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物联网智能教育优选九篇

时间:2023-10-10 15:58:24

引言:易发表网凭借丰富的文秘实践,为您精心挑选了九篇物联网智能教育范例。如需获取更多原创内容,可随时联系我们的客服老师。

物联网智能教育

第1篇

关键词:智能交通;物联网;交通管理模式

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 20-0000-02

物联网作为新一代信息技术的代表,它是全球技术发展的方向,物联网是信息化与工业化融合的重要途径和载体,也是信息产业发展的第三次浪潮。而智能交通作为国家“十二五”期间重点扶持的新兴产业之一,同时也是最迫切需要融合物联网相关技术的领域之一,面临着巨大的发展机遇。很显然,ITS(智能交通)离不开各类传感器对交通数据的采集,离不开局域、网络的交通信息共享,离不开智能系统的监控和管理。物联网具“信息、和智能”两大特征,其在城市智能交通领域的应用,必将引领城市交通的管理和服务发生革命性的变革。智能交通行业中利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化,智能交通系统与物联网的相互融合,必能促进中国智能交通系统的大发展。

智能交通系统着眼于提高交通基础设施运行效率,立足解决交通拥堵、交通事故以及与交通运输业密切相关的能源和环境等问题,借助于电子信息以及科技等领域的优势,综合运用各种高新技术实现对人、车辆、道路以及交通与运输的智能化监控与管理,实现感知道路的各种信息(交通拥堵、重大事件、公交、停车信息、环境(尾气)与天气等;采用互联网、广播电视网、3G天线网络等三网融合的数据传输系统实现任何时间、地点的实时道路状况及数据的交互与传输;充分发挥数据信息有效价值,将数据信息分层分类及时发送到相应的部门和用户群体;为机动车驾驶员和市民提供最佳的出行路线;为政府及有关职能部门应对突发事件和交通道路指挥及未来发展提供决策参考与依据。

1 基于物联网的智能交通体系框架的研究

传统的交通信息采集方式落后并且手段单一,不能实现24小时的实时提供现场信息的实际情况以及道路拥堵疏通和突发交通事件的实时处置能力有有限的情况下,我们采用基于物联网架构的智能交通体系,采用多种交通信息采集手段,结合出租车和公交以及其车辆的日常运营,采用搭载车载定位装置和无线通讯系统的浮动车检测技术,实现对交通信息要素的全天候实时获取。通过路网流量分析预测和交通状况研判,为路网建设和交通控制策略调整及相关交通规划提供辅助决策和反馈。

智能交通体系框架下的智能交通体系通过实时全天候采集和智能分析并结合车载无线定位装置等多种通讯方式,实现了车辆路径规划、动态诱导和区域路网交通管控,能够使整个交通信息系统进行整合,为交通指挥中心信息平台提供实时信息。为情报分析和指挥决策提供数据支持。在目前智能交通体系中车辆信息采集方式有固定式采集和浮动车式采集。固定式采集方式通过安装检测设备,从而对机动车信息进行检测。而浮动车将采集所得的位置和时间数据上传给数据数据处理中心,由数据处理中心对数据进行存储、预处理,然后利用相关模型算法将数据匹配到电子地图上,计算或预测车辆行驶速度、旅行时间等参数,对路网和车辆实现“可视化”管控。浮动车采集技术是固定点采集技术的重要和有益的补充,它实现全流程的信息采集,结合固定点式采集,能够为路网数学模型的建立提供更全面丰富的数据。

2 基于物联网的智能交通诱导系统的应用研究

智能交通诱导系统主要利用屏信息,对驾驶员提供诱导。驾驶员通过信息板实时对应交通节点下游的部分路网交通状态,来选择交通行驶路线。并能够对交通管理措施提供跟踪反馈。交通诱导屏信息子系统主要功能包括:

2.1 提供在线车辆诱导、紧急事件的通告信息。交通诱导信息包括道路拥堵信息、快速路出口匝道拥堵信息、以及根据天气状况、路面及路面设施检修状况、特殊情况需要封闭道路等各种交通警示信息等,即时通知驾驶员,以提高其警觉性,实现车流的合理导向,缓解车流分配不均对交通造成的影响,保障车辆的安全行驶。

2.2 智能交通诱导系统的控制模式。智能交通诱导系统包括自动和手动两种控制模式,系统可以自由的在自动和手动之间切换。诱导系统在自动情况下,系统自动向交通诱导屏发出显示道路交通状况的信息,红色表示堵塞、黄色表示拥堵、绿色表示畅通。在手动的情况下,系统自动向交通诱导屏发出显示道路交通状况的信息需经操作员手工确认方可,同时操作员可手工向交通诱导屏发送文字信息。

2.3 可变动态文字警示信息显示。智能交通诱导系统中的信息标志牌不应该固定不变的文字信息,应该重要的路况信息、警示信息,以便提高交通诱导屏的可读性。

3 基于物联网的智能交通车联网系统应用

城市交通的发展涉及多个部门,需要建立统一高效的协调机制。物联网目前处于概念设计期,希望政府、研究机构、高校、企业里能够重视对这项技术的研究,这是一次非常难得的创新机会;RFID是物联网得以实现最为重要的核心技术之一,城市交通领域应用潜力巨大;车联网将成为城市智能交通发展的核心。国家发改委已经先期启动基于物联网的城市(广州)智能交通试点示范,这些工作的开展必将带动我国相关产业的发展。

“车联网”是面向物联网的城市智能交通发展的一条创新之路。汽车具有数量大、机动性强等特点,一直是城市交通管理的重点和难点。车与车、车与人、车与道路的协调一致是智慧城市的重要体现。车联网作为物联网最具有发展前景的典型应用,是物联网以及智能汽车两大领域的重要交集,是战略性新兴产业之一,也是未来智能交通拓展的方向。“车联网”更具体、更容易落地实施;车联网的构成不仅仅是汽车,还包括道路、行人等,涉及整个城市交通系统。

3.1 车联网的几大特性。所有车辆都是具有独立身份和独立思考能力的智能体,就像一个智能机器人,能自动判断路况,不需人驾驶;所有车辆都可以实时感知自身、以及与其相关的物体的身份和状态,借助无线通讯,城市内车与车之间,车与建筑物之间,以及车与城市基础设施之间实现互联互通;所有车辆所在的系统呈现出物体协同运作、系统状态最优的自组织运行模式,车辆如深海中的鱼群快速地游动却彼此永不相撞。

3.2 车联网面临的四大挑战。(1)规模。与汽车保有量的迅猛增长相对应的是,汽车相关的信息采集的种类也从单一的车辆身份信息逐步拓展至汽车的身份信息、运行信息、状态信息和事件信息等,数据规模将突破几十甚至几百PB级,迫切需要海量信息的传输、存储和处理技术。车联网将依托汽车智能平台实现节点级的海计算分层自组织形成局部智能,解决90%的感知数据处理。车联网先导试验阶段将支持百万级车辆的联网应用。(2)性能。汽车具有数量众多、个体分散、机动性强、牵涉面广等特点,需要支持复杂应用场景、高速移动状态下的信息感知技术。(3)安全。从互联网的虚拟空间拓展到车联网的物理空间,通过网络就可能实现对现实世界车辆的攻击,信息安全和危机处置将面临的更大的挑战。(4)隐私。车联网可使每辆车成为一个节点。海量的涉车信息自动进入网络,一切都将越来越“透明”,信息管理的权限设定将涉及基本的法律问题,甚至道德伦理问题,需要信息分级权限技术、隐私保护技术。

参考文献:

[1]杨铁军.智能技术在交通物联网中的应用和探讨[J],2011.

