物联网知识科普(1)-定义和发展历程

一、定义

“物联网”(英文Internet of Things简称IOT)指的通过射频识别(RFID)(RFID+互联网)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”。

中国物联网校企联盟将物联网的定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的实时共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。

二、简介

物联网(The Internet of things)的概念是在 1999 年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。国际电信联盟 2005 年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。

物联网把新一代 IT 技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而,不谈什么隐私权和辐射问题,单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代,但这个过程可能需要很长很长的时间。

三、历史

1999 年 MIT Auto-ID Center 提出物联网概念,即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。

2004 年 日本总务省提出 u-Japan 构想中,希望在 2010 年将日本建设成一个 “Anytime,Anywhere,Anything,Anyone”都可以上网的环境。同年,韩国政府制定了 u-Korea 战略,韩国信通部发布的《数字时代的人本主义:IT839 战略》以具体呼应 u-Korea。

2005 年 11 月 在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU 互联网报告 2005:物联网》,报告指出,无所不在的 “物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2008 年 11 月 IBM 提出“智慧的地球”概念,即“互联网+物联网=智慧地球”,以此做为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。

2009 年 6 月 欧盟委员会提出针对物联网行动方案,方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持,在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案 。

2009 年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术,并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国”中心。

目前经国家标准化管理委员会批准,全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组,标准工作组现聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网主要的技术研究和应用单位。

物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念,它的覆盖范围与时俱进,已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围,物联网已被贴上“中国式”标签。

截至2010年,发改委、工信部等部委正在会同有关部门,在新一代信息技术方面开展研究,以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施,从而推动我国经济的发展。

物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业,具有良好的市场效益,《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明,2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。

四、核心技术

物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统、Internet 与移动网络,网络服务,行业应用软件。在这些技术当中,又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键,引领整个行业的上游发展,以下我们着重介绍 RFID 技术, WSN 技术以及4G技术。

1)、无线射频技术(RFID)

RFID 作为物联网中最为重要核心技术,对物联网的发展起着至为重要作用。 RFID 目前仍然面临着诸多问题有待解决。RFID 的存在诸多国际标准,如影响力最大的 EPCGlobal 标准,支持各频段的 ISO/IEC 标准,以及日本本土制造商 SONY,NEC 等支持的 UID 标准。各国际标准间互不兼容,导致 RFID 应用难以大范围内推广。目前,欧盟下的 GRIFS 项目致力于各 RFID 标准开发机构间相互合作。RFID 的标签成本仍然过高和中国自主制定的 RFID 标准推广问题都成为制约物联网问题的瓶颈之一。除此之外,目前 RFID 应用大中集中为闭环市场,集中于医疗,军工等,到普及的开环市场还有一段时日。

RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发布或者正在制定中的标准主要与数据采集相关,其中包括电子标签与读写器之间的接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与读写器的性能和一致性测试规范以及 RFID 标签的数据内容编码标准等。在 RFID 标签的数据内容编码领域,各路标准竞争最为激烈。目前全球共有五大标准组织,分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。其中 EPCGlobal 是由北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织联合成立,在全球拥有上百家成员,并且得到了零售巨头沃尔玛、制造业巨头强生、宝洁等大型企业的强力支持。而 AIM、ISO、UID 则代表一部分欧美国家以及日本对 RFID 标准的争夺;IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主,比较而言,EPCGlobal 得到更多厂商的认可和支持。

EPCGobal标准与 ISO/IEC 在各个频段的 RFID 都颁布了标准和日本 UID 采用的频段为 2.45GHz 和13.56MHz 不同, EPCglobal 只专注于 860-960 MHz 的 UHF 频段。EPC 网络由五个基本要素组成:产品电子代码(EPC)、射频识别系统(EPC 标签和识读器)、发现服务(包括 ONS)、 EPC 中间件、 EPC 信息服务(EPCIS)。

2)、WSN技术

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。无线传感器网络是一种全新的信息获取平台,能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息,并将这些信息发送到网关节点,以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪,具有快速展开、抗毁性强等特点,有着广阔的应用前景。美国商业周刊和 MIT 技术评论在预测未来技术发展的报告中,分别将无线传感器网络列为 21 世纪最有影响的 21 项技术和改变世界的 10 大技术之一。

