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中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:2095-1302(2012)05-0082-02
0引言
1999年,美国麻省理工学院的Auto ID研究所提出了物联网概念,至今已十多年了。目前,物联网在许多行业都有应用,很多专家认为,物联网将是信息产业的第三次浪潮。2010年,我国的许多两会代表建议将物联网升格为国家战略级产业;在2011年两会期间,浪潮集团董事长孙丕恕、邓中翰院士和邬贺铨院士等代表,都对物联网提出了相关提案和建议。现在很多地方政府都将物联网作为产业发展重点。
1物联网概述
物联网(Internet of Things, IoT)泛指物物相联之网,目前一般认可的定义是[1]:通过射频识别标签(RFID)、二维码标签、红外感应器、全球定位系统(GPS)等各类传感器/敏感器技术和设备,按约定的协议,将物品与网络连接起来进行信息交换和通信,达到智能识别、定位、监控和管理的网络。
从网络范畴考虑,物联网可以理解为“公网/专网+传感网”。一般的公网就是互联网;专网可以指公司内网/局域网;传感网是物联网的一种末梢网络和感知延伸网[1],传感网主要用来连接事物和感知信息。
中国通信标准化协会(CCSA)将物联网分为三层:第一层为感知层,通过传感器来进行事物连接和信息感知,感知层的核心技术有传感器、RFID、GPS等;第二层是网络层,是异构融合的泛在通信网络,用来传输和处理信息,其包括接入网和核心网,接入网用于有线接入和无线接入(如WSN),核心网是基于IP的统一、扩展的网络,它基于目前的电信网和互联网;第三层是应用层,是业务支撑和运营管理层,如云计算、数据挖掘等。
2物联网的核心技术
由物联网的上述定义可知,物联网能够识别、定位、监控和管理,因此,支持物联网的核心技术包括感知识别技术、信号处理技术和架构技术等[2]。
2.1感知识别技术
物联网要能实现“物物相联、人物互动”,首先应当采集数据。一般来说,为了降低成本,采集设备中的MCU控制器都是用嵌入式系统来实现的。同时,为了实现智能化,采集设备都应装有操作系统。现实生活中应用最多的采集设备是射频识别标签(RFID),该技术比较成熟。目前物联网的数据采集技术有传感器技术、嵌入式系统技术、采集设备和核心芯片等几种。
2.2信号处理技术
当采集设备获得各种原始数据后,智能信号处理便可对这些原始数据进行处理,以获得目标数据。物联网信号处理的核心和关键技术有云计算、多物理量检测、信号提取、信号调理、信号变换和信号分析等。
云计算是基于互联网的计算方式,实质是对现有计算资源的一次再分配。它的核心理念是将计算能力或计算服务作为一种商品,卖给需要它的公司,从而让公司节约硬件采购成本。云计算将是未来信息服务的一种发展趋势,它已经在全世界有了广泛应用,因而有着很大的发展前景。
2.3技术架构
面向服务的架构(SOA)就是以信息化、模块化为服务的架构,其核心是将服务和技术分离,以提高服务的重用性。SOA有三部分:服务提供、服务注册和服务请求。物联网中带有RFID的各类嵌入式设备,既是SOA应用中天然的服务提供者,也是SOA体系中天然的服务请求者。将SOA整合到物联网的服务应用中,可以对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用,从而实现服务提供和和服务具体使用方式的分离[3]。
3物联网应用分析
目前,物联网在各行各业都有应用,本文分别介绍不停车收费系统、家居安防系统和手机支付等三个方面的应用。
3.1不停车收费系统(ETC)
随着人们经济生活水平的提高,交通基础设施的大量投入和快速发展,路桥的交通流量越来越大,传统的停车式人工收费系统所造成的交通堵塞现象日益突出,大大制约了交通网络作用的发挥。采用增加收费通道的数量,不仅需要大量的投资,而且不能有效解决交通堵塞现象,因而十分需要高效、可实现路桥自动管理的新型收费系统。
ETC是以先进的计算机和通信技术作为技术保障的收费系统,当车辆经过ETC收费车道时,不需停车,因而可以大大提高收费车道的通行能力,也堵住了收费漏洞,同时也可以让交通部门及时掌握路桥的车流信息。
ETC收费系统要求在车辆上安装电子标签,然后通过无线通信技术,让电子标签和ETC通道上的微波天线RSU进行通信和信息交换,最后利用计算机联网技术和银行实现后台结算。
ETC车道控制系统一般应具有车辆进出检测、车牌抓拍与识别、收费交易等部分,包括地感线圈、车辆检测器、路侧天线设备(RSU)、MTC控制柜、ETC控制柜等。系统工作流程如下:
(1)ETC车辆进入ETC通道时,先触发地感线圈一,同时进入无线微波通信区域,启动RSU设备,完成交易;
(2)根据交易结果确定栏杆是否抬起,同时进行综合信息显示;
(3)车辆继续前进,触发地感线圈二,系统抓拍车牌和识别车牌;
(4)若交易不成功,则可人工完成交易。
3.2家居安防系统
随着现代生活水平的提高,大家对家庭生命财产安全非常重视。以前的家庭报警装置一般都采用电话线和电缆方式,该方式存在投资成本较大、维护费用较高、可靠性差和报警不及时等不足,于是,基于物联网的家居安防系统就非常受欢迎,此系统不受地域、环境和时间的限制,它能分散布点、集中监控,而且具有可靠性高、维护费用低廉等优点。
基于物联网的智能家居安防系统一般采用嵌入式微处理器作为主控制器(MCU),它主要通过射频通信的方式来接收报警信息,并通过TCP/IP网络,让远程监测端实时监测家居。家居安防主要可应用于火灾、煤气泄露、非法入室等三方面。系统将拥有EPC码的电子标签设备安装在有安全隐患的区域,该区域可称为监测防区。远程监测端(RM)一般装在宿舍、小区保安室等地方。其系统结构框图如图1所示。
3.3手机支付
手机支付也称为移动支付,主要是移动用户利用手机对消费的产品或服务进行账务支付,此支付方式不仅可以方便用户,也让银行有部分利润。随着3G技术的发展,手机支付的应用越来越广。手机支付最早是利用手机短信接入方式来进行支付,目前流行的是刷卡手机,几大运营商都大力推广。现在手机支付方式有RFID和NFC两种。
RFID支付方式主要是利用RFID-SIM卡和移动运营商提供消费支付平台来实现,类似于支付宝。一个基于RFID的GPRS移动支付系统有五个部分:移动终端、通信网络、移动安全交易系统、银行和认证中心。移动终端包括RFID标签、能进行移动支付的手机和可读取RFID的POS机。一般RFID POS机利用RFID技术来获取用户信息,并采用GPRS方式和移动平台进行联结,手机用户则利用手机移动支付软件与移动支付平台进行信息处理,以完成支付。
NFC是一种近距离无线通信方式,是由飞利浦、诺基亚、索尼等厂商共同推荐的一项无线技术。NFC的短矩离交互可以简化认证识别过程,NFC优于红外线和蓝牙传输方式。NFC芯片装在手机上,手机用户可以进行小额电子支付。当NFC手机内置NFC芯片后,实质上就组成了RFID模块的一部分,因而可以作为RFID无源标签来使用。
目前,我国的三大运营商都有相应的支付模式。其中,中国联通需要使用内置NFC芯片的定制刷卡手机;中国电信需要购买手机支付SD卡,如天翼手机;中国移动只需将SIM卡换成集成RFID的SIM卡,因而可以避免手机的大量更换。目前,中国移动的手机支付业务量最大。
4结语
物联网是多种技术融合的新型技术体系,它在多种应用中能明显提高效率,具有很大的经济价值,因此,物联网的快速发展,必将大大推动物物相联、人物互动的信息化建设。
参考文献
[1]朱洪波.物联网的技术思想与应用策略研究[J].通信学报,2010(11):2-9.
[2]彭瑜.物联网技术的发展及其工业应用的方向[J].自动化仪表,2011(1):1-7.
[3]杨斌.基于SOA的物联网应用基础框架[J].计算机工程,2010 (17):95-97.
