物联网技术在可循环经济中的应用分析

物联网技术在可循环经济中的应用分析,第1张

物联网技术在可循环经济中的应用分析

循环经济在中国发展迅速,并被确定为国家发展战略的重要组成部分。将资源进行有效运用是循环经济的主要内容,“再利用”以及“可控化”是其中的两个原则。下面是我为您整理的物联网技术在可循环经济中的应用分析论文,希望能对您有所帮助。

摘要: 随着全球经济的发展以及科技技术的进步,传统的可循环经济已经跟不上如今社会发展的速度,这就需要与当今的科技进行有效的结合。将物联网技术应用到可循环经济领域,是当前社会发展的必然趋势,而如何将物联网技术科学、合理、高效地应用到可循环经济中是值得深思的问题。本文对循环经济以及物联网技术进行了详细的叙述,并从汽车废弃回收利用的现状出发,以汽车的可循环经济网络为例,具体地论述了在可循环经济下的物联网技术的应用,并对其中物联网技术中的关键技术进行详细概括。

关键词: 可循环经济;物联网技术;应用

随着传感器、信息技术、网络、射频识别RFID、移动计算等技术的飞速发展,物联网技术(TheInternetofThings,IOT)应运而生。物联网概念由美国麻省理工大学KevinAshton教授在1991年首次提出[1]。物联网技术是当前社会的主流应用技术,是对互联网技术的扩展以及革新。继计算机和互联网之后,物联网被认为世界信息技术产业的第三次浪潮。将物联网技术应用到可循环经济领域,使网络技术与社会经济结合是未来社会经济发展的主流趋势。本文以循环经济为主要视角,从物联网技术的应用出发,以汽车行业为例,论述物联网技术在产品的生产、消费、回收的循环过程中的具体应用。

1可循环经济下的物联网技术应用概述

循环经济最早在Boulding的“宇宙飞船经济”中被提及,其具体定义最早由Pearce提出。20世纪末,循环经济的理念被系统地引入中国学术界。循环经济在中国发展迅速,并被确定为国家发展战略的重要组成部分[2]。将资源进行有效运用是循环经济的主要内容,“再利用”以及“可控化”是其中的两个原则。相比较传统的经济模式,可循环经济更加符合我国国情。传统的经济模式让我国的物产资源以及环境承受能力都日渐衰落,而可循环经济模式的兴起给我国经济发展带来了新的曙光。可循环经济不仅是已贯彻落实的基本国策,更是我国建立资源节约型、环境友好型社会的`重要措施。

物联网是一个潜在的内循环系统。从经济学角度来说,循环经济系统是一项系统工程[3]。物联网主要借助射频识别技术(RFID)以及全球定位系统等相关的信息传感设备,借助现代通信技术,将需要进行鉴别的物体同互联网进行连接,从真正意义上对物体进行鉴别、跟踪以及管理等,并且将这些信息传感设备与互联网结合起来,形成巨大的网络[4]。这

样的结合实现了物品与网络的链接,更方便基础设施与互联网交换信息,将智能化更好地带入生活的每个角落,其追踪、识别、定位等都是其具体的体现。物联网技术的基本原理是借助射频识别(RFID)技术,在计算机互联网庞大的平台上实现物品信息的自动采集并达到信息的共享。

在产品的生产完成阶段,产品会贴上储存有EPC编码的电子标签,这个电子标签将会一直跟随该产品整个运行的生命周期,而其标签就如产品标志,可以通过物联网对其进行跟踪查询。在物联网技术运用之前,物理的基础设施是和网络基础设施分别开来的,其物件、建筑物等实体与数据库、计算机并无关联,而物联网技术的运用让这二者有机地结合起来,并且扩展出了一个新的高科技领域。

目前,物联网技术已经充分地运用到了信息产业,包括信息服务、信息软件等方面。此外,物联网技术在工业、农业等领域也有重要的应用。可循环模式下的经济涵盖了生产、售后服务等不同环节,其中除生产环节之外的后续环节为物联网技术应用到可循环经济中提供了可能性。随着我国经济的快速发展,人们对汽车的需求量越来越大。据不完全统计,自2000年起,我们每年几乎以100万辆汽车的速度在增长。

随着时间的推移,我国将迎来回收汽车数量的高峰期,汽车报废后的钢铁、有机金属以及在制造汽车的过程中所使用的新型材料、各种金属合金、橡胶、玻璃和聚合物等化学原料都需要得到合理利用。可见,在汽车失去了商品价值后,自身的报废材料亦有巨大的价值。废旧的汽车作为资源的载体,与自身产品很难剥离出来。因此,我们需要一种新型运作模式让资源与产品自身分割开来,这种新型运作模式就是将物联网技术运用到可循环经济中,建立出完整的智能化互联网系统。

