物聯網技術和應用
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物聯網技術和應用范文第1篇
關鍵詞：物聯網 RFI EPC系統 海事監管
中國海事多年來堅持以科技和信息化為手段和保障，依托已全面覆蓋直屬海事系統、長三角及水網地區地方海事局的海事信息網，不斷提高海事監管、應急反應和航海保障等各項海事監管水平。依托物聯網技術，主要在通航環境、航標管理、船舶管理等領域形成了水上交通監管要素的身份識別、精確感知、信息傳輸及綜合利用等物聯網技術應用環節。
1、通航環境
目前關于通航環境方面的物聯網應用還處于初期階段，在一些主要港口的通航水域的水上和水下，通過建設水文、氣象觀測站點，實時對潮汐、潮流、風速、風向、能見度、溫度、濕度等環境數據采集，并建立信息處理和系統，為船舶交通管理、應急反應、防潮、防汛及防臺預警等奠定基礎，實現了與船舶安全航行密切相關的助航要素的智能采集、處理和綜合應用。廣東海事局在珠江口建立了主航道兩側的八個水文站和一個數據處理中心，以5分鐘為周期實時采集水文信息數據，經CDMA通信網絡傳送回數據處理中心，經匯總處理在水文信息服務網站上更新顯示。
除了水文、氣象數據之外，為全面感知通航水域海底地形地貌，真實展示航行環境，天津、上海和廣東海事局的海測大隊通過應用多波束掃側、側掃聲納、磁力儀、聲跟蹤系統、水下機器人等具有高新技術含量的海洋環境探測和識別設備，有效提高了測繪工作水平和應急反應能力，在航海保障和應急搜救中發揮了重要作用，為通航環境的恢復、減少財產損失等提供了有利條件。
2、航標管理
中國海事針對航標管理分散、條件惡劣的特點，積極運用相關物聯網技術，逐步擺脫依賴由航標管理人員巡檢或過往船舶報告航標異常而實施維護的模式。通過在航標上安裝數據采集系統，集成了GPS定位、燈器能源、燈器運行控制、碰撞檢測、傾斜檢測等傳感設備，并根據航標各自特點，因地制宜的運用VHF無線局域網、GSM/GPRS通訊網、北斗衛星通訊網及互聯網等數據傳輸技術，在航海保障中心建立基于GIS的航標助航服務管理系統，實時獲取航標地理位置、工作狀態、電源系統等各部分工作參數，并有效確定航標故障，從而實現了航標管理人員對航標狀態的遠程感知和處置。目前已經廣泛應用于燈浮標、燈塔、燈樁和導標等助航設施中，從而大大提高了航標可利用率、應急恢復能力及管理效率。目前，全國四大海區航標遙測遙控終端占比達到60%以上。
3、船舶管理
船舶管理作為海事監管基礎和重點，中國海事一直不遺余力的圍繞船舶管理積極引進和開發相關科技信息化系統，通過運用AIS、VTS、RBN/DGPS、LRIT、VHF、CCTV等技術手段，不斷擴大系統部署的覆蓋范圍，并以行政強制力保障船舶對上述系統數據采集終端的安裝和應用，通過上述各類技術手段的綜合運用實現數據采集的互補和融合，提升船舶采集數據的精度；同時在數據傳輸環節綜合運用微波、衛星、MSTP、SDH等無線或有線通信傳輸手段；最后在通過數據中心建設，以GIS平臺為載體，實現各類采集數據的綜合運用，利用數據挖掘技術從而實現船舶管理的可視化和綜合化。從而基本上構建了船舶身份識別、船舶精確感知、信息傳輸及船舶采集數據綜合利用等依托物聯網技術實現了船舶綜合管理。主要應用系統情況簡要說明如下：
船舶自動識別系統（AIS）。AIS是基于自主時分多址（SOTDMA）和GPS等現代通信及網絡技術，通過船載與岸上基站的AIS收發器在船舶之間、船舶與基站站之間建立信息交互平臺。目前中國海事局建設的中國AIS岸基網絡系統，由264座基站組成，通過VHF頻段和有線通信傳輸手段實現與AIS國家數據中心互聯互通，實現覆蓋我國99.97%的沿海水域和4大水系的內河高等級航道，是全球規模最大的AIS岸基網絡系統。目前AIS是沿海船舶管理主要應用的技術手段之一。
船舶遠程識別和跟蹤系統（LRIT）。LRIT是利用衛星定位和通信技術獲取船舶身份、船舶位置與對應時間等識別跟蹤信息，并發送給船旗國所指定的數據中心進行儲存和處理。LRIT由于具有全球覆蓋的特點，在反恐、環保、搜救和航行安全、海上保安等領域具有非常重要的作用。
船舶交通管理系統（VTS）。VTS是利用雷達、CCTV和微波傳輸等通信設施監控航行在港灣和進出港口的船舶，并給這些船舶提供航行中所需的安全信息的系統。“十一五”期間，中國海事局建成了覆蓋我國主要航道、港口的VTS中心28個，雷達站91個，實現了沿海主要港口和水道都能利用VTS進行船舶動態監控和服務，當前，VTS仍在補點和覆蓋完善中。但從嚴格意義上，VTS并不完全具備物聯網技術的全部特性，但其經過人工標識和與AIS識別船舶融合，在信息服務、助航服務、交通組織和聯合行動等海事監管職責中發揮舉足輕重的作用。
無線電指向標-差分全球定位系統（RBN/DGPS）。RBN/DGPS是一種新型、高精度、全天候的海上導航定位系統，它利用航海無線電指向標來播發差分修正信息，向用戶提供高精度服務的助航系統。主要由基準臺、播發臺、完善性監控臺和監控中心組成。該系統定位為船與船這一物物通信。自1995年起，逐步建成覆蓋我國沿海的RBN/DGPS臺站21座，信息作用距離300公里，定位精度優于10米，就其覆蓋范圍而言，延伸VTS和AIS的作用距離，為船舶航行、航道疏浚、航標布設、海道測量等提供了高精度的GPS定位，使船舶能更好的感知自身位置，促進航行安全。
上述技術除RBN/DGPS應用于船與船的物聯外，其他技術實現所采集的數據再結合CCTV、數據中心動態、靜態等信息，通過整合到GIS平臺，為海事管理、應急輔助指揮和航海保障提供了智能管理和可視平臺，從而使得數據綜合應用和決策分析得以初步實現。
4、其他管理
在應用物聯網技術方面除了上述海事對外服務和監管外，在海事系統內部的綜合管理和拓展信息采集等方面，各直屬局也在不斷拓展。比如天津海事局研究開發“測繪設備進出庫自動感知管理系統”，通過采用RFID、條形碼自動識別技術與通信技術等物聯網技術，結合移動式PDA電子標簽感應器和設備管理系統形成了RFID監管網絡，對每臺加裝電子標簽的設備實行出入庫智能識別，提高了設備管理效率。比如江蘇海事局的移動執法終端項目“海事通”和浙江海事局的船載無線綜合指揮系統，分別應用移動終端和在海巡艇上部署微波無線通信機，延伸了信息采集的觸角，在各自海事監管領域發揮舉足輕重的作用。上述各項物聯網方面的應用都具有較高的推廣應用價值。
