序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇物聯網技術的研究范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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【關鍵詞】物聯網；互聯網；信息交換和通信

一、物聯網―概念

物聯網（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單，把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。

物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合，在這個整合的網絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，在此基礎上，人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。因此，物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

二、物聯網―原理

物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網絡中，物品（商品）能夠彼此進行“交流”，無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別（RFID）技術，通過計算機互聯網實現物品（商品）的自動識別和信息的互聯與共享。而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在“物聯網”的構想中，RFID標簽中存儲著規范而具有互用性的信息，通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統，實現物品（商品）的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。“物聯網”概念的問世，打破了之前的傳統思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一部分是機場、公路、建筑物；另一部分是數據中心，個人電腦、寬帶等。而在“物聯網”時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。

三、物聯網―技術架構和應用模式

從技術架構上來看，物聯網可分為三層：感知層、網絡層和應用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網關構成，它的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網獲識別物體，采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。

四、物聯網―認知誤區

（1）把傳感網或RFID網等同于物聯網。事實上傳感技術也好、RFID技術也好，都僅僅是信息采集技術之一。除傳感技術和RFID技術外，GPS、視頻識別、紅外、激光、掃描等所有能夠實現自動識別與物物通信的技術都可以成為物聯網的信息采集技術。傳感網或者RFID網只是物聯網的一種應用，但絕不是物聯網的全部。（2）把物聯網當成互聯網的無邊無際的無限延伸，把物聯網當成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯網平臺。實際上物聯網絕不是簡單的全球共享互聯網的無限延伸。即使互聯網也不僅僅指我們通常認為的國際共享的計算機網絡，互聯網也有廣域網和局域網之分。物聯網既可以是我們平常意義上的互聯網向物的延伸，也可以根據現實需要及產業應用組成局域網、專業網。現實中沒必要也不可能使全部物品聯網，也沒必要使專業網、局域網都必須連接到全球互聯網共享平臺。今后的物聯網與互聯網會有很大不同，類似智慧物流、智能交通、智能電網等專業網，智能小區等局域網才是最大的應用空間。（3）認為物聯網就是物物互聯的無所不在的網絡，因此認為物聯網是空中樓閣，是目前很難實現的技術。事實上物聯網是實實在在的，很多初級的物聯網應用早就在為我們服務著。物聯網理念就是在很多現實應用基礎上推出的聚合型集成的創新，是對早就存在的具有物物互聯的網絡化、智能化、自動化系統的概括與提升，它從更高的角度升級了我們的認識。（4）把物聯網當成個筐，什么都往里裝。基于自身認識，把僅僅能夠互動、通信的產品都當成物聯網應用。

參考文獻

[1]馬建．物聯網技術概論[J]．機械工業出版社，2011

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關鍵詞 物聯網 感知校園 建設

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

作為第三次信息技術革命的代表，物聯網為人們提供了感知世界的能力，為技術創新和社會發展提供了一個前所未有的機遇。目前，物聯網在交通、安防、物流、工業、農業、電網、醫療、教育、環保等領域得到了廣泛應用。其中，基于物聯網技術建設的“感知校園”，將是未來院校教育管理發展與改革的方向。

1 物聯網發展現狀

物聯網是在互聯網、移動通信網基礎上，利用各種感知設備或手段自動獲取物理世界各種物體的屬性及狀態信息，將所有能夠獨立尋址的物理對象互聯起來，實現全面感知、可靠傳輸、智能處理，構建人與物、物與物互聯的智能信息服務體系。從2009年起，美、歐、日、韓等國相繼投入巨資深入研究探索物聯網，并啟動了以物聯網為基礎的“智慧地球”、“物聯網行動計劃”、“U-Japan”、“U-Korea”等國家性區域戰略規劃。我國也高度重視物聯網的發展，目前，已經成功將RFID、M2M、傳感器等物聯網技術應用于物流、建筑、電力、城市交通、工業生產、食品追溯、移動支付等方面。可以預見，未來十年物聯網在全球將實現大規模的普及與發展，形成萬億美元級的信息技術產業。

2 基于物聯網技術的“感知校園”建設分析

目前，大多數校園已經建立了成熟的網絡環境，配發和安裝了各種教學信息系統、管理信息系統，校園可視化管理和信息化建設有了長足的進步。但仍存在著不足，比如，監控系統由于感知手段單一，存在監控死角多、人工參與多等問題，離智能化相差甚遠；各種管理信息系統一定程度上提高了工作和生活效率，但也存在信息重復采集、一人多卡使用不便等問題。

“感知校園”是物聯網技術應用于校園信息化建設的重要方向，是校園現代化管理的標志，可以有效解決上述存在的問題。其基本原理是：綜合利用二維碼、RFID、無線傳感器等技術，對校園內的人員、車輛、儀器設備等對象進行標識；利用安裝在教室、實驗室、圖書館、食堂、供水系統等基礎設施上的信息識別設備讀取上述對象標簽中的信息，并通過有線、無線網絡傳送到信息處理中心進行處理；處理結果再通過網絡反饋給被標識的對象以及校園管理、安保等部門。通過這個過程來實現師生身份識別、圖書借閱管理、教學管理、校內消費、安全防護等多重功能。對于“感知校園”的功能分析，具體如下：

（1）智能人員管理。為校園所屬人員配備“一卡通”，通過遍布校園的感應點，可以實現對所屬人員24小時不間斷、不留死角、全自動實時感知與定位。管理人員可以通過感知校園管理平臺實時了解所轄人員在位情況，對學生、職工的出勤、外出情況進行有效管控，實現電子點名、智能查崗等可視化管理。

（2）智能安防。使用智能門禁系統，智能識別所屬人員、車輛特征，有效防止不法分子潛入；通過遍布校園的智能攝像頭，能夠對進入重要區域的可疑人員進行識別和報警，確保校園安全；為重要資產嵌入射頻卡，可以實時感知其所在位置，防止丟失帶來的經濟損失。