WSN 网络通常分为物理层、MAC 层、网络层、传输层,应用层。物理层定义 WSN 中的 Sink, Node 间的通信物理参数,使用哪个频段,使用何种信号调制解调方式等。MAC 层定义各节点的初始化,通过收发 beacon, request, associate 等消息完成自身网络定义,同时定义的MAC 帧的调试策略,避免多 20 个收发节点间的通信冲突。在网络层,完成逻辑路由信息采集,使收发网络包裹能够按照不同策略到使用最优化路径到达目标节点。传输层提供包裹传输的可靠性,为应用层提供入口。应用层最终将收集后的节点信息整合处理,满足不同应用程序计算需要。

IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定,其分表的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制,在最近的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持 (314–316 MHz, 430–434 MHz, and 779–787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。

ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI Alliance 的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信,这些传感只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以的通信效率非常高,广泛应用于工业场景。

IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6 的通信的同时,遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协议中使用了 IP 报头压缩技术,将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除,同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层,使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物,致力于推动 IP 协议在智能物体上的普及。

ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成,而上层包括应用层,网络层和安全服务层。

3)、4G技术以及即将到来的5G技术

2008 年 5 月,由国资委牵头的电信业务重组方案正式公布,中国联通的 CDMA 网与 GSM 网被拆分,前者并入中国电信,组建为新电信,后者吸纳中国网通成立新联通,铁通则并入中国移动成为其全资子公司,中国卫通的基础电信业务将并入中国电信。根据电信业重组方案,3G 牌照的发放方式是:新中国移动获得 TD-SCDMA 牌照,新中国电信获得 CDMA2000 牌照,中国联通获得 WCDMA 牌照。2009 年 1 月 7 日 14:30,工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放 3 张第三代移动通信(3G)牌照,此举标志着我国正式进入 3G 时代。

3G 与2G 的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够在全球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。而 4G 通信技术将继续大幅提高通话质量及数据通信速度。目前,4G 通信技术相关的科研和应用探索已经在全球各大高校和企业研究中心内悄然进行。4G 最大的优势在于更高的数据传输速率,预计数据传输速率会超过 100Mbit/s,这个速率是目前移动电话数据传输速率的 1 万倍,也是 3G 移动电话速率的 50 倍。随之而来的高清晰电视电影节目将推动手机新的应用模式。此外,4G 通信技术有望集成不同模式的无线通信协议,从无线局域网和蓝牙等室内无线网络,到室外的蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G关键技术

(1)接入方案:第一代无线通信标准使用普通的 TDMA 或 FDMA。TDMA 在高速率信道上,为了避免多径效应,需要加大保护周期,这使 TDMA 变得低效。2G 的无线通信标准 GSM 使用 TDMA 和 FDMA 的结合形式做为接入方案,而 CDMA 标准使用另外一种接入技术:CDMA。而在 3G 中,IS-2000, UMTS, HSXPA, 1xEV-DO, TD-SCDMA 接入方案都为 CDMA。在 4G 中,新的接入方案将得到布署,这包括 OFDMA 和 SC-FDMA,MC-CDMA 等。

(2)IPv6 支持:在 3G 标准的基础架构中,同时使用并行的电路交换和数据包交换网络,在 4G 中,将只支持数据包交换网络,有利于数据传输的低延迟。 IPv6 拥有着用之不尽的 IP 地址,足以满足全球所有手机终端的编号支持。

(3) 高级天线系统:在 4G 中,将会使用多天线技术,这将意味着高速率,高稳定,远距离通信的实现。多天线意味着空间利用(spatial multiplexing),对功耗限制和带宽保留的实现起着重要作用。MIMO 是多天线系统中的代表技术,在下一代无线局域网 802.11n 中,已得到广泛布署,未来的手机和移动基础也将会大量布署 MIMO 技术。