海事監管應用物聯網技術的發展需求和存在問題分析
盡管物聯網技術已經在海事監管中得到了局部的應用，但由于物聯網技術和海事監管均處在發展變化中，距離“全面精準感知，實現智能海事”還有相當漫長的道路要走。當前全球物聯網尚處在概念、論證和試驗階段，仍處于攻克關鍵技術、制定標準規范和研發應用的初級階段，實現物聯網需要解決一系列的問題。包括在傳感器核心芯片等方面存在核心技術的瓶頸、還未形成標準規范、信息安全問題有待解決、接入層統一協議有待制定、IPv6轉型迫在眉睫等若干問題。物聯網發展過程中的迂回曲折及現階段的技術局限一定程度上影響了其在海事監管的應用。
除了物聯網技術發展本身面臨的挑戰外，結合海事監管本身的發展需求和綜合分析現階段應用物聯網技術情況，在海事監管領域存在以下問題善待解決：
1、統一的海事標準體系有待建立
發展智能海事，其基礎是實現海事監管對象的精確“感知”，建立海事監管的“電子鏡像”，實現信息共享及綜合處理。雖然海事監管信息化及物聯網領域已經建立了一系列的技術標準，但仍難以滿足海事監管的發展需求。現有的物聯網應用物件標識各自獨立，導致形成信息孤島，這與物聯網要求的物件唯一標識的目標想違背。
2、進一步提升和完善精準感知體系
海事監管的精準感知體系，在現有的包括AIS、LRIT、VTS等技術手段中，由于各有各自的技術局限性，主要在采集感知和數據傳輸方面存在問題。數據采集是物聯網實現“物物相聯，人物互動”的基礎，物聯網的數據采集包括傳感器技術、嵌入式系統技術、采集設備和核心芯片，通過對采集設備獲得的各種原始數據進行必要的處理，以獲得與目標事物相關的信息。在海事監管現有數據采集技術手段，一方面存在標準不一、采集內容單一的問題，另一方面在交通要素涉及面和地理覆蓋面各有優劣，進而引發采集數據精度的問題，采集數據的精度是建立精準感知體系的關鍵要求之一。精確感知，顧名思義，必須具備在普適條件下的數據采集，具備高度的穩定性和可靠性，避免出現在互聯網網絡不通、郵件丟失等現象，海事監管涉及安全方面的職責對這方面要求尤其突出。
3、進一步完善感知傳輸體系
感知傳輸體系完善當前主要體現在數據傳輸效率和數據傳輸安全問題，除了現有的采集系統應用的傳輸手段外，隨著物聯網的發展，各種不同無線通信技術與網絡結構不斷融合，包括無線傳感器網絡、RFID網絡、手機網絡、3G通信網絡、微波及衛星傳輸網絡及有線寬帶等，通信網絡環境愈發復雜，其承載各類業務的基礎網絡安全性問題比現有網絡系統更加復雜，多種復雜異構的通信系統會由于自身特點對整體安全問題帶來影響。這與海事監管具備嚴密安全性和可控性要求相去甚遠，還有漫長的道路要走。因此水上交通監管要素間的信任關系、前端無線接入的認證和安全通信及安全體系的擴展等方面的研究進展是解決采集數據安全傳輸問題的關鍵。
4、進一步提升各類海事信息資源綜合應用
物聯網技術和應用范文第2篇
[關鍵詞]物聯網；移動通信；網絡資源管理
[中圖分類號]TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）05-0007-01
物聯網技術與應用是近十幾年來興起的一種全新的智能網絡技術，被看作是信息領域的一次革命性的變革，越來越受到人們的重視，其發展十分迅速，應用的范圍領域越來越寬。
移動通信技術在民用領域已經發展多年，技術上比較成熟，已經由第二代（the 2nd Generation，2G）通信技術發展到第三代（3G）通信技術，甚至第四代（4G）通信標準也在許多重點城市和地區開始試運行。
由于移動通信服務使用上的便捷性，使得移動通信的應用已經融人到人們的日常生活當中，越來越深刻地影響著我們的生活方式和通信方式。基于這一點，對移動通信網絡技術的理論與技術方面的研究，一直以來都是學術研究和工程領域研究的重點課題。
1 物聯網技術
美國麻省理工學院在1999年建立的自動識別中心，提出了網絡無線射頻識別（RFID）系統的概念。這個系統可以把所有有形的物品，通過射頻識別等傳感設備，與互聯網進行互聯，從而達到實現系統內個體的智能化識別與管理的目的，這便是物聯網概念的最初來源。
2005年，國際電信聯盟ITU（International Telecommunication Union）在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，正式確定了“物聯網”的概念，并了題為《ITU Internet reports 2005—the Internet of things》的報告，在報告中詳細介紹了物聯網的基本特征、相關的應用技術、技術發展面臨的挑戰以及物聯網在市場推廣中的機遇。ITU在報告中指出：我們正處在一個全新的通信技術發展的時代，信息交互與通信技術發展的目標，已經從原來的滿足人與人之間的溝通目的，發展到為了實現人與物、物與物之間的連接，一個無所不在的物聯網通信的時代即將到來。
由此可見，物聯網技術的發展，突破了信息交互雙方的“人”的屬性的限制，將傳統的信息通信網絡延伸到了更為廣泛的物理世界，將連接擴展到了物與物以及人與物之間，從而形成了一個物的聯網的世界，即物聯網。
物聯網技術的基本特征主要包括以下三個方面：
（1）全面感知的特性：物聯網技術可以利用射頻識別、二維碼、傳感器等多種技術來隨時隨地的對網絡成員進行信息的采集。
（2）可靠傳輸的特性：通過將物直接接人信息網絡，需要通過可用的多種通信網絡進行信息交互和共享，以保證信息傳輸的可靠性。
（3）智能處理的特性：通過使用多種智能計算技術，從而對采集到的海量的物體數據和信息進行處理，以實現智能化的決策和控制。
2移動通信網絡資源管理
移動通信網絡資源管理作為移動網絡通信的核心和關鍵技術，主要職能是對移動通信網絡中有限的資源進行合理地分配和管理，并可以在網絡負載和資源的空間分布不均勻的情況下，能夠及時調整可用的網絡資源，從而保證移動通信系統的可靠工作。
