物联网

智能化应用 中国式物联网

    物联网这个概念,在美国早在1999年就提出来了。当时叫传感网。其定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

    “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。

    物联网(Internet of Things),国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。

    2009年8月,温家宝总理在无锡视察时提出“感知中国”,无锡市率先建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入了十一届全国人大三次会议政府工作报告,物联网在中国受到了全社会极大的关注。

    物联网的概念与其说是一个外来概念,不如说它已经是一个“中国制造”的概念,他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。

    发展趋势

    物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的另一个万亿级市场。

    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。美国、欧盟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。

    此外,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。按照对物联网的需求,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。

    物联拥有业界最完整的专业物联产品系列,覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强,成本低,满足客户需求”的综合优势,持续为客户提供有竞争力的产品和服务。物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一,据了解,2011年,全国物联网产业规模超过了2500亿元,预计2015年将超过5000亿元。

    2014年2月18日,全国物联网工作电视电话会议在北京召开。中共中央政治局委员、国务院副总理马凯出席会议并讲话。他强调,要抢抓机遇,应对挑战,以更大决心、更有效措施,扎实推进物联网有序健康发展,努力打造具有国际竞争力的物联网产业体系,为促进经济社会发展做出积极贡献。

    马凯指出,物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用,是新一轮产业革命的重要方向和推动力量,对于培育新的经济增长点、推动产业结构转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义。发展物联网必须遵循产业发展规律,正确处理好市场与政府、全局与局部、创新与合作、发展与安全的关系。要按照“需求牵引、重点跨越、支撑发展、引领未来”的原则,着力突破核心芯片、智能传感器等一批核心关键技术;着力在工业、农业、节能环保、商贸流通、能源交通、社会事业、城市管理、安全生产等领域,开展物联网应用示范和规模化应用;着力统筹推动物联网整个产业链协调发展,形成上下游联动、共同促进的良好格局;着力加强物联网安全保障技术、产品研发和法律法规制度建设,提升信息安全保障能力;着力建立健全多层次多类型的人才培养体系,加强物联网人才队伍建设。

    创新2.0模式

    邬贺铨院士指出,物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网及移动泛在技术的发展,使得技术创新形态发生转变,以用户为中心、以社会实践为舞台、以人为本的创新2.0形态正在显现,实际生活场景下的用户体验也被称为创新2.0模式的精髓。

    其中,政府是创新基础设施的重要引导和推动者,比如欧盟通过政府搭台、PPP公私合作伙伴关系构建创新基础设施来服务用户,激发市场及社会的活力。用户是创新2.0模式的关键,也是物联网发展的关键,而用户的参与需要强大的创新基础设施来支撑。物联网的发展不仅将推动创新基础设施的构建,也将受益于创新基础设施的全面支撑。作为创新2.0时代的重要产业发展战略,物联网的发展必须实现从‘产学研’向‘政产学研用’,再向‘政用产学研’协同发展转变。

    两化融合

    2012年2月14日,中国的第一个物联网五年规划——《物联网“十二五”发展规划》由工信部颁布。

    《规划》公布不久,工信部批复广东顺德创建“装备工业两化深度融合暨智能制造试点”,顺德提出在智能产品方面将打造一批“无人工厂”。

制造业的无人化或许将为中国制造业的升级提供一条路径。李广乾认为,智能化是信息化与工业化“两化融合”的必然途径,其技术核心无疑就是物联网,但要权衡好投入与产出,量力而行。

    邬贺铨则指出,以前提“两化融合”还比较泛泛,而物联网是“两化融合”的切入点,可以大大促进信息化的应用。物联网大量的应用是在行业中,包括智能农业、智能电网、智能交通、智能物流、智能医疗、智能家居等等。国家发展物联网的目的,不仅是产生应用效益,更要带动产业发展。有了物联网,每个行业都可以通过信息化提高核心竞争力,这些智能化的应用就是经济发展方式的转变。

    在2012年,中国物联网产业市场规模达到3650亿元,比上年增长38.6%。从智能安防到智能电网,从二维码普及到“智慧城市”落地,物联网正四处开花,悄然影响人们的生活。专家指出,伴随着技术的进步和相关配套的完善,在未来几年,技术与标准国产化、运营与管理体系化、产业草根化将成为我国物联网发展的三大趋势。

    行业现状

    就像互联网是解决最后1公里的问题,物联网其实需要解决的是最后100米的问题,在最后100米可连接设备的密度远远超过最后1公里,特别是在家庭,家庭物联网应用(即我们常说的智能家居)已经成为各国物联网企业全力抢占的制高点,作为目前全球公认的最后100米主要技术解决方案,ZigBee得到了全球主要国家前所未有的关注,这种技术由于相比于现有的WiFi、蓝牙、433M/315M等无线技术更加安全、可靠,同时由于其组网能力强、具备 网络自愈能力并且功耗更低,ZigBee的这些特点与物联网的发展要求非常贴近,目前已经成为全球公认的最后100米的最佳技术解决方案。

    用途范围

    物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

    国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“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。物联网在物流领域内的应用则比如:一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!”