（3）智能圖書館。為館藏圖書安裝被動式射頻標簽，取代原來的條形碼，通過使用書架感應器或手持智能終端，可以實現對圖書資料所在的書架進行快速定位，方便借閱和管理。

（4）智能車輛管理。通過為校園車輛安裝電子標簽、衛星定位裝置等，實現對公務用車、私家車、自行車等的準確定位和實時跟蹤，公務用車還可通過嵌入的各類智能傳感器，監控其工作狀態、完好情況等，從而實現對其精細化管理。

（5）智能綠化。通過傳感器技術，可以對校園的空氣濕度、污染指數等進行實時監控，保障校園環境質量；可以根據當天的溫度、濕度，實現自動調節教室燈光強弱，智能灌溉校園綠地等；可以根據晝夜環境，自動關閉或開啟路燈。

3“感知校園”建設需注意的問題

3.1 統一數據標準

目前，物聯網用到的各類傳感器、射頻標簽制造標準各異、互不兼容，造成感知信息的數據格式千差萬別，難以高效管理和集中控制。應加強這方面的統一，制定規范的數據標準，使用兼容的信息系統管理軟件，使得校園資源能夠統一管理，感知到的數據能夠共享和合并處理，以提高管控水平。

3.2 注重系統集成

目前，校園已經安裝視頻監控系統或其他信息處理系統，“感知校園”建設應著重考慮新建校園管理平臺與原有信息系統的兼容性，從而減少重復建設，最大程度確保與已有系統的兼容性和銜接性。

3.3 控制建設成本

“感知校園”建設牽涉的感知對象種類多，各對象所需感知的信息復雜程度差別也較大，如果統一使用某種感知技術，不僅會造成大量信息冗余，而且會提高感知成本。應根據各感知對象不同特點，綜合采用不同感知技術，從而有效節約建設成本。

參考文獻

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網絡資源管理的核心任務是網絡資源數據質量管理，網絡資源數據規范、完整、準確是網絡資源應用并體現價值的基礎。但網絡資源“準確率”不理想是困擾當前網絡資源管理者的一個難題，主要原因是電信網絡資源管理的設施點多面廣，網絡資源面向的錄入、維護、使用人員眾多，缺乏有效的閉環管控抓手，主要體現在以下幾方面：

（1）存量資源普查缺乏管控手段。階段性資源普查是提升資源數據質量最直接方法，但資源管理人員對資源核查人員的核查質量缺乏有效的驗證管控手段，通常只能“以查代管”，但抽查的量有限，從而存在監管真空地帶。

（2）增量資源入庫缺乏管控手段。新建工程的資源錄入環節是增量資源的源頭，工程資源驗收是對增量資源質量的管控點。但當前由于基層單位建維合一，存在既是運動員又是裁判員的問題，工程資源驗收的未能有效執行，資源管理員缺乏對工程驗收有效執行的監管手段。

（3）資源動態變更缺乏管控手段。日常資源動態更新的源頭主要是業務開通及維護保障，但當前業務開通、維護保障普遍實現外包或代維，這些人員是否按單施工或未及時進行資源動態變更，缺少有效管控手段，從而無法在源頭保證資源及時準確動態更新。缺乏閉環管控手段，往往造成網絡資源先清后亂、先調后亂、先用后亂等問題，資源數據質量不高，影響到網絡資源數據的應用，進一步影響資源價值的體現。

2解決方案

為了解決上述網絡資源管理的瓶頸問題，通過引入物聯網技術，以智能電子標簽作為“人”與“資源”的交互媒介，結合電子工單流程，有效實現網絡資源閉環管控，整體實施方案如下。

2.1制定技術方案

2.1.1技術選型

當前智能電子標簽主要包括接觸式EID標簽、無線射頻RFID標簽及二維碼標簽等，二維碼標簽是當前互聯網最流行，改造成本低，能夠平穩過渡等優點成為本方案首選。

2.1.2編碼規范

二維碼采用標準的QR編碼規范，因其解碼實現的通用性，有利于二維碼在更多的其他掃描工具中擴展。二維碼的尺寸取決于模組的大小，其最小模組是21*21，可計算出二維碼的最小尺寸：(21+8)*0.6mm=17.4mm（21為模組數，8為留白邊區域，0.6為每模組的寬度），因此17.4mm*17.4mm是二維碼的最小安全尺寸，低于這個尺寸，其密度增加，掃描終端難以識別。在當前最常用的尾纖標簽為12mm尺寸的條件下，我們需盡量縮短編碼密度，采用純數字型數據格式，其每3位只占10bit，生成的二維碼密度最低，能盡可能地提升掃描識別效率。因此制定二維碼序列號（ID）的編碼規范為：區域編碼（6位）+資源類型（3位）+資源ID（10位），共計19位，采用純數字編碼，擴展方案為數字字符組合。

2.1.3技術方案

（1）翻譯表解析法。每個資源實體唯一對應一個二維碼標簽系列號，每個資源實體與二維碼的對應關系同時保存在翻譯表中，包括二維碼ID、資源類型、資源實體ID等信息，手機或其它二維碼掃描工具讀出二維碼ID后，通過服務請求讀取翻譯表，獲得資源類型及資源實體ID等信息后，再次通過服務請求獲得資源實體的詳細信息并進行展示。主要優點是：通用性強，使用靈活，不受存量資源ID或系統割接等影響。存在不足是：需經過二次服務請求才能獲得資源信息。

（2）編碼解析法。這種方法在二維碼系列號編碼時直接使用資源系統中資源實體ID作為二維碼標簽系列號后10位資源ID。手機或其它二維碼掃描工具讀出二維碼ID后，通過手機APP進行編碼解析出資源類型及資源實體ID，通過服務請求獲得實體資源的詳細信息并進行展示。主要優點：只需一次服務請求就能獲得資源信息。存在不足是：受存量資源實體ID的限制，存量資源割接、升級改造等造成資源實體ID變更，造成原有標簽無法使用的后果。考慮到當前資源系統不斷升級改造，且隨著通信技術不斷發展，服務請求開銷影響基本可以忽略不計，因此，翻譯表解析法作為本方案首選。

