物聯(lián)網(wǎng)及其在山西的應(yīng)用

　　[摘要]物聯(lián)網(wǎng)被預(yù)言為繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟浪潮。全面感知、可靠傳送、智能處理是其基本特征。物聯(lián)網(wǎng)可劃分為一個由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成的三層體系，每一層體系都有其需要解決的主要問題及關(guān)鍵技術(shù)。目前，物聯(lián)網(wǎng)在山西主要被應(yīng)用于自然生態(tài)環(huán)境、工商業(yè)和人們的日常生活方面，盡管處于起步階段，但前景廣闊。未來幾年，山西物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)結(jié)合本省實際，選擇重點領(lǐng)域進行突破：在服務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展上，要利用物聯(lián)網(wǎng)打造綠色低碳的煤炭產(chǎn)業(yè)：在服務(wù)安全發(fā)展上，要利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高煤礦安全生產(chǎn)水平；在服務(wù)和諧發(fā)展上，要利用物聯(lián)網(wǎng)改善民生。
　　[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)，山西，“三個發(fā)展”
　　[中圖分類號]F205　[文獻標識碼]A　[文章編號]1004－4175(2011)01－0078－03
　　
　　一
　　
　　1999年美國麻省理工學(xué)院首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡稱IOT)是指通過裝置在各類物體上的電子標簽、傳感器、二維碼采集信息，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將物一物、物一人相連，協(xié)同工作，從而給物體賦予智能。物聯(lián)網(wǎng)概念的提出被預(yù)言為繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟浪潮，受到各國政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視，美國、歐盟、日本等甚至將其納入國家和區(qū)域信息化戰(zhàn)略。面對當(dāng)前的國際形勢，迫切需要我們著眼于國情，早一點謀劃未來，制定我國的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，突破大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化瓶頸，應(yīng)用到國民經(jīng)濟和社會生活的各個方面，切實解決國計民生的重大問題。
　　全面感知、可靠傳送、智能處理是物聯(lián)網(wǎng)的特征。“全面感知”是指利用射頻識別(RFID)、二維碼、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等感知、捕獲、測量的技術(shù)手段隨時隨地對物體進行信息采集和獲??；“可靠傳送”是指通過各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體接人信息網(wǎng)絡(luò)，隨時隨地進行可靠的信息交互和共享；“智能處理”是指利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量的跨地域、跨行業(yè)、跨部門的數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，提升對物理世界、經(jīng)濟社會各種活動和變化的洞察力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。
　　物聯(lián)網(wǎng)可劃分為一個由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成的三層體系：
　　感知層包括二維碼標簽和識讀器、RFlD標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器和M2M終端、手持終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)關(guān)等。在感知層，要解決的主要問題及關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)遠程管理：物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量保證首先來自于有效的信息采集，因此對于傳感器、RFID讀寫器、GPS、攝像頭等感知設(shè)備的管理、對通信終端設(shè)備的管理以及對感知層子網(wǎng)、感知接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備的有效遠程管理是基本的關(guān)鍵技術(shù)。(2)低成本：低成本是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的一個重要技術(shù)，包括低成本的傳感器技術(shù)、RFID標簽技術(shù)、M2M模組技術(shù)等。(3)低功耗：低功耗是降低物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備對供電依賴，滿足更多應(yīng)用場景需要的一項關(guān)鍵技術(shù)，可以通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議來降低通信的功耗需求，或研究其他方式來進行能源補充，例如太陽能供電、生物環(huán)境供電等技術(shù)。(4)傳感器感知能力：智能傳感器、生物傳感器、MEMS是傳感器領(lǐng)域的發(fā)展方向。(5)傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化：傳感器網(wǎng)絡(luò)是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補充，其核心技術(shù)與工程技術(shù)的不斷完善是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要前提。(6)外設(shè)即插即用：外設(shè)包括傳感器、控制器、GPS、攝像頭、RFID識讀器等感知設(shè)備，外設(shè)的即插即用是實現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活部署以及對感知能力有效管理的重要技術(shù)。