[2]张莉莉,史鹏飞,陈剑.物联网在智能交通中的应用研究[J],2010.

[3]张毅,唐红.重庆邮电大学通信与信息学院:物联网综述[J].数字通信,2010.

第2篇

关键词:智能交通控制 物联网 嵌入式 模糊控制

中图分类号:U495 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(b)-0015-02

1 物联网概念及结构组成

物联网(theIntemetofthings)在维基百科的定义是:把感应器和装备嵌入到隧道、铁路、建筑、电网、公路、桥梁、供水体系、大坝、油气管道以及家用电器等各式物体上,并接入互联网,用特定的软件程序运行,实现远程控制。

物联网有三个特征:一是全面感知,即利用RFID、二维码、传感器等实时地获得物体的信息;二是可靠传递,通过电信网络与互联网的结合,实时准确地将物体的各种信息传达出去;三是智能处理,利用云计算、模糊控制等各种智能计算技术,分析和处理物体进行智能化地控制。

2 智能交通

智能交通系统是在比较健全的道路硬件设施基础上,将先进的电子技术、传感器技术、信息技术和系统工程技术集成运用于地面交通管理所建立的一种高效、准确、实时、全方位、大范围发挥作用的交通管理系统它是充分利用现有交通基础设施的能力,增加运输效率,保证交通安全,减少交通拥挤的有力措施。

世界上公认较好的城市交通控制系统是SCOOT(英国)系统和SCAT系统(澳大利亚),这两种系统早在20世纪80年代中期就已经被我国引进引,但实际效果并不乐观。两种系统的基础均为精确的数学模型或预设的方案,而我国城市的交通车辆种类繁多、随机性大、影响因素多,尤其是中小城市,很难通过用精确的数学模型来描述。

分布式人工智能的一个重要部分是多智能体系统,其目的是将复杂的大系统构造成简单的小的子系统,各子系统之间为能够相互连接、相互协调,便于控制管理。进而复杂系统的控制问题可以通过子系统的自治和相互协调来解决。正是由于城市交通网络的实时性和复杂性等特点,应用多智能体系统结构进行智能控制是一种比较明智的选择。本文按照该结构设计智能交通控制系统(结构如图1所示)。其中,进行车流量信息检测利用的是RFID技术,结合嵌入式技术设计开发交通信号控制器,通过各种智能算法之间的比较,最终采用模糊控制。在该结构图中,路口信号控制器能够实时更新单个路口的车流量数据,并给相连接的路口提供交通流数据用于信号配时;区域信号控制器通过分析区域交通流信息能够使路段之间交通流达到动态平衡;信号控制中心管理智能体统一协调各区域交通运行。

3 RFID技术的概述和发展

RFID(RadioFrequencyxDentifieation)是一种非接触式的自动识别技术,即无线射频识别。它是通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,辨识目标获取相关的信息。射频识别技术的优点是:无需直接接触、无需人工干预、无需光学可视即可完成数据的通信和处理,并且便于操作。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗等需要大量收集和处理数据的应用领域。

RFID最早出现在第二次世界大战时期,当时它被应用在空中作战行动中进行敌我识别。因此,RFID并不是一个全新的技术,它在国外的发展比较迅速,RFID产品种类很多,像摩托罗拉、德州仪器、西门子等世界著名厂家都生产RFID产品,而且都各有特色。虽然我国的RFID技术的开发较晚,但经过长时间的努力已经开发出了具有自主知识产权的特色产品。

4 交通信号机

交通控制系统的一个重要组成部分就是交通信号机,且交通信号控制算法的硬件载体也是交通信号机。随着32位单机的功耗和价格的不断走低,国人对它的认可越来越多。实时多任务的嵌入式操作系统的使用也被应用到各种领域,并且受到越来越多的重视。应用了嵌入式操作系统的产品市场也日趋活跃起来。今后市场的主导必然嵌入式系统在智能交通控制领域上的应用。本文目的是建立一种基于RFID技术和ARM处理器为对象的嵌入式智能交通控制系统,对城市交通进行实时高效的智能控制。

本系统的信号控制采用的是嵌入式模块,处理器选择的是拥有200 MHz的ARM920T内核的EP9315处理器,它是高度集成,能够满通控制高效实时运算要求。该模块集成了多种通信接口,与流量数据检测设备,信号控制机的通信可以通过串口或者CAN口实现,由以太网接口完成与控制中心的通信。人机交互部分是工作人员在特殊或紧急情况下进行现场调试的重要组成部分,输入部分包括8×8键盘阵列,PS/2接口和触摸屏,输出部分包括LCD,VGA显示器,IDE和CF卡槽以及USB接口。JTAG及串口调试部分提供了系统开发调试时实现程序下载、运行调试等功能。

5 模糊控制器

模糊控制(FuzzyControl)是以模糊化的语言变量、模糊化的集合论以及模糊逻辑推理为基础,它是智能控制的一种重要方法。它的设计方法主要来取决于操作员的实际经验,对于处理一些非线性的系统,模糊控制是非常合适的。模糊控制器的设计包括:确定模糊控制器的结构,即根据具体的系统确定其输入、输出变量;输入输出变量的模糊化,即把输入、输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合;模糊推理决策算法的设计,即根据模糊控制规则进行模糊推理,并决策出输出模糊量;对输出模糊量进行解模糊判决,即通过各种解模糊方法完成由模糊量到精确量的转化,实现对被控对象的控。

交通需求通常用路口停车线前的排队长度即停车线前相隔一定距离(通常为80~100 m)的两检测器之间的车辆数来表示。建立模糊表如表1和表2所示。

6 结语

随着物联网技术的不断成熟,交通控制朝着智能化的方向发展已经是大势所趋,智能交通系统是交通事业的一场革命。通过有效的结合与应用先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算机技术和系统综合技术,使人、车、路之间的相互作用关系以最优的方式呈现,进而实现高效、准确、实时、安全、节能的目标。本文的主要研究工作为:通过对物联网和智能交通知识的学习,了解了物联网和智能交通领域的新技术,新概念,了解了物联网技术在智能交通领域的应用。学习RFID技术,了解RFID的发展和特点以及优势,设计了基于ARM嵌入式系统的交通信号机,并采用模糊控制算法对交通信号灯进行实时高效的控制。

参考文献

[1] 吴功宜.智慧的物联网一感知中国平日世界的技术[M].机械工业出版社,2010:81-90.

