物联网技术和应用
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物联网技术和应用范文第1篇
关键词：物联网 RFI EPC系统 海事监管
中国海事多年来坚持以科技和信息化为手段和保障，依托已全面覆盖直属海事系统、长三角及水网地区地方海事局的海事信息网，不断提高海事监管、应急反应和航海保障等各项海事监管水平。依托物联网技术，主要在通航环境、航标管理、船舶管理等领域形成了水上交通监管要素的身份识别、精确感知、信息传输及综合利用等物联网技术应用环节。
1、通航环境
目前关于通航环境方面的物联网应用还处于初期阶段，在一些主要港口的通航水域的水上和水下，通过建设水文、气象观测站点，实时对潮汐、潮流、风速、风向、能见度、温度、湿度等环境数据采集，并建立信息处理和系统，为船舶交通管理、应急反应、防潮、防汛及防台预警等奠定基础，实现了与船舶安全航行密切相关的助航要素的智能采集、处理和综合应用。广东海事局在珠江口建立了主航道两侧的八个水文站和一个数据处理中心，以5分钟为周期实时采集水文信息数据，经CDMA通信网络传送回数据处理中心，经汇总处理在水文信息服务网站上更新显示。
除了水文、气象数据之外，为全面感知通航水域海底地形地貌，真实展示航行环境，天津、上海和广东海事局的海测大队通过应用多波束扫侧、侧扫声纳、磁力仪、声跟踪系统、水下机器人等具有高新技术含量的海洋环境探测和识别设备，有效提高了测绘工作水平和应急反应能力，在航海保障和应急搜救中发挥了重要作用，为通航环境的恢复、减少财产损失等提供了有利条件。
2、航标管理
中国海事针对航标管理分散、条件恶劣的特点，积极运用相关物联网技术，逐步摆脱依赖由航标管理人员巡检或过往船舶报告航标异常而实施维护的模式。通过在航标上安装数据采集系统，集成了GPS定位、灯器能源、灯器运行控制、碰撞检测、倾斜检测等传感设备，并根据航标各自特点，因地制宜的运用VHF无线局域网、GSM/GPRS通讯网、北斗卫星通讯网及互联网等数据传输技术，在航海保障中心建立基于GIS的航标助航服务管理系统，实时获取航标地理位置、工作状态、电源系统等各部分工作参数，并有效确定航标故障，从而实现了航标管理人员对航标状态的远程感知和处置。目前已经广泛应用于灯浮标、灯塔、灯桩和导标等助航设施中，从而大大提高了航标可利用率、应急恢复能力及管理效率。目前，全国四大海区航标遥测遥控终端占比达到60%以上。
3、船舶管理
船舶管理作为海事监管基础和重点，中国海事一直不遗余力的围绕船舶管理积极引进和开发相关科技信息化系统，通过运用AIS、VTS、RBN/DGPS、LRIT、VHF、CCTV等技术手段，不断扩大系统部署的覆盖范围，并以行政强制力保障船舶对上述系统数据采集终端的安装和应用，通过上述各类技术手段的综合运用实现数据采集的互补和融合，提升船舶采集数据的精度；同时在数据传输环节综合运用微波、卫星、MSTP、SDH等无线或有线通信传输手段；最后在通过数据中心建设，以GIS平台为载体，实现各类采集数据的综合运用，利用数据挖掘技术从而实现船舶管理的可视化和综合化。从而基本上构建了船舶身份识别、船舶精确感知、信息传输及船舶采集数据综合利用等依托物联网技术实现了船舶综合管理。主要应用系统情况简要说明如下：
船舶自动识别系统（AIS）。AIS是基于自主时分多址（SOTDMA）和GPS等现代通信及网络技术，通过船载与岸上基站的AIS收发器在船舶之间、船舶与基站站之间建立信息交互平台。目前中国海事局建设的中国AIS岸基网络系统，由264座基站组成，通过VHF频段和有线通信传输手段实现与AIS国家数据中心互联互通，实现覆盖我国99.97%的沿海水域和4大水系的内河高等级航道，是全球规模最大的AIS岸基网络系统。目前AIS是沿海船舶管理主要应用的技术手段之一。
船舶远程识别和跟踪系统（LRIT）。LRIT是利用卫星定位和通信技术获取船舶身份、船舶位置与对应时间等识别跟踪信息，并发送给船旗国所指定的数据中心进行储存和处理。LRIT由于具有全球覆盖的特点，在反恐、环保、搜救和航行安全、海上保安等领域具有非常重要的作用。
船舶交通管理系统（VTS）。VTS是利用雷达、CCTV和微波传输等通信设施监控航行在港湾和进出港口的船舶，并给这些船舶提供航行中所需的安全信息的系统。“十一五”期间，中国海事局建成了覆盖我国主要航道、港口的VTS中心28个，雷达站91个，实现了沿海主要港口和水道都能利用VTS进行船舶动态监控和服务，当前，VTS仍在补点和覆盖完善中。但从严格意义上，VTS并不完全具备物联网技术的全部特性，但其经过人工标识和与AIS识别船舶融合，在信息服务、助航服务、交通组织和联合行动等海事监管职责中发挥举足轻重的作用。
无线电指向标-差分全球定位系统（RBN/DGPS）。RBN/DGPS是一种新型、高精度、全天候的海上导航定位系统，它利用航海无线电指向标来播发差分修正信息，向用户提供高精度服务的助航系统。主要由基准台、播发台、完善性监控台和监控中心组成。该系统定位为船与船这一物物通信。自1995年起，逐步建成覆盖我国沿海的RBN/DGPS台站21座，信息作用距离300公里，定位精度优于10米，就其覆盖范围而言，延伸VTS和AIS的作用距离，为船舶航行、航道疏浚、航标布设、海道测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，促进航行安全。
