自动监控系统移动通信论文

摘要：随着移动通信技术的发展，5G移动通信网络将提供高速率、低延时、大容量的可靠连接，为水文监测信息化与智能化提供一个理想的解决方案。简要分析了水文自动监测系统中常用的几种通信技术，重点从传输速率、带宽、时延等方面对比分析了5G与目前在水文领域已广泛使用的4G无线通信技术之间的差异。今天小编为大家推荐《自动监控系统移动通信论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

自动监控系统移动通信论文 篇1：

5G自动驾驶系统方案设计

摘   要：本文提出的5G自动驾驶系统基于车载传感设备、路测传感设备，建立“汽车行驶空间”，并为决策系统提供趋势预判，形成终端、通信、计算深度融合的人工智能平台能力（城市大脑）原型。按照应用、平台、数据、网络、感知五个层次构建从前端采集、传输至中心存储、分析、应用、监管的5G自动驾驶产业环境，提供统一化管理、差异化服务的整体综合解决方案，对推广5G自动驾驶产业建设具有一定的指导意义。

关键词：自动驾驶  人工智能  趋势预判

随着5G技术和车联网的发展，传统的自动驾驶技术在5G车联网的助推下，未来的发展前景非常值得期待[1]。对于自动驾驶而言，车辆除了需要具备观察周围环境的感知系统，还需要与一切影响车辆的实体进行信息交互，以减少事故的发生。5G通信技术具有低时延、高速率和高安全性的特点，解决了当前车载互联网面临的诸多问题和挑战，使得自动驾驶方面100%安全的决策成为可能。随着5G通信技术发展和普及，自动驾驶发展迎来了历史性的机遇[2]。这将意味着给自动驾驶、车联网技术带来更多加速和突破，甚至给整个产业打开更多想象的空间[3]。

本方案部署在某市智慧岛，作为5G自动驾驶产业基地试点，从上至下按照应用、平台、数据、网络、感知五个层次构建从前端采集、传输至中心存储、分析、应用、监管的5G自动驾驶产业环境。专用设备、专用网络、专用机房，所有数据均在基地范围内流转、存储，安全、可靠。本方案在智慧岛上拟选路线，长度约2km;在开放道路区域内计划增加并改造基础设施，如：视频采集前端、网联式交通信号控制设备、高精度差分基站、通信网链路等。在智慧岛上建设5G自动驾驶中心，作为指挥调度中心、安全监管中心、技术前沿研究中心，对5G自动驾驶的建设以及快速发展有一定的指导性意义。

1  系统设计

本文提出的5G自动驾驶解决方案在安全、标准、统一运维的体系下，从上至下按照应用、平台、数据、网络、感知五个层次构建从前端采集、传输至中心存储、分析、应用、监管的智能化网联汽车测试场。

感知层：由视频采集前端、差分基站、交通信号控制、网联汽车、终端等系统构成，实现前端数据的直接采集;

网络层：通过光纤链路、5G专网，实现数据与前端感知层之间的上下行传输;

数据层：前端感知层所形成的数据大致根据智慧岛智能网联汽车开放道路测试场后期数据运营情况，可划分为视频大数据、车辆大数据、交通大数据等有价值数据;

平台层：智慧岛智能网联汽车开放道路测试场构建便于计算、高精度定位、五维时空、视频分析应用等平台支撑体系;

应用层：最终实现在自动驾驶、车辆远程诊断、车队管理、交通管理和优化等顶层应用。

2  关键技术

本文提出的5G自动驾驶解决方案运用了边缘计算平台、分级决策系统、五维时空模型、自动驾驶协同机制构建和测试验证应用原型等关键技术。其中自动驾驶边缘计算平台关键技术包括点计算、雾计算和云计算，重点进行了自动驾驶业务连续方案研究、计算量感知及优化方案研究、计费策略及方案研究、本地分流策略研究等。自动驾驶分级决策系统设计关键技术充分利用网络能力及边缘计算能力，建立分级自动驾驶控制和决策流程，定义不同层级的决策功能划分。自动驾驶五维时空模型构建关键技术是基于车载传感设备、路测传感设备，建立“汽车行驶空间”，为决策系统提供趋势预判，形成终端、通信、计算深度融合的人工智能平台能力（城市大脑）原型。自动驾驶构建了由传感器、控车模块、5G网络、边缘计算、切片控制、五维时空等各单元的协同机制，并定义行业接口、规范、技术标准。最后，搭建网联自动驾驶原型验证环境，对分级决策和控制流程、边缘计算平台和感知融合算法的性能进行评估验证。

