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1、物聯(lián)網(wǎng)四班大作業(yè)班級:02121427姓名:董國慶學號:0121427關于物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居、汽車制造業(yè)采購物流及無線環(huán)境檢測的應用一、物聯(lián)網(wǎng)概述1、物聯(lián)網(wǎng)的定義:物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是在1999年被提出的,它的英文名是Internet of Things(IOT),也稱為WebofThings。2005年,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,國際電信聯(lián)盟在于突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,發(fā)布了ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng),正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。博欣將物聯(lián)網(wǎng)定義為通過各種信息傳感設備、裝置和技術,實時采集所有需要監(jiān)控、連接、互動的物體和過程,采集其光、聲、熱、電、力學、生物、化學、位置

2、等各種人們需要的信息,再結合互聯(lián)網(wǎng)形成一個巨大的網(wǎng)絡,以實現(xiàn)物體與物體,物體與人、物品與網(wǎng)絡之間的連接,方便識別、管理和控制。2、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡結構目前一般講物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構分為三個層次,分別為感知層、網(wǎng)絡層和應用層。其結構如圖所示。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構感知層的主要作用是完成數(shù)據(jù)的釆集,包括傳感器和短距離傳輸M絡兩個部分。傳感器部分實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的采集,而短距離傳輸網(wǎng)絡負責將傳感器釆集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關。網(wǎng)絡層的主要作用是傳遞信息,它是基于現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)建立的,包括接入單元和接入網(wǎng)絡兩個組成部分。接入單元負責接收感知層發(fā)送過來的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸至接入網(wǎng)絡。接入網(wǎng)絡即為現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡,包括有線電

3、話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等。用戶通過接入網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳入互聯(lián)網(wǎng)。應用層的主要作用是對數(shù)據(jù)進行管理和處理,并與物聯(lián)網(wǎng)的各種應用相結合。物聯(lián)網(wǎng)應用層包括中間件和物聯(lián)網(wǎng)應用兩個部分。中間件是一個獨立的軟件或服務程序,用于將一些公用能力統(tǒng)一封裝以提高應用的 發(fā)效率。物聯(lián)網(wǎng)應用即各種供用戶使用的應用,如家庭安防等。3、物聯(lián)網(wǎng)國內外發(fā)展現(xiàn)狀:自物聯(lián)網(wǎng)的概念問世以來,物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展,被應用于交通、物流、電力、工業(yè)等很多領域。目前美歐及日韓等發(fā)達國家在物聯(lián)網(wǎng)應用的廣度和深度等方面處于領先地位。在國內,物聯(lián)網(wǎng)的應用總體還處于發(fā)展初期,雖然國內開展了一系列物聯(lián)網(wǎng)有關的項目,在電力、醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務等領域取得了

4、一些進展,但總體來說,國內物聯(lián)網(wǎng)技術跟發(fā)達國家相比還有很大差距。二、智能家居:1、簡介:現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)一般可以分為內網(wǎng)、外網(wǎng)和網(wǎng)關三部分。其中內網(wǎng)是負責連接各種家電和其他設施的局域網(wǎng),外網(wǎng)一般是小區(qū)局域網(wǎng),Internet等,功能是實現(xiàn)遠距離傳輸,網(wǎng)關的作用是連接內網(wǎng)和外網(wǎng),實現(xiàn)外網(wǎng)對內網(wǎng)的控制。智能家居系統(tǒng)結構如圖所示。智能家居系統(tǒng)結構圖智能家居發(fā)展大致經(jīng)歷了 4代。第一代主要是基于同軸線、兩芯線進行家庭組網(wǎng),實現(xiàn)燈光、窗簾控制和少量安防等功能。第二代主要基于RS-485線,部分基于IP技術進行組網(wǎng),實現(xiàn)可視對講、安防等功能。第三代實現(xiàn)了家庭智能控制的集中化,控制主機產(chǎn)生,業(yè)務包括安防、控

