第十章物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的典型案例

1、 第十章 物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的典型案例 美國(guó)未來學(xué)家托爾勒說過：誰掌握了信息，誰控制了網(wǎng)絡(luò)，誰就將擁有整個(gè)世界。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集信息與網(wǎng)絡(luò)之大成，使得我們可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)看到整個(gè)世界。無論任何技術(shù)，應(yīng)用是決定其成敗的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)的豐富內(nèi)涵正催生出非常多的外延應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以“物”或者物理世界為中心，涵蓋很多領(lǐng)域，具有多樣化、規(guī)?；托袠I(yè)化的特點(diǎn)。10.1 現(xiàn)代交通領(lǐng)域的應(yīng)用10.1.1 信息采集技術(shù)侵入式交通信息采集電感線圈氣電管壓電薄膜交通傳感器移動(dòng)稱重傳感器磁力檢測(cè)傳感器非侵入式交通信息采集微波雷達(dá)紅外線車輛檢測(cè)傳感器視頻圖像車輛檢測(cè)傳感器超聲波車輛檢測(cè)傳感器車輛自動(dòng)識(shí)別RFID系統(tǒng)用于車

2、輛檢測(cè)的微波雷達(dá)傳感器安裝示意圖 主動(dòng)紅外線檢測(cè)的安裝示意圖交通信息采集的新技術(shù) 全球定位系統(tǒng)(GPS)激光傳感器移動(dòng) 基于GPS的交通參數(shù)信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)10.1.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)(1) 移動(dòng)通信(2) 衛(wèi)星傳輸(3) 因特網(wǎng)傳輸(4) 光纖網(wǎng)絡(luò) 在智能交通系統(tǒng)中幾種主流的短距離無線通信技術(shù)包括WPAN技術(shù)、Wireless USB技術(shù)、RFID技術(shù)。(5) 短距離無線網(wǎng)絡(luò)基于ZigBee技術(shù)的路段網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)10.1.3 監(jiān)測(cè)疲勞駕駛的體域網(wǎng)案例 據(jù)統(tǒng)計(jì)在特大交通傷亡事故中，疲勞駕駛原因占很大比例。 疲勞駕駛不但會(huì)影響司機(jī)的視覺、反應(yīng)和判斷能力，而且影響司機(jī)的

3、警覺性和對(duì)問題的處理能力。特別是由于疲勞而產(chǎn)生的短暫“微睡眠”期增多，是交通事故發(fā)生的重要誘因。 采用布置在駕駛員身上的體域網(wǎng)，可以有效監(jiān)測(cè)駕駛員的生理狀態(tài)?？纱┐魇襟w域網(wǎng)的組成示例頭戴式腦電圖系統(tǒng)的構(gòu)造頭戴式腦電圖系統(tǒng)的供電裝置頭戴式無線腦電圖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)10.2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能實(shí)時(shí)提供地面信息（空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、光照參數(shù)、CO2濃度）、土壤信息（土壤溫濕度、張力、墑情）、營(yíng)養(yǎng)信息（pH、EC值、離子濃度）、有害物監(jiān)測(cè)與報(bào)警（動(dòng)物疾病和植物病蟲害）、生長(zhǎng)信息（植物生理生態(tài)信息、動(dòng)物健康監(jiān)測(cè)）等，幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并準(zhǔn)確地確定發(fā)生問題的位置，實(shí)現(xiàn)無處不在的數(shù)字農(nóng)業(yè)。10.

4、2.1 Ko pro精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 2008年Crossbow公司推出了專門為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)的Ko pro專業(yè)套件。Ko pro是為作物測(cè)量、微氣候研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)環(huán)境無線測(cè)量系統(tǒng)，代表了用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的前沿技術(shù)，通過網(wǎng)頁瀏覽器為客戶提供農(nóng)作物健康狀態(tài)和生長(zhǎng)情況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。Ko pro系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Ko pro 系統(tǒng)的部署和使用10.2.2 農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與物流配送 集成RFID、GIS、GPS和傳感器網(wǎng)絡(luò)為一體的農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與物流配送系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控功能。RFID作為一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有識(shí)別快速準(zhǔn)確、重復(fù)性好、穿透性強(qiáng)和數(shù)據(jù)容量大等優(yōu)點(diǎn)，適用于農(nóng)產(chǎn)品物流領(lǐng)域的不

5、同環(huán)節(jié)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品信息的監(jiān)控，為構(gòu)建農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理和質(zhì)量追溯體系提供了良好的技術(shù)方法。農(nóng)產(chǎn)品物流過程品質(zhì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和跟蹤示例10.2.3 菊花生產(chǎn)基地的應(yīng)用案例溫室控制與管理系統(tǒng)的組成“溫室娃娃”系統(tǒng)及其附屬設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)控管理平臺(tái)10.3 國(guó)防軍事領(lǐng)域的應(yīng)用10.3.1 常見的地面戰(zhàn)場(chǎng)微型傳感器 地面?zhèn)刹煸O(shè)備通常包括戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)、地面?zhèn)鞲衅骱碗娮觽刹煸O(shè)備等。在陸軍地面?zhèn)刹煸O(shè)備系統(tǒng)中，地面?zhèn)鞲衅骺梢猿洚?dāng)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的隱形偵察兵。所謂地面?zhèn)鞲衅?，顧名思議就是一種專門植于地面，通過對(duì)地面目標(biāo)所引起的電磁、聲、微震動(dòng)和紅外輻射等物理量的變化進(jìn)行探測(cè)，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行偵察與識(shí)別的探測(cè)設(shè)備。1、震動(dòng)

