畢業(yè)設(shè)計開題報告-物聯(lián)網(wǎng)中的故障診斷基礎(chǔ)問題研究)

南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題題目目物聯(lián)網(wǎng)中的故障診斷基礎(chǔ)問題研究 系系部部自動化系 專專業(yè)業(yè)自動化 學(xué)生姓名學(xué)生姓名王賀學(xué)號學(xué)號2108032223 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師陳復(fù)揚(yáng)職稱職稱副教授 畢設(shè)地點畢設(shè)地點A17 樓 504 2012 年 3 月 1 日 1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文論文）課題任務(wù)情況課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫撰寫15002000 字左右的文獻(xiàn)綜述字左右的文獻(xiàn)綜述： 1物聯(lián)網(wǎng)的由來從“智慧地球”到“感知中國” 1.1“智慧地球”戰(zhàn)略的提出 2009 年 1 月 28 日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一 次“圓 桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM 首席執(zhí)行官彭明盛首次提出 “智慧地球”這 一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。此概念 一經(jīng)提出，即得到美國各界 的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為 IBM 的這一構(gòu)想極 有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在 世界范圍內(nèi)引起轟動?！爸腔鄣厍颉北幻?國人認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立全球競爭優(yōu)勢的關(guān) 鍵戰(zhàn)略。 1.1.1 IBM 真正的意圖 推出各種“智慧”解決方案 概念的提出只是第一步，內(nèi)容包括智慧能源系統(tǒng)、智慧 金融和保險系統(tǒng)、 智慧交通系統(tǒng)、智慧零售系統(tǒng)、智慧食品系統(tǒng)、智慧醫(yī)療保健系統(tǒng)等。在此 基礎(chǔ)上，人 類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)及生活，達(dá)到“智慧” 狀態(tài)，極大地提高資源 利用率和生產(chǎn)力水平，以應(yīng)對經(jīng)濟(jì)危機(jī)、能源危機(jī)、 環(huán)境危機(jī)，從而打造一個“智慧的 地球”。 1.1.2 智慧的整體技術(shù) 它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，主要包括以下三個方面：各種感應(yīng)技術(shù)嵌入各種物體并 不斷數(shù)字化；人和數(shù)據(jù)與各種事物以不同方式聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)；先進(jìn)的“云”計算技術(shù)和 超級計算機(jī)則可以對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，幫助人們做出正確的行動決策。 1.2“感知中國”的提出 1.2.1 溫家寶總理的期望 溫總理于 2009 年 8 月 7 日，視察了中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心， 也提出盡快建立中國的傳感信息中心，并形象地稱為“感知中國”中心。 1.2.2 早一點謀劃未來，列為國家戰(zhàn)略性新產(chǎn)業(yè) 溫總理同時指出，在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術(shù)，特 別是與我國自主知識產(chǎn)權(quán)的 TD-SCDMA技術(shù)相融合。 溫家寶總理最近發(fā)表了題為“讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展”的講話（2009 年 11 月 3 日），強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要，選對了就能跨越發(fā)展，選錯了將 會貽誤時機(jī)”。其中指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后 IP 時代 相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機(jī)”。 1.2.3 建設(shè)“感知中國”中心 江蘇省和無錫市正在制定 “感知中國” 中心建設(shè)的總體方案和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃， 力爭通過5 年的時間，建成引領(lǐng)中國傳感網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)制訂的中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院，實現(xiàn)產(chǎn) 值 500 億元。 無錫建設(shè)的“感知中國”中心，將使無錫成為中國乃至世界上傳感信息 技術(shù)的創(chuàng)新 高地、人才高地和產(chǎn)業(yè)高地，從而帶動整個中國，乃至全球的傳 感產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、應(yīng)用和 技術(shù)上的創(chuàng)新，準(zhǔn)備把無錫打造成一個傳感網(wǎng)示范城市。 