上述技术除RBN/DGPS应用于船与船的物联外，其他技术实现所采集的数据再结合CCTV、数据中心动态、静态等信息，通过整合到GIS平台，为海事管理、应急辅助指挥和航海保障提供了智能管理和可视平台，从而使得数据综合应用和决策分析得以初步实现。
4、其他管理
在应用物联网技术方面除了上述海事对外服务和监管外，在海事系统内部的综合管理和拓展信息采集等方面，各直属局也在不断拓展。比如天津海事局研究开发“测绘设备进出库自动感知管理系统”，通过采用RFID、条形码自动识别技术与通信技术等物联网技术，结合移动式PDA电子标签感应器和设备管理系统形成了RFID监管网络，对每台加装电子标签的设备实行出入库智能识别，提高了设备管理效率。比如江苏海事局的移动执法终端项目“海事通”和浙江海事局的船载无线综合指挥系统，分别应用移动终端和在海巡艇上部署微波无线通信机，延伸了信息采集的触角，在各自海事监管领域发挥举足轻重的作用。上述各项物联网方面的应用都具有较高的推广应用价值。
海事监管应用物联网技术的发展需求和存在问题分析
尽管物联网技术已经在海事监管中得到了局部的应用，但由于物联网技术和海事监管均处在发展变化中，距离“全面精准感知，实现智能海事”还有相当漫长的道路要走。当前全球物联网尚处在概念、论证和试验阶段，仍处于攻克关键技术、制定标准规范和研发应用的初级阶段，实现物联网需要解决一系列的问题。包括在传感器核心芯片等方面存在核心技术的瓶颈、还未形成标准规范、信息安全问题有待解决、接入层统一协议有待制定、IPv6转型迫在眉睫等若干问题。物联网发展过程中的迂回曲折及现阶段的技术局限一定程度上影响了其在海事监管的应用。
除了物联网技术发展本身面临的挑战外，结合海事监管本身的发展需求和综合分析现阶段应用物联网技术情况，在海事监管领域存在以下问题善待解决：
1、统一的海事标准体系有待建立
发展智能海事，其基础是实现海事监管对象的精确“感知”，建立海事监管的“电子镜像”，实现信息共享及综合处理。虽然海事监管信息化及物联网领域已经建立了一系列的技术标准，但仍难以满足海事监管的发展需求。现有的物联网应用物件标识各自独立，导致形成信息孤岛，这与物联网要求的物件唯一标识的目标想违背。
2、进一步提升和完善精准感知体系
海事监管的精准感知体系，在现有的包括AIS、LRIT、VTS等技术手段中，由于各有各自的技术局限性，主要在采集感知和数据传输方面存在问题。数据采集是物联网实现“物物相联，人物互动”的基础，物联网的数据采集包括传感器技术、嵌入式系统技术、采集设备和核心芯片，通过对采集设备获得的各种原始数据进行必要的处理，以获得与目标事物相关的信息。在海事监管现有数据采集技术手段，一方面存在标准不一、采集内容单一的问题，另一方面在交通要素涉及面和地理覆盖面各有优劣，进而引发采集数据精度的问题，采集数据的精度是建立精准感知体系的关键要求之一。精确感知，顾名思义，必须具备在普适条件下的数据采集，具备高度的稳定性和可靠性，避免出现在互联网网络不通、邮件丢失等现象，海事监管涉及安全方面的职责对这方面要求尤其突出。
3、进一步完善感知传输体系
感知传输体系完善当前主要体现在数据传输效率和数据传输安全问题，除了现有的采集系统应用的传输手段外，随着物联网的发展，各种不同无线通信技术与网络结构不断融合，包括无线传感器网络、RFID网络、手机网络、3G通信网络、微波及卫星传输网络及有线宽带等，通信网络环境愈发复杂，其承载各类业务的基础网络安全性问题比现有网络系统更加复杂，多种复杂异构的通信系统会由于自身特点对整体安全问题带来影响。这与海事监管具备严密安全性和可控性要求相去甚远，还有漫长的道路要走。因此水上交通监管要素间的信任关系、前端无线接入的认证和安全通信及安全体系的扩展等方面的研究进展是解决采集数据安全传输问题的关键。
4、进一步提升各类海事信息资源综合应用
物联网技术和应用范文第2篇
[关键词]物联网；移动通信；网络资源管理
[中图分类号]TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）05-0007-01
物联网技术与应用是近十几年来兴起的一种全新的智能网络技术，被看作是信息领域的一次革命性的变革，越来越受到人们的重视，其发展十分迅速，应用的范围领域越来越宽。
移动通信技术在民用领域已经发展多年，技术上比较成熟，已经由第二代（the 2nd Generation，2G）通信技术发展到第三代（3G）通信技术，甚至第四代（4G）通信标准也在许多重点城市和地区开始试运行。
由于移动通信服务使用上的便捷性，使得移动通信的应用已经融人到人们的日常生活当中，越来越深刻地影响着我们的生活方式和通信方式。基于这一点，对移动通信网络技术的理论与技术方面的研究，一直以来都是学术研究和工程领域研究的重点课题。
1 物联网技术
美国麻省理工学院在1999年建立的自动识别中心，提出了网络无线射频识别（RFID）系统的概念。这个系统可以把所有有形的物品，通过射频识别等传感设备，与互联网进行互联，从而达到实现系统内个体的智能化识别与管理的目的，这便是物联网概念的最初来源。
