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版权:原创标记本站原创 星级:★★★★4.0 主题:展望怎么写范文 级别:优秀职称论文 范畴:专科学年论文类别:电子商务论文网论文范文编号:dzswlw033141 期刊发表:权威学术期刊 全文字数:10000字 投稿作者:fmdcje 审稿编辑:知名学术家 阅读次数:47065

该文是展望论文范文,为你的写作提供相关参考.

文/颜秉泰 简素平

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摘要:本文以冷链物流为对照引入热链物流新概念,介绍热链物流产生的背景和无线传感器网络技术应用背景,以冬季花卉的种植与运输为实例分析无线传感器网络在整个热链物流活动中的应用。研究者对于花卉生长环境和运输环节中的环境因子的采集与数据传输是独立分开的,并且多数研究重点放在传感器低耗的设计,环境信息参数的监控等。本文以热链物流为主线对整个花卉热链活动环境监控系统进行设计,并增添了无线传感器网络的反馈环节,以便在花农不便时系统快速准确得做出调整措施。分析发现无线传感器网络在花卉热链物流中存在的主要问题是功耗大、通信能力有限以及应用的成本较高,对存在的问题提出相应的建议,并指出为了培育更优质的花卉,生理传感器节点的设计与应用是新方向。

关键词:无线传感器网络;热链物流;种植与运输;反馈系统

1、热链物流的产生背景

在实际生活中冷链物流对我们来说并不陌生。冷链物流(Cold Chain Logistics)泛指冷藏冷冻食品在生产、贮藏运输、销售,到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下,以保证食品质量,减少食品损耗的一项系统工程[1]。它不仅在食品保鲜中起到重要的作用,在农产品、医药、军事等行业也有广泛的应用。笔者认为冷链物流市场快速发展的同时,热链物流的需求逐渐引起人们的注意。相对于冷链物流来说,热链物流是指在特定环境下因所需相对温度的不同产生的概念。例如丽华快餐热链物流,不同于现代物流中的食品和生鲜配送,需要的是全程冷链,它采用的却是热链生产、短时配送,为的就是给用户提供原汁原味的口感和美味[2]。本文热链物流的分析设计将以冬季花卉的种植与运输为实体。

以自己家乡山东滕州的花卉市场为例进行分析,冬季白天温度能低至零下,这对要过冬的瓜叶菊、仙客来、一品红、蝴蝶兰和仙人球等来说无疑是个考验,这是因为相对于低温的外部环境来说,花卉的种植、生长与运输需要暖和的环境。现在的塑料大棚基本上能维持在10℃到18℃以保证花卉正常过冬,但遇到极冷的寒夜还是要给大棚加温。更让花农头疼的是花卉的运输,为了使花卉能够安全的到达目的地,必须给花卉穿上“保暖衣”,价格稍高一点的花卉必须要保温车和加温车来运输。因此,我们不难看出冬季花卉从种植到最终消费者的室内观赏,其自然环境始终维持在相对较高的温度,这正是热链物流的真实体现。

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2、无线传感器网络的实际应用设计

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的多跳自组织网络系统,是物联网底层网络的重要技术形式。随着科技的进步和人们生活质量的提升,无线传感器网络已经广泛的应用到自然环境监测(如家庭环境、海洋环境等)和工业监测(自来水监测等)[3]。随着热链物流的概念的的引入,无线传感器网络在这一领域的应用将会成为新的趋势。花卉的生长极易受到环境因素例如温度、光照、水分、空气、土壤和营养元素的影响。在冬天,大棚温度对花卉的生长起着重要作用,如何准确监测室内温度变化显得格外重要。此外花卉批量运输采用露天的机动车运输,结果严重影响花的外观,降低了花的生命期限。如果在花卉的种植和运输过程中采取热链物流思想与技术,利用无线传感器网络对环境进行监测,则对花卉的生长和发育起到很好的保护作用。

