自动在源头采集需要的环境大数据进行有效快速的计算，并且把数据传到环境监测系统中。

2.3、环境监测系统的特点

环境监测系统有三个特点，分别是持续性、跟踪性和复杂性。因为我们生活的环境中有看的见的看不见的污染源，这些污染源跟随着时间而变化，并且会随着外界环境的变化，所以说环境的监测一定要持续，否则测到的可能只是某个时间的数据，没有说服力；环境监测的过程较为复杂，要确定目标然后设计方案采集样品，采集样品后还要进行运输以及实验室的实验处理，为了使得产生的结果有准确性和代表性那么在这个过程中要全程跟踪；在上面我们介绍到环境监测系统检测的对象主要有水、水产品、噪音、绿色植物、森林、放射性物质和一些重点保护的自然区，还有一些污染源头造成的环境污染，例如重金属企业的工业污染，医院里的病毒污染，交通的尾气污染，城市用水的污染等等污染因素，所以说环境监测非常的复杂。

2.4、环境监测系统的结构

环境监测系统的结构分为三个，他们分别是网络层、应用层和感知层。网络层是衔接应用层和感知层，主要有互联网等网络组成，负责把从各种地方收集到的数据处送到云计算的数据的一个网络层面；应用层处于环境监测系统的最顶端，它与云计算和用户，把得到的数据给云数据分析得出的结果给用户；感知层是整个环境监测系统的最底层，是采集第一手数据的层面。

2.5、环境监测系统的功能

环境监测系统的功能有综合管理系统、大气监测系统、噪声监测系统、污染源管理系统、水体监测系统。综合管理系统负责系统各种智能服务为保护环境的策略做一个依据，大气监测系统主要检测大气方面的管理，噪声检测系统主要监测并且预测噪声，污染源管理系统主要负责各种污染源的远程管理和计费管理，并且统计分析污染源的各种数据，水体监测系统能够检测并且预测水的质量，能够控制水量，提供应急管理系统。

三、设计环境监测平台注意事项

3.1、利于操作性

在设计环境监测系统的时候要注意应该要制定统一的界面，这样方面每个用户的使用，不会因为找不到想找的登入口或者其他而不利于操作员的操作。

3.2、技术稳定性

在设计环境监测系统的时候要注意采用可靠地技术，并且有一套安全建设体系，流畅灵活的事故解决方案，使得整个平台能够更稳定的进行，不会时不时的闪退，造成数据的混乱，这样不会给系统的管理者带来管理上的麻烦。

3.3、系统的统一性

在设计环境监测系统的时候要注意根据系统工程的原理来进行，并且统一的指导保证资源的综合，资源的整理以及技术，这样才能够保证环境监测平台的系统性和统一性。

四、总结

我们国家环境监测的最终目的是为了能够全面控制环境，物联网环境检测系统就目前来说还是稚嫩的，以后的发展趋势就是把物联网和云计算有机的充分的结合在一起，怎么样利用云计算庞大的数据和超强的运算能力，怎么样利用并且挖掘对环境检测系统收集到的数据等等问题都需要科学家们进行深入的研究，这是一个漫长的道路，但是后续研发出可执行的方案后将会有非常庞大的市场价值。

参考文献：

[1]崔曼，薛惠锋，卜凡彪，赵小平. 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，2013，07：577-582.

[2]齐丹. 基于云计算的环保物联网污染源在线监控系统设计与实现[D].学，2012.

基于物联网技术的电梯监测系统 第4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.

农业物联网设施农业智能大棚系统 第5篇

佳多农林ATCSP物联网智能大棚利用先进的生物模拟技术，通过先进的网络设计，将复杂的系统模型转变成方便用户操作的电脑页面版本、手机页面版本，实现全天候实时操控；无线远程检测系统、环境检测系统、智能控制系统。结合当前棚内环境数据信息及历史大数据，系统分析对比运算，智能化对棚内滴灌、风机、遮阳网、卷帘等设施实施监控，模拟最适合棚内植物生长的环境，达到完全或部分摆脱对自然环境的依赖，实现农作物高效生产。

大棚作物的无线远程检测系统的应用。可全天候实时、定时采集棚内作物生长发育状态、病虫害活动的高清图片，棚内作物的大小也 清晰可见。其单路摄像，可进行焦距调节监控，达到近距离可以观测到植物叶面、茎干蚜虫等害虫。一般距离可以看到病虫害的发生状况、植物叶面等生长情况。远距离可观察作物整体长势状况。通过无线网络传输，千百里外也可以通过手机电脑实时监控，被称为测报人员的“听诊器”“千里眼”。

环境监测系统是智能大棚种植管理中的一项非常重要的功能。棚内空气温湿度、土壤温湿度、CO2、光照度等因素，对棚内农作物生长起着关键性作用。通过环境监测系统，可以帮助用户通过电脑、手机客户端监测整个棚内农作物生长情况，全天候无线网络传输，自动上传作物生长信息，可以及时快速的获取棚内环境变化。从而方便用户及时进行调控，保证适宜植物生长的环境。

拥有智能控制系统的农业大棚则是农业现代化的重要标志。智能控制系统；通过棚内感知层对作物生长环境中的信息参数进行无线传输上传，智能比对参数设置值，系统分析对比运算，自动进入模型控制卷帘、风机、生物补光等环境控制设备，智能化控制设施农业各项设备启闭，调控大棚内环境达到适宜植物生长的范围。“如果温度低了，自控系统将开启空调，自动给其加温；如果温度高了，自控系统将开启风机，通过通风自动给其降温；不需要阳光时，自动打开遮阳网。病虫害做为影响农作物生长的重要因素，在设施内可以通过杀菌灯和频振诱控技术进行智能无害化防治。

二氧化碳含量作为直接影响作物光合作用的重要环境因子。系统可智能化调整，预设二氧化碳浓度、阈值范围参数。将二氧化碳浓度，实时采集值与当前浓度阈值进行对比，如果小于所设二氧化碳浓度阈值，系统则自动打开二氧化碳气罐进行精准补给；如果大于所设二氧化碳浓度阈值，则自动打开风机进行适量排放。