[2] 胡振文.城市智能交通系统现状与发展构想[J].国防交通工程与技术,2003(2).

[3] 张国伍.智能交通系统工程导论[M].北京:电子工业出版社,2003.

[4] 周晓光,王晓华.射频识别(RFID)技术原理与应用实例[M].人民邮电出版社,2008:5-7.

[5] 董丽华.RFD技术与应用[M].电子工业出版社,2008:60-71.

[6] 陈颐.AR刻嵌入式技术原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.

[7] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[8] 蔡教武,蔡延光.一种基于自适应模糊神经网络的交通灯控制系统[J].仪表技术,2010(9):32-36.

第3篇

一、会计智能与物联网及其技术架构

(一)会计智能 目前,国内鲜有学者对会计智能这一概念进行系统的论述,本文在此尝试进行探讨。按照知识阈值理论,智能由研究对象所具有的知识数量决定,一个机器或系统有智能是因为它具有可运用的知识,该理论认为“智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一个满意解的能力”。根据这一定义,智能应包括三个方面的含义:对象具有灵敏准确的感知能力(知识的获取);具有正确的思维与判断能力(知识的分析);具有行之有效的执行和决策能力(知识的运用)。人工智能通过模拟人类的智慧,建立具有知识获取、分析和运用能力的计算机辅助系统,寻求解决复杂问题的技巧和方法。在人工智能理论的基础上,会计信息系统论将现代会计方法体系与电子计算机有机结合起来,认为会计是一个提供经济信息的系统,试图揭示会计的本质。会计信息系统论突出了现代会计的功能性作用,体现了人工智能在会计领域的实际应用。根据会计信息系统论,现代会计将随着计算机信息技术的进步而不断发展,其将在实现信息化和网络化后,向智能化方向前进。可以说,会计智能是现代计算机信息技术发展的结果,是人工智能或商务智能在会计领域的应用范畴。据上所述,本文认为会计智能是会计信息系统利用计算机、网络、通讯等现代技术获取、分析、运用会计信息或知识的能力。会计智能实质上就是计算机、网络、通信等现代信息技术在会计领域的应用。具体而言,会计智能就是以智能方式获取会计信息,利用计算机的强大计算能力对数据进行自动处理和分析,形成财务报告,提出经营管理建议,并通过网络、通信等手段提供给信息使用者,为其投资决策提供支持。

(二)物联网及其技术架构 物联网(Internet of Things)的概念最早由ITU(国际电信联盟)于2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上明确提出,之后成为国内外关注的焦点,并逐渐受到各国政府的重视。2009年IBM公司总裁彭明盛(Samuel Palmisano)基于物联网提出了“智慧地球”(Smarter Planet)战略,受到了美国政府的积极回应;欧盟、日本、韩国等国家也相继制订了物联网战略发展计划;在我国,总理于2009年提出了“感知中国”,并在2010年的《政府工作报告》中提出要“加快物联网的研发应用”。目前,学界和业界还尚未对物联网的定义形成一致说法。我国2010年政府工作报告和欧盟等都曾对物联网的定义进行过阐述。通常认为物联网是一种通过信息传感设备实时采集各种物体信息,并通过数据交换、通信等技术实现对物体的识别、定位和管理的网络。物联网是以互联网为基础而扩展起来的网络,具有智能化、网络化等特征。物联网从本质上讲是现代信息技术高度发展的产物,物联网融合了感知、网络、通信等人工智能技术。从技术架构上看,物联网主要由感知层、网络层和应用层组成:感知层主要是通过传感器、RFID(射频识别)标签、二维码标签、GPS定位系统等感知终端来识别物体和采集信息;网络层主要是将从感知层获取到的数据或信息进行处理和传递;应用层主要是通过商业模式提供各种信息技术服务或平台,实现物联网与用户之间的对接,满足用户的各种实际需求,达到物联网的智能应用目的。物联网近几年在我国得到了快速的发展,2011年7月我国首部物联网蓝皮书《中国物联网发展报告(20l1)》综合分析了我国物联网的发展优势,认为我国物联网上游的技术和产业已基本成熟,下游的应用已广泛存在,产业链条已经初步形成,预言我国将进入前景无限广阔的物联网时代。因此,人们有理由相信,随着物联网技术在会计领域的实际应用,会计智能化程度将得到提高。

二、基于物联网的会计智能化

会计的基本职能是对单位的经济管理活动进行核算和实行监督,即根据实际发生的经济业务事项收集、确认、处理和传送各类会计信息,反映客观的经济管理活动,并通过指导、控制、调节等手段对经济管理活动的合理性、合法性及有效性进行分析和评价,为管理者决策提供支持。如今,随着物联网的快速发展,物联网技术把整个地球连接成了一个智慧的信息网络,为会计信息的自动收集、处理和传递提供了必要的技术手段。物联网将使会计信息获取、分析和运用的能力得到明显提高,从而促进会计核算智能化和会计监督智能化。

第4篇

关键词:物联网; 智能交通系统; 数据通信; 数据处理

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:2095-2163(2013)05-0043-04

0引言

智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,简称ITS) 是指通过对交通基础设施和交通出行工具的全面的信息化、网络化和智能化来实现交通系统的性能提升,如增加交通安全性,减少交通时间和降低燃油耗费等等[1]。据统计,世界上每年都会有五千万人由于交通事故而受伤[2],而由于交通事故造成的经济损失则超过五亿美元[3]。 为此,智能交通系统将具有异常重要的实用价值,以及异常巨大的市场容量。有信息显示,其相关产业已然成为全球最大产业之一,已经而且也必将会对未来世界将产生深刻影响。 另一方面,智能交通系统也是一个融汇计算机、通信、信息处理、人工智能、自动控制等多个学科进行交叉的复杂系统,系统中存在大量具有相当难度的研究课题,所以对于学术界而言,智能交通系统的研究多年以来一直非常活跃,且颇受重视,成为热点研究领域。

智能交通系统的最终价值就体现在构建于其上的各类应用上,因此可以认为智能交通应用是智能交通系统的动力与源泉。 现在的智能交通应用大都集中在交通导航上,但是除了交通导航以外,还有很多与交通有关的应用可以用于提高道路安全,如道路预定,事故避免,未来交通流量的预测,道路拥塞的模式搜寻, 控制交通废气排放, 交通安全风险评估与避免等等。本文即针对物联网智能交通系统的研究现状进行了全面总结和深入剖析。