　　網(wǎng)絡(luò)層首先包括各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡(luò)，這被普遍認為是最成熟的部分，除此之外還包括物聯(lián)網(wǎng)管理中心、信息中心、云計算平臺、專家系統(tǒng)等對海量信息進行智能處理的部分。也就是說，網(wǎng)絡(luò)層不但要具備網(wǎng)絡(luò)運營的能力，還要提升信息運營的能力，如對樣本庫和算法庫的部署等。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)成為普遍服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，有待突破的方向是向下與感知層的結(jié)合，向上與應(yīng)用層的結(jié)合。在網(wǎng)絡(luò)層，要解決的主要問題及關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)業(yè)務(wù)運營能力：業(yè)務(wù)運營能力包括通信能力運營與信息能力運營，不斷加強通信服務(wù)能力和信息運營能力及其相關(guān)技術(shù)，是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。(2)大規(guī)模接入：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預(yù)期是大規(guī)模接人，因此為應(yīng)對更大規(guī)模的機器通信需求，移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)必不可少。(3)碼號體系：碼號作為運營商的核心資源之一，為滿足業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展，需要提供充足的碼號資源和有效的機器尋址體系。(4)端到端Qos：物聯(lián)網(wǎng)承載的信息差異化非常大，對于不同價值的信息應(yīng)該進行區(qū)分并提供不同的服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)端到端的Qos差分服務(wù)，滿足不同業(yè)務(wù)的需求。(5)端到端安全：物聯(lián)網(wǎng)承載的信息對安全的要求差異化也比較大，對于涉及到企業(yè)生產(chǎn)、政府管理、人們生活等相關(guān)關(guān)鍵信息，有極強的端到端安全需求。
　　應(yīng)用層是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集。物聯(lián)網(wǎng)通過應(yīng)用層最終實現(xiàn)信息技術(shù)與行業(yè)的深度融合，對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有廣泛影響。應(yīng)用層的關(guān)鍵問題在于信息的社會化共享，以及信息安全的保障。在應(yīng)用層，要解決的主要問題及關(guān)鍵技術(shù)包括：(1)行業(yè)融合技術(shù)：通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與行業(yè)IT技術(shù)的有效融合是物聯(lián)網(wǎng)價值的重要體現(xiàn)。(2)應(yīng)用集成技術(shù)：包括系統(tǒng)集成技術(shù)和應(yīng)用設(shè)計、部署、維護等工程關(guān)鍵技術(shù)。
　　自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，受到全社會的極大關(guān)注。山西是全國重要的能源基地，近年來面臨的主要發(fā)展問題是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)過于單一帶來的生態(tài)環(huán)境污染嚴重、資源浪費、安全事故時有發(fā)生，特別是重特大事故突出。為此，山西省提出了建設(shè)低碳綠色新型能源基地的目標，努力實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展、安全發(fā)展、和諧發(fā)展。在“三個發(fā)展”過程中，物聯(lián)網(wǎng)大有可為。
　　目前，物聯(lián)網(wǎng)在山西的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個方面：首先是自然生態(tài)環(huán)境方面，利用傳感器監(jiān)控空間的屬性，如溫度、濕度和某種物質(zhì)的含量等，這需要很小的傳感器的高密度分布，同時還不能影響環(huán)境；其次，利用傳感器監(jiān)測追蹤特定物體，廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、設(shè)備保存、車流交通、工廠生產(chǎn)等工商業(yè)領(lǐng)域；再次，利用傳感器監(jiān)控人們?nèi)粘Ｉ钪械男袨?，這在醫(yī)療保健中得到較多應(yīng)用，比如利用傳感器監(jiān)控老年人的生活作息，一旦出現(xiàn)意外，及時通知親人和醫(yī)生等。
　　目前，物聯(lián)網(wǎng)在山西的應(yīng)用雖然較多，在各個行業(yè)、領(lǐng)域都有所表現(xiàn)，但大多是企業(yè)原有的產(chǎn)品、應(yīng)用、服務(wù)等的解決方案，真正基于新一代信息技術(shù)的、充分發(fā)揮該技術(shù)優(yōu)勢的、新的應(yīng)用形態(tài)還很難發(fā)現(xiàn)?？傮w上看，環(huán)境監(jiān)測、智能交通、城市安防、智能電網(wǎng)等行業(yè)的市場成熟度較高，這些行業(yè)傳感技術(shù)成熟，政府扶持力度大，已經(jīng)開始規(guī)?；瘧?yīng)用，市場前景廣闊，投資機會巨大，將成為未來幾年山西物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領(lǐng)域；醫(yī)療衛(wèi)生、家庭、個人等領(lǐng)域的智能傳感應(yīng)用則需要較長的時間，技術(shù)、標準均有待于進一步完善，大多數(shù)產(chǎn)品還處于試驗階段，短時間內(nèi)不會在山西大規(guī)模應(yīng)用。
　　在未來幾年內(nèi)，山西物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)重點結(jié)合本省的發(fā)展特點，選擇重點領(lǐng)域進行突破。
　　
　　(一)服務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)打造綠色低碳的煤炭產(chǎn)業(yè)。山西的優(yōu)勢在煤，山西的潛力和希望也在煤。因此，山西經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型發(fā)展離不開煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面可以發(fā)揮的作用體現(xiàn)在三個方面：