目前,ITU 对 4G 标准的征集从 2009 年开始,到 2009 年底征集标准结束,正式标准在 2011 年确定。现在主推的 4G 标准包括由 3GPP 主推的 LTE(Long Term Evolution),IEEE 主推的 WiMax 以及 UWB 标准。在完成 TD-SCDMA 商业应用后,中国政府正在制定自主的 4G 标准。中国移动计划将其下一代移动网络升级为 TD-LTE。

5G技术相比目前4G技术,其峰值速率将增长数十倍,从4G的100Mb/s提高到几十Gb/s。也就是说,1秒钟可以下载10余部高清电影,可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里,可以更好地满足物联网这样的海量接入场景。同时,端到端延时将从4G的十几毫秒减少到5G的几毫秒。

正因为有了强大的通讯和带宽能力,5G网络一旦应用,目前仍停留在构想阶段的车联网、物联网、智慧城市、无人机网络等概念将变为现实。此外,5G还将进一步应用到工业、医疗、安全等领域,能够极大地促进这些领域的生产效率,以及创新出新的生产方式。

五、应用

“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前,美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。

中国移动总裁王建宙反复提及,物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请台湾生产 RFID、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。据他介绍,运用物联网技术,上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。最新数据显示,上海移动目前已将超过10万个芯片装载在出租车、公交车上,形式多样的物联网应用在各行各业大显神通,确保城市的有序运作。在上海世博会期间,“车务通”将全面运用于上海公共交通系统,以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅;面向物流企业运输管理的“e物流”,将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务,大大提升物流企业综合竞争能力。

在“物联网”普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。按照目前对物联网的需求,在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签,这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。

据介绍,要真正建立一个有效的物联网,有两个重要因素。一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用。例如,一个城市有100万辆汽车,如果我们只在1万辆汽车上装上智能系统,就不可能形成一个智能交通系统;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对话。

1)、 电力电网

预计从 2005 年到 2020 年,中国的能源消耗总量将是现在的两倍,届时,中国将成为世界上最大的能源消费国。自 2001 年以来,中国每年的能源消耗量一直以 12%的平均速度增长,也就是说能源消耗量增长速率高于 GDP 增长速度。例如,2007 年 GDP 增长了 11.3%,而能源需求增长为 14.4%。由于电网系统效率低下,发电和输电过程中浪费非常严重。现在,我们可以利用高科技对事物有更透彻的感知和度量,不管是安装在室内的计量器还是发电厂里的涡轮。所有这些感知和度量支持我们更好的收集信息和数据,透过先进的分析工具产生智能洞察,再以此实时地做出更好的决策。仪表管理技术的进步使个人和企业可以选择使用能源的方式和时间,这就为使用风能和太阳能等利于环保的能源奠定了基础。对于电力提供商而言,智慧的电力意味着更高的电力的可靠性和电力质量,更短的停电恢复时间,进而实现更高生产率和对电力潜在障碍的防护,从而更精确地预测需替换的资产设备及支出。

减少停电现象

通过在智慧的电力中安装先进分析和优化引擎,电力提供商可以突破“传统” 网络的瓶颈,而直接转向能够主动管理电力故障的“智能”电网。对电力故障的管理计划不仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源限制,还能够识别同类型发电设备,这样,电力提供商就可以有效地安排停电检测维修任务的优先顺序。如此一来,停电时间和频率可减少约 30%,停电导致的收入损失也相应减 6 少,而电网的可靠性以及客户的满意度都得到了提升。

智能电表

在智慧的电力设施的支持下,智能电表可以重新定义电力提供商和客户的关系。通过安装内容丰富且读取方便的设备,用户可了解在任何时刻的电力费用,并且用户还可以随时获取一天中任意时刻的用电价格(查看前后的记录),这样电力提供商就为用户提供了很大的灵活性,用户可以根据了解到的信息改变其用电模式。智能电表不仅可以测量用电量,它还是电网上的传感器,可以协助检测波动和停电。它还能储存和关联信息,支持电力提供商完成远程开启或关闭服务,也能远程支持使用后支付或提前支付等付费方式的转换。总而言之,智能电表可大幅度减小系统的峰值负荷,转换电力操作模式,也能重新定义客户体验。