佳多智能大棚系统中墒情监测、智能滴灌对不同作物的种类，生长阶段、生长环境、气候土壤条件实施智能化精细灌溉施肥。将微生物肥料、有机肥料与灌溉水一起均匀准确地输送到作物根部土壤。大幅度地提高了肥料的利用率，可减少50%的肥料用量，水量也只有传统浇灌的30%-40%。

浅谈物联网在环境监测中的应用 第6篇

【关键词】物联网 环境监测 应用

1 物联网概述

1.1 物联网定义

物理世界的联网需求和信息世界的扩展需求促使了新技术的产生——物联网。目前，比较流行且能够被各方所接受的物联网定义是：通过射频识别（RFTD）、红外感应器、全球定位系统、激光、扫描等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与物联网连接起来，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。

1.2 关键技术

根据信息生成、传输、处理和应有的原则，可以将物联网分为四个层次：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层，不同层次提供各种技术，进行配置和组合来构成完整的通信体系。

射频识别技术（RFID）是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，在此过程中无需人工干扰，可工作在各种恶劣环境。RFID系统可由阅读器、天线和标签三大组件构成，其中，RFID标签具有体积小且形状多样、环境适应性强、可重复使用、穿透性强、数据安全等优点。

无线传感器网络技术是物联网的关键所在，其利用部署在特定区域的很多传感器节点，自动构建了一个具有收集信息，传输数据并对所取得的信息、数据进行处理功能的网络系统。

传感器可以感知被测对象的信息，并将信息通过某种规律转化成可用信号，物联网中的无线传感中所用的传感器节点就是承担了对信息的采集和处理。传感器节点在物联网中的主要由信息采集、信息传送、信息处理和电源构成，其节点在于去感知信息、计算数据及信息数据的通信。

网络与通信技术贯穿着整个物联网系统，是RFID、WSN和传感技术等关键技术不可缺少的部分，可以说网络和通信技术的应用实现了物联网构思，催化着物联网的进步。

智能嵌入技术融合很多技术，可以针某一行业，开发出智能化产品，实现产品的故障诊断、报警和监控，达到管理的网络化、信息化和现代化。

2 物联网在环境监测中的应用

2.1 环境监测简介

环境监测（environmental monitoring ），指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势。

环境监测的目的是为了全面、及时、客观地掌握人类活动对的环境影响，了解环境发展的趋势，并对环境质量及其变化作出客观的评价。环境监测的对象有自然因素，人为因素，污染组分。环境监测范围包括化学监测，物理监测，生物监测，生态监测。

环境监测是最早提出的、使用最广泛的、影响最深的物联网应用之一。

2.2 物联网在环境监测中的应用

无线传感器网络的环境监测打破了传统的人工对信息数据的采取，该网络具备通信功能，且由传感器的组成的节点数量比较多，能够获得更多数据，实时采集、监测、处理、和分析预测环境信息，能够提高环境监测效率和安全性。在空气质量监测、水质监测、地质监测等方面发挥着重要的作用。

环境的污染，使空气质量日益恶化，监测空气中各种成分的变得尤为重要。基于无线传感器网络的技术实施，可以对空气的状况进行实时监测，利用不同传感器的特性构成的大量节点，能够监测空气中气体的含量，采集如风向、风速、气体浓度等数据参数，能有效的监测出有害气体泄漏的状况，大多用在工业方面，监测和预防工业生产带来的空气污染。同样的道理，用于生活环境中，可以对采集的信息数据进行分析，用于净化空气，减少空气质量的污染对人体的危害。在水质监测方面，无线传感器网络具有独特的优势，集成度的模块能够自发的组成网络，借多种传感器来测量周边环境的热、光、水中有害物质含量等信号。

2.3 物联网在环境监测中的应用前景

环境监测要求检测范围广、采样点多、采样频率高、监测手段多、测定灵敏度高，目前，物联网环境监测主要处于实现物联网感知层和网络层的功能，而对于综合应用层开发相对较少。物联网环境监测很大程度上局限于對数据的采集、传输、汇总，而对于采集数据的分析、挖掘、预测及相应预防措施等深层次上开发很少。随着物联网智能技术与环境监测领域的持续融合，基于环境监测网络数据信息的决策支撑、应急处理、灾害预警等业务类型将取代但一的信息发布，蹴而成为物联网环境监测的核心应用。智能化的环境监测将成为物联网环境监测的应用主流。

3 结束语

随着全球经济的不断发展，环境污染也日益严重，人们对环境更加关注，对环境监测也越来越重视。环境监测的方法也在不断完善，无线传感器网络作为物联网感知识别层的重要手段，它在环境监测中有着非常大的优势。

物联网在空气质量监测、水质监测、地质监测中起着重要作用。虽然物联网在环境监测中已经有了成功的应用实例，但建立更大规模的无线传感网系统，需要更多的努力。物联网作为一个方兴未艾的技术领域，也是“信息化”时代的重要发展阶段，需要人们更加深入的研究。使用物联网令环境监测更加智能化，在环境检测中起到更加有效的作用。

【参考文献】

[1]刘永红.物联网技术及应用概述[J].信息通信，2012（3）：159-160.

[2]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2013.

基于物联网的水质在线监测系统设计 第7篇

通过物联网技术的引用, 我们的水质监测手段得到了一个较好的扩充, 我们可以利用物联网技术实现一个在线的, 实时自动控制的水质监测系统。整个系统可以利用互联网技术, 和物联网技术的综合运用, 通过有效合理的硬件设计和选择, 然后再结合软件部分的有效控制和人为干预, 就实现了水质的实时在线监测, 能够为水产养殖或者我们水库的环境监测都起到比较有效的作用。

2 物联网技术概述

其实整个物联网技术的运用, 基本的工作也都是依赖于会联网技术所能够提供的“联系”作用上;也就是把传统的简单的计算机之间进行的信息交流, 变为实际的物品和物品之间就可以进行的一种交流技术, 能够让物与物之间的交流为我们的生活提供更多的便利。同样的物联网技术也是通过识别设备进行识别, 或者利用一些感应设备进行感应, 然后再通过处理和传输设备进行数据信息的传输, 实现不同设备之间的交流, 协同完成复杂的工作, 这样就能够实现一个从设备的的自动识别开始, 到设备的自动化追踪, 然后再到设备的全程监控, 实现监管的全信息化物对物的“互联网技术”, 这样的互联网技术如今也就被定性为“物联网技术”。

