物聯(lián)網技術與應用畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)
2025-07-21 23:55 本頁面
【文章內容簡介】 無線網絡化傳感器與多學科交叉融合將推動無線傳感器網絡的發(fā)展。無線傳感器網絡是由大量具有無線通信能力與計算能力的微小傳感器節(jié)點構成的自組織分布式網絡系統(tǒng)。利用微傳感器與微機械、通信、自動控制、人工智能等多學科的綜合技術，實現(xiàn)傳感器的無線網絡化，使其能根據環(huán)境自主完成指定任務。 納米技術 納米技術，是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。納米技術的使用可以使得物聯(lián)網中的物體變得“更輕、更高、更強”?！案p”是指借助于納米材料和技術，傳感器等感知設備的制備體積更小更輕盈；“更高”是指納米材料具備更高的光、電、磁、熱性能；“更強”是指納米材料有著更強的力學性能（如強度和韌性等）。 納米技術主要包含以下四個方面： （1）納米材料 納米材料是一種既具不同于原子、分子，也不同于宏觀物質的特殊性能材料。當物質到納米尺度后，－100納米，其性能就會發(fā)生突變。納米材料的制造主要采用納米技術。納米技術是利用光刻及腐蝕等技術，從宏觀尺度自下而上的自組裝的制造材料。 （2）納米動力學 在動力學上，納米技術主要運用于微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統(tǒng)（MEMS），如有傳動機械的微型傳感器、光纖通信系統(tǒng)、特種電子設備、醫(yī)療和診斷儀器等。MEMS系統(tǒng)采用類似集成電器設計和制造的新工藝，其特點是部件尺寸小，刻蝕深度達數(shù)十至數(shù)百微米，寬度誤差小。 （3）納米生物學和納米藥物學 納米生物學一方面利用新興的納米技術研究生物學問題；另一方面利用生物大分子制造分子器件，模仿和制造類似生物大分子的分子機器。納米生物學發(fā)展到一定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫(yī)藥，注入人體內，可以用于定向殺癌細胞。 （4）納米電子學 在電子學領域，納米技術的應用包括基于量子效應的納米電子器件、納米結構的光／電性質、原子操縱和原子組裝等。電子技術的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷。更小是指器件和電路的尺寸要更??；更快是指響應速度要更快；更冷是指單個器件的功耗要更小。納米技術的應用能夠使電子技術的發(fā)展更快地達到這些要求。 智能嵌入（Embedded Intelligence）技術 嵌入式技術是將計算機作為一個信息處理部件，嵌入到應用系統(tǒng)中的技術，即將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)一體化。嵌入式具有軟件代碼小、高度自動化和響應速度快等特點。嵌入式技術的關鍵在于核心芯片的選擇，核心芯片的特點有： （1）有可擴展的處理器結構，能最迅速地開發(fā)出滿足應用的高性能嵌入式微處理器； （2）嵌入式微處理器必須功耗很低； （3）對實時多任務有較強的支持能力； （4）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。 嵌入式技術的應用，使得系統(tǒng)的架構更加清晰簡捷。系統(tǒng)的軟件采用分層設計，不僅方便維護，而且大大提高了代碼的利用率，縮短了開發(fā)周期。第三章 物聯(lián)網的典型應用 智能交通 智能交通是指采用先進的信息技術、數(shù)據通信傳輸技術、電子傳感技術、控制技術和計算機技術，使車輛和道路智能化，以實現(xiàn)安全快速的道路交通環(huán)境，從而達到緩解道路交通擁堵、減少交通事故、節(jié)約交通能源和減輕駕駛疲勞等目的。智能交通是一個綜合性體系，包含的子系統(tǒng)分為以下幾個方面： （1）交通管理系統(tǒng)該系統(tǒng)包括： （a）在途駕駛員信息 （b）交通狀況監(jiān)視 （c）車流量管理 （d）交通指揮控制 （e）突發(fā)事件管理系統(tǒng) （2）公共交通運營系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）公共運輸管理 （b）途中換乘信息 （c）滿足個人需求的非定線公共交通 （3）電子收費系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過電子卡或RFID電子標簽由計算機實現(xiàn)自動收費，大大提高車輛通行能力，降低收費口擁堵風險。 