2)、 医疗系统

由于缺乏资金和管理不当,中国医疗保健体系覆盖率很低,39%的农村居民和 36%的城市居民无法承受专业的医疗治疗。而且,由于一直以来有限的政府投资主要针对的是规模更大、等级更高的城市医院、农村地区医院的床位严重短缺。资金较少的医院于是将其核心竞争力从临床治疗转向创收活动,而这反过来极大地影响了对患者护理的质量。然而,中国一直都在竭尽全力发展一个现代化的医疗体系。发展和完善 21 世纪的医疗体系,必须采取智慧的方法进行信息共享管理。实时信息共享可以降低药品库存和成本并提高效率。有了综合准确的信息,医生就能参考患者之前的病历和治疗记录,增加对病人情况的了解,从而提高诊断质量和服务质量。智慧的医疗能够促成一种可以共享资源、服务及经验的新服务模型,能够推动各医院之间的服务共享和灵活转账,能够形成一种新的管理系统,使开支和流程更加透明化。

整合的医疗平台

整合的医疗保健平台根据需要通过医院的各系统收集并存储患者信息,并将相关信息添加到患者的电子医疗档案,所有授权和整合的医院都可以访问。这样资源和患者能够有效地在各个医院之间流动,通过各医院之间适当的管理系统,政策,转诊系统等。这个平台满足一个有效的多层次医疗网络对信息分享的需要。

电子健康档案系统

电子健康档案系统通过可靠的门户网站集中进行病历整合和共享,这样各种治疗活动就可以不受医院行政界限而形成一种整合的视角。有了电子健康档案系统,医院可以准确顺畅地将患者转到其他门诊或其他医院,患者可随时了解自己的病情,医生可以通过参考患者完整的病史为其做出准确的诊断和治疗。

3)、 城市设施

当前,中国大多数城市在 IT 基础架构方面远远落后于其他发达国家。北京宽带覆盖率为 55%,远远低于伦敦、纽约和东京的平均覆盖率 80%。城市管理低效和公共服务的落后是阻碍中国城市发展的两大系统挑战。由于缺乏内部整合和协作,不同的政府机构和职能部门在流程及数据管理上相对分散并且重复严重,由此带来的后果就是处理公共事务和公共服务时响应缓慢、效率低但成本很高。全球自然环境和政局不断变化,人们对安全问题也更加关注。为了更好的满足市民不断提升的需求,必须建立一个由新工具新技术支持的涵盖政府、市民和商业组织的新城市生态系统。在智能且互联的工具的支持下,政府可以实时收集并分析城市各领域的数据,以便快速制定决策并采取适当的行动。市民可以远程工作、购物、学习和进行交易,从而令生活变得更加便利、灵活和自主。企业可充分利用集成数据管理所支持的跨政府职能部门的“一站式服务”,快速通过企业建立,企业运营所需的政府流程。他们还可以通过公司内部以及业务合作伙伴之间的互联互通更有效地管理产品开发、制造、物流和配送。

实时城市管理

实时城市管理设立一个城市监控报告中心,将城市划分为多个网格,这样系统能够快速收集每个网格中所有类型的信息,城市监控中心依据事件的紧急程度上报或指派相关职能部门(如火警,警察局,医院)采取适当的行动,这样政府就可实时监督并及时响应城市事件。

整合的公共服务

新的公共服务系统将不同职能部门(如民政、社保、警察局、税务等)中原本孤立的数据和流程整合到一个集成平台,并创建一个统一流程来集中管理系统和数据,为居民提供更加便利和高效的一站式服务。

4)、交通管理

解决交通拥堵的传统方式是增加容量(例如,新增高速公路和车道等)。但在当今的环境中,我们需要其他解决办法。将智能技术运用到道路和汽车中无疑是可以实现的 - 例如,增设路边传感器、射频标记和全球定位系统。我们应重新思考我们可以如何通过使用新技术和新政策使我们从 A 点到达 B 点更加方便快捷。这可改变人们固有的思维和习惯,还可以丰富驾驶者的经验,而不再仅仅关心出行时间及路线选择。同时,它还可以改进汽车、道路以及公共交通,使之更具便利性。新的交通系统可以是乘坐公共交通的人可以通过手机查看下一班的市郊火车或地铁上有多少空座位。集成服务和信息对未来的公共交通至关重要。例如,为均衡供求,未来的交通系统将可以定位乘客位置,并为他们提供所需的智慧的交通工具。许多交通规划者已开始努力促成多个系统的集成,并在各种交通类型、多个城市甚至国家或地区之间整合费用和服务。智慧的交通系统可以缩短人们的空间距离,(提高生产效率、降低旅程时间和加速突发事件交通工具的响应速度),也可保护环境(如改善空气质量、降低噪音污染、延长资产生命周期、保护古迹/景点/住宅)。