要通过建立一个物联网的系统, 实现对水质的全程自动监控就需要在被监控的水域水面做好整个系统的节点布置, 做好整个系统的收集部分的处理, 整个水上节点布置情况, 以及需要用到的“节点设备”如下:首先就是传感器部分 (水质监测核心水质参数传感器节点, 还有水质的参数调节节点) ;然后就是信息采集的部分 (其中包括视频的监视设备, 组建一个视频监控系统) ;而后是传输设备 (包括无线传输网关, 多采用GPRS网关传输;还有就是视频信号传输多采用3g信号传输;在服务器中, 还有有线传输的链接) ;最后就是中央的处理部分 (服务器;处理器;运算器;还有人工控制的部分, 以及人工监控的部分) 。这些部分的功能就是, 通过传感器把水质的情况直接收集, 包括水质的酸碱性, 水中的含氧量, 水中的温度, 环境的温度, 水的水位情况, 都是采集的重要内容;然后就是视频监控器, 监测整个水质监测系统运行的区域, 可以实时的看到区域的情况, 对不正常的情况可以及时发现, 并进行处理;然后由GPRS和3G信号分别把, 传感器的信息和视频监控器的信息同时传输到服务器;最后就是通过服务器进行信号的处理, 就可以自动的实现对水质的监控, 系统可以自动的调用水泵或者一些增氧过滤设备, 自动的实现对水质的监控和调节, 对于监控系统没有办法处理的问题, 自动报警, 通知人工进行处理, 结合远程的视屏设备和操作设备, 就可以实现人工的运程控制, 甚至可以人工通过手机, 平板电脑等实现实时接收信息和处理。

3 基于物联网的水质监测系统硬件设计

3.1 水质检测传感器的选择。

能够运用物联网水质检测系统的区域, 一般是以水产养殖, 或者水库库区的检测。所以对水质的检测主要是检测, 水质的酸碱度, 水质的含氧量, 水的温度和水域的环境温度, 以及水的浑浊程度, 以及整个水域的水位。所以所选择的传感器就首先要能够有以下的这些功能。同时传感器要能够实现信息的传输功能, 要能够实现信号的接受的自动处理功能。不仅仅要准确性, 还需要有一定的经济性。所以可以选择中国农大和北京创联共同开发的四类水质监测传感器, 比如:DOIO、TSIO, 或者WLIO, 还有PHl0, 他们都能够实现要求的水质检测功能。

3.2 检测系统的节点的接口电路设计。

节点的设计要考虑能够起到信号放大的作用, 能够远距离的稳定传输无线信号, 所以最好选择有增益放大功能的信号传输节点接口, 电路的设计要能够和传输设备的电路能够连接通用。往往接口的电压要求和传感设备的电路电压要求不一样, 这样就需要对接口信号设备的电路进行改造, 使之相匹配, 传感设备和信号传输的设备都要能够顺利的运行。

3.3 增氧设备、水泵的控制电路设计。

主要就是要在增氧设备、水泵设备中加入一个制动控制器, 这个自动控制器能够和信号传输设备相连, 通过接收到的信号自动进行调节控制, 使增氧设备、水泵设备能够实现自动开关。实现水质的自动调节功能。

同时需要设计整个系统的传输信号, 并且要和通讯模块相连, 还要设计好中央处理器部分的信号接受传输部分, 加入储存单元, 要能够和互联网相连接, 并且做到节电自动控制。

4 基于物联网的水质检测系统软件设计

4.1感知层WSN软件子系统设计, 基于Zig Bee2007Pro开发的具有自组网功能的星型网络。其中, 帧类型主要有节点入网、获取网络参数、获取传感器参数、调节水质参数等。只要在下行链路中下发指定格式的指令, 便可通过上行链路获取数据, 得到需求的参数。

4.2传输层Zig Bee/GPRS无线网关软件子系统设计, Zig Bee/GPRS无线网关用于完成管理控制、协议转换以及数据转发功能, 可以支持WSN网络数据协同和汇聚, 并支持GPRS接入, 实现互联网连接。

4.3应用层水质监控信息管理系统设计, 应用层水质监控信息管理系统采用B/S架构设计, 通过Web Service提供面向Zig Bee/GPRS网关和用户的服务。主要子系统包括水质环境监控子系统、专家决策及知识查询子系统、系统配置子系统、在线技术支持子系统。

结束语

通过研究探讨, 我们发现把物联网技术确实运用到水质监测工作中, 能够起到比较明显且比较有效的作用。首先就是能够减少人力的只用, 减少监测工作的人力成本;其次, 能够提高水质监测的准确性, 为水质的可控制工作提供新有效地的帮助;然后还能够有效地让在线水质检测系统更快速地得到水质信息, 更好的的数字化技术结合, 提高在线水质检测的效果;整个基于物联网技术的水质监测系统确实能够有效地帮助到水质监测工作, 未来的运用空间还很大。

参考文献

[1]江勇, 段美霞.基于物联网的水文监测系统设计[J].物联网技术, 2012 (12) :38-39.

[2]王卫, 马宁, 赵华一.浅谈基于物联网技术的节能监测系统[J].工业计量, 2012 (S2) :39-41.

[3]鲍立威, 黄文谦, 范慧群.物联网技术在城市管道燃气系统中的应用研究[J].物联网技术, 2012 (12) :77-78.

[4]刘明均.物联网中无线传感器网络的安全技术[J].物联网技术, 2012 (12) :29-30.

[5]施勇, 黄宽.6LoWPAN在物联网中的应用仿真[J].物联网技术, 2012 (12) :45-46.