2面向可循环经济的物联网技术的应用

21汽车的可循环经济网络

汽车的可循环经济网络是将汽车整体作为一个网络节点,将汽车所属的所有零件安装智能节点,并且将物联网技术作为主要的技术支撑,建立与汽车相关的制造商、服务商、车主、网络运营商等相关单位共存的系统。其具体的应用主要有生产环节、销售环节、回收环节。

211生产环节

在汽车生产制造环节应用物联网技术,营造智能生产系统,即在非人力的情况下通过自动化生产线进行制造运作。在物联网技术的支持下,实现所有的原材料以及生产的半成品或者成品可以在整个生产线上进行追踪识别,这样不仅可以减少人为 *** 作的误差率,而且在一定程度上提高制造的速率,提高生产效益。在智能的生产系统下,为每一个原材料配备一个独立的EPC编码,这个EPC编码所储存的原材料信息以及后续对材料信息的添加、更改都会一直伴随原材料的整个使用生命周期。

为了实现物品之间的读写交互,在原材料入库、出库或者加工以及回收等阶段都要相匹配地安装读卡器、设置传感器。原材料上所携带的自身EPC编码可以将原材料的信息通过代码的形式用读写器进行读取,然后利用发射器以及无线网络的传送将其代码发射到RFID信息服务系统的服务部,用这样的方法就可以将原材料的具体详细信息储存在本地的信息服务器中,并且可以通过对象名解析服务对原材料的代码进行统一资源标识。

通过网络在RFID信息服务器中获得其代码所记载的原材料的具体信息以及自身属性,相关工程人员在制作环节就可以通过网络对原材料的生产过程进行监控。在生产环节采用EPC技术不仅可以在数量众多的零件中找到所需要的零件,还有助于工程管理人员掌握生产线流程信息,及时解决补货、缺货等问题,确保整个生产流水线工作稳定、高效地进行。

212销售环节

当前车载智能系统被广泛运用,而车载智能系统的核心技术就是物联网技术。车载智能系统作为汽车的灵魂系统,一方面要对信息进行记录以及处理,另一方面担负着Intel网、移动经营网络、汽车服务商等网络信息实时交互的工作。

车载智能系统包含不同的功能模块:首先是智能控制模块。智能控制模块可以对车况实时监控并且记录车体的实时信息以及车主的驾驶系统,以提高行车的安全性。另外,该系统还可以对汽车的零件数据实时记录,为回收环节提供精确的数据。其次是车主服务模块,这一模块是车载智能系统中一个重要的应用。

车主服务模块为车主在驾车中提供更加人性化的服务,让车主更加体验到人性化驾驶的乐趣。该模块设置了自动导航、自动泊车、车站信息查询等功能。最后是智能应急模块,车辆在行驶过程中会遇到很多突发情况,预知并及时处理突发状况是非常有必要的。车载智能系统中的智能应急模块对突发情况可以采取相对应的应急措施,也可以设置多重应急模块,例如防盗追踪、安全保障、远程控制等。

213回收环节

车载智能系统的回收环节主要依靠EPC所记录的数据。在智能回收环节中可以随时查录任何重要零部件的信息,比如使用寿命、质地、产地等。回收系统通过查录到的EPC信息,可以将汽车的零件进行精确的分类,并且掌握是否可回收、可利用或者可报废等情况。智能化系统具有将车体的数据信息同汽车智能回收系统中的相关数据信息进行相互分享以及沟通的功能,可以有效地协助汽车拆卸行业从人力进行零件分类转化成工业自动化运行的模式,既可以使分类精确又可以提高工作效率。

本地的Savant系统对当地的废旧、废弃车辆零部件的相关信息进行实时更新,并将这些及时更新的数据传输到汽车产业物联网中的EPC信息服务器以及对象名解析服务器中,这样相关联的企业以及汽车用户就可以通过Internet了解到汽车重要零部件的各项信息,进而可以增强对这些汽车部件的利用,亦能在一定程度上保证重要零部件的安全性。

由此可见,智能车载系统可以利用物联网技术来获取更为精准、及时的报废汽车的车辆信息,并且根据报废汽车上的零件信息对其进行二次加工。当然, *** 作人员也可以根据零部件的信息来确定该零件的功能及其实用信息。