5、制、計量等業(yè)務。第四代基于全IP技術,末端設備基于Zigbee等技術,智能家居業(yè)務采用“云”技術,并可根據(jù)用戶需求實現(xiàn)定制化、個性化。這與物聯(lián)網(wǎng)的興起密不可分。目前智能家居系統(tǒng)的功能主要由以下幾個方面:家電智能控制:對家電進行自動控制,如根據(jù)室內溫度自動 關空調或調解空調的工作狀態(tài)。燈光智能控制:根據(jù)室內的光線強度自動調節(jié)照明設備的開關或照明強度。以保持室內光線在合適的亮度。家庭智能安防功能:目前家庭安防系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)控火警、煤氣泄漏和非法闖入等。一旦出現(xiàn)以上情況,安防系統(tǒng)將有助于事件得到緊急處理以降低損失。幾種短距離通信技術的比較在智能家居系統(tǒng)中,所有節(jié)點都在一所住宅之內,節(jié)點與節(jié)點之間

6、的距離一般在十幾米之內,最多不會超過數(shù)十米,節(jié)點與節(jié)點之間通信的時候只需傳遞很少量的信息,所以對系統(tǒng)的傳輸距離、資源大小和帶寬沒有太多的要求,但是對網(wǎng)絡大小有一定的要求。此外,節(jié)點一般以電池供電,節(jié)點的功耗以及電池的使用壽命是我們關注的對象。通過對表中各種無線網(wǎng)絡對比可知,ZigBee工作時功耗低,電池的使用壽命長,適用于低數(shù)據(jù)量的傳輸,且它的1米到100米左右的傳輸距離對于一般的智能家居系統(tǒng)來說已經(jīng)足夠,是搭建智能家居系統(tǒng)的理想網(wǎng)絡。因此,本文選擇基于ZigBee來設計簡單的智能家居系統(tǒng)。2、ZigBee技術簡介ZigBee是一種基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議,其目的是適

7、用于低功耗,無線連接的監(jiān)測和控制系統(tǒng)14。它是由ZigBee聯(lián)盟推出的。ZigBee協(xié)議的基礎是IEEE無線個域網(wǎng)工作組所制定的IEEE802.15.4技術標準。IEEE802.15.4是ZigBee協(xié)議的底層標準,它主要規(guī)范了無線網(wǎng)絡的物理層和MAC層的協(xié)議,其標準是由國際電工學協(xié)會IEEE組織制定并推廣的。ZigBee和IEEE802.15.4標準都適用于低速率數(shù)據(jù)傳輸,最大傳輸速率只有250KBpS,與目前其他常用的無線技術相比,ZigBee的缺點在于理論最大傳輸距離相對較近,但是對于數(shù)據(jù)采集和控制信號來說,傳輸距離并非考慮重點,首要考慮的因素是成本、功耗等。所以目前ZigBee技術的主

8、要應用于要求低速率、低功耗和低成本的領域。此外,使用ZigBee技術還有一個好處,它的網(wǎng)絡可以很大,可以實現(xiàn)數(shù)千個傳感器節(jié)點間的通信,可以通過接力傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)通過一個傳感器節(jié)點傳輸?shù)较乱粋€節(jié)點,這樣能夠提高通信效率。對于一般的無線網(wǎng)路來說,通信距離越大,相應電路就越復雜,發(fā)送功率也就越高,成本也就越高。而具有高效、低成本等優(yōu)點的短距離接力傳輸方式為無線網(wǎng)絡提供了一種理想的解決方案,相對于其他現(xiàn)有的無線通信技術,ZigBee技術的低功耗、低成本等特性使得它成為適合傳感器網(wǎng)絡的標準,3、ZigBee協(xié)議框架ZigBee協(xié)議是專門為低速率傳輸網(wǎng)絡制定的無線網(wǎng)絡協(xié)議,它在物理層、MAC層和數(shù)據(jù)鏈路

9、層上都采用了 IEEE802.15.4協(xié)議標準,并對他進行了完善和擴展。ZigBee各層規(guī)范均由ZigBee聯(lián)盟制,協(xié)議的整體框架結構如圖所示。Zigbee協(xié)議框架圖ZigBee協(xié)議棧由一組子層構成,每個子層為其上層提供服務:數(shù)據(jù)服務有數(shù)據(jù)實體提供,而其他服務則由管理實體提供。每個服務實體通過一個服務接入點(SAP)為其上層提供服務接口,并且為每個SAP提供了一系列的基本服務指令來完成相應的功能。ZigBee的通信頻率是由物理層來規(guī)范的。ZigBee為不同的國家和地區(qū)規(guī)定了不同的工作頻率,分別為2.4GHz和868/915MHz。因此,ZigBee定義了兩個物理層標準:2.4GHz和868/9