1智能交通系统中的环境感知

物理环境感知无疑是智能交通系统的基础,实际上对环境的感知与认知也是任何智能系统的基础。可分为以下几个专题进行系统阐述和分析。

1.1移动感知已经逐渐成为城市感知的基本手段

智能交通系统的监控传感器通常可分为两种基本类型:静态传感器和移动传感器(Mobile sensors)。由于移动传感器具有更大的灵活性,目前使用移动传感器进行交通环境感知的实例已有很多。例如,在上海和广州就分别使用带有GPS设备的出租车来收集交通环境信息(上海使用了4 000辆出租车,而广州使用了100辆出租车)[4,5]。 另外,使用带有GPS的公交车也可用来进行数据收集[6],文献[7]即使用安装在出租车上的探测器来监测核危险。 除上述手段外,通过智能手机来完成智能交通系统中的感知也是一种新出现的手段,文献[8]就利用了对移动 cellular网络的匿名监控对城市的实时移动性来实现监控。 再如,文献[9]给出的就是一种以车与车之间的通信协作为基础的路口安全实用方法,文献[10]给出的方法就是通过交通工具携带传感器完成环境感知以及通过车与车的直接通信作为网络基础的智能交通应用。

1.2降低感知的能耗,提高感知的精度

由于智能交通系统是一个关乎交通效率和人身安全的实践应用系统,所以感知精度的保障一直是一个重要的研究内容,同时由于智能交通系统的规模又非常庞大,节能也就成为其中的一个关键问题,因此在降低感知能耗的同时、又要保证感知精度就成为智能交通系统环境感知的一个难点挑战问题。 基于簇的结构是一种广泛应用于无线传感器网络中降低感知能耗的方法,但交通系统属于一个典型的动态系统,[JP2]节点不停地移动导致网络拓扑的动态变化,由此使得簇结构也需要跟着变化,所以在文献[11]中分析并给出了一个考虑节点移动的组簇算法进行数据收集,降低了感知能耗。

1.3智能交通系统环境感知研究现状的分析与总结

由上面的分析可以看出,移动感知已经逐渐成为智能交通系统环境感知的主体,而且这些感知节点往往是自身主动移动(即其移动是不可控制的)的节点,在增加了环境感知灵活程度,降低感知代价的同时,也使感知问题变得更复杂,因为选择哪些节点部署感知动作所导致的感知效果可能会截然不同。[JP2]一个显然的结论是在选择感知设备时,需充分考虑节点移动特征,尤其是一些重要社会特征,如那些移动活跃的用户和群体,或者移动性具有一定关联的用户和群体等等。

2智能交通系统中的数据通信网络

只有将采集获得的感知数据依托通信网络发送到需要的位置上,才能使智能交通系统真正得以运转,所以通信网络成为智能交通系统的另一个重要基础。总的来说感知和通信构成了智能交通系统的两大基础。

2.1智能交通系统中数据通信的基本结构

近年来,国外很多著名大学和企业都相继开展了城市感知项目的研究,当然其中的感知信息需要通过网络实现通信与共享。 如麻省理工大学开展的CarTel项目就是一个旨在基于机会通信建立延迟容忍的移动感知系统,建基于系统上的应用可以收集、处理、发送、分析、以及可视化由底层移动用户(如智能手机和车辆)采集感知的数据,并给用户推荐感兴趣的服务。 CarTel系统建基的网络可称为Cabernet[12-14], Cabernet采用的通信结构是建立IEEE 802.11协议基础之上,并主要集中在移动设备和WiFi AP之间的无线通信上,显然该结构是一种基本的集中物联的通信结构。

而MetroSense[15]是由Dartmouth大学开展的、由移动手机组成的、一个全局移动传感器网络,由此可实现整个社会范围内的超大规模感知,其感知网络可分成三层结构完成感知数据的收集。在有线Internet中的servers用于负责存储、处理感知数据;通过Internet连接的固定Sensor Access Points (SAP)可用来作为服务器和移动传感器(mobile sensors,简称MS)之间的gateways;而MS能在现场移动,用来收集数据,将数据“mule”到SAP处。另外,静态传感器也完成类似于MS的功能,只是SS不能移动。 由于感知数据的收集主体是随人移动的MS,MS位置的随机性,网络连通的间歇性都是经常发生的现象,这就决定了MetroSense只能提供机会性的感知。 不难发现,目前针对城市感知的通信网络都是以Internet为核心的一种集中物联结构。

2.2智能交通系统中常见的数据通信方式

移动无线通信环境采用的通信方式目前可见的已有许多种,基本方式可以分为如下四种:

(1)DSRC(Dedicated Short-Range Communication)[16]是一个工作在5.9 GHz波段的短到中距离的无线通信方式,对于车载网络,DSRC可支持的车速最高可达120mph,通信范围是300m,[JP2]缺省数据速率是6 Mbps,目前已有大量研究采用DSRC来建立车-车之间,车体-路边设施之间的实时信息通信。应用这些通信可以减少拥堵,提高人身安全等等[17]。

(2)Cellular networks,包括2G和3G,2G系统可以支持9.6 kbps的通信速率,GPRS和EDGE用来提高通信速率。相比而言3G提供的数据传输速率要大得多,其中的地理位置是引入带宽变化的重要因素[18]。

(3)WiMAX/802.16e的目的是提供最后一里(last mile)的无线宽带数据传输,常可用于取代cable和xDSL。 WiMAX用来填补3G和WLAN之间的通讯鸿沟,可以提供数十Mbps的带宽,

(4)WiFi或WLAN也能支持宽带无线服务,802.11a/g提供54Mbps的传输带宽,支持的通信范围是38 m (室内)、140 m(室外)。 由于WiFi的普适部署,使得WLAN成为一种极具吸引力的无线宽带传输手段。 同时,开放的WiFi mesh网络也引发了广泛的兴趣与关注[19]。

3智能交通系统中的数据处理技术

智能交通系统的智能化就集中体现在对系统内各种数据的处理上,所以对数据的处理可以认为是智能交通系统的核心所在。数据处理的详情如下所示。

3.1时空数据的处理

智能交通系统处理的数据是一种伴有时空特征的典型数据,由于现今的GPS装置已经非常成熟且实现了平民价格,所以大量配备有定位装置的设备广泛应用至各行各业,如带有GPS设备的为数众多的出租车、公共汽车以及一般的民用车辆,加上无线通信的日益成熟更使得现在的智能交通系统中产生了海量可以使用的、带有时空位置的序列化数据,如何应用和处理这些数据就成为智能交通系统时下研究中的一项基本内容。 如文献[20]使用的就是人工智能中的无导师学习方法来处理车辆产生的位置数据,用以推导得出车辆的状态和动作,从而实现对交通事故的避免。 除了对时空序列数据进行处理以外,发现和利用数据的空间特征也是智能交通系统时空数据处理的一项新兴研究内容,文献[21]给出的正是这样一项分析道路网络交通流量状态宏观角度空间特征的方法,而文献[22-24]中的研究也是针对交通流量的时间和空间依赖性完成的,智能交通系统可以应用这些空间特征进行各个方面,诸如VANETs通信等方面的性能优化。

3.2数据的在线分析

智能交通系统的高度动态性使得系统会产生大量数据,并且许多数据会因为环境的动态变化而随时失效,这就使得对于数据的在线分析变为一个复杂的问题[25],而文献[25]就使用一个简单的折价因子来为那些不断陈旧的历史信息建立数据模型。