基于物联网的智能农业监测系统研究 第8篇

关键词：物联网,智能农业,监测系统

前言:传统农业投入成本较大, 农民生活条件改善程度不大, 在经济全球化以后, 越来越多物美价廉的农副产品进入我国, 严重冲击了我国农产品市场。面对这一现实, 怎样提高我国农产品竞争力就成为重点研究课题, 当今色会已经进入物联网时代, 因此, 我国农业也要注意现代科技的应用, 实现智能化生产与运输。

一、物联网概述

所谓的物联网就是将所有现实物体联系在一起, 利用传感网络信息实现信息交换与信息传递[1]。在物联网技术不断普及的今天, 农业也应用了该技术, 消除了传统农业的弊端, 应用的大量新型设备与技术, 使得农业生产到销售节约了大量成本, 智能控制能力也明显增强, 促使农业发展逐渐转向现代化, 这样也就构成了智能农业, 由于有利科学指引, 农业生产也就更加可靠。

二、基于物联网的智能农业监测系统研究

物联网技术在农业中的应用, 改变了农民传统生产方式, 构建了新型智能化农业系统, 解决了很多存在于农业生产与发展中的问题。要了解基于物联网的智能农业监测系统, 应从以下几方面入手:

1、智能农业监测与培育系统。

智能农业监测与培育系统的构建, 主要构成部分有四种, 分别为ZigBee无线传感监测系统、培育控制系统、网关与控制中心, 在这些控制系统中, ZigBee网络拥有多个监测区域簇网络, 其主要工作是监测温度与湿度等基本信息, 在收集以后将这些信息传送给网关, 以便了解农业基本情况[2]。不同的信息所起到的作用也就不同, 如对于湿度来说, 它能够影响到农作物发育速度, 要测得湿度就要在农作物周围安装传感器, 用于随时测试。网关可以将这些信息传送到传输网络中, 并最终将其送至控制中心, 控制中心就会根据所获得的信息进行处理, 将有效信息汇总在一起, 为农业专家提供决策参考, 农业专家也可以根据数据反馈及时发现存在于农业物生长中的问题, 给出合理解决措施, 进而指导农业生产。由于有计算机网络技术的应用, 相关工作人员也可以实时监控与跟踪农作物生长情况, 制定合适的策略, 提高农作物产量。

2、农产品运输管理与控制系统。

农产品运输管理与控制系统也由控制中心操作, 需要在车辆群上配置相应的DTU单元, 这样当车辆离开管理中心以后, 车辆中所安装的DTU单元变化自动将车辆所在位置传回控制中心。由于应用了DTU单元, 在无线远程的作用下, 就可以将所有与车辆相关的信息送回控制中心, 如车速、经纬度等, 这样就可以使控制中心掌握车辆情况。此外, 由于装载农作物的车厢中安装了传感器, 控制中心可以随时了解农产品在运输中所处的温湿度, 另外, 控制中心与车辆上都安有GSM等系统, 可以随时与运输车辆取得联系, 如果车辆有事故发生, 控制中心也可以第一时间为其解决, 减少不良损失。同时, 利用物联网技术也可以了解行车路线, 所有与运输有关的信息都可以被控制中心所掌握。

3、农产品销售和分配管理系统。

对于农产品销售和分配管理系统在设计中应用了纸盒模式真实箱体, 并在其四周贴上电子标签, 这样就使其能够得到很好的控制。对于农产品的质量追溯可以从传感器读写、电子标签等多个方面来实现, 以便了解农产品销售与分配管理情况。以电子标签为例, 只要扫描电子标签就可以了解农产品从培育到运输再到销售等各个方面的信息, 这些信息也可以被存储与保存到互联网系统中。由于有了物联网技术的应用, 消费者就可以在相关平台上找到一切农产品信息, 或者通过查询农产品编号就可以了解农产品的销售情况, 这样也可以让消费者更加放心[3]。此外, 随着二维码技术的普及, 用户只要扫描二维码就可以了解数据信息, 并获得销售价格、产地等各种信息。随着云技术的普及, 智能农业中也要注意云技术的应用, 逐步扩大与农业生产有关数据信息的存储量, 并通过这种方式将其中有用的信息删选出来, 以便供信息使用者使用, 为其提供可靠考察依据, 在这一过程中最重要的就是做好数据分析, 确保将所有信息能够按照类别得以优化。

结论:通过以上研究得知, 现代社会已经进入物联网时代, 物联网技术也得以普及, 我国是农业大国, 物联网技术在农业中的应用也成为不可逆转的趋势。本文联系实际提出了建设该系统的方式方法, 希望能为相关人士带来有效参考, 真正做好基于物联网技术的智能农业监测系统建设, 使我国农业向现代化发展。

参考文献

[1]刘家玉, 周林杰, 荀广连, 吴爱民, 陈磊.基于物联网的智能农业管理系统研究与设计——以江苏省农业物联网平台为例[J].江苏农业科学, 2013, 05:377-379.

[2]宋艳.基于物联网技术的智能农业种植系统设计[J].现代电子技术, 2013, 24:38-39+42.

基于物联网的在线水质监测系统设计 第9篇

水质监测适用于源头水、国家自然保护区，集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场；鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区等静态水域。传统的水质监测，需要耗费大量的时间以及大量的人力，经过繁琐的步骤才得到数据，而在线水质监测系统可以实时的监测数据，自动进行设备的充电，用户登录App或者网站即可看到数据。

1 系统总体的设计

在线水质监测系统如图1所示，水质监测系统整体分成三层，感知层、网络层以及应用层。感知层是系统的核心，是信息采集的关键部分；网络层对整个系统进行无线连接，通过(1)LoRa技术将所有的水质监测仪连接起来，LoRa数据接收端将数据通过互联网传输到服务器，服务器进行数据处理[1]。应用层位于三层的顶层，将服务器处理的数据通过App以及网站展现给用户，让用户可以直接地看到想要的数据以及与前几次对比所产生的差异。

2 水质监测硬件设计

水质监测仪构想如图所示，是由CC2530控制了整个水质监测仪，数据的采集主要是通过传感器来完成，L9110S是用来控制电机的上浮下潜以及在水中游动，而SL1053是用于来管理太阳能，锂电池用于存储电量。

