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一、物联网的定义、体系架构及相关技术
"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。美国权威咨询机构FORRESTER预测:到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30:1,因此,物联网"被称为是下一个万亿级的通信业务。

物联网定义:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种庞大信息网络。

物联网的体系架构主要分为三部分:

全面感知:感知层是实现物联网全面的感知的核心能力,是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分,感知层关键在于具备更精确、更全面的感知能力,并解决低功耗、小型化和低成本的问题

可靠传递:广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分,关键在于为物联网应用特征进行优化和改进,形成协同感知的网络;

快速处理:提供丰富的基于物联网的应用,是物联网发展的根本目标,将物联网技术与行业信息化需求相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集,关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。

物联网在感知层的技术主要分为RFID(Radio Frequency Identification)射频识别技术和WSN(wireless sensor network)无线传感网两大类。RFID俗称电子标签,通过射频信号自动识别目标对象,并对其信息进行标志、登记、储存和管理。WSN是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。

二、物联网在铁路行业应用的广阔前景
1.RFID技术在铁路的早期应用
早在2001年,RFID技术就已经运用在铁路车号自动识别系统中,成为物联网目前在我国铁路运输领域运用最早的成熟典范。

标签编程网络在标签安装前,将车辆信息写入标签内部网络系统,防止出现错号重号车,并对丢失、损坏的标签进行补装;车辆标签作为车辆的主要配件,内部存储器中存有车号信息及车辆的技术参数信息。标签安装在被识别车辆的底部中梁上,每辆车安装一个标签。地面AEI设备主要由室外的车轮传感器、地面天线和室内的RF射频装置、读出主机、电源防雷、通讯及信号防雷等部分构成。地面AEI设备安装在铁路干线运行区间站,局、分局交界口,编组站等处。实时准确地完成对列车及车辆标签信息的采集,并将采集的信息进行处理,通过专线传至车站CPS设备。CPS管理设备安装在局、分局交界口,编组站,大小货站主机房,完成AEI采集数据的处理,并向列检复示系统和TMIS 系统转发数据,为车辆管理和设备维护提供可靠信息; 分局AEI监控中心监测AEI的工作状态,协调、指挥AEI设备维护,确保AEI工作状态良好,实时接收本分局交界口AEI采集的列车和车号数据,并接收各台AEI产生的故障信息和设备状态信息,通过对故障信息和设备状态信息进行分析,可以及时了解地面AEI设备的工作状态,对故障及时处理,还可以监测货车标签的工作状态。

2.物联网助力"智慧铁路"
2.1物联网与铁路防灾系统的综合应用
防灾监控系统是针对客运专线列车高速度、高密度运行的特点,对可能发生的各种灾害进行全面监测,实施全面、准确、实时的安全监控,为列车运行计划的调整、行车控制提供依据的系统。列车运行控制系统(简称列控系统)是采用先进的技术手段对高速运行的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护,监控列车安全运行的系统。

铁路防灾系统引入物联网技术后,可以在以下几个方面发挥关键作用:

气象感知:能够感知沿途中的风、雨、雪及洪水等具有持续性的、可预测的、影响范围大特点的气象状况;

落物感知:能够感知沿途的山体滑坡、滚石及轨道落物,包括落物大小、影响范围;

地震感知:能够感知震波大小、灾害范围,关键还要能在几秒内的时间把告警信息回传;

轨道感知:能够感知轨道沉降,道岔情况,路轨上危险物及路轨本身情况;

感知网的信息可以通过GSM-R或者WIFI无线网络进行传输,及时将关键信息传送到列控系统或者调度中心,保证列车的安全行驶。

2.2物联网与与机房环境监控系统的综合应用
铁路运营里程到2015年将达到12万公里,沿线机房数量众多,需要机房环境监控系统来保证对站段及无人值守机房的监控和管理。机房综合监控系统是一个综合利用计算机网络技术、物联网技术等构成的实时数据采集监控系统。

在机房综合监控系统中,物联网可以在以下几个方面的监测中发挥关键作用:

电源监测:供配电监测、UPS监测,实时检测电压、电流、功率、负载,查看配电线路的参数及相关历史曲线;

制冷监测:实时诊断空调运行状态,监控空调运行参数;

水浸监测:发现渗漏时通过环境监测系统及时报警,并告知渗漏点;

温湿度监测:实时监测机房各部位温湿度,发现异常通过报警系统通知管理人员干预;

图像安防监控:对机房的各路摄像头实时监控、记录和存储;

门禁监控:实时监控机房大门开关状态,对出入机房人员进行有效管理,对有权限的用户可以实行远程开关门;

烟雾监测:对烟感和温感进行监测,发生异常及时报警;

防雷监测:对防雷设备的性能和工作情况进行监测,发现异常及时报警。

2.3物联网与铁路运维管理系统的综合应用
ITEM系统当前管理着铁道部信息中心价值7亿多元的5000多台设备和全路价值114亿的近40万台设备;随着铁路信息化进程的加快,管理数量如此众多的IT设备也变得越来越困难。