关键词 物联网;LTE通信网络;网络架构;同心实现;系统性能
中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1671—7597(2013)042-053-01
物联网是今后社会发展的必然趋势。物联网将移动通信技术、智能终端技术、无线传感技术以及相关的技术进行了有机融合,利用这种融合极大的拓展了网络的应用领域和应用范围,使得网络的概念延伸到社会生活的各个层面,为移动通信业务带来了更加广阔的发展空间。但是,物联网的发展需要高传输速率、高带宽资源、高通信质量的通信网络支持,特别是移动视频监控、VoIP语音业务、移动数据传输等都需要高速无线通信系统支持。传统的2G移动通信技术和现行的3G通信技术在满足物联网的通信需求方面均存在不足,无法适应物联网的发展要求。而LTE技术的出现则很好的解决了物联网对移动通信的系统要求,促进物联网的高速有效开展。
1 物联网技术分析
物联网技术是指应用RFID、GPS定位、激光扫描器等多种无线信息传感设备将绝大部分现实世界的物品按照适当的通信和描述协议接入到互联网络中进行数据传输、信息交换或物品监控,以实现便捷性、实时性的物品和信息的智能定位、识别与管理。
物联网技术正处于起步阶段,还未形成一个统一的、完整的网络体系和技术方案。就目前研究进展和物联网特性而言,物联网技术分为三个主要层次:感知层、网络层以及应用层。其中感知层主要用于对物品进行智能识别和信息收集;网络层主要使用无线或有线接入技术将物品接入互联网,无线接入技术主要由LTE技术、Wi-Fi技术或Wi-MAX技术等提供支持;应用层主要对所收集的信息进行处理和应用,并通过网络层向感知层传输控制指令。
2 LTE技术分析
LTE技术是一种长期演进技术,该技术可以极大的提升无线网络的网络接入速率,扩大网络承载终端容量,提供高速数据传输业务。LTE技术应用正交频分复用技术、多输入多输出技术等关键技术为无线网络通信提供下行100 Mbit/s,上行50 Mbit/s的信息通信速率,其频谱利用率较HSUPA有2~4倍的提升。
其中,正交频分复用技术可以在有限的频谱空间内建立多个正交子信道,利用相互独立,互不干扰的子载波对需要传输的数据进行调制并利用上述子信道进行数据传输,这就成倍的降低了高速数据的传输速率,提高了频谱利用率。
多输入多输出技术则是在数据的收发端采用多根接收天线组成天线阵列,进而在接收端和发送端建立起多条数据传输通道,在不改变通信带宽的前提下成倍提高数据通信效率。该技术的实质就是利用空间复用技术对有限的信道容量进行拓展,向用户提供更高的复用增益和分集增益,提升信道的性能和数据传输质量。
3 基于LTE技术的物联网技术分析
3.1 基于LTE的物联网体系架构
基于LTE的物联网架构体系按照物联网结构可以分为三个部分,分别为物联网传感网络、LTE数据传输网络以及物联网服务或应用网络。
其中,物联网传感网络负责对接入物联网的传感器和终端设备等进行信息采集、控制和管理接入物联网的服务终端,利用物联网网关对物联网接入设备进行数据通信和设备管理。用户可以利用LTE接入网所支持的服务器对网络覆盖范围内的设备或物品进行管理。
LTE数据传输网络用于实现数据传输控制。应用LTE系统中的eNB可以对用户数据的IP头进行加密压缩,其中S1-MME接口可用于信令传递、SGW选择,用户寻呼,S1-U接口可用于传输用户信息;MME可以对接入子层的命令执行和数据传输进行安全控制,对空闲终端进行寻呼,进行目标切换,实现核心网网元间的信令交换和SGSN选择等;SGW可以充当移动锚点,提升终端的网络性能和移动性能。
物联网服务或应用网络则是实现物联网的实际控制和管理。其中,对象命名服务器可以提供外接与服务器之间的数据传输接口,供终端用户应用管理程序对相关终端实物进行管理或对采集的数据进行处理;内部中间件是LTE数据传输网络与物联网应用服务器的数据通信接口,可为两者之间的数据通信提供多种安全防护策略,保证数据通信的安全;物联网服务器主要承担物联网数据的存储、管理、应用等功能。
3.2 基于LTE的物联网通信实现分析
物联网的传感终端采集的数据流在接入到LTE网络中时会产生庞大的、高频次的数据流量,这种数据特性是普通的2G或3G业务所无法承担的。LTE通信技术将这些流量转变为多个低速子数据流在OFDM子信道中传输,同时应用HARQ技术等对通信频带等进行自适应调度,适时调整通信协议中的相关参数实现频谱资源的有效利用及大量数据的实时传输。
LTE核心网中不存在主动释放机制,及LTE链路的释放不是自动完成的,这就为物联网中的终端实时在线提供了可能。若终端不需要实时在线,只需要通过NAS发送释放信令给LTE即可断开与LTE网络的连接,脱离物联网网络。
3.3 基于LTE的物联网特性分析
就接入角度而言,LTE系统中的用户都可以根据网络参数进行信道适配和频带资源共享,这就极大的提升了整个物联网的配置灵活度,促使物联网中的数据通信和资源使用维持在最佳状态。
虽然LTE系统不提供主动释放机制,但是当系统在一定时间内没有检测到数据传输时可以自动进入省电模式,这种特性可以有效提高网络设备的工作效率,降低资源消耗和使用成本。
LTE系统应用层二调度器对网络资源进行动态调配,可以实现用户终端的实时在线,对于诸如语音、视频、数据传输等特殊业务还能够通过调整相关参数的方式优化物联网数据结构,以满足这类业务的开展,具有非常强的适用性。
4 总结
LTE技术可以依托其强大的数据处理功能承载无线物联网的接入和应用服务,保证物联网业务的稳定有序开展,为物联网的成熟和完善提供强力支持。
参考文献
[1]李昊,胡兴.LTE无线通信技术与物联网技术的结合与发展[J].邮电设计技术,2012(1).
[2]韩滢,程刚,裴斐.LTE与物联网的融合现状和发展研究[J].移动通信,2012,36(19).
关键词:云计算 物联网技术 信息资源
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)09-0000-00
物联网技术与云计算结合发展是未来的发展重点,同时也是主要的发展趋势。云计算能够为物联网技术提供强大信息资源,同时能够使物联网技术在不同的负载周期中获得发展资源,根据需求对资源进行动态选择。能够在高负载的时候动态扩展资源应用,在低负载的时候释放资源。这样就能够在一定程度上提升资源的利用效果。同时云计算能够使物联网技术中的资源储存细化为多种子任务,将子任务详细的分配到计算节点中,充分的进行资源调配与计算。对储存的资源进行统一的管理。
1 物联网技术
信息技术的发展使人们对于高端技术的认识更加的清晰,并且充分的应用到工作生活中,对于提升工作效率具有重要的影响。物联网技术的出现对于生活质量的提升发挥着重要的作用。为了能够进一步的发挥物联网的功能,要实现云计算与物联网技术的结合应用,利用云计算的优势功能,满足物联网技术的发展需求。云计算能够为物联网技术提供强大的计算功能与储备能力。在云计算的基础上物联网技术通过无线传感器对信息进行整理,同时将搜集到的信息传递到应用平台中,实现了资源的共享,并且对系统进行了全面的控制。物联网技术与云计算的结合应用实现了优势互补。在云计算的基础上建立物联网技术,实现两者的技术融合,产生的巨大优势将会满足经济发展需求。
物联网技术实现了传感器与互联网之间的有效衔接,因此物联网技术基础是智能传感器网络技术。物联网技术发展过程中传感器的创新能够有助于人们对于信息的搜集整理,并且通过网络实现信息的传递,将虚拟化的信息呈现到人们的需求中。使人们能够真实的感受到信息的应用效果。感知、传递、计算、应用是物联网运行的主要模式,这种运行模式在基础建立的过程中需求数量较多的节点,为物联网的运行提供较强的计算能力。科学技术的发展对于物联网技术的应用提出了更高的要求。节点是物联网传感器的主要构成,因此在对节点进行设计的时候要充分的考虑到应用场合的特殊性,实现节点微型化,降低功耗,使物联网传感器能够在不同的环境中充分的进行应用,保证物联网传感器具有较强的抗干扰性。
传感器网络体系结构主要由分层网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技术三部分组成。针对传感器网络体系结构进行的认识,能够明确物联网传感器的具体情况,实现物联网技术与云计算的有效结合。在互联网与云计算共同影响下实现融合网络系统,保证信息中心能够正常的运转。物联网管理中心是服务基础设施的主要控制,对于识别物体,进行信息采集具有重要的作用 。物联网技术是行业专业技术整合的体现,为行业的发展提供智能化解决措施,实现经济的增长,保证信息资源的安全与共享。
2云计算基础下的物联网技术发展
2.1云计算和物联网的结合
云计算与物联网的结合应用主要是将信息数据进行充分的应用,提升企业的生产效率。云计算与物联网的共同应用能够在获取基础信息资源的同时,更多的了解到隐形信息。物联网技术利用云计算提升运行效率,保证存储更多的信息资源,满足用户不同的生产需求。云计算与物联网的结合将会对信息资源进行统一管理,集中对信息资源进行详细的分析,并且根据分析的结论进行总结,同时能够对生产组织体系进行调整,优化信息结构。在提升工作效率的同时降低生产成本。云计算与物联网技术都是将信息管理与应用作为重要的发展基础,对于生产方式进行不断的优化调整,实现智能化的网络发展,并且对生产过程进行有效的监控。将生产过程自动化调整,避免集中化误差的产生,保证精准化管理的实现。信息资源有效的融合,将会促进企业升级,完成组织结构的优化调整。云计算基础下的物联网技术将为企业构建辅助管理平台,保证企业管理模式的创新优化,推动信息技术的应用。
2.2物联网与云计算融合模式
(1)单中心多终端模式。此模式分布范围相对较小,物联网终端将云中心作为数据处理中心,终端系统所获取的信息数据均有云中心来进行存储与处理,同时云中心会提供统一的信息界面给用户进行操作。利用云计算强大的存储能力,实现了信息统一与分级管理,提高了信息数据管理的效率,大部分被应用到小区或者家庭监控,以及部分基础设施等。(2)多中心多终端模式。与单中心多终端模式不同,此种模式主要用于区域跨度大的企业,或者对于数据信息需要与所有终端用户共享的网络也可以选择用此模式。应用此种模式时,要求云中心包括公共云与私有云两种形式,并且两种形式之间不存在任何沟通障碍。在满足信息数据传输安全的情况下,实现多终端用户之间信息的共享与传输。(3)信息与应用分层处理模式。这种模式使用范围更加的广泛,对于处理大量的信息数据,并且保证安全性具有重要的作用,能够满足不同用户的需求。信息与应用分层处理模式实现了大量信息数据的传输,保证传输过程中的安全性。信息与应用分层处理模式对于计算功能的要求较高,不但要具有较大的信息存储能力同时还要具有高速的运算能力,云计算正好满足了这种模式的应用需求。
3结语
物联网技术广泛的应用于工作生活中,极大的促进了社会的发展进步,对于提升工作效率发挥着重大的作用。物联网技术的发展离不开计算机信息技术的创新,将物联网技术与云计算结合在一起,在云计算强大的计算储备能力的影响下,提升物联网数据的传输计算效率,对于经济社会水平的提升具有重要的现实影响意义。物联网技术实现了智能化管理,这是信息产业发展的重要体现。
参考文献
[1]刘秀.基于云计算的物联网技术探索[J].电脑知识与技术,2013,9,25.
