物联网技术在港口生产管理中的应用.docx
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物联网技术在港口生产管理中的应用.docx
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物联网技术在港口生产管理中的应用
物联网技术在港口生产管理中的应用
ApplicationoftheInternetofthingstechnologyinportinproductionmanagement
专业项目管理
准考证号************
姓名王思维
指导教师王立君
2015年04月06日
天津理工大学高等教育自学考试本科毕业论文任务书
1.课题名称:
物联网技术在港口生产管理中的应用
2.题目类型:
论文题目来源:
生产实践
3.论文的主要内容,主要技术指标及基本要求
本文围绕港口的生产管理来简析物联网技术在港口生产管理中的应用,结合物联网及智能化对港口生产管理的促进作用。
主要技术指标:
射频识别(RFID)技术:
是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。
RFID为物体贴上RFID标签,具有读取距离远、穿透能力强、无磨损、非接触、抗污染、效率高、信息量大等特点。
RFID技术是物联网最关键的一个技术。
传感器技术:
传感器负责物联网信息的采集,是实现对现实世界感知的基础,是物联网服务和应用的基础。
传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受捡出功能,并按照一定规律转换成与之对应的有用信号的元器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
网络通信技术:
传感器的网络通信技术为物联网数据提供传送通道。
传感器的网络通信技术分为两类:
近距离通信和广域网络通信。
在近距离通信方面,以IEEE 802.15.4和2.4GHz 为代表。
在广域网路通信方面,IP互联网、2G/3G/4G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输,特别是以IPv6为核心的下一代互联网的发展,将为每个传感器分配IP地址创造可能,也为物连网的发展创造了良好的基础网条件。
基本要求:
(1)要求深入的进行调研,理论与实践相结合,避免假、大、空现象。
(2)要求多方搜集资料,严厉杜绝剽窃、抄袭行为。
(3)要求论文写作文字通顺,用语准确,逻辑清晰,写作格式必须符合自考本科毕业论文的写作规范。
(4)论文字数要求不少于12000字。
4.论文的软、硬件环境
[1]徐莉等编著,项目管理,武汉大学出版利,2003年。
[2]任春来,王振雨等编著,项目管理,经济管理出版,2004年。
[3]朱勤雯.大型港口物流产业升级换代的战略选择.物流技术,2006年。
[4]马仁洪,陈有文,以物联网技术促进港口智能化发展.水运工程,2012年。
[5]徐小凤,物联网在港口运营中的应用探析,中国水运,2011年。
[6]徐凯,李建丽,物联网技术对港口生产力的影响,水运管理,2011年。
[7]张仪清,射频识别技术在港口生产中的应用,港口装卸,2005年。
[8]李万才,RFID技术在交通、港口领域中的典型应用分析,中国安防,2011年。
[9]赵海霞,物联网关键技术分析与发展探讨,中国西部科技,2010年。
[10]李一方,姜宝,物联网技术在港口信息化建设中的问题研究,科技和产业,2010年。
[11]刘强,崔莉,陈海明,物联网关键技术与应用,计算机科学,2010。
[12](美)美国项日管理协会编著,卢有杰,王勇译,项日管理知识体系指南,北京电子工出版社,2004年。
[13]DennisLock主编,李金海译,项日管理,南开大学出版,2005年。
学生姓名王思维专业项目管理指导教师王立君
审批人任务下达日期2014.12.10全部完成日期2015.04.06
天津理工大学高等教育自学考试本科毕业论文进度计划
及检查情况记录表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成情况
检查日期
检查人签名
1
此表由指导老师完成
确定论文研究方向
2
确定论文题目
3
完成计划时间表和写作提纲
4
查阅相关资料,撰写论文。
提交论文初稿。
5
根据指导老师意见,修改论文
6
论文定稿,打印装订
7
准备论文答辩
8
论文答辩
9
注:
(1)表中“实际完成内容”和“检查人签名”栏目要求用笔填写,其余各项均要求打印。
(2)毕业论文任务书一式二份,一份由教师留存,一份发给学生,任务完成后与毕业论文一并交。
天津理工大学高等教育自学考试本科毕业论文质量指导教师评分表
年月日
学生姓名
王思维
准考证号
080214101209
专业
项目管理
论文题目
物联网技术在港口生产管理中的应用
评价内容
优秀标准
分值
分数
1.选题
能体现本专业培养目标,难度和工作量较大,有较强的创新性。
25
2.调研论证
能独立查阅文献以及从事其它形式的调研,能较好的理解课题任务并提出实施方案,有分析整理各类信息,从中获得新知识的能力。
10
3.论文质量
圆满完成任务书中各项要求,理论正确,结构严谨,结论明确、图样绘制精美,有较高学术性,对专业知识综合训练程度高,撰写规范。
35
4.计算机能力
包括编程、数据、图形及文字处理。
10
5.学习态度
态度认真,作风严谨,刻苦钻研精神突出,遵守各项规章制度,无任何事故发生。
10
6.特点特色与综合素质
论文有明显的特点或特色,学生的综合素质较高。
10