10、15MHz物理層。其中2.4GHz為全球統(tǒng)一的免費的無線網(wǎng)絡頻段,速度傳輸速率為250kb/s,傳輸速率較大,通信延時較小。而868MHz和915MHz頻段分別針對美國和歐洲市場,868MHz上的傳輸速率為20kb/s, 916Mhz上的傳輸速度為40kb/s,他們的傳輸速率相對較小,但是避開了其它設備在2.4GHz頻段的干擾,因此對接收設備的靈敏度要求較低,且有較大的通信距離。介質接入控制子層(MAC)通過CSMA機制對各個信道進行調配與切換,它的主要功能是對數(shù)據(jù)包進行分段和重組,以及確保數(shù)據(jù)包按正確順序傳輸。網(wǎng)絡層的主要作用是為MAC層能夠正常工作提供必要的函數(shù),以及位應用層提供合適的服務

11、接口。網(wǎng)絡層通過網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務,通過網(wǎng)絡層管理服務實體提供網(wǎng)絡管理服務??陆j管理服務主要包括初始化一個網(wǎng)絡、連接網(wǎng)絡、路由發(fā)現(xiàn)等,數(shù)據(jù)傳輸服務包括指定拓撲傳輸路由等。ZigBee應用層包括應用支持層(APS),ZigBee設備對象(ZDO)和設備綁定表(AF)。其中APS層有維持綁定表和給提供數(shù)據(jù)傳輸途徑給相互綁定的設備等功能。設備綁定表的作用是根據(jù)各個設備職能和需求自動配置設備,并存儲它們的配置信息。ZDO完成定義各個設備在整個網(wǎng)絡中的角色(比如ZigBee協(xié)調器),發(fā)起和響應綁定請求等功能,以及在設備之間建立安全機制等。此外ZDO還有發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中的設備己經(jīng)決定向這些設備提供哪

12、些服務的功能。4、總體設計方案目前常用的智能家居系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡架構多為基于互聯(lián)網(wǎng)的采集控制系統(tǒng)。典型的基于物聯(lián)網(wǎng)的采控系統(tǒng)結構如圖所示,網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩部分,連接方式有有線連接和無線連接方式兩種。在如圖所示的智能家居系統(tǒng)中,帶有傳感器的末端節(jié)點負責監(jiān)測和采集相應的數(shù)據(jù),并通過ZigBee網(wǎng)絡將采集到的數(shù)據(jù)傳送到家庭網(wǎng)關,網(wǎng)關通過短信將信息轉發(fā)到用戶手機或者通過Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶PC機。反之,用戶可以通過同樣的方法將命令發(fā)送至家庭網(wǎng)關,由網(wǎng)關轉發(fā)至相應的末端節(jié)點。本文主要介紹該系統(tǒng)的局域網(wǎng)部分,局域網(wǎng)部分主要包括家庭網(wǎng)關和一些末端節(jié)點,末端節(jié)點為帶有功能各異傳感器的監(jiān)控節(jié)點

13、或者控制相應智能家電操作的控制節(jié)點,這些節(jié)點被安放在住宅內重要的位置,監(jiān)控節(jié)點主要有室內舒適度監(jiān)控節(jié)點和家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點。物聯(lián)網(wǎng)采集控制系統(tǒng)室內舒適度監(jiān)控包括主要溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊等,而家庭安防系統(tǒng)監(jiān)控包括或火警監(jiān)測模塊??諝饷簹夂繖z測模塊和紅外幕簾傳感器模塊等。如圖展示了智能家居系統(tǒng)的各個監(jiān)控模塊。智能家居系統(tǒng)中的監(jiān)控模塊5、展望:一個簡單的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng),能夠實現(xiàn)一些簡單的監(jiān)控、自動調節(jié)、報警、控制功能,但是系統(tǒng)還有很多需要改進的地方,需要日后進行更深一步的研究。(1)在節(jié)點的使用壽命問題上,選用更加耐用的傳感器,改進節(jié)點的硬件和軟件設計,以延長節(jié)點的使用壽命。