[2]朱波,张琳.云计算下的物联网技术分析[J].信息通信,2015,1,15.
[3]赵钧.构建基于云计算的物联网运营平台[J].电信科学,2010,6,15.
关键词:物联网技术;信息安全;管理
1概述
在社会持续发展背景下,物联网技术得到了广泛的应用,而且涉及到的领域较为广阔,在其不断发展中信息安全受到人们的重点关注,逐渐产生物联网技术信息安全,对需要保护的物联网数据进行防护,形成硬件、软件防护体系,这样才能保证物联网体系正常运转,避免遭受其他恶意软件的伤害。
2物联网核心技术
物联网技术从整体架构上被分为感知层、网络层和应用层3方面,其技术也被分为标识、感知、处理和信息传输等4环节,这些环节并不是独立存在的,而是属于相互融合、相互支撑的关系,每个环节都有其对应的核心技术,具体核心技术如下所示:(1)射频识别技术。该技术也被称为电子标签RFID,主要是通过空间耦合,应用射频信号,能够无接触进行信息传递。在应用此技术进行信息传递和信息识别的过程中,需要他人操作,使用起来方便、快捷,还能实现多个物品标签的一次性识别,识别效率较高,大大节省人力成本。(2)传感器技术。该技术主要是从外界信息源中获取有价值的信息,并对这些信息进行加工和处理,以此产生的一种新技术。而且该技术的核心在于传感器,能够实现物与人、人与人之间的信息交流,促使人类能够感知外界环境和事物。(3)智能芯片技术。该技术的应用提升了人们生活的智能化水平,对改变人们的生活方式发挥了巨大作用。通过传感器技术获取温度、压力等数据,结合信号处理数据,为人们提供良好的生活环境。而智能芯片是决定传感器性能的关键,能够保证传感器的灵敏度和稳定性。(4)无线网络技术。该技术能允许用户建立远距离的无线连接,实现全球语言和数据网络等,无线网络和有线网络具有一样的功能,而且在信息传输中也需要介质,利用无线网络技术,能够帮助人们连接网络随时随机查看网络信息,打破传统有线网络在时间和空间上的障碍,可以单独使用也可以和互联网结合起来使用。
3物联网技术信息安全
随着社会经济的快速发展,人们逐渐对计算机信息安全提高重视,特别是当今时代下,人们的生活、学习和工作已经离不开网络信息技术的支持,在网络中存储了大量、重要的信息,一旦这些信息受到安全威胁,将会对信息所有者,甚至是社会稳定造成严重的影响。为了保证网络信息的安全,需要在网络中设置安全防护体系。因此,对于物联网技术来说,人们在进行入网络平台时,需要进行身份认证,这就导致其成为信息安全的关键,在设计网络平台的过程中,针对入口设置认证程序能够实现性能较强的防范安全漏洞。因此,网络技术信息安全具有以下特点:(1)授权。该特点主要是给予使用者一定权限,在进行平台使用平台资源的过程中,对使用者的行为进行监管,只有授权的对象才具有这种权利。(2)保密。在信息安全中心,假如认证和授权是基本管理内容,那么保密则是信息安全的重要手段。保密主要是保证信息在传递过程中不会遭受破坏或者窃取,保护用户的各种信息安全。(3)真实。现阶段,人们普遍利用网络实现信息交流和共享,在网络中不仅能够获取自己想要的信息,还能向他人发送信息,这就促使信息交流的范围越来越广泛,而且信息透明度也逐渐提升,信息传播速度增快,但是信息的真实性却无法得到保证。(4)不可否认,当物联网技术在应用过程中出现网络信息安全事件时,需要保证事件是否具有可查性和可追溯性,分析其是否进行了授权处理,整个网络信息交流活动都可以查询,这样才能确保在出现安全问题时及时查找问题产生的原因。在物联网研究中,安全防御是重点研究内容,为了提升保密效果,相关开发人员使用无线传感器网络中的公私钥密码算法、局部安全算法等,显著提升物联网节点、基站等之间的通信安全。
4物联网技术信息安全面临的威胁
4.1隐私威胁
物联网主要采用无线连接方式实现通信,并采用大量的电子标签和无人值守的设备,在成本、性能等因素的影响下,物联网系统大多数使用的终端属于弱终端,很容易遭受非法入侵,甚至受到破坏,这些情况都会导致使用者在使用过程中隐私信息受到攻击者非法获取。例如,攻击者通过非法入侵,获取使用者的身份信息、行为特征、兴趣爱好、商业机密等重要信息,对使用者带来严重的安全隐患。另外,RFID作为一种非接触式的自动识别技术,被广泛应用于物联网技术中,通常会对每个需要信息采集的物品配置标签,进而利用电磁波和读写器完成通信,这种非接触式的无线通信方式也存在较大的安全隐患。而且RFID标识自身并没有保证安全的能力,攻击者能够通过自制读写器和电磁波实现通信,这样就导致信息外露情况发生,而且末端设备和RFID标签使用者不知情的情况下,标签上的信息也可以轻易地被跟踪或篡改,再将改动过的信息发送给使用者,导致信息不真实。
4.2身份冒充
一些物联网系统设置的管理密码较为简单,而且还有些是出厂设置的默认密码,并没有对其加密修改,而且这些设备还具有无人值守的特征,一般遭受劫持在短时间内很难及时发现,非法入侵就可以伪装成客户端或者服务器进行数据发送或者执行某些恶意操作。例如,在门禁系统进行更改设置,就可以随意进出房门。
4.3信令拥塞
物联网技术中使用的终端和服务器之间的认证方式是一对一的,这就导致假如物联网中存在大量的终端设备,而且这些终端设备在进行业务数据交流的过程中,会向服务器发送大量的认证请求,这时就可能因为大量信息请求导致服务器出现过载情况,使得网络中的信令通道出现拥塞情况,间接导致DDOS攻击发生。
4.4恶意程序
恶意程序能够通过多种方式和途径进入无线网络和传感网络中,一般入侵成功,就会肆意传播恶意信息、软件等,其具有较强的传播性、隐蔽性和破坏性,相比TCP/IP网络来说,防范难度更大。例如,蠕虫恶意怠慢,自身不需要寄生文件,通过检测和杀毒处理很难将这些恶意代码清除干净。
4.5僵尸网络
僵尸网络主要是由一系列被恶意软件感染的主机组成。攻击者能够通过各种渠道向互联网上的主机传播僵尸程序并感染,促使其形成一个僵尸网络,进而能够让攻击者进行恶意活动操作。例如,采用分布式拒绝网络攻击、窃取个人信息、执行分布式计算任务、推送垃圾广告、发送垃圾短信等。这些网络攻击都会导致基础网络或者主要应用系统出现崩溃或者瘫痪情况,甚至会导致大量私密信息、个人隐私等出现泄漏情况,还可能会被用来网络欺诈等其他违法犯罪行为。
5物联网技术信息安全管理
5.1感知层
物联网系统中包含的节点很多,比如传感器、智能控制设备等,需要对这些设备进行科学合理的运用,才能确保物联网系统正常运行。然而很多设备并没有统一接口标准和数据标准,导致物联网技术信息安全遭受威胁。尽管物联网的感知层只用来进行信息获取和存储,但是假如没有设置相应的基础信息,也会影响后期信息处理效果和应用效果。因此,在这种情况下,就需要加强感知层信息安全管理,在设备上安装安全认证,通过信息加密处理方式,保证获取的信息在存储过程中不会被轻易地篡改和非法入侵使用等。同时,还可以应用安全路由、密钥管理等手段,确保信息的安全性。在对关键技术实施标准化整合的过程中,需要确保基础设施也要进行整合,这样才能加强对感知层的安全管理,实时观察设备运行状态,确保设备在无人值守的情况下也能正常运行。
5.2传输层
物联网需要利用无线网络、互联网、传感器网络等实现信息传输,主要将信息传输到处理层中,而且在信息的传输过程中,需要经过多种节点,才能顺利达到处理层。因此,为了保证信息安全,就需要加强对传输层的管理,对固定节点、移动节点、传输路线等进行实时监控,并在传输网络中逐渐形成虚拟安全专用网络,这样能够保证信息在传输过程中具有一定的准确性和可靠性。
5.3处理层
针对处理层信息安全管理,需要设置认证和密钥管理结合的机制,针对密钥设计相关安全管理方案,确保信息的机密性和准确性。同时,可以利用密码技术,及时查找到恶意信息,并对入侵攻击进行全面检测,避免病毒入侵。另外,分析恶意指令,对恶意入侵行为进行预测和控制,在此基础上应用追踪技术和设备识别技术,保证数据处理的安全性。
5.4应用层