圖3—1 智能公共交通系統(tǒng)示意圖 圖3—2 電子收費不停車系統(tǒng)圖 （4）旅行信息系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）出發(fā)前的出行信息 （b）出行中的實時交通線路引導 （c）出行中的擁擠區(qū)域規(guī)避建議 （5）運營車輛高度管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過汽車的車載電腦、管理中心計算機與GPS、傳感器等設備聯(lián)網，實現(xiàn)駕駛員與調度管理中心之間的雙向通信、信息查詢、自動售票和車輛自動定位等功能，來提高商業(yè)車輛、公共汽車和出租汽車的運營效率。 （6）緊急事故處理系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）緊急告警與人員安全 （b）應急車輛管理 （c）危險品應急處理 （d）應急響應和疏散 （7）車輛控制和安全系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）車輛的縱向、側向、交叉口避撞 （b）事故安全保護 （c）道路周邊危險預警，例如提前感知彎道、上下坡、限高通行區(qū)或者前方不明物體穿越等。 （d）自動駕駛 （8）道路天氣管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）道路天氣信息發(fā)布 （b）路面情況監(jiān)視 （c）前方路面情況預測 （9）駕駛員幫助系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）導航幫助 （b）疲勞駕駛告警 （c）惡劣環(huán)境下的安全駕駛，例如低能見度時駕駛員主動視覺增強和濕滑路面的速度控制等。在以上眾多智能交通子系統(tǒng)中，有兩點功能為每個系統(tǒng)所共有且必備：首先要求每個智能交通控制系統(tǒng)需要具備數(shù)據感知和采集功能，其次要求每個系統(tǒng)需要具備數(shù)據分析處理和匯總分發(fā)功能。根據國家未來的發(fā)展規(guī)劃，智能交通系統(tǒng)的建設將繼續(xù)加大發(fā)展力度，主要從以下幾個方面進行建設： （1）在50個左右的大城市推廣交通信息服務平臺建設，提供交通信息查詢、交通誘導等服務； （2）在200個以上的城市發(fā)展城市智能控制信號系統(tǒng)，形成智能化的交通指揮系統(tǒng)； （3）在100個以上的大城市推進大城市公共交通區(qū)域調度和相應的系統(tǒng)的建設，加大電子化票務的建設與應用。智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢將表現(xiàn)為綜合化、社會化的發(fā)展模式。由于智能交通體系涉及相關的市民、公安交通管理、交通部門車輛管理、城市建設、通信等相關部門，因而未來智能交通必然是一個涉及以交通與公安為主的多部門驅動的發(fā)展過程。 智能醫(yī)療 智能醫(yī)療利用無線傳感器技術、短距離通信技術（ZigBee、WiFi）、蜂窩移動通信網（2G/3G）、互聯(lián)網技術等先進通信技術，促進醫(yī)療設備的微型化和網絡化，促進醫(yī)療信息的共享化，同時促進醫(yī)療模式向預防為主的方向發(fā)展。在未來的智能化醫(yī)療信息系統(tǒng)中，病患基本信息、病歷記錄、各種實驗室檢驗信息，乃至財務信息都將被整合在其中。 智能醫(yī)療發(fā)展的三個階段如下： （1）醫(yī)院管理信息化（HMIS，Hospital Manager Information System）階段。在HMIS階段，通過建設醫(yī)院內部部門級信息化管理、全院級信息化管理、人力資源管理等系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)院內部各部門之間信息的共享。 （2）臨床管理信息化（HCIS，Health Care Information System）階段 在HCIS階段，要建設電子病歷、電子處方、影像管理、重癥監(jiān)護等系統(tǒng)，以病患信息的采集、存儲、展現(xiàn)、處理為中心，為臨床醫(yī)護人員和醫(yī)技科室服務。 例如電子處方應用能有效避免醫(yī)療事故并
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