物联网的公共安全应用

1、物联网应用课程设计报告物联网在公共安全中的应用一、物联网的概念通常意义上，较全面的物联网的定义是：物联网是通过无线射频识别、 红外感应器、定位系统、激光扫描仪等各种信息传感设备，把任何物体与互 联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监 控和管理的一种网络。二、公共安全中的物联网“安全”一词在近几年逐渐引起人们的关注。首先安全是指没有引起死 亡、伤害、职业病或财产、设备的损坏、损失或环境危害的一种客观条件； 其次安全也包含应用系统可靠性、保密性的保障；再次安全指不因人、机、 媒介的相互作用而导致系统损失、人员伤害、任务受影响或造成时间上的浪 费。目前，物联网应用的公共安

2、全主要涉及社会治安、生产安全、居民学校 安全等与人员密切相关的领域。这些领域的传统安保措施大多靠人力，例如 交警、保安、社区管理人员和企业管理人员。利用物联网技术实施安保，可 以大量节省人力物力，减少企业或部门为保障安全的投入；与此同时，相比 于传统方法，技术实施的安保又可以大大提升安全指数，避免了人为错误。任何措施的使用都有两面性，虽然物联网在公共安全的应用已经在世博 会等大型活动中体现，但是物联网无疑是一把双刃剑，它一方面有助于更高 水平地维护社会秩序，另一方面也给公共安全带来了新的问题和挑战。首先，目前已经涌现出来的安全管理智能化系统应用主要有以下几个领 域：（1）重点场所安全护卫。例如

3、上海浦东机场的传感器网络感知入侵对象， 某些中小学安装的简易入侵报警装置等。（2）交通消防危险物品监管。将专 用的传感器放置建筑物、厂房、仓库、化工厂生产车间等地，对温度、气体、 压力等物理性质检测，起到预防危险发生的作用。（3）家居安全防范。家居 安全主要指防盗。所以可以在可能的进出口设置传感器等监控装置，同时施 以报警提示。其次，物联网的应用给公共安全和社会治安造成了潜在威胁。目前，传 统互联网尚存在比较严重的信息盗窃，黑哥、木马、病毒侵害；可见，在基 于互联网发展起来的物联网中这些威胁将更加突出，同时造成的损失也将更 为巨大。物联网中涉及人身、财产等重要信息，一旦被窃取，会造成严重后 果

4、，所以物联网在安全方面风险等级远远高于互联网中的风险等级。三、物联网在公共安全中的应用案例本节主要介绍3种物联网在公共安全中应用的实例。物联网的铁路安全信息保障系统从铁路运输高速化和列车乘客生命安全角度看，准确有效的信息和 正确的操作和控制十分重要；从运营维护方面看，路轨等基础设施和车 辆状态需要全面的监测。所以将物联网技术用于铁路安全十分必要。根据物联网具备的三个特征：全面感知、可靠传递、智能处理，可以 将整个系统划分为三个层次：感知层、网络层和应用层。（1）感知层：通过各种感知、识别手段获得海量数据。地面信息获取方式可以通过风速计获得铁路沿线的风速信息，判定 风速是否会对铁路安全运行带来潜

5、在影响；通过雨量计、水位计获取沿 线降雨及水文信息；通过摄像头监测铁路沿线的动物和人员的活动情况， 避免侵入物的撞击事故；通过电子客票掌握可能搭乘列车的乘客相关信 息。车上信息获取可以通过温度传感器获得列车轴温信息；通过各种震 动传感器获得轮轨的相应状态；通过闭路电视等获得车厢内乘客情况； 通过接收列控信号对列车进行自动控制等。（2）网络层：可以充分借助现有及新型的通信网络传输数据。利用铁路专用通信网传输优先级最高的列控数据和各种预警、故障 信息；利用传感器网络直接传输车上、地面传感器获得的海量历史数据。 如果原有网络数据传输发生中断，可以依赖公众通信网、自组织网络进 行中继传输；各种附加信息