物联网的应用层主要是信息应用和技术应用,能够将网络和物品、人等链接起来,实现智能化处理。对于应用层信息安全管理而言,需要建立科学的数据库机制,在不同情境下提供不同的保护技术措施,并对泄漏信息进行跟踪,建立具有全面性的安全机制,并在不同环境下,还算是隐私保护模式,确保用户隐私信息不受到恶意入侵和窃取。同时,禁止非法操作进行访问,在用户应用数据处理业务时要保证数据的安全性,将数据证书安全网关结合起来,实时观察操作行为。另外,物联网技术的设计较为广泛,在应用过程中可以加强软件和系统的更新和维护,将云计算、云技术等应用其中,提升无线网络的处理效率。
[关键词]物联网;精细化管理;住院患者;患者满意度
患者满意度是指人们由于健康、疾病、生命质量等诸方面的要求而对医疗服务产生某种期望,并给予这种期望对所经历的医疗服务情况进行的评价[1]。物联网(InternetofThings,IoT)是指利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联合在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络[2-3]。对标国务院办公厅《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》以及国家卫生健康委《进一步改善医疗服务三年行动计划》(2018—2020)工作要求,上海交通大学医学院附属仁济医院南院(下文简称“仁济医院南院”)针对患者满意度测评中的薄弱环节,探索物联网技术的应用,通过创新精细化管理,改进服务细节,完善服务流程,提升服务质量,致力于让患者获得更满意的就医体验。
1管理难点
上海医药卫生行风建设促进会每年开展全市公立医疗机构患者满意度测评,促进医疗机构服务质量持续改善,全面反映患者对医疗机构服务质量的期望。根据2017年及2018年测评报告,仁济医院南院在部分医疗服务项目中有所欠缺,需要进一步改善。其中,满意率最低的3项分别为:“病区清洁、安静,通风及温度适宜”,“医院医疗费用合理”,“医院护工、工勤和保安人员有礼貌,能解答疑问”。同时,根据2018年全市96所公立医疗机构总体测评结果,上述3项的满意度分别为96.84%、89.13%、96.64%,均低于住院患者总体满意度97.17%。实际上,仁济医院南院在提升住院患者满意度过程中存在的薄弱环节也是全市公立医疗机构普遍面临的管理难点。
2针对措施
自2019年1月起,仁济医院南院围绕提升住院患者满意度,以存在问题为着力点,逐步探索人员、设备、耗材等方面的物联网技术应用,将某内外科联合病区作为试点病区,并于下半年开展试运行。
2.1物联网手环与电子墨水床头卡
针对“病区清洁、安静,通风及温度适宜”这一薄弱项目,仁济医院南院引入物联网手环与电子墨水床头卡。在试点病区,物联网手环代替原来的患者腕带,蓝牙感应改变原先扫描二维码的身份识别方式。在对手上插针、熟睡等状态的患者进行护理操作时,这一应用让患者有了更好的就医体验。同时,物联网手环也改变体温采集工作流程,实现患者体温数据自动上传,减少需要患者配合的护理操作,让患者得到更好的休息。电子墨水床头卡从护士站中直接读取和显示患者信息,一方面,避免传统流程中医护人员手写床头卡时误输入的可能。另一方面,避免患者床头卡被个人无意或蓄意篡改导致的医疗事故,从而保证医疗安全,降低医疗风险。患者办理入院手续后,电子墨水床头卡即可显示患者护理相关信息。为保护患者隐私,医院利用物联网技术开发按对象分类呈现的功能。平时电子墨水床头卡只显示一个二维码信息,当有知情权限的医生、护士到达房间后,才会显示完整的床头卡内容。
2.2“滴滴”后勤管理系统
针对“医院护工、工勤和保安人员有礼貌,能解答疑问”这一薄弱项目,仁济医院南院开发基于物联网技术的“滴滴”后勤管理系统。通过给后勤服务人员佩戴手环设备,“滴滴”后勤管理系统获取后勤服务人员的行动轨迹及繁忙程度。同时,通过WebService接口进行数据交互,实时从HIS(医院信息系统)获取相关检验、检查医嘱,自动生成任务单,并根据后勤服务人员的忙闲程度、距离远近、工作饱和度、任务路线等参数通过智能化派单系统进行派单,实现最优化订单分配。结合任务单完成的大数据分析,系统可持续优化派单引擎,进一步减轻人员工作负担,提高工作效率。此外,还设有临时单、周期单、常规单等订单类型配置,以适应不同的任务类型和不同的管理要求。对于患者而言,后勤人员主动就近接单后,检查信息、手术信息、接送员的信息都会在第一时间显示在电子墨水床头卡上,患者可以在第一时间知道检查、手术时间,同时知道接送员的联系方式,方便患者即时联系。此外,系统还支持患者对后勤人员服务进行满意度打分。
2.3移动医疗设备工况管理系统与低值耗材管理系统
针对“医院医疗费用合理”这一薄弱项目,仁济医院南院开发基于物联网技术的移动医疗设备工况管理系统与低值耗材管理系统。移动医疗设备工况管理系统通过物联网技术对医疗移动设备进行实时定位,并实时采集工作状况信息,方便医务人员快速查找距离最近的空闲设备,预约后自动生成任务单进入“滴滴”系统。后勤人员会以最快时间将设备运送到使用者身边,既大幅度提升工作效率,又便于全院移动设备调度,提高医疗设备使用的便捷性。低值耗材从病区领用到患者使用这一过程,存在品种繁多、价格和规格体系复杂,使用数量多且频繁等管理难点。通过对每件低值耗材生成一个二维码,基于物联网的物资精细化管理系统,低值耗材的每次使用均通过手环与患者关联,在护士执行治疗的同时,实时采集耗材用量数据反馈给HIS记账,杜绝少收、漏收现象,保证物资在临床使用的准确性与安全性。通过提供损耗、报废、退货、盘点等多种功能应对实际发生的各种特殊情况,实现低值耗材全生命周期都处于系统的监控之下,实时提供准确的数据,确保服务计费的精准化。
3应用成效
3.1为患者提供更为智能舒适的就医体验
物联网手环与电子墨水床头卡的革新应用既有利于缓解护理人手压力,又有助于提升住院服务水平,使临床护理工作标准化、智能化、移动化。同时,电子墨水床头卡动态显示医嘱执行状态,为患者及家属提供更多的提示信息,提升患者的就医体验,从而提高患者的满意度。物联网手环与电子墨水床头卡于2019年10月试运行,研究团队在应用前后(2019年9月、2020年3月),对于“病区清洁、安静,通风及温度适宜”项目进行满意度测评,分别随机调查50位在院患者。满意度评分按Likert5分制评价,“满意”、“较满意”、“一般”、“较不满意”、“不满意”依次记为5分、4分、3分、2分和1分。同时,在分析患者满意率时,以“满意”和“较满意”计算满意率。应用后,患者满意度水平明显提高,差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。
3.2实现移动医疗设备和低值耗材精准计费
在医疗设备精准计费方面,院方通过移动医疗设备工况管理系统实时监测医疗设备的当前状态和功耗情况,将每台移动设备的实际使用次数与时间数据实时传输给HIS,并与患者信息关联,根据每台设备给患者服务的实际时长来收费,为患者提供更加精准的移动医疗设备计费,收费明细在每日费用清单上清晰列明。在低值耗材精准计费方面,对于患者而言,一是耗材准确使用,二是实现耗材精准收费,减少费用错计、漏计、重复计的情况,减少医患矛盾。对于一线护理人员,节省其事务性工作的时间和精力。对于医院管理者,进一步提升规范化、精细化管理水平。确保物资精细化管控,是对医院和患者双方负责,最大程度保护双方利益的重要举措。移动医疗设备工况管理系统与低值耗材管理系统于2019年12月试运行,研究团队在应用前后(2019年9月、2020年3月),对于“医院医疗费用合理”项目进行满意度测评,分别随机调查50位在院患者。应用后,患者满意度水平有明显提高,差异有统计学意义(P<0.05)(表2)。
3.3为医院后勤人员主动提升服务水平注入新的动力
