基于物联网的节能控制系统文献综述

选题名称

基于物联网的节能控制系统

研究的目的

及意义

1. 研究的目的

目的：目前物联网的通信基础依旧是互联网，但是未来的物联网一定不仅仅是互联网，应该更多的整合其它通信方式，比如移动网络。因此应建立统一的控制管理平台来管理以达到节能的目的。

1. 研究的意义

意义：在物联网基础上实施节能控制系统以提高物联网管理的效率，提供方便灵活的平台，加快信息流通与对于信息的有效利用率，来提高企业的管理水平。

国内外同类

研究概况

　（1）物联网现状概述

物联网并不是新的事物。不论称为物联网或者是传感网，物联网的基本组成可以看成为传感器网络接入互联网构成，当然也有仅仅是传感器网络组成的简单点物联网系统。但是总的来说，物联网由许多新的特点，这些特点导致物联网对于其网络的管理有新的要求。因此电信网和互联网传统的网络管理的五大功能，在物联网时代已经感到滞后而难以适应。

由于上述原因，物联网的网络管理还是一个新的工作。迄今为止还少有专门针对物联网网络管理的研究和开发。本文一部分是笔者在国家高技术研究发展计划（863计划）和其他项目中对自组织网络的管理、检测和控制方面的研究总结，另一部分是国内外同行们的研究成果的材料整理。因此，本综述包括了物联网网络管理和相关领域同行们的研究成果。据日本能源研究所的一项研究报告指出，中国目前的电力缺口是9.93%，到2010年将剧增至15%。而且每年政府都在节电改造上投入巨资，以求有效地解决中国在电力资源上潜在的隐患。

国内外同类

研究概况

同时，随着全球经济一体化进程的日益加剧，中国的企业也不断地感受到国际竞争的压力，如何加强成本控制也成为企业不得不面对的问题。在各种解决策略中，节能相对与新能源开发等其它策略而言投资少、见效快，已成为中国在节能方面的主导性策略。电能是一种最基本、最主要的能源形式，它普遍存在于工业、商业、家庭及人类生产生活的全部领域，要节能首先在于节电。

（2）国外物联网产业发展现状

据统计，物联网现阶段的主要形式M2M在2009年全球运营商的业务收入约为15亿美元。而从全球市场的数据分析，预计到2010年M2M市场规模将达到2234亿美元。美国市场研究公司Forrester预测，到2020年，世界上'物物互连'的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比1，仅仅是在智能电网和机场防入侵系统方面的市场就有上千亿美元。因此'物联网'被称为是下一个万亿美元级的信息技术产业。

在当前物联网发展进程中，技术趋势呈现出融合化、嵌入化、可信化和智能化的特征，管理应用趋势呈现出标准化、服务化、开放化和工程化的特征。2010年以来，随着经济形势的好转和物联网产业发展等利好因素推动，全球RFID市场也持续升温，并呈现持续上升趋势，预计2012年，市场规模将达到212亿美元。其中，欧美市场领先全球，是当前主要的区域市场。

　从垂直市场发展来看：飞利浦、西门子等半导体厂商基本垄断了RFID芯片市场;IBM、HP、微软等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置;Alien、Intermec、Symbol等公司则提供RFID标签、读写器等产品及设备。

　　从技术标准制定来看：目前，国际上基本形成了RFID五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。

　　从具体应用推广来看：欧美地区技术应用较成熟。美国的RFID应用已经从军事应用为主，向交通、车辆管理、身份识别和仓储管理等领域延伸;欧洲地区德国、英国、法国和荷兰等RFID产业发展领先国家在交通、身份识别、物资跟踪等领域也有了比较广泛的应用。

（3）国内物联网产业发展现状

我国在物联网领域的布局较早，中科院10年前就启动了传感网研究，中科院上海微系统与信息技术研究所、南京航空航天大学、西北工业大学等科研单位，目前正加紧研发'物联网'技术。2009年10月，中国研发出首颗物联网核心芯片---'唐芯一号'。2009年11月7日，总投资超过2.76亿元的11个物联网项目在无锡成功签约，项目研发领域覆盖传感网智能技术研发、传感网络应用研究、传感网络系统集成等物联网产业多个前沿领域。2010年工信部和发改委出台了系列政策支持物联网产业化发展，到2020年之前我国已经规划了3.86万亿元的资金用于物联网产业化的发展。

在国家重大科技专项、国家自然科学基金和'863'计划的支持下，国内新一代宽带无线通信、高性能计算与大规模并行处理技术、光子和微电子器件与集成系统技术、传感网技术、物联网体系架构及其演进技术等研究与开发取得重大进展，先后建立了传感技术国家重点实验室、传感器网络实验室和传感器产业基地等一批专业研究机构和产业化基地，开展了一批具有示范意义的重大应用项目。目前，北京、上海、江苏、浙江、无锡和深圳等地都在开展物联网发展战略研究，制定物联网产业发展规划，出台扶持产业发展的相关优惠政策。从全国来看，物联网产业正在逐步成为各地战略性新兴产业发展的重要领域。