6、傳感器震動(dòng)傳感器類似于記錄地震和原子彈爆炸震波的地震儀，這種傳感器在偵察目標(biāo)時(shí)，主要是通過裝置的震動(dòng)探頭(也叫拾震器)來捕捉人員或車輛活動(dòng)造成的地面震動(dòng)信號(hào)。 目前電子市場(chǎng)上常見的震動(dòng)傳感器產(chǎn)品及型號(hào)包括：美國(guó)ADI公司的ADXL系列加速度傳感器(單軸向、雙軸向、三軸向)、飛思卡爾公司的MMA62xxQ系列MEMS加速度傳感器等。2、聲響傳感器聲響傳感器是一種通過對(duì)聲源目標(biāo)發(fā)出的聲響信號(hào)進(jìn)行接收、處理后，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源目標(biāo)進(jìn)行偵察的裝置。實(shí)際上聲響傳感器的探測(cè)器就相當(dāng)于我們生活中的“話筒”。聲響傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是分辨力強(qiáng)，它能鑒別目標(biāo)的性質(zhì)。 3、磁性傳感器磁性傳感器的探測(cè)器為磁性探頭，磁性探頭工

7、作時(shí)在周圍形成一個(gè)靜磁場(chǎng)。當(dāng)鐵磁金屬制成的物體，如步槍、車輛等進(jìn)入這個(gè)靜磁場(chǎng)時(shí)，就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng)，干擾了原來的地球靜磁場(chǎng)，由于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)變化所產(chǎn)生的干擾使磁場(chǎng)發(fā)生變化，產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶武器的人員和運(yùn)動(dòng)車輛的探測(cè)。4、紅外傳感器紅外傳感器是一種能夠感應(yīng)目標(biāo)輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的設(shè)備。這種傳感器通常分為有源式和無源式兩種。 5、壓力傳感器壓力傳感器的探頭通常是一根極細(xì)的應(yīng)變電纜，使用時(shí)埋設(shè)在目標(biāo)可能通過的路面下。當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)壓過淺埋的應(yīng)變電纜時(shí)，電纜因受擠壓而變形，從而引起電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生的電信號(hào)起到報(bào)警作用。 6、超聲波傳感器超聲波傳感器一般采用獨(dú)

8、立的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器由高頻信號(hào)(40-80kHz)來激勵(lì)。通過測(cè)量發(fā)射一個(gè)超聲波脈沖與接收反射信號(hào)所用的時(shí)間間隔，可以簡(jiǎn)單地估計(jì)出被測(cè)物體的距離。 另外，目前正在發(fā)展中的常見地面戰(zhàn)場(chǎng)傳感器還包括：智能傳感器。所謂智能傳感器是指探測(cè)節(jié)點(diǎn)帶有微處理機(jī)，因而兼有探測(cè)與信息處理能力。CMOS圖像傳感器。它利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能，將光面上的所成像轉(zhuǎn)換為與光對(duì)應(yīng)的電信號(hào)圖像，用以觀察戰(zhàn)場(chǎng)上聲像并存的敵方活動(dòng)情況。微量氣體傳感器。這種傳感器通過測(cè)量敵方車輛排出氣體的氣味和含量濃度，來判斷車輛種類和數(shù)量。10.3.2 美軍沙地直線項(xiàng)目案例 美國(guó)陸軍于2003年在俄亥俄州開發(fā)了“沙地直線”（A Lin

9、e in the Sand）系統(tǒng)，這是一個(gè)用于戰(zhàn)場(chǎng)探測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)項(xiàng)目。沙地直線項(xiàng)目主要研究如何將低成本的傳感器覆蓋整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)，獲得精細(xì)的戰(zhàn)場(chǎng)信息。項(xiàng)目背景 沙地直線項(xiàng)目主要研究傳感器網(wǎng)絡(luò)在偵察入侵檢測(cè)方面的應(yīng)用，以及目標(biāo)分類和跟蹤等問題。美軍研制的這種傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有密集型、分布式的特征。研制的多種異構(gòu)的傳感器節(jié)點(diǎn)稱為XSM節(jié)點(diǎn)，采用了松散連接的傳感器陣列，提供現(xiàn)地探測(cè)、評(píng)估、數(shù)據(jù)壓縮和發(fā)送信息的功能，整個(gè)試驗(yàn)工作在佛羅里達(dá)州坦帕市MacDill空軍基地完成。XSM節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖正面 背面 研究人員考慮到對(duì)于入侵探測(cè)這種戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用，傳感器節(jié)點(diǎn)必須承受惡劣環(huán)境，如風(fēng)、雨、雪、洪水、炎熱、寒冷和復(fù)雜地形等。通過對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行封裝，能夠保護(hù)這些元件中的精密電子元器件。封裝性能的優(yōu)劣也直接影響傳感器的探測(cè)和無線通信功能。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的封裝XSM節(jié)點(diǎn)的封裝剖視圖密封形封裝罩曲棍球沖壓罩剖視圖錐形罩剖視圖沙地直線項(xiàng)目的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署本章總結(jié) 通過典型領(lǐng)域的案例分析，可以了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的細(xì)節(jié)。本章以物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代交通、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和軍