不同種類和技術基礎的無線通信網絡，其所采用的信號傳輸技術、多址接入方式會有所不同，相應的通信網絡資源的管理機制也會存在諸多的差異，但是，移動通信網絡的資源管理問題，就其根本目標，可以分為兩個方面，一是實現既定的用戶級目標，二是實現通信網絡的系統級目標。通常，用戶級目標的實現，主要體現在通信網絡使用中的用戶體驗上；而系統級目標是從技術的角度考慮，達到最大化系統吞吐量或者頻譜利用效率、提高移動網絡的系統發射功率的效率等幾方面，具體的研究內容包括以下幾個方面：
（1）功率控制：其主要目標是，在維持通信鏈路服務質量的前提下，盡可能減小通信時的功率消耗，從而節約能源，延長移動通信終端電池的使用時間。
（2）切換控制：當移動通信的終端從一個基站的服務當中切換到另一個基站的服務當中時，需要盡量保證該用戶的通信服務不被中斷。
（3）接納控制：在保證已經連接進移動通信服務網絡的用戶的正常業務使用的同時，應該盡可能地接納更多用戶，從而更有效地利用網絡資源，最大化移動通信網絡的綜合性能指標。
（4）調度機制：使接入網絡的各分組用戶，能夠充分合理地利用通信網絡的資源，合理分配數據傳輸速率和分組長度。
（5）負載控制：在移動通信網絡過載或即將過載時，需要即時進行網絡資源調整，從而保證通信網絡的穩定可靠運行。
3物聯網技術與移動通信網絡資源管理的契合點
通過以上的分析，我們可以看到，移動通信網絡資源管理的核心問題，即是對網絡資源的合理分配問題，而網絡資源得到合理分配的前提，是對資源的屬性、分布等信息的全面、有效、快速的掌握，并將這些分布與控制信息可靠地傳輸到網絡資源管理節點，通過更高效合理的智能資源分配算法，來對有限的通信網絡資源進行整合安排，這些移動通信網絡資源管理需求，恰恰是物聯網技術所反映出的基本特征，也即是說，通過使用物聯網技術，可以更加恰當、高效地完成以上的資源管理任務。
4結論
移動通信網絡資源管理是移動通信網絡應用的核心問題，是無線網絡通信領域研究的重要課題，其目的在于通過功率控制、切換控制、接納控制、調度機制、負載控制等技術，在保證通信網絡服務質量的前提下，合理、高效地利用網絡資源，從而提高移動通信網絡的綜合性能。
利用物聯網技術，可以很好地解決移動通信網絡的資源管理問題，并且物聯網在信息采集層上的優勢，可以更加全面、實時地采集移動通信用戶的非隱私眭信息，從而提高移動通信應用的商業價值。因此，研究基于物聯網技術的移動通信網絡資源管理技術，是值得我們下大力氣研究的課題。
參考文獻
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[3]沈蘇彬，范曲立，宗平等.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009，29（6）：1-11
物聯網技術和應用范文第3篇
關鍵詞：智能家居；物聯網技術；物聯網應用；鄔賀銓
在今年年初，工信部正式的《物聯網“十二五”規劃》別提到：到2015年，我國要在核心技術研發與產業化、關鍵標準研究與制定、產業鏈條建立與完善、重大應用示范與推廣等方面取得顯著成效，初步形成創新驅動、應用牽引、協同發展、安全可控的物聯網發展格局。在規劃中明確指出要加強的9個重點領域應用示范工程中，智能家居赫然在列。作為物聯網最貼近民生的重點應用之一，智能家居行業的發展有了政策層面的支持。慧聰智能家居網記者在日前召開的第三屆中國物聯網大會上，有幸遇到剛剛演講完畢的鄔賀銓院士，并進行了簡短的采訪。
三要點解析智能家居在物聯網中的應用
作為光纖傳送網與寬帶信息網專家，鄔賀銓院士還是中國電子學會物聯網專家委員會主任，他對于國內物聯網行業的推進做出了巨大貢獻。智能家居是物聯網很重要的應用組成部分，與老百姓生活緊密相連，鄔賀銓院士曾在多個場合表示智能家居市場很廣闊，由于貼近民生，推廣要求比較迫切。當筆者問及智能家居在物聯網領域的應用時，鄔賀銓院士總結了三個部分的要點：
第一，從歐盟的觀點來講，物聯網的發展首先就是從智能家居開始的，相比于其他領域，智能家居會比較容易一些，不存在垂直行業應用的探討，不需要過多地討論商業模式。
其次，對于我們國家來講，老百姓關心的智能家居不是說能夠遠程打開空調，不是能夠坐在客廳控制窗簾，這些都是沒有意義的，這僅僅是一種展示而已。那么真正有意義的智能家居是什么呢？鄔賀銓院士認為：“中國是獨生子女和老齡化的家庭，對獨生子女的看護、對老人的照護這些都是很重要的，還有現在大家都很關心的醫療問題。盡管我國在大力推進醫保、醫改政策，但是看病難、看病貴也不是一下子就能解決的問題，所以，我們希望不能是有病的時候才看病。”在智能家居系統中應當有檢查健康指數的傳感器，時時刻刻能夠了解主人目前的健康指數，發現指標不對，可以馬上采取治療措施。家庭成員中有人生病了，在家中無人的情況下，應能夠通過智能家居系統的聯動及時得到治療。據筆者了解，早在去年9月份，“智慧養老”就已經進入了公眾的視野，物聯網“智慧養老”項目在南京鼓樓區推行兩個試點小區。比如，借助手腕式血壓計、手表式GPS定位儀等，就可以隨時隨地監測老人的身體狀況，做一個隨身攜帶的“藥匣子”，發揮“隱形伴侶”的作用，不僅時刻保護老人的安全，還能全方位監測老人的健康狀況。
鄔賀銓院士談到的第三點是關于家庭安防的。他說，每個家庭盡管家產不多，但也不希望有小偷光顧，所以，家庭安防相當重要，也是智能家居在應用中的關注點。可以在窗簾上裝傳感器，有門禁系統可以進行遠程監控。當有人侵入時，可以聯系小區的保安，也可以通過手機、視頻、郵件等形式聯系到住戶，即使在辦公室里也能了解家中的情況。這就是智能家居給我們生活帶來的安全、舒適和便捷。
智能家居的設計要切合百姓需求
在接受慧聰智能家居網的采訪中，鄔賀銓院士總結到：“智能家居的設計是切合中國老百姓的需求的，是老百姓愿意為此買單的，智能家居在物聯網中是很好的應用。”據了解，截至2011年底，我國已經有5.13億網民，其中家庭寬帶用戶將近4億。國家推進三網融合，目前試點城市已經有42個，各家通信運營商也在爭相推進光纖到戶。光纖到戶給智能家居提供了很好的條件，但是智能家居在市場推廣方面依然遭遇諸多瓶頸，目前的現狀是僅存在于高端別墅和私人豪宅中，對于普通百姓來講還是沒有條件去享受的奢侈品。