2005年，国际电信联盟ITU（International Telecommunication Union）在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，正式确定了“物联网”的概念，并了题为《ITU Internet reports 2005—the Internet of things》的报告，在报告中详细介绍了物联网的基本特征、相关的应用技术、技术发展面临的挑战以及物联网在市场推广中的机遇。ITU在报告中指出：我们正处在一个全新的通信技术发展的时代，信息交互与通信技术发展的目标，已经从原来的满足人与人之间的沟通目的，发展到为了实现人与物、物与物之间的连接，一个无所不在的物联网通信的时代即将到来。
由此可见，物联网技术的发展，突破了信息交互双方的“人”的属性的限制，将传统的信息通信网络延伸到了更为广泛的物理世界，将连接扩展到了物与物以及人与物之间，从而形成了一个物的联网的世界，即物联网。
物联网技术的基本特征主要包括以下三个方面：
（1）全面感知的特性：物联网技术可以利用射频识别、二维码、传感器等多种技术来随时随地的对网络成员进行信息的采集。
（2）可靠传输的特性：通过将物直接接人信息网络，需要通过可用的多种通信网络进行信息交互和共享，以保证信息传输的可靠性。
（3）智能处理的特性：通过使用多种智能计算技术，从而对采集到的海量的物体数据和信息进行处理，以实现智能化的决策和控制。
2移动通信网络资源管理
移动通信网络资源管理作为移动网络通信的核心和关键技术，主要职能是对移动通信网络中有限的资源进行合理地分配和管理，并可以在网络负载和资源的空间分布不均匀的情况下，能够及时调整可用的网络资源，从而保证移动通信系统的可靠工作。
不同种类和技术基础的无线通信网络，其所采用的信号传输技术、多址接入方式会有所不同，相应的通信网络资源的管理机制也会存在诸多的差异，但是，移动通信网络的资源管理问题，就其根本目标，可以分为两个方面，一是实现既定的用户级目标，二是实现通信网络的系统级目标。通常，用户级目标的实现，主要体现在通信网络使用中的用户体验上；而系统级目标是从技术的角度考虑，达到最大化系统吞吐量或者频谱利用效率、提高移动网络的系统发射功率的效率等几方面，具体的研究内容包括以下几个方面：
（1）功率控制：其主要目标是，在维持通信链路服务质量的前提下，尽可能减小通信时的功率消耗，从而节约能源，延长移动通信终端电池的使用时间。
（2）切换控制：当移动通信的终端从一个基站的服务当中切换到另一个基站的服务当中时，需要尽量保证该用户的通信服务不被中断。
（3）接纳控制：在保证已经连接进移动通信服务网络的用户的正常业务使用的同时，应该尽可能地接纳更多用户，从而更有效地利用网络资源，最大化移动通信网络的综合性能指标。
（4）调度机制：使接入网络的各分组用户，能够充分合理地利用通信网络的资源，合理分配数据传输速率和分组长度。
（5）负载控制：在移动通信网络过载或即将过载时，需要即时进行网络资源调整，从而保证通信网络的稳定可靠运行。
3物联网技术与移动通信网络资源管理的契合点
通过以上的分析，我们可以看到，移动通信网络资源管理的核心问题，即是对网络资源的合理分配问题，而网络资源得到合理分配的前提，是对资源的属性、分布等信息的全面、有效、快速的掌握，并将这些分布与控制信息可靠地传输到网络资源管理节点，通过更高效合理的智能资源分配算法，来对有限的通信网络资源进行整合安排，这些移动通信网络资源管理需求，恰恰是物联网技术所反映出的基本特征，也即是说，通过使用物联网技术，可以更加恰当、高效地完成以上的资源管理任务。
4结论
移动通信网络资源管理是移动通信网络应用的核心问题，是无线网络通信领域研究的重要课题，其目的在于通过功率控制、切换控制、接纳控制、调度机制、负载控制等技术，在保证通信网络服务质量的前提下，合理、高效地利用网络资源，从而提高移动通信网络的综合性能。
利用物联网技术，可以很好地解决移动通信网络的资源管理问题，并且物联网在信息采集层上的优势，可以更加全面、实时地采集移动通信用户的非隐私眭信息，从而提高移动通信应用的商业价值。因此，研究基于物联网技术的移动通信网络资源管理技术，是值得我们下大力气研究的课题。
参考文献
[1]刘云浩.从普适计算、CPS到物联网：下一代互联网的视界[J]中国计算机学会通讯，2009，502）：66 69
[2] International Telecommunication Union，Internet geports 2005：TheInternet 0f thingslRI.Geneva：ITU，2005
[3]沈苏彬，范曲立，宗平等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2009，29（6）：1-11
物联网技术和应用范文第3篇
关键词：智能家居；物联网技术；物联网应用；邬贺铨
在今年年初，工信部正式的《物联网“十二五”规划》别提到：到2015年，我国要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。在规划中明确指出要加强的9个重点领域应用示范工程中，智能家居赫然在列。作为物联网最贴近民生的重点应用之一，智能家居行业的发展有了政策层面的支持。慧聪智能家居网记者在日前召开的第三届中国物联网大会上，有幸遇到刚刚演讲完毕的邬贺铨院士，并进行了简短的采访。
