物聯網掀起技術革命

屈偉平

8月7日,國務院總理溫家寶視察中科院嘉興無線傳感網工程中心無錫研發分中心,提出“在傳感網發展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術”,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,“傳感器網絡標準工作組成立大會暨‘感知中國高峰論壇”在北京舉行,標志著傳感器網絡標準工作組正式成立,工作組未來將積極開展傳感網標準制訂工作,深度參與國際標準化活動,旨在通過標準化為產業發展奠定堅實技術基礎。

傳感網在國際上又稱為“物聯網”,物聯網(IOT,Internet of Things)是指把射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理。物聯網概念起源于比爾?蓋茨 1995 年《未來之路》一書,在《未來之路》中,比爾?蓋茨已經提及物聯網概念,只是當時受限于無線網絡、硬件及傳感設備的發展,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,國際電信聯盟(ITU)發布了《ITU互聯網報告2005:物聯網》,正式提出了“物聯網”的概念。今年奧巴馬就職演講對IBM 提出的“智慧地球”積極響應后,物聯網再次引起廣泛關注。目前,我國傳感網標準體系已形成初步框架,向國際標準化組織提交的多項標準提案被采納。 “物聯網”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系。

目前在世界各國,傳感網還處在研究和示范應用階段,一些關鍵技術還在研發過程中。在現實生活中已可見物聯網的具體應用,如遠程防盜、高速公路不停車收費、智能圖書館、遠程電力抄表、智能消防、環境監測、綠色農業、工業監測、老人護理等, 針對家庭的還僅限于健康監測和智能家居等方面。

開發循序漸進

傳感器網絡標準工作組組長、上海微系統所副所長劉海濤表示,我國的技術研發水平已處于世界前列。中科院早在10年前就啟動了傳感網研究,先后投入數億元,目前,中國與德國、美國、英國、韓國等國一起,成為國際標準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工程技術研發中心時曾表示,至少三件事情可以盡快去做,一是把傳感系統和3G中的TD技術結合起來;二是在國家重大科技專項中,加快推進傳感網發展;三是盡快建立中國的傳感信息中心,或者叫“感知中國”。

南京航空航天大學國家電工電子示范中心從事“物聯網”研究近4年,目前已經自主研制了無線傳感器網絡系統平臺,包括具有自組網特性無線傳感器節點、數據存儲和數據遠程訪問終端等。中科院寒區旱區環境與工程研究所在該平臺上進行了高寒地區生態環境無線傳感器網絡應用示范實驗。他們自主研制的“物聯網”技術已經應用于水產養殖基地環境監控系統、倉庫環境監測系統、道路交通監測系統、農田環境監測和遠程專家指導系統、高校科研開發平臺中。

中科院上海微系統與信息技術研究所是中國最早從事“物聯網”技術開發的科研機構之一。目前,該中心的傳感器產品已在上海浦東國際機場和上海世博會被成功應用,首批價值1500萬元的傳感安全防護設備銷售成功。物聯網是利用無所不在的網絡技術建立起來的。其中非常重要的技術是RFID電子標簽技術。在國家有利政策的引導下,在經濟發達省份、城市的帶動下,我國RFID在物流及其相關行業的應用正如火如荼地展開。上海是我國應用RFID比較成熟也比較快的地區,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技術管理,其中港口通道68個,發放電子車牌15000余張,識別率在99%以上。

電信運營商是整個產業發展的牽頭人。在物聯網概念正式出臺前,三家運營商都在打造3G應用,很多應用其實就是物聯網概念。如今三家運營商在物聯網上已經都有成熟的產品。中國電信將物聯網業務分成兩部分——“平安e家”和“商務領航”。面向家庭的業務“平安e家”可利用網絡傳輸,結合感應技術,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“商務領航”為業務統合名稱業務主要面向企業用戶。業務包括:車輛定位、農村信息化、漁業監控、全球眼等,用戶范圍涉及交通、司法、農林牧副漁等領域。

中國聯通的3G污水監測業務更脫離了個人消費的傳統應用領域。這項業務可以通過3G網絡,實時對水表、灌溉、水文、水質等動態數據的監測。中國聯通的這套系統還可以對空氣質量、碳排放和噪音進行監測。中國聯通在上海推出了公交卡手機,通過刷手機可以實現公交車票支付。

中國移動早在2006年就建成了集團M2M平臺,研發了無線傳感應用協議、終端標準規范等一系列技術規范和標準,提出了成熟的網絡架構,并實現了與TD的融合;該標準得到了國家重大創新專項工作的支持。中國移動的手機支付業務實際上主要是手機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備連接到電腦上,由電腦進行操控,這樣可以最大限度地節電。

巨大商機

物聯網被很多國家稱為信息技術革命的第三次浪潮。在國內市場,據易觀國際預測,僅“產業排頭兵”RFID市場領域,2009年中國市場規模將達到50億元,年復合增長率為33%,其中電子標簽超過38億元、讀寫器接近7億元、軟件和服務達到5億元。而因此催生的電信、信息存儲處理、IT服務整體解決方案市場等等,更是潛力驚人。

美國權威咨詢機構forrester預測,到2020年,世界上物物互聯的業務,跟人與人通信的業務相比,將達到30比1,僅僅是在智能電網和機場防入侵系統方面的市場就有上千億元。因此,“物聯網”被稱為是下一個萬億級的信息技術產業。

根據預測,到2035年前后,我國的傳感網終端將達到數千億個;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,使用互聯網的人數也已超過3.38億人。互聯網和無線通信網絡已成為人獲取信息和人際溝通的不可或缺的基礎設施。物聯網普及以后,用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數量將大大超過手機的數量。這將大大推進信息技術元件的生產,并增加大量的就業機會。

物聯網產業鏈大致可以分作3個層次:首先是傳感網絡,以二維碼、RFID(射頻識別技術)、傳感器為主,實現“物”的識別;其次是傳輸網絡,通過現有的互聯網、廣電網絡、通信網絡或者未來的NGN網絡(下一代網絡),實現數據的傳輸與計算;三是應用網絡,即輸入輸出控制終端,可基于現有的手機、PC等終端進行。

從最近無錫傳感網中心的傳感器產品在上海浦東國際機場應用情況看,可以稍作估算。上海浦東國際機場防入侵系統鋪設了3萬多個傳感節點,覆蓋了地面、柵欄和低空探測。多種傳感手段組成一個協同系統后,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品,國家民航局正式發文,要求全國民用機場都要采用國產傳感網防入侵系統。如果按照這個規模算,浦東機場直接采購傳感網產品金額為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,就產生了上百億的市場規模。

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。他非常自信地預言:“未來10年內,頂多十幾年的時間,物聯網一定會像現在互聯網一樣高度普及”。物聯網固然給我們構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絡實現智能交通、智能安防、智能監控、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,物聯網的發展仍有眾多問題需得到解決,如核心技術有待突破、商業模式未成型、標準無法統一、未形成經濟效益等。