針對這一問題，鄔院士認為，智能家居的費用還是貴了些，這就需要廠家想辦法把成本降下來。另外還要可信，安裝智能家居后用戶的一些信息需要傳給小區的管理部門，家里都是有一些隱私的，有沒有足夠的可信性對于用戶來講是相當有必要的。比如在窗戶上安裝傳感器，窗戶打開有人進來不通過小區的管理部門直接就報警，那么如果信息不可靠怎么辦？這些因素都會影響推廣。從產業部門來講，降低成本，提高可靠性，能做出一些很好的示范，要讓百姓切實感受到用智能家居是有價值的。
媒體傳播要落到應用 品牌推廣要扎實工作
物聯網技術和應用范文第4篇
關鍵詞：物聯網 野外探測基地 實時監控 綜合管理
中圖分類號：P715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0008-04
Abstract：Effective management is essential to guarantee the fluent operation of the comprehensive scientific field exploration base，which depends on whether the real-time running data of the instruments in the base can be obtained or not.Taking Xichong observatory as an example， this paper introduces how develop an integrated management platform based on the internet of things techniques.The platform have the following functions：（1）Real-time monitoring of the water supply system；（2）Real-time monitoring of the power system and power consumption data；（3）Real-time monitoring of the intranet and internet status；（4）Providing real-time video monitoring images；（5）Real-time monitoring of the fire protection system.Through the platform， the managers of the base could efficiently and quickly obtain the status of the instruments in the base，which will help to make right decisions to cope with possible problems and faults of the instruments.Since the establishment of the platform，obvious management and economic benefit have been obtained，which provide a reference for the similar large field scientific exploration base management.
Key Words：Internet of thing；Field exploration base；Real-time monitoring；Integrated management
深圳西涌天文-氣象綜合探測基地于2010年9月建成，是國內第一個天文與氣象相結合、科普與業務相結合的綜合探測基地。基地占地面積超過2.9萬m2，位于臨海的一座山上且遠離市區。基地內除布設有專業天文及氣象探測設施外，還建有發電、配電、消防、生活供水、中水處理、視頻監控等9套輔助運行系統，運行監控管理工作壓力十分巨大。在基地建成的初期，通氣、供水、供電及消防設備時有故障，自基地建成以來，經歷過發電機輸出功率不正常、水溫異常、水泵故障失靈、蓄水池水位過低、機房溫濕度不正常等多種問題，這些問題影響了基地的正常運轉。由于遠離市區，基地日常駐守的業務人員數量極為有限，僅靠駐守基地的工作人員人工巡查，很難及時發現問題，從而使得基地不能充分發揮其應有的作用。
事實上，西涌天文-氣象綜合探測基地所面臨的問題，也是國內多數野外大型科學探測基地共同面臨的問題。依靠科學技術提升綜合監控和管理能力，及時發現各種設備故障，從而提高排除故障的效率，是解決這一問題的必然途徑。而解決這一問題的關鍵，在于及時獲得關于設備運轉情況的第一手數據，以幫助判斷設備的狀態，為分析處理故障提供有效支撐。
國際電信聯盟（ITU）指出，信息與通信技術的目標已經從任何時間、任何地點連接任何人，發展到連接任何物品的階段，而萬物的連接就形成了物聯網，它是對物體具有全面感知能力，對信息具有可靠傳送和智能處理能力的鏈接物體與物體的信息網絡，全面感知、可靠傳送、智能處理是物聯網的特征[1]，隨著物聯網技術的日益發展及成熟，運用流行的物聯網技術進行開發建設已成必然。近年來，物聯網的應用已滲透到各行各業的信息化管理系統當中，諸如交通、農業、氣象、醫療等，各行業的智能化管理水平已得到顯著的提升[2-6]。將物聯網技術用于西涌天文-氣象綜合探測基地的管理，建成電子化的基地綜合管理系統，不僅有助于解決實際問題，直接提升基地的智能化管理水平，也將為國內其他類似基地解決共性問題提供有益的參考。
1 需求分析和功能設計
總體目標：基于物聯網技術簡稱基地綜合管理系統，通過該系統可以有效進行設備運行監控，并對基地業務人員進行動態管理，從而提高整個基地的管理效率。實現管理過程的電子化，易于統一歸檔和存儲，為查詢統計以及相關物業、維護等事務的跟蹤提供技術支撐。