3.3人工智能的数据处理

显而易知,智能交通系统中的数据处理必然要使用各类人工智能的最新技术。 近年来,人工智能中的一些新技术已经受到越来越多的智能交通研究者的推崇和青睐[26,27]。 例如,针对交通流量的预测和建模可以借助于人工神经网络、模糊推理系统以及一些聚类技术。 文献[25]中的风险评估就使用了一个经过修改的在线最近邻聚类算法,用以提取最有价值位置。 而使用模糊推理的原因则是由于交通系统的动态性和复杂性,并由此导致感知数据带有明显不确定性,因此就需要在推理时连带这些不确定性一同进行模糊推理。

4总结与展望

由上面的分析可以看出,移动感知已经逐渐成为智能交通系统环境感知的主体,而且这些感知节点往往是自身主动移动(即其移动是不可控制的)的节点,在增加了环境感知灵活程度,降低感知代价的同时,也使感知问题变得更加复杂。

第5篇

关键词:智能交通控制;物联网;RFID;嵌入式;模糊控制

中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)10-2375-02

Things Related Technology Based on Intelligent Traffic Control System

ZHANG wei

(Faculty of Information Science and Technology, Baotou Teachers College, Baotou 014030, China)

Abstract: Intelligent Transportation System is currently the leading edge of transportation research, but things are a major information technology development and opportunities for change, there will be areas of Things RFID, embedded and other related technologies used in Intelligent Traffic Control System , fuzzy control method is more efficient and stable traffic control.

Key words: intelligent traffic control; things; RFID; embedded; fuzzy control

随着城市化程度的提高,交通问题已经成为经济社会发展中普遍面临的重要问题,交通流与道路上的车辆数密切相关,目前,我国机动车保有量近2亿辆,经常发生交通堵塞,如何保证交通的畅通和安全已成为政府部门进行社会管理的一个关键议题。目前我国面临的交通问题说明交通控制在经济社会发展中的重要性,智能交通系统的设计应用的现实意义凸现出来。通过提高智能交通控制系统的设计水平可以减少交通事故,增加交通安全;缓和交通拥挤,提高交通效益;减少环境污染,降低能源消耗。物联网技术作为当今世界信息技术研究领域的热点已得到各国的重视,其应用十分广泛,将对人类的生产生活产生巨大的影响。智能交通系统是一个涉及面广、综合各种高新技术的研究领域,自然也成为了物联网技术研究应用的重点。下面着重介绍基于射频识别(RFID)技术、嵌入式技术等物联网相关技术的城市智能交通控制系统的设计。

1 物联网及其应用

“物联网”(Internet of Things)是指将各种信息传感设备及系统,如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、全球定位系统和其它基于物-物通信模式(M2M)的短距无线自组织网络,通过各种接入网与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络。如果说互联网实现了人与人之间的交流,那么物联网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连接和交互。物联网被看作信息领域一次重大的发展和变革机遇,它将被广泛应用于物流管理、智能交通、智能电网、智能家居、安防监控等领域。2009年以来,一些发达国家纷纷出台物联网发展计划,进行相关技术和产业的前瞻布局,我国也将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进。

2 智能交通系统结构

城市道路交通控制系统可以从不同的角度进行分类。从空间关系上可以把城市交通系统分划为“点、线、面”三个层面,即单交叉口、交通干线和区域网络三种控制;由于所采用的技术方法的不断发展又把城市交通控制分为定时控制、感应控制、智能控制等。

智能交通系统是将人工智能的理论和方法用于解决交通问题的一套综合系统。人工智能理论的快速发展为智能交通系统的研究提供了智能方法,利用这些方法可以解决交通控制领域中很多过去无法解决的问题。本系统利用视频识别(RFID)、嵌入式、模糊控制等物联网相关技术按照多智能体系统结构对交通系统进行设计。

多智能体系统是分布式人工智能的一个重要分支,目标是将复杂的大系统构造成小的子系统,各子系统之间为便于管理,能够相互通信、相互协调。通过子系统的自治和相互协调可以来解决复杂系统的控制问题。由于城市交通网络的复杂性和实时性,比较适合应用多智能体系统结构进行智能控制。本文按照该结构设计智能交通控制系统结构如图1所示。其中,利用RFID技术进行车流量信息检测,利用嵌入式技术设计开发交通信号控制机,智能算法采用模糊控制。

在该交通系统结构图中,路段智能体能够实时更新单个路段的流量数据,并将交通流数据提供给相连接的路口用于信号配时;区域智能体通过分析区域交通流信息来协调路段之间交通流的动态平衡;位于交通控制中心的管理智能体统一协调各区域交通运行。

3 基于RFID的流量检测技术

RFID是利用射频信号通过空间电磁耦合在无接触的情况下实现信息识别和传递的技术。RFID系统作为一种无线系统,仅有两个基本器件,再结合EPC编码技术,使得每个射频标签都具有唯一的编码,非常适用于海量物品的检测、跟踪和控制。该技术易于操控,简单实用,并且可同时识别多个标签以及可识别高速运动的情况。现在,RFID技术已经在交通领域得到越来越多的应用。

应用RFID技术的车流量检测系统是在交叉路通信号灯上游安装阅读器,阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,装有RFID标签的车辆进入天线工作区域时产生感应电流,送出自身信息。接收天线接收到标签发送来的信息,由阅读器读取信号并对其进行处理,得出车辆通行的频率,再将数据传给智能控制系统,智能系统根据反馈的信息,作出如何调整交通信号灯转换周期的决策。

4 基于嵌入式技术的信号控制器

为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式技术应运而生,各种针对性的芯片不断出现,其中ARM公司的ARM系列芯片应用较为广泛。ARM是Advanced RISC Machines的缩写,它在工作温度、抗干扰、可靠性等方面都做了各种增强,并且只保留和嵌入式应用有关的功能。随着物联网产业的不断发展,对各种小型智能设备的需求不断增强,嵌入式技术已经越来越得到人们的重视,特别在智能交通领域,交通现场环境对智能开发平台的软硬件有比较具体的要求,嵌入式技术由于其高度的灵活性已经成为一种最优选择。嵌入硬件平台可以很好地实现现场数据的采集、传输、控制、处理等功能,并具能够进一步扩展。嵌入式软件系统主要包括嵌入操作系统、系统初始化程序、设备驱动程序、应用程序4个模块。

本系统采用嵌入式模块进行信号控制,采用拥有200 MHZ的ARM920T内核的EP9315处理器,是高度集成的片上系统处理器,能够满通控制实时运算需求。该模块集成了多种通信接口,与流量数据检测设备及信号控制机的通信可以通过串口或者CAN口实现,由以太网接口完成与控制中心的通信。人机交互部分是工作人员在特殊情况下进行现场调试的重要组成,输入部分包括8×8键盘阵列,PS/2接口和触摸屏,输出部分包括LCD,VGA显示器,IDE和CF卡槽以及USB接口。JTAG及串口调试部分提供了系统开发调试时的接口,以实现程序下载、运行调试等功能。