14、(2)在節(jié)點的供電問題上,可以利用大自然中的光、熱等進行能量轉化后給節(jié)電供電,以使節(jié)點持續(xù)工作,這方面需要設計合適的電路,同時又要考慮到降低電路成本的問題。(3)在降低能耗方面,可以選擇更耗能更好的芯片,或者設計更優(yōu)化的算法,減少網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的傳輸,以降低能耗。(4)系統(tǒng)的功能可擴展性方面,可以新增一些其它的功能,由于各種終端節(jié)點原理相似,所以加入一些新功能相對簡單。(5)在數(shù)據(jù)傳輸準確性和安全性方面有待于進一步研究。三、在汽車制造業(yè)采購物流方面應用:1、技術基礎:物聯(lián)網(wǎng)是一次技術革命,代表未來計算機和通信的走向,其發(fā)展依賴于在諸多領域內活躍的技術創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術則融合了傳感器技術、射頻識

15、別、 ZigBee技術、智能服務等多種技術;RFID是一種非接觸式自動識別技術,可以快速讀寫、長期跟蹤管理、在智能識別領域有著非常看好的發(fā)展前景;以短距、低功耗為特點的傳輸網(wǎng)絡的出現(xiàn)使得搭建無處不在的網(wǎng)絡變?yōu)榭赡?以微機電系統(tǒng)(MEMS)為代表的傳感器技術拉近了人與自然世界的距離;智能服務技術則為發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的應用提供了服務內容。(1) RFID技術RFID技術作為本世紀最有發(fā)展前途的信息技術之一,己得到全球業(yè)界的高度重視;中國擁有產(chǎn)品門類最為齊全的裝備制造業(yè),又是全球IT產(chǎn)品最重要的生產(chǎn)加工基地和消費市場,同時還是世界第三大貿易國。這些都為中國電子標簽產(chǎn)業(yè)與應用的發(fā)展提供了巨大的市場空間,帶來

16、了難得的發(fā)展機遇,RFID技術的應用必將成為中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和信息化建設的一個新機遇、成為國民經(jīng)濟新的增長點。未來的十年內,所有的東西都將會被植入RFID標簽。雖然這項技術的有效范圍一般都很短,但是其應用的方面卻是相當廣泛,比如說征收車輛過路費、無線觸式安全通道、汽車定位(利用內置感應標簽的鑰匙),以及醫(yī)院病人或者家畜的身份識別等。下面將對RFID進行全面介紹。RFID簡介RFID (Radio Frequency Identification)無線射頻識別技術,是開始興起于20世紀90年代的一種非接觸式自動識別技術,其基本原理是利用射頻信號通過空間親合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并

17、通過所傳遞的信息達到識別目的。它是一種利用射頻方式進行非接觸式雙向通信的自動識別技術,具有非接觸操作、多識別目標、物體高速識別、抗干擾能力、具備耐久性等相關特征,展示了其巨大的發(fā)展?jié)摿?成為21世紀最有發(fā)展前途的信息技術之一。電子標簽是RF1D的通俗叫法。與目前廣泛使用的自動識別技術例如攝像、條碼、磁卡、IC卡等相比,RFID技術具有很多突出的優(yōu)點:a.非接觸操作,長距離識別(幾厘米指幾十米),因此完成識別工作時無須人工干預,應用便利。b.無機器磨損,壽命長,并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境。c. 可識別高速運動物體,并可同時識別多個電子標簽。d. 讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理

18、接口,保證其自身的安全性。e. 數(shù)據(jù)安全方面除了電子標簽的密碼保護外,數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理。f. 讀寫器與標簽之間存在相互認證的過程,實現(xiàn)安全通信和存儲。目前RFID技術在工業(yè)自動化、物體跟蹤、物流管理等方面有著廣泛的應用。RFID系統(tǒng)由以下三個部分組成,如圖所示。RFID系統(tǒng)a. 電子標簽:由親合元件及芯片組成,且每個電子標簽具有全球惟一的的識別號(ID),無法修改、無法仿造,這樣提供了安全性。電子標簽附著在物體上標識目標對象。電子標簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù),在實際應用中,電子標簽附著在待識別物體的表面。b. 天線:在電子標簽和讀寫器間傳遞射頻信號,即電子標簽的數(shù)據(jù)信息。