3  建设方案

（1）智能采集系统的实施方案。

视频采集系统建设遵循《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技術要求》（GB/T 28181）标准，每隔100m建设一处采集点位。按照GB/T 28181相关数据标准与接口要求，构建统一的道路视频资源的实时浏览、回放和集成。

视频监控系统路面设备由杆件、监控设备、网络传输设备、电源、防雷和机柜组成。视频监控图像保存周期约为30d。

（2）智能交通控制信号系统实施方案。

在交通交汇路口，新建并改造交通信号控制系统，使其具备网络协调的功能。

交通信号机采用最先进的交通信号控制系统，并在系统实际运行过程中，紧密结合自动驾驶交通管理实际情况，采用先进的优化控制系统。

系统不但支持线圈、地磁、微波、视频检查等多种交通流检测方式，还易于实现公交信号优先、特勤任务等实用功能。此外，交通信号系统易于与车载终端无缝对接，实现多系统的联动。

（3）高精度定位系统实施方案。

区域内建设高精度差分基站，结合了现有的卫星定位技术、载波相位差分技术（RTK）和惯性测量技术，力求提高定位精度的准确性和连续性，使定位精度上升到厘米级，为自动驾驶提供精确的定位服务。

在区域部署一套高精度定位系统，卫星基准站部署在移动通信基站上（25m高）;惯导及高精度定位车载终端部署在自动驾驶车辆上。

（4）五维时空系统实施方案。

在智慧岛部署五维时空应用平台，针对自动驾驶的视觉感知模块，提出相应的解决方案，计划研发出一套能够让汽车精准感知周围环境并构建驾驶环境的五维时空地图自主演化系统，该平台包含三个层面的信息：我在哪儿（三维坐标）、当前时刻、周围环境。综合考虑感知效果和成本因素，该平台采用摄像头、超声波雷达、毫米波雷达的多传感器融合方案，发挥各传感器的优势实时采集各类环境信息，检测出周围车辆和距离、行人、交通标识符、车道线、障碍物等信息，再将各路信息做深度融合，从而实时构建出包含安全行驶区域、周围障碍物信息、道路行驶条件等多维度信息的五维时空驾驶模型。

（5）边缘计算系统实施方案。

在智慧岛部署移动边缘计算平台，平台的基本思想是把云计算平台迁移到移动接入网的边缘，试图将传统电信蜂窝网络与互联网业务进行深度融合，减少移动业务交付的端到端时延。

（6）指挥中心实施方案。

在智慧島部署2*3 60寸DLP显示屏，通过大屏幕显示系统，可以轻松实现直观、实时、全方位地集中显示各个系统的信息，各系统信息在大屏幕上可根据需要以任意大小、任意位置和任意组合进行显示，并且对显示信息进行智能化管理，以便于增强了自动驾驶相关信息显示的直观性和可操作性。

4  结语

2019年被视为全球“5G元年”，中国5G发展也进入冲刺阶段。作为新一代移动通信技术，5G将成为支撑未来创新的统一连接架构，赋予经济增长新动能，自动驾驶则是在5G技术之上发展起来的新兴产业。本文提出的5G自动驾驶方案从上至下按照应用、平台、数据、网络、感知五个层次构建从前端采集、传输至中心存储、分析、应用、监管的5G自动驾驶产业环境。采用专用设备、专用网络、专用机房，所有数据均在基地范围内流转、存储，安全、可靠，对5G自动驾驶的建设以及快速发展有一定的指导性意义。

参考文献

[1] 许彩霞.5G车联网对自动驾驶技术发展的影响[J].信息通信，2018（6）：46-47.

