【《基于物联网的智能家居系统设计与仿真研究》19000字（论文）】

第二章物联网关键技术研究II基于物联网的智能家居系统设计与仿真研究摘要进入21世纪，云计算、大数据、区块链、虚拟现实等一大批新技术接续出现，不断重塑社会生产模式和人类生活习惯。物联网技术也是其中之一。物联网技术自本世纪初提出以来，发展迅速，技术日趋成熟。尤其是在军事领域，显示出巨大的发展潜能。对于军事行动中的侦察、情报、通信、战场态势感知、损伤评估等任务，物联网技术具有其他技术无法比拟的独特优势。本文首先对感知层、网络层、应用层的关键技术进行了研究，然后探索其在生活中的应用，利用网络仿真软件PacketTracer进行智能家居系统的设计和仿真。通过使用其中的物联网组件，探索构建一个集家电控制、智能调节和家庭安防等功能为一体的智慧家庭系统，这个系统能够实现对家中各种智能设备的多样化操控，并根据住户的需要设计个性化的使用场景。最后进一步拓展到军事领域，探索利用物联网技术构建战场侦察与指挥传感系统、武器装备智能管控系统、智慧军营等应用模式。以无线传感器网络技术为核心构建战场侦察与指挥系统，可以更好的完成勘察地形、侦察敌方兵力编成及布防、监视敌方动态、损失评估等任务；而通过物联网对装备管理模式进行系统化改造，利用电子标签技术、定位技术、通信技术等先进方法，对武器装备信息进行综合汇聚和融合处理，构建武器装备智能管控系统；以及运用物联网对军营进行智慧化重构，构建智慧军营，能够大为提升部队管理水平、战场作战效能，促进战斗力的有效生成。关键词：物联网技术；军事应用；智能家居系统目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IABSTRACT II目录 IV图目录 VI表目录 IX主要缩略词说明 X第一章绪论 11.1研究目的及意义 11.2国内外研究现状 11.3论文的主要内容和结构 2第二章物联网关键技术研究 52.1感知层技术 52.1.1RFID技术 52.1.2传感器与无线传感器网络技术 72.1.3智能视频技术 82.2网络层技术 102.2.1蓝牙技术 102.2.2ZigBee技术 102.2.35G技术 122.2.4M2M技术 142.3应用层技术 152.3.1数据库技术 152.3.2云计算技术 152.3.3物联网数据挖掘 172.4小结 18第三章基于物联网的智能家居系统设计与仿真 193.1基本概述 193.2系统结构 193.3具体实现 203.3.1架构搭设 203.3.2家电控制 223.3.3智能调节 243.3.4家庭安防 253.4小结 26第四章物联网的军事应用研究 274.1物联网技术用于战场侦察与指挥 274.1.1基本概述 274.1.2系统结构 284.1.3主要应用 284.1.4小结 314.2物联网技术用于武器装备智能管控 314.2.1基本概述 314.2.2系统结构 314.2.3主要应用 324.2.4小结 354.3智慧军营 354.3.1基本概述 354.3.2系统结构 354.3.3主要应用 364.3.4小结 394.4小结 40第五章总结与展望 415.1总结 415.2展望 41参考文献 45表目录TOC\h\z\c"表2-"表2-1RFID系统主要频段标准与特性 6表2-25G的频率使用范围 12绪论研究目的及意义物联网技术就是依靠各类传感器、电子标签、定位设备，将物理信息转化为网络信息，并通过各式各样的通信技术，在互联网和各类物体之间建立链接，以实现远程控制、信息交换、定位、监控等各项功能的智能化网络[[]黄静.物联网综述[J].北京财贸职业学院学报,2016,32(06):21-26[]黄静.物联网综述[J].北京财贸职业学院学报,2016,32(06):21-26.物联网技术被产业界称为计算机、互联网之后的第三波大潮，如果说互联网达成了信息空间的一体化和信息的高效快速的流动，那么物联网技术则是打破了物理空间和信息空间的壁垒，实现了现实世界和网络世界的深度连接，这必将极大地改变人们的活动方式。正如恩格斯所说：“一旦科学技术上的发展能够在军事领域得到运用，它们就会马上对战争形态和作战样式产生巨大的影响”。物联网正是如此，它在军事上显示出了极大的发展潜能。随着技术的演进，如今物联网在军事领域也有了许多实际的应用方案，如武器装备智能标签、军事物流、军事仓库的智能管理等。我国十分重视物联网技术，在国家总体规划中，提出将军队装备体系由信息化向智能化发展，使部队能够适应未来信息化战争的需要。因而研究物联网是加速推进我国军队信息化和体系化发展的必然需求。从当前情况来看，我国军事物联网还处在发展过程中，许多方面的应用都处于探索阶段，利用物联网技术对传统军事系统进行改造，提升其现代化水平，必将推进战斗力的跃升。为此本文对物联网及其在军事中的应用进行研究。国内外研究现状1999年，麻省理工大学的凯文·阿什顿教授提出了在互联网技术、RFID技术等的基础上，建构出一个能够实现全球之间物品和信息互联互通、即时分享的“Internetofthing”方案。2005年，《ITU互联网报告2005：物联网》发布，引起了人们对这项技术的广泛关注，国际电信联盟的这份报告使物联网概念开始为更多人所熟知，技术的发展也走上了快车道[[]ITUInternetReport2005:TheInternetofThings[EB/OL]./pub/S-POL-LR.IT-2005/e.]。2008年底，IBM公司提出了《智慧地球》战略，得到了美国政府的认可[[]王云辉,闫冰.危险的物联网[J].财经国家周刊,2010(11).]；2009年7月，日本政府发布《i-Japan战略2015》,提出要六年之内完成社会的数字化改造，让居民生活更加便捷和安全[[]i-JapanStrategy2015[EB/OL].http://www.kantei.go.jp/foreign/policy/it/i-japanStrategy2015full_.pdf.]；韩国配合u-Korea[]ITUInternetReport2005:TheInternetofThings[EB/OL]./pub/S-POL-LR.IT-2005/e.[]王云辉,闫冰.危险的物联网[J].财经国家周刊,2010(11).