三要点解析智能家居在物联网中的应用
作为光纤传送网与宽带信息网专家，邬贺铨院士还是中国电子学会物联网专家委员会主任，他对于国内物联网行业的推进做出了巨大贡献。智能家居是物联网很重要的应用组成部分，与老百姓生活紧密相连，邬贺铨院士曾在多个场合表示智能家居市场很广阔，由于贴近民生，推广要求比较迫切。当笔者问及智能家居在物联网领域的应用时，邬贺铨院士总结了三个部分的要点：
第一，从欧盟的观点来讲，物联网的发展首先就是从智能家居开始的，相比于其他领域，智能家居会比较容易一些，不存在垂直行业应用的探讨，不需要过多地讨论商业模式。
其次，对于我们国家来讲，老百姓关心的智能家居不是说能够远程打开空调，不是能够坐在客厅控制窗帘，这些都是没有意义的，这仅仅是一种展示而已。那么真正有意义的智能家居是什么呢？邬贺铨院士认为：“中国是独生子女和老龄化的家庭，对独生子女的看护、对老人的照护这些都是很重要的，还有现在大家都很关心的医疗问题。尽管我国在大力推进医保、医改政策，但是看病难、看病贵也不是一下子就能解决的问题，所以，我们希望不能是有病的时候才看病。”在智能家居系统中应当有检查健康指数的传感器，时时刻刻能够了解主人目前的健康指数，发现指标不对，可以马上采取治疗措施。家庭成员中有人生病了，在家中无人的情况下，应能够通过智能家居系统的联动及时得到治疗。据笔者了解，早在去年9月份，“智慧养老”就已经进入了公众的视野，物联网“智慧养老”项目在南京鼓楼区推行两个试点小区。比如，借助手腕式血压计、手表式GPS定位仪等，就可以随时随地监测老人的身体状况，做一个随身携带的“药匣子”，发挥“隐形伴侣”的作用，不仅时刻保护老人的安全，还能全方位监测老人的健康状况。
邬贺铨院士谈到的第三点是关于家庭安防的。他说，每个家庭尽管家产不多，但也不希望有小偷光顾，所以，家庭安防相当重要，也是智能家居在应用中的关注点。可以在窗帘上装传感器，有门禁系统可以进行远程监控。当有人侵入时，可以联系小区的保安，也可以通过手机、视频、邮件等形式联系到住户，即使在办公室里也能了解家中的情况。这就是智能家居给我们生活带来的安全、舒适和便捷。
智能家居的设计要切合百姓需求
在接受慧聪智能家居网的采访中，邬贺铨院士总结到：“智能家居的设计是切合中国老百姓的需求的，是老百姓愿意为此买单的，智能家居在物联网中是很好的应用。”据了解，截至2011年底，我国已经有5.13亿网民，其中家庭宽带用户将近4亿。国家推进三网融合，目前试点城市已经有42个，各家通信运营商也在争相推进光纤到户。光纤到户给智能家居提供了很好的条件，但是智能家居在市场推广方面依然遭遇诸多瓶颈，目前的现状是仅存在于高端别墅和私人豪宅中，对于普通百姓来讲还是没有条件去享受的奢侈品。
针对这一问题，邬院士认为，智能家居的费用还是贵了些，这就需要厂家想办法把成本降下来。另外还要可信，安装智能家居后用户的一些信息需要传给小区的管理部门，家里都是有一些隐私的，有没有足够的可信性对于用户来讲是相当有必要的。比如在窗户上安装传感器，窗户打开有人进来不通过小区的管理部门直接就报警，那么如果信息不可靠怎么办？这些因素都会影响推广。从产业部门来讲，降低成本，提高可靠性，能做出一些很好的示范，要让百姓切实感受到用智能家居是有价值的。
媒体传播要落到应用 品牌推广要扎实工作
物联网技术和应用范文第4篇
关键词：物联网 野外探测基地 实时监控 综合管理
中图分类号：P715 文献标识码：A 文章编号：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-气象综合探测基地于2010年9月建成，是国内第一个天文与气象相结合、科普与业务相结合的综合探测基地。基地占地面积超过2.9万m2，位于临海的一座山上且远离市区。基地内除布设有专业天文及气象探测设施外，还建有发电、配电、消防、生活供水、中水处理、视频监控等9套辅助运行系统，运行监控管理工作压力十分巨大。在基地建成的初期，通气、供水、供电及消防设备时有故障，自基地建成以来，经历过发电机输出功率不正常、水温异常、水泵故障失灵、蓄水池水位过低、机房温湿度不正常等多种问题，这些问题影响了基地的正常运转。由于远离市区，基地日常驻守的业务人员数量极为有限，仅靠驻守基地的工作人员人工巡查，很难及时发现问题，从而使得基地不能充分发挥其应有的作用。
事实上，西涌天文-气象综合探测基地所面临的问题，也是国内多数野外大型科学探测基地共同面临的问题。依靠科学技术提升综合监控和管理能力，及时发现各种设备故障，从而提高排除故障的效率，是解决这一问题的必然途径。而解决这一问题的关键，在于及时获得关于设备运转情况的第一手数据，以帮助判断设备的状态，为分析处理故障提供有效支撑。
