物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-07-21 23:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化傳感器與多學(xué)科交叉融合將推動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無(wú)線通信能力與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用微傳感器與微機(jī)械、通信、自動(dòng)控制、人工智能等多學(xué)科的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化，使其能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)。 納米技術(shù) 納米技術(shù)，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米技術(shù)的使用可以使得物聯(lián)網(wǎng)中的物體變得“更輕、更高、更強(qiáng)”?！案p”是指借助于納米材料和技術(shù)，傳感器等感知設(shè)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(qiáng)”是指納米材料有著更強(qiáng)的力學(xué)性能（如強(qiáng)度和韌性等）。 納米技術(shù)主要包含以下四個(gè)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(zhì)的特殊性能材料。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度后，－100納米，其性能就會(huì)發(fā)生突變。納米材料的制造主要采用納米技術(shù)。納米技術(shù)是利用光刻及腐蝕等技術(shù)，從宏觀尺度自下而上的自組裝的制造材料。 （2）納米動(dòng)力學(xué) 在動(dòng)力學(xué)上，納米技術(shù)主要運(yùn)用于微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱(chēng)為微型電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），如有傳動(dòng)機(jī)械的微型傳感器、光纖通信系統(tǒng)、特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等。MEMS系統(tǒng)采用類(lèi)似集成電器設(shè)計(jì)和制造的新工藝，其特點(diǎn)是部件尺寸小，刻蝕深度達(dá)數(shù)十至數(shù)百微米，寬度誤差小。 （3）納米生物學(xué)和納米藥物學(xué) 納米生物學(xué)一方面利用新興的納米技術(shù)研究生物學(xué)問(wèn)題；另一方面利用生物大分子制造分子器件，模仿和制造類(lèi)似生物大分子的分子機(jī)器。納米生物學(xué)發(fā)展到一定技術(shù)時(shí)，可以用納米材料制成具有識(shí)別能力的納米生物細(xì)胞，并可以吸收癌細(xì)胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，可以用于定向殺癌細(xì)胞。 （4）納米電子學(xué) 在電子學(xué)領(lǐng)域，納米技術(shù)的應(yīng)用包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光／電性質(zhì)、原子操縱和原子組裝等。電子技術(shù)的趨勢(shì)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小；更快是指響應(yīng)速度要更快；更冷是指單個(gè)器件的功耗要更小。納米技術(shù)的應(yīng)用能夠使電子技術(shù)的發(fā)展更快地達(dá)到這些要求。 智能嵌入（Embedded Intelligence）技術(shù) 嵌入式技術(shù)是將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中的技術(shù)，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(dòng)化和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。嵌入式技術(shù)的關(guān)鍵在于核心芯片的選擇，核心芯片的特點(diǎn)有： （1）有可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，能最迅速地開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足應(yīng)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(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有較強(qiáng)的支持能力； （4）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。 嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，使得系統(tǒng)的架構(gòu)更加清晰簡(jiǎn)捷。系統(tǒng)的軟件采用分層設(shè)計(jì)，不僅方便維護(hù)，而且大大提高了代碼的利用率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。第三章 物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用 智能交通 智能交通是指采用先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使車(chē)輛和道路智能化，以實(shí)現(xiàn)安全快速的道路交通環(huán)境，從而達(dá)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(gè)綜合性體系，包含的子系統(tǒng)分為以下幾個(gè)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(chē)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(yùn)營(yíng)系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）公共運(yùn)輸管理 （b）途中換乘信息 （c）滿(mǎn)足個(gè)人需求的非定線公共交通 （3）電子收費(fèi)系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過(guò)電子卡或RFID電子標(biāo)簽由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)，大大提高車(chē)輛通行能力，降低收費(fèi)口擁堵風(fēng)險(xiǎn)。 圖3—1 智能公共交通系統(tǒng)示意圖 圖3—2 電子收費(fèi)不停車(chē)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(shí)時(shí)交通線路引導(dǎo) （c）出行中的擁擠區(qū)域規(guī)避建議 （5）運(yùn)營(yíng)車(chē)輛高度管理系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過(guò)汽車(chē)的車(chē)載電腦、管理中心計(jì)算機(jī)與GPS、傳感器等設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員與調(diào)度管理中心之間的雙向通信、信息查詢(xún)、自動(dòng)售票和車(chē)輛自動(dòng)定位等功能，來(lái)提高商業(yè)車(chē)輛、公共汽車(chē)和出租汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)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(yīng)急車(chē)輛管理 （c）危險(xiǎn)品應(yīng)急處理 （d）應(yīng)急響應(yīng)和疏散 （7）車(chē)輛控制和安全系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）車(chē)輛的縱向、側(cè)向、交叉口避撞 （b）事故安全保護(hù) （c）道路周邊危險(xiǎn)預(yù)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(dòng)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(yù)測(cè) （9）駕駛員幫助系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括： （a）導(dǎo)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(jiàn)度時(shí)駕駛員主動(dòng)視覺(jué)增強(qiáng)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(diǎn)功能為每個(gè)系統(tǒng)所共有且必備：首先要求每個(gè)智能交通控制系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)感知和采集功能，其次要求每個(gè)系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)分析處理和匯總分發(fā)功能。根據(jù)國(guó)家未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，智能交通系統(tǒng)的建設(shè)將繼續(xù)加大發(fā)展力度，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行建設(shè)： （1）在50個(gè)左右的大城市推廣交通信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，提供交通信息查詢(xún)、交通誘導(dǎo)等服務(wù)； （2）在200個(gè)以上的城市發(fā)展城市智能控制信號(hào)系統(tǒng)，形成智能化的交通指揮系統(tǒng)； （3）在100個(gè)以上的大城市推進(jìn)大城市公共交通區(qū)域調(diào)度和相應(yīng)的系統(tǒng)的建設(shè)，加大電子化票務(wù)的建設(shè)與應(yīng)用。智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)將表現(xiàn)為綜合化、社會(huì)化的發(fā)展模式。由于智能交通體系涉及相關(guān)的市民、公安交通管理、交通部門(mén)車(chē)輛管理、城市建設(shè)、通信等相關(guān)部門(mén)，因而未來(lái)智能交通必然是一個(gè)涉及以交通與公安為主的多部門(mén)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展過(guò)程。 智能醫(yī)療 智能醫(yī)療利用無(wú)線傳感器技術(shù)、短距離通信技術(shù)（ZigBee、WiFi）、蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)（2G/3G）、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)通信技術(shù)，促進(jìn)醫(yī)療設(shè)備的微型化和網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)醫(yī)療信息的共享化，同時(shí)促進(jìn)醫(yī)療模式向預(yù)防為主的方向發(fā)展。在未來(lái)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(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)信息，乃至財(cái)務(wù)信息都將被整合在其中。 智能醫(yī)療發(fā)展的三個(gè)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(guò)建設(shè)醫(yī)院內(nèi)部部門(mén)級(jí)信息化管理、全院級(jí)信息化管理、人力資源管理等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部各部門(mén)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(shè)電子病歷、電子處方、影像管理、重癥監(jiān)護(hù)等系統(tǒng)，以病患信息的采集、存儲(chǔ)、展現(xiàn)、處理為中心，為臨床醫(yī)護(hù)人員和醫(yī)技科室服務(wù)。 例如電子處方應(yīng)用能有效避免醫(yī)療事故并
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