2.2存量資源二維碼標簽的實施及質量管控

（1）存量核查：傳統標簽沒有二維碼標簽信息，可以結合存量資源核查過程中同時推進二維碼標簽的粘貼或更換。為了節約成本，對于沒有標簽的或標簽不規范的統一使用規范的二維碼標簽進行徹底更換。對于原來標簽符合規范的，可以不用更換，只補充粘貼一小張只含二維碼信息的標簽。

（2）結果提交：資源核查完成后，通過掃描二維碼標簽進行核查結果的提交。手機核查系統提示資源核查人員進行核查設施的端口占用情況的拍照上傳，同時系統自動生成該二維碼對應設施的資源拍照信息，提交給資源驗收人員進行驗收確認。

（3）驗收管控：驗人人員對兩張圖的相符程度進行人員審核，并提交驗收結論，系統對核查人員的核查工作進行評分，生成核查報表，相關結果納入核查人員的考核，從而實現存量資源核查的閉環管控，有效保證資源核查質量。

2.3增量資源二維碼標簽的實施及質量管控

工程是增量資源的源頭，保證源頭的資源質量是避免資源前清后亂的關鍵。通過二維碼的實施，能夠有效實現增量資源的質量管控，具體如下：

（1）工程設計：設計單位通過流程找資源管理人員進行設施命名申請，資源管理人員對相關資源命名進行審核，并分配一個二維碼ID給設計單位。設計單位根據規范命名進行相關工程的設計工作。

（2）工程施工：施工單位根據設計單位的設計圖紙進行現場施工，根據設計單位提供的設施命名及二維碼ID進行標簽、標牌的打印，并進行現場標識工作。施工完成后提供圖紙資料給建設單位，建設單位根據圖紙提供的資源命名及二維碼ID等信息進行相關工程資源的錄入工作。

（3）驗收管控：在工程初驗階段，資源驗收人員到現場通過手機掃描待驗收設施二維碼標簽，獲取相關待驗收設施的資源信息，核查資源是否與現場一致，并進行驗收信息的提交，驗收系統自動生成驗收報告。對于抽驗率及一次驗收通過率等關鍵指標未達到閥值的初驗環節將無法通過，同時相關指標納入對建設單位的考核，從而對增量資源的質量有效閉環管控。

2.4資源動態更新的閉環管控

日常業務開通、維護保障等是網絡資源動態更新的源頭，通過二維碼技術結合網絡資源動態更新流程的優化，實現資源動態更新的閉環管控。

（1）現場施工：施工人員現場開通或修障過程中，通過手機APP進行相關工單信息的獲取，通過手機APP進行二維碼標簽的自動生成及打印，進行現場施工及標簽的粘貼。

（2）結果提交：施工完成后，施工人員對于粘貼的二維碼標簽進行掃描，同時根據拍照規范要求進行關鍵點的拍照上傳，驗收系統同時生成該二維碼標簽對應的資源的拍照信息，每張工單會自動生成一張電子維收工單給驗收人員進行驗收確認。

（3）驗收管控：資源驗收人員對每張工單進行驗收，審核二維碼標簽對應的資源信息與拍照信息是否相符，未達到驗收要求的按單考核到現場施工人員，從而實現資源動態更新的閉環管控。

3實施效果

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一、物聯網技術的含義

所謂的物聯網技術是在一九九九年提出來的，國內外的不同專家和機構對其有著不同的定義，一般的共識就是：物聯網通過射頻識別、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，按照協議約定，把所有物品與互聯網連接起來，進行信息的通訊和交換，從而實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控、管理的一種網絡。

目前我國物聯網體系的雛形已經基本具備，具有十分典型的層級特征。一個完完整整的物聯網系統包含信息的感知層，信息的匯聚層，信息的處理層，信息的運營層，信息的應用層。物聯網存在六大關鍵性技術，但是目前而言，作為物聯網系統最底層的感知技術和匯聚技術應用的速度快，范圍廣，推動著物聯網系統結構的不斷升級。

二、物聯網技術下倉儲管理系統的基本功能

物聯網技術下的倉儲管理系統是以射頻技術為基礎的，充分利用物聯網的現金技術集成尖端的硬件設施和完善的軟件系統來管理倉儲環節。

智能化倉儲系統的基本功能

物聯網技術下的倉儲管理系統，智能化的先進管理模式，可以自動而精確地獲取產品信息和倉儲信息；還可以自動生成并打印入庫、出庫清單；同時可以動態的分配貨位實行隨機存儲，從而可以最大限度的使用倉儲空間；而且還可以及時有效的查詢庫存數量、庫存時間、庫存位置；然后可以對倉儲物品進行隨機抽查盤點，綜合盤點；最后可以實時的統計和匯總各類信息，輸出統計報告。

（二）自動化的出庫管理功能

當倉庫收到銷售部的訂單或者發貨通知后，出庫管理模塊自動的按照預定規則分組，區分先后順序合理安排。按照訂單要求，出庫管理模塊自動化的生成斂貨方案，按照此方案安排訂單斂貨任務。管控人員按照射頻終端的指引掃描貨物、確認產品，并自動將其儲存狀態變更為待出庫。

在產品出庫時，由設置在倉庫出口的出庫讀寫器掃描產品的電子條碼，并且通過數據的采集接口鏈接給出庫李模塊，自動化的生成出庫清單與產品訂單進行對比。若有差錯，系統進行提示，提醒管理員進行清查更正，如若兩者一致，便可以順利出庫，打印產品出庫清單，對庫存信息及時更新。