CC2530芯片对整个系统起着至关重要的作用，将传感器收集的信息存储和发送到服务器，并且接收从服务器传来的信息，再将数据以指令的形式进行命令的传达。

（一）数据采集模块

系统通过温度传感器、PH值传感器、浊度传感器、含氧量传感器模块来采集温度、PH值、浊度、含氧量等信息。

1）温度传感器

采用PT100温度传感器，对水的温度进行测量，PT100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的上升而迅速匀速的增长，铂热电阻具有精度高、稳点性好、性能可靠的特点，适用于长期进行水质的温度的监测[2]。

2)PH值传感器

采用PH值传感器，对水中的氢离子浓度进行监测以及转换成相应的可用输出信号，整体是一种密封状态，能够很好的防水，而且使用寿命长，适用于长期进行水质的PH值的监测[3]。

3）浊度传感器

采用TS浊度传感器，对水的污浊度进行测量，判断水的洁净度，浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，本传感器采用散射光与透射光比值代替单纯的散射光测量浊度，传感器的准确度、可靠性提高，维护更加简单，抗污性增强，适用于长期进行水质的浊度的监测[4]。

4）氧气含量传感器

氧气含量传感器,对水中的氧气含有量进行监测，它是由一个银阳极和金阴极组成，两极之间存在着电势差，氧气在阳极下进行反映，通过半透膜向阴极扩散，根据流过两级电流的大小就能测试水中氧气浓度的比例关系，适用于进行氧气的监测[5]。

（二）数据传输模块

数据输出模块主要由继电器及光耦合器构成，设计中使用的是一种两个接线端为输入端，另外两个接线端为输出端，中间采用光耦合器实现输入输出电隔离的高性能固态继电器，该继电器具有功率小、高灵敏度、高可靠性等特点。在水质监测系统运行中，当控制器接收到用户的指令后可以将数据返回到用户手中，并且控制仪器进行游动。

（三）L9110S半导体处理器

如图3所示，L9110S是控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，具有较强的驱动能力控制水质监测仪的上浮下潜，以及四处游动。

（四）线性锂电池芯片SL1053

SL1053是高精度的线性锂电池充电的芯片，SL1053可以通过检测电池电压来决定其充电的状态：预充电、恒流充电、恒压充电。均衡的管理锂电池的充电模式和查看电量的剩余量。同时控制着太阳能的充电状态，以及当充电结束后将自动发送完成指令给CC2530控制芯片。

3 水质监测网络设计

如图4所示，网络层是用户与仪器之间进行交流的媒介，网络层由LoRa数据传输芯片、互联网以及服务器组成，水质监测仪通过多个LoRa节点进行连接以及数据的传输，可以直接将数据直接传输给LoRa数据接收终端，终端将数据通过互联网传输到服务器，服务器对数据进行处理以及分析，通过互联网将数据传输给用户。

1)LoRa

LoRa是一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗的数据传输技术的芯片，其接收数据的灵敏度达到了-148dBm，与其他的芯片相比较得到了很大的提升，所以我们的水质监测系统中会采用到LoRa芯片，对池塘、水库的监测有较大优势，相比较其他的监测设备使用更加便捷，只需要进行一次布局就能长期的进行在线的监测数据，而不是取到每个区域进行水的采样，然后在检验室来一一的监测数据，可以省去大量的人力物力以及财力，用户操作起来会简单，我们称之为傻瓜式操作。LoRa数据接收终端将几个个体的水质监测仪的数据进行统计，发送到服务器进行统一处理得到综合的数据反馈以及位于不同区域水质之间的差异。

2）服务器

服务器主要是进行数据接收、处理、统计以及进行信息的推送。同时进行管理水质监测仪，监控各项指标是否正常，对用户的信息进行管理等。

4 水质监测仪应用设计

（一）软件设计

软件设计分为服务端和客户端，服务器端主要是对用户的信息进行管理，数据的分析。客户端则是用户查询获取信息，发送指令，位置的定位。

1）服务器端

服务器是信息管理的中心，服务器内储存着用户的信息，水质监测仪编号类型等信息，用户使用反馈信息，水质监测仪监测的数据，服务器会将信息统计成曲线图表的形式反馈给用户，给予用户最直接的观察。

2）客户端

客户端可分为PC端和移动端，移动端更适合进行信息的修改，数据的查看。而移动端适合进行水质监测仪的操控，方便携带，随时都能观察数据的变化。

(1)PC端

PC端会有水质监测仪的介绍，用户能根据自己的需求选择水质监测项的指标，我们会根据用户提供的信息进行私人定制，达到更精准的监测；用户能对自己的水质监测仪进行地图定位；用户能修改自己的信息；用户能通过图表、曲线、矩状图的形式查看数据；用户能根据自己的问题向我们反馈；

(2）移动端

移动端相比PC端携带方便，随时随地都能查看水质监测仪监测的数据，能够绑定水质监测仪进行操控，能查看水质监测仪的电量，能信息的录入，位置的定位。

（二）模型设计

水质监测仪整体外观像一个蘑菇。上为蘑菇伞帽，下为蘑菇杆，这样的设计有利于设备的上浮下潜以及设备在水中的平衡运行。最上层为太阳能电池板，对设备进行电量补给。中间是一个气孔，它能够吸收空气到设备内部使设备变轻，从而方便设备的上浮。旁边以及下面会设有传感器，来监测数据。下面设有螺旋桨，一共设有四个，分别控制设备的上浮下潜和设备的游动。

5 结语

本文提出了基于物联网在线水质监测系统构想结合了互联网，实现了互联网+的创意，符合现在时代的发展，能够很好的解决价格昂贵，操作复杂的水质检测，运用了多种比较稳定的传感器，保证了系统稳定性。主要适用于水库，鱼塘等，对人类的健康造成威胁的一切水源都能进行监测，给人们健康美好的生活环境。

参考文献

[1]龚天平.LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J].技术交流,2016.

[2]张红兵基于铂电阻Pt100的温度传感器设计[J].电子科技,2012.