2.1 无线传感器节点在花卉大棚中的设计

温度对于花卉的生长发育具有极为重要的作用,适宜的温度能使花卉正常且快速生长。基于热链物流的概念,温度传感器节点不仅是花卉大棚的环境调节器,而且贯穿于整个物流活动,是热链物流的核心单元。传统的花农调节温度方法是根据个人经验或是室内放置温度计进行监测,这些方式测量结果往往不均匀且不准确。在花卉大棚内均匀的分布温度传感器,由传感器实时采集各节点处温度,经过处理后通过自组织无线网络传输到网关,网关传输到PC机来对大棚的温度进行调节和智能控制,结合大棚内自动化操作系统,就能精确的调换出花卉生长发育所需要的温度。常用的调节方法中就是用风机和电暖来提高室内的温度,通过敞开侧窗,打开大棚的主窗口降低室内温度。当然还有光照、二氧化碳等传感器节点,因为本文以热链物流为主线,故不作详细论述,如图1所示。

2.2 无线传感器节点在花卉运输中的设计

以君子兰为例,它适合放置在客厅、书房、办公室等室内场所,尤其是逢年过节的时候,更是送花的首选,每到年底的时候,就会有很多“贩子”(经销商)大批量的购进君子兰。运输过程中保暖的做法就是都要用报纸包裹叶片,再用塑料袋将根部包住,采用效果很好的塑料泡沫保温箱,在箱外还要加一层保温毯。这样的做法会消耗大量的人力、物力、财力,对君子的观赏程度也有一定损坏,是否达到保温目的也不敢保证。热链运输监控系统中模块间的通信通过无线自组网络的形式实现,在保温车或者加温车中设置几个均匀分布的温度传感器和监测内部温度的变化,采用低功耗无线温度传感器采集,以简化的、自编自组网络实现组网及通信。采集到的数据间隔性的传到前车厢人员,然后运输人员及时调整出最适合君子兰的温度。

2.3 数据传输和监测中心

利用无线传感器采集到了花卉大棚中的温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳以及运输车中的温度之后就会汇集到传感器节点,这就是无线传感器网络中最简单的部分。无线传感器网络中一般有一个节点作为网关,它是网络的核心,负责建立一个无线网络。无线传感器网络中路由节点负责转发通信和维护网内路径,它是网络中的一个无线收发器。这样无线传感器网络就可以与以太网进行互联互通,实现对无线数据的接受和发送网络数据与指令传输到花农的监测中心。通过无线网络传输的大棚内的各种信息数据,花农可以在PC机或者移动终端上及时的掌握,并及时做出调整措施。此外,花农还可以对传感器的参数进行设置,如温度传感器、土壤水分传感器的测量周期,二氧化碳浓度的报警线,光照强度的报警线,管理网络中的节点信息等。总的说来,监测中心的设定是基于前两步骤的顺利完成,监测中心的建立可以使得花农的工作效率、准确度都有大幅度的提升。

2.4 无线传感器网络的反馈系统

无线传感器网络虽然广泛的应用在各种领域,但研究者大都是把重点放在传感器低耗的设计,环境信息参数的监控,如果监控的环境有异常发生,该类系统并不能及时的让监控者处理。因此,建立一套反馈系统则是对无线传感器网络的完善。当监测的数据超出了预设值,监测系统将报警信号传递给主控制器,主控制器是内部编有指令程序的大规模集成块,根据环境变化发出相应的指令。例如,冬季午后随着气温的升高,大棚内部的温度超过预设值,主控制器会根据编写的程序发出相应的指令,自动调整风机的速率和振幅或者打开门窗散热。再如,在运输的监测系统中,保温车温度过高时触发主控制器发出指令降低车厢温度。这样的反馈系统在没有人监控的时候自动调节环境参数,不仅减少人员的浪费,更加保证花卉的质量,如图2所示。