评语
论文得分
指导教师签字
天津理工大学高等教育自学考试本科毕业论文质量评阅人评分表
年月日
学生姓名
王思维
准考证号
080214101209
专业
项目管理
论文题目
物联网技术在港口生产管理中的应用
评价内容
标准
分值
分数
1.选题
能体现本专业培养目标,难度和工作量较大,有较强的创新性。
25
2.分析、计算
综合分析正确、合理;计算正确。
15
3.创新与实用
有自己的独特见解,方案合理、数据可靠,有一定实用价值。
20
4.论文撰写质量
结构严谨,文字通顺,用语符合技术规范,用表清楚,书写格式规范。
30
5.与任务书相符情况
与任务书完全相符
10
评语
论文得分
评阅人签字
天津理工大学高等教育自学考试本科毕业论文答辩评分表
(答辩小组及答辩委员会专用)年月日
学生姓名
王思维
准考证号
080214101209
专业
项目管理
论文题目
物联网技术在港口生产管理中的应用
评价内容
优秀标准
分值
分数
1.选题
能体现本专业培养目标,难度和工作量较大,有较强的创新性。
25
2.论文质量
圆满完成任务书中各项要求,论文立论正确,结构严谨,图样绘制及技术要求符合国家标准。
结论明确,有较大创新、较高的学术性和实用价值。
论文分析、计算、实验正确、严密,对专业知识的综合运用能力较高,撰写规范。
30
3.学生陈述
陈述清晰、正确、逻辑性强,基本概念清楚,语言流畅、精炼。
15
4.答辩表现
回答问题有理有据,体现出较宽泛的知识面,思维敏捷、逻辑性强。
30
评语
答辩得分
答辩小组组长签字
指导教师评定成绩
评阅人评定成绩
综合评定成绩五级分制成绩
汇总人签字
答辩委员会
主任签章:
摘要
物联网(The Internet of Things) 就是“物物相连的互联网”,是通过射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,进行信息交换和通讯,以实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
本文主要介绍了港口的信息化建设,将物联网RFID技术,视频监控技术、LED屏显示技术、GPRS无线传输技术、自动化控制技术、短信数据交换技术应用到港口生产管理中的实例,重点介绍了系统的建设和应用,实现对车辆的自动识别控制、引导和监控,追踪车辆在港动态,结合生产作业过程形成更为严密的流程控制,杜绝货物错装、多装情况的发生,杜绝人为因素干扰,达到了提高港口安全生产管理水平和工作效率的目标,也是数字化港口建设规划中的重要组成部分。
最后,对智能港口发展的未来前景进行展望。
关键词:
智能港口,物联网,无线传感网,无线射频识别
Abstract
TheInternetofthings(TheInternetofThings)is"connectedthingsInternet",isthroughtheradiofrequencyidentification(RFID),infraredsensors,globalpositionsystem,laserscannersandotherinformationsensingdevice,objectorprocessreal-timeacquisitionofanymonitoring,connection,interaction,informationexchangeandcommunication,totherealizationofobjectsandobjects,objectsandpeopleinthepanlink,achievetherecognitionandmanagementofintelligentperception,ofitemsandprocesses.
Thispapermainlyintroducestheinformationconstructionoftheport,theRFIDofInternetofthingstechnology,videomonitoringtechnology,LEDscreendisplaytechnology,GPRStechnology,automationcontroltechnology,wirelesstransmissionofmessagedataexchangetechnologyisappliedtoanexampleofportproductionmanagement,thispaperfocusesontheconstructionandapplicationofthesystem,realizetheautomaticrecognitionofvehiclecontrol,guidanceandmonitor,trackvehicleinportdynamic,theformationofmorecontrolflowcloselycombinedwiththeproductionoperationprocess,preventwrongequipment,goodsoccurredmoreloadingconditions,eliminatetheinterferenceofartificialfactors,soastoimprovethelevelandefficiencyofportsafetyproductionmanagementobjectives,itisalsoanimportantpartoftheconstructionofthedigitalportplanningin.Finally,thedevelopmentofintelligentportfutureprospects.