[]i-JapanStrategy2015[EB/OL].http://www.kantei.go.jp/foreign/policy/it/i-japanStrategy2015full_.pdf.[]韩国通过《物联网基础设施构建基本规划》[EB/OL]./20080623/ca586-145.htm.上世纪末我国就开始了传感网的研究，2009年8月发布了“感知中国”战略，将物联网列为关键技术，并将其加入了长期发展计划之中；2011年，“十二五”规划纲要之中，物联网技术相关领域得到了格外的关注，成为国家战略；此后十年间，国家更是相继发布多个政策鼓励物联网领域创新，截至2020年，相关市场规模已达到1.66万亿元。2021年出台的《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》，更是将物联网作为新型基础设施建设的重要组成部分，为我国物联网产业的发展做好了顶层设计和战略规划，也为其发展创造提供了可靠的支撑。论文的主要内容和结构本文主要分析了物联网的发展趋势，并根据其三层体系架构，分别从感知层、网络层、应用层选取几种关键技术进行研究。之后重点对基于战场侦察与指挥、武器装备智能管控和智慧军营三种典型军事应用进行研究，分析了其使用的核心物联网技术、系统结构，以及可能实现的主要功能。第一章重点分析本文的研究目的及意义，以及物联网的国内外研究状况，并简介了论文结构。第二章针对感知层的RFID、传感器与无线传感器网络、智能视频，网络层的蓝牙、ZigBee、5G、M2M，应用层的数据库、云计算和物联网数据挖掘等技术进行研究。第三章则是利用PacketTracer中的物联网模块，来完成智能家居系统的设计。第四章分别针对物联网技术用于战场侦察与指挥、物联网技术用于武器装备智能管控和智慧军营三种典型军事应用进行研究。第五章是对本文工作的总结。物联网关键技术研究按照目前比较流行的物联网体系划分，可以将其分为三层，即感知层、网络层和应用层。感知层主要实现信息的获取，网络层主要实现对感知层获得数据的传输以及设备间的通信，应用层主要是通过对数据进行分析和处理，为使用者提供各式各样的丰富服务。本章按照其三层结构，在每一层中选取三到四种重要技术进行研究。2.1感知层技术感知层是物联网的最底层，由各类能完成信息感知、存储、处理等多样化功能的设备构成。这些设备通过收集环境中不同种类的数据信息，将现实世界和网络世界紧紧联系在一起。感知层涉及到的技术众多，本节主要对RFID技术、传感器与传感器网络以及智能视频技术进行研究。2.1.1RFID技术RFID（RadioFrequencyIdentification）是一种自动识别技术，在工作过程中，它利用射频信号实现对目标的有效识别，收集有关信息，不需要人为的控制，并且能够适应多种复杂的工作条件。根据RFID使用的频率不同，可以分为微波、超高频、高频、低频，工作在不同频率上的RFID标签在读取距离、读取速度、方向性、对环境的适应性以及应用范围都有所区别，详见表2-1[[][]宋航.万物互联：物联网核心技术与安全[M].北京：清华大学出版社，2019.典型的RFID系统可以分成三大模块，分别为标签、阅读器以及数据传输和处理系统。标签由耦合元件和芯片构成，每个标签标识的目标和其电子编码是一一对应的关系。标签中通常带有天线，用以收发信号。通过调整设计方式和使用材料，可以根据需要制作标签，如人员门禁、门票标签、行李标签、自行车标签等等。表2-SEQ表2-\*ARABIC1RFID系统主要频段标准与特性特性低频高频超高频微波工作频率125-133kHz13.56-27.2MHz902-928MHz2.45-5.8GHz读取距离1.2m1.2m4m15m速度慢较快快很快潮湿环境无影响无影响影响较大影响较大方向性无无部分有全球适用频率是是部分（欧盟和美国）部分（美国）现有ISO标准11784/85，1422314443，18000-3，1569318000-618000-4/555读写区域小于1m1.2m附近（最大读取距离为1.5m）典型情况为4~7m可达15m以上应用范围门禁标签，企业一卡通系统等邮局、空运、医药、货运、图书馆移动车辆识别、仓储物流应用ETC不停车收费阅读器的作用，就是实现对标签中有效信息的读和写。RFID阅读器利用天线完成与标签的无线通信，这种方式主要是通过射频信号的耦合实现的。典型的被动射频系统中，标签通过吸收阅读器散发的能量，从而激活其中的微芯片电路，将其中的数据发送给阅读器，以实现信息的传输[[]蒋灿.RFID式应变传感器的研究进展与应用[J].结构工程师,2017,(3):199-207.]。[]蒋灿.RFID式应变传感器的研究进展与应用[J].结构工程师,2017,(3):199-207.图2-SEQ图2-\*ARABIC1RFID系统组成原理图RFID技术拥有长距离读取、多次使用、自动化目标识别等优点，随着技术的进步，RFID标签逐渐向着智能化、微型化、分类化的方向演进，其具体应用不再局限于实现物流、仓储管理、门禁等单一的物联网设备功能，逐渐向着医疗保健、安全管理、供应链溯源等领域拓展。尤其是近来频发的冷链食品引起的疫情传播，使人们对货物的供应链管理高度重视，在实践过程中以RFID为核心的溯源技术体现出了显著的优势，这必然会推动RFID技术在更宽阔的层面应用。2.1.2传感器与无线传感器网络技术传感器是一种常见的测量工具，它能够把被测量的物理量、化学量和生物量转化为与之有对应关系、方便使用与处理的数字信号。一般传感器的结构如图2-2所示。图2-SEQ图2-\*ARABIC2传感器的基本组成敏感元件是对被测量敏感的元器件，通过感知被测量从而输出和其具有某种对应关系的物理量，各种类型的敏感元件可以满足对各类数据测量的需求。转换元件是传感器的核心部件，它可以将敏感元件测量得到的各类被测量转化为电信号输出。变换电路的功能主要是通过把参数送入转换电路，使之转化成电量输出[[]宋航.军事物联网的关键技术[J].国防科技,2015,(6):24-34.][]宋航.军事物联网的关键技术[J].国防科技,2015,(6):24-34.无线传感器网络（WirelessSensorNetwork）是由许多微型传感器组成的网络，这些部署在作用区域内的传感器具有通信能力与计算能力，能够通过自组织方式，根据外界的变化做出调整，完成系统布置的各项任务[[]李笑岩.