随着网络技术的迅速发展和广泛应用,物联网的概念进入人们的视野.物联网就是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,以实现信息交换与智能化管理。本文是关于物联网的论文分享，供大家借鉴参考。
关于物联网的论文第一篇：基于物联网的煤矿安全监管体系变革探讨
摘要：物联网在煤矿安全信息获取、传递、存储、应用方式上的革命性变化引起煤矿安全监管方式和运行方式发生巨大改变，进而对现行安全监管体系提出变革要求。总结了物联网应用在煤矿安全监管中的特点，剖析了其对安全监管体系的组织结构、运行机制和监察方式的新要求，提出了物联网环境下的监管体系变革方向和原则，并从组织结构、运行机制和监管方式3个方面提出了具体的完善和建议。
关键词:煤矿;物联网;安全监管;管理体系;机制变革;
Abstract：The revolutionary changes of the Internet of Things in the acquisition, transmission, storage and application of coal mine safety information lead to great changes in the way of coal mine safety supervision and operation, and then put forward reform requirements for the current safety supervision system. We summarize the characteristics of Internet of things application in coal mine safety regulation, analyze the new requirements on the organizational structure, operation mechanism and supervision mode of the safety supervision system, put forward the direction and principles of regulatory system reform under the environment of Internet of Things, and put forward specific reform levels and suggestions from three aspects of organizational structure, operation mechanism and regulatory mode.
现行中国煤矿安全监管体制是“国家监察、地方监管、企业负责”的格局。国家煤矿安全监察局与地方煤矿安全监管部门共同承担对煤矿企业安全的监督管理工作，同时国家煤矿安全监察局有权监察地方监管部门的执法情况并提出改进意见。现行监管体制存在的突出问题主要是机构重叠，职能交叉、权责不清、监管简单重复、立法不完备等[1]。物联网介入煤矿安全监管系统后，通过物联网，煤矿安全各项数据适时和实时传入物联网系统[2]，但没有充分发挥信息监管优势。物联网应用引起了煤矿安全监管方式发生巨大进步，要求煤矿安全体制相应调整和改进，以适应物联网技术环境下的监察新常态，提高煤矿安全监管绩效。
1 物联网对煤矿安全监管体制提出变革要求