国际电信联盟（ITU）指出，信息与通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，而万物的连接就形成了物联网，它是对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力的链接物体与物体的信息网络，全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征[1]，随着物联网技术的日益发展及成熟，运用流行的物联网技术进行开发建设已成必然。近年来，物联网的应用已渗透到各行各业的信息化管理系统当中，诸如交通、农业、气象、医疗等，各行业的智能化管理水平已得到显著的提升[2-6]。将物联网技术用于西涌天文-气象综合探测基地的管理，建成电子化的基地综合管理系统，不仅有助于解决实际问题，直接提升基地的智能化管理水平，也将为国内其他类似基地解决共性问题提供有益的参考。
1 需求分析和功能设计
总体目标：基于物联网技术简称基地综合管理系统，通过该系统可以有效进行设备运行监控，并对基地业务人员进行动态管理，从而提高整个基地的管理效率。实现管理过程的电子化，易于统一归档和存储，为查询统计以及相关物业、维护等事务的跟踪提供技术支撑。
具体需求：（1）对供水系统运行数据实时监控，包括：净水池水位、原水池水位、水净化系统运行状态（工作、待机、故障，下同）、滤芯更换记录、水泵运行状态、蓄水池水位、柴油机状态、加压水泵运行状态、中水处理系统运行状态；（2）对供电系统运行数据实时监控，包括：配电室电器控制设备运行状态、主要参数，发电机状态、开关机记录，发电机房温、湿度，UPS工作状态；（3）对基地网络状态实时监控，主要指基地的光纤工作状态；（4）实时调阅所有安防视频；（5）对消防系统实时监控，包括：七氟丙烷消防系统状态、消防水水位信息、消防水泵状态、消防器材档案；（6）具有阈值触发短信告知功能，当关键设备出现故障，状态信息有所改变时，自动发短信到系统管理员处；（7）可实现人员动态管理，诸如排班、考勤等。
性能需求：服务器端响应时间（从点击了一个页面计时开始，到这个页面完全在浏览器里展现计时结束的这一段时间间隔），数据库信息检索时间最大不超过2 s，平均时间在0.1～1 s以内。客户端响应时间，页面载入时间最大不超过8 s，平均时间在1～3 s以内。CPU占用率：最大80%，正常20%，内存使用率：最大1G，磁盘存储空间不超过50G。单台服务器并发用户数500。
2 功能实现
本系统开发环境基于ECLIPSE平台，使用JAVA进行开发，主体采用B/S架构，便于获得授权的管理人员通过IE浏览器进行查询、分析。系统采用模块化的设计，可以很容易的增加、删除、更新内容模块；系统开发尽可能采用开源软件，或者在其上做开发，以降低开发维护成本。系统总体架构包括6大功能模块，即设备状态实时监控、安防系统状态监控、天文观测设施管理、综合行政、管理人员、管理系统管理及30个小功能模块组成。系统的结构概念图如图1所示。
2.1 硬件设备运行的数据采集
考虑前端设备大部分是基于RS232和RS485的通讯，而且比较分散。但是内以太网络布设较为方便，因此采用RS485转以太网，接入企业网的通讯模式。由于数据的存储量大，而且用户要求进行数据接入服务，所以采用网络数据库SQLServer，以方便用户使用。
对接入设备提供了统一的接口，进行程序开发即可将其他设备接入系统，以发电机、UPS、电量仪以及PLC设备为例分别予以说明。发电机提供了MODBUS通讯协议，也可通过统一接口成功接入。UPS是艾默生Hiplus系列，提供了通讯协议，也成功接入。电量仪协议提供不完整，而且型号不一，协议虽均为MODBUS类型协议，但是并不完全符合MODBUS规范，通过分析其通讯的数据包，进行数据移位比较后寻找出每个协议的具体数据格式，经过多次调试分析，最终也成功接入。一台PLC设备提供了MODBUS接口，根据厂家提供的连接通信参数，成功接入；另一台PLC无法提供现成协议，通过查阅多方资料[7-8]，了解到PLC设备的数据通讯口可通过PPI协议进行数据访问，而PPI协议是西门子的内部协议，参阅该协议的相关资料后，开发出专用的程序来访问，最终也实现了PLC设备的接入。
发电机、UPS电量仪、PLC等设备的成功接入，为实现后台程序统一数据管理起到了决定性作用，使得各“物”的信息最终得以“联网”。数据的采集通过采集终端的开放型TCP/IP接口为后台程序的数据读取提供了连接的桥梁，实现了通过物联网实时数据的读取。
由于有后续二次开发有数据接入的需求，本系统专门定制了一个数据库的表，开发了一个专门程序利用系统的开放型TCP/IP接口，从数据库的实时库中读取数据，保持数据为最新状态，二次开发只需直接访问这个表调取所要的数据，这样解决了直接基于TCP/IP端口访问可扩展性不强、数据量大时访问效率不高、数据的实时性很差、编程难度大，SQL语句也较为复杂等一些弊端。
2.2 功能模块的设计及集成
采集端承担了对本地或远端监控模块的数据采集、数据分析、数据保存和数据转发等功能。而监控端则以图形、列表、文字、仿真控件等多种形式将被监控设备的运行参数展现在用户面前。通过监控系统用户可以实时监测设备的运行状况，及时提示设备的告警，迅速地对远程设备进行遥控。除此之外，监控系统还具有快捷的浏览方式、声光告警提示、告警自动通知、自动化的值班派单系统等强大的功能。