高职院校物联网实训用传感器探析[J].当代教育实践与教学研究（电子刊）,2015,(10):235-235.[]李笑岩.高职院校物联网实训用传感器探析[J].当代教育实践与教学研究（电子刊）,2015,(10):235-235.图2-SEQ图2-\*ARABIC3无线传感器构成自组织网络无线传感器网络的传感器具有自组织功能，抗毁能力强，其节点的布置可以不受地理环境、现实条件、天候的影响，尤其是在无人值守、区域广泛、环境恶劣的条件下，具有非常明显的优势，十分适合作为物联网感知层设备进行应用。因此，无线传感器网络技术在智能电网、智慧工业、战场态势感知等物联网技术中有着巨大的发展潜力。无线传感器网络技术发展的关键在于克服节点资源的限制，无论是能源供应、存储、通信能力，都需要进行进一步的扩展。并且其节点众多，易受到攻击，尤其是有些应用在军事与公共安全领域的WSN系统，对数据获取的可信性、信息传输的可靠性、节点的稳定性有着特殊的要求，如何保证系统的平稳运行成为其必须直面的问题。2.1.3智能视频技术伴随着社会的发展，人类对于安全的需要逐渐变强，视频监控技术满足了人们这种需求。但随着摄像头数量的不断增多，视频监控的范围也越来越广，传统的监控方式仅能实现实时查看、视频存储以及回放等功能，无法对监控画面中发生的意外情况进行告警。而如果要保证能够及时发现意外情况，则必须要求监控人员时时值守，面对越来越多的监控数据，这种做法不仅难以保证万无一失，并且大大增加了视频监控的成本。为了解决这个问题，智能视频技术应运而生。图2-SEQ图2-\*ARABIC4智慧视频技术处理流程图智能视频技术就是利用基于计算机视觉的视频理解技术，通过对原始图像进行分析，从中提取中符合人类认知的语义理解[[]黄凯奇.智能视频监控技术综述[J].计算机学报,2015,(6):1093-1118.][]黄凯奇.智能视频监控技术综述[J].计算机学报,2015,(6):1093-1118.目标检测是从当前视频中定位所需查找的目标位置及其大小，根据处理对象的不同可分为两类，一类是基于背景建模的运动目标检测方法，主要应用于背景不变、只有对象改变位置的固定设备，速度较快，但无法对背景变化的视频进行分析；另一类是基于目标建模的方法，它可以不受场景限制，但速度较慢。目标分类与识别就是识别出一张图像中都包含了哪些问题，并和目标进行比对，完成分类和识别工作。行为分析则是对目标的静态行为、动态行为进行分析识别，判断目标主体在干什么，这是智能视频技术的更高目标。智能识别技术是当前视频监控技术的主要发展方向，有着多样化的应用场景和广泛的应用需求，特别是网络技术的快速发展，使得各类监控节点、监控设备快速增多，部分设备能够实现智能识别，可通过人脸识别技术对出现在视频图像内的追逃人员进行识别，但大量设备还需要进行智能化的提升。当前在复杂背景下，利用人体步态远距离进行人员识别是智能识别研究的主要方向之一。相信随着各项技术的成熟，监控的智能化程度会更高，能更好的满足人们的各项需求。2.2网络层技术在物联网体系结构中，网络层处于第二层，是沟通上下的枢纽。网络层由互联网、广电网和各类通信技术构成成，类似于我们身体中的神经系统，能够将感知层识别到的各种类型的数据，传送到应用层，同时也能将应用层的指令，发送到感知层，实现信息的有效传输。本节主要对蓝牙技术、ZigBee技术、5G技术、M2M技术进行研究。2.2.1蓝牙技术蓝牙技术是一种满足设备间近距离通信的技术，能实现智能手机、耳机、音响、家用电器等相关设备之间的连接，在匹配成功后，就能够展开设备之间的信息交换[[]汤旸.物联网网关接入技术的应用与发展趋势[J].中外企业家,2016,(36):112.]。[]汤旸.物联网网关接入技术的应用与发展趋势[J].中外企业家,2016,(36):112.蓝牙技术的工作频率通常为2.4GHz，该频率为全球通用频段，无需申请许可即可使用，其传输范围一般为半径10米左右的圆形。蓝牙技术采用高速跳频和时分多址等先进技术，安全可靠，能够有效避免外界信号干扰[[]匡艳红,刘军平,王少杰.蓝牙技术综述及应用前景[C].第十九届中国（天津）'2005IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.天津市电子学会,2005:134-140.][]匡艳红,刘军平,王少杰.蓝牙技术综述及应用前景[C].第十九届中国（天津）'2005IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.天津市电子学会,2005:134-140.物联网建设中，蓝牙有着十分多样化的运用。在物联网智能家居中，可以利用蓝牙技术实现对智能家居系统的控制，对家庭环境和设备运行状况进行监测，在医疗和车联网方面，蓝牙同样有着广泛的应用[[]李奕.物联网建设中的蓝牙技术运用分析及研究[J].中国新通信,2018,20(23):25-26.]。蓝牙技术功耗较低，价格便宜，但其传输距离有限，这限制[]李奕.物联网建设中的蓝牙技术运用分析及研究[J].中国新通信,2018,20(23):25-ZigBee技术ZigBee技术又被称为紫蜂技术，这个名字源于蜜蜂之间传递信息的时的动作，蜜蜂通过在空中飞行出“Z”形的轨迹来交换信息，以便共享食物的位置、方向、距离等信息[[]刘雅琪.物联网关键技术及相关应用的研究[J].中国新技术新产品,2018,(17):11-13.]。ZigBee技术的拓扑结构有三种类型，如图2-5所示。星状网由一个PAN协调点和多个终端节点组成，通常用于节点数量较少的场景；网状网一般是由数个完整功能设备组成，只要在一定范围内，系统中的任何两个节点之间都可以与彼此通信，这种[]刘雅琪.物联网关键技术及相关应用的研究[J].中国新技术新产品,2018,(17):11-13.图2-SEQ图2-\*ARABIC5ZigBee网络的拓扑结构目前ZigBee技术主要用于多个无线传感器构成的网状网，它的有效通信范围可以从几十米到上百米、上千米，无线数传模块可以从1个直至65000个，同时耗能很小，一般的ZigBee设备以普通电池作为能源就可以支持较长时间的工作，这是其他无线通信设备遥不可及的。