出入庫的管理模式（圖一）

（三）智能化的入庫管理功能

入庫管理是物聯網技術下倉儲管理系統的核心功能模塊，通過本地數據接口、采集數據接口和遠程數據接口與產品命名服務器等其他部分進行交互，實現產品入庫自動管理功能。

產品在入庫時就設置入庫讀寫碼并進行掃描，自動的形成產品入庫清單，然后通過本地的數據接口將入庫信息及時更新到本地數據中心（所謂的本地數據中心就是倉儲系統存儲維護本地庫存信息的數據庫）。入庫管理功能是按照最佳的儲存方式，選擇空貨位，通過射頻終端進行數據傳送，及時的確定將貨物放置在正確貨位，就位后掃描電子標簽，打印入庫清單，確認貨物存儲，以方面日后訂單發貨。

（四）智能化的庫存控制功能

庫存管控模塊根據系統確定的管控策略生成決策方案，當實時庫存量高于或者低于庫存限量時便會自動報警，庫存管理員據此適時的進行補購或者取消訂單。

在庫存管理模塊可以對庫存進行準確真實的統計，根據出庫、入庫、庫存的信息完成庫存管理的日報、月報和年報。自動對各個分庫、班組、站所等基層工作單位的工作情況進行統計，方便查詢和管控。

三、物聯網技術下倉儲管理系統的設計

倉儲是物流管理環節的重要部分，其產生的原因主要分為主動存儲和被存儲。主動存儲包括時間差異、戰略考慮和市場因數；被動存儲主要涉及到管理失誤、不可抗因素和供需脫節。倉儲管理所研究的內容主要是倉、儲、物、環境四個方面：倉所指的是存儲環節所需要的設備設施；所謂儲就是出入庫業務，在庫業務和倉儲規劃；物就是指倉庫內的貨物和人的管理；環境就是指倉庫，物品活動所涉及的外在條件。

（一）軟件設計環節

根據實際操作中的要求，倉儲管理的軟件設計必須具備以下七大功能：一是，業務管理模塊，對物品的入庫、出庫、移庫、盤點等業務進行改進和優化，避免傳統倉儲所存在的弊端，并且進行倉庫分析、物品分析和任務指派；二是，設備管理功能，利用硬件平臺和軟件平臺將收集的信息進行分類處理，作為中間件及時的分配到不同模塊進行處理；三是，安全管理模塊，倉庫的管理包括商品安全和倉庫安全，安全管理主要包括權限管理、設備管理、物品管理和環境監控；四是，數據管理模塊，這一模塊的功能是進行數據的查詢、更新和備份；五是，協作管理模塊，主要是進行內部管理和外部管理，然后將內外部管理結合起來；六是，基本信息模塊，倉儲系統中最為基本的信息包括人員信息、設備信息、物品信息，這一模塊根據其他模塊的反饋及時更新用于日后的統計查詢；七是，電子地圖模塊，實時顯示倉儲的真實情況，了解設備運行狀況和人員的工作狀況，提高倉儲工作效率。

軟件設計模塊（圖二RFID：標簽）

（二）硬件布局方案

將來倉儲的發展趨勢是多功能的混合應用、智能化、集約化和自動化。根據其功能結合物聯網技術實現各個模塊的功能所涉及到的硬件設備主要有：一是，在每道門口安裝的感應器，作用不同的門安裝不同的感應器設備；二是，庫控動作人員所穿戴的RFID標簽工作服、叉車車載讀卡器；三是，在各固定貨位、托盤、特殊倉庫等地方安裝的電子標簽，方便貨物盤存和貨位選擇；四是，倉庫內安裝的各種環境的感應標簽，目的是滿足貨物的安全和存儲要求；五是，防火、防水、通暖、通風等輔助設備。

將物聯網技術運用到倉儲管理的所有環節，對管理系統的軟件、硬件提出設計方案，建立智能化、自動化的倉儲管理系統。如今物流倉儲管理還存在一定的弊端和漏洞，恰當的引進和發展物聯網技術，可以補充其不足，也可以為物聯網那個技術在其他物流供應環節的利用起到示范帶頭作用。

參考文獻

[1]苗云飛.我國倉儲物流業發展現狀和趨勢.[J].現代物流.2009：56-57.

[2]孫曉波.物聯網概念和演進路徑[J].電信工程技術和標準化.2009：12-14.

[3]鄭平標，候海永.RFID技術在倉儲管理系統中的應用[J].鐵道貨運.2005：18-21.

（作者單位：中北大學）

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[關鍵詞]物聯網技術；校園智能超市；射頻識別技術；系統設計

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.033

1 引 言

隨著學校規模的日益擴大，學生群體的不斷壯大，一般的校園小賣部已經難以服務日常消費需求旺盛的大學生群體。巨大的消費潛力和商機，吸引了更大型的零售商的進入，校園超市也應運而生。但在校園超市的發展過程中也存在著運作效率不高、管理不合理等問題，加上學生群體的購物消費習慣和達到超市的時間分布特點，造成校園超市在經營上出現良莠不齊的情況，成為不少學校管理層的難題。

隨著計算機技術的高速發展，物聯網技術的出現給上述問題的解決提供了相應的技術基礎。ITU對物聯網的定義為：物聯網實現物到物（Thing to Thing：T2T）、人到物（Human to Thing∶H2T）和人到人（Human to Human：H2H）的互聯。[1] 通過射頻識別、傳感器、全球定位系統、移動電話等設備，按約定的協議，將世界上的所有物體全部連接到信息網絡中，[2]以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡。物聯網的基本特征可概括為全面感知、可靠傳送和智能處理。[3]早在2003年，麥德龍在德國開辦的第一家“未來超市”的銷售模式和應用的技術正是基于RFID的物聯網超市的概念和技術實現的。[4]2003年，沃爾瑪首次提出用RFID技術取代傳統的條形碼，成為超市商品的信息載體，其他的零售商巨頭如Tesco、麥德隆等也緊跟沃爾瑪之后。

本文以物聯網技術為支撐技術，以傳統校園超市為改造平臺，以實現校園超市的智能化運行為目標，融合了無線射頻識別技術等物聯網技術、計算機通信網絡和數據庫管理技術，實現消費者目標商品的快速查詢和定位、快速自主結算和貨架商品盤點統計等智能作業。