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。

    应用案例

    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。

    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。

    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。

    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。

    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。

    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。

    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。

    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。

    中国发展

    物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。

    第一,我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列;

    第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高;

    第三,我国是能够实现物联网完整产业链的国家之一;

    第四,我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;

    第五,我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。

    感知中国

    2009年8月上旬温家宝总理在无锡视察时指出,“要在激烈的国际竞争中,迅速建立中国的传感信息中心或‘感知中国’中心”。为认真贯彻落实总理讲话精神,加快建设国家“感知中国”示范区(中心),推动我国传感网产业健康发展,引领信息产业第三次浪潮,培育新的经济增长点,增强可持续发展能力和可持续竞争力,无锡市委、市政府迅速行动起来,专门召开市委常委会和市政府常务会议进行全面部署,精心组织力量,落实有力措施,全力以赴做好建设国家“感知中国”示范区(中心)的相关工作。

    高校研究

    物联网在中国高校的研究,当前的聚焦点在北京邮电大学和南京邮电大学。作为“感知中国”的中心,无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议,标志中国“物联网”进入实际建设阶段。协议声明,无锡市将与北京邮电大学合作建设研究院,内容主要围绕传感网,涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域,此外,相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。

    为积极参与“感知中国”中心及物联网建设的科技创新和成果转化工作,保持、扩大学校在物联网研究领域的优势。南京邮电大学召开物联网建设专题研讨会,及时调整科研机构和专业设置,新成立了物联网与传感网研究院、物联网学院。2009年9月10日,全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。新华日报记者探访了南邮的“无线传感器网络研究中心”,这里的研究者与“物联网”打交道已有五六年。在实验室,一些“物联网”产品已经初见雏形。此外,南邮还有系列举措推进物联网建设的研究:设立物联网专项科研项目,鼓励教师积极参与物联网建设的研究;启动“智慧南邮”平台建设,在校园内建设物联网示范区等。

    科技园

    2011年4月,长安大学为加快建设特色鲜明的大学,推动陕西省(国家物联网中心)相关学科跨越式发展,推动地方经济,服务物联网产业发展,长安大学和西安浐灞生态区共建长安大学科技园”,也是全国第一个拥有直接服务于物联网板块的国家级大学科技园。

    项目描述:占地面积80亩,建筑面积130000平方米,长安大学联合具有较强技术转化实力的企业打造物联网产业园区,依托西安地区科研综合实力和人才优势,重点发展超高频RFID、高端传感器的研发及技术转换转让,打造物联网器件集散、物联网行业应用解决方案集聚、物联网产品展示以及研发办公、商业配套。

    目标招商企业(项目):项目主要吸引物联网集成技术、软件开发及产品销售企业入区经营;吸引智能物流、环保、交通、电网、安防、家居等六个主要门类的研发服务类企业和项目入园。

    开源项目

    开源软件无线电技术对无线电的行行业业影响颇深,对物联网的研究也不例外。GNU Radio 是免费的软件开发工具套件。它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。GNU Radio的应用主要是用 Python 编程语言来编写的。但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。因此,开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。尽管其主要功用不是仿真器,GNU Radio 在没有射频 RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和(信号发生器)生成的数据进行信号处理的算法的研究。

    政府措施

    中国将采取四大措施支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用。这些措施包括:

    突破物联网关键核心技术,实现科技创新。同时结合物联网特点,在突破关键共性技术时,研发和推广应用技术,加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设,以应用技术为支撑突破应用创新。

    制订中国物联网发展规划,全面布局。重点发展高端传感器、MEMS、智能传感器和传感器网节点、传感器网关;超高频RFID、有源RFID和RFID中间件产业等,重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。

    推动典型物联网应用示范,带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展,带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程,确立以应用带动产业的发展模式,消除制约传感网规模发展的瓶颈。深度开发物联网采集来的信息资源,提升物联网的应用过程产业链的整体价值。

加强物联网国际国内标准,保障发展。做好顶层设计,满足产业需要,形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用,加强关键技术的研究,建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台,加快关键标准的制定、实施和应用。积极参与国际标准制定,整合国内研究力量形成合力,推动国内自主创新研究成果推向国际。

    专项资金

    权威人士日前向记者表示,首批5亿元物联网专项基金申报工作已启动,共有600多家企业申报。工信部已筛选出100多家符合条件的企业。物联网专项基金总计50亿元,预计5年内发放完毕。

    工信部、财政部4月联合******物联网专项基金相关管理办法。该基金将重点支持技术研发类、产业化类、应用示范与推广类和标准研制与公共服务类四大项目。已形成基本齐全的物联网产业体系,网络通信相关技术和产业支持能力与国外差距相对较小,但传感器、RFID (无线射频技术)等感知端制造产业、高端软件与集成服务与国外差距相对较大。我国大陆共有450余家从事敏感元件及传感器生产厂家,但外资企业占67%。 据透露,申请首批物联网专项基金企业多为中资企业。通过物联网专项基金引导,有关部门希望培育技术创新能力强,具有自主知识产权、自主品牌和国际竞争力的大企业,加快产业培育和发展。