[2] 孙宇，崔娜.5G让自动驾驶成为现实[J].信息与电脑：理论版，2019（2）：183-184.

[3] 李俨.一场“交通进化”将至：5G带给车联网与自动驾驶新动能[J].大数据时代，2019（4）：6-15.

作者：徐海宁

自动监控系统移动通信论文 篇2：

5G通信技术在水文自动监测中的应用前景分析

摘要：

随着移动通信技术的发展，5G移动通信网络将提供高速率、低延时、大容量的可靠连接，为水文监测信息化与智能化提供一个理想的解决方案。简要分析了水文自动监测系统中常用的几种通信技术，重点从传输速率、带宽、时延等方面对比分析了5G与目前在水文领域已广泛使用的4G无线通信技术之间的差异。同时，结合5G在RISMAR-U型雷达测流系统和其他水文多要素监测系统中的应用优势，详细阐述了5G通信技术在水文自动监测领域的显著优势及良好的应用前景。研究成果可为今后水文监测信息化、智能化的建设提供借鉴。

关 键 词：

5G通信技术; 水文自动监测; 信息化; 应用前景

中图法分类号： P332

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.07.038

0 引 言

随着2019年真正进入5G商用元年，作为当前的前沿科技，5G移动通信技术所引导的科技变革将势在必行，所产生的技术迭代也跃跃欲试[1]。作为与移动通信技术同步发展的水文自动监测系统，其无线通信方式从GSM到GPRS，再到4G，随着移动通信技术的进步也在不断地更新换代。在水文现代化的大背景下，水文自动监测正朝着多要素、全要素的方向发展，以无人值守为主体的自动监测模式将是发展趋势，这些新的自动监测方式对数据传输的时效性和可靠性都提出了更高的要求。目前，商用成熟的卫星、GPRS和4G无线通信技术在水文自动监测的大容量实时数据传输和可视化等方面均存在速率低和时延长等问题，以光缆为载体的有线数据传输方式存在前期投入大、后期维护费用昂贵的问题，而卫星通信等方式在传输容量方面也存在制约。5G的出现为类似问题的解决以及更多水文自动监测新技术的实现提供了极大便利。从目前发展趋势来看，由于5G的商用化和覆盖面仍显不足，水文自动监测中的无线通信技术仍以卫星、GPRS和4G为主导，但随着5G通信网络的构建及其商用生态的完善，其高速率、低延时、大容量的优势会越来越具有吸引力。

本文结合水文自动监测的具体特点和应用发展需求，对目前水文自动监测中已广泛使用的4G等无线通信技术和5G技术特点进行了对比分析，提出了5G在水文自动监测领域中的应用场景。

1 水文自动监测系统中的通信技术分析

水文自动监测系统中，监测站自动采集的各要素数据通过通信网络发送到数据监控中心[2]。系统通信组网结构如图1所示。常用于水文自动监测的无线传输方式主要有超短波、卫星、GPRS及4G等。由于监测站一般部署在野外，不适合大范围长距离的铺设线缆进行数据传输，且随着无线通信技术的不断进步，有线传输方式在水文自动监测中的应用逐渐减少。超短波传输应用很早，但使用性价比低，信号传输受地形影响大，其应用范围日趋局限。卫星通信可解决偏僻站点的数据传输难题，但其投入和运行成本高，以及自身技术特点的局限性，导致其应用范围受限。

GPRS（2.5G）是在GSM（2G）系统基础上发展起来的分组数据承载和传输业务，具有永远在线、占用系统资源少的优点。3G在国内生命周期较短，很快被速率更高、兼容性更强的4G取代，而且国内的4G网络已广泛覆盖。目前，在水文自动监测领域，无线传输方式以GPRS和4G为主，GPRS与4G技术特点如表1所列。

由表1可知：在速率、带宽、时延上，GPRS与4G存在较大差距，而且随着4G网络的迅速普及以及各大运营商提速降费政策的不断推進，4G和GPRS数据流量的使用成本也并无差异，所以目前很多监测站在升级改造过程中，均使用4G模块取代老旧的GPRS，以此来提升监测站数据传输性能。