在ITEM系统中引入物联网技术后,可以实现IT设备信息在ITEM/ITSM系统中的共享,实现IT设备资产的信息自动采集和更新,甚至可以实现设备的零配置。

3.物联网发力铁路客货营销平台
3.1车票二维码/RFID识别
通过车票二维码/RFID识别,可以加快旅客进站速度,同时可以加强对车票的真伪检查。



图1:二维码车票

3.2铁路"智能物流"平台
聚集铁路货运,充分发挥物联网、云计算、数据中心等新新技术,打造以"智能物流"为中心的物流平台,及时快速的提供相关货运信息。通过将物联网技术引入到"智能物流"平台中来,向上游拓展企业服务,为货运信息方提供"车联"服务; 向下游拓展家庭感知服务,让终端用户能够准确感知货物的信息;下图是"智能物流"架构图。



图2:铁路"智能物流"架构图

3.3铁路货运电子商务平台
铁路货运电子商务平台面对全路的货运客户进行服务,未来提供货运运费查询、货运业务咨询以及大客户业务等服务。同时保证铁路货运电子商务平台与铁路货运生产业务系统、铁道部、铁路局、站段相关业务管理和生产部门、铁路货运客户之间业务数据的互联互通。



图3:铁路货运电子商务平台

在集装箱追踪管理与监控方面,传统的摄像头识别集装箱号效率低,RFID信息化集装箱提高运输效率,及时监测集装箱运行中的状态;在仓库管理方面,发挥RFID的穿透性和唯一性特点,工作人员不用开箱就能知道货物的具体情况。

3.4水陆联运集装箱物流


图4:水陆联运集装箱物流

在感知层,充分发挥RFID、二维码、红外感应器等技术采集集装箱的相关信息;在传输层通过有线、无线等高可靠、高稳定传输网络把信息传送到信息处理层;在信息处理层,通过铁道部信息中心、港务集团的云计算数据中心完成数据的汇总、分析和处理。

三、物联网配套网络解决方案
1.新一代铁路云计算数据中心
云计算数据中心是实现铁路物联网的核心,只有运用云计算模式,才能使物联网中数以兆级的各类物品的动态管理,智能分析变得可能。物联网通过各种感知技术把铁路行业的信息进行充分收集,通过有线、无线网络将采集到的各种实时动态信息送至云计算处理中心,进行汇总、分析及处理。

另外云计算的数据中心能够促进物联网和互联网的智能融合,从而构建"智慧铁路"。物联网与互联网的整合,需要更高层次的整合,需要"更透彻的感知,更全面的互联互通,更深入的智能化"。这同样也需要高效的、动态的、可以大规模扩展的计算资源处理能力,这正是云计算所擅长的。

2.IPV6的真正用武之地
大量的终端接入,必将带来IP地址需求的爆炸性增长。而IPV4地址早在2011年2月份就已经分配完毕。解决IP地址不足的问题只能寄希望于IPV6。

IPv6的应用,不仅仅是解决大量接入终端对IP地址的需求,并且在协议上比IPv4能够提供更好的移动特性和QoS能力。相对于IPv4的固定报文格式,IPv6的扩展性更强,可根据不同协议要求增加扩展头种类,按照处理顺序合理安排扩展头的顺序。此外,IPv6引入自动配置以及重配置技术,对于IP地址等信息终端可通过自主协商实现自动增删更新配置,真正即插即用,大大提高了IPv6的易管理性。最后,IPv6新增流标记域,方便了IPv6 QoS的端到端部署,使得业务终端可快速处理实时业务。

3.有线无线网络一体化
铁路物联网时代的到来,预示着大量终端信息需要适时传输,这为无线网络在铁路的应用提供了广阔的平台。

H3C高性能无线方案具有802.11n高速接入、定制天线、高密度接入以及高性能安全等特点。在网络核心,采用万兆高性能无线控制器和专业硬件IPS可以保证无线网络的高性能;在接入层,采用实现有线无线一体化管理的千兆POE交换机为AP供电,提供高性能上行链路;在AP层面,H3C采用灵活的方案和全系列的802.11n AP为校园各种场景提供无缝高速无线信号覆盖;在用户管理层面,H3C可以实现对有线、无线设备统一精细化业务管理。

4.端到端的网络安全
大量物联网终端、网关设备的部署,在采集大量信息的同时也使大量终端信息暴露在自然界中,如何实现物联网时代的端到端的网络安全?

H3C在终端提供终端准入控制解决方案(EAD,End user Admission Domination);在网络内部和网络边界通过IPS、防火墙、UTM等硬件安全设备提供内网控制、边界防护解决方案;在远程接入方面,通过VPN网管设备、防火墙及管理软件提供全面的远程VPN接入保障。济南百谷信息技术有限公司销售部联系方式
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