（4）物联网发展现阶段的瓶颈

目前许多路灯节电控制器主要通过声控、光控或声光双控来实现路灯的节电控制，信号控制主要采用555定时器控制，负载控制主要采用继电器，这种传统设计思想的弊端已经在实践生活中凸显出来，比如声控的不人性化和被动感，光控的非灵活性，555定时控制器的不稳定性及参数难以设定，继电器的使用寿命过短将导致电路可靠性降低等因素，制约了路灯节电控制器的发展空间和使用前景。

我国物联网发展虽然有了一些基础应用，但目前国内'以物为互联'的应用需求还是低层次的。所以，难以激发产业链各环节的参与和投入的热情，规模化行业应用的不足成为制约物联网产业的形成、核心关键技术的突破和标准化的重大瓶颈。另外，目前我国物联网产业下游的通信运营商(三大运营商)和中游的系统设备商都已是世界级水平，但是其他环节相对欠缺，初期成本居高不下，产业链的不完善一定程度上制约了物联网产业健康有序发展。

在物联网这个全新产业中，我国的技术研发水平处于世界前列，具有重大的影响力。中科院早在1999年就启动了传感网研究，该院组成了2000多人的团队，先后投入数亿元，在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件和系统到网络的完整产业链。在世界物联网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一，其影响力举足轻重。

（5）物联网管理平台的重要性

国际电联与ISO（国际标准化组织）合作公布了网络管理的文件X.700，对应的ISO文件为ISO7498-4。对于网络管理。该标准提出系统管理的五个功能域为故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理。在一般情况下，这五个功能域基本上涵盖了网络管理的内容，目前的通信网络、计算机网络基本上都是按照这五个功能域进行管理的。

但是，无论对于物联网接入部分，即传感器网络，还是对于物联网的主干网络部分，这五个功能域显示已经不能全部反映网络管理的实际情况了。这是因为，物联网的介入部分，即传感器网络有许多不同于通信网络和物联网落的地方。例如，物联网的接入节点数量极大，网络结构形式多异，节点多生效和失效频繁，核心节点和产生和调整往往会改变物联网的拓扑结构；另外，物联网的主干网络在各种形式的网络结构中，也有许多新的特点。这些不同导致传统的五个功能域已经不能全部反映传感器网络和物联网落的性能和工作情况了，因为物联网和传感器网络的许多新的问题，不仅以上的功能域不能完成管理任务，甚至连物联网落河传感器网络的覆盖都有许多新的情况需要加以解决。这些问题我们可以从物联网河传感器网络的特点加以分析。

因此在物联网的基础上还需要建立统一的控制平台来实现多方传感器传输数据的统一管理，在传感器损坏或因意外因素没有实现其特定功能时我们可以在一定时间得到各路灯信息，在第一时间可以加以控制调节，达到节能的目的。

总体来说，物联网和节能技术是目前的两大热点话题，已经逐渐开始受到人们越来越多的关注，因此将来应该有个不错的发展前景。

研究内容

及计划

（1）研究内容

1. 绪论

1.1 课题研究但意义

1.2 国内外研究的现状

1.3 课题研究内容

2. 相关技术概述

2.1 地图服务

2.2 物联网传感技术

2.3 SSH框架集成

2.4 MySQL数据库

2.5 物联网节能控制的实际应用

3 系统总体设计

3.1 系统拓扑图

3.2 系统软件功能模块

3.3 系统软件架构

3.4 数据库设计

4.系统详细设计

4.1 UML系统建模

4.2 系统功能结构设计

4.3 系统E-R图

4.4 系统界面设计

5.系统实施

5.1 系统开发软件

5.2 系统运行环境

5.3 部分系统代码

6.系统开发总结与展望

（2）工作方案及进度计划

2018年1月-2月

文献查阅

撰写文献综述及开题报告

数据搜集与整理

2018年3月

熟悉及熟练使用相关软件

系统模型与界面的建立

完成既定的功能

论文初稿提交

2018年4月

对系统细节问题进行完善

中期检查

论文定稿

2018年5月

论文答辩

特色与创新

（1）本文的特色

将物联网管理系统与节能有效的结合在一起，利用将现有的传感技术以及百度地图技术结合起来，实时管理各路灯现状，达到节能目的。

（2）本文的创新

在现有的百度地图技术基础上，增加路灯的现场状态图，可随时查看各路灯的实时状态，并完成数据统计以及输出数据报表。

指导教师

意 见

指导教师签名：

年 月 日