2 5G通信技术

2.1 5G技术特点

第五代移动通信技术（5G）是面向日益增长的移动通信需求而发展的新一代移动通信技术。5G具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用率等方面较4G移动通信提高了一个量级甚至更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也得到显著的提高。

面对未来多样化场景的差异化需求，5G不会像以往一样以某种单一技术为基础形成针对所有场景的解决方案，而是与其他无线移动通信技术密切衔接，为移动互联网的快速发展提供无所不在的基础性业务能力，以满足未来10 a移动互联网流量增加1 000倍的发展需求。移动宽带、大规模机器通信和高可靠、低时延通信为其主要应用场景，如图2所示。对5G而言，其性能指标不再单纯地强调峰值速率，而是综合考虑8个技术指标：峰值速率、用户体验速率、频谱效率、移动性、时延、连接数密度、网络能量效率和流量密度[3-4]，如图3所示。

GPRS（2.5G）、4G技术在水文自动监测领域已经成熟使用。5G的到来将会让移动通信再次变革，AR、VR、AI等前沿科技产品应用指日可待。目前，5G处于通信网络完善以及终端产品的研发之中，5G商用试点在不断推进，国内有北上广等20个城市可以享受5G网络覆盖，30个省市可以拨通5G电话。随着2019年正式进入5G商用元年，各大运营商和通信商正紧锣密鼓地开展网络建设，5G的大规模商用指日可待。

2.2 5G与4G的比较

如今，4G通信被广泛应用于各行各业，给人们的生产生活带来了很多便利。而5G作为最新一代蜂窝移动通信技术，具有高速率、低延时、大容量以及频谱效率高、连接密度大等优点[5]。5G与4G具体性能比较如表2所列。

由表2可知：相比4G，5G在速率、时延、连接容量、移动性等方面具有很大优势，可为水文自动监测提供快捷高效的通信手段。

3 5G在水文自动监测中的应用前景分析

3.1 水文自动监测的发展需求

随着水文信息化发展，水文自动监测不再局限于水位、雨量等简单参数的监测，正朝着多要素、全要素方向迈进。长江口近海单个水文站就包含雨量、水位、风速风向、盐度和泥沙、能见度、水质、流速流量等多要素自动监测，如图4所示。监测要素的不断增加对数据通信网络带宽、时延和稳定性提出了更高的要求，4G传输已不能满足要求，需要专网进行数据传输。

流量在线监测一直是水文自动监测的重难点，也是水文现代化的发展趋势。武汉大学研发的RISMAR-U型超高频雷达流速流量在线监测系统，工作原理是雷达接收机连续不断地接收来自水面的散射电磁波，经放大、滤波、数字化、解调和抽取等一系列处理后，将数字信号以大约14 Mbps的速度发送给现场工控机，工控机进行多通道处理，实现回波的距离、方位、速度处理，形成径向流场数据，再通过4G传输到中心站，其结构如图5所示。该系统应用上还存在如下不足：① 设备整体功耗约90 W，需要交流电供电;② 为保证交流电中断后设备继续工作，需要配备太阳能供电系统;③ 数据传输量大且要求及时处理，对通信网带宽、时延和稳定性要求高;④ 现场环境要求高，安装难度较大，后期运维成本高。

3.2 5G通信在RISMAR-U型超高频雷达测流系统中的应用优势

RISMAR-U型超高频雷达流速流量在线监测系统难点是处理每秒14 Mb的数字信号。现有方式下，由于4G网络虽然其理论上行速度能达到50 Mbps，但在实际使用过程中受技术特点及使用环境限制，上行速度大部分时间低于10 Mbps，因此，不能通过4G直接将数字信号传输到中心站处理，需要在现场增设工控机处理。