物联网环境下，传感器、传感网分布在煤矿生产各处，提取大量安全数据，包括人员定位、设备隐患、环境监测等。通过云交互数据管道和云存储处理海量数据，形成云系统。云系统包含煤矿地质、生产、监控、事故数据，也包含其他煤矿的安全数据，还包含监管执法数据和文件。不同层级监管机构均可从云平台获取所需安全数据进行决策。主要改变表现为：(1)通过物联网获取更全面、实时和关键的数据，安全数据可感知，可获取和可传递，为远程监管提供了技术基础，远程监管成为可能；(2)安全信息云共享解决了信息不对称下的单独监管，重复监管问题，各层级监管机构在煤矿安全数据上“各取所需”，分层分级监管成为可能，解决了信息孤岛问题，提供多主体沟通协调通道，多主体协同监管成为可能[3];(3)精准化监管和柔性监管成为可能[4]，挖掘大数据安全规律，依托数据挖掘、人工智能在风险预测预警和隐患排查上更为精准和柔性。基于传统煤矿监管体系存在的弊病，以及物联网应用在监察方式、监察内容和部门协调，决策技术上的新变化，安全监管体制在组织结构分工和运行机制上需要作相应的调整和改进，以适应物联网技术环境下的监管新格局，实现对煤矿安全生产过程全面感知和动态协同控制。
1）对煤矿安全监管组织结构要求。鉴于物联网在安全监管、部门协调、科学预警决策上的重要性，设置物联网信息中心服务于各部门决策。物联网环境下，仍需继续对传统体制机制的弊端予以改进和规避。如提高监管机构的独立性，克服多头监管的弊端等。
2）对煤矿安全监管运行机制要求。(1)利用物联网系统，构建各监管层级“信息共享，各取所需，层层监管，各司其职”的煤矿安全数据管理机制。各监管层级均可从云数据平台获取相应安全数据，作出相应监管决策。(2)利用物联网信息平台，多主体监管的协同沟通机制成为可能和必须。由于监管任务的分工和监管层级，监管机构的差异，需要在多主体监管机构中建立协调沟通机制和协同监管机制。(3)充分利用大数据和人工智能在监管中的风险预警和隐患排查作用。通过大数据，把数据挖掘和智能预警通过机制设计的方式逐步纳入风险预警机制，形成智能化风险预防和预警[5,6]。
3）对煤矿安全监管方式改进要求。在监管方式上，利用物联网获取安全信息，实现现场监管和远程监管的结合。在监管内容上，对网上煤矿安全信息的监控，以及对现场安全信息的监控，组织机构的设计应该能体现这两大区别同时要能进行统一的协调机构。利用大数据技术进行对煤矿企业的安全管理水平和风险隐患进行动态评估，从而实现差异化、精准化管理。
2 物联网环境下煤矿安全监管体系变革基本原则
监管组织体系变革应着眼于发挥物联网的安全信息采集、分析、处理、反馈和应用特点，从根本上解决安全信息不畅、监管依据不足、监管执行不到位等问题，从监管任务分工和多主体协同的角度重新调整和完善组织结构设计，创新监管方式，建立现代物联网意义上的煤矿安全监管体制机制。
1）针对现行监管体制的弊端进行改进的原则。鉴于目前的“国家监察、地方监管、企业负责”的煤矿安全监管体系暴露出的多头管理下的机构重叠，职能交叉、权责不清，地方保护主义，安全监管缺失的弊病，设计的煤矿安全监管体制应该在权责对等，独立性以及协调性方面有所改进。
2）充分利用物联网和数字化技术，体现信息监管原则。(1)实现信息共享和分层分级管理：根据监管层级和监管部门的职责差异，获取相应安全信息，实现分层分级的监管；(2)信息化监管：煤矿企业通过物联网建立隐患排查+风险评价+风险预警的闭环安全管理，同时以安全数据的统计分析为基础，制定安全规章和安全监管政策。
3）多监管主体协同原则。利用物联网云系统，在多监管主体之间构建沟通渠道和沟通机制，在监管内容、监管流程、监管方式上发挥多主体协同运作机制，避免信息孤岛监管，形成系统化监管优势。
4）利用物联网、云系统与大数据技术创新监管模式方式。以大数据机器学习技术为手段，挖掘风险特征和规律，反映“预防为主”的风险动态评估和预测预警目标，提倡柔性监管和智能监管。
3 基于物联网的煤矿安全监管体系变革
基于物联网的煤矿安全监管运作机制是基于云平台模式的协同运作机制，打破了原有部门的专业分工、职能差异，形成综合一体，相互协助的运作模式。构建基于物联网技术内核的煤矿安全监管体系，需要从监管体制组织结构、运行机制以及技术支持上加以完善。
3.1 明确监管机构职责和构建安全管理体系