在物联网技术的运用下,车载智能系统不仅可以将汽车回收业进行高度整合,也可以对废旧资源进行合理的循环应用,在避免资源浪费的同时保护了生态环境。

22面向可循环经济的物联网技术的关键技术

面向可循环经济的物联网技术有五大关键性的技术。

(1)射频识别技术。

其实质是一种非接触式的自动识别技术,能够以射频信号智能地识别目标对象,同时取得有关的数据信息,而且全程自动化,不需要人工的干预,尤其不受环境的限制。RFID技术不仅可以对静止物体进行识别,还可以对一些高速运行的目标对象进行准确识别, *** 作也极为快捷方便。物联网理想的状态是对全球范围内的目标对象实现信息的监控、共享。

(2)智能传感器网络技术。

传感器的作用相当于人的皮肤、眼睛、鼻子、耳朵等感受外界变化的器官,接收的是外界温度、光、电、湿度等变化的信号,将变化信号信息应用于网络系统中,为数据的分析、采集、传输提供具体、可靠的数据支持。从传统传感器到智能传感器,再到嵌入式Web传感器的研发,传感器逐渐开始朝着微型化以及信息化等方向发展和进步[5]。

其中,传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU、存储器、嵌入式 *** 作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源是组成传感器网络的智能节点的几个基本单元。

在一个健全的传感器网络中,智能节点基本上出现在目标对象上及周边,同时智能节点相互之间能够进行互相协作。利用互联网络可以把搜集的区域信息传送到远程控制管理中心,比如车载智能软件系统;反之,远程管理中心亦可以对网络节点进行远程控制检测。

(3)GPS定位系统。

在车载智能系统中,车载GPS接收机通过接受卫星发来的数据以及坐标经纬度,将车辆的无线MODEM以GSM短信方式由GSM公司实时传到监控中心,并最终在电子地图中显示出来,由此可对车位的目标有更为精确的定位,以便对车辆进行实时监控。在车辆遇到突发情况时,车载报警模块会发出报警信息,智能系统直接将现场的具体报警信息及时传送到总控制台。

(4)智能技术。

通过在目标对象中植入相关智能系统,使目标对象能够与用户之间进行主动或者被动的交流。

(5)纳米技术。

物联网技术的迅猛发展,使电子元器件更加智能化、微型化。将纳米技术应用到物联网中,可以使更加微型化的物体进行数据的交互与连接。

3结语

如今物联网技术的发展已成为科技发展的主流,大到科技航天,小到车载导航,与我们的生活息息相关。我国人口多、资源相对不足,对可再生资源缺乏合理利用。可循环经济模式符合我国国情,将物联网技术应用到可循环经济中是应对当前发展的必由之路。

参考文献:

[1]高杨,李健基于物联网技术的再制造闭环供应链信息服务系统研究[J]科技进步与对策,2014(3):19-25

[2]陆学,陈兴鹏循环经济理论研究综述[J]中国人口资源与环境,2014(S2):204-208

[3]钱志鸿,王义君物联网技术与应用研究[J]电子学报,2012(5):1023-1029

[4]燕妮浅论物联网技术的应用研究[J]IT论坛,2013(19):81

[5]杨忠敏物联网时代:传感器将迎来黄金十年[J]中国公安安全,2014(6):160-168

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下一代工业革命逐步逼近,我们将如何应用融会贯通新的功能?工业40将由自动化进步支持,工业物联网和基于电脑的控制器转型就是明显的例子。