同时ZigBee具有组网灵活、价格低、安全性强等特点，特别适合于物联网大容量连接、长时守候、数据流量小、维护要求低等场合，在工业生产线、家庭和建筑的程序化运行、电视等电器的远程遥控等领域具有非常广泛的应用。当今ZigBee技术存在的问题有这么几点：一是设备成本高昂，市场上出货量比较大的公司其芯片成本在2-3美元左右，对于智慧家庭、智慧城市这类节点数量众多而又对价格十分敏感的物联网应用场景，成本问题较难克服；其次ZigBee技术自组网这一优势，对于智能家居中的传感器、灯具等设备来说，没有太大的意义，这些设备的位置一旦固定，不需再做调整，自组网的优势无用武之地，但实现自组网功能所需的成本却不小。因此，未来ZigBee发展的趋势仍然是低功耗、近距离、高安全、小成本，发挥自己独特的优势，补齐其他通信技术的短板，为物联网技术的发展提供支撑。2.2.35G技术5G技术是具有超高传输速率、超低时延和广泛连接特点的新一代宽带移动通信技术，其无线传输的关键技术包括毫米波技术、微基站技术、多天线技术（MassiveMIMO）以及设备到设备技术（DevicetoDevice）,这几种关键技术的支撑使5G技术远远超越4G技术，拥有更快的传输速率，超大的带宽，可以灵活支持各种不同的设备进行连接，适应更加多样的应用场景。表2-SEQ表2-\*ARABIC25G的频率使用范围1）毫米波。现代通信技术依赖的主要媒介是电磁波，其频率越高，传播信息的速率就越大，频率资源也越丰富。相对于前几代技术，5G使用的频段更高，在覆盖范围和性能方面有一定的优势。它拓展了毫米波的频段，增加了带宽资源，为物联网更多设备的接入提供了条件。5G技术目前使用的频段分成两种，一种在6表2-SEQ表2-\*ARABIC25G的频率使用范围如果按36GHz进行计算，根据下面公式： （2.1）这是5G技术最显著的特点——毫米波。微基站。依据电磁波的特点，其频率越高，波长就越短，越接近于沿着直线进行传播，其绕射能力也就越差，也更易衰减。因此，当5G技术选择使用高频电磁波作为传播媒介，它所面对的最大问题就是电磁波的传播距离大为缩短，覆盖同样大小的一片区域时，需要比4G技术建设更多的基站，这会使系统建设的成本大幅增加。同时由于5G技术使用的波长较短，在穿透各类障碍物时会产生不小的衰减。为了解决这一问题，微基站技术应运而生。微基站就是主要应用于室内的小型基站，它可以快速定制、灵活部署，有效增强室内深度覆盖，满足用户多样化的场景需求。MassiveMIMO。通信系统中，天线长度与波长具有一定的对应关系: （2.2）图2-SEQ图2-\*ARABIC6MassiveMIMO（多天线技术）5G技术使用毫米波，这意味着天线也是毫米级别，其尺寸大为缩小，基站中安装的天线数量就能大大增加。多天线技术就是在基站中安装大量天线构成阵列，来同时为多个用户提供服务。它与分集技术相结合，能够消除多径效应，改善传输的可靠性，与空间复用技术相结合，能够提高数据速率，与波束赋形技术相结合，能够增大信号的覆盖范围。4）设备到设备（D2D）。D2D技术是一种在较短距离下的数据直传技术，在D2D技术中，相邻用户设备的数据传输不再通过基站转发，而是直接在设备间进行，这种做法能够减小基站的数据流量，扩大频谱利用率，同时降低端到端的网络延迟。图2-SEQ图2-\*ARABIC7设备到设备ITU定义了5G的三大类应用场景，即增强移动带宽、超高可靠低时延通信和海量机器类通信[[]朱国胜.5G标准必要专利研究[J].科技与创新,2019,(4):102-103,105.]。其中增强移动带宽主要是针对以人为中心的各类应用场景，其理论速率可达到10Gb/s,能够极大的满足人们在社交和移动通信方面的需求，同时很有可能颠覆以往的内容创造模式，使VR、AR、3D视频等技术逐渐走向现实生活。而超高[]朱国胜.5G标准必要专利研究[J].科技与创新,2019,(4):102-103,105.在智慧城市、智慧家庭、环境监测等物联网应用场景下，海量的设备将被接入到互联网中，这些设备主要是进行数据的上传，并且传输的数据量很小，对下行速率要求更低，对网络延时要求也不高，这正契合了海量机器类通信这种场景。而在工业物联网、车联网等技术，对于低延迟和高可靠有着更为迫切的追求。一直以来，由于技术的限制，这些领域进展缓慢，5G技术的发展以及5G基础设施的不断完善为物联网技术发展提供了广阔的舞台。2.2.4M2M技术随着通信技术的发展，给人们的社会生活带来巨大的变化，人与人之间的信息交流愈加便捷和通畅。但目前仅仅只能实现利用计算机等工具实现通信，大量的一般设备并不能实现这些功能。M2M技术由以下几个部分构成：智能化机器就是通过加装相应的传感器，使设备能够对信息进行加工和处理；M2M硬件能够让设备与互联网连接到一起，是让机器“开口说话”的关键，传感器、识别标志以及调制解调器也属于M2M硬件的范畴；中间件包括网关和信息采集部分，主要功能是实现各类协议之间的对接[[]李丽婷.M2M应用浅析[J].厦门科技,2010,(1):43-45.[]李丽婷.M2M应用浅析[J].厦门科技,2010,(1):43-45.图2-SEQ图2-\*ARABIC8M2M系统框架M2M技术作为实现物物相连的物联网技术，它的足迹覆盖到社会生活的各个领域，在定位导航、动物溯源、水土监测、物流管理等物联网技术领域都得到了广泛的使用。但是，其在应用当中也暴露出了许多问题。其一，M2M技术发展呈现碎片化趋势，缺乏统一的平台，其产业链上下游也存在脱节问题；其二，M2M技术成本较为昂贵，同时设备的寿命和可靠性问题还没有很好的解决，这些因素制约着技术的发展。2.3应用层技术应用层处于三层体系架构的最高层，其作用是对感知层获取的数据进行综合处理，为用户提供丰富多彩的服务。应用层是物联网发展的最终目的，通过物联网的综合应用层平台和各种社会需求相结合，可以为解决社会问题提供多样的方案。本节主要对应用层中的数据库技术、云计算技术和物联网数据挖掘技术进行研究。2.3.1数据库技术数据库（Database）是存储数据的仓库，通俗的说就是通过一定的组织形式以一定的结构把数据存放在计算机中。存储的这些数据以规定的组织结构存储在各个数据库文件中，而数据库就是由大量的这类文件和若干辅助的操作文件组成的。