1）建立垂直独立的纵向组织机构。设立中央-省-地市3级或4级垂直安全监管机构，同时保持监管体系的独立性。独立性体现在3个方面：(1)与其他行业的安全监管独立：独立的监管机构可以割断和地方政府的利益关联，更公正、客观、公平的行使监管职责；(2)煤矿安全监管的核心机构与地方独立，实行垂直管理；(3)煤矿安全监管与煤矿行业管理的相对独立：独立垂直的监管机构能有效解决目前监管体制存在的突出问题，多个部门统一能形成合力，增强监管力量，监管监察合二为一，也有利于统一指挥，统一安排，有利于职责和职权配置，权责对等，权责更清晰，有利于各级部门的责任负责和追责机制，监管监察合二为一，有利于杜绝多部门简单、重复监管现象，减少资源浪费。
2）增设物联网中心。考虑物联网在煤矿安全监管中的重要性，有必要设计物联网安全信息中心，负责对煤矿传入的煤矿安全信息进行管理，同时负责把相关信息报送给相关监管机构和部门。物联网安全信息负责对煤矿安全信心的获取，存储，应用，所起的作用是安全信息管理。通过安全信息管理，一方面各监管层级可以实现远程监管、分层分级监管。另一方面，安全大数据会带来更精准和柔性的风险预警和隐患排查管理。物联网中心提供合适的信息流转和协调机制，是发挥组织结构功能的重要一环，有利于监管方对被监管方的监控，也有利于监管组织内部的协调。注意物联网中心不是直线部门，没有发命令的权力，但有收集各项安全信息的权力，同时对主管部门负责。
3.2 厘清信息权责和健全多主体协同监管体制机制
1）建立物联网信息入网。物联网环境下煤矿安全信息可分为2类：必须到现场的安全信息和无需到现场的安全信息，后者又可分为实时监控和静态信息。煤矿安全信息技术的使用效果既依赖于信息技术，又依赖于采集信息的可信度。因此，首先要对入网信息（危险源）源与安全基础信息等进行标准化建设，保障整个监管体系的数据一致性。对于煤矿安全信息，应明确规定入网信息的类型、入网信息的性质（动态或静态数据）、入网信息的格式等规范化，标准化信息源。
2）明确信息监管的监管权责。物联网环境下，煤矿安全信息分层分级监管。数据管理的权限，内容不同，监管方式在不同监管层级上也有差异，要求在数据使用权责上合理界定。在监管内容上，各级危险源和隐患的监管方式、监管级别和监管流程在安全信息层面存在差异，也需要具体界定。监管部门在监管方式和监管流程上应加以明确，组织机构和机制设计上也应体现出利用数据监管的特点。在监管方式上，远程监管和实地检查的内容和流程存在显着差异，在职责分工上也需合理界定。
3）理顺物联网环境下的多主体协调机制。物联网云系统在构建多主体协同机制上具有极大的信息优势。多主体、多层级监管机构通过物联网云平台可以实现信息共享，资源共享，技术共享，构建多方参与、协同的多层次，多方位监察机制。基于物联网的煤矿监管协调主要从2方面进行：(1)对多部门的监管任务和监管方式进行协调；(2)多部门监管下对监管流程进行协调。前者体现多部门监管任务的分工协调，包括对煤矿人机环管的各个监察部门的协调，网络监察和现场监察的协调以及对监察、执法和外联单位监督过程的一致性和完整性的协调。后者则是就多部门在监管执法以及监管流程的一致性和闭环性进行协调，理顺多主体监管计划、执法和反馈的协同机制。物联网背景下的多方参与协同管控，分阶段分层次分步骤，根据不同步骤的管理目标、管理内容、管理方法设置相应的管理人员，并建立统一执法平台。物联网对煤矿安全信息的导向是双向的，这就决定了物联网同时对危险源信息的的监管和正向监管信息（如安全教育信息）的双向流通产生作用，煤矿安全监管体制应能体现和保障这种信息流转和管理机制。
4）基于物联网的配套安全监管智能系统的开发。物联网系统不仅由感知层收集数据，而且需要在安全监管系统之间互传数据，建立网络层。最后还需要在应用层通过对调用数据的处理和解决方案来管理和控制手机、PC等终端设备，实现监管人员所需要的应用服务，或者与煤矿安全行业专业技术深度融合，实现安全监管的智能化。
3.3 改进监管方式和构建监管新模式
