浅谈物联网的现状和未来

浅谈物联网的现状和未来

作者：宋俊德

来源：《移动通信》2010年第15期

【摘要】文章由对物联网的两种观点引出对物联网发展意义的思考,随后总结了从传感器到传感网、物联网的演变及各自内涵,并提出了新一代基于智慧和泛在网概念下的物联网定义,接着简述了欧盟、美国、日韩等国的物联网发展现状,最后给出我国发展物联网产业的方向与建议。

【关键词】物联网 泛在网 传感网 M2M 智慧地球 1引言

最近在我国关于发展物联网的问题的讨论可谓热火朝天,对此有两种截然不同的观点。第一种观点认为当前发展物联网是我国国民经济发展的大好机遇,它是未来我国经济发展最重要推动力之一。第二种观点则认为当前我国的物联网只是炒概念,并无大利可图,无机遇可言。更有观点表示说物联网在国外十年前就已出现(1999年美国MIT第一次提出物联网(Internet of Things)),国外很少人知道什么是物联网等。笔者基本上同意第一种观点,而针对第二种观点,笔者认为通过以下事例或许可以得到些启示,在后文笔者还将用国内外当前发展物联网的事实和未来的美好前景来对此作一些说明。笔者七、八年前为我国某大公司作长期发展规划时获悉:我国铁路中枢站之一的某站,每日成千上万辆车厢进出站,每年都会有上百辆车箱不知下落(不知停在哪儿)。无独有偶,另一个渤海湾的集装箱巨型码头,一年内会有近百个集装箱直到厢内食品过期发出异味时才被发现。经过分析,发现工作的漏洞是造成这种现象的主要原因,当时我国大部分地区还没有把传感器、RFID、GPS等信息通信技术用在巨量“物”的管理上也是一个重要原因。当时RFID技术在有些国家已经被采用,如沃尔玛,但标准化的问题一直没有很好解决。另外,相关器件价格也比较高,所以没能为这些车箱、集装箱贴上一个有源(或无源)专用半导体芯片(或叫终端),并运用特定计算机网络和通信网与它联系。总之,如第二种观点所言,几年前国外某些企业确已部分采用了RFID之类的技术,但不具备规模效应,这需要有M2M一类的物联网才能解决。

通信曾被专家定义为“make people together”(把人聚在一起)。但从现代服务业发展眼光看,人和物的交互要比人和人的交互次数更频繁。实际上“物与物”客观上是需要信息交互的,但更需要和人联系在一起共同完成某一项服务,而过去机器与机器(M2M)的交流被人从中间割断了,人成了物与物之间的“中介”,这是因为当时还没有廉价的、可靠的“物与物”联系的技术和方法。

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我们应该认真研究一下,IBM为什么提出“智慧地球、物联网和云计算”,它在概念上和目的方面与十年前所讨论的物联网有何不同。美国总统奥巴马为何说“智慧地球是长期发展和繁荣的基础,也是美国在21世纪重新获得竞争力的关键所在”?美国首先引导智慧电力,通过了十四项国家标准,以此来推电力为核心的物联网,并在能源领域把设备、系统、终端、网络注入新的“智慧”的概念。智慧电力-物联网将囊括所有和电网联结的一切电气设备,这一巨大网络的智慧化,在节约能源、提高效率、方便人类生活、工作和学习方面会作出巨大贡献。如此则把先进制造业和服务业推到新的智慧层面,不是十年前美国的一般物联网的概念,这是一次人类智慧付于“物”的。由此可见,第二种观点说物联网已过时并不准确。

近二十年来,半导体技术的进步,信息通信技术的发展,为新的物联网发展作出了贡献。它可以制造出符合不同要求和不同级别的传感器、RFID芯片及其它功能的终端。甚至在人工智能方面也有功能很强的芯片可选用。当前我们的互联网、电信网、广电网正向着三网融合的方向发展,最终将为人类提供一个“无处不在”的泛在网,为物联网的全球无缝隙连接提供了可能。现在人类已经认识到,要善待自己,首先要善待地球,因此人类与自然的联系变得空前重要,我们要随时随地感知它们,了解它们的变化,并采取措施,保护它们,也保护人类自己。

去年,IBM首先提出了“智慧地球、物联网和云计算”,而我国温也提出了“感知中国”,有的地方又提出“感知城市”,实质上都是与泛在网、物联网相关的提法,目的是推动我国在新一轮的物联网发展上占领制高点。

2 从传感器到传感网

人类很早以前就发明了传感器(Sensor),它的广义的定义是:一种能把物理量或化学量转变成可供测量的信号的器件。不过大多数情况下是指把非电量的变化转变成可测的电量变化的器件。所以,每一个传感器中都要有一个敏感元件,以便从被测物上获得所想获取的信息,敏感(光敏、压敏、热敏、湿敏等)元件随外界条件变换产生的电量可能很微弱,要经过极低噪声放大器给予线性放大再输出到需要此信息的终端上。人们有时为了解决某一个任务,需要把成百上千个传感器安装在不同地方并由网络(有线、无线)把它们联系起来,这就是常说的传感器网。随后把所获取数据有序地存储起来,并按照一定的数学方法,分析出若干有用的结果来。汶川地震时,一些危险的堤坝正是利用这些技术来监控并将获得的若干数据加以分析,从而得出险情级别而加以防范的。

