原创《物联网测控技术在公共安全领域 和应用》
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【摘 要】 在计算机与互联网之后,物联网便是有一次信息技术领域的技术热潮,是通信领域的一大热点.公共安全是物联网的重要应用领域,本文以公共安全发展为出发点,提出公共安全物联网的概念；以RFID 技术、传感网络技术、智能技术和纳米四大关键技术为基础,结合具体的应用,详细分析这些关键技术在测控、信息采集和智能探测等方面的应用.结果表明,将物联网技术与公共安全相结合具有重要意义.
【关键词】 物联网 公共安全 关键技术 应用
一、引言
近几年来,物联网受到越来越多的关注,并被认为是继计算机、互联网和移动通信网之后的世界信息产业的有一次热潮.作为IT 技术革新的潮流,物联网在智能交通、环境保护、政府工作、公共安全领域等有着广阔的应用前景,在资源配置、经济、社会发展、产业升级等方面有着举足轻重的作用.我国当前经济正处在快速发展时期,按照安全生产与经济社会发展的关系模型,我国正处于工业经济中级发展阶段,安全生产形势十分严峻,受经济和社会发展水平制约,安全生产事故总量呈逐年上升趋势.除了加强安全生产立法、加大安全生产执法力度,促进企业加大安全生产投入水平、全方位提高从业人员安全生产素质外,安全生产科学技术的应用将从本质上提高安全生产水平,促进经济、社会稳健的发展.因此,研究物联网在安全生产领域的应用具有重要意义,它将从企业的内部管理到政府的监督管理,以及应急救援等各个环节中发挥重大作用.
二、物联网
2.1 物联网的概念
“物联网”是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件,使之成为“智能物体”,通过网络设施实现信息传输、协同和处理,从而实现物与物、物与 人之间通信.目前物联网可以分为体积小、 能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体互联,即传感器网络和智能终端的互联,如智能家电等[1].
2.2 物联网的关键技术
物联网主要的关键技术包括：射频识别（RFID）技术、传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等.物联网的运行过程为：先对物体属性进行标识,其中静态属性可以直接存储在标签中,动态属性由传感器实时探测.再由识别设备对物体属性的读取,并将信息转换为网络传输的数据格式.最后通过网络传输将物体的信息传输到信息处理中心,由处理中心完成相关的计算处理[2].
1）RFID 技术.RFID 是一种非接触式的自动识别技术,主要是通过射频信号来识别目标对象并获取相关数据,无须人工干预,可作用于各种恶劣环境.一套RFID 系统基本上是由3 部分所组成：首先是标签,由耦合元件及芯片组成,每个标签都具有惟一的电子编码,能够附着在物体上以标识目标对象,主要分为有源和无源两种；其次为阅读器,是能够对标签中信息进行读写操作的设备, 是RFID 系统信息控制和处理中心.
2）传感网络技术.传感网络是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络,这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况.而无线传感网络是集分布式信息采集、传输、处理技术于一体的网络化信息系统,其综合了传感器 技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端 [3].
3）智能技术.智能技术是为了有效地达到某种预期目的,利用知识所采用的各种方法和手段.通过将微型智能系统植入物体中,能够使得物理具备一定的智慧,从而可以主动或被动地实现与其他物体的沟通.
4）纳米技术.纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,通常是研究结构尺寸为0．1 ～ 100nm 内材料的性质和应用.它是现代科学和现代技术相结合的综合产物.
三、物联网发展现状
3.1 国外发展状况
发达国家一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术,另一方面加快标准制定和产业化进程,谋求在未来物联网的大规模发展和国际竞争中占据有利位置.美国已将物联网上升为国家创新战略的重点之 一,欧盟制定了促进物联网发展的十四点行动计划,将物联网作为三大基础建设重点之一.