实时交通信息

智慧的道路是减少交通拥堵的关键,但我们仍不了解行人、车辆、货物和商品在市内的具体移动状况。因此,获取数据是重要的第一步。通过随处都安置的传感器,我们可以实时获取路况信息,帮助监控和控制交通流量。人们可以获取实时的交通信息,并据此调整路线,从而避免拥堵。未来,我们将能建成自动化的高速公路,实现车辆与网络相连,从而指引车辆更改路线或优化行程。

道路收费

通过 RFID 技术以及利用激光、照相机和系统技术等的先进自由车流路边系统来无缝地检测、标识车辆并收取费用。

5)、 物流供应链

中国物流成本所占 GDP 百分比一直都高于发达国家,这反映出供应链运营效率低下的体制性问题。仅以 2006 年为例,中国物流成本占整个 GDP 的 18%,而日本为 11%,美国为 8%,欧盟仅为 7%。在这 18%中,运输成本总计超过 55%,而存储成本达 30%。法规、基础设施和运营等三大瓶颈是中国供应链低效的深层原因,这不仅削弱了中国企业的竞争力,也会妨碍内部货物流以及国内需求的扩大。智慧的供应链将促使物理网络和数字网络融合,将先进的传感器、软件及相关知识整合到系统中。智慧的供应链的价值在于我们可以从各种数据中抽取有价值的信息 - 包括基于地理空间或位置的信息、关于产品属性的信息、产品流程/条件、供应链关键业绩指标等 -以及数据流的速度。智慧的供应链可以满足 21 世纪的需求,它可以提高效率(如动态供求均衡、预测事件检测和解决、旨在降低库存的库存水平和产品位置高度可视性)、降低风险(例如,降低污染和召回事件的发生频率及其影响、减少产品责任保金、减少伪劣消费产品),也能减少供应链的环境保护压力(如降低能源和资源消耗、减少污染物排放)。 智慧的供应链通过使用强大的分析和模拟引擎来优化从原材料至成品的供应链网络。这可以帮助企业确定生产设备的位置,优化采购地点,亦能帮助制定库存分配战略。使用后,公司可以通过优化的网络设计来实现真正无缝的端到端供应链,这样就能提高控制力,同时还能减少资产、降低成本(交通运输、存储和库存成本)、减少碳排放,也能改善客户服务(备货时间、按时交付、加速上市)

6)、 通信行业

在“2009 年中国国际信息通信展览会”上,中国移动展出了手机支付,这就是典型的物联网概念应用。手机支付实际上主要是手机 SIM 卡的更换,由普通 SIM 卡更换为 RFID-SIM卡,而不需要对手机进行更换。用户在消费时,只需要将手机从接收器上轻轻一扫,就可以方便进行各种购物,以及获得详细的费用清单。中国电信一直在推介自己的全球眼技术,其实就是远程监控的物联网应用。比如上海海关都采用中国电信的远程监控系统,通过画面可以对货物进行通关检查,也减少人力。中国联通日前在上海推出了公交卡手机,通过刷手机可以实现公交车票支付,这些都是典型的应用。

六、应用案例

1)物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。

2)ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

3)首家手机物联网落户广州将移动终端与电子商务相结合的模式,让消费者可以与商家进行便捷的互动交流,随时随地体验品牌品质,传播分享信息,实现互联网向物联网的从容过度,缔造出一种全新的零接触、高透明、无风险的市场模式。手机物联网购物其实就是闪购。广州闪购通过手机扫描条形码、二维码等方式,可以进行购物、比价、鉴别产品等功能。这种智能手机和电子商务的结合,是“手机物联网”的其中一项重要功能。预计2013年手机物联网占物联网的比例将过半,至2015年手机物联网市场规模达6847亿元,手机物联网应用正伴随着电子商务大规模兴起。