系统承担的综合管理功能包含安全性管理、监控设备的管理、人员管理、工程资料的管理以及运行数据管理，报表等。配置有3部分：分别是采集配置、监控配置和基础数据定义。采集配置是根据具体的硬件模块结构来进行配置。监控配置是用户的界面配置。基础数据定义是维护系统运行的一些通用化数据定义，不涉及到具体的监控对象。它们之间的关系如图2所示。
系统可以实现多平台监控，每个监控台可以配置独立的监控界面和监控对象组合。同时也可以为上级监控中心提供数据服务，组织成多层分布式监控系统，可查询历史数据以及在线控制等，如图3所示。
3 应用及成效
建成后的西涌天文台综合业务管理系统如图4所示，从图4中不难看出，系统一目了然地集中展示了关键系统的运行状态。
从系统投入使用近两年来的成效来看，使基地管理工作化繁为简、化难为易、条理清晰、数据准确及时，大大提升了管理人员的工作效率、减少了工作强度。如图5。
在两年中，通过该系统发现的问题及排除故障的典型案例包括以下4方面。
（1）发电机房环境检测湿度出现异常高值报警13次，通过西涌天文台综合业务管理系统报警短信通知，基地管理人员及时通知驻点电工及时开启通风及抽湿机处理，防止温湿度传感器及烟雾传感器因潮湿造成的误报，防止消防系统因误报警而触发七氟丙烷气体的喷发，避免了不必要的经济损失。
（2）原水池水位检测报警1次，通过西涌天文台综合业务管理平台报警短信通知，台办通知驻点物业工程人员现场检查，发现山下水泵房由于长时间没有下雨而缺水，西涌天文台驻点工作人员在未知的情况下正常用水，最终原水池水位下降到报警值。根据该警示信息，使得工作人员得以及时做好缺水的应对工作，同时避免了水泵因空转而造成损坏。
（3）通过西涌天文台综合业务管理系统的投入运行，管理人员获得了大量基地的运行数据，结合西涌天文台的实际需求，通过科学设备调整运行方式和运行参数，延长设施设备使用寿命，提高能源效率，降低运行成本，据供电局所提供的数据表明，西涌天文台2013年度总能耗比上一年度减少了9.93%，有效实现了节能环保的目标。如图6。
（4）系统投入使用以来，位于野外的西涌基地未发生过任何安全生产责任事故，系统故障总能及时发现并得到快速修复，大大减少了管理人员往返野外基地的次数，降低了因设备故障导致的各类损失，每年约能为所在单位节约人工、能耗、交通等费用10万余元，3年来的累积效益已大大超出建设系统的投入资金。
4 结语
该文介绍了基于物联网的气象探测基地管理系统的开发思路，并以“西涌天文台综合管理系统”为实例，进行系统应用说明。随着物联网技术一日千里的发展，相信在不久的将来将出现更多基于物联网的通信接口协议、采集器及应用传感器，将会有更多的设备可纳入到统一的平台，进行更智能的集中管理。
参考文献
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物联网技术和应用范文第5篇
[关键词]糖尿病；中医时间学；医院信息系统；真实世界；联合用药
[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
糖尿病是一组由多种原因引起的胰岛素分泌或作用缺陷，以慢性高血糖为特征的内分泌代谢病。典型临床表现为多饮、多食、多尿及消瘦。由于长期碳水化合物以及脂肪、蛋白质代谢紊乱可引起多系统损害，导致心、脑、肾、眼、神经、血管等器官慢性进行性病变。严重者可发生急性代谢紊乱，如酮症酸中毒、高渗型昏迷且易诱发各种感染[1]，其急慢性并发症，尤其是慢性并发症累及多器官受累而且致残、致死率高，是导致死亡的重要原因。为了解糖尿病死亡人群的临床特征及联合用药规律，本研究依托全国20家三级甲等医院信息系（hospital information system，HIS）中糖尿病死亡人群住院信息，重点对其临床特征及中西药物使用情况进行分析，为临床医生更好地认识该疾病特点并制定相应的防治措施提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 数据来源
数据来源于中国中医科学院中医临床基础医学研究所构建的HIS数据仓库，包括全国20家三级甲等医院2002年2月至 2011年5月的HIS数据[2]，每条数据记录主要包括患者一般信息、诊断信息、医嘱记录等[3]。
1.2 数据提取
由于临床上的糖尿病以2型为主，故本研究纳入第一诊断为“2型糖尿病”的患者。并剔除以下病例：年龄大于100岁以上、医疗费用小于1 000元、住院大于365 d者。年龄大于100岁的患者的情况相对于总体人群偏离较大，容易造成偏倚，故剔除CBH2015sah；医疗费用小于1 000元的患者多为临时办理出入院周转的特例，故剔除；住院大于365 d者，由于住院时间过长，多为极特殊的病例，亦容易造成偏倚，故剔除。最终纳入患者790例。
1.3 数据的规范化
参照国际疾病分类（international classification of diseases，ICD）第10次修订本《疾病和有关健康问题的国际统计分类》[4]对西医诊断信息进行规范化；参照《中医诊断学》[5]、《糖尿病中医防治指南》[6]对中医诊断信息、中医证候信息进行规范化。
1.4 统计软件及分析指标
采用SAS 9.3统计软件对数据进行分析，分析指标包括年龄、性别、职业、入院科室、中医证候、入院节气、死亡节气等。采用SPSS Clementine 12.0对联合用药数据进行关联分析，寻找药物之间的相关性。
