物联网在我国铁路运输领域的应用与发展探讨

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摘 要：随着社会经济和科学技术的迅速发展，信息技术在生活中的应用范围日益广阔，其影响力也日益扩大，其中最为典型的就是物联网的使用。近年来我国的大规模建设中，铁路建设占据了重要地位，在这种发展形势下，将物联网与铁路运输相结合就成为了发展的必然趋势，对交通运输业的发展产生了深远的影响。本文将针对当前物联网在我国铁路运输领域的具体应用与未来的技术发展展开探讨。
关键词：物联网；铁路；运输；应用
在当前的社会背景下，铁路运输系统已经成为交通运输系统中最重要的组成部分之一，并且其整个铁路运输系统十分庞大。铁路运输方式受到普遍的欢迎，因而铁路运输逐渐呈现出客流量大、运营密度高的特点，针对于现阶段铁路发展的制约因素进行分析，铁路运输安全问题的解决是关键之处，这就对提高铁路客运线的实际工作效率和自动化的水平提出了更高的要求，而这些标准恰恰就可以借助于物联网实现铁路信息化来解决达成。以下笔者将对相关的问题进行分析。
1 物联网的具体剖析
物联网简单来说是能够将物体进行链接的网络，在这个过程中主要涉及的设备是各种类型的信息传感设备，而主要的传感设备有激光扫描器、红外感应器、全球定位系统等，这些设备通过与互联网建立起一个信息传达的交叉式网络来发挥作用，在对物品与网络进行联接时，在物品上提前设定的二维码、电子标签和传感器与接口进行无线的网络相连，这样的方式一定程度上就相当于使物品具有了智能性，也就是在人与物品、物品与物品之间借助于传感设备建立起相互关联的沟通，因而也叫作“传感网”。
对“物联网”这一概念的起源进行分析则可追溯到1999年，在其起源时期它的定义相对简单，指的是为在智能化的前提下实现对物品的识别和管理而运用射频识别等信息传感设备将作用对象与互联网建立起联系。到了20世纪，物联网更是得到了发展性的运用，国际电信联盟就曾经在信息社会世界峰会上正式提出了这一概念，使其被更多的人知晓。物联网运用的专家对物联网进行整体化的分析，总结出了物联网在工业检测、智能交通和社会公共安全方面的全方位应用特点，在当前的信息时代下，物联网在未来的发展形式可见一斑，它必将会带来如同第三次信息技术革命的席卷风潮，进一步拓展技术运用的市场空间。
2 物联网的核心技术剖析和工作原理分析
物联网的出现建立在网络技术的基础上，其中最主要的技术之一就是RFID电子标签技术，一般情况下是由阅读器和电子标签两部分构成的。电子标签一般附着于被识别的物体之上，由多个主要的模块统一集成于一块芯片之中最终达到与阅读器之间的通信，最要典型的特点是能够识别运动目标、对环境的适应性强、可控制的距离较远等；而阅读器是则是一种读写装置或者读装置，至于它究竟属于哪一种装置类型是由它所使用的存储器的整体构造和技术运用来决定的。电子标签芯片上的EEP-ROM容量空间范围大，其容量空间从几比特至几万比特之间不等，在技术操作时可以用来储存识别码或者其他的相关数据，而芯片的外部区域上只需要用天线进行连接，以此来完成对人员身份的识别与确认和对物品的标识。在RFID系统中，大多数的阅读器都在限定的范围中进行电磁波的发射，而限定范围的大小是由阅读器的天线尺寸和实际工作频率决定的，同时在电子标签中存在着LC串连谐振电路，它在运行时的频率则等同于阅读器在限定范围内发射的电磁波频率。当电子标签在这个频率范围内经过时，受到电磁波的刺激使得LC谐振电路发生了能够使电容内部产生电荷的共振，并且在电容的另一端联通一个单向导通的电子泵就能够直接将电容之中的电荷输送转移到另一个电容中加以保存，当存储的电荷数值达到一定的程度这个承受电荷转移的电容就能够转化为电源为其他的电路施加工作电压以达到发射电子标签之中的数据或者对阅读器之中的数据进行接收的目的。阅读器在接收数据是直接面向电子标签，之后通过解码和校验对所接收到的数据有效性进行判断，当交验合格之后借助于无线方式将数据以传送的方式输送到计算网络之中。
