物联网：我们实践-浙江工业大学传感网络研究所

物联网：我们实践---浙江工业大学传感网络研究所第一页，共27页。极具诱惑力的领域学术角度：具有大量值得研究的理论和技术；产业角度：催生大量新的应用和产品，由此带动产业发展和提升企业利润；荣耀角度：明确列入的新型战略产业，搭上似乎就会沾光。第二页，共27页。硝烟和问题一并四起标志性应用示范尚未立足，领域争夺的“战争”已经开启；很多理论问题尚未解决甚至没有意识到，但应用推进大军已经形成并滚滚向前；诸多问题亟待重视和解决：感知技术、芯片、仪器仪表、标准、理论和方法、协议、污染、寻址，等等。现在需要：踏实、务实和理性第三页，共27页。我们团队目标好好做若干示范应用；力争解决一些理论和技术问题；培养一些人才。第四页，共27页。对物联网认识是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的特征（摘自清华大学刘云浩教授《物联网概论》）简言之：将各种实体的属性和状态数据连接入网，实现智能化的识别和管理。例如：茶杯可以入网、衣服可以入网第五页，共27页。物联网构成要素一次仪表：RFID、传感器、二维码等；信息传感设备：射频识别装置、红外感应、全球地位系统、激光扫描等；网络：互联网、移动网、电信网等；通过智能计算给物体赋予智能，并实现人与物体的沟通，或物体与物体的沟通。第六页，共27页。直接相关的技术感知识别：RFID、语音、生物计量、条码、射频、IC卡等；传感器技术：各种物理量的检测和度量定位系统：GPS、蜂窝基站、无线WiFi、自定位等网络：互联网、无线宽带、无线低速、移动通信等管理服务：数据库、海量信息、引擎、智能决策、信息安全等。典型应用：智能电网、智能交通、智能物流、绿色建筑、环境监测第七页，共27页。从连接性看物联网用户连接（1998以前）：电子邮件、浏览器等服务连接（2006以前）：商务在线、网络银行、在线支付等物体连接（2006以后）：物体定位、目标跟踪、环境感知、智能家居等最典型是物体本身联网，次之是物体通过其他网络联网第八页，共27页。CPS与物联网CPS（CyberPhysicalSystem），可称为“信息物理融合系统”，有时也叫“物理计算”（PhysicalComputing）。是国家自然科学基金重点资助领域之一，已经成为近几年高校和科研机构的研究热点课题。

CPS是一个以通讯和计算为核心的集成的监控和协调行动的工程化物理系统，是计算、通讯和控制的融合。本人观点：内涵是一样的，CPS面向理论研究人员人员，物联网面向产业和应用。第九页，共27页。几朵乌云网络拓扑的困扰（如何有效融合空间、时间统一描述WSN、路由拓扑的动态性、拓扑维度在空间和时间上的变化）路由的困扰（由传统的先路由再传输到先感知再路由、路由与数据相关）协议的困扰（Zigbee的250kbps带宽够用吗？什么样的传输半径才是最合适的？能否和其它协议和谐共存？）编程模式的困扰（程序如何更新？如何实现远程大批量动态编程？）诊断和管理的困扰（自己性能和健康如何诊断、配置和故障管理）定位和编址第十页，共27页。已经进行的实践理论：定位方法研究、节点部署研究应用：

传感网：电力线监测、紧急逃生、文物保护监测、健康照护、游客管理、节能

RFID：冷链管理系统、开放区域自行车防盗、窨井盖管理、图书顺架和推荐

第十一页，共27页。实践项目介绍：

电力线监测第十二页，共27页。背景、目的及意义电力线覆冰、断线、倒塔等事故图（2008教训）第十三页，共27页。背景、目的及意义问题背景：电力线在严重覆冰的情况下常常导致断线、倒塔等事故，而电力公司却不能预测电力线何时将要断裂，且事发后不能快速确定具体位置，以致无法及时抢修。研究目的：设计一种基于WSN的电力线受力监测系统，通过对电力线受力状况的实时监控，对电力线断裂情况进行预警并及时定位。研究意义：免去人工检查的繁琐过程和维护次数，既减少成本，同时又提高了监测的可靠性。对我国高压电力线冰灾的预防和灾害分析具有重要的意义。第十四页，共27页。相关研究现状文献[1]，提出了用移动机器人对电力线相关参数进行监测；文献[2-4]，展开了WSN在电力系统的研究和应用；文献[5-6]，采用机器人自动巡检高压架空输电线（电力线）的方法来解决电力线监测的难题；文献[7-8]，应用GSM/GPRS通讯技术与力学传感器相结合，设计了电力线的受力监测系统；文献[9]，应用无线传感器网络对电力系统开关柜内温湿度进行监控；文献[10]，使用无线视频传感网对高压塔架监控进行了研究。第十五页，共27页。监测的物理量电力线受力状况：温度；湿度；风速。关键是找到电缆断裂与上述物理量的关系

第十六页，共27页。电力线受力分析

电力线受力分析图电线任一点C的轴向应力σx与该点对最低点高差之间的关系式为：σx=σo

+r(y-yo

)(N/mm2)其中，σo为电线最低处的水平应力，r为比载，y和yo分别为电线C点和O点处的纵坐标值(m)。

第十七页，共27页。电力线受力分析

在覆冰情况下，电线垂向比载（rv）包括电线自重比载(rv1)和覆冰比载(rv2)：

电线水平比载(rh)为：有冰有风时，电线的综合比载r为：电线任一点C的轴向应力σx与该点对最低点高差之间的关系式为：

σx=σo

+r(y-yo

) (N/mm2)第十八页，共27页。系统构成本监测系统主要由无线传感器节点网络和后台监控系统两部分组成。

电力线受力监测系统示意图第十九页，共27页。节点构成

受力监测终端结构图风速传感器第二十页，共27页。传感连接

张力传感器实物图第二十一页，共27页。

实验系统

受力监测终端与电力线连接实物图第二十二页，共27页。后台结构

后台监控系统组成结构图第二十三页，共27页。后台软件界面

后台监控系统界面1第二十四页，共27页。后台软件界面

后台监控系统界面2第二十五页，共27页。问题

针对电力线覆冰时遇到的一些问题，设计了一种基于WSN的电力线受力监测系统，通过部署在电力线上的传感器节点来实时采集电力线的受力参数，并将状态数据传输至