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3、无线传感器网络在热链物流中存在的主要问题与建议

3.1 功耗问题

提到传感器节点首先要考虑的问题是功耗,在花卉热链物流中的应用也不例外。传感器节点往往由普通电池提供能量,而电池的供电能力有限,节点随着电量的耗尽也将失效。在本文的传感器节点采集数据中花卉的环境因子包括温度、光照、二氧化碳等多个传感器节点采集点,定期性的传输数据对传感器的功耗较大,且重复的数据毫无意义。Prabhudutta Mohanty等[4]通过设置分层次高效传输协议来控制冗余数据的传输的方法来减少额外的电量消耗。研究也都只是延缓了传感器节点失效的时间,并没有使节点发生实质性变化。随着国家新能源的开发和高新技术的发展,将太阳电池板、控制器等与节点相结合,把太阳能转换电能储蓄在蓄电池中供给节点工作,使其可持续应用成为可能。这一理念的实现将使无线传感器的发展进入新阶段。

3.2 有限的通信能力

在无线传感器网络中,传感器节点的通信半径较短,宽带变化频繁,在传感器工作时,因数据的采集与传输频繁将不可避免的发生故障。尤其是在运输当中,保温车或加温车内的采集的数据易受到车厢壁和花卉的阻碍影响信号传输协调器[5]。自然环境(风雨雷电)、外界因素(建筑物)等会使传感器节点脱离网络。因此,在热链运输中,根据车厢的大小选择合理的射频功率,优化传感器节点在车厢的分布,是改善无线传感器网络通信能力的正确方向。无线传感器网络在热链物流应用中的特殊性在于节点的移动性,为了增强通信信号,在驾驶室的监控平台应嵌入GPS定位和导航,GPRS通信等技术。利用自主反馈系统可以减少工作的频率,降低传感器网络的出错率,此外避免自然条件影响(恶劣天气不运输)也是提高无线通信的能力的关键点。

3.3 成本问题

无线传感器网络是由基础单元传感器节点构成的一种网络形式,单个传感器节点的成本占到传感器网络系统整体造价的很大一部分。在本文的花卉热链物流中,传感器节点包括大棚内的温度、光照、二氧化碳等传感器和加温车上的温度传感器,构建无线传感器网络对于经营规模小或者花卉价格低的花农来说无疑是高成本。徐焕良等设计的系统中温度、光照、二氧化碳3个传感器都连接到一个芯片上,传感器节点具有采集多种环境变量的功能,采取的数据可以同时传输和发送。这样的设计显然在保证无线传感器网络正常工作的同时,降低了运营成本。所以,在无线传感器的实际应用中我们需根据具体情况而定,对于花卉规模较大,自动化程度较高的花卉大棚可以选择传感器网络进行监控,反之,为了节省成本不需要设置无线传感器网络。此外,无线传感器节点的合理布局将有效减少传感器的个数,从而可以降低成本。

4、结论与展望

在冬季花卉的种植与运输中建立的监测各种环境因子的无线传感器网络是热链物流的新领域和花卉行业的智能化体现,是促进社会产业升级的重要步骤。利用无线传感网络技术对大棚花卉进行种植作业,就只需要一个人和一台电脑,这大大节省了人力物力,从而大大地节约了种植成本。再者,通过现代更高端的智慧物流技术,可以确保种植出质优物美的花卉产品,这不仅有利于大棚花卉种植户经济的发展,而且有利于生态农业可持续发展的环境要求。

随着人们对生活质量要求的提升和社会行业发展的需求,热链物流的概念将逐渐进入到人们的视野,并且深入到更多的领域。未来传感器发展更多元化,为了能够培育出更加美观,高质量的品种,一方面设计功耗低、通信良好,成本低廉的的传感器,另一方面要使用生理传感器监控花卉的内部生活需求,培育出更优质的花卉。

参考范文:

[1]无线传感器网络的智能物流跟踪系统

[2]无线传感器网络的智能物流跟踪系统

[3]Linux服务器网络安全管理的技巧

本文总结

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