物联网监测系统 第10篇

目前, 中国正处于从传统农业迅速走向现代农业的转化过程, 从现代农业生产, 经营, 管理和服务的发展, 信息技术的各个方面, 以支持紧急呼叫。现代农业的发展创造了前所未有的机遇改造传统农业和现代农业, 迫切需要使用网络技术领域的种植, 园艺, 畜牧, 水产养殖, 农业和其他农产品物联网的发展要素数字化设计, 智能化控制, 精准运作和科学管理各种农业领域, 使“全面感知, 可靠传输和智能处理”的各种农业要素, 从而实现高产, 高效, 优质, 生态的实施安全目标。

1 农业物联网

农业物联网属于交叉学科, 是物联网技术在农业领域广泛应用的产物, 农业物联网体系划分可以参照物联网体系划分的标准。农业领域的信息、要经过产生、传输、处理和应用四个过程。感知层利用传感器、RFID, GPS, RS和条码技术等各种感知技术, 借助各种设备和手段, 对自然界中存在并且对农业生产有意义的各类数据信息进行获取, 实现“物”的识别。传输层具有完成大范围内信息传输与广泛互联功能, 能够将现有的广域网技术与感知层的传感网技术相融合, 把感知到的农业信息无障碍、快速、安全、可靠的传送到需要信息的地方, 使物品在全球范围能实现远距离大范围通信。处理层通过云计算、数据挖掘、模式识别、预测预警等信息处理技术, 实现最终的信息技术与行业的深度融合, 完成物品的信息汇总、共享、预测和分析决策等功能。应用层是农业物联网体系结构的最高层, 是面向终端用户的, 可以根据用户的不同需求搭建不同的操作平台, 农业物联网的应用主要实现了大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品交付过程中管理者的直接参与, 通过农业物联网, 管理者可以更快的获取各类信息, 对于突发情况, 管理者可以做出更及时的反应, 通过远程控制, 管理者可以实现对整个农业生产线更精细的管理, 管理者可以从物联网多个应用角度出发对农业进行管理, 达到农业生产高产、优质、高效、生态和安全的目标。

随着农业信息网络化的高级阶段显示出旺盛的生命力, 主要的网络技术和应用的不断成熟, 农业物联网从婴儿期逐步进入到成熟期。总体而言, 事情会朝着农业更透彻的感知, 更全面的互联互通, 情报服务和更深入更优化的整合方向发展。

2农业生态监测系统的传感器技术

传感器的定义与分类

传感器, 是感觉或知觉等。传感器通常被定义为能够按照一定的规则来感知外部信息, 并且可以将这些信息信号转换成该装置可以被使用。主要由敏感元件的传感器 (传感元件) 和两部分组成的转换器, 一些半导体敏感元件可以直接输出信号, 本身就构成传感器。

(1) 根据传感器的转换原理, 可将其分为物理和化学两类传感器。

(2) 按照用途划分, 传感器可以分为压敏和力敏传感器、加速度传感器、位置传感器、速度传感器、辐射传感器、液面传感器、热敏传感器、能耗传感器等。

(3) 按照工作原理分类, 传感器可以分为真空度传感器、磁敏传感器、生物传感器、湿敏传感器、气敏传感器、振动传感器等。

(4) 按输出的信号类型可将传感器分为模拟传感器、数字传感器、数字传感器、开关传感器。

传感器的应用

传感器在工农业生产上使用, 在传感器学科领域更加突出的位置的基础上。随着现代科学技术的发展促进很多新领域的发展。在基础科学研究上存在许多障碍, 首先是信息很难获得, 但机制和全新的高灵敏度传感器的出现, 将导致该领域的突破。某些传感器的发展往往是一些跨学科发展的先驱。

3农业生态监测系统的通信技术

3G通信技术

3G是第三代移动通信技术。相对第一代模拟手机和第二代GSM, TDMA数字移动电话, 例如第三代移动电话通常来说, 是下一代移动通信系统中, 诸如无线通信和多媒体通信与因特网。它可以处理多种形式的媒体图像, 音乐, 视频流等多种服务, 包括网页浏览, 电话会议, 电子商务等多种信息服务的。

CDMA是码分多址的缩写, 用CDMA调制的第三代移动通信系统。具有CDMA通信系统中的良好品质, 系统容量, 抗多径性能, 频率复用因子, 软容量, 软切换等, 相对于第三代移动通信系统中, 第一代移动通信系统的的使用频分多址 (FDMA) 的模拟调制, 其主要缺点是频谱干扰的低利用率带信号的语音服务的移动通信系统。使用时分多址 (TDMA) 调制, 尽管第二代移动通信系统, 提高了系统容量, 具有独立信道信令, 系统性能得到显著改善, 但相对于CDMA, 第二代移动系统容量通信系统仍是有限, 越区切换性能仍不充分。

Zig Bee通信技术

Zig Bee采用DSSS技术, 与蓝牙等无线通信技术相比较, 它具有低复杂度、低成本、低功耗、低速率的短距离双向无线通信特点。Zig Bee属于个人区域网络 (PAN:Personal Area Network) , 其与GSM, GPRS等无线通信技术的参数与性能比较如表1所示。

4 结语

大田农业物联网系统研究 第11篇

关键词：农业 物联网 系统 研究

中图分类号：F320.1 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）18-0045-02

1 大田农业物联网系统简介

大田农业是和精细农业相对的概念，是指大面积种植作物的农业生产。从作物种类上讲，小麦、水稻、玉米等在我国都有大面积种植，可称为大田农作物，如东北的大型农场种植的玉米就是大田农作物的典型代表。大田农业体现了农业生产的规模化，“小土”变大田，是我国农业现代化的首要前提和必然选择。

大田农业物联网是农业物联网的一个分支，与精细农业物联网系统不尽相同，大田农业物联网系统主要针对大田农业种植分布较广、监测点较多、布线和供电有一定难度等独有的特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策、远程和自动控制灌溉设备等功能，进而实现精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

相对精细农业物联网而言，大田农业物联网系统更加先进，系统可以根据不同地区的农业生产条件，如土壤类型、灌溉水源和方式以及种植作物等统筹划分各类型区，再在各类型区域里选取具有典型性的地块，建设含有土壤水含量、地下水位量、降雨量等水文信息的具有自动采集和传输功能的监测点。通过灌溉预报和信息监测时报两个系统，获取农作物最佳灌溉时间、灌溉用水量等，定期向群众发布，科学指导农民灌溉。