具體需求：（1）對供水系統運行數據實時監控，包括：凈水池水位、原水池水位、水凈化系統運行狀態（工作、待機、故障，下同）、濾芯更換記錄、水泵運行狀態、蓄水池水位、柴油機狀態、加壓水泵運行狀態、中水處理系統運行狀態；（2）對供電系統運行數據實時監控，包括：配電室電器控制設備運行狀態、主要參數，發電機狀態、開關機記錄，發電機房溫、濕度，UPS工作狀態；（3）對基地網絡狀態實時監控，主要指基地的光纖工作狀態；（4）實時調閱所有安防視頻；（5）對消防系統實時監控，包括：七氟丙烷消防系統狀態、消防水水位信息、消防水泵狀態、消防器材檔案；（6）具有閾值觸發短信告知功能，當關鍵設備出現故障，狀態信息有所改變時，自動發短信到系統管理員處；（7）可實現人員動態管理，諸如排班、考勤等。
性能需求：服務器端響應時間（從點擊了一個頁面計時開始，到這個頁面完全在瀏覽器里展現計時結束的這一段時間間隔），數據庫信息檢索時間最大不超過2 s，平均時間在0.1～1 s以內。客戶端響應時間，頁面載入時間最大不超過8 s，平均時間在1～3 s以內。CPU占用率：最大80%，正常20%，內存使用率：最大1G，磁盤存儲空間不超過50G。單臺服務器并發用戶數500。
2 功能實現
本系統開發環境基于ECLIPSE平臺，使用JAVA進行開發，主體采用B/S架構，便于獲得授權的管理人員通過IE瀏覽器進行查詢、分析。系統采用模塊化的設計，可以很容易的增加、刪除、更新內容模塊；系統開發盡可能采用開源軟件，或者在其上做開發，以降低開發維護成本。系統總體架構包括6大功能模塊，即設備狀態實時監控、安防系統狀態監控、天文觀測設施管理、綜合行政、管理人員、管理系統管理及30個小功能模塊組成。系統的結構概念圖如圖1所示。
2.1 硬件設備運行的數據采集
考慮前端設備大部分是基于RS232和RS485的通訊，而且比較分散。但是內以太網絡布設較為方便，因此采用RS485轉以太網，接入企業網的通訊模式。由于數據的存儲量大，而且用戶要求進行數據接入服務，所以采用網絡數據庫SQLServer，以方便用戶使用。
對接入設備提供了統一的接口，進行程序開發即可將其他設備接入系統，以發電機、UPS、電量儀以及PLC設備為例分別予以說明。發電機提供了MODBUS通訊協議，也可通過統一接口成功接入。UPS是艾默生Hiplus系列，提供了通訊協議，也成功接入。電量儀協議提供不完整，而且型號不一，協議雖均為MODBUS類型協議，但是并不完全符合MODBUS規范，通過分析其通訊的數據包，進行數據移位比較后尋找出每個協議的具體數據格式，經過多次調試分析，最終也成功接入。一臺PLC設備提供了MODBUS接口，根據廠家提供的連接通信參數，成功接入；另一臺PLC無法提供現成協議，通過查閱多方資料[7-8]，了解到PLC設備的數據通訊口可通過PPI協議進行數據訪問，而PPI協議是西門子的內部協議，參閱該協議的相關資料后，開發出專用的程序來訪問，最終也實現了PLC設備的接入。
發電機、UPS電量儀、PLC等設備的成功接入，為實現后臺程序統一數據管理起到了決定性作用，使得各“物”的信息最終得以“聯網”。數據的采集通過采集終端的開放型TCP/IP接口為后臺程序的數據讀取提供了連接的橋梁，實現了通過物聯網實時數據的讀取。
由于有后續二次開發有數據接入的需求，本系統專門定制了一個數據庫的表，開發了一個專門程序利用系統的開放型TCP/IP接口，從數據庫的實時庫中讀取數據，保持數據為最新狀態，二次開發只需直接訪問這個表調取所要的數據，這樣解決了直接基于TCP/IP端口訪問可擴展性不強、數據量大時訪問效率不高、數據的實時性很差、編程難度大，SQL語句也較為復雜等一些弊端。
2.2 功能模塊的設計及集成
采集端承擔了對本地或遠端監控模塊的數據采集、數據分析、數據保存和數據轉發等功能。而監控端則以圖形、列表、文字、仿真控件等多種形式將被監控設備的運行參數展現在用戶面前。通過監控系統用戶可以實時監測設備的運行狀況，及時提示設備的告警，迅速地對遠程設備進行遙控。除此之外，監控系統還具有快捷的瀏覽方式、聲光告警提示、告警自動通知、自動化的值班派單系統等強大的功能。
系統承擔的綜合管理功能包含安全性管理、監控設備的管理、人員管理、工程資料的管理以及運行數據管理，報表等。配置有3部分：分別是采集配置、監控配置和基礎數據定義。采集配置是根據具體的硬件模塊結構來進行配置。監控配置是用戶的界面配置。基礎數據定義是維護系統運行的一些通用化數據定義，不涉及到具體的監控對象。它們之間的關系如圖2所示。
系統可以實現多平臺監控，每個監控臺可以配置獨立的監控界面和監控對象組合。同時也可以為上級監控中心提供數據服務，組織成多層分布式監控系統，可查詢歷史數據以及在線控制等，如圖3所示。
3 應用及成效
建成后的西涌天文臺綜合業務管理系統如圖4所示，從圖4中不難看出，系統一目了然地集中展示了關鍵系統的運行狀態。
從系統投入使用近兩年來的成效來看，使基地管理工作化繁為簡、化難為易、條理清晰、數據準確及時，大大提升了管理人員的工作效率、減少了工作強度。如圖5。
在兩年中，通過該系統發現的問題及排除故障的典型案例包括以下4方面。
（1）發電機房環境檢測濕度出現異常高值報警13次，通過西涌天文臺綜合業務管理系統報警短信通知，基地管理人員及時通知駐點電工及時開啟通風及抽濕機處理，防止溫濕度傳感器及煙霧傳感器因潮濕造成的誤報，防止消防系統因誤報警而觸發七氟丙烷氣體的噴發，避免了不必要的經濟損失。
（2）原水池水位檢測報警1次，通過西涌天文臺綜合業務管理平臺報警短信通知，臺辦通知駐點物業工程人員現場檢查，發現山下水泵房由于長時間沒有下雨而缺水，西涌天文臺駐點工作人員在未知的情況下正常用水，最終原水池水位下降到報警值。根據該警示信息，使得工作人員得以及時做好缺水的應對工作，同時避免了水泵因空轉而造成損壞。
（3）通過西涌天文臺綜合業務管理系統的投入運行，管理人員獲得了大量基地的運行數據，結合西涌天文臺的實際需求，通過科學設備調整運行方式和運行參數，延長設施設備使用壽命，提高能源效率，降低運行成本，據供電局所提供的數據表明，西涌天文臺2013年度總能耗比上一年度減少了9.93%，有效實現了節能環保的目標。如圖6。