如果采用5G通信，上行速率理論上可以达到10 Gbps，时延只有1 ms，其高速率、低延时和高稳定性能极大满足该测流系统大量实时数据远程传输和实时计算的需求，即工控机后移到中心站，现场采集的数据采用后端处理模式，如图6所示。采用5G通信可以从根本上改变设备结构模式，现场只需要处理电磁波信号，大量的分析计算工作通过5G传输到后台处理。其优势如下：① 可以有效降低整套设备功耗约40%，从而降低对供电的要求;② 不用架设交流电，现场可直接采用太阳能浮充蓄电池供电方式;③ 通过简化现场设备，降低了安装维护难度和成本，增强了设备的野外适用能力。RISMAR-U雷达测流系统采用5G与4G传输方式的对比如表3所列。

3.3 5G在水文自动监测的应用前景

水文现代化需要以先进技术手段和仪器设备推广应用为重点，以增强水文自动监测和信息服务能力为目标，加快推进水文现代化建设技术装备配置和应用。而在这些新技术装备的使用过程中，不同的装备对数据通信网络的需求各不相同[6-7]，有些要求高可靠，有些要求高带宽，而有些则要求低时延。同时，水文监测站建设正朝着无人值守和自动测报方向发展，高清质量的视频监控必不可少，对无线通道的传输速率和容量提出了更高要求。总体而言，水文自动监测需要一个可靠性高、兼容性强、速率高、容量大的无线传输网络。

根据水文自动监测多要素甚至全要素监测的发展方向要求，降水量、水位、流量、水质、水温、水面蒸发量、土壤墒情等越来越多的水文要素实现了自动监测，各种技术手段和仪器设备不断地被引入应用。如前文中提到的武汉大学RISMAR-U型超高频雷达流速流量在线监测系统、河海大学图像法测水位、视频方式校测水位等，在这些技术手段的应用中，大数据量、低延时是它们的共性。而对于5G而言，实时处理大数据恰恰是它的优势所在，因为5G的低时延，结合其边缘云计算的能力，可以确保仪器设备实时完成测量-计算-校正-再测量这个过程，这种特性很适合用于瞬时测量数据量大且需要不断校正但仪器本身又不具备大数据量计算能力的水文仪器设备。

此外，仪器设备、识别算法等结合超高清图像和视频，能很好地完成水位、水面蒸发等水文要素自动监测。对于高清图像和视频而言，目前大部分采用的是传统有线接入方式，而5G的高速率和高稳定性能有效解决水文自动监测系统中部分地区铺线施工成本高、周期长、后期维护困难等痛点，规避了常规光缆连接易受周边环境影响的缺陷。同时，通过在边缘云中部署AI功能，结合专用的传感器及遥测终端设备所采集到的水质、水位、水流等数据流信息，实现河道漂浮物快速识别、水位监测等多种应用，从而实现对江河湖泊的全面智能监控，大大提升监管效率，节约人力成本。

不仅如此，5G+在水文行业中还有其他应用[8-10]：① 站内VR/AR巡检维护，引入5G+VR/AR技术用于水文站内的日常巡检维护，使得运管人员不必亲身前往，只需站在巡检台上便可跟随VR/AR系统，按规范流程进行日常巡检，犹如身临其境;② 站外无人机巡视应急，利用5G+无人机技术进行水文站点、河流河道查勘。5G大带宽、低延时特性保障数据信息实时回传的优势以及无人机视野开阔无死角的优势，能将之前无法涉及的区域均巡查覆盖，同时利用水下无人机有效接触水体的优势，将水质、水情、水下视频等信息实时采集反馈。

4 结 语

本文根据水文自动监测系统中的数据通信技术要求，对比分析了4G和5G技术特点，展现出5G在数据传输速率、时延、连接容量、移动性等方面的优势。同时，通过对水文自动监测的发展需求和5G在水文自动监测中的应用优势和前景分析，表明了5G符合水文自动监测在流量、泥沙等多要素以及高清视频图像等方面需要一个速率高、可靠性好、容量大、兼容性强的无线传输网络的要求，使得监测站点的数据采集处理简单、仪器设备集成度高，从而使流量、泥沙等实现在线一体化监测。

虽然上述分析都显示出5G通信技术在水文自动监测领域甚至水文行业的良好应用前景，但其在带来高速率、低延时等便利之时，也增加了功耗和通信成本等问题。因此，当5G全面商用后，如何降低功耗和使用成本来将其与水文自动监测系统更好的结合是后期需要研究探讨的方向。

参考文献：

[1] 曾剑秋.5G移动通信技术发展与应用趋势[J].电信工程技术与标准化，2017，30（2）：1-4.