数据库在整个物联网系统中就好比是大脑，发挥着记忆和分析的作用，目前最常见的是传统的关系数据库。关系数据库是建立在关系模型基础上的，它通过集合代数等数学概念和方法来处理数据，其存储方式直接反映各个实体之间的相互关系，以表格的方式存储，十分利于读取和查询。但互联网技术和软件技术的大幅度发展，使非结构化的数据应用日益增多，关系式数据库逐渐暴露出存储成本大、维护成本高、难以在大量数据中快速找到目标、对非结构化的数据难以处理、缺乏快速备份和灾难恢复机制等缺点。各种非关系型数据库如分布式数据库、演绎数据库、主动数据库必将对物联网的发展起到更大的支持作用。2.3.2云计算技术云计算（CloudComputing）是一种基于互联网的计算方式，具体讲就是通过互联网把大量的待处理资源分解为多个很小的子程序，然后交给多部服务器所构成的系统，经查询、处理把结果再发送给用户[[]王诗元.物联网技术与应用分析[J].数字通信世界,2018,(4):189,231.]。通俗的理解，就是本地设备通过网络发出需求信息，[]王诗元.物联网技术与应用分析[J].数字通信世界,2018,(4):189,231.图2-SEQ图2-\*ARABIC9云计算逻辑结构图云计算的服务形式包括以下几种：软件即服务由服务供应商提供硬件设施和维护、管理等服务，用户通过一个联网设备，即可不限时间不限场地的使用软件。这种情况下，用户只需要支付一小笔租赁费用，而不需在硬件、软件、管理上支出大量资金，十分适宜中小企业。平台即服务是由生产厂家把各类资源提供给用户，用户在此平台上，利用生产厂商的硬件、开发环境、服务器开发软件，并利用网络提供给需要的用户使用。基础设施即服务是将各类硬件设施整合成可供整个业界使用的虚拟资源池，并将之出租出去，为用户提供相应的计算和存储能力。一般云计算技术的技术体系架构如图2-10。图2-SEQ图2-\*ARABIC10云计算技术体系结构云计算技术和物联网有着十分密切的关联，物联网通过部署大量的感知层设备可以收集到巨量的数据，云计算技术通过利用其计算和传输能力，可以对这些数据进行有效的智能化处理。另外，随着物联网接入设备的不断扩张，越来越多的访问量会使物联网服务器出现间歇性的崩溃，而利用云计算的弹性计算，能够较为完善该短板。这二者互为依托，彼此结合起来将进一步提升对大量数据和复杂问题的处理能力，推动物联网技术的发展。2.3.3物联网数据挖掘物联网具有海量的节点，除了人之外，各类传感装置、智能标签、物品都可以构成物联网的节点，规模远远超过互联网，更由于大部分物联网设备处于全时运行状态，数据源源不断，多样化程度高，因此物联网对于大数据处理的要求比互联网更高，而如何有效的管理、分析和挖掘这些数据，就是物联网数据挖掘需要解决的问题。图2-SEQ图2-\*ARABIC11IoT分布式数据挖掘模型目前比较常见的遗传算法、决策树方法、模糊集方法等，互联网中应用较多，而物联网作为互联网的另一种形态，还处于发展中状态，当前有关物联网数据挖掘的研究还处于初级阶段，主要在射频标签数据流以及传感器数据方面。尽管在物联网数据挖掘方面的研究已经有了很多进展，但主要都集中在物联网的基本内容，如RFID、传感器网络、GPS信息等。在这样一个较新的领域，物联网数据挖掘还欠缺成熟的理论来指导。2.4小结本章结合物联网的三层体系结构，分别对感知层的RFID技术、传感器与传感器网络技术、智能视频技术，网络层的蓝牙、ZigBee、5G、M2M，应用层中的数据库技术、云计算技术和物联网数据挖掘技术进行研究，分析了其在物联网中的应用情景，指出了其在技术发展和现实应用中存在的问题，以及未来可能的发展趋势。技术的演进更新推动着应用的推广普及，物联网技术的发展也会带来更多的应用，让人类生活更加便利。

第三章基于物联网的智能家居系统设计与仿真

基于物联网的智能家居系统设计与仿真上一章我们对物联网感知层、网络层、应用层的关键技术进行了研究，分析了各自的技术特点，存在的主要问题和未来发展趋势。本章将利用PacketTracer中的物联网模块，围绕着家电控制、智能调节、家庭安防等功能的实现，来进行智能家居系统的设计与仿真。3.1基本概述物联网技术的发展会大幅度的提升人们的生活质量。通过在各种家用电器和家具中嵌入物联网的智能终端，使家电和家具通过无线网络融入到家庭互联网之中，能够给居住者提供更加智能、贴心、宜居、便捷的环境。主人可以利用电脑、平板、手机或者智能手表等某一个终端实现对所有家电的直接操纵或者远程遥控，接入各类语音助手后还能够实现直接的语音控制。本章通过仿真软件，依托其中具备的物联网组件，设计一个承载于家庭物联网之上的智能家居系统。3.2系统结构图3-SEQ图3-\*ARABIC1智能家居系统结构图在此系统中，按照功能模块设计，将系统分为家电控制、智能调节和家庭安防三个模块。家电控制模块中，将具备物联网功能的家用电器连接到无线网中，并注册到服务器，可以使用手机、电脑对其进行集中控制和远程遥控；而通过温湿度传感器、光照传感器对环境状态的监控，可以通过相应的设计以实现智能调节。例如可以通过温度控制模块，将室温设定在18℃至20℃之间，当温度超过20℃时，系统就会自动启动空调制冷，将温度降低，当温度到达指定区间后，又将空调自动关闭。类似温度这个要素，湿度、光照、窗帘窗户的关闭与打开、灯光的明暗程度都可以根据主人设置的场景实现智能调节；家庭安防功能则依赖于火灾感应器、气体传感器、报警器、门禁系统和智能摄像头等设备，对发生火灾、煤气泄露、非法闯入等情况做到及时发现、拉响警报，并通过网络将报警信息迅速发送给消防部门、公安部门以及房间的主人。3.3具体实现3.3.1架构搭设（1）首先分别设置一台交换机、服务器、电脑、无线局域网接入点以及智能手机，并用线缆将这些设备连接到交换机上。图3-SEQ图3-\*ARABIC2服务器、PC、智能手机接入交换机（2）根据系统设计过程中的住户需求，选择相应的设备。将无线接入点、智能手机以及所有物联网设备的SSID全部改成“home”，设备自动与无线接入点建立连接。图3-SEQ图3-\*ARABIC3物联网设备接入AP（3）写入服务器的IP地址、子网掩码和默认网关，并选择开启DHCP服务，将起始地址IP设置为0，子网掩码设置为，并选择保存。