“滴滴”后勤管理系统建立后,后勤管理部门掌控每位后勤服务人员的考勤和工作量数据,通过对任务单全流程的管控,对于后勤服务人员的工作量、抢单积极性、任务完成平均用时、每日平均移动距离等多项量化指标进行分析考核。据此,医院完善后勤服务人员多劳多得的薪酬制度,从而进一步提高后勤服务人员的服务意识和工作效率。院方同时将患者的满意度作为薪酬权重,激励后勤人员提升服务水平,让患者获得更为满意的就诊体验。“滴滴”后勤管理系统于2020年5月试运行,研究团队在应用前后(2019年9月、2020年7月),对于“医院护工、工勤和保安人员有礼貌,能解答疑问”项目进行满意度测评,分别随机调查50位在院患者。应用后,患者满意度水平明显提高,差异有统计学意义(P<0.05)(表3)。
4讨论
4.1物联网技术应用切实提升患者满意度
物联网技术的探索性应用有效提升医疗资源使用的便捷性以及医疗流程与计费的精准性。按照上海市公立医疗机构患者满意度测评指标体系,对比物联网技术应用前后的住院患者满意度测评结果,患者满意度显著提升。上海市公立医疗机构患者满意度测评结果显示,2019年仁济医院南院住院患者满意度平均分较之全市三级综合医院平均分高出1.6%,获评全市患者满意度较高的公立医院之一。同时,根据出院患者满意度调查,2020年上半年住院患者满意度较之2019年环比提升2.8个百分点。
4.2物联网技术探索应用的实践经验
在物联网建设过程中,仁济医院南院始终秉承一套网络与一个平台的建设原则,要求物联网网络全面支持未来物联网应用;要求物联网网络具备全院室内定位功能;实现各种传感器数据采集功能;实现医疗设备的数据采集功能;实现电子围栏功能;实现与智慧楼宇(如门禁、监控等)系统的对接。通过构建统一的物联网信息平台,仁济医院南院对物联网基础数据进行统一管理与输出,在建设过程中确保统一的室内电子地图及对象化展现;统一的定位引擎;统一的信息预报警体系;统一的用户权限管理体系;统一的物联网数据仓库;与医院现有信息系统统一数据交换,从而杜绝“信息孤岛”的产生。以基于物联网技术的低值耗材管理系统为例,其前端与SPD(Supply-Processing-Distribution)物资管理系统打通,每笔耗材的收入与SPD精准对接,中间与移动护理打通,护士每次操作均会触发耗材的使用,后端与HIS打通,每笔耗材的支出直接反馈给HIS进行收费,形成完整的闭环管理。
4.3确定持续探索的方向
设备是企业的关键生产工具以及现代化水平的主要标志,也是衡量企业发展水平与物质文明程度的重要尺度。采用物联网技术正是解决或避免因设备的使用和维护保养不善等问题,导致的性能、精度、生产效率下降,维修费用增加、废品率上升的有效措施。
关键词:
设备管理;节能;信息化
0引言
随着改革开放和市场经济的不断深入,市场竞争日益激烈,如何提高产品质量和降低内部消耗成为企业生存与发展的重要环节。纵观国内外,无论企业大小,都在大力提高产品科技含量的同时,积极想办法以低成本、良好企业形象和高质量产品赢得用户,占领市场,获得更大的利润空间。然而要保证其顺利的实现,不仅要采用科学的加工方法,还要运用先进的管理理念,特别是加强设备管理是最重要的一环,不仅与综合经济效益关系密切,也与企业的健康发展息息相关。将信息化与设备管理进行有机结合,不仅使设备管理达到事半功倍的效果,也可使整体管理水平得到大幅度提高。
1实施物联网管理的意义
实施物联网技术在企业设备管理中的应用,已成为今后发展的必然趋势。它不仅能以全新的设备管理思想与理念处理好每项业务,还能使各相关业务部门的工作都能以全新的面貌出现。因此,在企业里实施物联网管理的意义重大。例如,通过智能工厂的建设,有助于企业及时发现设备隐患、准确进行故障诊断,大大降低设备非计划停车造成的经济损失和安全风险。如公司的设备维护分为预防性维护,预知性维护和事后维护。而行业特点又决定了对于非关键类的设备可以采取事后维修的方式;对于关键类的设备则采取预防性维护和预知性维护相结合的方式等。利用物联网中的数据挖掘技术能够自动创建故障征兆计算法,使系统更具智能性,最大限度地替代故障诊断专家的支持;利用大数据的预处理,并将其模型化,让系统自动完成采集并存储有价值的数据;在对设备劣化趋势进行预测时能够结合失效机理等因素,使预测结果更符合客观现实等。
2在设备管理中充分发挥作用
利用大数据技术,使系统实现了对数据的实时分析与计算,使设备故障诊断和趋势预测等功能的延迟时间可控制在5s之内,完全满足了设备管理人员对分析结果实时性的要求;通过对各类数据的分析,颠覆了传统中人们的经验思维方式,使看似很多无关的数据,却对设备故障产生着直接的影响。例如,设备运行效率过低时故障发生的概率增大,这就要求做好工艺参数控制;利用大数据分析自动生成的检修维护计划,保证了设备维护更具有针对性,减少了过修和失修现象;大数据分析最有价值之处在于能够在设备出现隐患时就可发现潜在故障,大大减少了非计划停车,从经济和安全方面都给企业创造了巨大价值。
2.1降低产品成本
由于设备保养和使用不正确,维修不及时和不彻底,致使设备损坏或者发生设备事故等,造成设备的维修频率增加,维修费用增多,不但影响产品进度,还会增加企业的产品成本。例如,某企业统计的某班组每月设备情况,由于操作者维护保养不当而发生的维修费用约5000元,全年5~8万元,由于设备原因而发生的废品损失约4000元;由于设备的跑、冒、滴、漏等原因而发生的能源浪费费用约2万元;因设备保养不当导致产品交货逾期等,则损失更大。既大量增加了产品成本,也影响到企业的经济效益。而物联网技术用于设备管理的目的之一,就是让设备处于一种良好的运行状态,杜绝废品发生,充分及合理有效地利用现有设备资源,降低产品单耗,节省综合成本。
2.2提高产品质量
设备管理的基本职能是为产品质量服务的,把设备保养好,把功能调整到最佳状态,为保证产品质量提供最好的劳动条件。例如,公司开展ISO9000体系认证就是建立和确保产品质量的依据和基础,通过对企业内部进行过程管理和有效控制,达到和保证质量体系的要求。设备作为现代工业生产过程中的关键因素,已成为影响产品质量的重要环节,所以不仅要科学掌控设备的运行状态,还要及时了解设备的精度、性能、可靠性,以及建立健全设备管理的规章制度及档案等,并进行严格的考核。而物联网技术可以做到严禁精机粗用、超负荷使用、无证操作机床等,对影响产品质量的各个环节也能进行有效地控制,同时还可对对操作人员的能力,技术水平和加工产品等进行全过程监控,全面保障产品质量得到有效控制和提高。
2.3确保安全生产
设备管理是企业安全生产中的一个非常重要环节,企业安全生产就是保证生产过程中人身和设备财产的安全。经验表明,造成企业生产过程中不安全的因素主要是人与设备。例如,设备的安全防护装置不完善,设备结构不安全,存在缺陷、违反操作规程,超负荷使用设备,劳动组织不合理,设备维护管理不完善等,都是诱发安全问题的主要原因。通过采用物联网技术,可以做到设备安装、工艺布局时的全方位考虑。如在进行工艺布局和设备安装时,能够充分考虑设备本身安全的合理性,以及与生产中的安全逻辑关系等,包括定期对设备(特别是特种设备,如天车等)进行安全性检查、监测和隐患排除等。让员工自觉遵守设备安全操作规程,对员工进行现场模拟安全教育等,使物联网技术在安全生产中得以充分发挥。
2.4节约能源
节约能源主要是为有效控制设备的开停机时间,通过初步计算得出单耗产品的能耗数量,制定合理的能源消耗定额。例如,充分利用8h上班时间,提高设备的利用效率,改进产品工艺加工方法和流程,合理改善设备布局,制定可操作性强的设备管理制度。严格执行班后“六不走”中人走关掉电源的规定,让全体员工自觉按照设备管理要求做好工作。采用物联网技术可以消灭设备运行中的跑、冒、滴、漏等能源浪费现象;监控设备的无人长明灯及空运转现象;加强设备的维护保养工作;保持良好的技术状态等。特别是对禁止大机床加工小工件等现象,效果更为明显。
2.5保障环保