19、C. 讀寫器:讀取(或寫入)電子標簽信息的設備,可設計為手持式或固定式。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù),從而達到自動識別物體的目的。通常讀寫器與計算機相連,所讀取的電子標簽信息被傳送到計算機上,進行下一步處理。RFID的特征a. 數(shù)據(jù)的讀寫(Read Write)機能:只要通過RFID閱讀器即可不需接觸,直接讀取信息至數(shù)據(jù)庫內,且可一次處理多個標簽,并可以將物流處理的狀態(tài)寫入標簽,供下一階段物流處理使用。b. 容易小型化和多樣化的形狀:RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀的限制,不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外,RFID電子標簽更可往小型化與多樣化形

20、態(tài)發(fā)展,以應用于不同產(chǎn)品。C. 耐環(huán)境性:紙張一受到臟污就會看不到,但RFID對水、油和藥品等物質卻又強力的抗污性。RFID在黑暗或臟污的環(huán)境之中,也可以讀取數(shù)據(jù)。d. 可重復使用:由于RFID為電子數(shù)據(jù),可以反復被覆寫,因此可以回收標簽重復使用。如被動式RFID,不需要電池就可以使用,沒有維護保養(yǎng)的需要。e.穿透性:RFID若被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質包覆,也可以進行穿透性通信。不過如果是鐵質金屬,就無法進行通信。f. 數(shù)據(jù)的記憶容量大:數(shù)據(jù)容量會隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴大,未來物品所需攜帶的資料輛愈來愈大,對卷標所能擴充容量的需求也增加,對此RFID不會受到限制。h. 系統(tǒng)安全

21、:將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從中央計算機中轉存到工件上將為系統(tǒng)提供安全保障,大大地提高系統(tǒng)的安全性。i. 數(shù)據(jù)安全:通過校驗或循環(huán)冗余校驗的方法來保證射頻標簽中存儲的數(shù)據(jù)的準確性。RFID的工作原理通常情況下,RFID的應用系統(tǒng)主要由電子標簽讀寫器和RFID卡兩部分組成。其中讀寫器一般作為計算機終端,用來實現(xiàn)對RFID卡的數(shù)據(jù)讀寫和存儲,它是由控制單元、高頻通信模塊和天線組成;而RFID卡則是一種無源的應答器,主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成,其中RFID芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路,有的甚至將天線一起集成在同一芯片上RFID應用系統(tǒng)的基本工作原理是RFID卡迸入讀寫器的射頻

22、場后,其天線獲得的感應電流經(jīng)升壓電路作為芯片的電源,同時將帶信息的感應電流通過射頻前端電路檢得數(shù)學信號送入邏輯控制電路進行信息處理;所需回復的信息則從存儲器中獲取經(jīng)由邏輯控制電路送回射頻前端電路,最后通過天線發(fā)回給讀寫器。(2) EPC網(wǎng)絡技術RFID電子標簽的物流管理系統(tǒng)是通過物聯(lián)網(wǎng)(EPC Network)系統(tǒng)實現(xiàn)的,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的物流管理的智能化程度要高得多,它通過互聯(lián)網(wǎng)上的ONS服務器和PML服務器可以對全世界所有的物品進行全方位的管理和流動。物聯(lián)網(wǎng)的工作工程如下:任何一個零售超市或物品倉庫和任何一個具有RFID電子標簽的物品或商品,只要經(jīng)過流動(甚至不經(jīng)過流動),都可以在RFID

23、閱讀器上讀出其RFID電子標簽中的電子物品代碼,這個電子物品代碼在全球是唯一的,這個電子產(chǎn)品代碼是傳統(tǒng)的條形碼代碼的超集,讀出這個代碼后,既可以在本地的物品管理數(shù)據(jù)庫中對這些物品進行管理,這就類似于傳統(tǒng)的條形碼物流管理系統(tǒng)。但RFID電子標簽使用的意義完全不同于傳統(tǒng)的物流案例,它的偉大意義是要建立一個全球統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng),將全球的物品全部通過這個物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來,通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品從生產(chǎn)到流通,再到消費的全球性的智能物品管理網(wǎng)絡,這就是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡。從RFID閱讀器中讀出的電子物品代碼經(jīng)過物品管理系統(tǒng)向互聯(lián)網(wǎng)上的ONS目標名字服務器發(fā)出請求,尋找相應的PML服務器,ONS目標名字服務器反饋給相應的進行