[2] 王慧斌，徐立中，谭国平，等.水文自动测报物联网系统及通信组网与服务[J].水利信息化，2018（3）：1-6.

[3] 张平，陶运铮，张治.5G若干关键技术评述[J].通信学报，2016，37（7）：15-29.

[4] 錢承远.5G移动通信关键技术的分析及其未来发展前景[J].通讯世界，2017（14）：125-126.

[5] 肖育苗，吕亚莉.5G与4G网络的对比分析综述[J].中国新通信，2017，19（11）：83-84.

[6] 艾萍，于家瑞，马梦梦.智慧水文监测体系中的关键技术简述[J].水利信息化，2018（1）：36-40，45.

[7] IN L，KYOOCHUN L.The Internet of Things（IoT）：applications，investments，and challenges for enterprises[J].Business Horizons，2015，58（4）：431-440.

[8] 张芸硕，宋文龙.无人机技术在辽宁省防汛工作中的应用探析[J].中国防汛抗旱，2017，27（3）：93-95.

[9] 陈国星.5G+水利探索与创新[J].信息技术与信息化，2019（7）：206-207.

[10] 随鑫.新华三5G MEC智能视频云赋能水利行业数字化转型[J].通信世界，2019（11）：38-39.

（编辑：谢玲娴）

引用本文：

史东华，龙少颖.5G通信技术在水文自动监测中的应用前景分析

[J].人民长江，2021，52（7）：226-230.

Application prospect of 5G communication technology in hydrological automatic monitoring

SHI Donghua，LONG Shaoying

（Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

With the development of mobile communication technology，the 5G mobile communication network can provide reliably high-speed，low-latency，and large-capacity connections，providing ideas for hydrological monitoring of informatization and intelligence.This article briefly analyzes several common communication technologies in the hydrological automatic monitoring system，and especially focusing on the difference between 5G and 4G wireless communication technologies which is widely used in the hydrology field from the transmission rate，bandwidth，and delay.Meanwhile，combined with the application advantages of 5G in the RISMAR-U radar flow measurement system and other hydrological multi-element monitoring systems，the significant advantages and good application prospects of 5G communication technologies in the field of hydrological automatic monitoring are elaborated，which can provide references for the construction of information and intelligence in hydrological monitoring.

Key words：

5G communication technology;hydrological automatic monitoring;informatization;application prospects

作者：史东华 龙少颖

自动监控系统移动通信论文 篇3：

一种基于移动物联网的家庭宠物自动喂养系统和方法研究

【摘要】 本文在基于对现有宠物喂养方法的分析基础上，结合移动物联网的特点，提出了一种全新的家庭宠物自动喂养系统和方法，并且对该系统和方法的具体实现方式进行了深入研究。通过对喂养屋、网络传输层、喂养管理系统等逐一进行阐述，为用户提供了一套端到端应用的解决方案。

【关键词】 物联卡 通信模组 M2M

一、引言

现代都市人生活圈子小，朋友少，往往都希望能养只宠物作伴，调节心情。但是主人平时工作又很繁忙，晚上往往还要留在單位加班，节假日可能还得回老家探亲或外出旅游，因此，家里没人的时候，宠物谁来喂养，成了很多人养宠物的一大难题。

现有技术中的远程自动喂养宠物的系统，是基于电话线通信的宠物喂养系统，将宠物喂养屋连接家中的固话线端口，主人通过拨通家中固定电话，按下数字键和#、*键来传达喂养指令，宠物喂养屋接收指令后，发放饲料。