2 基于物聯網技術的校園智能超市總體架構

基于物聯網技術的校園智能超市主要由智能購物車系統、智能超市貨架系統、智能自提柜系統、智能結算通道系統、智能揀選系統和虛擬購物系統[4]等智能子系統組成，涵蓋了消費者進入超市―選購商品―結算―離開超市的整個購物過程。

智能超市最大的特點是使用RFID技術，超市每件商品上都貼有RFID電子標簽，標簽內存儲有商品編碼、價格、生產日期、成分、產地等詳細商品信息；[5]超市管理員不需要對每件商品進行人工掃描盤點，就可以完成對在庫、在架商品的盤點、補貨和統計作業，節省大量人力物力和時間，提高作業效率。消費者進入智能超市購物，進入超市后可通過智能購物車進行身份識別并進入服務系統，在智能超市系統上完成熱銷商品推薦、目標商品定位、購物車定位、相關商品信息等導購操作；選購商品時消費者可通過掃描貼在商品上的電子標簽或條碼，并通過智能購物車顯示屏讀取到商品信息；在選購完成后，消費者無須在收銀臺前排隊等待結算，智能購物車可以對車里貼有電子標簽的商品進行自動結算，完成支付；同時消費者也可選擇走結算通道，自主掃描商品條碼，并完成支付。同時安置在宿舍樓、食堂等人群密度高的校園區域的智能自提柜，可以避免學生教職工由于上課工作等原因無法及時領取快遞的情況，使得取件時間更加靈活、更具柔性。各子系統如下圖示：

圖1 校園智能超市系統分部

3 校園智能超市系統功能設計

校園智能超市以物聯網技術為支撐，旨在構建智能、高效、先進的校園超市購物體驗。本文主要對智能購物車系統、智能超市貨架系統、智能自提柜系統、智能結算通道系統的構建和實現進行設計和研究。

3.1 智能購物車

智能購物車包括購物車體和車載智能終端兩部分。其智能終端具有RFID識別、WIFI數據傳輸、語音提示、高清晰多媒體播放等多種功能。主要實現的功能有：

身份識別功能：掃描用戶卡后可以識別持卡人身份信息，消費卡信息以及購物歷史。

商品溯源功能：智能購物車終端內封裝RFID讀寫器，可以掃描讀取商品標簽，通過無線網絡從服務器數據庫獲得商品生產日期、生產廠家等信息。

商品導購功能：智能終端可以向消費者推薦熱銷商品、打折優惠商品，還可以通過歷史購物信息的數據挖掘向消費者推薦相關商品。

商品定位功能：智能終端可通過讀寫器識別商品的位置信息來確定用戶的位置信息，并通過超市地圖指引消費者找到商品。

消費查詢功能：可以查詢用戶本次購買的商品名稱，數量，價格以及核算購物車里的總價格。

結算功能：智能終端通過車載讀寫器讀取商品信息，完成價格核算后在進行結算。

壓力測控功能：智能購物車底座安置的壓力傳感裝置可測出車內的商品重量，防止個別商品的遺漏和未結算等誠信問題。

3.2 智能超市貨架

3.2.1 面向消費者

查詢功能：智能超市貨架帶有觸摸屏設備，購物者可通過觸摸屏設備可查看商品信息，并進行語音導購。

自助結賬功能：為智能購物車、非智能購物車用戶完成自助式結賬收銀操作（通過RFID讀寫器及條碼讀寫器，逐個讀取商品信息，完成結賬）。

3.2.2 面向超市后臺管理

監控功能：向后臺超市管理員提供商品放置時間、離開時間、每層貨架商品放置狀態等信息。

補貨報警功能：系統設置了在架商品數量最低控制線，當貨架上的商品數量達到臨界狀態的時候，智能貨架系統可以向后臺管理員發送補貨提醒，管理員按照指示向相應的缺貨貨架進行補貨。[5]

信息共享功能：貨架信息支持實時多終端信息共享，提供數據接口。

安全報警功能：能夠感知環境狀態，并進行異常報警。避免失竊等情況的發生。

3.3 智能自提柜

身份驗證功能：智能自提柜主控單元可以根據取件人輸入的驗證碼自動識別驗證取件人身份，核實無誤后將自動打開單元格，讓取件人取走訂單商品。

存放保管功能：智能自提柜可解決取件人因各種原因不能按時取件的問題，提高了取件時間的柔性，在待取件期間對商品進行保管，沒有正確驗證碼無法打開單元格取走商品。

3.4 智能結算通道

自主結賬功能：利用RFID技術，實現快速掃描并完成自主結算，無須排隊等候，無須收銀員操作。

4 校園智能超市關鍵技術實現

4.1 硬件設計

4.1.1 智能購物車系統

隨著消費者需求日趨個性化，商品功能細分不斷深入，滿足消費者需求的同時也帶來了選購的麻煩，如何在浩如煙海的商品市場中，便捷、快速、準確地找到真正適合于自己的商品呢？智能購物車系統能夠解決這個問題。

（1）運行流程設計。智能購物車系統是基于RFID技術與WEB平臺的個性化導購系統，它以客戶需求為基礎，當客戶進入商場時，使用購物車上方智能識別裝置識別顧客身份，后臺智能算法獲取顧客個性化的信息，包括喜好特點、生理特征、購物歷史等，并以此為依據進行商品的自動選購，并以語音播報的形式，引導用戶定位到合適的商品及所在貨位、查詢商品詳細資料、進行消費結算等，從而實現個性化的導購服務。

（2）系統架構。智能購物車車載智能終端主要由智能超市軟件系統、顯示屏和發卡器組成，通過WIFI信號進行通信連接，利用RFID技術進行商品識別和消費者身份識別。顯示屏顯示系統軟件操作界面，發卡器讀取商品上的電子標簽信息、獲取消費者身份，并完成結算通道的自主結算。

4.1.2 智能超市貨架系統

隨著消費者購物需求日趨個性化，商品功能細分不斷深入，滿足消費者需求的同時也帶來了選購的麻煩，同時消費者希望對商品信息的充分了解，如何給消費者方便地了解商品信息、超市的優惠信息，以及如何通過智能貨架的實時變化有效反饋給后臺管理人員，智能貨架系統能夠解決這個問題。