1）实施差异化，精准化安全监管。以安全风险管控为主线，综合考虑煤矿的灾害程度和安全状况等因素，即煤矿安全管理、灾害程度、生产布局、装备工艺、安全诚信、安全生产标准化建设、人员素质及生产建设状态等，将煤矿分为不同的类别，采取不同的监察时间、监察次数，将监管力量向灾害大、易发事故重点区域、重点煤矿倾斜，优化监管资源配置，实施差异化、精准化的安全监管[7]。利用物联网和大数据技术对风险和隐患分级，实施差异化、精准化管理[8]。按照风险等级及所需管控资源、管控能力、管控措施等因素，对风险等级进行分类。风险越高，管控级别越高。确定不同层级的管控方式，重大风险由煤矿主要负责人管控，较大风险由分管负责人和科室，一般风险由区队负责人管控，低风险由班组长和岗位人员管控，实施差异化动态监管[9,10]。
2）现场监察和远程检查相结合的监管模式。远程监察是指利用多种信息化手段，打破地域、时间限制，在煤矿现场以外通过网络远程开展的监察执法活动。通过物联网和云平台，使用计算机及各类终端查看各类监测监控数据、煤矿安全生产基础数据、图纸、资料等，各级监管机构可以获取更全面、实时和关键的安全数据。物联网环境下，远程监察正逐渐成为常规和主要的监察手段。建立远程监察和现场监察相结合和协同的机制。建立远程监察的流程、内容、对象和权责机制。
3）应用大数据和人工智能助力风险预警。用大数据技术和智能技术，建立物联网环境下以预防为主、风险自动识别与预警的煤矿安全的柔性监管方式。以大数据机器学习技术为手段，挖掘风险特征和规律。同时，利用物联网相关技术手段，突破信息采集可信保障、重大风险与违章自动识别、移动互联执法等关键技术，建立安全态势预警指标体系及预测预警模型。建立风险管控云平台，以技术信息为手段，以风险的“管”和“控”为核心，借助安全态势预警指标体系及预测预警模型，结合物联网环境下的矿井重大风险与违章自动辨识、区域风险态势智能分析与预警等关键技术，进行隐患识别，风险动态评估和自动预测预警。
4 结语
煤矿安全体系改进充分利用物联网技术在信息获取与共享、风险管控上的独特优势，在煤矿安全监管模式、机构设置、运行机制上进行改进。改进后的监管体系围绕安全数据和监管数据，通过数据收集，分析，处理和反馈，实现了分层分级和协同监管的新机制。在监管方式上，新模式提倡精准监管、差异化监管和柔性监管。当然监管工作的高效运作还需要法律法规，技术投入层面的保障。
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关于物联网的论文第二篇：基于物联网技术的智慧农业大棚设计与应用
摘要：利用无线传感器网络、无线Mesh宽带网络和视频实时监控等物联网相关核心技术，对农业大棚内大气和土壤环境进行全面实时监测，实时反馈控制和告警，对大棚内农作物生长状态、大棚安全进行视频监视，完成大棚农作物种植的科学化。通过对单独的大棚展开设计工作，从而发现智慧农业大棚同当下的具体情况保持一致，并且能够达到良好的使用效果，由此使得大棚自身原本的信息化水平得以全面加强。
关键词:智慧农业;传感器;物联网技术;
引言
长期以来，我国农作物保持高产量的主要因素之一就是大量的农药化肥投入。放眼于传统种植过程中，由于水资源以及化肥未得到高效利用，由此致使养分被大量的损失，同时还极大污染了环境。截至目前，我国农业生产模式还是以传统生产模式为主，这种模式只是单纯依赖农民自身经验来开展施肥灌溉工作，不仅导致大量物力、人力浪费，也极大威胁了水土以及环境安全，这对于我国农业的长久稳定发展起到了阻碍作用。物联网的发展以及兴起，使得智慧农业也得以进步，出现“物联网智慧农业”。以实时动态农作物种植环境有关的信息采集工作作为基础，采用快速和多维为主的监测工作来完成，在种植专家知识系统基础上保证作物种植，可以完成智能浇灌以及智能施肥等。
1 系统实现手段及方法
1.1 大棚中的无线传感网络设计
详细了解大棚环境感知子系统内容，其一般涉及到的环境指标包含2个，大棚内部的土壤环境和大气环境，这2类指标的检测都是依赖无线传感网络来实现的。在充分对无线传感网展开分析的过程中了解到，其主要是基于Zig Bee协议作为前提的自组织无线网络技术。该技术的优势是传输速率低且功能较强，并且成本低。网络凭借感知节点以及协调器节点来共同实现完成，所有的感知节点都涵盖了感知数据，这些数据也都是凭借多跳传输方式，最终在协调器节点上得以汇集实现向上传输的工作，这样同大棚环境所需的实时检测要求具有高度一致性。