Keywords:
Intelligentport,networking,wirelesssensornetwork,radiofrequencyidentification
第1章绪论
1.1问题的提出及选题意义
国际上,现代港口如图1已向第四代港口演进。
现代港口作为全球综合运输网络的节点,其功能也更加广泛,正朝着全方位的增值服务方向发展,成为商品流、资金流、技术流、信息流与人才流汇聚、环保、智能、宜居的共生社区。
在21世纪科学发展和物联网环境下,将进一步向第五代绿色、低碳、联营、虚拟港口进化,港口分代进化阶段史的下一个演进阶段是否应该是“物联网港口阶段”。
图1港口分代进化阶段史
物联网让所有的物品都与网络实现任何时间和任何地点的无处不在的连接。
人们可以通过对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件,形成信息化解决方案。
目前很多全球主要国家都制订了开发物联网的长期发展计划。
中国已经把物联网明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006—2020年)》和《2050年国家产业发展路线图》。
1.1.1问题的提出
随着港口吞吐量的增加,港口规模的迅速扩大和强化生产管理的需求,迫切要求利用信息技术,实现利用信息技术对港口生产管理的全方位支持,提高港口作业生产效率,固化及完善生产作业流程,方便快捷的实现港口生产的管理控制,减少用人和降低工人劳动强度。
加强进出港区和库场监管,加快过磅效率,杜绝人为因素干扰,提高港口安全管理水平,保障货物安全,对货主、货代、车队提供增值服务。
1.1.2选题意义
我国港口大多还停留在第二代港口阶段,向第三代港口转型刚刚起步,信息技术的应用是主要内容和特征。
港口之间的竞争越来越激烈,利用信息技术支持港口生产管理,提高港口的服务水平,可以大大提高港口的竞争力。
港口在供应链上的地位是非常重要的,它具有很大的货物吞吐量,此外港口具备一些水陆联运设备以及相应的条件,从而成为水陆交通的枢纽,港口的规模是非常大的,比铁路、公路都要大,并且得到了政府的大力支持,有能力进行新技术的研发。
港口的作业中有一些复杂的而且对技术要求比较严格的工作比如码头装卸以及仓库的储存工作,这些工作都需要自动化运作,想要实现这一点就需要前沿的技术的支撑。
许多港口企业的信息量是非常大的,而且类型也比较复杂,数据要求具有很高的时效性,如果使用物联网技术就可以使数据吹的准确性以及时效性增大。
1.2相关概念界定
1.2.1港口
港口是具有水陆联运设备和条件,供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。
产品是货物的位移。
1.2.2智能港口
智能港口是一个基于现代电子信息技术面向港口运输的服务系统。
它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为港口服务参与者提供多样性的信息服务。
可见智能港口迫切地需要和物联网技术紧密的结合,实现港口服务的数据共享和稳定高效。
1.2.3港口管理
是指港口企业计划、组织、控制等活动的过程,按经营目的顺利地执行、有效地调整而所进行的活动。
1.2.4RFID技术
是一种无线通信技术,可以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者光学接触。
无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。
某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。
标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。
与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。
1.2.5车载终端(TCU)
车载终端可用于智能堆场、智能仓库等工程建设及大机、集卡、叉车等工具车辆,可将工具车辆或货物的RFID信息采用3G或WiFi等短距离无线通讯方式,将工具车辆或货物的RFID信息上传到监控中心,达到实时监控的目的。
1.2.6手持移动终端(PDA)
手持移动终端可用于智能卡口、智能堆场、智能仓储及海关监管中心等,以实现对运输工具、货物进行远程视频和数据监控。
1.2.6全球卫星定位系统(GPS)
利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系统,简称GPS。
GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范,它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地推动了数字经济的发展。
第2章物联网的概念与技术标准
2.1物联网的概念
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,其英文名称是:
“TheInternetofthings”。
顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。
这有两层意思:
其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信也就是物物相息。
物联网就是“物物相连的互联网”。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。
因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
2.2物联网关键技术
物联网技术不是对现有技术的颠覆性革命,而是通过对现有技术的综合运用。
物联网技术融合现有技术实现全新的通信模式转变,同时,通过融合也必定会对现有技术提出改进和提升的要求,催生出一些新的技术。
在通信业界,物联网通常被公认为有3个层次,从下到上依次是感知层、传送层和应用层,如图2所示。
