物联网的在现实生活中是怎样应用的?

物联网用途广泛遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。 国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景当司机出现 *** 作失误时汽车会自动报警公文包会提醒主人忘带了什么东西衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如一家物流公司应用了物联网系统的货车当装载超重时汽车会自动告诉你超载了并且超载多少但空间还有剩余告诉你轻重货怎样搭配当搬运人员卸货时一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”或者说“亲爱的请你不要太野蛮可以吗”当司机在和别人扯闲话货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋该发车了” 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中具体地说就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中然后将“物联网”与现有的互联网整合起来实现人类社会与物理系统的整合在这个整合的网络当中存在能力超级强大的中心计算机群能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制在此基础上人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活达到“智慧”状态提高资源利用率和生产力水平改善人与自然间的关系。 毫无疑问如果“物联网”时代来临人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而不谈什么隐私权和辐射问题单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代但这个过程可能需要很长的时间。 应用案例 一物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。 系统铺设了3万多个传感节点覆盖了地面、栅栏和低空探测可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单购买防入侵微纳传感网1500万元产品。 二ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制 三智能交通系统(ITS) 是利用现代信息技术为核心利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统是发展ITS的基础成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统都涉及交通动态信息的采集交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。 四首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用 我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月18日在苏州科技城投用该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。 高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一正在改变人类的生产和生活方式。据中心工作人员介绍以往购票、检票的单调方式将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用让旅客可以摆脱拥挤的车站购票与地铁类似的检票方式则可实现持有不同票据旅客的快速通行 清华易程公司工作人员表示为应对中国巨大的铁路客运量该中心研发了目前世界上最大的票务系统每年可处理30亿人次而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次。 五国家电网首座220千伏智能变电站 2011年1月3日国家电网首座220千伏智能变电站――无锡市惠山区西泾变电站日前投入运行并通过物联网技术建立传感测控网络实现了真正意义上的“无人值守和巡检”。西泾变电站利用物联网技术建立传感测控网络将传统意义上的变电设备“活化”实现自我感知、判别和决策从而完成自动控制。完全达到了智能变电站建设的前期预想设计和建设水平全国领先。 六、首家手机物联网落户广州 将移动终端与电子商务相结合的模式让消费者可以与商家进行便捷的互动交流随时随地体验品牌品质传播分享信息实现互联网向物联网的从容过度缔造出一种全新的零接触、高透明、无风险的市场模式。手机物联网购物其实就是闪购。广州闪购通过手机扫描条形码、二维码等方式可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。 专家称这种智能手机和电子商务的结合是“手机物联网”的其中一项重要功能。有分析表示预计2013年手机物联网占物联网的比例将过半

物联网创业与互联网创业在起步门槛上不同，有梦还需要务实。只有克服门槛才能赢取物联网创业的掘金先机。围绕微博、微信的硬件化产品构想报道不少，更多的是创客PK，或者还是概念摸索阶段。新浪微博与Ayla的尝试结果未明，但是也预示社交物联网将成为趋势和现实。
另一个方面到底有没有具体实现微信平台对接的智能产品？答案是肯定的，这里面从智能健康到智能娱乐，乃至支付都开始了微信沟通步伐。
物联网创业新军爱上微信的几个案例
1、“微信相馆”印美图
Instagram的爆红证明了人们对拍照片的热情。虽然电子照片这种形式被人们所接受。但是，虚拟相片的火爆并不代表人们对传统纸质相片就没有需求。实实在在打印出来的相片比虚拟的电子照片承载这更大的情感寄托。这也是为什么，在智能手机当道的今天，立拍得这种拍照形式仍然在年轻人中流行。
印美图试图通过微信平台将用户手机中的虚拟照片打印出来。用户将自己需要的照片通过微信上传到印美图的公共账号，然后就可以在印美图的终端上打印自己的照片了。相比于传统的照片打印服务，印美图的使用场景是活动、聚会，更强调自己的社交属性。十元三张的价格对于也是非常有吸引力的。不过这终端的价值可不便宜，最新二代价格是16800元。
印美图的创始人黄昱钊有丰富的硬件开放经验，2003年就开始尝试做硬件，2007年推出的“飞印”（无线云打印机）虽然获得了包括多家世界500强在内的公司青睐，但是黄昱钊依然认为飞印缺少杀手级的应用。所以，2012年开始做印美图项目。
起初，印美图并没有选择微信平台发展，而是努力地推广原生APP。但是，在团队推广过程中，他们发现让用户下载一个与硬件结合功能单一的APP相当的困难。用户在终端前想使用印美图的服务却发现必须下载APP。很多消费者都会选择放弃、即使一些人尝试进行下载但国内的下载速度也让用户的产品体验很差。
结合了微信的公众平台后，客户不仅不需要下载APP，而且团队也不用为了适应各个手机平台进行开发。不仅如此，微信的LBS也帮助用户更方便的找到印美图的终端。
物联网创业新军爱上微信的几个案例
2、微信计步器“麦步”
智能穿戴市场日趋火爆，智能健康或许是其中黏性最大的应用，大麦科技的麦步计步器与其他同类的产品相比，其亮点就在于与微信的无缝结合。
可以通过微信，平台麦步将用户的运动数据与朋友进行排名和分享。同时，麦步可以获得在用户在微信上的信息，比如性别，年龄等。获得了这些信息，计步器这样的设备就能更好的分析用户的数据。相比于传统注册过程来说，在微信上获取这些数据的用户体验要好的多。
物联网创业新军爱上微信的几个案例
3、中国第一大自动售货机——友宝
商业模式独特的这家智能自动售货机公司将与微信移动支付的结合。友宝用了不到一个月的时间就完了微信支付的实际场景的试商用。
每一个友宝自助售货机里面的产品都有一个二维码。用户通过微信的扫一扫功能便可以获得该件商品的信息和价格，然后在使用微信完成支付。整个过程及其简单，只需大概15秒的时间。有报道称在互联网大会里面卖出的一万瓶饮料中，通过微信支付购买的成功概率高达93%。友宝的CEO王滨表示，凭借微信庞大的用户量，以及微信简便的支付方式，将大幅提高友宝的用户粘性，助理O2O闭环的实现。
物联网创业新军爱上微信的几个案例
微信50的出现是个新生事物，简化了物联网创业平台的步骤，肯定对家居智能化的进程存在积极意义，好比修建好了高速社交公路，那么该如何运营产品出彩，就

聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现

严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）

摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A

Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。

2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图

根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例

其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）

最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。

3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。

参考文献：
[1]LIANG Wei，ZENGPeng Internet of Things Technology and Application Oriented IndustrialAutomation[J] Instrument Standardization & Metrology，2010：21-24[梁炜，曾鹏面向工业自动化的物联网技术与应用[J]仪器仪表标准化与计量，2010：21-24]
[2] KANGShilong，DU Zhongyi，LEIYongmei，ZHANG Jing Overview of industrial Internet of Things[J]Internet of Things Technologies，2013：80-82,85[康世龙，杜中一，雷咏梅，张璟工业物联网研究概述[J]物联网技术，2013：80-82,85]
[3] BIDongzhen The Design and Realization of Industrial Sewing Machines System Basedon the IoT[D]Shandong: Qingdao University，2012[毕东贞基于物联网的工业缝纫机系统的设计与实现[D]山东：青岛大学，2012]
[4]ZHANG Ximin，WANGGuoqing，DINGXuenian Development of an Internet home automation system[J] Chinese Journalof Scientific Instrument，2009，30（11）：2423-2427[张喜民，王国庆，丁学年基于因特网的远程家居自动控制系统研制[J]仪器仪表学报，2009，30（11）：2423-2427]
[5]WU Jiaqiang Tracking and quality monitoring system based on IOT industrial forsteel pipe[J] Journal of Mechanical ＆ElectricalEngineering，2013，30（11）：1335-1339[伍家强基于工业物联网的钢管跟踪及质量监测系统[J]机电工程，2013，30（11）：1335-1339]
[6]LI Nan，LIUMin，YANJunwei Frame work for industrial internet of things oriented to steel continuouscasting plant MRO[J] Computer Integrated Manufacturing Systems，2011，17（2）：413-418[李楠，刘敏，严隽薇面向钢铁连铸设备维护维修的工业物联网框架[J]计算机集成制造系统，2011，17（2）：413-418]

1、作为智慧城市试点重点单位武汉市在污水处理行业采用物联网污水处理综合运营管理平台，依托云计算技术构建、利用互联网将各种广域异构计算资源整合，以形成一个抽象的、虚拟的和可动态扩展的计算资源池，再通过互联网向用户按需提供计算能力、存储能力、软件平台和应用软件等服务。系统可以对污水处理企业的进、产、排三个主要环节进行监控，将下属提升泵站和污水处理厂的水量、水位、水质、电耗、药耗、设备状态等信息通过云计算平台进行收集、整合、分析和处理，建立各个环节的相互规约模型，分析生产环节水、电、药的消耗与处理水排水、生产、排放之间的隐含关系找出污水处理厂的优化生产过程管理方案，实现对污水处理企业生产过程的实时控制与精细化管理，达到规范管理、节能降耗、减员增效的目的。

---