2從“互聯(lián)”到“物聯(lián)” 物聯(lián)網(wǎng)最早于 1999 年提出，即把所有物體通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng) 連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。2005 年 11 月 17 日，在突尼斯舉行的信息社會世 界峰會上，國際電信聯(lián)盟（ITU） 發(fā)布了“ITU互聯(lián)網(wǎng) 報告 2005：物聯(lián)網(wǎng)”，正式提 出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。 IBM 提出智慧地球的同時也推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)討論的進(jìn)一步深入。IBM認(rèn)為， IT 產(chǎn)業(yè) 下一階段的任務(wù)是把新一代 IT 技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng) 器嵌入和裝備到各種物體中，實現(xiàn)普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。 2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 物聯(lián)網(wǎng)，實際上指的是在網(wǎng)絡(luò)的范圍之內(nèi)，可以實現(xiàn)人對人、人對物以及物對物的 互聯(lián)互通，在方式上可以是點對點，也可以是點對面或面對點， 它們經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)、通過 適當(dāng)?shù)钠脚_，可以獲取相應(yīng)的資訊或指令，或者是傳遞出相應(yīng)的資訊或指令。物聯(lián)網(wǎng)的 精髓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅是對物實現(xiàn)聯(lián)接和操控。物聯(lián)網(wǎng)通過技術(shù)手段的擴(kuò)張，賦與網(wǎng)絡(luò)新的含 義，實現(xiàn)人與物之間的相融與互動，甚至是交流與溝通。 目前，主要發(fā)達(dá)國家都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。中國也正在高度關(guān)注、重 視物聯(lián)網(wǎng)的研究和開發(fā)，工業(yè)和信息化部會同有關(guān)部門，正在探討支持新一代信息技術(shù) 發(fā)展的政策措施。 2.2 中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 在物聯(lián)網(wǎng)這個全新學(xué)科中， 我國的技術(shù)研發(fā)水平已處于世界前列。 中科院早在 10 年 前就啟動了傳感網(wǎng)研究，組成丁 2000 多人的團(tuán)隊，先后投入數(shù)億元，目前，中國與德 國、美國、英國等國家一起，成為國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國之一。 中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)是，到 2015年底，實現(xiàn)以下目標(biāo)：建立我國國家代碼解析服務(wù) 系統(tǒng)( Code Solution Service, CRS)；建立我國國家物聯(lián)網(wǎng)管理中心；積極引導(dǎo)生 產(chǎn)、流通、物流行業(yè)或者長三角、珠三角等基礎(chǔ)條件好的行業(yè)或者區(qū)域開展試點應(yīng)用， 建立行業(yè)或區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)管理中心和公共服務(wù)平臺，為企業(yè)提供溯源、防偽、跟蹤等物聯(lián) 網(wǎng)公共服務(wù)。 如圖2.1所示。 圖2.1 如今，打造以物聯(lián)網(wǎng)為核心的智能城市己成為各城市競爭的新焦點。杭州市已 制定了吸引物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)入的多項優(yōu)惠政策。9 月 11 日，重慶市政府 與思科正式 簽訂合作備忘錄，雙方將結(jié)為戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，就通信產(chǎn)品制造、“智能十互聯(lián)” 城市試點示范、創(chuàng)新及風(fēng)險投資等多方面展開深入合作。 成都、西安等中國西部城 市也已與思科接觸，并計劃近期引入思科的“智能 互聯(lián)城市”。另一些城市的合作 對象則是 IBM。10 月 22 日，昆山市政府與 IBM 及昆山中創(chuàng)軟件簽署合作備忘 錄，宣布啟動“智慧的城市”戰(zhàn)略合作項目。 這是繼 8 月 IBM 與廣東省信息產(chǎn)業(yè) 廳簽署戰(zhàn)略合作備忘錄，率先為廣州打造。 世界級的“智慧城市”解決方案，推進(jìn)“數(shù)字廣東”建設(shè)，以及 9 月 IBM 與沈陽 市政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，打造“生態(tài)沈陽”和“智慧城市”之后，IBM 在“智慧的城 市”公司戰(zhàn)略上在中國再次簽約一座新城市。據(jù)悉，南京、合肥等市也將與 IBM 就“智 慧城市”開展合作。 3.1物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù) 如圖3.1所示。有人說，物聯(lián)網(wǎng)=RFID+傳感器+互聯(lián)網(wǎng)，這是形象的比喻，但不嚴(yán)謹(jǐn)。 