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探究物联网在铁路运输中的应用

作者:2017-06-16 17:06文章来源:未知
  1 引言
  物联网是在计算机互联网的基础上,利用射频自动识别技术、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的网络。在这个网络中,物品能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用自动识别技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
  2 物联网的原理
  首先对物体属性进行标识。物体属性分为静态属性和动态属性,静态属性一般直接存储在自动识别标签中,而动态属性需要先由传感器进行实时探测,然后再存储在识别标签中。其次进行信息读取和转换。物联网中需要特定的识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式,中央信息处理系统完成信息计算,将物体的信息通过网络传输到信息处理中心,中央信息处理系统完成物体通信的相关计算。
  3 物联网的关键技术
  从实现原理可以看出,物联网所涉及的关键技术有射频识别技术、传感技术、纳米技术、智能嵌入技术、云计算、IPv6 等。
  3.1 射频识别技术
  射频识别技术又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。由于具有非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,因而可工作于各种恶劣环境。该技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。作为一套完整的射频识别系统,其基本组成部分包括标签、阅读器和应用软件系统。其基本的工作原理:标签进入磁场后,要么接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息;要么主动发送某一频率的信号,解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。该技术与互联网、通信等技术相结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。
  3.2 传感技术
  传感技术是关于从自然信源获取信息,并对之进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术,它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制 / 建造、测试、应用及评价改进等活动。传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”,用来感知信息,采集点的环境参数;它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号,为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术的不断进步,传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化;同时,我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式 Web 传感器不断发展的过程。
  3.3 纳米技术
  当物质到达纳米尺度时,会展现出特殊物理特性。例如:用铁钴合金做成 20~30 nm 大小的物体,其磁性要比原来高 1 000 倍。纳米技术的发展,使得我们可以制造更微型的电子标签,用以跟踪和监测小型物体或者分子级别的信息变化。
  3.4 智能嵌入技术
  智能嵌入技术是采用 Internet 接入和嵌入式 Internet 安全技术,将信息处理部件嵌入到应用系统中的一种技术。将硬件系统和软件系统固化到一起,能快速地与外界实现信息交换,从而使具备信息计算功能和网络接入的智能物品可以随时与物品的主人和其他物品快速进行信息交互。在物联网的时代,一个个具备信息计算功能和网络接入的智能物品可以随时与物品的主人和其他物品进行信息交互。
  3.5 云计算
  云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此,云计算甚至可以让你体验每秒 10 万亿次的运算能力,拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心,按自己的需求进行运算。
  3.6 嵌入式技术
  嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术。嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点,因而进入 21 世纪后其应用越来越广泛,例如,各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字点电视机、数码相机等广泛应用这种技术。由于该技术以应用为中心,以计算机技术为基础,而且软硬件可以裁剪,因而是能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统。这种系统具有高度自动化,可靠性高等特点。
