物联网感知与控制技术教学设计

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基于4G物联网技术的无人船云控制系统设计与实现

作者：徐海恩 项慧慧 邵星

来源：《软件导刊》2017年第06期

摘要：针对当前无人船控制系统主要采用GPRS通信技术，导致只能传输简单控制数据及实时性较差的问题，基于云转发技术设计无人船云控制系统，并采用最新的4G技术作为无人船与地面控制中心之间的通信技术，以实现对无人船航线的控制及无人船工作状态的实时视频监控。对无人船性能测试以及在实际水域中对无人船控制系统测试的结果表明，该系统能实现对无人船的远程实时监控及管理等功能。

关键词：无人船；4G物联网技术；云转发；流媒体技术

DOIDOI：10.11907/rjdk.171812

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2017）006-0056-03

0 引言

无人船是一种集智能化、网络化、集成化、机动化、无人化于一体的新型小型水面自主航行交通工具，具有机动灵活、易操控、携带使用方便、易于开展实验、成本低、效率高、对监控环境要求低等特点，已被广泛应用于湖泊和内河水质监测[1]、湿地环境监测[2]、海洋环境监测[3]、水产养殖环境监控[4]、水下环境测量[5]等各种水域环境下民用和军用的诸多领域，具有广泛的应用前景。

无人船应用的关键是如何实现无人船在各种水域环境下的无人自主航行，其核心技术是远程运动控制技术[6]和无线通信技术。在无人船控制系统方面，国内已有不少高校和学者进行了相关技术研究。河北大学赵晓军等[7]基于DSP和GPRS技术设计了用于白洋淀湿地监测的无人船运动控制系统；山东大学李峰等[8]设计了用于湖泊水域监测的无人船水样采集系统，采用WiFi技术实现无人船与地面控制中心之间的通信；中国海洋大学的孙东平[9]及浙江大学的王魏等[10]设计了用于海洋监测的无人船远程控制系统，采用GPRS技术实现无人船与地面控制中心之间的通信。由此可见，当前无人船与地面控制中心的通信技术仍然以第二代移动通信技术——GPRS技术为主，虽然能够满足长距离作业需求，但只能传输简单数据，而无法满足无人船实时视频监控等较复杂应用场合对实时传输多媒体数据的需求，不利于地面控制中心对无人船的管理和调度。 龙源期刊网

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物联网感知层设计的主要技术要点研究

作者：金佛荣

来源：《山东工业技术》2019年第16期

摘 要：论述了物联网感知层的主要技术组成，分别论述了感知层主要信号采集装置及感知层主要信号传输技术，对各种装置和技术的特点、主要参数进行了详细说明及比较，为工程技术人员进行物联系统的设计提供了有价值的参考。

关键词：物联网;感知层;传感器;ZigBee

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.16.143

1 引言

物联网感知层主要实现将检测信息转换为电信号，并传输到信息存储、处理平台，实现对物品的实时监控和自动管理。而这种功能得以实现，离不开各种技术的协调合作。目前信号采集主要涉及的技术有传感器技术、射频识别技术、二维码技术、图像采集技术、感知层信息传输技术主要有蓝牙技术、蓝牙技术。

2 感知层主要信号采集装置

2.1 传感器

做为一种检测装置，传感器会先感知外界信息，然后将这些信息通过特定规则转换为电信号，最后由传感网络传输到计算机上，供人们或人工智能分析和利用。传感器的物理组成包括敏感元件、转换元件以及电子线路三部分。敏感元件可以直接感受对应的物品，转换元件也叫传感元件，主要作用是将其他形式的数据信号转换为电信号;电子线路作为转换电路可以调节信号，将电信号转换为可供人和计算机处理、管理的有用电信号。

2.2 射频识别装置

射频技术是无线自动识别技术之一，人们又将其称为电子标签技术。利用该技术，无需接触物体就能通过电磁耦合原理获取物品的相关信息。物联网中的感知层通常都要建立一个射频识别系统，该识别系统由电子标签、读写器以及中间信息系统三部分组成。其中，电子标签一般安装在物品的表面或者内嵌在物品内层，标签内存储着物品的基本信息，以便于被物联网设备识别;读写器有三个作用，一是读取电子标签中有关待识别物品的信息，二是修改电子标签中待识别物品的信息，三是将所获取的物品信息传输到中央信息系统中进行处理;中央信息系统的作用是分析和管理读写器从电子标签中读取的数据信息。