6、的传输还可以依赖国际互联网完成。（3）应用层：各站段对各自收集到的信息进行二次汇总和处理。基于这些信息，可以建立各种智能系统。基于车载和地面设备的工 作数据可以分析故障发生原因，从而建立智能的设备检修与故障预警系 统。基于各种故障信息可以及时进行应急救援，从全局角度调派人力、 物力资源。基于各种行车数据和数据挖掘技术可以进一步提出铁路运输 调度优化建议。物联网在煤矿安全事故处理中的应用纵观近几年频繁发生的煤矿事故，容易知道，在煤矿生产和安全方 面存在许多问题：（1）地面人员与井下人员沟通不畅；（2）地面人员难 以掌握井下人员的分布和作业情况；（3）井下人员位置不明确，设备状 态不明确；（4）发

7、生事故后，应急处理能力低。利用RFDI的区域定位跟踪技术可以实现对井下人员的定位。适合 在矿井等复杂区域实施人员定位的系统主要使用的是LANDMARC算法。该 算法是基于有源RFID的室内定位算法，采用了 “最临近距离”的思想， 通过信号的强弱来表征几何距离的远近。物联网在建筑物消防安全中的应用应用于建筑物消防安全的物联网技术主要涉及：红外感应器、射频 识别（RF1D）装置和全球定位系统。（1）感知层：由各种具有感知能力的设备组成，包括摄像头、GPS、 传感器和M2M终端、传感器网络等。主要实现感知和识别物体，采集和 捕获各种使用场景所产生的相关信息，同时执行接收的各项命令。例如： 火警感应设

8、备、报警监控设备、自动灭火设备，有助于尽早发现可能的 火情，以及提供火情程度的参数。为消防车安装感压和GPS定位传输装 置，有助于提取车辆的出水压力、速度、流量等参数信息。在消防头盔 上安装传感器和集成芯片，有助于消防员与消防指挥中心的联络，一定 程度上保护了消防员的人身安全。（2）网络层：利用有线、无线网络，实现感知层信息与应用层指令 的互通。（3）应用层：应用层涉及范围较广，主要是消防中心、楼宇管理人 员使用的信息系统。通过应用系统，可以清楚方便的利用检测参数判断 楼宇的火情，以及给人员提供及时有效的逃生方案和救助方案。综上所述，物联网的主要应用模式：（1）对象的智能识别。现有技术已经能通

9、过二维码、RFID标签等技 术标记、识别特定的对象，从而区分对象个体。此外，通过网络还可以 获得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡中的余额、二维码中包含 的网址和名称等。（2）状态监控和对象跟踪。利用多种类型的传感器和分布广泛的传 感器网络，可以实现对观测对象实时状态的获取与监控。（3）对象的智能控制。物联网基于云平台和智能网络，可以根据传 感器网络获取的数据进行决策，通过改变对象的行为进行控制和反馈。四、未来发展公共安全是关系到国计民生的大事，在公共安全领域的应用是物联网产 业的刚性需求。在各地的物联网发展规划中，公共安全都占据着很重要的地 位。然而，各个城市的特点各不一致，需求也不尽相同

10、。物联网的应用发展 的目标则是解决目前存在的问题，完善公共安全体系。例如，北京市物联网 的发展目标是要在完成政府、社会和企业三大方面的一批应用工程，初步建 成一批共性技术平台和产业支撑服务平台，建设和完善一批物联网相关产业 基地，培育和支持一批物联网企业。朝阳区一氧化碳中毒及火灾事故技防系 统、东城区电梯运行安全监控系统和宣武区烟花爆竹销售点视频监控系统都 取得了阶段性成果。又如，煤炭行业需要大量的传感器，物联网解决方案在井上、井下安装 不同类型的纳米级传感器，可对声音、频率、图像等信息进行监控。比如矿 用智能风量传感器、数字式温度传感器、一氧化碳传感器、设备开停传感器、 风门开关传感器、煤矿用烟雾传感器等。传统定位系统受电源、井下信号等 因素影响，定位效果并不显著，且维护成本高，利用物联网技术，将矿井分 割成若干区域，在每个区域都安装ID扫描传感器，用来扫描该区域内正在 活动的ID，并通过数据传输单元向存储单元保存相关信息。五、个人感想建立公共安全的物联网系统是国家、社会等相关部门的应用需求。以公 共网络为基础，以移动通