仅仅采用一些传感器组成的网络仍不是我们今天所讨论的广义的物联网。上述的传感器网是一种为某种特定任务和目的而建设的专用网,传感专用网再与三网(再进一步就把电力网也含在其中)相连接并与其它各种M2M网交互信息,它的应用范围和服务内容更大、更丰富了,才会演进到新一代物联网。

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3 从传感网到物联网

现在人们对物联网的理解和定义因行业和工作的领域不同有很大差别。有人认为M2M就是物联网,它是指机器到机器,没有人介入的物联网,正如专用传感器网一样。M2M网的结构比较简单,终端(传感器)等被一些网络连接到专网,也可能连到电信网、互联网,然后与控制和数据处理中心相联构成一个网,被上述专家称为物联网。但笔者认为,当前我们讨论的物联网,是一种范围更宽、更广的或称作广义的物联网,在广义物联网中不仅是M2M(机器对机器),也包括机器与人(M2P)、人与人(P2P)、人与机器(P2M)之间广泛的通信和信息的交流。而在这个物联网中的机器(M),可以定义成网上各种物联信息所采用的可获取各类信息的终端,可以是传感器、RFID(有源、无源)、手机、PC、摄像头、电子望远镜等终端,此外也会有一些人工智能的终端。总之可以感知到人类需要的各种信息的终端,都会被连接到泛在网上,这里所说的泛在网,几乎囊括了当代各种网络,如固网、无线移动网、互联网、广电网、电力网和各种其它专网。并靠这些网络的整合把各种终端和人联系在一起,构成了一个任何时间、任何地点可以取得任何服务的物联网。这种广泛意义上的物联网是未来发展的方向,但不是说建设物联网都要大而全。

综合业内专家、研究机构提出的各种各样的物联网定义,笔者提出下述或可称为新一代基于智慧和泛在网概念下的物联网定义:“物联网是利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过互联网、电信网、广电网为主的泛在网互联进行智能计算、信息处理和知识挖掘,实现人与物、物与物的信息无缝链接与交互,实现对物理世界实时控制、管理和决策的目的。” 实际上,不同行业、不同部门、不同地区、不同应用目的的物联网建设一定要按实际需要从可行的方案出发,根据需求和投资规模以及服务范围不同选择不同终端和网络以及数据处理中心,选用不同的传输技术和终端,设计实用可行的系统,且不可从定义出发盲目追求大而全,那样会把物联网推到失败的边缘。

4 国际物联网发展现状和未来

从国际上看,欧盟、美国、日韩等国都十分重视物联网的发展,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国已把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分应用到各行各业,把感应器嵌入到全球每个角落,例如电网、交通(铁路、公路、市内交通、相关设备、工具)等物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出

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分析给出解决方案。把人类智慧赋予万物,赋予地球。美国提出“智慧地球、物联网和云计算”就是想要作为新一轮IT技术的领头羊的证明。美国在经济刺激计划中提出数百亿美元支持物联网发展,支持IBM的“智慧地球”,目前美国在RFID、FPCglobal已取得主导地位,而国防部开展的“智能微尘”更是在军事、民用两大方面对物联网进行全面控制。

在欧盟方面,按欧盟专家的说法,欧盟发展物联网先于美国,事实上欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。2009年布置的《欧盟物联网行动计划》(Internet of things——An action plan for Europe)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商,他们推动了M2M(机器与机器)的技术和服务的发展,同年又推出了《欧盟物联网战略研究线路图》。

再看亚洲日韩方面,均在2004年启动泛在网国家战略,物联网被纳入国家整体发展重点规划内容,把物联网应用、基础设施和技术产业发展列入其优先行动议程。

5 我国应踏踏实实地积极发展物联网

物联网的发展已波及国内的各行各业。一方面,我们可以看到物联网相关产业的基本面正在健康地发展;另一方面,当然也应注意尽量避免“一哄而起”和“炒作”。

我国物联网技术已有实质性进步,仅传感器一项今年产量会达到24亿只,相关仪品仪表的生产制造商有20个门类,企业达5000个,产值估计在5000亿左右。RFID在2008年已生产65.8亿元。M2M终端已超过400万,电信运营商正在以TD-SCDMA和其它3G技术为依托,努力推动其在物联网上的应用。

要避免这种一哄而起必然要有一个自然淘汰的过程,目前我国发展物联网上还要克服不少问题才能健康发展,例如:技术产业能力不强、规模经济不够大、行业间存在壁垒等。现在处处都在搞“物联网”,大量重复性工作浪费了人力、物力。因此,急需国家作出发展规划统一协调,努力引导物联网的发展和应用;必须与实际条件相结合,单纯“搭车”思想不可取;国家应指导相关领域的标准化工作,研究并提出可持续发展的新模式,寻求规模经济,在感知、传输和应用上构成向现代服务业方向发展的新物联网的生态链。此外,国家层面一开始就要注意物联网的安全、可信、隐私等重大问题,如此才能保障物联网的可持续健康发展。 ★

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