2 结果
2.1 一般资料
790例糖尿病死亡患者中，性别缺失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）；年龄记录缺失24例，患者年龄中位数为73岁，年龄分层中75～89岁患者最多，共328例（42.82%），其次60～74岁患者272例（35.51%），可见老年人居多。45～59岁患者139例（18.15%），35～44岁患者12例（1.57%），90岁以上15例（1.96%），各个年龄层男性患者均大于女性。
职业分布中，55.06%是劳动者，21.52%是公务员，7.85%是军人，6.33%专业技术人员，8.23%为其他，教师和服务性工作人员均为0.51%。
地域分布中，华北地区最多，共483例（61.13%）；其次为华东地区，共126例（15.94%）；西北、西南地区相当，分别为61例（7.7%）和64例（8.1%）；华南地区28例（3.5%）；东北地区最少，为4例（0.5%）。
2.2 入院信息
患者入院方式记录缺失41例，其中，门诊入院的499例（66.62%）；急诊入院的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，神经科最多，为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%），内分泌科66例（8.35%），泌尿科60例（7.59%），其他科室55例（6.96%），肿瘤科54例（6.84%）等。
2.3 入院节气
将790例患者的入院时间转换为对应的节气，对入院节气进行描述性分析，绘制雷达图，由雷达图可知，大寒节气时入院患者最多，大部分入院患者集中在小满到立冬之间，见图1。
2.4 合并疾病
将790例糖尿病死亡患者按年龄、性别分层排名前10位合并疾病情况见表1，2。
通过表1可以发现，糖尿病死亡人群合并疾病较多的有高血压病、肺部感染、冠心病、脑梗死、肾功能不全。性别层次看，男性与女性发病情况与全人群发病情况一致；年龄分层方面，35～44岁年龄段死亡人数较少共12人；45～59岁年龄段137人合并疾病例数196例，其中合并病最多的为肺部感染，其次为高血压病；60～74岁年龄段271人合并疾病452例，其中最高为高血压病，其次为肺部感染、冠心病；75～89岁年龄段327人合并疾病例数712例，其中高血压病最多，其次为肺部感染、冠心病；90岁以上15人合并疾病例数为41例，高血压病占首位，肺部感染、冠心病位居其次。可见各个年龄阶段疾病分布差异较小，随着年龄增长，高血压病、肺部感染、冠心病比例上升。
2.5 用药情况
2.5.1 常用中药及西药 790例患者中，665人有用药记录。共使用763种西药和289种中药，按使用频率前10位的西药和中药排列，见表3；按药物作用使用频率前10位的西药和中药排列，见表4。
由上表可知，常用的前10位中药分别是三七、柴胡、麝香栀子郁金冰片、甘草酸、复方甘草、麻仁胶囊、小檗碱、参麦注射液、水蛭地龙；常用的前10位西药为胰岛素、多巴胺、呋塞米、碳酸氢钠、尼可刹米、肝素、利多卡因、复方氨基酸、氨溴索。由表3可知，作用类型中，中药活血化瘀通脉舒络比例最高、其次为清热解毒、通便、止咳化痰平喘、发汗解表清热解毒；西药中最高为降糖药、抗生素、营养剂、血管收缩剂、利尿剂。
2.5.2 联合用药规律 采用关联分析方法，分析药物联合使用的规律。包括1种中药合并1种西药规律、1种中药合并2种西药规律，见表5，6。1种中药合并1种西药功效或药理作用联合应用规律、1种中药合并2种西药功效或药理作用联合应用规律，见表7，8。将第一列数据定义为前项，将后续列的数据定义为后项，支持度揭示了前项与后项同时出现的概率，置信度揭示了前项出现时，后项有多大概率出现，提升度是判断该关联规则是否d指标，一般认为提升度>1为有效的关联规则。基于上述结果，分析所有药物联合应用的规律，见图2，3。图中，药物间连线越粗，代表关联强度越大。
使用频率10%以下用虚线表示，10%～30%用实线表示，30%以上用粗线表示。
使用频率25%～50%用普通线表示，50%以上用粗线表示。
从以上图、表中可知，糖尿病死亡人群联合用药规律中，胰岛素、呋塞米、多巴胺、尼可刹米、碳酸氢钠联合使用的频率最高，中药三七、复方甘草、柴胡、甘草酸等与西药联合使用频率次之，而中药之间联合使用的频率最低。从西药药理作用及中药功效联合应用方面分析，降糖药、血管收缩剂、营养剂、抗生素、利尿剂联合使用频率最高，发汗解表清热解毒类药物与西药联合使用频率次之。
2.6 死亡节气与时辰
2.6.1 死亡节气 糖尿病死亡总人群790例，其中151例缺失死亡节气记录。死亡节气见图4，表9。
分析糖尿病患者死亡节气及时辰分布，其中死亡人数较高的节气为大寒，其次为立秋、夏至，死亡人数较低的节气为惊蛰、雨水、立春。
2.6.2 死亡时辰 糖尿病死亡总人群790例，其中113例缺失死亡时辰记录。死亡时辰分布见表10，图5。
死亡人数较高的时辰为申时，其次为酉时、巳时，死亡人数较低的时辰为卯时、丑时、亥时。