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基于物联网技术的校园节能控制系统硬件设计

作者：昝永信 王明珠 陈伟利

来源：《无线互联科技》2016年第05期

摘要：文章设计了一种基于物联网技术的校园节能控制系统，给出了该系统的硬件设计方案。系统利用zigBee技术、TCP/IP技术、计算机控制技术，实现了对校园能耗实行分项计量，建立了能耗监测平台，确定了分项计量能耗拆分模型。系统有效解决了当前校园能耗管理基础数据缺失、计量混乱等问题，具有实时性好、功率低、可靠性高等优点。

关键词：Zigbee技术；TCP/IP技术；节能控制

建设节约型校园是当今社会为校园提出的时代要求，校园节能已经纳入目前许多校园的重点实施计划之一。准确、有效地寻找校园节能潜力和节能途径是校园节能工作有序开展的前提。校园能耗由于缺少有效的管理机制，存在基础数据缺失、计量混乱等实际问题。本文根据国家建筑节能相关的技术导则和条文规范，建立了能耗监测平台，确定了分项计量能耗拆分模型。通过对能耗监管平台数据的处理分析，找出该校园的节能潜力，并提出了对应的节能优化建议，为将来的校园节能工作的进一步开展提供了依据。同时，通过对校园用能指标的研究，确定了初步的节能判断依据，对将来校园新建建筑的节能工作具有借鉴意义。

1.系统总体设计方案

系统的总体设计方案如图1所示，系统设计主要考虑系统的实时性、稳定性和安全性等问题。系统由电表节点、水表节点、气表节点、网关、能耗监管平台和各模块之间的通信网络（ZigBee网络和Internet网络）组成。系统的工作原理如下：系统开启后，各测量节点开始测量当前的数据信息，主要包括电表、水表和气表。等待接收来自能耗监管平台的命令，当判断到能耗监管平台向自己发送查询命令时，将采集到的数据信息按照规定的通讯协议反馈给能耗监管平台。

对于一栋大楼，一个zigBee网络的承载力显然是不够的，还考虑到ZigBee网络在穿越楼层时的稳定性问题，拟采用一个楼层一个zigBee网络的设计，并通过WIFI接入到校园网络。网关接收来自能耗监管平台的命令，并下发给各独立节点，收到各独立节点的反馈信息后通过校园网络转发给能耗监管平台的服务器上。

基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计

1、背景介绍

智能农业是物联网十二五规划重点领域之一，大量的科技创新技术将应用在农业发展中，其中包括通信技术、自动化控制系统，等等。

通信技术是指通过各种有线、无线、长距离、短距离的通信技术的应用，实现物品与物品之间，机器与机器之间，机器与人之间的信息与数据的交换，这就形成了当今科技领域最为关注的领域之一——“物联网”。其中，无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，它担负着极其重要的信息传递、交换和传输的重任。无线传感器网络技术目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点，它能够可靠地、实时地采集覆盖区中的各种信息并进行处理，处理后的信息可通过有线或无线方式发送给远端数据消费系统。

自动化控制系统可以在设定的条件下与远端接收器通信，按照系统预先设定的程序对现场设备进行开、关等操作，还可以按照复杂的业务流程和业务逻辑，实现灵活的操作控制，另外，动态信息采集分析技术也是重点应用，对现场的复杂数据进行分析和管理。

在我国，农业是用水大户，农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的，也是节水潜力最大的领域。目前，农业节水灌溉的困难在于农田分布范围广泛，各种农作物的用水需求也不相同。使用大面积的沟渠灌溉技术，不仅浪费水资源，而且在农田利用上也造成很大的浪费。采用自动化控制的滴灌技术，可以根据各种农作物对水量的要求，以及土壤的水情合理配置各个供水设备运行情况。另外，通过自动化控制，可以将整个农场系统中的各种资源使用情况进行统计分析，使相关人员及时了解整个系统的相关资源信息，通过统计分析，进行合理使用，从而达到省水节能、省工省地的效果，以及发展节水农业的目的。