（1）運作流程設計。智能超市貨架能夠完成貨架上商品實時監控。記錄商品放置時間、離開時間、每層貨架商品放置狀態。貨架設備能夠感知環境狀態，并進行異常報警。自動將補貨信息通過網絡傳送到倉庫管理服務器；智能貨架設備能夠感知環境狀態，并進行異常報警。智能超市貨架帶有觸摸屏設備，購物者可通過觸摸屏設備可查看商品信息，并進行語音導購。

（2）系統架構。智能超市貨架通過天線和RFID讀寫器識別貨架上的商品電子標簽信息，統計貨架上商品種類和數量并反饋給超市管理員，實現對超市貨架上架商品的實時動態監控。同時消費者可通過顯示屏查詢商品的詳細信息。

4.1.3 智能自提柜系統

智能自提柜在智能超市解決方案中主要起到配合虛擬購物線下存放訂單商品、等待消費者取件。消費者取件后有專門的訂單復核人員檢查核實訂單商品，并收取訂單商品價錢。

智能自提柜系統主要產品主要由柜體、單元格和主控單元三部分組成，主控單元包含內部微型計算機、液晶顯示屏、操作鍵盤、讀碼器等主要部件。內部微型計算機控制箱柜存取操作。

4.1.4 智能結算通道系統

（1）運行流程設計。RFID自主結算系統主要由RFID結算通道和智能超市前臺軟件系統組成，能夠提供快速的結賬服務，系統利用UHF RFID技術，掃描人員卡信息與購物車內的貨物信息，首先識別人員RFID卡，進入相應會員的資料中，然后RFID掃描通道掃描購物車中所有商品RFID標簽，統計購物車內的商品數量，并對應數據庫中的價格，判斷是否折扣，最終將價格進行核算。

（2）系統架構。RFID結算通道在掃描到購物車里的商品標簽后自動進行數量統計和價錢加總，并將信息反饋至中心服務器，消費者通過操作智能超市前臺系統進行結算，并由系統扣除消費者消費卡里的相應金額，完成結算支付。

4.2 軟件設計

4.2.1 智能購物車系統軟件設計

當顧客進入超市，在購物車的平板電腦上會看到刷卡界面，在智能購物車的發卡器上刷自己的會員卡，可以自動識別自己的身份從而以會員的身份登錄到超市的系統。其中，商品追溯和購物地圖界面如下：

（1）商品追溯。點擊商品追溯功能選項，如下圖位置，可以查看商品詳細信息。點擊詳細信息后，出現下圖界面：

圖2 軟件追溯界面

（2）購物地圖。購物地圖為顧客提供出超市的3D布局圖，讓顧客對于自己的位置和所需商品的位置有了更加直觀的了解，提供智能超市實時定位功能，從而為顧客規劃自己的購物路線提供了方便，節約了時間。界面如下：

圖3 軟件定位界面

4.2.2 智能超市貨架系統軟件

智能超市后臺管理軟件是面向在智能超市后臺綜合管理與采購中需要使用的客戶端軟件，該軟件可是實現用戶管理、商品管理、訂單管理、銷售管理、盤點管理與系統管理功能。使用該軟件能夠幫助用戶完成智能物流系統中使用物聯網技術的智能超市后臺所有環節，該軟件與智能超市前臺管理系統進行信息交互，共同配合，完成整體智能超市管理功能。其中，銷售管理、盤點管理界面如下：

（1）銷售管理。可以查詢銷售歷史，也可以按照商品名稱、時間查詢訂單查詢銷售統計。

圖4 軟件銷售管理界面

（2）盤點統計。點擊盤點統計按鈕，可以輸入查詢條件，也可直接在【在庫信息欄顯示】中選擇商品點擊，可以進行盤點統計也可以進行商品追溯。通過柱形圖和餅狀圖清晰地看出單品的總數量和在庫數量以及不在庫數量和在庫數量。

圖5 軟件盤點統計界面5 結 論

本文針對校園超市的實際運營情況，結合傳統超市的日常業務運行，基于物聯網技術，搭建了一種以智能購物車系統、超市智能貨架系統、智能自提柜系統和智能結算通道系統為服務平臺的，運作靈活、運營高效、功能完整的校園智能超市，實現了校園超市的智能化改造，給校園超市的高效、創新運營提供了一種切實可行的解決方案。

參考文獻：

[1]ITU.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].Tunis，2005.

[2]朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2011，31（1）：2.

[3]孫其博，劉杰，范春曉.物聯網：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報，2010，33（3）：3-4.

[4]李春華.基于RFID技術的智能超市構架方案[J].軟件工程師，2010（2）：14-116.

篇(6)

(一)物聯網的關鍵技術感知與識別技術。物聯網的感知與識別技術主要實現對物體的感知與識別。常用的識別技術包括射頻識別RFID技術、二維碼技術、GPS定位技術、紅外感應技術、聲音及視覺識別技術、生物特征識別技術等。常用的感知技術主要通過在物體上或物體周圍嵌入各類傳感器，感知物體或環境的各種物理或化學變化等。通信與網絡技術。物聯網涉及的通信與網絡種類有有線網絡以太網、互聯網;無線短距離網絡有WIFI、藍牙、ZigBee、RFID;無線長距離網絡有GSM、GPRS、WIMAX、3G/4G移動通信網絡等。信息處理與服務技術。信息處理與服務技術主要解決感知數據如何存儲、如何檢索、如何使用、如何不被濫用的問題。物聯網的信息處理與服務技術主要包括數據的存儲、數據融合與數據挖掘、智能決策、云計算、安全及隱私保護等。