    三角平台

    中国物联网校企联盟基于自身拥有的庞大行业及高校资源,打造出中国物联网共赢圈--三角平台。在这里有三种角色:学生/待业、教师/高校、企业/猎头。任何想要了解或者涉足物联网的人员,在这里都可以找到定位和需求。利用先进的物联网理念和让大家都可以获利的目标,中国物联网校企联盟希望可以在中国营造一个良好、健康、可持续发展的物联网氛围。

    从业证书

    物联网工程师证书是根据国家工信部门要求颁发的一类物联网专业领域下工业和信息化领域急需紧缺人才证书。

    该证书被划分为5个方向:

    物联网工程师、节能环保工程师、物联网系统工程师、智能电网工程师、智能物流工程师。

    发展目标

    我国物联网发展的十年目标是把我国初步建成物联网技术创新国家。教育部工信部授权理工科高校开设物联网课程,为学生传授物联网相关课程,但凸显劣势的是,师资相对缺乏。可喜的是有华清远见这样的物联网工程师培训机构。总体来讲物联网产业在中国的发展令人期待。中国物联网产业发展目标有以下三点。

    (1) 自主创新能力明显增强,攻克一批核心关键技术,在国际标准制定中掌握重要话语权,初步实现“两端赶超、中间突破”即在高端传感、新型RFID、智能仪表、嵌入式智能操作系统、核心芯片等感知识别领域和高端应用软件与中间件、基础架构、云计算、高端信息处理等应用技术领域实现自主研发,技术掌控力显著提升;在M2M通信、近距离无线传输等物联网网络通信领域取得实质性技术突破,跻身世界先进行列。

    (2) 具有国际竞争力的产业体系初步形成。在传感器与传感器网络、RFID、智能仪器仪表、智能终端、网络通信设备、等物联网制造产业,通信服务、云计算服务、软件、高端集成与应用等物联网服务业,以及嵌入式系统、芯片与微纳器件等物联网关键支撑产业等领域培育一批领军企业,初步形成从芯片、软件、终端整机、网络、应用到测试仪器仪表的完整产业链,初步实现创新性产业集聚、门类齐全、协同发展的产业链及空间布局。

    (3) 物联网应用水平显著提升。建成一批物联网示范应用重大工程,在国民经济和民生服务等重点领域物联网先导应用全面开展;国家战略性基础设施的智能化升级全面启动,宽带、融合、安全的下一代信息网络基础设施初步形成。

    从网络发展角度看,今后10—40年发展物联网技术的第一要务是要建设让大众快捷获取信息和知识、能有效协同工作、生活更加高品质的信息网络。网络技术经济宽带化、移动化和三网融合,走向下一代互联网,进一步向后IP时代的新网络体系发展;物联网从监视、控制、反馈一体化,向泛在网络发展;在网络服务方面基于物联网的现代服务业快速发展普及。网络媒体进入主流媒体,传统媒体与网络媒体的融合,联合构建媒体舆论引导的新格局。云计算平台为物联网提供支持环境;物联网科学将从交叉学科融合,向完善的网络信息论发展。物联网相关技术和服务将相互影响,实现人类向往的充满智慧、更加美好、幸福的物联网时代。

    主要任务

(一)大力攻克核心技术。

(二)加快构建标准体系。

(三)协调推进产业发展。

(四)着力培育骨干企业。

(五)积极开展应用示范。

(六)合理规划区域布局。

(七)加强信息安全保障。

(八)提升公共服务能力。

    应用及本质

    物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

    而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。物联网的含义

    从两化融合这个角度分析物联网的涵义:

    其一:工业化的基础是自动化,自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统,更是计算机技术,系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制,集中管理。虽然自动设备全部联网,并能在控制中心监控 信息而通过操作员来集中管理。但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的操作员可以使生产最优,而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。是否有办法做到分散控制,集中优化管理?需要通过物联网根据所有监控信息,通过分析与优化技术,找到最优的控制方法,是物联网可以带给DCS控制系统的。

    其二:IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人,其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后,是要在更大范围解决信息孤岛问题。就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后,可以根据信息判断,做出决策,从而触发下一步操作;但由于人存在个体差异,对于同样的信息,不同的人做出的决策是不同的,如何从信息中获得最优的决策?另外物获得了信息是不能做出决策的 ,如何让物在获得了信息之后具有决策能力?智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段,在获得信息后,依据历史经验以及理论模型,快速做出最优决策。数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。

    物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案,十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。无论智慧方案,还是智能行业,智能的根本离不开数据分析与优化技术。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一,也是未来物联网发挥价值的关键点。

    物联网就是各行各业的智能化。


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