《伤寒论》对各经病给出了“欲解时”，即六经各自的主时（经气旺之时）。《素问・生气通天论》曰：“阳气者，一日而主外。平旦人气生，日中而阳气隆，日西而阳气已虚，气门乃闭。”《灵枢・顺气一日分为四时》又言：“百病者，多以旦慧昼安，夕加夜甚……朝则人气始生，病气衰，故日慧；日中人气长，长则胜邪，故安；夕则人气始衰，邪气始生，故加；夜半人气入脏，邪气独居于身，故甚也。”可见当各经病证在其经气旺盛之时，机体借助自然界和自身阳气驱邪外出，从而使病可能得以解于此时。临床上，六经病证在其“欲解时”会欲解或由于正气奋起即虽得天阳之助，在经气旺盛之际仍不能胜邪，则疾病可能有恶化之趋势，演变为《伤寒论》所论及的“除中”，预后则多为不良。六经中，每经欲解时各占3 个时辰，少阳欲解时为“寅卯辰”，太阳欲解时为“巳午未”，阳明欲解时为“申酉戌”，太阴欲解时为“亥子丑”，少阴欲解时为“子丑寅”，厥阴欲解时为“丑寅卯”。各经欲解时的死亡频数见表11。
抗邪而显得病情反而加重（如阳明腑实之日晡潮热）。由上表可知，糖尿病死亡人群的死亡时间在阳明欲解时（申酉戌）人数最多，占27.93%。
3 讨论
3.1 糖尿病死亡人群共病特征
中医认为，糖尿病归于消渴范畴，是由于多种原因导致阴津亏损、燥热偏盛。为中老年人的常见病、多发病，当久病失治，不知调摄，继可变证百出。临床可出现痈疽、白内障、雀目、耳聋、肺痨、水肿、血瘀证、厥脱等种种变证[7]，现代医学认为，糖尿病的基本病理生理改变为胰岛素的绝对或相对不足，引起机体一系列的代谢紊乱，其并发症遍及全身各个组织器官，发生与糖尿病遗传易感性、发病年龄、病程、代谢紊乱和病情控制程度有关。
本研究中住院糖尿病患者死因前5位依次为：心血管病24.47%、肺部感染10.77%、肿瘤8.63%、脑梗死5.08%、肾功能不全5.04%。死于心血管系统疾病并发症者居首位39.55%，与国内外大部分糖尿病患者死因报道基本一致[8-10]，其次为肺部感染、肿瘤、脑梗死、肾病。作为糖尿病大血管病变死因分析，心血管病与脑梗死病死率合并后为24.47%，较低于其他临床报道[11-14]。
此外，糖尿病常导致免疫功能紊乱并引发多部位的感染，以肺部感染率较高。同时也是糖尿病患者死亡的主要原因之一[15-16]。肺部感染的发生率与糖尿病患者年龄、病情及血糖控制情况密切相关。本研究中糖尿病死亡人群合并肺部感染10.77%，仅次于高血压病。
3.2 糖尿病患者死亡时辰与节气分析
时辰是中国传统计时单位，以地支为名称共12个单位。中医时间医学常以此来阐述人体生理和病理的相互关系。本研究显示糖尿病患者死亡时辰以申时（15：00～17：00）、酉时（17： 00～19： 00）死亡人数最多，阳明欲解时的“申酉戌”在六经欲解时中所占比例最高，可见糖尿病终末期与阳明病的发展规律一致。《素问・阴阳别论篇》曰： “二阳结，谓之消。”《素问・阴阳类论》曰： “所谓二阳者，阳明也。”二阳为阳明，阳明气化为燥金之气，其气乖则易结而化热，燥气独盛而成消，消则指消渴病。说明阳明之腑胃和大肠与消渴病具有密切关系，阳明之腑胃肠是消渴病发病的重要病位[17]。另有学者从200余例2型糖尿病患者中调查糖尿病人群的体质，发现阳明胃热体质明显多于太阴体质，且阳明体质患者的并发症多于太阴体质患者（P
从死亡节气层次上看，节气为大寒时死亡人数虽然最多，但与其他季节死亡人数在节气分布和死亡人数上无较大差别，故糖尿病死亡人群在节气分布上无显著规律。
3.3 糖尿病死亡人群合并用药规律分析
本研究结果表明：糖尿病死亡人群联合用药规律中，胰岛素、呋塞米、多巴胺、尼可刹米、碳酸氢钠联合使用的频率最高，中药三七、柴胡等与西药联合使用频率次之，而中药之间联合使用的频率最低。可见，临床上治疗糖尿病时，是以化学药物为主，中药为辅的模式。糖尿病晚期的病人，合并疾病较多，病情危重，故用呋塞米降低血压，碳酸氢钠纠正糖尿病酮症酸中毒所致的电解质紊乱，多巴胺、尼可刹米均为抢救用药，多巴胺收缩周围血管，尼可刹米兴奋呼吸中枢，西药的使用基本符合糖尿病临床用药指南。并采用中药三七、柴胡等中药辅助治疗。有研究显示：消渴病与血瘀证有较高的相关性，瘀血既是糖尿病血管病变的致病因素，也是病理产物，血瘀是糖尿病并发症发生的重要病理机制[20]。因此，在治疗过程中应用活血化瘀方法至关重要。《本草纲目》云：“味微甘而苦，颇似人参之味”；“凡杖扑伤损，瘀血淋漓者，随即嚼烂罨之即止，青肿者即消散。大抵此药气温、味甘微苦，乃阳明、厥阴血分之药，故能治一切血病”。现代药理研究显示三七可以使糖尿病患者血液黏稠度降低，对糖尿病血管病变有积极的防治作用[21]。柴胡亦是治疗糖尿病的常用中药，等在总结仝小林教授治疗糖尿病经验一文中指出：糖尿病的病机多为肝郁气滞、膏浊内蕴、瘀血阻滞，用大柴胡汤配合活血化瘀药治疗[22]。
3.4 基于HIS数据研究的局限性
由于医院地域分布情况和级别的局限并且存在数据缺失、错误数据、重复数据等混杂因素而且数据大部分来自于西医院，中医院数据相对较少，缺少详细的中医证候分布情况以及中医临床合并用药信息等，可能导致研究结果存在偏倚。但本文数据来源于真实世界中20家三级医院真实、客观的临床实效。因此，基于HIS数据开展研究可以发现临床工作中的潜在规律，这些重要的，客观的临床数据为我国糖尿病的防治提供强有力的科学依据。
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