2.1.1 RFID
射频识别技术即RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。一般情况下,RFID由标签(Tag)、阅读器(Reader)、天线(Antenna)三部分组成。射频识别技术是物联网感知层采集信息的重要手段。射频标签可以附着于物品上并用于对库存、资产、人员等的追
踪与管理。比如在监狱管理中,应用2.45GHz微波的CY-TZB防拆卸腕带,应用RFID技术和ZigBee组网技术,对犯人进行定位,从而有效的监视和管理犯人日常行为,防止犯人越狱,造成严重的社会问题。
目前市场上的RFID读写器,基本上有3种接口供与计算机通信,网口、RS-232/ RS-485接口和USB接口。一般读写器都带有SDK开发包。采用串口操作,读取数据按协议来分析。
2.1.2 传感器
传感器是指能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的分类方法很多,而且互相交叉,一般以被测量参数来分类和以测量原理两种分类为主: 被测量参数分类可分为温度、压力、流量、位移、速度、加速度、粘度、湿度等传感器;按测量原理分类可分为根据电阻定律的电位计式、应变式传感器等。目前,常用的传感器名称是以上两种的综合,以用途为主,如力敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、磁
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敏传感器等。目前国内传感器共分10大类,24小类,6000多个品种。
基于传感器的实时监测系统一般包括数据采集、数据传输及数据管理三个部分。目前,传感器与数据监控终端的连接方式有很多,如串口、并口、USB接口等。其中串口是监控领域应用较为广泛的接口。
2.1.3 定位导航系统
全球四大导航:GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略以及中国北斗系统。国内常用的是GPS和北斗导航。国内使用最普遍的是GPS,近几年北斗导航也慢慢占领了部分市场。
GPS采用的通讯协议通常可以分为两类:第1类就是NMEA0183通用协议,第2类是厂商协议。NMEA0183协议是美国国家海洋电子协会为了保证海上的通讯设备之间互相通讯、共享信息而制定的一种协议,这是一种格式公开的、用逗号分隔各种ASCII字符串表示不同内容的协议,不同的信息用在文件中的不同位置加以区分,大部分的GPS接收机都支持这种协议。;厂商协议是指GPS生产厂商为了自己生产的GPS能与其他电子产品进行通讯而规定的一种信息结构和传输规则,不同厂商生产的GPS厂商协议通常是不同的,且这种协议通常比较复杂,但使用它可以对GPS进行全面的控制,能开发出功能更全面的应用。目前北斗导航国内还没有相应的标准来规定北斗通信协议,
因此不同厂商提供的北斗模块在通信协议上有很大差别。
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2.1.4 社交平台
社交网络无疑已成为今天互联网最热门的概念和应用,在中国,以新浪微博,腾讯微博,人人网,开心网为代表的社交网络成为中国网民最活跃的场所。随着物联网,云计算,大数据等新现象的出现,社交网络的形态也必将发生改变,当物联网连接的物体不断产生信息并形成报告发送给向互联网用户时,它们也将加入到传统的社交网络中,与社交网络中的“人”进行交互。
当物联网与社交网络融合时,每一栋大楼,每一辆汽车,每一个景区,每一个商场,每一个电器都会在SNS网站上开设账号(如微博,如facebook),自动的发布自己实时的信息,并与其他“人”,和“物”进行交互。
每种社交平台都提供相应的API来获取其大数据量的实时数据。
3 实时GIS问题及需求分析
在当前信息社会中,人们利用生活中的各类交互设备来处理大量的实时信息,以便能及时作出更为合理的决策。实时信息的获取能使人们在有限的时间里接受和理解更为丰富的信息,培养受众的能力。因此,各个行业领域中越来越多的GIS应用纳入了实时信息,以辅助进行科学决策。总体来说,对于实时数据的需求归纳一下总共有这么几点:
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3.1 实时数据源接入
物联网有非常庞大且类型丰富的传感设备,产生更加庞杂类型的数据,且不同设备的采集方式、载体形式以及传输方式差异较大,创建实时GIS应用或向现有企业系统中集成实时GIS能力,首先需要考虑对多源多设备类型的实时数据快速接入,如对各种传感器、GPS/北斗导航、移动设备以及社交平台产生的数据进行快速接入。
3.2 实时动态可视化
为更直观的了解查看实时数据,需要提供多种展现手段和展示方式,对接入的各类实时数据流进行动态可视化展示。
对于温度、湿度等数值型监测数据,可采用仪表盘、折线图等表现手段,看上去直观,一目了然;对于位置型数据,如GPS数据、社交媒体数据,在地图上进行标示,还可实时查看事物运行轨迹、历史轨迹、实时状态等。
总的来说,实时动态可视化需兼顾多种数据类型,进行多样化表达,有利于进行辅助决策。
3.3 实时数据处理与分析
除进行可视化之外,用户还需要结合实时数据辅助业务分析及决策。因此对实时数据按需进行处理与分析是用户需要考虑的问题,同时,由于绝大多数数据与位置相关,因此结合地理空间信息来进行实时数据分析同样是用户需要的一种分析手段。
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比如,在面向众多对象进行监控时,用户通常会选择部分对象进行重点监控,如需要对某个固定范围内的对象进行重点监控等;而对各种指标进行监控时,而这些指标通常会有一定的阈值范围,因此也需要对这些监控指标数据进行阈值分析;地理围栏也是目前非常重要被普遍使用到多种业务场景中的一种手段;诸如此类,因此在方案中,必须要向用户提供实用的分析和数据处理能力。
3.4 结果信息输出
实时监控业务中,用户会预先定义策略或规则对获取的实时数据进行分析,一旦违反策略或规则需要向相关责任人进行报警处理,以快速对异常状况进行处置。
而报警方式也是多种多样,比如采用传统手段如报警提示音、电子邮件、滚动消息、短信等;随着社交媒体不断发展,还可结合一些流行的常见工具,如微信、微博等发布警报信息,通知相应人群对异常进行及时响应。
4 实时GIS解决方案
4.1 概述
Esri实时GIS解决方案是把GIS、GPS、RFID,通信网络(GPRS/3C),互联网,数据库等多种技术进行集成而建立的可视化信息服务系统。其基本思路是以空间基础地理信息为基础,把各类传感器设备的空间地理位置进行采集后,把传感器的位置与地理信息相
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