5 交通信号模糊控制

对路段智能体而言,当单个交叉通需求较小时,信号周期T应短一些,但一般不能少于P×15s(P为相位数)以免某一相位的绿灯时间tgi小于15s使车辆来不及通过路口影响交通安全。当交通需求较大时,信号周期T则应长一些,但一般不能超过120s,否则某一方向的红灯时间将超过60s,驾驶员心理上不能忍受。当交通需求很小时,一般按最小周期运行。当交通需求很大时,只能按最大周期控制,此时车辆堵塞现象已不可避免。

模糊控制器的设计包括:确定模糊控制器的结构,即根据具体的系统确定其输入、输出变量;输入输出变量的模糊化,即把输入、输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合;模糊推理决策算法的设计,即根据模糊控制规则进行模糊推理,并决策出输出模糊量;对输出模糊量进行解模糊判决,即通过各种解模糊方法完成由模糊量到精确量的转化,实现对被控对象的控制。

交通需求通常用交叉口停车线前的排队长度即停车线前相隔一定距离(通常为80~100m)的两检测器之间的车辆数来表示。建立模糊表如表1和表2所示,根据日常控制经验可得如表3所示模糊控制规则表。表中L表示车辆排队长度,G表示绿灯时间。

6 结束语

智能交通控制系统是一个涉及面较广,需融合各种高新技术的研究领域。本文结合RFID、嵌入式等物联网相关技术,提出了一套基于模糊控制算法的多智能体城市交通控制方案。不仅为实现智能交通控制提供一种借鉴,同时为相关工程技术方法的推广应用进行了尝试。未来智能交通系统整体水平的提高需要集合各种专业技术手段,而物联网相关技术的发展必将显著提高城市交通的智能化控制水平。

参考文献:

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[3] 卫小伟.城市智能交通控制系统研究与设计[J].现代电子技术,2010,(17):189-192.

[4] 崔莉,鞠海玲,苗勇,等.传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005,42(1):163-174.

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[7] 时柏营,杨晓光,朱彤.信号交叉口本地智能化系统的设计与实现[J].计算机工程,2010,36(19):5-7.

[8] 杨东凯,吴今培,张其善.智能交通系统及其信息化模型[J].北京航空航天大学学报,2006(3):270-273.

第6篇

关键词:物联网;智能交通流;探测技术

当前的车载自组网对交通运出的探测和分析存在不确定之处,其可靠性与实时性都有待提高。物联网(Internet of Things)对于解决上述问题具有重要的作用,物联网是各种信息传感设备系统的统称,通过传感器、条码设备、全球定位设备等接入网,进而形成一个更大系统的智能网络。基于物联网的智能交通流探测系统(ITFDS),能够通过互联网与无线网络,将交通数据进行信息计算和信息交换。下面对该系统做出分析,并阐述该系统模型的构造以及数据的收集和分析,最后指明该技术未来的改进方向。

1 基于物联网的智能交通流量探测系统

该系统是物联网技术在智能交通流探测中的实际应用,其实质综合利用传感技术、通信技术、网络技术、信息处理和智能控制技术等,改善并发展现有的交通技术,不断提高交通系统的管理水平。而综合交通运输也是现在的发展趋势之一,特别是在公路的交通流管理方面,具有显著的应用优势。但是,流通费用较高依然是当前制约我国国民经济发展的因素之一,因此,迫切需要采用更完善的技术和系统改善现有的交通信息流探测系统和管理系统。构建基于物联网的新一代智能交通管理系统,能有效提高路网的流通性、提升车流运行效率。这对于当前的国民经济建设意义重大,同时有助于减少为期排放和油耗,促进环境改善。

物联网在我国具有良好的发展前景,具有巨大的市场价值和商业价值。基于物联网的智能交通流量探测系统是物联网与交通流探测的结合,是当前交通发展的迫切需要。智能交通能够充分发挥物联网本身的特点,采用基于物联网的智能交通流量探测系统进行智能交通管理,能把交通、气象等信息资料提前传达给车辆,帮助智能化的乘凉避开拥堵的鲁钝和恶劣的天气。同时,帮助智能车辆选择最快的路线,达到减少油耗、尾气排放的目的。

2 系统构建与网络模型

基于物联网的智能交通流探测系统是由物联网的控制机、车载传感器节点与汇聚点组成的。其中,车载传感器节点存储着道路地图信息,每间隔一定的时间,传感器节点会把车速向四周广播至其他节点。各个车辆节点广播数据的汇集,组成道路各个路段的交通流。汇聚点设置在交叉路口,将车载节点的交通流数据信息发送到汇聚点,汇聚点对信息进行融合以后,获得各个路段的交通流量。而采用互联网能够将各个汇聚点的数据传输到互联网中心控制机,在此,各个路段的交通流数据汇聚起来,并通过汇聚点将此交通流情况进行广播,为车辆提供道路选择的相关信息。

将基于物联网的智能交通流探测系统中的道路换成网格,对道路交通流进行探测。网格拓扑具有较强的动态性,能够对车辆的状态进行探测与预测,采用车载节点获取信息的方式便于信息的获取和处理。在汇聚点和互联网控制中心,数据得到融合与分发,为车辆选择道路提供信息。

3 数据信息的获取和计算

首先要探测并计算道路车辆的速度,通过节点的交通流量、道路交通流量速度、道路的最高限度等数据信息,探测并计算道路车速。其次要探测并计算车辆密度,若一个车辆收集到的节点广播数量较多,则说明该车辆周围的车辆多,交通拥堵的可能性较高。最后,利用车辆经过网格时收集到的数据信息对道路网格内的流量数据进行计算,结合车辆的速度、车辆的密度等信息,对网格内的交通拥堵程度进行计算。道路网格的长度是一致的,某一网格内数据的收集次数多则表示车辆通过该路段话费的时间长,拥堵的可能性较大。

车辆在经过交叉路口时,节点的交通信息会发送到汇聚点,在汇聚点,车辆会把收到的数据进行融合,并对网格内的拥堵程度进行计算。为提高道路流量数据的有效性,需要每一个汇聚点收集前一路口到该点所在路口之间的道路交通流数据信息。

在完成数据的收集与融合后,需要对数据进行汇总和分发。在收集数据以后,各个汇聚点计算出交通流量数据,并将信息发送到互联网中心控制机。由控制机对信息进行汇总和融合,随后分发给车载节点,为车辆选择道路提供帮助。

4 基于物联网智能交通流探测技术的改进

在实际的交通当中,交通流量是动态的,不断变化着的。表现较为明显的是城市交通的早高峰与晚高峰。在交通高峰到来时,车辆明显增加,而在结束阶段,车辆会显著减少。在本次研究的基于物联网智能交通流探测技术中,车辆需要耗费一定的时间才能够行使到下一路口,而车辆将信息发送至汇聚点并从汇聚点获得新的信息需要约60s的时间。但在这段事件内,道路的车辆已经发生了变化,因此,需要对该技术做出进一步的研究,以期缩小车辆所获取信息的精确度。另外,基于物联网的智能交通六探测技术系统需要较大的信息承载量和数据的收集传输能力,在车辆较多、车速较快等情况下,依然能有效收集信息,并对数据进行融合,将所得到的信息分发给车辆。

5 结束语

文章重点介绍了基于物联网的智能交通流量探测技术,对基于物联网的智能交通流量探测技术系统的组成,结构及其分工等进行分析,表明基于物联网的智能交通流量探测技术系统是一个由车载节点、汇聚点和互联网计算机控制中心三者共同组成的一个系统。汇聚点和物联网控制中心将数据信息进行融合以后分发给车载节点,方便车辆选择道路。

参考文献

[1]张敖木翰,张平,曹剑东.物联网环境下高速公路交通事故影响范围预测技术[J].物联网技术,2015,05:41-43+47.