2 大田农业物联网系统组成

大田农业物联网系统主要由四个平台构成，分别是智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台。这四个平台系统功能相互独立，系统网络相互衔接，形成大田农业物联网系统这一个大的平台。

2.1 智能感知平台

智能感知平台是整个大田农业物联网系统平台中的基层平台，它直接对农作物生长需要的土壤、温度等所需外在条件开展监测服务，是整个系统的基础和第一链条。这个平台主要包括：（1）两类土壤传感器，即土壤水分传感器和土壤温度传感器，主要对农作物土壤条件把关监测。（2）智能气象服务站，主要服务农作用生长外在的温度、湿度、降水量、风速和风向以及辐射情况等条件。智能气象服务站针对各类气象信息，因此作用较为综合，服务范围较广。如在水稻种植中，农田水位、水温等都可以通过智能感知平台直观的反映出来，从而获取第一手的资料。

2.2 无线传输平台

无线传输平台也称传输网络平台，承担信息的传输。无线传输平台与智能感知平台紧密联系，是整个系统平台的第二链条。根据物联网的传输介质不同，无线传输主要有：（1）GPRS、CDMA、3G无线网络。这类移动通讯载体，具有无布线、易布置、可流动情况下工作的特点，恰好可以应用于不利于布线布网的野外大田农作物种植场合。（2）WLAN无线网络。属于区域内的无线网络，他兼有以太网、宽带网的优点，又具备GPRS、CDMA、TD等网络的部分无线功能，将是大田农业物联网系统中无线传输平台的发展方向之一。

2.3 运维管理平台

运维管理平台属于管理平台，与无线传输平台紧密联系，是一种智能管理系统，属于整个系统平台的第三链条。运维管理平台主要包括灌溉远程控制、灌溉自动控制、墒情预测、旱情预报以及农田水利管理等。通过无线传输平台传递过来的农作物及其环境信息可以在运维管理平台开展平台管理，调度指挥。例如，通过旱情预报反映上来的信息，可以决定实施远程灌溉，远程灌溉时间长短、用水量大小等都可以在运维管理平台实现。再如，农田水利管理涉及众多方面的内容，只有智能化的运维管理平台才能为其提供科学、精确、高效的管理。

2.4 应用平台

应用平台与运维管理平台紧密相连，属于整个系统平台的第四链条，是一个终端平台。应用平台主要包括两部分：一是网络技术应用平台，主要包括手机短信、彩信，WAP平台以及互联网访问等，信息终端可远程了解和处理监测信息、预警信息等；二是网络应用主体平台，主要包括政府部门，如农业、水利、气象等部门，这些部门能通过该平台对大田农业生产实施专业指导，提升农情、农业气象、农田水利等综合管理水平，从而实现农业生产的专业化、精细化、科学化。

3 大田农业物联网系统应用案例分析

新疆是我国重要的棉产地，棉花产量占全国三分之一；棉花质量也较优，受到国内外一致好评。然而新疆干旱缺水现象十分严重，成为棉花生产的短板。利用大田农业物联网系统较好的解决了这一问题。

新疆兵团有关部门密切配合，运用农业物联网和自动化喷滴灌控制相结合，实现了几十万亩棉田智能化、精准化灌溉。这项滴灌技术主要由中心主控系统（主计算机、控制柜）、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值）、气象观测站（可测量气象、风向、风速）、数据采集指令传输等设备组成，可有效控制土壤水分、含盐量、肥力以及病虫害情况。此技术还可利用手机短信控制阀门，对设定区域进行灌溉，譬如 五六十亩棉花地如按照以前人工下地灌溉得花整整两天的时间，现在只需发发短信，六七个小时之内就能将五六十亩地浇灌完，既省力又省时；同时利用回传数据，随时记录、查询、打印整个灌溉区域的气象资料、土壤资料以及灌溉情况。

而在哈密市南戈壁非农企业节水示范区，田间控制站电脑可以按照指令为450亩棉田自动浇水。这套自动化灌溉系统，在国内具有领先水平。农民在家中，或是在泵房管理中心，只要点一下鼠标或是发个短信，就可以开启水泵；另外，农民或相关人员通过互联网或是短信查询，就可以及时了解地块灌溉情况，也可以了解别的地块灌溉情况。这套系统把农民从繁重的体力劳动中解放了出来。

总之，大田农业物联网技术支持下的滴灌技术的实施，平均滴水量320m3/亩，可以有效缓解棉花的旱情，有效利用水资源；同时自动化智能化的控制避免了人工作业出现的浪费和失误现象，而且节省人力消耗，还有效的减少跑、冒、滴、漏对土地造成的污染，提高了棉花产量，确保了棉花生产持续稳定丰产丰收。

4 结语

农业是国民经济的基础，其重要性不言而喻。在我国现代化的实现过程中，农业现代化必不可少。大田农业生产是规模化、专业化、产业化的生产，是我国农业现代化的发展方向之一。大田农业生产与物联网的有效融合，形成了大田农业物联网系统，这个系统在我国农业现代化的进程中有着重要作用。系统的智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台既互相独立又密切联系，一方面提高了大田农业的管理水平，另一方面实现了大田农业的生产现代化。除新疆之外，目前，大田农业物联网系统在全国各地有着广泛应用，如禹城农田智能灌溉系统、富岗果园墒情检测系统以及肥乡节水灌溉示范项目等。我们有理由相信，随着系统技术的进一步发展，国家惠农政策的进一步实施，农民素质的逐步提高，我国大田农业物联网系统必将更加完善，应用将更加广泛，必将有力促进我国农业现代化的早日实现。

参考文献

[1]黄松飞.山东寿光的物联网样板.通信世界，2009年第46期.

[2]孔晓波.物联网概念和演进路径.电信工程技术与标准化，2009年第12期.

[3]管继刚.物联网技术在智能农业中的应用.通信管理与技术，2010年第03期.