企业设备中的粉尘、噪声、振动、辐射、有害气体、废渣和废液等,都是对职工身心健康造成危害的主要根源,也是造成环境污染的主要因素。通过物联网技术,可以监控设备对人体的伤害程度或对环境的污染动态,实现无事故,无公害。例如,对抛丸机的粉尘和噪声的监控,就是通过加强设备运行中的管理,实时监控粉尘、噪声等相关指标情况并加以纠正,使其保持良好的运行状态,防止出现污染泄露事故等。既给员工创造了清馨的工作环境,又树立了良好的企业形象。
2.6科学维修
企业利益跟设备息息相关,一旦设备停机就会造成经济损失。随着科学技术的发展,企业规模日趋大型化、现代化,机器设备的结构、技术等也更加复杂,在设备重要性得以体现的同时,维修的要求也越来越高。从某种意义上说,设备的维修管理已关系到企业的生存。为此,把物联网技术与设备维修管理组成一个整体,可从设备的考察、引进、安装、调试、使用、维修等各环节,进行全过程的跟踪与管理,并计算出准确的预期数据,可使整体水平提高许多。特别是在维修环节,可起到事半功倍的效果。(1)建立以可靠性为中心的维修管理模式。设备的可靠性取决于其设计和制造,只有好的产品才能有好的效益。因此在选购设备时,可以选择主流机型和知名企业的定型产品,另外可及时地把安装、调试、使用中发现的问题,与设计、制造部门进行信息沟通,既可增强员工对机器设备的理解和把握,也便于厂家对设备的及时改进。(2)推行设备维修承诺制。在企业内部推行设备维修服务承诺制已有多年,目的是使设备维修单位能够通过改善服务态度等,提高服务和工作质量,切实树立起为用户着想,为用户服务的职业道德观念,强化职工的主人翁意识,推动和加速企业生产的顺行与发展。物联网技术可使监管部门在网上对上述工作进行考评,既为适应市场经济发展的需求,也可促进企业效益的提高。同时也使物联网技术成为实现上述目的保障。例如,可实时监控使用单位是否按操作规程和工艺条件正确使用设备;维修单位可及时有效地监测设备运行状态,有目标地检查和排除设备缺陷等。通过影像追踪等手段,随时举办现场分析会等。
2.7及时建档
建立设备档案是设备管理中一项重要及基础的工作,从签订购买合同起,就应着手建立设备档案。如商家提供的技术资料,购买合同,使用说明书,验收单,随机所带的资料等,既要及时收集和归档,还要做到专项保管,以备查阅。设备使用中随时出现的故障现象、产生原因、排除办法、技术和经济性评估,以及保养中发现的故障隐患等,也要详细记录和备案。要做好上述工作,不仅工作量大,还需要长期积累完成的工作。采用物联网技术,可随时将相关资料进行储存,使工作效率大幅度提高,工作开展更为规范,可为相关部门绩效考核时,提供实时及准确的参考依据。
3结语
随着经济改革和发展,人们的物质生活日渐丰富,日用消费品需求量急剧上升,在生产、销售和购买等市场化供求过程中诞生了许多追求质量和服务的品牌厂家,这些厂家对昌平的质量要求非常严格,采用了规范化的生产标准,在市场上极具竞争力。由于市场竞争存在不规范的情况,许多日用消费品属于伪劣假冒产品,因此为了保证品牌厂家的信誉,维护消费者的权益,可以采用条码、扫描仪等物联网技术开发一个日用消费品追踪监控系统,该系统在日用消费品生产时添加唯一条码,使用手持扫描仪将条码输入数据库中,能够唯一标识产品,实现产品查询,并且为客户提供访问查询接口,确定产品的真伪。
关键词:
日用消费品;物联网;扫描仪;产品标识
1引言
随着互联网、数据库、扫描仪等物联网技术的发展和进步,已经在物流运输、生产管理、视频监控等领域得到了广泛的普及和使用,取得了显著的效果。日用消费品是人民群众日常采购、使用最多的物品,消费品的真假直接影响人民群众的切身利益,也会影响生产厂家的声誉。近年来,许多不法分子和厂家为了经济利益,通常会生产一些劣质产品冒充名牌厂家的产品,我国频频发生假冒伪劣商品事件,严重的侵害了消费者的正当权益,给品牌厂家销售带来不利影响,破坏了正常的市场秩序,给我国经济稳定发展、人民群众安居乐业带来了严重的困难。因此为了提高品牌厂家的竞争力度和产品防伪水平,许多生产厂家在产品生产、销售、物流配送过程中引入了先进的标识码验证技术,利用先进的扫描仪器,将产品标识码扫描到设备中,并且通过局域网、无线网等传输到产品数据库中,保存产品信息,并且能够在物流运输中与外包装进行匹配,以便能够保证消费品的真实性,保证消费者的权益。
2日用消费品追踪监控系统功能分析
2.1生产管理及产品赋码功能生产管理及产品赋码可以为日用消费品赋码,并且将其关联到外部包装上,实现一一对应关系。在日用消费品生产过程中,可以根据不同的生产基地、车间管理生产线,设置产品工艺流程,编制生产任务,定义赋码规则,设计包装比例关系,并且可以对产品进行维护管理。生产任务设计完成之后,可以与企业资源管理系统(ERP)进行关联之后,可以将生产任务部署到生产线上,并且在系统中自动化管理生产任务。生产管理系统开发过程中,可以使用先进的工作流技术,该技术可以根据每一个厂家生产产品的流程,自定义工作流程,提高了产品生产的灵活性和自适应性,确保产品赋码工作顺利完成。
2.2手持扫描出库功能产品生产完成之后,每一个日用消费品都拥有唯一的标识码,此时可以实现商品的入库管理功能,分别是数据下载、数据采集、数据上传等管理功能,同时可以根据客户的订单进行产品包装管理,将产品的包装起来,并且在包装箱粘贴产品的唯一标识。客户下订单之后,手持扫描仪可以将产品标识码与客户关联,客户订单通过审核调度,将其发送到配送中心分配车辆,配送中心仓库管理员可以下载分货单,使用扫描枪完成产品标识码扫描后上传回系统。手持扫描出库功能可以支持WiFi通信、3G通信和4G通信等物联网通信技术,能够实现在线模式或离线模式扫描出库功能。扫描枪可以根据不同用户权限扫描日用消费品,并且校验产品的名称和数量,避免日用消费品错扫、漏扫和多扫等情况。手持扫描出库还需要支持退货扫描功能、箱码重新组合扫描功能,并且能够打印相关的异常业务处理功能。目前,物联网通信已经采用了先进的TD-LTE、FDD-LTE等移动通信技术。
2.3产品标识查询功能日用消费品在物流运输、仓储配送过程中,产品标识码已经与客户订货单关联在一起,因此日用消费品管理人员可以通过销售系统追溯日用消费品的产品流向,并且能够支持日用消费品关联查询,并可以通过查询消费品的标识码可以追溯到产品的生产厂家、生产时间。产品标识查询功能可以采用的技术包括数据库连接、查询、比对等功能,具体的实现过程中可以使用SQL查询语句、存储过程等技术实现。
2.4访问查询功能访问查询功能是追踪监控系统最为关键功能,其可以为消费者提供一个产品真伪查询接口,消费者可以通过电话、短信、网站等渠道将产品标识码发送到产品标识查询子功能上,该功能可以直接在系统数据库中查询产品的生产时间、厂家等,并且能够反馈查询代码的次数,以便消费者可以根据自己的查询结果验证系统的真伪。系统查询主要采用接口技术,系统传递的参数就是产品标识码,比如用户通过网络查询过程中,消费者需要在IE浏览器中登录系统,电机访问查询功能,输入产品标识码,产品标识码可以通过网络传输到数据库中,自动和数据库保存的信息进行比较,验证产品真伪。
3结束语
日用消费品追踪监控系统采用先进的扫描仪、无线通信、移动通信和标识码等物联网通信技术实时追踪、监控产品的物流运输情况,保证物流配送过程中的产品的真实性,进一步提高品牌厂商防伪能力,保证消费者的权益。
参考文献
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关键词:物联网;智能电网;融合;应用
中图分类号:U665文献标识码: A
物联网技术是现代计算机技术、信息技术、网络技术等快速发展的产物,通过运用先进的仪器设备对物品的信息、信息等进行有效的识别,并对相关信息进行融合,实现物物相连,应用到智能电网系统中是一项伟大变革。
1物联网与智能电网的概念
1.1物联网