实际上对RFID技术的具体工作进行原理上的剖析，则较为简单，它是在标签抵达磁场之后由接收解读器发出射频信号，当感应电流获得了充足的能量之后就可以将存储在芯片之中的物品信息进行传送，或者是通过将某一个频率的信号主动发出，由解读器将信息进行解读之后再输送至中心信息系统对这些数据进行相关的处理。
3 物联网在我国铁路运输领域中的当前应用状况
物联网技术被投入到铁路运输领域中进行使用得到了初步的发展，尤其是其智能化的特点为铁路运输部门和乘客都带来了极大的便利之处，在客货运输的安全保障系统和服务系统之中得到了普遍的应用，极大的提高了铁路运输的安全性和为乘客服务的水平。
3.1 物联网智能化功能在火车票售票和检票之中的应用
从当前物联网在铁路运输中的实际应用来看，物联网技术得到了迅速的发展，其智能化的应用特点在火车票售票和检票层面一览无余，这就使得对外出行的乘客出于便利的考虑更多的选择铁路运输，在一定程度上扩大了铁路运输的乘客量。目前，在铁路运输领域之中使用到的火车票售票和检票方式是RFID电子客票，它与传统的售票方式的不同就在于它的自动化、智能化，它可以根据乘客的实际需要也就是乘客在自动售票机上下达的指令来使乘客直接提取自己想要的火车票，当然乘客输入的车票内容是否有效还可以通过检票中特定的读写器来进行解读与辨识，从乘客的角度来说为乘客的铁路出行提供了便利，而从铁路运输部门的角度来说则是减少了工作人员办理火车票的烦琐程序，提高了工作效率。
3.2 车辆智能化监控识别系统在铁路运输之中的运用
在铁路众多的工作系统之中，车辆智能化监控识别系统是重要的组成部分，它主要由五个部分构成，分别是机车车身底部识别标签、复示设备、地面自动识别设备、数据集中管理和中央数据库管理，对地面自动识别设备的具体构成进行更加细致的分析，则其中主要有列车探测装置、天线、远程通信设备、防雷设备、读取装置和微波射频装置等，当地面自动识别以其被装置在不同的站点区域之中，就可以通过对过往的铁路列车信息的采集和解读来对传送至信息系统之中的信息进行处理，要采集的信息内容包括过往列车的数量、类型和车次等各种与列车的运行和管理有关的数据信息，通过这种方式，车上的信息管理系统就能够实现对列车动态在不同时段中的实时监控和有效跟踪。
3.3 物联网技术对铁路行车有效调度的高效管理
鉴于现阶段铁路乘客数量的迅速增长，铁路行车的运行要想实现有效化管理，就要采取有效措施实现合理的调度，而物联网的运用就能够切实的解决这一问题，它不仅能够对火车的各节车厢进行统一化的管理，还能够在此基础上对铁路行车的速度进行即时的监控并在必要的时候对信号系统实行升级操作。物联网要真正发挥这一层面的作用需要将电子标签的芯片安置于要监控的车厢之中，与此同时还需要在相隔一段距离的铁路两侧安装相对应的读写器，只有将电子标签的芯片和读写器充分结合起来才能够对大程度、最高效率的时刻锁定全国范围的铁路运行线路以及它在当时所处的位置，在此基础上还能够综合各种信息进行分析最终测算出火车车辆的行车速度，当火车车辆的行车速度超过了安全范围就可以及时下达有效指令对其速度进行控制，这就有效的提高了火车控制和调度的有效性、健全性。
3.4 物联网技术在铁路运输物流信息系统中的应用
人们的生活方式受到现代信息技术发展的影响已经发生了巨大的变化，铁路运输领域中物联网技术的应用就是人们生活领域中的出行层面，物联网技术在铁路运输领域中的应用有效的确保了货运的高效、安全和稳定，受到了人们越来越多的关注。将传统的铁路运输方式同其他的运输方式相对比，则铁路总是具有各自的优势，但是优势的存在并不意味着没有漏洞和缺陷，而一旦这些漏洞和缺陷出现就会对乘客的个人利益和铁路运输部门的切身利益造成双方面的损害。当物联网技术运用到铁路运输领域中之后货物在传送到火车上之前就通过物联网技术而进行了达标性的安全检测，车厢管理人员将检测到的信息作为工作信息对比参考，将货物与单据的相关信息进行核对，而且物联网技术的应用使得通过铁路运输的货物在运送过程中的位置、移动路线、预计抵达的时间和实际抵达的时间都能够由客户或消费者直接通过计算机网络进行查询。