（4）系統投入使用以來，位于野外的西涌基地未發生過任何安全生產責任事故，系統故障總能及時發現并得到快速修復，大大減少了管理人員往返野外基地的次數，降低了因設備故障導致的各類損失，每年約能為所在單位節約人工、能耗、交通等費用10萬余元，3年來的累積效益已大大超出建設系統的投入資金。
4 結語
該文介紹了基于物聯網的氣象探測基地管理系統的開發思路，并以“西涌天文臺綜合管理系統”為實例，進行系統應用說明。隨著物聯網技術一日千里的發展，相信在不久的將來將出現更多基于物聯網的通信接口協議、采集器及應用傳感器，將會有更多的設備可納入到統一的平臺，進行更智能的集中管理。
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物聯網技術和應用范文第5篇
[關鍵詞]糖尿病；中醫時間學；醫院信息系統；真實世界；聯合用藥
[Abstract] To understand the clinical characteristics and distribution of combined treatment of Chinese and western medicine in diabetes deaths， the hospitalization information of diabetes deaths from HIS system of 20 national 3A-grade general hospitals. Then the frequency statistics and association rules analysis were used to analyze the general information， complications， combined treatment， death time and other information of the patients died from diabetes. The results showed that most of the diabetes deaths were of middle aged and elderly people， more often in males than females. The complications with higher incidence included hypertension， pulmonary infection， coronary heart disease， cerebral infarction and renal inadequacy. In combined treatment rules， western medicines insulin， cefuroxime， furosemide， dopamine， nikethamide and sodium bicarbonate were used in combination at highest frequencies， followed by the combinations of traditional Chinese medicines panax notoginseng， radix bupleuri and western medicines， and the combinations between Chinese medicines had the lowest use frequency. Most of the diabetes deaths were of middle aged and elderly people， more often in males than females. They mainly died from 3 pm to 5 pm and from 5 pm to 7 pm. Therefore， the diabetes deaths often had complications of cardiovascular and cerebrovascular diseases， and early prevention shall be noted in clinics； the clinical treatment plan was basically in accordance with the guidelines for clinical treatment of diabetes； the drugs with promoting blood circulation to remove blood stasis and soothing liver-qi stagnation effects were the common Chinese medicines in treatment of diabetes.
[Key words] diabetes； time theory of traditional Chinese medicine； hospital information system； real world； combined medication
doi：10.4268/cjcmm20161106
糖尿病是一組由多種原因引起的胰島素分泌或作用缺陷，以慢性高血糖為特征的內分泌代謝病。典型臨床表現為多飲、多食、多尿及消瘦。由于長期碳水化合物以及脂肪、蛋白質代謝紊亂可引起多系統損害，導致心、腦、腎、眼、神經、血管等器官慢性進行性病變。嚴重者可發生急性代謝紊亂，如酮癥酸中毒、高滲型昏迷且易誘發各種感染[1]，其急慢性并發癥，尤其是慢性并發癥累及多器官受累而且致殘、致死率高，是導致死亡的重要原因。為了解糖尿病死亡人群的臨床特征及聯合用藥規律，本研究依托全國20家三級甲等醫院信息系（hospital information system，HIS）中糖尿病死亡人群住院信息，重點對其臨床特征及中西藥物使用情況進行分析，為臨床醫生更好地認識該疾病特點并制定相應的防治措施提供科學依據。
