信息感知在物聯網中的應用

【摘 要】在研究無線傳感器網絡及ZigBee協議標準的基礎上，對物聯網信息感知監測系統進行了分析。提出了基于ZigBee無線傳感器網絡與空間定位技術、計算機技術、數據通信技術結合的押運信息感知監測系統架構，并對該節點的軟硬件功能進行了測試。

【關鍵詞】信息感知 物聯網

隨著通信技術、微機電系統（MEMS）技術和傳感器技術的飛速發展和日益成熟，出現了具有感知、計算和通信能力的微型傳感器。這種傳感器網絡能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的監測報告并傳送給相應的監控部門。

一、“物聯網”發展現狀及數據采集存在問題

1.“物聯網”發展現狀

全球“物聯網” 還處于起步階段，主要應用技術有RFID、傳感器、M2M（Machine to Machine）等，以傳感器和RFID 為代表的感知技術，是發達國家發展的核心技術，RFID 技術已步入成熟發展期。目前無線通信和數據采集面臨多種技術并存的現狀， 其中無線傳感器網絡Wireless Sensor Network影響最大，在高速、低功耗、安全性和無線技術方面正在研究適合智能物流和工業監控等應用的增強技術。

2.數據采集存在問題

目前，我國物聯網在智能物流和物品監控中，通常使用地理信息技術對物品和運輸進行狀態監測，這種傳的監測模式具有以一定的缺陷。如狀態監測節點功能獨立，體積大，成本高，不利于實現對車廂環境進行感知監測；節點之間不能自組網，存在單點故障，實時數據傳輸效率低，可靠性低；功耗高，需要車輛電源或外接電池；監測節點不能進行多參數監測，和報警參數的修改；不能實時、動態、有效地監控預警，并實現對運輸全過程中車輛、人員、環境及物質狀態等情況的實時動態監控及輔助應急救援；不并對電子地圖上進行移動目標運動軌跡的顯示，定位、速度、運動方向、狀態等感興趣的參數進行監控和查詢。

二、基于Zigbee無線傳感器的物聯網監測系統

物聯網信息感知監測系統，是為裝卸、運輸、檢測等過程信息化、可視化、安全化而設計的。系統將WSN技術、北斗衛星定位技術、4G技術及視頻監測技術相結合。實現了運輸過程在途車輛、人員、環境及物品狀態的實時動態監控、預警報警、安全管理與分析。

1.系統的框架設計

ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術。它依據802.15.4標準，在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。基于WSN押運監測系統是由無線傳感器網絡監測技術、空間定位技術、計算機技術和數據通信技術等技術集成的應用系統。系統主要由無線傳感器網絡、車載監控終端和遠程監控管理終端組成。將傳感器節點安裝在車廂，節點根據自身所帶的傳感器類型采集與特殊物品相關的信息。傳感器節點之間構成一個微型無線監控網絡，當數據采集完畢后，節點根據建立的路由將這些數據匯集到車載監控終端。由于該系統是基于無線傳感器網絡，車載監控終端充當無線傳感器網絡的網關節點，實現與外部網絡的信息交換。車載終端除了與傳感器節點進行近距離通信外，還外接北斗定位模塊和4G無線數據傳輸模塊。

第一，感知節點硬件結構。在運輸監測中，組成微型監控網絡的感知節點帶有溫、濕度和加速度等傳感器，主要采集運輸車輛車廂內的溫、濕度信息以及車輛的運行狀態信息，并通過近距離無線通信技術將所采集的信息發送到車載終端。本系統中設計的感知節點主要由控制模塊、感知模塊、射頻模塊、存儲模塊、電源模塊和調試模塊六個功能模塊構成。

第二，感知節點軟件結構。感知節點程序設計屬于嵌入式應用程序開發，本系統采用Gcc交叉編譯環境。整個程序開發過程的部分工作在PC機上完成，另一部分工作在終端采集節點完成，即在PC機上編程終端采集節點的程序代碼，然后通過交叉編譯、鏈接，將程序做成目標平臺即終端采集節點上可以運行的二進制代碼格式，最后將程序下載到終端采集節點運行代碼，以實現終端采集節點功能。

2.系統的特點

物聯網信息感知監測系統實現了運輸過程在途車輛、人員、環境及物品狀態的實時動態監控、預警報警、安全管理與分析，與傳統的物聯網物流信息獲取相比，軟件功能有了很大提升，節點組合更加簡便靈活，感知數據傳輸時效性高，定位信息更安全精準。

三、測試結果及經濟效益分析

1.系統測試

軟件使用測試。主要包括對控制中心系統平臺監測、參數傳輸、預警設置，地圖顯示和數據處理分析功能的使用。4G/ZigBee通信測試.通過網關節點向ZigBee終端節點發送指令（led點亮、閃爍），通過觀測終端節點的實際情況判斷ZigBee通信狀態。通過網關設備發送4G連接服務器的指令，讀取相關系統信息判斷4G連接狀態。衛星定位測試。將系統裝在車上，車輛以不同速度在任意街道和城區外道路上行駛，觀查終端地圖上的軌跡圖，判斷衛星定位是否準確。

2.經濟效益分析

該系統建立了一體化物品押運管理與監測信息網絡系統，改變了目前押運過程在途信息不可預見，不可感知的難題，消除了運輸過程中物品信息感知的盲區，減少了事故發生的幾率。該系統還具有布控靈活，操作簡便，數據采集實時、快速、準確等特點。大大提高了運輸過程的安全性和可靠性，該系統為物流提供了一個實時可控的信息化平臺，而且可以大大提高運輸過程的安全性和可靠性，使物聯網信息化、現代化建設上了一個大臺階。