将关注对象放到感知层面，具体涵盖的部分有4个方面，即控制模块、传感器模块、电源模块、通信模块。信息模块以及节点控制都采用MCU来完成。MSP430F1611本身是16非处理器，该处理的特色就是功耗较小，并且具有较快的模式转换能力，同时其外设接口能力也非常强。CC2530本身属于能够同SOC兼容的芯片，能够对Zig Bee PRO以及Zig Bee等标准进行支持。其中心工作的频率可达到2.4GHz，同时其能够提供4种供电模式，具有较强的抗干扰性以及灵敏度。在CC2530以及MSP430F1611间，借助SPI接口完成有关的通信工作，针对协调器节点来看，其中并未设置传感器模块，主要是增加了同上位机完成通信的模块，其能够借助RJ45以及串行接口通信等方法来完成，具体的节点硬件结构见图1。
图1 节点硬件结构
大棚中的大气环境检测工作包含CO以及空气温湿度等。想要确保农作物在大棚中稳定生长，就需要保证大棚中温湿度及光照等因素都处于合适的状态。需要注意的是，当开展大棚农业时，如CO的浓度达到一定数值，会严重影响大棚中作物生长情况，并且会产生损害;当CO含量超标，还会致使人体受到损害。因此，应该对CO进行实时检测。大棚中土壤环境检测标准具体涵盖2方面，土壤p H值及温湿度。辨别土壤具有肥力的标准就是温湿度，而肥力主要取决于土壤氮化程度。土壤的酸碱度在很大程度上会对土壤肥力以及植物生长造成巨大的影响。在开展农业生产工作时需要关注土壤酸碱度的数值，并且借助有效方法对其进行调整。智慧大棚内部包含的传感器种类超过7种，具体涵盖了CO和空气温湿度以及土壤温湿度等。为了保证自动灌溉功能能够有效实现，可以增设智能水泵控制节点，以对水泵进行控制。
详细了解无线传感器网络软件能够看出，其具体包含2部分，协调器控制程序和终端节点控制程序。终端节点完成搜索同时添加到网络中，这个时候其将协调器传输至此的数据帧接收到，由此将传感器数值读取到。终端节点借助对继电器进行控制从而也达到对水泵开关进行控制的目的，具体的重点节点工作程序见图2。
图2 终端节点程序流程
将节点循环进行协调并且等待从Mesh节点发出的命令，同时向Mesh节点发送网络状态。当完成所有的初始化工作以后，假如终端节点要在网络内添加，那么应该创建连接。
1.2 无线宽带网络传输子系统设计
Mesh网络不只具有自组网技术，还包含Wi Fi技术，并且还有分布式多跳功能，在传输速率方面能够达到54Mbps的最大数值，而其跳数的最大数值是5，可以最快时间完成无线覆盖，并且具有较强的抗干扰能力以及较快的移动速度、传输速度等，其能够在具有较高网络要求以及复杂标准的环境下，完成传输无线数据以及监控无线视频图像等业务，并且能够实现IP音视频电话和IP视频会议等。其被普遍使用到无线网络接入中。该系统的构成涵盖了3部分，蓄电池、无线Mesh设备、太阳能供电系统。智慧大棚内部全部传感器信息均能够汇集于协调器节点中，并且协调器以及Mesh网络节点可以完成通信，同时将其在终端中完成显示工作。
同软件功能有效结合在一起，Mesh节点自组网所相关的通信覆盖直径能够参照需求完成调控。安装Mesh网络的步骤非常简单，但需要大量基站的参与，不需要选取合适的位置以及进行精确的规划就能够确保得到稳定的通讯。将某个节点进行简单移动就能够确保某个无信号，或是信号较弱的区域得到完善。因此，其具备超强的网络覆盖灵活性。
1.3 视频监控子系统设计
智慧大棚视频监控，是凭借先进技术实现对大棚的持续报警及监控任务，不仅有无线智能摄像头，同时还有视频数据分析处理技术等，摄像头能够将图像进行转换及搜集，视频监控借助Mesh无线高速骨干网将部署的难度下滑，从而使得灵活性得以提升。采用视频实时智能分析能够使得视频监控的稳定性以及时效性得到全面提升，并且减少人工操作步骤，从而减少储存资源的消耗速率，极大提升数据查询率。传统视频监控一般都是采用人力对多路视频进行监视，监控人员的工作压力巨大，并且也容易出现疏漏。
2 系统整体性设计