随着物联网技术的逐渐发展，各种应用物联网技术服务于人民群众的产品也逐渐增多，并终将替代过去旧式的通信方式成为中国新兴的通信方式。因此，将物联网技术替代现有的固话通信技术实现宠物远程自动喂养非常有必要。

二、现有实现方法的缺点

基于电话线通信的宠物喂养系统要求将宠物喂养屋连接固话线RJ11端口，而目前大多数家庭已撤销了固定电话，即使还保存固定电话，也要以牺牲一个用于通话的电话端口为代价，并且，宠物喂养屋连接固话线端口也不方便，宠物喂养屋的摆放局限于电话线的长短，固话线接口的传输速率也限制了视频功能的实施。另外，实施远程喂养时，需要通过另一端按下不同电话键进行操作，容易产生误操作。

三、本系统和方法的介绍

本系统参照移动物联网实现原理，由喂养屋，网络传输层，喂养管理系统三部分组成。

3.1 喂养屋

喂养屋放置于家庭中，采用双层结构，下层放置饲料盘、水盘，供宠物直接进食，并且内置宠物眼（摄像头）和传音喇叭，供实时监控宠物进食状态和远程宠物呼叫；上层与下层隔开，上层包括饲料箱、水箱以及饲料传送装置和水传送装置。饲料箱和水箱分别储放供宠物喂养用的饲料、水。饲料传送装置和水传送装置采用双漏斗设计，饲料传送装置包括连接饲料箱的饲料口挡板和对准饲料盘的输送管，水传送装置包括连接水箱的出水口挡板和对准水盘的输水管，饲料口挡板和出水口挡板可进行关闭和打开，用于控制喂养量。饲料口挡板开启后装盛于饲料箱的饲料滑入输送管，落入饲料盘中。出水口挡板开启后水通过输水管流入水盘，喂养屋外围配备有物联网通信模组，喂养屋电源模块设置在下层，给物联网通信模组、传音喇叭和宠物眼提供电源。

物联网通信模组内置贴片式物联卡，避免了因卡座和物联卡引起的机械＼电气等故障的可能性，更稳定更可靠。支持标准的AT指令及扩展的AT指令，提供语音、SMS/GPRS/ USSD等数据业务功能，同时集成了物联网M2M应用所常用的几种硬件功能接口，物联网通信模组内部采用微控制集成电路进行控制，根据指令控制饲料口挡板和出水口挡板的开关，同时提供USB接口与摄像头连接、提供PCM数字音频接口与传音喇叭连接，实现了语言和视频数据的传输。

物联卡采用工业级设计，具备了现有手机通信或WIFI处理模块所不具备的一些特点，可抗震、耐高温，在20HZ～2000HZ震动频率下使用正常， 在85°C环境下，90%～95%的湿度，物联卡操作存储正常， 并且擦写次数可达50万次，可放置于户外（如露天庭院等），即使经宠物频繁碰撞、喂养屋移动也不影响通信功能。物联卡号码采用工信部批准的106开头的13位号码，物联卡内部写有IMSI、KI/ K、OPC、SMSP等卡数据，用于通过网络鉴权并进行连接，接收喂养指令。嵌入物联卡后的物联网通信模组，仅需通过2G/3G/4G网络即可完成通信，无需有线宽带或WIFI信号连接，网络准入门槛低。

3.2 网络传输层

网络传输层由接入网和核心网组成，接入网共用现有的2G /3G/4G接入网络，核心网采用新建的物联网SMSC、HLR、GGSN设备，其他核心网设备共用现网核心网设备。其中，物联网HLR提供了物联网终端用户的签约数据信息、基础通信业务的开通，物联网GGSN提供GPRS通信的连接与路由功能，产生GPRS原始话单，并支持物联网终端用户在线状态信息、IP地址信息的采集，物联网SMSC提供短信通信的连接与路由功能，支持多优先级的短信服务功能。喂养屋通过物联网通信模组与网络传输层连接，可同时支持语音、SMS/GPRS/USSD等数据业务功能。