4)与门禁系统的结合

一个完整的门禁系统由读卡器、控制器、电锁、出门开关、门磁、电源、处理中心这八个模块组成,无线物联网门禁将门点的设备简化到了极致:一把电池供电的锁具。除了门上面要开孔装锁外,门的四周不需要设备任何辅佐设备。整个系统简洁明了,大幅缩短施工工期,也能降低后期维护的本钱。无线物联网门禁系统的安全与可靠首要体现在以下两个方面:无线数据通讯的安全性包管和传输数据的安稳性。

5)与云计算的结合

物联网的智能处理依靠先进的信息处理技术,如云计算、模式识别等技术,云计算可以从两个方面促进物联网和智慧地球的实现:首先,云计算是实现物联网的核心。 其次,云计算促进物联网和互联网的智能融合。

6)与TD结合

物联网发展是确保TD成功的重大契机。TD-SCDMA是我国拥有自主知识产权的第三代移动通信系统,是宽带无线通信网络,TD的发展需要数据业务的拉动,物联网应用是需求最迫切的增强型数据业务,具有广阔的应用前景,能够充分发挥TD网络优势,有助于促进TD产业链的成熟。

完善现有网络,发挥TD优势,积极推动无线传感器网络与TD网络融合,构建适于物联网应用的GPRS/TD/WSN(无线传感器网络)融合网络,大力发展适于TD网络承载的物联网业务,提升TD的核心竞争力,给物联网的发展以强有力的支撑,是中国移动的发展思路。

7)与移动互联结合

物联网的应用在与移动互联相结合后,发挥了巨大的作用。

智能家居使得物联网的应用更加生活化,具有网络远程控制、摇控器控制、触摸开关控制、自动报警和自动定时等功能,普通电工即可安装,变更扩展和维护非常容易,开关面板颜色多样,图案个性,给每一个家庭带来不一样的生活体验。

8)与指挥中心的结合

物联网在指挥中心已得到很好的应用,网连网智能控制系统可以指挥中心的大屏幕、窗帘、灯光、摄像头、DVD、电视机、电视机顶盒、电视电话会议;也可以调度马路上的摄像头图像到指挥中心,同时也可以控制摄像头的转动。网连网智能控制系统还可以通过3G网络进行控制,可以多个指挥中心分级控制,也可以连网控制。还可以显示机房温度湿度,可以远程控制需要控制的各种设备开关电源。

9)物联网助力食品溯源,肉类源头追溯系统

从2003年开始,中国已开始将先进的RFID射频识别技术运用于现代化的动物养殖加工企业,开发出了RFID实时生产监控管理系统。该系统能 够实时监控生产的全过程,自动、实时、准确的采集主要生产工序与卫生检验、检疫等关键环节的有关数据,较好的满足质量监管要求,对于过去市场上常出现的肉 质问题得到了妥善的解决。此外,政府监管部门可以通过该系统有效的监控产品质量安全,及时追踪、追溯问题产品的源头及流向,规范肉食品企业的生产操作过 程,从而有效的提高肉食品的质量安全。

七、未来快速发展的物联网领域

知名研究机构发布了未来最有前景的几大物联网场景,其中智能工业、智能家居、智慧医疗、智能汽车、智能农业等是未来最有可能普及的物联网领域。

1)、智能工业传感器是实现工业4.0的基础

众所周知,工业4.0已经成为国家战略的一部分,智能制造是国家工业变革的关键,智能工业传感器在制造中的角色越来越重要。工业传感器的特点是性能指标和精度要求高,不允许数据采集和处理的失误。不同于传统工业的传感器,智能工业传感器将用于智能制造,它在精度、稳定性、抗冲击性方面提出了更为苛刻的要求。