24、物品管理的零售超市或物品倉庫。零售超市或物品倉庫的管理計算機將已讀出的物品電子代碼向指定的PML服務器查詢,即可査詢到制定的物品的全部信息。這些信息通過網(wǎng)絡協(xié)議回饋給進行物品管理的零售超市或物品倉庫。進行物品管理的零售超市或物品倉庫根據(jù)所查詢到的物品信息對物品進行相應的處理。比如在零售店中自動定期地檢查商品的有效期等,當商品有效期快到時,自動進行訂貨,這樣就很容易實現(xiàn)商品管理?;谖锫?lián)網(wǎng)的汽車制造企業(yè)采購物流汽車制造企業(yè)采購物流分析汽車制造企業(yè)的采購物流從系統(tǒng)的角度來看屬于"輸入一轉換一產(chǎn)出"中的輸入環(huán)節(jié),是保證良好產(chǎn)出的基礎。一臺整車由上萬個處自制零部件外,外購零部件來自

25、全國各地,甚至是國外的配套供應廠商。采購物流涉及范圍廣,難度大,成本也高。據(jù)統(tǒng)計,在汽車企業(yè)物流中,采購物流環(huán)節(jié)的物流成本約占物流總成本的25-30% 。目前,我國約有100多家汽車制造企業(yè)和3000多家零配件制造企業(yè)。其中,零配件制造企業(yè)普遍規(guī)模不大、技術水平不高、布局較為松散。而汽車制造企業(yè)縱向一體化嚴重,每個大型汽車制造企業(yè)周圍,都有由數(shù)目龐大的零配件制造企業(yè)群所構成的垂直分布的單一配套體系,如上海大眾擁有500多家零配件供應商,一汽、東風的零配件配套體系則多達千家零配件企業(yè),形成了以整車配套為主的"依附式"發(fā)展模式。每個零配件配套體系又由數(shù)目更加龐大的原材料生產(chǎn)企業(yè)

26、構成。此外,零配件制造企業(yè)由于受到地理空間和信息傳遞等方面的限制,加之干線運輸可靠性差的原因,在汽車制造企業(yè)周圍設立中間倉庫,為汽車制造企業(yè)提供及時的配送服務。如此龐大的零配件供應群體和相應運輸、配送環(huán)節(jié),使采購網(wǎng)絡更加復雜。汽車制造企業(yè)的采購物流體系如圖所示:汽車制造企業(yè)的采購物流體系傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)采購物流存在以下問題:(1)成本高汽車制造企業(yè)由于要直接面對眾多供應商,而不得不設立一套龐大的管理體系負責工位配送的管理、控制和作業(yè),這需要汽車制造企業(yè)大量的人力、物力、財力,形成高額運行成本。此外,由于現(xiàn)階段運輸企業(yè)大多處于低水平的價格競爭階段,無法為企業(yè)提供全程跟蹤的高質量的服務,使得運輸成

27、為整個物流過程中最難以控制的一個環(huán)節(jié)。供應商由于信息不暢、加之運力沒有很好整合,常會出現(xiàn)多車空載的現(xiàn)象,這些費用都是由汽車制造企業(yè)來承擔,進一步提高汽車制造企業(yè)的成本。(2)管理難度大在這個供應鏈中,倉庫是整個采購物流體系中的關鍵節(jié)點,但由于這些倉庫分別屬于不同的零配件制造商或由不同的零配件制造商租賃,各倉庫的條件、管理人員的素質殘差不齊,管理難度非常大,起不到汽車制造企業(yè)與零配件生產(chǎn)供應企業(yè)之間的橋梁作用,相反卻在相當大的程度上加重了零配件生產(chǎn)企業(yè)的負擔,而汽車制造企業(yè)對零部件的資源準備狀況也無法掌握,造成庫存水平高,要么發(fā)生缺件引起停產(chǎn)(3)效率低下由于供應商的倉庫規(guī)模不大、數(shù)目繁多、信息