图3-SEQ图3-\*ARABIC4设置服务器并开启DHCP服务（4）打开PC，选择配置中的FastEthernet接口，在IP配置中选择DHCP，使PC自动获取IP地址。对其他设备进行同样的操作，使它们获得自己的IP地址。图3-SEQ图3-\*ARABIC5PC利用DHCP服务获取IP地址（5）打开PC桌面，选择IoTMonitor,点击Signupnow,创建新的用户名cisio和密码admin。图3-SEQ图3-\*ARABIC6注册IoTMonitor3.3.2家电控制家电控制是指通过物联网，无需各种各样的遥控器，用户就可以完成对家电的直接控制，实现集中控制、定时控制、红外感应、语音控制等多种方式的有效结合。打开物联网设备的配置界面，在IoTServer中选择远程服务器，填入服务器地址、用户名及密码，将设备登录进服务器。其他物联网设备完成同样的操作。图3-SEQ图3-\*ARABIC7物联网设备进行服务器注册而后在智能手机或电脑上完成登录，即可直接对所有的物联网设备进行操控。图3-SEQ图3-\*ARABIC8通过智能手机对物联网设备进行控制3.3.3智能调节智能调节：利用传感器对家中环境状态进行监测，根据温度、湿度、空气质量、光照、时间等参数的变化，自动调节温控设备、窗帘、窗户、加湿器、空气质量调节设备、吊灯等家电的工作状态，使家居环境更加舒适、宜人、智能。图3-SEQ图3-\*ARABIC9通过Condition功能关联环境和物联网设备工作状态构建温湿度自动控制系统。通过在物联网系统中加入温控装置，并将空调和暖气片接入温控装置，设置温度区间，即可实现自动的温度控制。图3-SEQ图3-\*ARABIC10通过温控装置设置温度区间在Condition中添加新选项，当空气湿度低于50%时加湿器打开；高于60%时加湿器关闭。图3-SEQ图3-\*ARABIC11湿度自动调节功能的设置3.3.4家庭安防家庭安防即通过安装在房间中的温度传感器、烟雾传感器、气体传感器等物联网设备，实现意外情况发生时的自动报警。当这些指标超出安全区域时，智能终端会立即向本地端、手机端以及消防中心发出报警信号。通过在门窗上安装传感器，当家中出现有人非法闯入的情况时，终端将会自动向主人报警。构建门禁系统。打开智能手机桌面上的IoTMonitor，点击Condition，通过设置使当cardID=0时，读卡器处于waiting状态，当cardID<2000||cardID>3000时，读卡器处于invalid状态，当2000<cardID<3000时，读卡器处于valid状态。而当2000<cardID<3000时，门的状态从lock变成unlock。图3-SEQ图3-\*ARABIC12门禁系统的设计构建智能消防报警系统。通过编辑规则，使火灾监控器发现发生火灾时，报警器同时报警，灭火器开始工作。当气体传感器发现有害气体超标时，同样会引发报警。同时，系统也会控制打开窗户，引入新风，排出毒气。图3-SEQ图3-\*ARABIC13智能消防报警系统的设计3.4小结本章我们利用CiscoPacketTracer设计了一个智能家居系统，通过这个系统，可以利用智能手机或者电脑实现对各类设备的直接控制；也可以通过事先的设计，实现各种智能化功能，例如室内温度、湿度的自动控制，火灾的自动报警和灭火，监控和门禁系统等。物联网改变人们的生活，相信随着技术的进一步发展，我们的家庭会越来越智能，生活会越来越便捷、舒适。第四章物联网的军事应用研究物联网的军事应用研究每当一种新技术出现并在军事上得以应用时，战争样式就会不以指挥官的意志为转移的发生巨大的改变，物联网正是这样一种技术。物联网技术不仅在民用领域中有多种多样的应用，在军事上同样展现出了光明的前景。目前，有关物联网在军事应用中的研究主要集中在军事物流领域，而在其他方面的研究还比较少。本文试图探讨物联网技术在军事领域的三种典型应用，分别为物联网用于战场指挥与侦察、物联网技术用于武器装备智能管控和智慧军营。4.1物联网技术用于战场侦察与指挥4.1.1基本概述战场侦察与指挥系统是以无线传感器网络技术为核心的物联网技术在军事领域的典型应用，是网络中心战思想的重要支撑。无线传感器网络由一系列的传感器节点组成，具有低成本、自组织、随机分散等优势，其容错能力强，当个别节点受到破坏时，并不能影响系统整体作用的发挥。正因如此，该技术特别适合运用于条件复杂、环境艰险的战场环境，用以完成勘察地形、侦察敌方兵力编成及布防、监视敌方动态、损失评估和对核生化攻击的探测等任务。知己知彼，百战不殆。在瞬息万变的战场之中，指挥员需要准确、及时的掌握部队情况，尤其是人员位置、战损情况、武器弹药消耗及军用物资供给等重要信息。部署在战场各处的传感器能够采集各个节点的信息，通过汇聚节点将信息传输到战场数据库；指挥部通过对各个指挥所信息的融合处理，可以生成我军战斗区域的完备态势。而通过在冲突区域大量抛洒传感器，在敌人没有做出反应前快速搜集信息，对于消除战争迷雾，为指挥员快速准确判断战争形势、坚决果断定下战斗决心提供有利支撑。4.1.2系统结构图4-SEQ图4-\*ARABIC1战场侦察与指挥系统结构图4.1.3主要应用（1）战场侦察与监控战场侦察与监控的实现方式，即通过在冲突区域大量布置传感设备，收集数据，并将数据向指挥中心传递，运用大数据及云计算技术对大量的原始数据进行过滤，而后将重要信息传输到数据融合中心，形成战场全景图，为指挥人员有效调控掌握部队提供辅助[[]牟建伟.无线传感器网络的军事应用及发展趋势[J].科技展望,2016,(7):269-269,312.[]牟建伟.无线传感器网络的军事应用及发展趋势[J].科技展望,2016,(7):269-269,312.比较典型的无线传感器应用方式是用飞行器或者类似于发射炮弹的方式将大量的小型传感器节点抛洒于战场区域，或者在我方人员及其装备上安装传感器，并形成自组织网络，将战场信息收集起来，进行传输。系统对传输信息进行解读，并将其与诸如天候、交通、建筑物结构等相关信息相互融合，向各级指挥者提供一个动态的、近乎实时的战场信息数据库，为其制定战斗方案提供可靠的情报依据，使情报获取能力产生质的飞跃。图4-SEQ图4-\*ARABIC2战场侦察与监控系统数据流程图例如，在战场上布置一种声响传感器，它能够接受外界产生的声信号，并将其转变为电信号发送给指挥中心，指挥中心接收之后再将其转换为声信号，并对其进行分析识别。