　　一是利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建現(xiàn)代煤炭物流業(yè)。山西煤炭業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中大力推進煤炭資源整合、煤礦兼并重組，使得煤炭工業(yè)規(guī)?；?、集約化、機械化、現(xiàn)代化水平明顯提升，由此也帶來對產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈管理水平的更高要求。物聯(lián)網(wǎng)通過在煤炭的整體供應(yīng)鏈體系中應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效收集煤炭運輸、庫存和銷售等環(huán)節(jié)的信息，通過綜合分析來完善和優(yōu)化供應(yīng)鏈管理體系，提高供應(yīng)鏈效率，降低了成本，使煤礦資源整合的效果得到進一步提升。
　　
　　二是利用物聯(lián)網(wǎng)進行環(huán)保監(jiān)測及能源管理。治理環(huán)境污染是轉(zhuǎn)型發(fā)展中避不開的問題。通過物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標的實時監(jiān)控。例如，在焦炭企業(yè)的排污口安裝無線傳感設(shè)備，實時監(jiān)測企業(yè)排污數(shù)據(jù)，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生，在重點污染區(qū)域部署監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，收集大氣污染數(shù)據(jù)等等，目前，電信運營商已開始推廣基于物聯(lián)網(wǎng)的污染治理實時監(jiān)測解決方案。
　　三是利用物聯(lián)網(wǎng)提高煤炭產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，將他統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于煤炭產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程監(jiān)控，可以使采集的信息和生產(chǎn)的智能控制和智能決策等系統(tǒng)相結(jié)合，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)流程。例如，在焦炭生產(chǎn)過程中，應(yīng)用傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對溫度的有效控制。
　　
　　(二)服務(wù)安全發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高煤礦安全生產(chǎn)水平、煤礦安全生產(chǎn)一直是各級政府和群眾高度關(guān)注的事情。在煤礦的安全生產(chǎn)上需要深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，堅持以人為本，牢固樹立安令發(fā)展的理念，切實轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟發(fā)展的質(zhì)量和效益。把經(jīng)濟發(fā)展建立在安全生產(chǎn)有可靠保障的基礎(chǔ)上；堅持“安全第一，預(yù)防為主、綜合治理”的方針。物聯(lián)網(wǎng)在煤礦安全生產(chǎn)管理方面可從兩個方面發(fā)揮作用：
　　一是生產(chǎn)一線的實時分析。把感應(yīng)器嵌入和裝備到礦井設(shè)備、開采巷道、礦工設(shè)備中，可以感知危險環(huán)境中工作人員、設(shè)備機器、周邊環(huán)境等方面的安全信息，將現(xiàn)有分散、獨立、單一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺提升為系統(tǒng)、開放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺，實現(xiàn)實時感知、準確辨識、快捷響應(yīng)、有效控制。在這里需要亟點解決的技術(shù)難點包括：首先是研究隧道環(huán)境下自適應(yīng)無線通訊組網(wǎng)技術(shù)，利用Ad hoe等技術(shù)實現(xiàn)終端設(shè)備的自組網(wǎng)信息傳輸，滿足苛刻通信環(huán)境下的信息互聯(lián)需求；其次是地下三三維GIS集成快速建模技術(shù)，實現(xiàn)信息分析和狀態(tài)直觀展現(xiàn)，輔助安全管理決策；第三是人員定位識別關(guān)鍵技術(shù)，理想狀態(tài)是在礦工設(shè)備中嵌入定位芯片，限于成本因素，也可考慮先增加下井人員的記錄系統(tǒng)。
　　二是安全信息的集中管理。這主要是將各個礦井的安全生產(chǎn)信息通過通信網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)匯總到政府管理部門。一方面可以避免礦方對事故的瞞報，另一方面政府部門對于事故可及時處理。在安全信息的集中管理方面并沒有突出的技術(shù)難點，做好的關(guān)鍵在于有效利用現(xiàn)有的技術(shù)手段。比如，在安全信息的發(fā)布階段，可通過短信或彩信方式直接發(fā)布到管理人員的手機上，提高信息的實時性。
　　
　　(三)服務(wù)和諧發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)改善民生按照全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的要求，在經(jīng)濟不斷增長的同時，政府還需要促進社會事業(yè)不斷進步，實施“惠民工程”。為此，可將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和城市建設(shè)相結(jié)合，建設(shè)智能城市，解決群眾關(guān)心的熱點問題、
　　一是關(guān)系民生的產(chǎn)品管理。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展看，比較成熟的是在產(chǎn)品外包裝上進行標識，以追蹤產(chǎn)品的全生命過程。對于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域(某些?？厮幤坊蜥t(yī)療設(shè)備)或關(guān)系到民生問題的某些食品或者原材料領(lǐng)域中對產(chǎn)品歷史追溯要求非常高的產(chǎn)品，可通過強制使用“智能標簽”并加以必要的應(yīng)用補貼，解決目前的產(chǎn)品管理混亂問題，
　　二是智能城市交通。目前的交通管理主要是通過設(shè)置在各個道路交通口的視頻信息收集，或者通過指示牌對路過的司機進行前方路段的提示，這兩種方式對于解決擁堵的效果有限。智能的城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的目標是將整個城市內(nèi)的車輛和道路信息統(tǒng)一實時收集起來，并通過數(shù)據(jù)中心計算出實時最優(yōu)的交通指揮方案和車行路線，再通過通信網(wǎng)絡(luò)指揮交通信號和向熱點路段的司機發(fā)布車行路線建議，實現(xiàn)有效的疏導(dǎo)。
　　
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