1 資料與方法
1.1 數據來源
數據來源于中國中醫科學院中醫臨床基礎醫學研究所構建的HIS數據倉庫，包括全國20家三級甲等醫院2002年2月至 2011年5月的HIS數據[2]，每條數據記錄主要包括患者一般信息、診斷信息、醫囑記錄等[3]。
1.2 數據提取
由于臨床上的糖尿病以2型為主，故本研究納入第一診斷為“2型糖尿病”的患者。并剔除以下病例：年齡大于100歲以上、醫療費用小于1 000元、住院大于365 d者。年齡大于100歲的患者的情況相對于總體人群偏離較大，容易造成偏倚，故剔除CBH2015sah；醫療費用小于1 000元的患者多為臨時辦理出入院周轉的特例，故剔除；住院大于365 d者，由于住院時間過長，多為極特殊的病例，亦容易造成偏倚，故剔除。最終納入患者790例。
1.3 數據的規范化
參照國際疾病分類（international classification of diseases，ICD）第10次修訂本《疾病和有關健康問題的國際統計分類》[4]對西醫診斷信息進行規范化；參照《中醫診斷學》[5]、《糖尿病中醫防治指南》[6]對中醫診斷信息、中醫證候信息進行規范化。
1.4 統計軟件及分析指標
采用SAS 9.3統計軟件對數據進行分析，分析指標包括年齡、性別、職業、入院科室、中醫證候、入院節氣、死亡節氣等。采用SPSS Clementine 12.0對聯合用藥數據進行關聯分析，尋找藥物之間的相關性。
2 結果
2.1 一般資料
790例糖尿病死亡患者中，性別缺失16例，男性453例（58.35%），女性321例（41.47%），男性略多于女性（男-女1.41∶1）；年齡記錄缺失24例，患者年齡中位數為73歲，年齡分層中75～89歲患者最多，共328例（42.82%），其次60～74歲患者272例（35.51%），可見老年人居多。45～59歲患者139例（18.15%），35～44歲患者12例（1.57%），90歲以上15例（1.96%），各個年齡層男性患者均大于女性。
職業分布中，55.06%是勞動者，21.52%是公務員，7.85%是軍人，6.33%專業技術人員，8.23%為其他，教師和服務性工作人員均為0.51%。
地域分布中，華北地區最多，共483例（61.13%）；其次為華東地區，共126例（15.94%）；西北、西南地區相當，分別為61例（7.7%）和64例（8.1%）；華南地區28例（3.5%）；東北地區最少，為4例（0.5%）。
2.2 入院信息
患者入院方式記錄缺失41例，其中，門診入院的499例（66.62%）；急診入院的249例（33.24%）。入院病情缺失3例，其中病情危重者203例（25.79%），病情一般者584例（74.21%）。入院科室中，神經科最多，為98例（12.41%），其次心血管科96例（12.15%），呼吸科88例（11.14%），消化科80例（10.13%），內分泌科66例（8.35%），泌尿科60例（7.59%），其他科室55例（6.96%），腫瘤科54例（6.84%）等。
2.3 入院節氣
將790例患者的入院時間轉換為對應的節氣，對入院節氣進行描述性分析，繪制雷達圖，由雷達圖可知，大寒節氣時入院患者最多，大部分入院患者集中在小滿到立冬之間，見圖1。
2.4 合并疾病
將790例糖尿病死亡患者按年齡、性別分層排名前10位合并疾病情況見表1，2。
通過表1可以發現，糖尿病死亡人群合并疾病較多的有高血壓病、肺部感染、冠心病、腦梗死、腎功能不全。性別層次看，男性與女性發病情況與全人群發病情況一致；年齡分層方面，35～44歲年齡段死亡人數較少共12人；45～59歲年齡段137人合并疾病例數196例，其中合并病最多的為肺部感染，其次為高血壓病；60～74歲年齡段271人合并疾病452例，其中最高為高血壓病，其次為肺部感染、冠心病；75～89歲年齡段327人合并疾病例數712例，其中高血壓病最多，其次為肺部感染、冠心病；90歲以上15人合并疾病例數為41例，高血壓病占首位，肺部感染、冠心病位居其次。可見各個年齡階段疾病分布差異較小，隨著年齡增長，高血壓病、肺部感染、冠心病比例上升。
2.5 用藥情況
2.5.1 常用中藥及西藥 790例患者中，665人有用藥記錄。共使用763種西藥和289種中藥，按使用頻率前10位的西藥和中藥排列，見表3；按藥物作用使用頻率前10位的西藥和中藥排列，見表4。
由上表可知，常用的前10位中藥分別是三七、柴胡、麝香梔子郁金冰片、甘草酸、復方甘草、麻仁膠囊、小檗堿、參麥注射液、水蛭地龍；常用的前10位西藥為胰島素、多巴胺、呋塞米、碳酸氫鈉、尼可剎米、肝素、利多卡因、復方氨基酸、氨溴索。由表3可知，作用類型中，中藥活血化瘀通脈舒絡比例最高、其次為清熱解毒、通便、止咳化痰平喘、發汗解表清熱解毒；西藥中最高為降糖藥、抗生素、營養劑、血管收縮劑、利尿劑。
2.5.2 聯合用藥規律 采用關聯分析方法，分析藥物聯合使用的規律。包括1種中藥合并1種西藥規律、1種中藥合并2種西藥規律，見表5，6。1種中藥合并1種西藥功效或藥理作用聯合應用規律、1種中藥合并2種西藥功效或藥理作用聯合應用規律，見表7，8。將第一列數據定義為前項，將后續列的數據定義為后項，支持度揭示了前項與后項同時出現的概率，置信度揭示了前項出現時，后項有多大概率出現，提升度是判斷該關聯規則是否d指標，一般認為提升度>1為有效的關聯規則。基于上述結果，分析所有藥物聯合應用的規律，見圖2，3。圖中，藥物間連線越粗，代表關聯強度越大。
使用頻率10%以下用虛線表示，10%～30%用實線表示，30%以上用粗線表示。
使用頻率25%～50%用普通線表示，50%以上用粗線表示。
從以上圖、表中可知，糖尿病死亡人群聯合用藥規律中，胰島素、呋塞米、多巴胺、尼可剎米、碳酸氫鈉聯合使用的頻率最高，中藥三七、復方甘草、柴胡、甘草酸等與西藥聯合使用頻率次之，而中藥之間聯合使用的頻率最低。從西藥藥理作用及中藥功效聯合應用方面分析，降糖藥、血管收縮劑、營養劑、抗生素、利尿劑聯合使用頻率最高，發汗解表清熱解毒類藥物與西藥聯合使用頻率次之。