3.5 物联网技术在铁路运输的客运系统中的应用
读写器是物联网发挥作用的重要组成部分，基本上在铁路系统的所有关键点都设置了读写器，这样可以将车票中的芯片进行有效的识别，将乘客与其特定的车票信息进行核对。另外，除了对已经坐上列车的乘客信息进行核对，物联网技术的应用还能够实现对正在候车的乘客数量进行有效的统计，将正在候车的乘客信息与特定的检票口进行对应，如果候车的乘客进错检票口，系统就会自动发出提示提醒乘客到正确的检票口处进行等待。当火车列车开始行驶之后，乘客的相关信息就会由系统进行自动化的传输，输送到下一车站，在抵达下一车站进行到站提醒之后就再次循环以上工作流程，如果乘客在下一站直接下车，系统也能够将乘客下车的信息与系统中的存储信息进行对号并自动写入有效信息。
4 物联网在我国铁路运输领域的未来发展探讨
铁路建设事业中自动化、智能化水平的要求提高使得物联网技术得到了迅速的发展，随之而来的是要求日益提高的信息化水平。物联网技术在现代社会生活中应用范围广阔并充分体现出智能化和信息化的发展趋势，在交通运输管理层面更是备受瞩目，
现阶段的物联网技术在铁路运输领域中的应用范围还十分有限，按照当前的发展趋势，物联网在铁路运输方面的应用将会更加广泛。
4.1 物联网技术在站车信息共享系统中的应用
在现阶段，火车票的售票系统应和计算机网络之间建立起了连通的桥梁，但是在火车列车上的补票还没有形成连通式的工作开展，一直保持着独立开展的状态，这就在一定程度上使得在火车内部所存留的车票与乘客在进入火车之后补的票之间产生脱节，这样就会造成票据的浪费，但是如果物联网技术能够运用到补票环节就能够避免此类浪费的发生。在物联网技术中最适于补票流程的就是RFID技术，RFID技术中超强的网络信息共享功能能够将车站的售票系统与火车内部的补票系统建立网络式的连接，一旦实现了两者之间的连接，车站就可以实现对无票上车人员情况的及时掌握，在此基础上根据人员数量对火车内部预留的车票数量进行合理范围内的设定，同时火车内部也能够及时、准确的掌握旅途中车座数量的预留情况，以更加高效的、便捷的解决为乘客补票的问题，最高效率的利用火车内部座位和车票，更为铁路运输工作人员在车辆上开展乘客检票提供了方便。
4.2 物联网技术在铁路运输仓库管理系统中的应用
在传统的仓库管理工作中，工作人员要通过对每一件物品进行开箱式的检验，从客观角度上而言，工作人员开箱检查会增加仓库中物品受损的风险性，而如果工作人员只是象征性的检查一遍，只是对应一下箱子是否存在而不进行开箱检查就很有可能造成箱子内部的物品被偷盗，而物联网技术运用到仓库管理中就可以有效地解决相关问题，在每个箱子上设定电子标签，工作人员就能够直接对电子标签进行信息的传输与网络进行联通并通过网络对箱子中物品的信息进行分析，这种技术应用的好处就是可以防止仓库中物品的受损或者被盗窃而不自知情况的发生。
4.3 物联网技术在铁路运输综合安全预警系统中的应用
铁路运输领域对于安全的保障十分强调，因而如何高效的解决火车运行的安全问题也成为了当前火车运行中应当重点解决的问题。物联网技术具有高度的敏感性，具有信息化和智能化的特点，在火车内部和车站点处安装融入了物联网技术的综合安全预警系统则能够及时的感应危险的到来并做出及时的警示，主要的预警系统是将火灾等包含在内的安全隐患的子系统，只有充分发挥了各种安全隐患子系统的作用，火车列车才能保证安全、正常行驶，为乘客的人身安全提供更有效的保障。
信息技术的飞速发展带动了物联网技术的发展，铁路运输领域中物联网技术的使用已经十分普遍，现阶段已经有RFID技术、二维码扫描技术、传感设备等，这些应用都对铁路运输的发展做出了很大的贡献，而随着信息技术应用的深入，物联网技术的应用也必将更加深入，其智能化程度也将得到更加全面的提升，相信在不久的之后，物联网在铁路运输中的应用将发生翻天覆地的变化。
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作者简介：
刘计有（1965-），男，兰州交通大学毕业，现在太原铁路局原平车务段工作。