(二)物聯網的體系結構1.感知層。主要實現對物體的全面感知，識別或者定位物體，采集物體信息等。感知層主要包括二維碼標簽、RFID標簽、RFID讀寫器、攝像頭、各種物聯網終端、GPS定位設備、各種類型傳感器或無線傳感器網絡等。2.傳輸層。負責感知信息的傳輸或控制感知信息的傳輸，物聯網通過網絡，將感知信息傳輸到更遠的地方。傳輸層包括各種有線和無線組網技術如互聯網、移動通信網、藍牙、紅外、WIFI、ZigBee無線傳感器網絡等。3.管理服務層。管理服務層位于感知和傳輸層之上，應用層之下，主要對感知層通過傳輸層傳輸的信息進行匯聚、存儲、分解、合并、數據分析、數據挖掘等智能處理，并為應用層提供物理世界所對應的動態呈現等。其中主要包括數據庫技術、云計算技術、智能信息處理技術、智能軟件技術、語義網技術等。4.應用層。應用層實現物聯網的各種具體的行業應用并提供各種服務，目前各個行業都需要物聯網技術。應用層根據某一種具體的行業應用，借助感知層、傳輸層和服務管理層共同完成應用層所需要的具體服務。

二、基于物聯網技術的產業集聚區服務平臺

(一)目的意義產業集聚區是產業集群發展的有效途徑，是推動經濟發展的重要支撐點，因此加快產業集聚區的發展，是實施“以產業化帶動經濟發展”戰略的迫切要求。加快產業集聚區信息化建設，以信息化帶動產業化是加快產業集聚區發展的重要內容，產業集聚區信息化建設是實現經濟快速發展的重要手段。

(二)目標分析產業集聚區聚集著眾多生產企業，多數生產企業無法承擔信息化建設所需的大量人力物力財力的投入，企業信息化水平普遍較低，制約了生產企業的發展同時也給產業集聚區的管理帶來的很大的負擔，建立基于物聯網技術的產業集聚區服務平臺可以降低企業信息化成本以及信息化過程中的風險，提高資源的利用率及企業的核心競爭力，增強產業集聚區的招商吸引力，促進產業集聚區的經濟發展。濟源市玉川產業集聚區規劃總控制面積26km2，定位于打造“新興的新能源和有色金屬深加工基地、化工深加工基地、循環經濟示范區、生態園林產業園”，主導產業定位是有色金屬深加工、化工深加工、太陽能光伏等產業。力爭2015年實現打造中原地區最大的有色金屬深加工基地、區域新興的新能源及能源基地、中原重要的化工基地，成為循環經濟示范區、生態園林產業園，成為濟源重要的經濟增長極”的目標。玉川產業集聚區為了提高資源的利用率及企業的核心競爭力，增強產業集聚區的招商吸引力，促進產業集聚區的經濟發展，計劃建立一個產業集聚區服務平臺，建設目標如下:通過服務平臺的建設，幫助產業集聚區在信息化方面建立統一的組織管理協調架構、信息服務平臺、業務管理平臺和SaaS服務平臺。通過物聯網技術把不同應用系統平臺整合進服務平臺，以服務平臺為樞紐，使產業集聚區在信息化方面形成一個緊密聯系的整體。服務平臺建設可以讓產業集聚區以及區內企業獲得高效、協同、整體的效益。

(三)平臺架構基于物聯網技術產業集聚區服務平臺采用基于分層體系架構，該服務平臺將應用以云服務的方式提供給產業集聚區內的入駐企業，企業按實際需要購買和使用云服務，這樣就有效的降低了企業信息化建設的門檻和風險，并具有豐富的可擴展性，企業可以根據需要定制不同的信息化應用服務。產業集聚區服務平臺架構，如圖1所示。

(四)分層構建目標硬件平臺層該層是服務平臺的最底層，主要有虛擬化服務器集群、傳感器、攝像頭、ZigBee、RFID等物聯網終端組成，硬件平臺層使平臺具備能夠對產業集聚區各類資源實行全面自動化信息采集全程狀態監控及海量數據處理的硬件基礎。數據資源層數據資源層由基礎數據、感知數據、業務數據和決策數據組成，數據資源層的構建目標是應用物聯網與云計算技術中的大數據存儲管理和資源調度技術對海量數據資源進行統一、高效、安全的分布式組織存儲和管理，形成高性能可伸縮的數據管理調度模型，并向應用服務層提供統一、易用的調用接口。應用服務層應用服務層由信息服務平臺、業務管理平臺、云服務平臺組成。信息服務平臺是產業集聚區公共服務平臺，主要由信息服務系統、客戶管理系統、電子商務系統組成;業務管理平臺是對產業集聚區的各項安全、環境、低碳數據進行監測評估的平臺，主要由安全監控系統、低碳監測與評價系統、環境監測與評估系統組成;云服務平臺是為集聚區入住企業提供定制服務的平臺，主要由企業信息管理系統、企業運營管控系統、集聚區增值服務系統組成。應用服務層為集聚區入住企業提供多樣化的應用服務，入住企業可以根據企業實際經營管理需要任意定制所需要的應用服務。用戶訪問層用戶訪問層構建目標是建設為終端用戶服務的產業集聚區綜合服務網站，集聚區入住企業、客戶、個人等用戶通過各種網絡終端便可訪問相關應用服務而不需要下載安裝或維護任何軟硬件。

三、結語

篇(7)

【關鍵詞】電纜井 智能主機 采集單元 物聯網取能 CT 監測預警

1 引言

隨著城市電網電纜化率的不斷提高，電纜溝井里程數明顯增多，電纜井故障成為了影響供電可靠性的關鍵因素。電纜溝井位于地下，難以通過直觀肉眼觀察的方式進行巡視查看，需要更為有效的手段，來提升電纜井的狀態監測水平，實現狀態安全提前預測，及時預防、超前預警。

2 國內外發展現狀

目前，國內外開展的研究應用主要實現了對電纜溝井內測溫，可燃氣體監測，積水、防火、視頻監測等目標，但仍存在監測形式單一，工程量大，監測、安裝范圍局限，監測數據不能進行實時分析、處理及存儲等缺陷。為有效提高電網運行的安全性和供電可靠性，迫切需要研發一套新的電纜井狀態監測終端及可靠的數據收發、分析、管理、預警主站系統。