2.6 死亡節氣與時辰
2.6.1 死亡節氣 糖尿病死亡總人群790例，其中151例缺失死亡節氣記錄。死亡節氣見圖4，表9。
分析糖尿病患者死亡節氣及時辰分布，其中死亡人數較高的節氣為大寒，其次為立秋、夏至，死亡人數較低的節氣為驚蟄、雨水、立春。
2.6.2 死亡時辰 糖尿病死亡總人群790例，其中113例缺失死亡時辰記錄。死亡時辰分布見表10，圖5。
死亡人數較高的時辰為申時，其次為酉時、巳時，死亡人數較低的時辰為卯時、丑時、亥時。
《傷寒論》對各經病給出了“欲解時”，即六經各自的主時（經氣旺之時）。《素問?生氣通天論》曰：“陽氣者，一日而主外。平旦人氣生，日中而陽氣隆，日西而陽氣已虛，氣門乃閉。”《靈樞?順氣一日分為四時》又言：“百病者，多以旦慧晝安，夕加夜甚……朝則人氣始生，病氣衰，故日慧；日中人氣長，長則勝邪，故安；夕則人氣始衰，邪氣始生，故加；夜半人氣入臟，邪氣獨居于身，故甚也。”可見當各經病證在其經氣旺盛之時，機體借助自然界和自身陽氣驅邪外出，從而使病可能得以解于此時。臨床上，六經病證在其“欲解時”會欲解或由于正氣奮起即雖得天陽之助，在經氣旺盛之際仍不能勝邪，則疾病可能有惡化之趨勢，演變為《傷寒論》所論及的“除中”，預后則多為不良。六經中，每經欲解時各占3 個時辰，少陽欲解時為“寅卯辰”，太陽欲解時為“巳午未”，陽明欲解時為“申酉戌”，太陰欲解時為“亥子丑”，少陰欲解時為“子丑寅”，厥陰欲解時為“丑寅卯”。各經欲解時的死亡頻數見表11。
抗邪而顯得病情反而加重（如陽明腑實之日晡潮熱）。由上表可知，糖尿病死亡人群的死亡時間在陽明欲解時（申酉戌）人數最多，占27.93%。
3 討論
3.1 糖尿病死亡人群共病特征
中醫認為，糖尿病歸于消渴范疇，是由于多種原因導致陰津虧損、燥熱偏盛。為中老年人的常見病、多發病，當久病失治，不知調攝，繼可變證百出。臨床可出現癰疽、白內障、雀目、耳聾、肺癆、水腫、血瘀證、厥脫等種種變證[7]，現代醫學認為，糖尿病的基本病理生理改變為胰島素的絕對或相對不足，引起機體一系列的代謝紊亂，其并發癥遍及全身各個組織器官，發生與糖尿病遺傳易感性、發病年齡、病程、代謝紊亂和病情控制程度有關。
本研究中住院糖尿病患者死因前5位依次為：心血管病24.47%、肺部感染10.77%、腫瘤8.63%、腦梗死5.08%、腎功能不全5.04%。死于心血管系統疾病并發癥者居首位39.55%，與國內外大部分糖尿病患者死因報道基本一致[8-10]，其次為肺部感染、腫瘤、腦梗死、腎病。作為糖尿病大血管病變死因分析，心血管病與腦梗死病死率合并后為24.47%，較低于其他臨床報道[11-14]。
此外，糖尿病常導致免疫功能紊亂并引發多部位的感染，以肺部感染率較高。同時也是糖尿病患者死亡的主要原因之一[15-16]。肺部感染的發生率與糖尿病患者年齡、病情及血糖控制情況密切相關。本研究中糖尿病死亡人群合并肺部感染10.77%，僅次于高血壓病。
3.2 糖尿病患者死亡時辰與節氣分析
時辰是中國傳統計時單位，以地支為名稱共12個單位。中醫時間醫學常以此來闡述人體生理和病理的相互關系。本研究顯示糖尿病患者死亡時辰以申時（15：00～17：00）、酉時（17： 00～19： 00）死亡人數最多，陽明欲解時的“申酉戌”在六經欲解時中所占比例最高，可見糖尿病終末期與陽明病的發展規律一致。《素問?陰陽別論篇》曰： “二陽結，謂之消。”《素問?陰陽類論》曰： “所謂二陽者，陽明也。”二陽為陽明，陽明氣化為燥金之氣，其氣乖則易結而化熱，燥氣獨盛而成消，消則指消渴病。說明陽明之腑胃和大腸與消渴病具有密切關系，陽明之腑胃腸是消渴病發病的重要病位[17]。另有學者從200余例2型糖尿病患者中調查糖尿病人群的體質，發現陽明胃熱體質明顯多于太陰體質，且陽明體質患者的并發癥多于太陰體質患者（P
從死亡節氣層次上看，節氣為大寒時死亡人數雖然最多，但與其他季節死亡人數在節氣分布和死亡人數上無較大差別，故糖尿病死亡人群在節氣分布上無顯著規律。
3.3 糖尿病死亡人群合并用藥規律分析
本研究結果表明：糖尿病死亡人群聯合用藥規律中，胰島素、呋塞米、多巴胺、尼可剎米、碳酸氫鈉聯合使用的頻率最高，中藥三七、柴胡等與西藥聯合使用頻率次之，而中藥之間聯合使用的頻率最低。可見，臨床上治療糖尿病時，是以化學藥物為主，中藥為輔的模式。糖尿病晚期的病人，合并疾病較多，病情危重，故用呋塞米降低血壓，碳酸氫鈉糾正糖尿病酮癥酸中毒所致的電解質紊亂，多巴胺、尼可剎米均為搶救用藥，多巴胺收縮周圍血管，尼可剎米興奮呼吸中樞，西藥的使用基本符合糖尿病臨床用藥指南。并采用中藥三七、柴胡等中藥輔助治療。有研究顯示：消渴病與血瘀證有較高的相關性，瘀血既是糖尿病血管病變的致病因素，也是病理產物，血瘀是糖尿病并發癥發生的重要病理機制[20]。因此，在治療過程中應用活血化瘀方法至關重要。《本草綱目》云：“味微甘而苦，頗似人參之味”；“凡杖撲傷損，瘀血淋漓者，隨即嚼爛罨之即止，青腫者即消散。大抵此藥氣溫、味甘微苦，乃陽明、厥陰血分之藥，故能治一切血病”。現代藥理研究顯示三七可以使糖尿病患者血液黏稠度降低，對糖尿病血管病變有積極的防治作用[21]。柴胡亦是治療糖尿病的常用中藥，等在總結仝小林教授治療糖尿病經驗一文中指出：糖尿病的病機多為肝郁氣滯、膏濁內蘊、瘀血阻滯，用大柴胡湯配合活血化瘀藥治療[22]。
3.4 基于HIS數據研究的局限性
由于醫院地域分布情況和級別的局限并且存在數據缺失、錯誤數據、重復數據等混雜因素而且數據大部分來自于西醫院，中醫院數據相對較少，缺少詳細的中醫證候分布情況以及中醫臨床合并用藥信息等，可能導致研究結果存在偏倚。但本文數據來源于真實世界中20家三級醫院真實、客觀的臨床實效。因此，基于HIS數據開展研究可以發現臨床工作中的潛在規律，這些重要的，客觀的臨床數據為我國糖尿病的防治提供強有力的科學依據。
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