實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境和條件主要有：互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；無線傳感器網(wǎng)是實 現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)；計算機(jī)應(yīng)用是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部條件；標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān) 鍵；立法是保障物聯(lián)網(wǎng)順利運行的社會環(huán)境。 圖3.1 3.2 物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素 物聯(lián)網(wǎng)的六大基礎(chǔ)技術(shù)要素包括互聯(lián)網(wǎng)、RFID、讀寫器、物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)名 稱解析系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。 3.2.1 RFID 技術(shù) RFID( Radio-frequent identification）無線射頻識別，是一種非接觸式的自 動識別技術(shù)。RFID 依靠磁場、感應(yīng)等識別原理，具有無需可視傳輸、可復(fù)寫、存儲容量 大、抗干擾、防水等突出優(yōu)點。與條碼技術(shù)相比，RFID作 為一種新興的識別技術(shù)，憑借 自身突出的優(yōu)勢、RFID 標(biāo)簽成本的降低，近幾年來其應(yīng)用己在全球愈演愈烈，如零售、 物流、生產(chǎn)、交通等各個行業(yè)。RFID 技術(shù)是近年來信息技術(shù)發(fā)展與研究的一個熱點，并 己被列為 21 世紀(jì)最有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)之一。 3.2.2 名稱解析服務(wù) ONS 名稱解析服務(wù) ONS 負(fù)責(zé)解析任何 EPC 對應(yīng)的靜態(tài)信息，即電子產(chǎn)品編碼，經(jīng) ONS 解析后，可獲取該產(chǎn)品的詳細(xì)靜態(tài)信息（如生產(chǎn)日期、原料等與供應(yīng) 鏈中位置變化無關(guān) 的信息）的數(shù)據(jù)訪問入口。 3.2.3 中間件技術(shù) 中間件有兩大功能，一是兩大平臺，二是通信。首先要為上層服務(wù)提供應(yīng)用，同時， 要連接操作系統(tǒng)，保持系統(tǒng)正常運行狀態(tài)。中間件還要支持各 種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口，如 要支持 RFID 以及配套設(shè)備的信息交互和管理，同時，還要屏蔽前端的復(fù)雜性。 3.3 其他相關(guān)技術(shù) 3.3.1 EPC 技術(shù) 基于 RFID 技術(shù)的出現(xiàn)、單品識別的需求（即“一物一碼”)，麻省理工 學(xué)院自 動識別實驗室（Anto-IDLab）于1991年提出了電子產(chǎn)品編碼EPC (Electronic ProductCode）的概念，旨在為每一件單品建立全球的、開 放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)。EPC 碼 可以使用條碼、RFID 標(biāo)簽等作為數(shù)據(jù)載體，作為物體 單品的唯一標(biāo)識。 3.3.2 Zigbee 技術(shù) Zigbee 技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率低成本的雙向無線通信 技術(shù)，主要適合于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位 功能。它存在如下優(yōu)點：（l）擴(kuò)頻信號具有好的隱蔽 性；（2）擴(kuò)頻信號具有保密性； （3）擴(kuò)頻信號具有很強(qiáng)的抗干擾性；（4）提高系統(tǒng)容量。Zigbee 技術(shù)相對于藍(lán)牙更適 合構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 4.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智 能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康等多個領(lǐng)域。專家預(yù)計，這一技術(shù)將會發(fā)展成 為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。 物聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用是現(xiàn)代物流領(lǐng)域。最近，工信部和商務(wù)部、發(fā)改委、 交通部等 八個部門正在制定現(xiàn)代物流的發(fā)展規(guī)劃， 明確提出要把物聯(lián)網(wǎng)作為 現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的重 點。 目前，我國物流的成本偏高。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，去年我國的物流成本由 2008 年全年的 18.6%下降至 2009 年上半年的 18.4%，下降 0.2 個百分點，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外水平， 我國物流發(fā)展需要物聯(lián)網(wǎng)。通過物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，形成集成 化的信息平臺，實現(xiàn)物流系統(tǒng) 的現(xiàn)代化， 通過現(xiàn)代化管理從物流業(yè)的小外包 實現(xiàn)真正的現(xiàn)代化外包。