3.2 我国发展状况
目前,我国物联网发展与全球同处于起步阶段,初步具备了一定技术、产业和应用基础,呈现出“产业发展初具基础、技术研发和标准研制取得突破、应用推广初见成效”的良好发展态势.在今后一个阶段,“通过标准化引领产业发展、抓好物联网技术发展与产业推广、以需求为牵引推进物联网示范应用”将是物联网发展的重点方向.2015 年,在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局的总体发展目标.在2015 年形成全面体现物联网特征的城市智能管理体系架构,实现对城市社会民生态势的实时分析和对大型活动的智能决策支持功能[4].北京市政府制定了北京市物联网发展规划,提出了“在关系国计民生的领域建设国内领先、国际一流的城市政务感知系统”的规划目标,同时在 2011 年规划了“城市安全运行和应急管理物联网应 用辅助决策系统工程、市物联网应用支撑平台工程、‘城市生命线’实时监测物联网应用”等十大示范工程.无锡市政府被批准为国家物联网创新示范区,包括物联网创新园、物联网信息服务园、物联网大学科技园、物联网产业园以及感知展示中心,力争将无锡打造成世界一流的物联网集中应用示范城市,实现“建设功能辐射全国的国家传感网中心”的目标.
3.3 全球物联网发展状况
目前,在物流、交通、建筑、医疗等行业信息化中,已出现物联网的雏形.在智能交通、物流、制造、能源等对智能化要求较高的领域,当前的信息化应用已处于物联网的初级阶段,相当于分散的、小规模的类似于“局域网”的局部的物联网形式.换句话说,当前物联网的应用仍是零散的,还远未形成规模,处于闭环状态[5].目前已经出现的物联网形式有企业专用的无线传感网,有基于公众通信网络的M2M 网络,还有RFID 类的短距离识别网络; 物联网的应用形式也很多,例如高速公路ETC 收费、奥运门票销售与检验,以及零售RFID/ 条形码、车辆调度系统、电子收费系统、无线POS 机系统、自动化生产系统以及各种物流管理和安防系统等.而且,应用的种类还在迅速增加.
四、公共安全物联网应用
目前,物联网技术在安防视频监控、市境道口车 驾查控、治安卡口、城市交通管理等社会公共安全领域均有广泛应用,但公共安全物联网感知能力有限,联网资源共享和智能化应用水平较低,仍处在物联网应用初级阶段.由第一、第三研究所负责的“十二五”国家科技计划“公共安全物联网技术研究与示范应用”、“基于视觉语义感知技术系统研发与典型应用示范”项目也相继正式启动,这标志着涉及物联网应用的关键技术研究已全面展开. 在上海世博会期间,物联网应用同样得到集中展示,其中“上海世博会园区安全控制系统”就是物联网技术在大型活动安保中应用的典型案例.该系统首次在大型活动安保中综合应用多种传感技术,全方位感知世博园区陆地、水岸、黄浦江水域以及周边建筑制高点安全信息,构建了覆盖世博园区及周边的多层次、实时安全防控体系,为世博园区各级安防指挥中心实时掌控世博园区整体安全态势、辅助指挥调度决策提供了强有力的技术支撑.
系统由陆地电子围栏、水岸虚拟电子围栏、江面及建筑制高点监控、人像采集与比对、水下目标探测与处置、现场应急处置、无线电防爆干扰、入侵报警联网等子系统组成,其感知层综合应用了图像监控、水下声呐探测、光纤震动传感、无线抛物探测等手段.网络层主要由世博业务专网、安保业务专线、视频专用传输网等构成.在后台智能分析应用方面,主要实现了世博园区黄浦江面、水下、水岸沿线可疑目标实时识别、定位、报警、跟踪以及世博园区出入口人像采集与自动比对等功能,部分系统具有较强的环境“自学习”以及模糊图像增强处理能力.
五、结束语
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强、综合效益好的特点.物联网蕴含着巨大的经济价值,赋予了两化融合更多智能化内涵,将提升传统产业的经济附加值,是促进经济发展方式转变和产业结构调整的有效途径.物联网将显著提升人们生活质量和水平,促进人们生活方式的转变,有利于良好生态环境的营造,是推进和谐社会建设的新生动力.物联网蕴含着巨大的创新空间和机遇,对通信网络、基础电子、软件、信息服务等产业提出更高的创新需求,是提升自主创新能力的重要选择.大力发展物联网是在行动上贯彻落实国家加快发展战略性新兴产业的部署.
测控技术论文参考资料：
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