关于系统逻辑层面，本系统具体包含3方面。感知层，能够将前端感知信息实时获取，同时凭借传感器对大棚中的大气环境及土壤环境情况进行实时监测;传输层，把实时获得的监视视频信息、全部信息，凭借Mesh高速网络向数据处理中心完成传递;应用层，针对以上所有传输的数据完成储存以及处理。基于土壤以及大气感知信息作为依据对水泵启动灌输进行控制，针对涵盖所有视频信息的众多数据展开综合性的处理。
系统是通过4个子系统构成，视频实时监控子系统、环境感知子系统、数据中心、无线宽带传输网络子系统。借助了解以及分析大棚环境感知子系统，其内部最为核心的应用就是新型传感器，实时监测大棚内部大气温湿度、CO含量、光照强度等，同时可以针对土壤温湿度等相关的参数开展实时监控工作。详细了解视频实时控制子系统，其通常采用的是无线高清视频监控技术，凭借该技术能够确保趋于全天候监控工作的实现。本次智慧大棚系统主要使用物联网技术，所有的信息都会借助无线Mesh网络传输到数据处理中心进行处理，并将其反馈以及显示。
3 智慧大棚实际部署应用
将某个区域的智慧农业园区作为观察对象，并且对其进行详细的阐述说明。将面积为667m2的大棚作为具体部署环境，具体细分成6个不同的区域。全部区域均能够部署环境感知节点，即土壤p H值节点以及CO节点等，并且在其中添加自动灌溉控制节点。由此可以看出，其搭配的终端节点总数为42个。在大棚内部涵盖的视频监控系统数量为2套，包含1个sink节点，2个Mesh节点。在大棚内部配置数据服务器，移动设备终端数量2台，同时数据中心1个套件，大棚中设置36个环境感知节点、6个控制节点，同时还包含1个sink节点。
将环境感知节点安装在大棚的木制骨架及金属骨架中。具有垂直固定架的大棚中，将感知节点安装到固定架上;没有垂直固定架的大棚就需要将其安装到金属固定架上。安装感知节点时，需要确保其安装高度比全部植物高，以避免大棚灌溉过程中将感知节点淋湿的情况出现。在安装土壤类感知节点时，其所参照的部署方式同以上阐述内容，所有的土壤感知节点的位置都应该放置在土中，便于对土壤p H参数以及温湿度数值的检测。
在大棚入口处统一部署视频监控套件，应用可旋转式无线高清摄像机，不仅能够对大棚内的植物成长状况进行密切关注，同时还能够对相关人员的出入情况进行24h监控。
在大棚外部署Mesh节点，在数据中心监控室部署Mesh节点，这2台Mesh节点在部署的过程中需要确保距离在1km之内，并且中间没有较为显着的遮挡物，以确保通信稳定性及高速性。数据中心服务器安装到数据中心，所有的设备单元在供电方式方面主要以市电供电为主，无市电情况下，主要借助太阳能供电以及蓄电池供电相融合的方式来完成。
整个系统在某个大棚中完成试用，经过有关的检测发现，该系统能够实时检测大棚中的土壤环境参数以及大气环境，同时将相关的信息进行实时性反馈，由此使得信息预警以及水泵灌溉工作得以有效控制。系统本身具备的扩展性是较强的，并且达到的效果也绝佳，这能够同大棚管理工作相适应，进而使得大棚经济效益以及生态效益得到全面提升。
4 结束语
近年来，为了全面提升人们生活质量以及水平，同时也为了尽可能丰富食物品种，温室大棚发挥了重大作用。影响种植作物环境的因素包含湿度、温度以及光照度等，所以依赖传统人工控制方式来确保种植工作的高效性是非常困难的。截至目前，我国能对以上所有环境因素完成自动监控的系统非常少，而外国在此方面的系统价格非常昂贵，并且同我国情况不相吻合。参照我国当下的具体状况来看，经由有效且合理的分析，最终把物联网技术和宽带网络技术全面且高效地融合起来，由此使得智慧农业大棚信息化系统具有智能监测、智能决策以及实时控制等功能。本文主要对农业大棚智能化展开了细致的分析及研究，将传统大棚在生产方式上的落后性进行优化和改善。借助物联网内部的无线宽带网、无线传感器以及视频监控等技术确保实时检测农业大棚土壤及大气环境情况，确保有关人员能够对大棚内部的环境情况进行有效检测，并且借助数据做出科学决策，实现大棚智能化管理进程。
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