[2]陈强,沈浩东,牟丽,等.基于云计算平台的物联网智能交通流监测系统[J].电子技术与软件工程,2014,17:115.

第7篇

关键词: 物联网;智能公交;研究

中图分类号:U495 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0310099-01

目前公交车已经成为人们尤其是大型城市的人们出门首选的一种代步工具,也是一个城市发展的标志,越大型的城市公交车越多,乘坐公交车的人也越多。但是当前一些城市的公交系统出现公交车堵车、乘客拥挤、信息不畅等现象,因此该文针对此类现象主要对智能公交进行了研究,其主要研究内容就是使用当前最为流行的物联网技术对公交系统进行了改进,将当前的公交系统连接成为物联网,可以使公交公司、公交车司机以及乘客三方都能通过物联网方便、及时的得到最新信息。

1 物联网的概念

物联网(Internet of Things)是指物物相连的网络,即将现实社会中的物体通过无线连接技术连接到互联网上,实现物体与物体之间连接的网络。物联网是在“互联网概念”的基础上发展起来的,是互联网的延伸。其详细定义是:通过射频识别技术(RFID)、传感器等信息传感设备,将识别出的物体信息按约定的协议与互联网相连接,进行信息的交换以及通信,以便实现物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,这样的一种网络概念成为物联网。物联网这个词,国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的,随着以后的发展其覆盖范围有了较大的拓展,不再只是单纯地指基于RFID技术的物联网。自从2009年8月总理提出“感知中国”以来,物联网就被正式列为中国五大新兴战略性产业之一,因此许多高校也相继产生了与物联网相关的专业。“物联网”已经成为继“互联网”之后的又一次科技革命浪潮。

2 智能公交系统的研究现状

现阶段智能公交系统已经有了很大的发展和应用,目前的智能公交系统通常包括:运营管理系统、监控调度系统、车辆定位系统、车载电子系统、网络及信息传输系统、视频监控系统、站台电子系统、停车场管理系统、车辆管理系统和客服管理系统等等。其中运营管理和监控调度系统是核心系统,是指挥和协调其它系统正常运行的中枢,各系统之间存在着大量的信息交互。信息由数据中心统一管理,各个子系统共享。公交公司管理中心与公交车之间通过以上系统已经存在较好的信息交互,甚至公交运营管理中心及公交车与站牌之间都可以进行信息交互。

3 本文对智能公交系统的探索与研究

目前的智能公交系统对于公交公司的运营管理中心与公交车及站牌之间的信息交互比较重视,但是对于公交车的司机以及乘客来说信息是不通畅的。公交车的司机不能及时地得到路线的路况信息,以及其他车辆的运行信息,可能会出现两辆相同路线的公交车碰头而另外两辆则相隔时间过长的情况。而对于乘客来说信息也是不通畅的,你想到某个地方去只能在家查好公交车路线,然后到公交站牌处等候,来一辆公交车每个乘客就会拼命地挤上去,可能会造成有些车辆拥挤不堪,有些则人数稀少,或者想去的地方有多路公交车时乘客找不到相对乘坐人员较少的车辆。

针对上述情况,本文探索研究了一种更为完善的智能公交系统,主要作用就是使公交公司能更好地管理公交车,公交车司机能更快的将一些即时信息反馈给上级部门,乘客能更方便、及时地找到需要的车辆乘坐。此系统主要采用物联网技术,将目前智能公交系统中的信息通过GPRS或3G等无线通信技术发送到互联网上,或公交车司机通过无线通信技术传送到互联网上,以便各个部门或乘客可以随时随地的查看具体情况。本系统的除了具备现有的智能公交系统的功能外还增加了一些主要功能,其中添加的主要功能为:

3.1 视频监控

公交视频监控系统由车载终端、数据传输网络及监控中心三部分组成。公交视频监控系统通过车载音视频摄录装置将车内、外监控信息摄录并存储于车载存储设备中。司机可通过车载终端的报警装置实现数据自动上传,或通过公交智能调度系统中的GPS车载终端中相关营运参数的设计自动激活数据上传,同时监控中心也可根据需要,利用无线网络对特定车辆进行音视频、图片上传或点播。所有这些监控音视频除了能被公交公司使用外,还能方便地满足应急指挥中心、交通委等管理调度视频信号联网要求。另外公交车内的乘客数量情况可以给等车的乘客提供参考。

3.2 电子站牌

原始的电子站牌的主要功能是供乘客查询公交车次、路线等,而智能公交系统中的电子站牌则需要包含更多的内容:公交车预计进站时间、路面情况、车上载客情况、视频监控等。

1)公交车进站时间预告:利用电子地图的测距功能以及车辆的实时定位功能,对停靠该站点的公交车进行定位,并对其到达该站点的距离和时间的进行预算。

2)车上载客情况预报:可以根据停靠该站点的车辆当前发送到后台的载客情况,向等车乘客预报车内乘客数量的情况,预测空闲座位数量的情况等。

3)路面情况实况:可以依靠从交管部门获取的路面拥堵情况,向等车乘客介绍本路线车辆的行驶情况,以便乘客可以有选择的乘坐。

4)广告、广播功能:可以实现对移动电视的播放和支持。如无线数字发射网的数字电视信号,或使用3G带宽进行远程视频文件的传输来实现广告或新闻播放。

5)信息查询:带有触摸屏的电子站牌,可以让乘客通过电子站牌对需要乘坐的公交线路的信息进行查询,以便更好地选择车辆乘坐。

6)视频监控:可以通过安装在电子站牌上的视频摄像头,将车站的实时视频抓取到指挥调度中心显示,以便调度中心可以更好地调度车辆。

3.3 网络查询

网络查询主要是使用物联网技术将系统中的公交车路线、某段路线中所有公交车的时间、数量等实时的反映到互联网上,或者乘客所需乘坐的公交车的预计进站时间、路面情况、车上载客情况等的实时信息和一段时间后的预测信息实时地发送到网络上,以供乘客在任何地方、任何时间可以方便地通过网络进行查询所需乘坐的公交车次,并且能及时地找到路面情况好、速度快、车内不拥挤的车次。