工业40比前面3次工业革命来势更加迅猛,变革的速度更快,影响也更深远更彻底。
IP通讯的智能设备已经逐步主导工业版图。
工业物联网概念性元素之一就是使设备与设备之间的通讯(M2M:Machine to Machine)成为可能。对很多工业用户来讲,M2M并不新奇。在过去的几十年里,炼油厂就可以使成千上万个设备与控制系统沟通。M2M的新奇之处在于,设备变得更加智能,通过IP通讯,交换的信息也更加丰富。每个设备都有自己的IP地址,所以任何人在任何地方都可以通过互联网与这个设备联通。用户对这个功能的影响力的理解才逐步开始。
为什么数字化如此重要?
制造业的设备,无论是用于加工还是工厂自动化,在他们的测量能力、如何监控自身状态与如何沟通的本质上都变得更加智能。传统的哑巴式压力传感器或近距离传感器 (proximity sensor)把压力或距离读数转化为模拟信号,仅此而已。他们或许能代表M2M通讯,但是只是粗糙的原型。缺陷诸多的模拟通讯,正在被数字化迅速取代。其中的效果就好比智能手机取代原始的两个罐头盒加一根绳子构成的电话机。
精密的设备需要精密的控制器来发挥最大效用。一二十年前的一台PLC可以读取I/O数据并按步骤 *** 作。然而,今天的制造业的要求远不止如此。今天的控制器必须能够处理运行数字工厂所需的控制功能。新一代控制器的兴起,结合了世界上最好的PLC的功能与电脑的多功能性。
设备和控制器的强大结合
新一代设备和控制器的结合帮助我们开设基于信息物理系统的数字化工厂。尽管电脑在上个世纪70年代就已经用于车间,但是电脑所能做的事情却发生了天翻地覆的变化。早期的PLC并不比之前的继电器好很多,但是PLC所能控制的事情随着技术发展和人们的创新思维的发展也日新月异。
传统的工业机器人只是被程序设定每天做单一重复的事情。但是随着网络物理概念的发展,机器人和它的控制器被编程,可以根据当前状况而独立判断下一步要做什么反应。举一个简单的例子,传送机可以输送各种瓶子到封口机,这些瓶子的基本形状相似,但是总共有5种颜色,每种颜色的瓶子需要对应该种颜色的封口。信息物理系统可以观察瓶子,并指令机器人抓取对应颜色的封口拧紧瓶子。机器人能做的还可以更多。
该信息物理系统还可以判断瓶子是否变形、是否贴了标签以及注入液体水平是否正确。使用一组智能传感器的信息,同一台机器人可以抓取不合格的瓶子移出产线。该系统可以经过编程“思考”所有可能发生的状况,并合理应对。
智能应用的智能控制器
有创造力的用户在创造新的方法帮助制造系统在更加复杂的应用里实施更加复杂的功能。由于各种 *** 作和现场设备繁多,新的基于电脑的控制器是信息物理系统的关键之处。一种控制器可能会同时用于压力和流量传感器、机器视觉摄像机、条形码阅读器、马达驱动、阀门驱动装置、机器人以及其他各种设备。
以上提到的那些设备可能依赖从模拟电流环到工业以太网的多种通讯协议。这种系统的速度依赖更快的协议转换,因此每个设备可以兼容合作,支持生产。而且,所有那些设备可以发送诊断信息到中央控制处以供评估,比如发送信息到人类 *** 作员或者维修部门,这些信息可能包括视觉摄像机上的LED灯要烧坏了,或者设备机柜冷却风扇被灰尘堵塞了等。这些预防性的维修能力预防生产时的故障或停机的可能性。
展望未来
所有这些元素——智能设备、基于电脑的控制器、信息物理系统和互联网通讯——正在相互结合支持工业40和目前的数字制造革命。
产品设计者将在电脑上开发新产品,包括所有的零部件。设计平台将需要理解每个零件的特性、结构材料和制造过程。
一件产品可能涉及注塑塑料零件、机械金属部件以及其他金属粉末或添加处理。系统会“考虑”所有这些元素如何相关,以及如何联系起来、每个元素是否结构完整,经过预设的处理是否可以被有效构建并组装。
设计平台下一步将决定生产和最终组装需要什么,目前的生产设施是够足够完成生产的任务,某个零件是否需要调整,是否需要创造新的生产线等问题。设计的结构将会是非常清晰详细的蓝图,解决产品如何生产包括降成本和提高生产率的问题。
一旦开始生产,所有开发服务程序的信息将完整呈现,在产品的整个生命周期里支持这个产品。产品和产品的制造流程都使用兼容软件虚拟设计而成,生产设施也可以使用生产设备、控制器和软件构建。
制造车间
如此设计的生产设施将达到前所未有的集成程度。每个设备(细化到每个传感器和驱动器)都将使用IP通讯,每个设备都有自己的IP地址。任何经过授权的人都可以在任何地方通过互联网访问设备,获得诊断和生产相关的信息。
通过输送到维修程序的诊断信息,生产将会达到高度稳定水平,意外状况将成为过去时。制造系统将无缝集成,并受周全的网络安全战略保护。多家分公司的企业在任何地方都可以共享信息。
实现以上描述的智能制造系统的技术很多已经被研发出来了。运行于工业电脑的产品设计软件主导创造设计,同样的平台可以启动和控制制造设施。最后我们需要的元素就是可以通过工业以太网通讯的工业传感器和驱动器。一大批工业传感器和驱动器已经设计出来,还有更多的正在设计当中。工业40所需的技术元素已经万事俱备,现在制造商只需要具备想象力和创造力来运用它。
此时工业中的通讯系统就显得尤为重要了,济南有人物联网(>

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