随着计算机网络及移动通信网络的发展,物联网的概念正在被越来越多的人所接收。人们对它的认知还在不断地补充和完善当中,实际上物联网就是通过传感器、无线射频识别(RFID)、全球定位系统等实时采集需要监控、连接、互动的物体或过程,主要采集的信息有:声、电、光、热、力学、化学、位置等信息。物联网中的“物”能够被纳入“物联网”的范围是因为具有接收信息的接收器;具有数据传送通路;可以发送接收数据传输数据时遵循物联网的协议;物体接入网络时需要具有世界网络中被识别的唯一编号。它主要是由应用层、网络层、感知层构成。物联网的结构如图1所示。
1.2智能电网
智能电网是以物理电网为基础,是在高速双向通信网络和先进数字化技术的基础上,通过终端传感器与客户之间、电网公司与客户间形成网络互连,在电网整个系统中,智能电网实现用电的优化,节能减排和整体高效运行[1]。电能传输不仅要考虑到安全性、传输损耗、新能源电力上网、维护成本、电能调度优化、用户管理和监测,还需要考虑到能源供给和消费不均衡带来的远距离传输问题。传统的高压输变电方式显然不能完成如此复杂的电能传输任务,智能电网成为低碳经济的必然选择。它通过信息化手段,使资源开发、转换(发电)、输电、配电、供电、售电及用电的电网系统的各个环节进行智能交流,充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。智能电网结构如图2所示。
2 物联网与智能电网的融合
物联网是一个集感知、通信、网络、计算控制系统为一体的数物复合型系统,物联网发展就是基础架构智能化的过程,需要从基础架构学的角度进行科学、系统研究。物联网是否成功取决于行业应用是否成功,智能电网是其中的典型代表。物联网的感知和控制是通过通信、网络和计算的环节集成在一起,有效的物联网软件中间件是其中的关键。物联网软件中间件实现嵌入式计算实时性,数据中心的高效能和终端设备的移动性的完美结合[2]。智能电网与物联网有着非常紧密联系的结构、特点,方法主要体现在:(1)在智能电网的广泛应用中,促使物联网技术与智能电网技术更好的融合,现有的调度自动化,集成控制,用电信息采集系统,是物联网应用中的各种不同的形式;(2)物联网技术是一种重要的智能电网技术支持,为智能电网的发展提供强大动力,全面提升智能电网信息感知的程度,分析能力、电力系统的预警灾害处理能力等都得到有效提高,同时也提高了电网的安全运行水平,从电力的生产到消费各个环节的精细化管理,实现节能,高效、经济的目的;(3)智能电网和网络的深度整合,可以带动物联网以及智能电网中相关检测设备,传感器,通信设备的发展,从而进一步促进物联网与智能电网的融合[3]。物联网在智能电网中的应用如图3所示。
3物联网在智能电网中的应用
3.1在智能用电信息采集系统中的应用
电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节,目前国内传统的远程抄表系统主要有RS485总线式抄表、电力线载波抄表、RS485总线、低功率无线混合抄表和RS485总线、低压电力线载波混合抄表等几种方案。存在通信距离较短、抄表读数误差大等缺点,而且对于一些不可控电表不能实现远停远送操作。因此研制一种基于无线传感网络和光纤/电力载波通信技术的采集与集中一体的设备,将采集到的电表读数通过广电的同轴电缆传输数据的设备,能够对电表的数据进行实时的读取并可存储,以备主站人员调用;对普通485不可控电表实现远程停送电的操作[4]。如图4所示。
3.2在智能用电服务系统中的应用
实现电网与用户之间的实时交互响应,提升服务水平,增强电网综合服务能力是智能电网服务系统的根本要求。基于物联网技术的智能用电服务系统具有集中计量、作息时间用电分时段控制、超负荷控制、电热负载限制、用电数据网络实时查询等功能,可以满足现代公寓式办公/商住/教学的实际用电管理需求,提供了一整套安全、高效、先进的管理手段[5]。系统具有电量、负荷、禁用电器功率的设置和用户管理、房间配置、储值记录、费用统计、安全用电参数远程批控制、免费电量远程批控制、远程监控、违规用电记录管理功能。手机购电也是基于物联网技术的服务业务,该业务的开展给用户提供了很大的方便,提升了服务水平,实现用户与电网的交互。
3.3在电力设备状态检测中的应用
随着电网资产规模的扩大,设备数量的增加,技术水平的提高以及运行标准要求的日趋严格,对于电力设备的状态检测提出了更高的要求。然而传统的电力设备状态检测是值班人员定期检查各设备状态,同时做设备的检测试验。这种方法对巡检人员的要求较高,且有一定的危险性和误判性,费事费力,效率低下,且事故率高。因此物联网的应用可以使对电力设备的状态检测实现智能化。在智能电网中实现对电力设备的状态检测,实现可视化、信息互动化带电检测是在电力设备通电运行状态下进行检测的一种新技术[6]。利用基于物联网的传感技术和微电子技术对运行中的设备进行实时监测,获取设备运行状态的各种物理量数据,并对其进行分析处理,预测运行状况,根据实时数据得出检测报告。该技术作为基础的带电检测相比传统的打压试验有不可比拟的优势。带电检测所用到的超声波检测仪、局部放电检测系统、红外热像仪都是国外非常先进的高科技产品。带电检测在国外经过多年的市场运作,技术成熟,设备运行稳定,得到的数据详实可靠。通过传感器采集到的各种相关参数经过处理后,再经过无线传感网络上传到管理监控中心,可以实现对电力设备的实时在线检测。
4结语
本文主要通过介绍了物联网和智能电网的概念及其发展状况,以及在智能电网中的具体应用。物联网作为智能电网末梢信息感知层和通信层的基础环节,在电力系统中具有广阔的应用前景。但是也会给电网带来一定的安全问题。由于物联网在很多场合都需要无线传输,这种暴露在公开场所之中的信号很容易被窃取,也更容易扰,这将直接影响到应用物联网的智能电网体系的安全。随着物联网技术的发展,物联网技术必将与智能电网有着更多的渗透与融合,会进一步提升未来电网的经济效益和社会效益。
参考文献
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关键词:物联网;关键技术;医疗护理;应用
中图分类号:F326.6 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 20-0000-02
Internet of Things Technology Application Analysis in Medical Care
Chen Jingyu
(Guangdong University of Technology,Faculty of Computer,Guangdong510006,China)
Abstract:In the current society,information technology is the rapid development of China's medical reform in the face of the status quo,to information technology as the core of health care,especially the emergence of networking technology,must be to promote China's reform and development of an important medical tool.This article focuses on the key things in health care technology and its application of the system were analyzed,looked to technology in the medical care of things in the process of application prospects,hoping to make health care more about the general things technology in health care system applications.