它能够判断出声信号之间的差异进而区分出人员和车辆，当被监测目标是人员时，可以直接截取其谈话的具体内容，还能够根据语言、口音、发声习惯判明其阵营、身份等更为详细的信息，当监测对象是车辆时，也能够通过声音判明车辆的运行速度和种类[[]张文强,周彪,赵博林,苏浩.地面战场侦察传感器系统分析研究[J].舰船电子工程,2017,37(09):23-26+64.]。[]张文强,周彪,赵博林,苏浩.地面战场侦察传感器系统分析研究[J].舰船电子工程,2017,37(09):23-26+64.（2）目标定位无线传感器网络中的传感设备将收集到的数据层层上传至管理节点，并由管理节点对相关数据进行处理，进而确定监测对象位置的过程称之为目标定位。无线传感器网络确定监测对象位置要经历侦测、定位、报告三个过程。在这三个过程中，定位是最核心的环节，而在无线传感器网络进行定位时，可以采用基于信号强度的定位方式，这种方法便于操作且成本较小，当前使用最为广泛。各节点根据收到的目标方位和自身位置等数据，通过三边测量法，得到目标单位的位置信息[[]韩丽.无线传感器网络目标定位技术研究[D].南京邮电大学,2011.][]韩丽.无线传感器网络目标定位技术研究[D].南京邮电大学,2011.如图所示，若已知A、B、C三点坐标分别为A（p1,q1）、B(p2,q2)、C(p3,q3)，这三点和未知节点D分别相距u1、u2、u3，设D点坐标为（p，q），则： （3.1） （3.2） （3.3）由此可求得D点坐标为： （3.4）图4-SEQ图4-\*ARABIC3三边测量法图示例如，在某个作战区域，我方布置的光学传感器发现有己方人员经过，这时该传感器就会唤醒周边的节点，并运用定位算法确定传感器和目标之间的距离，之后再利用三边测量法计算目标的位置，并将目标情况和位置传送到中心进行处理。（3）毁伤效果评估目标毁伤效果评估，是运用火力对敌方发动攻击后对打击效果的客观评价。毁伤评估起源于一战期间，当美军轰炸机完成攻击任务后，指挥层需要知道轰炸达成的效果，以便为下一步的作战提供依据，因此担负任务的机组成员需要向上级上交任务完成情况报告，以及有关轰炸情况的照片。目标毁伤效果评估由此产生。当前，在实际作战过程中，多采取侦察卫星、无人机等方式进行，但这些方法存在过顶时间短、易被敌人摧毁、飞行时间不长等各种各样的缺点，无法保证全时在位以及抵近对毁伤效果进行评估。而在无线传感器网络系统中，成本低廉的传感器可以伴随执行攻击任务的精确制导炸弹或者导弹投送到目标附近，以此完成对毁伤情况的收集。例如，我方利用精确制导炸弹对敌人一处要点发动攻击后，随即出动无人机，在打击区域抛洒光学传感器，对打击区域情况进行记录，并将图像信息传输到指挥所，指挥员通过评估打击位置是否准确、打击效果是否符合预期、是否需要二次打击，从而适时调整兵力部署以及打击目标，最大程度的实现作战资源的有效利用。4.1.4小结以无线传感器网络为支撑的战场侦察与指挥传感系统具有节点密集、低成本、自组织、抗毁伤能力强等特点，即使部分系统受到打击，仍可以继续正常运行，特别适合复杂恶劣的战场环境。战场侦察、目标定位、毁伤效果评估这三种设计，对于战争实践活动有着很大的耦合，对于提升作战效能、适应现代战场要求和提高指挥员决策水平有着一定的推动作用。4.2物联网技术用于武器装备智能管控4.2.1基本概述军队现代化建设的逐渐深入，各式各样的装备陆陆续续配发部队，而随着军事训练实战化程度的进一步推进，武器装备动用的频率也越来越高。同时，原有的武器装备管理模式已经不能适应部队当今的需求，出现了种种问题：请领程序繁琐，影响了军事训练的效率;种类繁多，不便于日常的维护管理;人员武器分散，容易出现武器丢失、失管失控的现象。而通过物联网对装备管理模式进行系统化改造，利用电子标签技术、定位技术、通信技术等先进方法，通过对武器装备信息的综合汇聚和融合处理，构建武器装备智能管控系统，可以大大提高管理效能、降低管理成本，有效助推军事训练积极开展。4.2.2系统结构武器装备智能管控系统在感知层以RFID技术、传感器技术、定位技术和视频采集技术为核心，实现对武器装备状态的全流程感知。网络层则采用ZigBee、M2M、卫星通信等多种方式进行数据通信，并将数据汇集到中心进行处理。在应用层，结合武器装备静态存储和动态使用中的管理特点，针对库室管理、出入库管理和武器状态的追踪三种场景进行设计。图4-SEQ图4-\*ARABIC4武器装备智能管控系统结构图4.2.3主要应用（1）环境监控相对于武器装备的动态使用，静态存储是其更常保持的状态，库室的温度、湿度、光照、氧气等条件对武器装备的性能及使用寿命有非常大的影响，并且，静态存储中武器装备的安全问题也十分值得关注。因此，武器装备的静态存储是我们必须考虑加以解决的问题。环境监测系统通过在库室当中安装传感器、视频监控系统以及报警终端，实现对其温度、湿度、光照、氧气含量以及装备安全情况的实时监控。为了便于使用与管理，可以使用具有温度、湿度以及氧气传感器功能的射频识别标签，统一利用RFID读写器接受温度、湿度光照等各类环境信息以及武器装备的智能标签。当库室中出现意外事件，如温度升高到一定阈值、湿度超出预警线等问题，监测中心通过识别各类传感器发送的信息，触发报警终端报警，并且对空调、加湿器、窗帘等设备发出控制指令，自动调节相关指标到正常范围。如果发现非法闯入时，系统自动关闭进出通道，防止非法闯入人员劫夺武器外逃。图4-SEQ图4-\*ARABIC5环境监测系统框图（2）出入库管理目前基层的装备出入库管理大多还采取传统的纸质记录、人工登记的方式进行，这种管理方式严重依赖管理人员的专业素养。随着时代的发展，这种方式渐渐不能适应部队现代化建设的要求，管理混乱、效率低下等问题时有发生。而利用RFID技术，可以有效改造现有的出入库管理模式，使其更加安全、高效、智能。通过该智能系统，即可实现使用管理、离进库管理、库存物品管理、仓库门控制能多种功能[[]张建.基于RFID和ZigBee的仓储物流管理系统设计与实现[D].南京信息工程大学,2017]。[]张建.基于RFID和ZigBee的仓储物流管理系统设计与实现[D].南京信息工程大学,2017图4-SEQ图4-\*ARABIC6出入库管理系统结构图在装备上安装RFID电子标签，将名称、批次、性能、配发时间、质量等级等数据录入其中。