物聯(lián)網(wǎng)掀起技術(shù)革命

屈偉平

8月7日,國務(wù)院總理溫家寶視察中科院嘉興無線傳感網(wǎng)工程中心無錫研發(fā)分中心,提出“在傳感網(wǎng)發(fā)展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術(shù)”,并且明確要求盡快建立中國的傳感信息中心,或者叫“感知中國”中心。9月11日,“傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組成立大會暨‘感知中國高峰論壇”在北京舉行,標(biāo)志著傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組正式成立,工作組未來將積極開展傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作,深度參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動,旨在通過標(biāo)準(zhǔn)化為產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅實技術(shù)基礎(chǔ)。

傳感網(wǎng)在國際上又稱為“物聯(lián)網(wǎng)”,物聯(lián)網(wǎng)(IOT,Internet of Things)是指把射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)概念起源于比爾?蓋茨 1995 年《未來之路》一書,在《未來之路》中,比爾?蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念,只是當(dāng)時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展,并未引起重視。2005年,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上,國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。今年奧巴馬就職演講對IBM 提出的“智慧地球”積極響應(yīng)后,物聯(lián)網(wǎng)再次引起廣泛關(guān)注。目前,我國傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系已形成初步框架,向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交的多項標(biāo)準(zhǔn)提案被采納。 “物聯(lián)網(wǎng)”更進一步引入了人與物之間的交流,使得人們可以在任意時間、任意地點與任何物品相聯(lián)系。

目前在世界各國,傳感網(wǎng)還處在研究和示范應(yīng)用階段,一些關(guān)鍵技術(shù)還在研發(fā)過程中。在現(xiàn)實生活中已可見物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用,如遠(yuǎn)程防盜、高速公路不停車收費、智能圖書館、遠(yuǎn)程電力抄表、智能消防、環(huán)境監(jiān)測、綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)測、老人護理等, 針對家庭的還僅限于健康監(jiān)測和智能家居等方面。

開發(fā)循序漸進

傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組組長、上海微系統(tǒng)所副所長劉海濤表示,我國的技術(shù)研發(fā)水平已處于世界前列。中科院早在10年前就啟動了傳感網(wǎng)研究,先后投入數(shù)億元,目前,中國與德國、美國、英國、韓國等國一起,成為國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主要國家之一。8月7日,溫家寶總理在無錫考察中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時曾表示,至少三件事情可以盡快去做,一是把傳感系統(tǒng)和3G中的TD技術(shù)結(jié)合起來;二是在國家重大科技專項中,加快推進傳感網(wǎng)發(fā)展;三是盡快建立中國的傳感信息中心,或者叫“感知中國”。

南京航空航天大學(xué)國家電工電子示范中心從事“物聯(lián)網(wǎng)”研究近4年,目前已經(jīng)自主研制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺,包括具有自組網(wǎng)特性無線傳感器節(jié)點、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程訪問終端等。中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所在該平臺上進行了高寒地區(qū)生態(tài)環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示范實驗。他們自主研制的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖基地環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、倉庫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、道路交通監(jiān)測系統(tǒng)、農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測和遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)系統(tǒng)、高?？蒲虚_發(fā)平臺中。

中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所是中國最早從事“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)開發(fā)的科研機構(gòu)之一。目前,該中心的傳感器產(chǎn)品已在上海浦東國際機場和上海世博會被成功應(yīng)用,首批價值1500萬元的傳感安全防護設(shè)備銷售成功。物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的。其中非常重要的技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。在國家有利政策的引導(dǎo)下,在經(jīng)濟發(fā)達省份、城市的帶動下,我國RFID在物流及其相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用正如火如荼地展開。上海是我國應(yīng)用RFID比較成熟也比較快的地區(qū),上海港外高橋一至五期以及洋山港、蘆潮港的集裝箱貨車已全部采用RFID技術(shù)管理,其中港口通道68個,發(fā)放電子車牌15000余張,識別率在99%以上。

電信運營商是整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牽頭人。在物聯(lián)網(wǎng)概念正式出臺前,三家運營商都在打造3G應(yīng)用,很多應(yīng)用其實就是物聯(lián)網(wǎng)概念。如今三家運營商在物聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)都有成熟的產(chǎn)品。中國電信將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)分成兩部分——“平安e家”和“商務(wù)領(lǐng)航”。面向家庭的業(yè)務(wù)“平安e家”可利用網(wǎng)絡(luò)傳輸,結(jié)合感應(yīng)技術(shù),為用戶提供以家庭為單位的安防、看護、緊急呼叫等功能。而以“商務(wù)領(lǐng)航”為業(yè)務(wù)統(tǒng)合名稱業(yè)務(wù)主要面向企業(yè)用戶。業(yè)務(wù)包括:車輛定位、農(nóng)村信息化、漁業(yè)監(jiān)控、全球眼等,用戶范圍涉及交通、司法、農(nóng)林牧副漁等領(lǐng)域。