如果拿人来比喻的话,感知层就像皮肤和五官,用来识别物体,采集信息;传送层则是神经系统,将信息传递到大脑进行处理;应用层类似人们从事的各种复杂的事情,完成各种不同的应用。
图2物联网的三个层次
2.2.1感知层
物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集。
感知层包含两个部分:
传感器(或控制器)、短距离传输网络。
传感器(或控制器)用来进行数据采集及实现控制,短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。
感知层的关键技术主要为传感器技术和短距离传输网络技术,例如射频标识(RFID)标签与用来识别RFID信息的扫描仪、视频采集的摄像头和各种传感器中的传感与控制技术、短距离无线通信技术(包括由短距离传输技术组成的无线传感网技术)。
在实现这些技术的过程中,又涉及到芯片研发、通信协议研究、RFID材料研究、智能节点供电等细分领域。
2.2.2传送层
物联网的传送层主要完成信息传递和处理,传送层包括两个部分:
接入单元、接入网络。
接入单元是连接感知层的网桥,它汇聚从感知层获得的数据,并将数据发送到接入网络。
接入网络即现有的通信网络,包括移动通信网、有线电话网、有线宽带网等。
通过接入网络,人们将数据最终传入互联网。
传送层是基于现有通信网和互联网建立起来的层。
传送层的关键技术既包含了现有的通信技术,如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网(PSTN)技术、Wi-Fi通信技术等,也包含了终端技术,如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。
2.2.3应用层
物联网的应用层主要完成数据的管理和数据的处理,并将这些数据与各行业应用的结合。
应用层包括两部分:
物联网中间件、物联网应用。
物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。
中间件将许多可以公用的能力进行统一封装,提供给丰富多样的物联网应用。
统一封装的能力包括通信的管理能力、设备的控制能力、定位能力等。
物联网应用是用户直接使用的各种应用,种类非常多。
物联网应用包括家庭物联网应用,如家电智能控制、家庭安防等,也包括很多企业和行业应用,如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。
应用层主要基于软件技术和计算机技术实现。
应用层的关键技术主要是基于软件的各种数据处理技术,此外云计算技术作为海量数据的存储、分析平台,也将是物联网应用层的重要组成部分。
应用是物联网发展的目的。
各种行业和家庭应用的开发是物联网普及的源动力,将给整个物联网产业链带来巨大利润。
2.3物联网的技术领域
物联网的技术领域可以用如下三个关键词语概括:
“全面感知”、“可靠传递”和“智能处理”。
2.3.1全面感知
物联网最核心的特征即在对于物的特性的识别。
简单易用并有效的物体识别和动态信息的感知系统是至关重要的。
射频识别(RFID)、条形码、二维码、GPS、摄像头、传感器等感知、捕获、测量的技术手段,随时随地对物体进行信息采集和获取。
2.3.2可靠传递
物联网要求通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去,随时随地进行信息交互和共享。
为做到这一点,需要利用和发展已有的有线与无线,近距和远距,固定与移动,窄带和宽带等各种通讯手段,解决物体到信息采集基站,基站到信息中心,信息中心到信息中心的信息传递问题。
2.3.2智能处理
物体的信息通过网络传输到信息处理中心,完成对物体通信信息的相关计算。
利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理,提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力、实现智能化的决策和控制。
2.4物联网技术标准
物联网的最大瓶颈既不是IP地址不够问题,也不是一定要攻克下什么关键技术才能发展。
三网合一,IPv6固然重要,但物联网的很多底层通讯介质根本不能运行IPStack,可以通过UID等软件标准解决。
一些传感器和传感器网络关键技术的攻关也很重要,但那是“点”的问题,不是“面”的问题。
大面的问题还是数据表达、交换,与处理的标准以及应用支撑的中间件架构问题。
同方从2004年起就推出了ezM2M物联网业务基础中间件产品和oMIX数据交换标准(产品中还实现了中国移动的WMMP标准),但是一个企业的力量是有限的,既然物联网产业已经被提到国家战略的高度,如果以国家层面的高度来推物联网数据交换标准和中间件标准,一定能够发挥整体效果,而且要比制定其他通讯层和传感器的技术攻关见效快。
数据交换标准主要落地在物联网DCM三层体系的应用层和感知层,配合传输层通道,目前国外已提出很多标准,如EPCGlobal的ONS/PML标准体系,还有Telematics行业推出的NGTP标准协议及其软件体系架构,以及EDDL,M2MXML,BITXML,obix等,传感层的数据格式和模型也有TransducerML,SensorML,IRIG,CBRN,EXDL,TEDS等等,目前的挑战是把这些现有标准融合,实现一个统一的物联网数据交换大集成应用标准,如果国家能够整合资源,这个标准的建立具备一定的可行性。
不过由于其涉及面广,整体协调难度大,只有受到监管层和高层领导的高度重视,委托国家级的综合性物联网标准委员会(目前的一些标准组织多半还是更多的关注于传输层标准,或行业应用标准,如RFID和WSN无线通讯标准等,统筹能力不够,视野不够宽)具体实施才有可能实现这个目标。
2.5物联网的标准化特点
物联网不是全新的网络和应用。
物联网是在现有电信网、互联网、
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