把企業(yè)的局部的 物流擴(kuò)展到全社會的物流，最大限 度地降低成本，實現(xiàn)物流系統(tǒng)現(xiàn)代化。如在物流通關(guān) 過程中，廣東省經(jīng)濟(jì)信息化委員會與香港進(jìn)行試點：“港澳通關(guān)一體化試點工程”利用 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu) 勢避免的雙重征稅、雙重通關(guān)的問題。所以，以物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為抓手，來推 動 物流信息技術(shù)的應(yīng)用和推動標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是下一階段的重要工作。 城市資源規(guī)劃系統(tǒng)也是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要應(yīng)用。 有 ERP、 IRP、 GRP 系統(tǒng)，也需要 CRP 系統(tǒng)，即城市資源規(guī)劃系統(tǒng)。建設(shè)這樣一個子系統(tǒng)也需要物聯(lián)網(wǎng) 和寬帶無線接入，把城 市資源“城市水、電、氣、熱資源管理運營平臺”,“城市靜態(tài)交通泊車管理運營平臺”, “城市消防安全監(jiān)管運營平臺”等系統(tǒng)整合 起來。通過建立城市 EPC 信息港，通過城 市電子商務(wù)平臺，把各種指揮中心 資源應(yīng)用平臺緊密聯(lián)系，依托物聯(lián)網(wǎng)是可以實現(xiàn)的， 這既是電子政務(wù)的應(yīng)用， 也是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，能發(fā)揮綱舉目張、承上啟下的作用。類似 的應(yīng)用還有藥 品的防偽監(jiān)督管理。 5.城市公共服務(wù) 5.1 城市公共服務(wù)概述 城市公共服務(wù)是指城市政府利用稀缺的公共服務(wù)資源為滿足“廣義市民” 生存和發(fā) 展需要而提供的精神服務(wù)、制度服務(wù)與具體服務(wù)的總稱。城市管理的五大職能（導(dǎo)引、 規(guī)范、治理、服務(wù)、經(jīng)營）中城市公共服務(wù)職能具有影 響面最大、影響力最深的特點， 也是社會主義城市政府最應(yīng)該有為的職能。 從國內(nèi)外城市發(fā)展的歷程來看，城市公共服 務(wù)對城市的發(fā)展起著舉足輕重的作用。 5.2 城市公共服務(wù)的經(jīng)濟(jì)意義 城市公共服務(wù)的經(jīng)濟(jì)意義首先來源于城市公共經(jīng)濟(jì)存在和發(fā)展的必然性。“公共經(jīng) 濟(jì)是一種產(chǎn)生于競爭性分散經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)之上的，又反過來對分散經(jīng)濟(jì)起扶助、制衡、服務(wù) 和推動作用的經(jīng)濟(jì)系列。” 奧沙利文認(rèn)為“提供地方公共服務(wù)會對地區(qū)企業(yè)成長產(chǎn)生重 大的積極影響”，而且“在其它條件相同的情況下，如果一個城市改進(jìn)了公共服務(wù)，那 么該城市將以更高的速率成長發(fā)展?！?其次，城市公共服務(wù)有助于防止和糾正市場失靈。“政府通過促進(jìn)競爭、控制諸如 污染這類外部性問題以及提供公共品等來提高效率?！背鞘泄卜?wù)可以通過降低企 業(yè)進(jìn)入成本以及放松管制等方法起到鼓勵競爭的目的；也可以通過干預(yù)對城市空氣和水 的污染，通過監(jiān)督控制藥物、食品以及放射性物質(zhì)等不安全因素來減少或避免市場失靈 所造成的非效率與混亂無序；還可以通過增加教育、基礎(chǔ)設(shè)施等公共品投入來鼓勵有益 的活動。 最后，城市公共服務(wù)在一定程度上影響和改變城市財富的再分配。市場經(jīng)濟(jì)可能會 產(chǎn)生令人難以接受的收入水平和消費水平的巨大差異。針對難以接受的收入與財富的不 平等，“政府通過稅收和支出項目等手段，向某些團(tuán)體進(jìn)行傾斜性的收入再分配，從而 增進(jìn)平等?！背鞘泄卜?wù)可以通過下崗再就業(yè)優(yōu)惠政策、城市最低生活保障制度、擴(kuò) 大城市公共服務(wù)享受群體等增進(jìn)平等的干預(yù)措施來提高城市“廣義市民”的滿意度。 5.3 城市公共服務(wù)的社會意義 城市公共服務(wù)的社會意義表現(xiàn)在四個方面： 其一，城市公共服務(wù)是城市協(xié)調(diào)發(fā)展的重要條件。城市公共服務(wù)有助于協(xié)調(diào)城市人 際關(guān)系和官民關(guān)系，有助于減少和改善弱勢群體的困難狀態(tài)，有助于防止和減少城市犯 罪。 其二，城市公共服務(wù)是城市現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。城市現(xiàn)代化是人類繼城 市化之后面 臨的又一重要歷史轉(zhuǎn)折。狹義的城市現(xiàn)代化主要是指城市建設(shè)的 現(xiàn)代化。廣義的城市現(xiàn) 代化是指“城市的經(jīng)濟(jì)、社會、文化及生活方式等由 傳統(tǒng)社會向現(xiàn)代社會發(fā)展的歷史轉(zhuǎn) 變過程。”在這個過程中，城市公共服務(wù) 不僅有助于使城市經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)和諧發(fā)展， 而且所涉及的住房、 教育、基礎(chǔ)設(shè)施、 災(zāi)害抗御等內(nèi)容本身就是城市現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。 其三，提高城市公共服務(wù)水平是增強(qiáng)城市綜合竟?fàn)幜Φ闹匾緩??！罢芾砀偁?力是城市競爭力的基本推動力量，也是其基本約束力量?！背鞘泄卜?wù)作為城市管 理的重要職能之一，其水平的提升幾乎對上述所有軟硬指標(biāo)均產(chǎn)生好的外部效果