未来,基于工业4.0的智能工业传感器需求将大幅增加,而这也是工业传感器厂商面临的最大机遇点。

2)、智能家居给这些传感器带来了增长空间

智能家居的一大特点就是实现对家居用品的控制,随着物联网的发展,越来越多的传感器将用于家电中,如洗衣机、电视、冰箱、灯光、空调、油烟机等,原来没有传感器的产品都将因智能家居的普及而成为传感器主战场。

传感器将是智能家居产品的标配,例如压力传感器可用于洗衣机中对泡沫量的监控;光电传感器用于灯泡实现对灯光的控制;电磁传感器用在洗碗机里面可实现喷水臂的移动等,还有流量传感器、智能气体传感器等均大有用途。

3)、智慧医疗需要各式各样的智能传感器

物联网给传感器产业带来巨大机遇:五大领域的需求将暴涨

智慧医疗是利用物联网技术,实现患者和医务人员及医疗设备之间的互动,其工作的核心部分是对患者的信息进行采集、存储、传输和处理。在进行图像传输以及海量数据计算处理的过程中,需要各中各有具有智能处理功能的传感器,如用于测量病人血压的MEMS压力传感器,用于研究睡眠窒息的热电传感器,用于监控和测量体表体温的温度传感器等。

随着物联网技术的发展,无线医疗传感器逐渐向智能化、微型化、低功耗等方向发展,传感器在智慧医疗领域的应用也会越来越广泛。据外媒报道,科学家研究了一种新型传感器,可用于诊断眼外伤,它根据测定人类眼泪所含维C浓度的高低,判断眼外伤的严重情况。最近科学家又研究了一款仅有胶囊大小的可吞服心率传感器,病人吞服后可测量其生命体征等数据并将信息传输到接收器中,供医生远程监控。

随着技术的进步,应用于智慧医疗的传感器种类将越来越多,但它们的一大共性是具备智能传感器的特点。

4)、智能传感器助力汽车的智能化

物联网给传感器产业带来巨大机遇:五大领域的需求将暴涨

虽然国内的很多汽车实现了一些基本的联网功能,但并不是真正的智能汽车。随着AI和物联网技术的发展,智能汽车会成为未来的主流。智能汽车是一个集环境感知、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统,它的一大特点是能实现联网控制,而控制与操作的关键离不开智能传感器,智能汽车的普及将带来智能传感器的增加。

在智能汽车里面,未来应用最多的几大智能传感器将是空气流量传感器、里程表传感器、机油感应传感器、刹车压力传感器、位置传感器和碰撞传感器等。

5)、智能农业传感器市场前景广阔

物联网给传感器产业带来巨大机遇:五大领域的需求将暴涨

智能农业是我国建设成为农业强国的关键,在未来的农业生产中,需要很多类型的物联网传感器和相关技术。农业物联网的组成包括智能水质传感器、无线传感网、无线通信等,它们一起组成完整的智能农业系统,传感器是实现这些的第一步。

物联网农业的特点是以信息化技术为基础,在农业生产过程中通过传感器收集数据并进行量化分析和智能决策,农业生产的环境非常复杂,不同的场景需要的传感器不一样,如空气温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等,这些数据的采集都需要使用相对应的智能农业传感器。

国内传感器企业迎来快速发展的良机

在传统的传感器市场,我国企业由于起步晚、核心材料缺失、技术落后及产业生态缺失等,整个传感器处于缓慢发展的状态。随着物联网的推进,传感器在各大领域的作用越来越明显,我国的传感器企业也迎来了新的机遇。目前中国已经成为全球最大的物联网市场,未来仍有较大的发展空间,物联网需要各式各样的智能传感器,在这一点上我国企业与国外站在了同一起跑线上,未来实现赶超的可能性更大。

近年来,我国的传感器产业正在向着正确的轨道发展,逐步形成了几大核心企业群,北京、上海、南京、深圳、沈阳、武汉和西安等地均有很多潜力巨大的传感器企业,这些企业也在积极地研发智能传感器技术,以求在物联网时代获得更大的市场份额。随着物联网场景的深入,这些企业都将获得更大的发展机遇。

原文发布于微信公众号 - 物流IT圈(exiter18)

原文发表时间:2019-02-22

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券