中國聯(lián)通的3G污水監(jiān)測業(yè)務(wù)更脫離了個人消費的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。這項業(yè)務(wù)可以通過3G網(wǎng)絡(luò),實時對水表、灌溉、水文、水質(zhì)等動態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測。中國聯(lián)通的這套系統(tǒng)還可以對空氣質(zhì)量、碳排放和噪音進行監(jiān)測。中國聯(lián)通在上海推出了公交卡手機,通過刷手機可以實現(xiàn)公交車票支付。

中國移動早在2006年就建成了集團M2M平臺,研發(fā)了無線傳感應(yīng)用協(xié)議、終端標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等一系列技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),提出了成熟的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并實現(xiàn)了與TD的融合;該標(biāo)準(zhǔn)得到了國家重大創(chuàng)新專項工作的支持。中國移動的手機支付業(yè)務(wù)實際上主要是手機SIM卡的更換,由普通SIM卡更換為 RFID-SIM卡,而不需要對手機進行更換。用戶在消費時,只需要將手機從接收器上輕輕一掃,就可以方便進行各種購物,以及獲得詳細(xì)的費用清單。

在北京,西門子總部里面所有的燈光都是智能控制的,員工在進入辦公室后頭頂上的燈自動打開,離開位置后頭頂上的光源則自動關(guān)閉。如果外面的陽光太過強烈,窗簾則自動拉下,各個光源都是通過自動感性設(shè)備連接到電腦上,由電腦進行操控,這樣可以最大限度地節(jié)電。

巨大商機

物聯(lián)網(wǎng)被很多國家稱為信息技術(shù)革命的第三次浪潮。在國內(nèi)市場,據(jù)易觀國際預(yù)測,僅“產(chǎn)業(yè)排頭兵”RFID市場領(lǐng)域,2009年中國市場規(guī)模將達到50億元,年復(fù)合增長率為33%,其中電子標(biāo)簽超過38億元、讀寫器接近7億元、軟件和服務(wù)達到5億元。而因此催生的電信、信息存儲處理、IT服務(wù)整體解決方案市場等等,更是潛力驚人。

美國權(quán)威咨詢機構(gòu)forrester預(yù)測,到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù),跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比,將達到30比1,僅僅是在智能電網(wǎng)和機場防入侵系統(tǒng)方面的市場就有上千億元。因此,“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)預(yù)測,到2035年前后,我國的傳感網(wǎng)終端將達到數(shù)千億個;到2050年,傳感器將在生活中無處不在。目前,我國已有6.8億移動電話用戶,使用互聯(lián)網(wǎng)的人數(shù)也已超過3.38億人。互聯(lián)網(wǎng)和無線通信網(wǎng)絡(luò)已成為人獲取信息和人際溝通的不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)普及以后,用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機的數(shù)量。這將大大推進信息技術(shù)元件的生產(chǎn),并增加大量的就業(yè)機會。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈大致可以分作3個層次:首先是傳感網(wǎng)絡(luò),以二維碼、RFID(射頻識別技術(shù))、傳感器為主,實現(xiàn)“物”的識別;其次是傳輸網(wǎng)絡(luò),通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者未來的NGN網(wǎng)絡(luò)(下一代網(wǎng)絡(luò)),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算;三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),即輸入輸出控制終端,可基于現(xiàn)有的手機、PC等終端進行。

從最近無錫傳感網(wǎng)中心的傳感器產(chǎn)品在上海浦東國際機場應(yīng)用情況看,可以稍作估算。上海浦東國際機場防入侵系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬多個傳感節(jié)點,覆蓋了地面、柵欄和低空探測。多種傳感手段組成一個協(xié)同系統(tǒng)后,可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。由于效率高于美國和以色列的防入侵產(chǎn)品,國家民航局正式發(fā)文,要求全國民用機場都要采用國產(chǎn)傳感網(wǎng)防入侵系統(tǒng)。如果按照這個規(guī)模算,浦東機場直接采購傳感網(wǎng)產(chǎn)品金額為4000多萬元,加上配件共5000萬元,全國近200家民用機場如果都加裝防入侵系統(tǒng),就產(chǎn)生了上百億的市場規(guī)模。

國家信息化咨詢委員會委員、著名信息化專家高新民這樣強調(diào)。他非常自信地預(yù)言:“未來10年內(nèi),頂多十幾年的時間,物聯(lián)網(wǎng)一定會像現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一樣高度普及”。物聯(lián)網(wǎng)固然給我們構(gòu)建了一個十分美好的藍圖,在未來,我們可以想象通過物物相連的龐大網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能交通、智能安防、智能監(jiān)控、智能物流以及家庭電器的智能化控制。但從目前全球狀況來看,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍有眾多問題需得到解決,如核心技術(shù)有待突破、商業(yè)模式未成型、標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一、未形成經(jīng)濟效益等。