Keywords:Internet of Things;Key technology;Medical care;Application
一、前言
物联网主要指各种信息传感设备,比如红外感应器、射频识别装置、全球定位系统等各种装置与互联网进行结合,从而形成一个比较大的网络。物联网将所有的物品都与网络进行连接,系统能够自动对物体进行识别、定位、追踪及其监控。“物联网”一经问世,便打破了之前将物理基础设施和IT基础设施分开的思维,是计算机、互联网与移动通信网之后世界信息产业的第三次浪潮。
二、物联网特征与关键技术分析
(一)物联网的特征
1.连通性。连通性是物联网最为本质的特征之一,国际电信联盟认为,物联网的“连通性”总共有3个维度,即时间的连通性、任意地点连通性及其任意物体的连通性。
2.智能性。物联网使得物质世界以最大程度数字化、网络化,各种物体以传感方式和智能方式进行连接。一般来讲,物联网具有智能化感知性,能够感知所处的环境,能够最大程度的支持人们利用各种环境资源来进行判断。
3.嵌入式。不同的物件及其由物联网提供的网络服务将会被嵌入到人们的日常生活与工作当中去。
(二)物联网关键技术研究
1.传感器网络技术。传感器能够感知热、光、力、电、声等信号,为网络系统的传输、分析和反馈信息提供信息。随着科学技术的不断进步,传统的传感器正在逐渐的向智能化发展,再到嵌入式Web传感器的内涵不断丰富的发展过程,逐渐的实现了微型化、信息化、智能化及其网络化。无线传感器网络是集信息传输、分布式信息采集和信息处理技术于一体的网络信息系统。物联网正是通过遍布在各个角落传感器来最终感知物质世界的。
2.射频识别。一般来讲,射频识别是一种非接触式的自动识别技术,能够通过射频信号自动来识别目标对象,并且获取相应的数据,在识别的过程中是不需要人工干预的,能够工作于各种恶劣的环境。射频技术能够识别高速运动的物体并且可以在同一时刻识别多个标签,与通讯、互联网等技术相互结合,实现全球范围内物品跟踪与信息的共享。
3.智能技术。智能技术是为了能够更好的达到某种预期的目的,应用知识采取的各种手段。通过在物体当中植入人工系统,能够使物体具备一定程度的智能性,主动或者被动的实现与用户之间的沟通。研究的内容主要包括:先进人―机交互技术与系统、人工智能理论研究、智能控制技术与系统和智能信号处理。
三、深入研究医院内物联网技术,有效提升护理服务质量
(一)物联网技术在医院中的应用
物联网的产生最早要追溯到第二次大战中,当时应用了区分联军和纳粹分级的系统。物联网经过近几十年的飞速发展,已经逐步的形成了一个包括磁条磁卡技术、条码技术、IC卡技术、射频技术、光学字符识别等高新技术学科。物联网技术的应用领域逐渐的扩大,现在已经涉及到了人们的日常生活各个方面,并且成为了未来信息社会建设的一个非常重要的技术。对于医院来讲,因为物联网技术自身的诸多优点,所以能够在医院里得到应用、它能够很好的帮助护理人员实施医疗监护,新生儿的标识管理,血液跟踪等。所以,护士能够更好的掌握信息,减少人力成本,物联网技术能够有效帮助医院更好、更快的发展,使其服务于社会。
(二)应用总体设计
物联网技术在医院当中的应用,除了需要提出系统的总体设计方案,还应该对门禁模块、系统安全模块、人员管理模块,从而更好的提高综合应用能力。例如存在着很多的老年痴呆症治疗院部门上都安装了固定阅读器,假如患者想要穿过,那么这门将会自动锁住并且报警;在儿科的病房当中,只有部分的工作人员才能够获取从特殊区域领走婴儿或者儿童。
人员跟踪模块的主要功能是:对于阅读器采集到各个标签信号强度进行处理,预测出标签所处的位置,之后在根据之前的标签来预测位置,进行二维平面的曲线拟合,实现跟踪;此外还能够将拟合出的人员行走路径在监视器上进行显示,因为只能够显示位置信息,所以可以借助于数字监控系统,观察到其他的信息,二者形成互补;假如出现了异常的情况,比如进入到了危险区域等,这样就会自动进行报警处理。
人员管理模块主要功能:分别对于所有的医务人员和所有患者进行信息管理,对医护人员的绩效考核、出勤等进行记录与统计;记录患者的基本情况等,此外假如所有药品都贴上标签的话,那么记录患者用药、治疗将会非常的方便。
四、物联网在医疗护理当中的应用
(一)移动护理
应用医院管理信息系统生成医嘱执行条目,护士使用移动带放在患者的旁边,使患者佩戴的RFID腕带信息,通过无线网络来进行医嘱的调用,护士通过终端记录医嘱执行信息,记录患者生命体系及其相关的项目,实现动态实时护理服务。因为使用了移动护理系统,医护人员能够获得各种医疗数据信息,使得护理减少了因为核对、抄写等工作浪费的时间,大大的优化了护士的工作流程。
(二)医疗系统数据信息查询
在物联网当中,依据数据源和产生时刻的差异,数据对于应用有着不一样的意义。在医疗信息系统的应用过程中,能够通过数据查询获取物理节点的状态信息,制定系统反应规则或者事件处理措施。
依据查询频率可以分为两点,分别为连续查询和快照查询。
连续查询,对于患者的体征检测,应该定期查询体温、心跳、血压等数据;快照查询。当有一些特别的需要时,例如在海上医疗救助时,用户临时向系统发出查询关于海域的当前气象状况数据。
依据查询和相应之间的关系能够分为主动查询和被动查询。
主动查询。例如在医疗监护的应用当中,当传感器检测到患者身体相应的指标超出一定范围时会发出预警值,这样就会主动的向相应系统发出警报;或者,患者身上传感器周期性地向健康监护系统报告各种身体指标数据;被动查询。假如医生向患者身体的传感器发出查询时,才返回查询的结果。
(三)医疗系统复杂事件处理
在物联网医疗系统的应用当中,上层系统主要负责监测各个物体的状态及其行为,并且控制其按照特定的程序来做出相应反应。比如,底层的传感器能够很好的将信息以简单事件的形式向上传送,这些信息经过整合生成复合事件,决策系统根据复合事件来做出决策,以命令的形式向下传送,从而更好的完成任务。
事件处理是一个非常复杂的过程,与传统的事件处理相比较,除了事件检测准确外,还具有如下的特点:
1.情境相关性。对于事件做出相应判断时,一般都需要结合事件发生的空间、时间和对象等信息。比如,在医疗监护的应用当中,对于患者的监控指标需要有强度、温度、心律、血压、血液指标、运动状态等。对于心脏病患者应该重点考虑心率、血压等指标;对糖尿病患者应该监控尿糖和血糖等指标。将这些指标很好的融合在一起,能够更好的判断出患者身体是否处于健康状态。
2.动态反馈及其交互性。在进行监控的应用过程中,针对检测到事件触发系统的相应动作。触发动作是作为新的输入对系统的状态产生相应的影响,所以,需要连续对于系统进行监控。物联网处理医疗护理事件当中,一方面应该考虑系统事件状态的变迁,另一方面还应该考虑计算机系统与物理世界的交互作用。比如,在医疗监护应用过程中,系统监测到若干指标参数,假如根据模式匹配规则,并不能够完全检测到特定的复合事件,那么为了更好的保证检测的准确,系统应该反馈更多的指标,要求身体传感器提供更加多的数据。
五、物联网技术应用存在的问题
(一)政府投入
中国是否能够在网络架构上有一条便捷的道路可以走,还是需要多多参照一些成功的经验,从而总结出失败的教训。中国的疆域比较辽阔,地区经济也相差较大,仅仅依靠政府拿出一些钱来进行网络的统一架构是远远不够的。这就是英国政府投入堪称全球最大的原因。
(二)软件开发
其实,当前中国的医疗软件行业整体规模还是比较小的,实力还并不是很强,产业分工不明确,在这种产业发展环境当中,医疗一般处于一种强势的地位,而软件公司在极其薄弱的情况下,不断对于最初产品实现客户化服务,而并没有能力对于本公司产品实现全面的升级。当前中国的一些医疗软件公司,都会在未来几年里面临严峻的挑战。我们经常会看到,一家小的软件企业假如实施某项医疗业务信息化之后,那么就会承诺可以完成所有业务模块,假如什么都去做,那么就代表了什么都做不好。特别对于一个什么都能够做的软件厂家不需要同外界交换,那么也就没有遵循统一数据交换标准的愿望,最后将会极大的影响医院的利益。所以,医院不能够在很好的选择与原有系统整合的软件,这样就极大的限制了客户的购买行为,为医疗应用软件的市场拓展设置了极大的障碍。
(三)前期条件不够
中国医疗自身信息化建设势头很好,但是医院之间互联的动力还不够。而网络建设和电信运营商们也会受到利益的驱动,不会太早就介入到医疗领域当中。比如,他们现在关注最为密切的是信息通信领域客户端的需求,从当前形势来看,医疗行业还并不是重点,但是在几年之后将会改变这种情况。第三代移动通信网络、数字电视等希望能够在2014年左右全面融合。在三网融合之后,随着医院间的网络互联需求逐渐的明确,电信运营商们将开始真正的进入到了医疗这个领域当中。
六、展望
从目前的形势来看,国际物联网工作组已经了RFID标准来要求RFID厂商严格遵守相应规则。在安全方面,一些专家已经考虑提供业务处理需要的特有的密码算法支持,并且采用地址干扰等技术,从而更好的保证片内密钥等敏感信息的安全存储。有效防止物理解剖攻击、电流、电压、旁路攻击等常见的物理攻击方式,也做了大量的研究。所以,基于RFID在医疗的管理上也有很多技术上的优势,及其各界对于该技术的良好预期,相信在此方向研究的人员一定会很大收获。
七、小结
物联网将人类生存的物理世界变得更加信息化、网络化,将分离的物理世界与信息空间很好的整合了起来,代表了未来的发展趋势。从目前的形势来看,物联网相关的技术已经逐渐成为了各国竞争的焦点,物联网成为了社会进步、科技创新和经济发展的最主要基础设施。随着物联网技术的不断成熟,势必将会在医疗系统当中得到更加广泛的应用,将会对医疗信息化的提高产生积极的推动作用。
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