3 架構及關鍵技術

隨著技術的發展和進步，數字化電子技術和物聯網技術在國內高速發展，為電纜井綜合狀態監測和預警技術的研究與應用提供了強大的支持。基于邊緣科學概念，進行技術融合和集成，將分體式傳感技術、可持續供電技術、物聯網通訊技術、信息處理技術、地理信息技術和移動作業技術等引入到電纜井內狀態監測及預警業務中，將電纜井監測節點網絡架構與物聯網相連，實現電纜井運行全工況信息交換，幫助管理人員和技術人員突破時間和空間的約束，掌控現場一手數據，提高電纜井實時監測、預警、響應和運維水平。

3.1 監測終端

監測終端由采集單元、智能主機兩部分組成，二者采用RS485有線模式進行雙向數據傳輸，實時交互，使監測終端具有全面感知，智能處理和可靠傳輸的功能。

采集單元分為井蓋位移，環境溫濕度監測、有害氣體監測、可燃氣體監測、水位監測、火災探測、電纜接頭測溫等模塊，周期性采集電纜井的狀態數據，并上傳至智能主機。智能主機接收到采集單元上傳的數據后，進行匯總，通過ZigBee網絡，經最近的智能主機向主站系統上傳數據。若最近的智能主機通訊異常，則搜索通訊范圍內（可視距離2000米）的其它智能主機，建立新的傳輸路徑，進行數據傳輸。

考慮到在產品試點或推廣前期時，電纜井監測節點與主站系統可能存在距離過遠的情況，智能主機主控板兼容APN（基于GPRS的VPN）通訊模式，設定為主節點的智能主機，可以通過3G/4G等GPRS通道將區域性數據上傳至主站系統。

3.2 主站系統

主站系統一般部署于變電站或自動化機房，通過ZigBee網絡或APN網絡，與監測終端進行雙向組網通訊，實現對所管轄范圍內的電纜井綜合狀態的監測和預警。

主站系統基于地理信息GIS平臺開發，相關數據接口及業務分析模塊采用JAVA開發，封裝為后臺服務。當后臺數據接口進程接收到智能主機上傳的信息后，自動進行拓撲，實現監測網絡重構。啟動業務分析模塊，進行電纜井各狀態分析，當發現模擬量數據越限或開關量狀態變位后，立即評估告警等級，并啟動告警業務，在GIS界面點亮相關電纜井，顯示其具置和預警內容，同時通過短信告警平臺，提醒電纜井相關責任人盡快處理安全隱患。

3.3 關鍵技術

3.3.1 監測終端續航力設計

采集單元是分體式微型設計，由智能主機一體化供電，周期性采集狀態正常數據，連續性采集狀態異常數據，因此，其自身的設計應滿足低功耗的要求。與此同時，電池的設計也應能連續工作。

開發電池管理系統（BMS），優化充電、用電效率，提高電池利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態，對電纜井狀態監測及預警技術的實現不可或缺。

智能主機采用高性能鋰電（單一電源供電周期不低于一個月），同時配套取能CT裝置，為適應不同應用環境（負荷電流），取能裝置采用雙線圈設計。

當CT取能裝置正常工作時，BMS系統向監測終端穩定供電，滿足智能主機及采集單元應用。同時，監測鋰電池狀態，當鋰電池處于需要充電的狀態時，BMS系統同步進行鋰電池充電。鋰電池充滿后，BMS系統切斷其充電電路。

3.3.2 信號傳輸可靠性技術

信號的強度和質量直接影響電纜井狀態監測數據的正常傳輸。電纜井周圍電磁干擾復雜嚴重，智能主機分布分散，為保障數據的正常傳輸，智能主機的通訊設計不但要滿足相互之間在多層信號屏蔽的情況下信號強度衰減幅度小的要求，而且要具有多層次抗電磁干擾的功能。另外，輔以增強型通訊模塊及高靈敏延長天線，合理選擇天線的安裝位置，切實保障數據傳輸正常。

3.3.3 系統自檢技術

為保障系統可靠運行，達到預期目標，得到理想的運行效果，自檢技術尤為關鍵。電纜井狀態監測終端設計自檢功能，周期性運行，保障智能主機和采集單元的正常運行。電纜井狀態監測預警主站系統建立軟件進程監測和管理功能，一旦發現進程異常，則自動關閉該進程后重新啟動。

在獨立自檢基礎上，整體系統實現自檢，校驗各個組成的運行狀態，通過系統設定主站定期召喚監測終端和監測終端定期上傳狀態的任務，保證系統監控人員、管理人員及時掌握所轄范圍內智能主機和采集單元的運行狀態，如果發現異常，啟動告警流程。

4 小結

電纜井狀態監測及預警系統已經在新野電網成功進行試點應用，實現了對電纜溝井內的溫度、濕度、有害氣體、有毒氣體、積水水位、火災煙感、井蓋移位、電纜接頭溫度等數據的實時采集和在線狀態分析，并對出現異常及安全隱患的情況立即提醒電纜井相關責任人盡快處理，為有效預防和控制電纜井安全事故起到了很好的預警作用。

實踐證明，電纜井狀態監測及預警系統適合在電力系統、電力專網中進行大范圍的推廣和應用，發揮重要作用，有效提高電纜供電的可靠性和安全性，產生顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]鄭坤.動力電池模組信號采集與快速充電策略研究[D].電子科技大學（博碩論文），2012.

作者簡介

姜曉華（1966-），現為國網河南新野縣供電公司高級工程師。研究方向為電力管理與服務。

高洪杰（1975-），現為國網河南新野縣供電公司高級政工師。研究方向為電力管理與服務。

林江（1980-），現為南京德軟信息科技發展有限公司高級工程師。研究方向為電力系統科技研究開發和應用服務。

蔡會會（1987-），現為南京德軟信息科技發展有限公司工程師。研究方向為管理科學與工程。

作者單位