4 总结

通过以上功能的介绍可以看出,该文探索与研究的基于物联网技术的智能公交系统有效地解决了乘客出门乘坐公交车难的情况,使乘客可以出门前通过网络首先查询公交信息,避开乘车高峰期和拥堵的车辆,快速高效地找到最合适的乘坐车辆,也解决了公交站牌处乘客大量拥挤的现象,以达到高质量、高效率的现代生活。同时也使公交公司管理中心能更好、更实时地了解乘客情况,以及更好地管理、调度公交车。

第8篇

【关键词】物联网应用 教育 智能校园

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)09-0249-01

一、物联网的概念及其特征

1.物联网的概念

物联网的英文名称为“The Internet of Things”,简称:IOT。由该名称可见,物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系统、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相连接,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。典型的物联网由三大部分组成,即RFID系统、中间件Savant系统和Internet系统。

2.物联网的鲜明特征

和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征。

首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。

其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。

还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。

此外,物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合、任何时间的应用场景与用户的自由互动,它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件,弱化技术色彩,强化与用户之间的良性互动,更加的用户体验,更及时的数据采集和分析建议,更自如的工作和生活,是通往智能生活的物理支撑。

二、高校物联网的研究现状

我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划,将物联网列为重点研究领域。无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署的合作协议,标志中国“物联网”进入实际建设阶段。2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2010年6月10日,江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立的“物联网工程学院”是全国第一个物联网工程学院。2010年8月,教育部审批通过了140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业,在新增本科专业名单中,“物联网”成为最大热门,35所高校获批开设物联网相关专业,新设专业将自2011年开始招生。

物联网在高校校园中的应用已经初见端倪。在国内高校中,现已较为广泛的使用RFID技术,常用的有校园一卡通。校园一卡通系统的实施为高校师生的就餐、门禁系统、购物和图书借阅等日常工作和学习提供了便捷的生活方式,说明物联网在高校区域中的实现具备了一定的基础。

三、物联网在教育中的应用

物联网在教育中的应用大概可以分成下面几个领域:

1.信息化教学

利用物联网建立泛在学习环境。可以利用智能标签识别需要学习的对象,并且根据学生的学习行为记录,调整学习内容。这是对传统课堂和虚拟实验的拓展,在空间上和交互环节上,通过实地考察和实践,增强学生的体验。例如生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物,可以为每类植物粘贴带有二维码的标签,学生在室外寻找到这些植物后,除了可以知道植物的名字,还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。

2.教育管理

物联网在教育管理中可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面。

例如,带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况以及行动路线。又如使用智能书车进行图书管理,智能书车是一种移动式RFID文献归架管理设备,具有查询、定位、书架智能导航等功能,可实现文献架位信息收藏、文献分拣、新文献上架等功能。将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态,利用阅读器方便的获取相关信息,然后再利用网络进行统一管理。

3.智慧校园

智能化教学环境,控制物联网在校园内还可用于校内交通管理、车辆管理、食堂管理、校园安全、师生健康、智能建筑、学生生活服务等领域。

四、有待解决的问题

毫无疑问,物联网给学校带来相当大的便利和巨大的发展前景,同时也面临着许多挑战。

物联网的技术标准不统一。物联网主要是跨行业、跨领域的应用,各行业应用特点和用户需求不同,没有统一的标准和规范,可能造成物联网开发、集成、部署和维护的成本升高,制约物联网业务的应用规模。

物联网的信息安全问题。物联网在教学中应用时,教学设备间联系更紧密,设备和用户也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,这些大量的数据及用户隐私如何得到保护,就成为有待解决的问题,普及物联网就要加快信息安全立法进度,完善信息安全法律体系是保障信息安全的根本。

学校物联网的基础设施和管理机制尚不完备。教学物联网如何维护,如何管理,如何形成网络,如何使用都是很大的问题。

从长远来看,物联网应用前景相当广阔。作为新兴战略性产业的代表,物联网的出现将会促进教育信息化的进一步发展,带来更多的创新应用和服务,引起校园教学环境及管理模式的变革,最终将提升教育信息化水平,有利于教育质量的提高。

参考文献:

第9篇

一、建立一个综合性教学平台

可以利用区域规划的思想来创新职业技能教育教学模式,完善当前的专业场地建设,将教学与实训、创新与应用很好地融合在一起,建设一个教学研的统一职业技能教学平台,以物联网专业建设为例,可以将实训室规划为工业物联网(智能工厂)、智能家居系统、智能农业系统三个典型的实训教学区。

二、一体化教学区域规划与功能描述

为实现综合性的职业技能教育功能而进行的区域规划,区域功能描述如下。

1.工业物联网(智能工厂)实训区

该区域是一个智能工厂综合实训教室,一个贴近实际的工厂,利用物联网技术和设备监控技术,把整个工厂连接成一个网络,加强信息管理和服务,合理编排生产计划与生产进度,在生产过程的各个阶段实时监管,及时正确地采集生产线数据,提高生产过程的可控性,减少生产线上的人工干A。学生在这个智能工厂综合实训室里,负责物联网相关设备、零部件的安装、综合布线、系统调试、运行维护工作。

2.智能家居系统实训区

该区域是一个智能家居综合实训教室,利用传感器技术、网络通讯技术、自动控制技术、计算机技术将家居生活相关的“室内和室外的”设备设施集成,并由系统管理软件,构建高效的住宅设备设施与家庭日程事务的管理系统,让用户通过人机界面实时了解诸如室内外大气质量、温度、湿度,各设备设施状态,异常状态能产生声光报警和火警远程联动报警,并可以通过触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别等多种方式控制家用设备,调整设施状态,家居内各种设备设施相互间可以通讯。用户既可以独立控制单个设备,也可以由设备设施自己根据各自不同的状态互动运行。智能家居内应设置图像识别部件和管理软件控制策略,以判断主人是否处于危急状态,并由此自动远程联动报警。学生在这个智能、便利、舒适的家居综合实训室里,完成物联网系统相关设备、零部件的安装、综合布线、系统调试、运行维护工作。

3.智能农业系统实训区

该区域是一个智慧农业物联网实训室,类似于一个蔬菜大棚,应用自动控制技术、传感器技术和网络技术,将蔬菜农作物、花卉生长过程全面监管和精准调控,搭建一个无线网络监测平台、开发基于物联网感应的农业灌溉控制系统,构建能实现智能化农业控制的网络化管理的智能农业大棚物联网信息系统。这个系统至少要实现温室智能化控制、节水灌溉控制、精准施肥控制,并通过大屏幕信息显示系统进行展示,使学生掌握物理信息系统标志与感知技术、通信技术、计算机网络理论与技术和数据分析与信息处理技术等知识在农业的应用,训练智慧农业物联网系统安装、调试与运行维护技术。

三、基于区域规划思想的职业技能一体化教学实施方案

以智能农业系统实训区为例,规划建设一个智能农业实训区域,在这个特定的区域里配置全面、系统的实际产品和控制对象,形成完善的实景教学情境,以实现综合性的职业技能教育功能。智能农业实训系统是从农作物的生长环境监测和控制,到农产品的溯源追踪,最后到农产品的安全监测,提供了一套完整的智能农业物联网专业技能实训方案。

四、小结

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