将这些信息同步至控制系统之后，便可以利用安装在出库位置的读写器实现对装备出入库的智能管理。当请领装备时，使用智能管理系统发起申请，即可在规定时间领取申请的武器装备，系统会自动将请领人、请领时间、请领数量、用途、归还时间等信息记录在案，节省了大量的人力物力。当出现非法请领的情况时，系统自动报警，同时闭锁出入通道，等待应急人员处置。（3）武器装备离位监测及追踪武器装备的管理，安全问题始终是重点当中的重点。最近几年，国内外发生了多起恐怖分子劫夺枪支、军队战士携带武器脱逃、枪弹遗失等案件。为了防止在使用过程中产生意外，增强使用过程中的监控强度，避免出现武器装备不按规定退出现役、故意破坏以及遗失等情况，通过RFID电子标签和远程定位，能够改善武器装备动态管控效能。离位监测功能的实现是利用标签和阅读器二者的相互作用完成的。通过给武器装备安装有源的电子标签，标签始终向外发射信号，阅读器通过信号的接受从而确定其所在位置。当武器装备离开规定区域时，阅读器就无法接受到信号，当一定时间内无法接受到信号时，阅读器会主动向电子标签发送信息，当标签没有回应时，阅读器会向控制中心发出信号，并触发报警。这时控制中心就会远程控制武器闭锁系统，使其处于无法使用的状态，避免犯罪分子利用武器装备从事违法乱纪行为[[]李建.基于物联网的武器监管追踪系统的设计与实现[D].东北大学,2014.[]李建.基于物联网的武器监管追踪系统的设计与实现[D].东北大学,2014.图4-SEQ图4-\*ARABIC7离位报警系统原理图如图4-7所示，通过设置阅读器可识别电子标签的区域，划定安全区，在安全区内，武器可以正常使用。在安全区外的一定范围划定预警区，如果持有者携带武器非法离开安全区域进入此范围，设备会发出语音提示，责令持有者迅速返回安全区，当持有者携带武器返回安全区之后，预警解除；如果持有者携带武器离开预警区域，进入报警区域，报警设备会迅速报警，值班值守人员听到警报后，再按照相关预案进行处置。4.2.4小结武器装备是构成部队战斗力的直接因素，武器装备的管理水平也直接关系到部队战备、训练、作战等各项任务的完成。通过利用物联网对现有的管理体系进行改造，可以有效的改善武器装备存储环境，提高出入库的速度，使武器装备的管理越来越方便、高效和安全。4.3智慧军营4.3.1基本概述推进军队现代化建设，提高打赢能力，增强运转效能，需要全方位的建设，营区和部队管理的智能化改造是其中重要一环。智慧军营是以物联网、5G、数据库、可穿戴技术等信息技术为支撑，以区分功能模块、自上而下的体系化系统为基础，结合部队实际需求建设的一种新型营区[[]胡婷.智慧军营系统构建及应用研究[J].科技创新导报,2017,(4):99-100.][]胡婷.智慧军营系统构建及应用研究[J].科技创新导报,2017,(4):99-系统结构智慧军营是以物联网技术为基础，对军营进行智慧化改造，从而推进军队信息化建设的整体发展。智慧军营系统在感知层根据部队不同的需求，采取RFID电子标签、无线传感器、智能视频技术，实现数据的实时收集，为系统提供多样化的信息源；在网络层则结合部队实际，采取军用广域网、北斗网、互联网等多种接入方式，满足多样化的通信需求，将信息传输至中心平台进行处理，从而构建集智慧办公、营区管理、训练管理等多样化功能为一体的智慧军营系统。图4-SEQ图4-\*ARABIC8智慧军营系统结构图4.3.3主要应用（1）智慧管理在当前部队实践中，日常事务的处理、文件的签批、通知的传达，多以纸质文件为主，报请领导批阅的文件也主要以人工方式传递、审阅和签批，这种传统的方式不仅效率较为低下，而且不利于文件的整理、保存。而利用现代信息技术对内部文件处理系统进行改造，可以实现文件起草、传递、审阅、签批、留存的在线一条龙服务，实现无纸化办公。同时，将机关事务中的财务、军需、油运、营房、卫勤、装备、工程等各类工作，集成到一套办公系统之中，这种模式势必能大大提升办事效率，节省资源损耗，同时也利于保密工作的开展。图4-SEQ图4-\*ARABIC9智慧管理系统结构图在人员管理上，给每名官兵配备集成可穿戴计算、RFID电子标签、卫星定位等技术的智能终端，使其具备身份认证、区域定位、健康监测等功能，配合在营区各处安装的传感器和阅读器，可以实现对人员的智能化管理。训练场上安装的RFID阅读器，通过接受规定区域内的电子标签信号，即可判读某名同志是否按照规定参加训练，整个单位的参训率是否达标。营门处安装的阅读器，可以直接接入智慧办公体系，和请销假系统相通，按照规定程序审批的人员能够自由通行，不假外出则会触发警报，由哨兵进行处置。通过智能终端，还可以对官兵的身体状况如心率、血压和体温等要素进行监测，能够及时发现官兵身体出现的特殊情况并进行处置。车辆管理方面，通过在车辆上安装北斗行驶记录仪和各类传感器，结合智慧办公系统，构建数字化车辆厂和高效的车辆管理系统，可以实现车辆态势综合显示、行驶路线的实时查看和记录、派车审批、出入营门自动登记、营区测速等功能，从而完成对用车各个环节的全流程有效监控。（2）智能安防营区安全防卫方面，利用智能视频技术、传感器技术、RFID电子标签等技术对营区安防体系进行改造，形成四个子系统，分别为营区环境监测系统、营门管理系统、哨位执勤管理系统和周界防护系统。营区环境监测系统，主要是利用各类传感器，对营区范围内的温度、湿度、水质量、空气质量等环境要素，以及营区内的暖气、自来水、电力、天然气等系统进行监测，预防安全事故的发生。营门管理系统是利用人脸识别、电子标签等技术，对进出营门人员进行有效识别和管理，可分为内部人员管理和外部人员管理两部分。内部人员离开营区时，摄像头通过人脸识别功能核验其身份，而后会自动连接内部办公系统，查询其请假记录及审批情况，如该同志符合请假流程，系统会自动记录离开时间等信息，并准予放行。当外部人员进入营区时，营门管理系统会自动记录其身份信息和进出时间，并通过摄像头拍摄其体貌特征同其他信息一同保存在数据库内，防止不法人员闯入。周界防护系统根据营区各部位重要程度，构成三道防线：第一道防线布设在营区外围，通过营区围墙附近的电子围栏和震动感应装置构建营区周界防御；第二道防线设置在营院内，通过摄像头、人脸识别、智能视频技术相结合，对营院内部实施有效控制；第三道设置