物联网监测系统 第12篇

1.1 概念

“物联网”的概念最早是在1999年由麻省理工学院提出, 对其的定义也比较简单, 即把通过射频识别等信息传感设备与互联网连接从而实现对所有物品的识别和管理的技术称为物联网技术。

在物联网正式概念的提出之前, 有一个更早的理念, 通过装置在各类物体上的电子标签, 传感器、二维码等经过接口与无线网络相连, 从而给物体赋予智能, 可以实现人与物体的沟通和对话, 也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。人们把这种物体联接起来的网络称为“物联网”。

1.2 物联网具有的显著特征

将物与物以及人与物进行的信息连通是物联网的核心和本质。由此, 物联网的显著特征主要通过以下三方面进行体现:

1.2.1 可感知性

可感知性就是物联网对物体的信息收集功能, 即物联网借助于射频识别、二维码和传感器等设备对物体进行感知、捕获等信息收集任务。

1.2.2 可互通性

在通信网络的环境下, 一旦将物品接入到信息网络中, 那么就能进行物品信息的实时查询和共享。

1.2.3 智能化

智能化是物联网技术的高级特征, 借助于各种高级智能计算机技术, 物联网能够分析和处理获取到的大量物品信息数据, 这大大提升了智能化决策和控制的水平。

2 物联网在智能电网应用中的基本架构

2.1 感知层

感知层的主要任务是在输变电和配电的各个环节中给各类电力设备安装信息感知设备, 这些感知设备通常包括电子标签 (RFID) 、智能传感器、二维码、红外感应器和激光扫描仪。物联网将所有的电力设备组成一个可连通的大网络, 在这个网络环境下建立起统一的感知信息模型, 进而将电网设备的数据汇聚到控制器上, 最后通过网关将数据存储至电力内网中。

2.2 网络层

网络层的主要任务是信心传输, 并且要保证将信息安全可靠的传输到应用层, 对此, 可以建立高性能的“终端接入通信网络”, 制定网络层“统一通信规约”, 兼容各种传输模式来进行传输, 将大大提高传输的安全性和可靠性。

2.3 应用层

作为物联网框架结构的核心, 应用层的显著特点是实现更深层次的资源共享和应用。这需要应用层来改进自身的数据模型、结构和服务组件, 这样才能更好的对物品的信息进行集中的存储和部署。

3 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路故障在线监测系统应用要点

主元分析的方法是将所要研究的物品对象投射到这个垂直空间, 并且这两个垂直的空间是不想关的, 即主元空间和残差空间。

基于主元分析的输电线路故障在线监测系统主要包括输电线路设备监测单元, 转发基站和数据处理中心三个部分。

3.1 系统任务

3.1.1 感知层的任务

收集电力设备的实时数据, 并将这些数据按照统一的信息模型上传都汇聚控制器中, 是感知层的主要任务。感知层收集的实时数据主要包括地线、导线、绝缘子以及杆塔上的监控变量值。

3.1.2 网络层

将感知层传输的电力设备实时信息安全传输至电力内网, 以供各类电力业务调用, 这是网络层的主要任务。网络层要将感知层收集的输电线路信息数据上传到数据处理中心, 需要借助于一定的传输模式并且要采用统一的通信规约。

3.2 结果分析

基于物联网技术和主元分析的输电线路在线监测系统通过在输电线路上部署各类传感器获取各类设备的实时数据, 本文选取8个输电线路设备参数包括:导线拉力、输电线路高压侧温度、输电线路低压侧温度) 、接地电阻、导线对地距离, 导线舞动频率、铁塔杆件应力和绝缘子风偏。通过将8个输电线路设备参数的实时数据通过感知层和网络层传输到应用层, 然后采用主元分析方法对实时数据进行建模分析, 判断输电线路是否有故障发生。

3.2.1 输电线路正常工况建模

统计模型的建立, 首先要收集输电线路正常工况下的历史信息数据, 然后通过采用主元分析方法将正常工况下的主元空间和残差空间进行提取, 与此同时要选取合适的主元空间维度, 进而建立起输电线路正常工况的统计模型。

3.2.2 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测

实施在线监测的第一步就是先通过感知层把8个设备的信息数据上传至汇聚控制器, 第二步是要借助于网络层将实时数据信息上传至统一的电力内网之中, 最后一步便是应用层的任务, 应用层要将网络层传输的数据投影到正常工况下的模型, 并计算统计变更, 比较统计变更值与阀值, 这时通常可出现以下比较结果, 若是统计变更中有一项数据超过了阀值, 那么又可以断定线路发生了故障, 若是各项统计变更值都正常, 那么则说明输电线路在正常运行, 并无故障发生。

3.3 需要进一步深化研究的内容

当前物联网技术在输变电线路在线监测的应用已渐趋成熟, 鉴于物联网的显著优势, 因此还需进一步发挥其智能电网中的监测作用, 对比需对以下方面进行深化:

(1) 基于RFID、GPS及状态传感器等物联网技术的输变电设备智能监测模型与全景状态信息模型的研究。

(2) 具有数据存储、计算、联网、信息交互和自治协同能力的一体化智能监测装置的研制。

(3) 要进一步加强对基于IEC标准的全站设备状态信息通信技术及信息集成技术的研究力度, 并且对有线/无线通信接口进行进一步的统一也是十分必要的。

(4) 当前光纤传感是电力传感器的主流, 应深化对以光纤传感为代表的电力专用传感器的研究。

(5) 输变电设备状态监测中监测设备的可靠供电问题。

(6) 以三维立体全景全息可视化系统为代表的综合信息可视化展示平台开发及应用。

(7) “云”技术作为新兴的存储技术, 其在物联网的输变电设备状态监测与全寿命周期管理中的综合应用有待于进一步开发和研究。

摘要：本文详细阐述了物联网技术在输电线路在线监测系统中的应用要点。

关键词：物联网,智能电网,输电线路,在线监测

参考文献

[1]李娜, 陈晰, 吴帆等.面向智能电网的物联网信息聚合技术[J].信息通信技术, 2010 (02) .

[2]郭创新, 高振兴, 张金江, 毕建权.基于物联网技术的输变电设备状态监测与检修资产管理[J].电力科学与技术学报, 2010 (04) .