物联网工业控制案例分析

物联网工业控制案例分析

近几十年以来，各种类型的计算机控制系统已经成了工业生产实现安全、高效、优质、低耗的基本条件和重要保证，是现代工业生产中不可替代的神经中枢。与常规仪表控制系统相比，计算机控制系统表现有极大的优越性，例如系统构筑简单、维护方便、控制功能强大、便于实现先进控制、人机交互界面友好等等。计算机控制系统不仅能够有效地实现常规意义上的工业过程自动化，更主要的是它还可以实现集信息流自动化和信息管理自动化为一体的综合自动化。回顾近些年来自动化技术发展过程，计算机控制系统的结构特征从早期的直接数字量控制、集中型计算机控制，发展到分布式计算机控制和现场总线控制；计算机控制系统的功能特征也由单一的回路自动化、工厂局域自动化，发展为全厂综合自动化和计算机集成制造。

设计一套完整的计算机控制系统主要要把握好系统的可靠性、可维护性、实时性和性价比四方面的性能。安全可靠是系统设计的首要目标，可靠度、平均无故障工作时间MTBF是描述可靠性的主要指标。一个设备或系统的可靠度越高、或者MTBF越大，说明其可靠性越高。选用高可靠性的硬件设备、采用分散控制思想、实现系统的故障自诊断和自动处理功能等都是设计高可靠性系统的基本措施，必要时还可以采用硬件冗余的方法来提高系统的整体可靠性。可维护性是指故障发生后通过维修使系统恢复的能力，简单的说它主要体现在易于查找故障，易于排除故障。一般来说，采用模块化的结构形式可便于调整系统构成、更换故障模块；选择系列化、标准化、通用化、一致性好的硬件设备，易于保证故障设备更换前后的系统性能不受影响；够带电插拔维修，可降低子系统的故障对整个系统产生的影响；实现软硬件自诊断功能，可便于维修人员对故障点的快速定位、分析检查和排除故障等等。计算机控制系统的实时性是指被控信号的输入、运算和输出都要在一定的时间内完成，亦即系统对被控信号的变化具有足够快的响应速度，不丢失信息，不延误操作。控制系统的实时性不一定要求系统的响应速度是最快的，但最大响应时间一定是可预知的。一个良好的计算机控制系统，在充分考虑系统性能的同时，也需要分析系统应该带来的经济效益，即追求尽可能高的性能价格比。

物联网(The Internet of things)的概念是在1999年提出的，它的定义很简单：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长很长的时间。

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.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。再次，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。

物联网的应用领域非常广阔，从日常的家庭个人应用，到工业自动化应用，以至军事反恐、城建交通。当物联网与互联网、移动通信网相连时，可随时随地全方位"感知"对方，人们的生活方式将从"感觉"跨入"感知"，从"感知"到"控制"。目前，物联网已经在智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等领域初步得到实际应用。比较典型的应用包括水电行业无线远程自动抄表系统、数字城市系统、智能交通系统、危险源和家居监控系统、产品质量监管系统等。

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。

智能家居工作原理：

通过各类传感设备接纳各类传感信号，并触发控制命令或经过人的自觉遥控、手动触发对应的发射类智能设备来收回控制命令，例如：温湿度传感器搜集室内的温湿度变化数据，按照需求设定温湿度变化的触发要求，当温度或湿度到达预设的触发要求时，就联动收回控制命令;当温度高时，空调开端制冷，当温度低时，空调开端制热。若装置了亮度传感器，则当室内光照亮度充足时，预设的灯光主动封闭，当室内光照亮度不够时，预设灯光主动打开。若安防人体感应器，当设防时，监测到有人在活动时，马上触发电话报警，当非设防形态时，感应到人，主动开启预设的灯光，当监测到无人时，主动封闭灯光。如图：向左转|向右转以上这些少许场景的完成，都是经过各类传感器来主动感应触发完成智能控制，当然也能够间接人为手动触发控制命令，例如：经过各类智能遥控器、墙上智能面板、家庭局域网内的不约束一台电脑间接触发控制命令，若人不在室内，还能够经过电话或INTERNET长途控制来控制室内的全部设备。

智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如

安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。

现在物联拥有完整的专业物联产品系列,涉及芯片、传感器、控制器以及云计算的各种应用。产品服务包括环境保护、公共安全、智能家居、智能消防、工业监测、交通物流、个人健康等各种领域。具有“物品质量好、技术全面、专业知识性强,成本价格低,满足客户需求”等各种优势,会不断的为客户提供有竞争力的产品和服务。所以在实现物物相连的物联网后,其发展前景是无限明朗的,物联网的用途必将遍及我们生活的方方面面,大大提高我们的生活质量。不止如此,物联网还可以运用到科技研发、国防建设、太空开发、等等各种领域。可以说以后物联网的发展将占有举足轻重的地位,对我国的科技发展有着重大的意义。

想想我们现在的生活,我们可以凭一张卡在校园里消费,不必再用现金支付,大大方便了我们的生活,这都是网络互联带来的便利。但我们感觉现在这些还不够,我们希望有更多的东西能互联。设想一下,如果把我们家中的每一种电器家具以及房门等等都装置上特制的芯片,然后把我们的手机也嵌入特制的芯片,这些芯片可以实现互联,并且这些芯片可以与互联网互联,与银行账户信息的互联,我们就可以直接通过一个手机完成各种事务。早晨天一亮,家中的各种设备开始运作,窗帘自动收起,电器按照芯片中设置的食谱开始做饭,起床后洗刷完后,饭也做好, 我们就可以享用美味的早餐。当我们要外出时,只要走到车库门口,自动检测系统会自动检测我们的身份,身份符合,车库们自动打开,安装有特制传感器和芯片的汽车开始启动,并能自己驶出车库,当我们坐车离开家后,家中的安防设施系统自动启动,防止外人非法进入。当我们在路上时,汽车自己根据导航路线自动驾驶,并能根据在芯片中植入的程序自动躲避障碍物,做到安全驾驶。当我们快回到家时,汽车会自动让家中发信号,家中的接收装置收到信号后,会给家中的一些装置发送指令,这时空调开始启动,自动将室温调节到适宜温度。到家门口时,安防系统自动关闭,我们就可以进入舒适的家中。当然,这并不仅仅是智能管理,我们可以人为干预,以达到我们想要的效果。另外,当我们在商场买东西时,每一件物品都会配有一个电子标签,我们可以通过装有特制芯片的手机读出标签上面的信息。比如说一件衣服,我们可以读出它的价格、产地、化学成分、生产日期、适合什么季节什么天气穿、搭配什么款式什么颜色的其他衣服好等一系列的信息。当我们付费时也不必再用现金或银行卡支付、我们可以直接用手机付费,因为手机中已嵌入的特制芯片连接着我们的银行帐户信息,凭借一个手机我们就可以在任何地方消费。当然,物联网还可以用到安全方面,比如说我们乘坐电梯时,电梯突然出现故障,报警系统会自动报警,及时将信息传达给相关人员,以避免严重后果发生;一个楼房出现火灾时,安防系统会马上启动并立即报警,并自动把着火的房间封闭,避免火势蔓延所造成的巨大损失。总之,物联网以后将在很多领域都起着无比重要的作用。