  4 物联网技术在铁路运输中的应用
  4.1 物联网技术在铁路物流信息中的应用
  人们的生活方式受到现代信息技术发展的影响已经发生了巨大的变化,铁路运输领域中物联网技术的应用就是人们生活领域中的出行层面,物联网技术在铁路运输领域中的应用有效的确保了货运的高效、安全和稳定,受到了人们越来越多的关注。当物联网技术运用到铁路运输领域之后,货物在传送到火车上之前就通过物联网技术而进行了达标性安全检测,车厢管理人员将检测到的信息作为工作信息对比参考,将货物与单据的相关信息进行核对。而且物联网技术的应用使得通过铁路运输的货物在运送过程中的位置、移动路线、预计抵达的时间和实际抵达的时间,都能够由客户或消费者直接通过计算机网络进行查询。
  4.2 物联网技术在铁路信息共享中的应用
  在现阶段,火车票的售票系统应和计算机网络之间建立起了连通的桥梁,但是在火车列车上的补票还没有形成连通式的工作开展,一直保持着独立开展的状态,这就在一定程度上使得在火车内部所存留的车票与乘客在进入火车之后补的票之间产生脱节,这样就会造成票据的浪费,但是如果物联网技术能够运用到补票环节就能够避免此类浪费的发生。在物联网技术中最适于补票流程的就是 RFID技术,其超强的网络信息共享功能能够将车站的售票系统与火车内部的补票系统建立网络式连接,一旦实现了两者之间的连接,车站就可以实现对无票上车人员情况的及时掌握,在此基础上根据人员数量对火车内部预留的车票数量进行合理范围内地设定,同时火车内部也能够及时、准确地掌握旅途中车座数量的预留情况,以更加高效、便捷地解决为乘客补票的问题,最高效率地利用火车内部座位和车票,也为铁路运输工作人员在车辆上开展乘客检票提供了方便。
  4.3 物联网技术在铁路客运系统的应用
  读写器是物联网发挥作用的重要组成部分,基本上在铁路系统的所有关键点都设置了读写器,这样可以将车票中的芯片进行有效的识别,将乘客与其特定的车票信息进行核对。另外,除了对已经坐上列车的乘客信息进行核对,物联网技术的应用还能够实现对正在候车的乘客数量进行有效的统计,将正在候车的乘客信息与特定的检票口进行对应,如果候车的乘客进错检票口,系统就会自动发出提示提醒乘客到正确的检票口处进行等待。当火车列车开始行驶之后,乘客的相关信息就会由系统进行自动化的传输,输送到下一车站,在抵达下一车站进行到站提醒之后就再次循环以上工作流程,如果乘客在下一站直接下车,系统也能够将乘客下车的信息与系统中的存储信息进行对号并自动写入有效信息。
  4.4 物联网技术在铁路行车调度的应用
  铁路行车的运行要想实现有效化管理,就要采取有效措施实现合理的调度,而物联网的运用就能够切实的解决这一问题,他不仅能够对火车的各节车厢进行统一化的管理,还能够在此基础上对铁路行车的速度进行即时的监控并在必要的时候对信号系统实行升级操作。物联网要真正发挥这一层面的作用需要将电子标签的芯片安置于要监控的车厢之中,与此同时还需要在相隔一段距离的铁路两侧安装相对应的读写器,只有将电子标签的芯片和读写器充分结合起来才能够最大程度、最高效率的时刻锁定全国范围的铁路运行线路以及它在当时所处的位置,在此基础上还能够综合各种信息进行分析最终测算出火车车辆的行车速度,当火车车辆的行车速度超过了安全范围就可以及时下达有效指令对其速度进行控制,这就有效的提高了火车控制和调度的有效性、健全性。
  4.5 物联网技术在铁路安全预警系统的应用
  铁路运输领域对于安全的保障十分强调,因而如何高效的解决火车运行的安全问题也成为了当前火车运行中应当重点解决的问题。物联网技术具有高度的敏感性,具有信息化和智能化的特点,在火车内部和车站点处安装融入了物联网技术的综合安全预警系统,就能够及时感应危险的到来并做出及时警示。主要的预警系统是将火灾等包含在内的安全隐患子系统,只有充分发挥了各种安全隐患子系统的作用,列车才能保证安全、正常行驶,为乘客的人身安全提供更有效的保障。
  4.6 物联网技术在铁路仓库管理中的应用
  在传统的仓库管理工作中,工作人员要通过对每一件物品进行开箱式的检验,从客观角度上而言,工作人员开箱检查会增加仓库中物品受损的风险性,而如果工作人员只是象征性地检查一遍,只是对应一下箱子是否存在而不进行开箱检查,就很有可能造成箱子内部的物品被偷盗。而物联网技术运用到仓库管理中就可以有效地解决相关问题,在每个箱子上设定电子标签,工作人员就能够直接对电子标签进行信息的传输与网络进行联通,并通过网络对箱子中的物品信息进行分析,这种技术应用的好处就是可以防止仓库中物品受损或者被盗窃而不自知情况的发生。
  5 结束语
  在不久的将来,物联网技术一定会将铁路物流带入智能化时代,到那时信息采集更加广泛,信息挖掘更加深入,自动化将更加普及。通过深度数据挖掘,将信息变成可用知识与智慧,再通过自动化手段反馈回去,形成更加优化的铁路运输体系,减少人工干预,减轻人力负担,降低运输成本,从而带来巨大的经济效益和社会效益。
 

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