28、化投入不同、標準化無法推,行政管理水平殘差不齊,因此,配送質量不能保證,加上一些汽車制造企業(yè)與零配件倉庫之間沒有科學的供貨模式和先進的網(wǎng)絡平臺。這不僅意味著較高的人工成本,同時由于生產(chǎn)計劃的調整和變化不能及時溝通,由于采購物流系統(tǒng)信息不暢,使得物流系統(tǒng)工作效率低下。基于物聯(lián)網(wǎng)技術的采購物流2應用效果:物網(wǎng)技術,可以分類識別不同原料的生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)日期,合理安排采購批次和采購量;同 也可以監(jiān)控原材料采購的質量,保證采購過程的合理和采購效率。通過對大量復雜原料和配件的唯一標識的登記,便于后期管理和問題識別,保證了產(chǎn)品的生產(chǎn)質量和售后服務的即時跟進。利用物聯(lián)網(wǎng)還可以對供應商的信息進行有效管理,根據(jù)供

29、應商在供應環(huán)節(jié)的表現(xiàn),對供應商進行分類管理,針對不同等級的供應商采取不同的采購策略,從而提高企業(yè)的采購水平,培養(yǎng)供應商的忠誠度。物聯(lián)網(wǎng)技術在采購物流環(huán)節(jié)的應用,可以從以下兩個方面來舉例說明:(1)原材料供應需求預測物聯(lián)網(wǎng)技術有利于主機廠向原材料供應商及時提供需求信息。傳統(tǒng)供應鏈條件下,制造商需求信息的收集、傳遞成本很高,供應商很難準確把握制造商需求,為了滿足制造商即時供貨需求,常造成超額生產(chǎn)或過量庫存,尤其是在"按訂單生產(chǎn)"和"零庫存"的模式下,供應商供貨壓力更大,牛鞭效應尤為明顯。應用物聯(lián)網(wǎng)技術后,給每個物品貼一個唯一識別的RFID電子標簽,讀寫器能及

30、時、便捷的采集制造商產(chǎn)品銷售信息,從而及時反映制造商的市場需求,將此市場需求信息及時傳遞給供應商,供應商就有條件做到對制造商供貨需求的真實反映、透徹了解和科學預測,從而促進協(xié)作預測、協(xié)同計劃、預測與補貨計劃及準時制生產(chǎn),使供應商與制造商間的聯(lián)系更為緊密,在VMI (供應商管理庫存)或JMI (聯(lián)合管理庫存)的實施中也能取得很好的實施效果。在VMI模式下,供應商管理設在制造商處的原材料庫存,物聯(lián)網(wǎng)物流系統(tǒng)原材料供應需求預測業(yè)務流程如圖所示。當制造商處的原材料庫存由供應商和制造商協(xié)同管理時,原材料需求預測系統(tǒng)由供應商和制造商雙方共同管理、決策?;谖锫?lián)網(wǎng)技術的原材料供應需求預測(2)原材料供應渠道

31、管理.在材料、備件種類繁多的汽車供應系統(tǒng)中,可運用物聯(lián)網(wǎng)中的RFID來快速 '有效的識別物品,使原材料供應過程更準確迅速。而且,山于RFID標簽內可寫上生產(chǎn)材料、生產(chǎn)円期、原廠地、檢測事件等詳細信息,使制造商能夠很容易地追溯原材料采購的源頭,有利于加強對供應渠道的控制。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原材料供應渠道管理業(yè)務流程如圖所示基于物聯(lián)網(wǎng)技術的原材料供應渠道管理四、基于物聯(lián)網(wǎng)的無線環(huán)境監(jiān)測設計設計實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),系統(tǒng)的硬件部分根據(jù)實驗室 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡和 RFID 應用系統(tǒng)的基礎上搭建,介紹感知層 Zigbee 無線傳感器網(wǎng)絡和 RFID 系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳的方式以及利用數(shù)據(jù)庫合