3.3 喂养管理系统

喂养管理系统底层采用Linux操作系统，部署了Web服务器软件和应用服务器软件，通过应用服务器软件连接ORACLE数据库。Linux是喂养管理系统的底层设施，Web服务器和应用服务器软件共同提供了喂养管理系统的访问和操作功能，ORACLE则支撑了系统数据的读写。喂养管理系统可划分为提供给管理员的后台管理子系统和提供给普通用户的前台管理子系统，管理员通过后台管理子系统，可以管理普通用户信息、给用户关联喂养屋、进行系统数据查询等功能，普通用户通过前台管理子系统进行操作，触发指令并通过网络传输层传送给喂养屋，实现宠物的自动喂养等功能。后台管理子系统和前台管理子系统均可以通过电脑或移动终端进行访问。

3.3.1 后台管理子系统

喂养管理系统提供给管理员的后台管理子系统主要模块包括：1）用户信息管理模块：可添加、修改、删除用户信息，用户信息包括用户姓名、住址、电话号码等，并提供用户初始登陆密码设置功能；2）喂养屋管理模块：建立喂养屋信息，喂养宠物资料填写，并且与用户关联；3）查询统计模块：对所用用户和喂养屋的登记信息进行统计查询，对宠物的喂养情况进行分析，并可根据分析结果提供用户合理化建议。

3.3.2 前台管理子系统

喂养管理系统提供给普通用户的前台管理子系统主要模块包括：

1）自動喂养模块：支持自动喂养的设置，包括喂养时间的设定，如周一至周五，每天12：00、18：00投放饲料，每天12：10、18：10投放水；喂养时长的设定，如饲料喂养时长设定为5秒，饲料口挡板开放5秒后会自动关闭；支持设定的保存和激活生效；

2）手动喂养模块：支持手动打开或关闭饲料口挡板和出水口挡板，供人工操作喂养；

3）宠物眼模块：通过宠物眼功能，可打开安装于喂养屋的摄像头，实时观察宠物的进食状态和身体状况；

4）宠物呼叫模块：通过宠物呼叫功能，实现语音远程呼叫宠物，利用喂养屋的传音喇叭播放声音，同时，也支持语音的录制和保存，定时播放，以呼唤宠物进食等功能。

四、本系统和方法的优势

1）配备了物联网通信模组，内置贴片式物联卡，避免了因卡座和物联卡引起的机械＼电气等故障的可能性，更稳定更可靠。物联网通信模组集成了多种硬件接口，具有较强的功能扩展性。2）物联卡采用工业级设计，可抗震、耐高温，可放置于户外（如露天庭院等），即使经宠物频繁碰撞、喂养屋移动也不影响通信功能，嵌入物联卡后的物联网通信模组，仅需通过2G/3G/4G网络即可完成通信，无需进行额外布线，不依赖于有线宽带及WIFI网络，网络准入门槛低。3）物联卡采用工信部批准的106开头的13位物联网专用号码，利用新建SMSC、HLR、GGSN等物联网专网设备进行业务承载，保障了系统处理的稳定性。4）搭建专属物联网专网宠物喂养系统，提供了一套完整的端到端应用的解决方案，具备新兴物联网应用推广价值。5）用户操作简单，可通过电脑或移动终端随时随地进行宠物喂养。6）宠物眼和宠物呼叫功能，可同时作为家居安防的辅助手段。

五、结束语

本系统和方法应用了最新的物联网通信技术，通过物联网将喂养屋和后台喂养管理系统连接，更方便用户外出期间随时随地通过手机或PC登录后台喂养管理系统，远程喂养宠物。主要技术要点在于，在喂养屋中配备了物联网通信模组，内置贴片式物联卡，利用移动物联网专网专号进行通信，并且建立了一套后台喂养管理系统，提供了一套端到端应用的解决方案。

参 考 文 献

[1] 物联中国 http：//www.50cnnet.com/

[2] 中国移动物联网http：//iot.10086.cn/

[3] 郎为民《大话物联网》人民邮电出版社，2011

[4] 中国移动通信集团公司，《新技术百问丛书.智能管道集》，《TD-LTE百问丛书.协议集》

作者：杨奇荣