32、理的存儲數(shù)據(jù)。 1、無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)結構設計:一個完整的物聯(lián)網(wǎng)工程應用可以將其結構劃分為物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層和物聯(lián)網(wǎng)應用層三層。物聯(lián)網(wǎng)工程應用需要獲取不同類型的傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù),要根據(jù)應用環(huán)境的不同選擇適合的技術實現(xiàn)節(jié)點間的通信,實現(xiàn)感知層與互聯(lián)網(wǎng)的連接,其中涉及多種軟件和硬件技術。 為了考慮系統(tǒng)的結構體系,使其易于安全可靠的運行,增強可維護性,物聯(lián)網(wǎng)工程應用的設計也要遵循感知層、網(wǎng)絡層和應用層三層設計的原則。 (1) 感知層設計 利用單片機或嵌入式設備作為終端節(jié)點搭載由于收集物理世界數(shù)據(jù)的各種傳感器、識別物體模塊和控制執(zhí)行模塊(GPS、各種傳感器、攝像頭、RFID 標簽等);在單片機或

33、嵌入式設備上配置通信模塊,完成節(jié)點間通信(如 RFID 射頻模塊、ZigBee通信模塊等),節(jié)點間通信方式設計,通信節(jié)點創(chuàng)建、獲取物理世界的數(shù)據(jù)信息、節(jié)點接入感知網(wǎng)絡通過無線信道進行通信,應用合適的通信協(xié)議實現(xiàn)穩(wěn)定的感知網(wǎng)絡;在單片機或嵌入式設備上接口電路(如 RS232、USB 接口、并口、RJ-45 接口等),通過硬件接口向上層提供數(shù)據(jù)和獲取用戶發(fā)送的交互命令。 (2) 網(wǎng)絡層設計 設計硬件接口的輸入和輸出,獲取感知層獲得的數(shù)據(jù)信息,并向感知層節(jié)點反饋命令信息;利用 2G/3G/4G 通信技術或 TCP/IP 端口通過互聯(lián)網(wǎng)(或內部網(wǎng)絡、專用網(wǎng)絡等)將硬件接口獲取的數(shù)據(jù)上傳到應用中心。 (

34、3) 應用層設計 搭建系統(tǒng)應用平臺和人機交互系統(tǒng)。綜合運用數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術、特定的應用邏輯和過程控制方式,應用下層提供的接口,獲取網(wǎng)絡層上傳的技術,并將對感知節(jié)點的控制命令經(jīng)過一定的安全編碼后發(fā)送給網(wǎng)絡層;編寫人機交互界面,實現(xiàn)信息從物理世界向用戶的過程和用戶對感知網(wǎng)終端節(jié)點的控制。 2、無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要功能及系統(tǒng)結構:按照三層設計物聯(lián)網(wǎng)工程應用的方法,本系統(tǒng)結構設計如圖所示。本系統(tǒng)需要綜合運用感知層中將可移動的節(jié)點獲取環(huán)境中溫濕度信息,通過ZigBee 技術將數(shù)據(jù)匯聚到 ZigBee 協(xié)調器節(jié)點,通過 ZigBee 協(xié)調器節(jié)點的串口通信接口傳輸?shù)椒掌鞫说拇谕ㄐ拍K;運用 RFID

35、 技術實時掃描粘貼在物體表面的有源 RFID 標簽,RFID 讀寫基站通過串口通信模塊將實時數(shù)據(jù)上傳到 RFID 數(shù)據(jù)客戶端,RFID 數(shù)據(jù)客戶端收到實時掃描數(shù)據(jù)后立即將數(shù)據(jù)通過 TCP/IP 協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡(局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng))服務器端。以上實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)采集的過程。在服務器端,應用數(shù)據(jù)庫技術合理的存儲和管理數(shù)據(jù),WEB服務器Tomcat通過Java WEB組件和數(shù)據(jù)庫交互,為用戶提供數(shù)據(jù)服務;WEB 服務器還可以接受用戶提交的命令,將命令轉發(fā)給硬件接口,通過 TCP/IP 協(xié)議的 Socket 套接字發(fā)送到相應的終端節(jié)點。在用戶端,用戶通過在瀏覽器上輸入一定的地址,瀏覽器與該地址建立一個 HTTP 連

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