物聯(lián)網(wǎng)及其在應急管理中的應用

董向東 王文行 李建彬

摘要：物聯(lián)網(wǎng)誕生于1999年，普及于2005年，發(fā)展于2009年至今，已被廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、醫(yī)療、物流、安防、建筑、管理、公共服務等領域。充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，推進物聯(lián)網(wǎng)在應急管理中的應用是提高應急綜合管理能力和水平、推進國家治理能力現(xiàn)代化的重大舉措。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；應急管理；應用

中圖分類號：F49文獻標志碼：A

0引言

1990年，世界上第一個網(wǎng)絡可樂販售機在美國施樂公司誕生，這是最早出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)原型實踐機，但是人們只是把它當作一個新穎的產(chǎn)品。第二年，美國麻省理工學院的Kevin Ashton教授首次創(chuàng)造性的提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。1995年，比爾蓋茨在《未來之路》一書中應用了物聯(lián)網(wǎng)一詞，但受限于人們認識能力限制，并未引起廣泛關注。1999年，美國麻省理工學院建立世界上第一個“自動識別中心”，并提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡互聯(lián)”的重大判斷，同時還具體闡明物聯(lián)網(wǎng)是建立在物品編碼、RFID技術和互聯(lián)網(wǎng)基礎之上的。2003年美國《技術評論》雜志報出：“傳感網(wǎng)絡技術將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g之首”。2005年11月17日在日內(nèi)瓦舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，“物聯(lián)網(wǎng)”正式進入全球視野，開始廣泛傳播，此時，物聯(lián)網(wǎng)定義和覆蓋范圍都有了進一步拓展，不再只是當初僅僅基于RFID技術的物聯(lián)網(wǎng)，它還包括所有物品的聯(lián)網(wǎng)和應用。我國對物聯(lián)網(wǎng)的關注程度是世界上任何一個國家都不可比擬的，2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”，并把物聯(lián)網(wǎng)作為新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)寫入政府工作報告。盡管物聯(lián)網(wǎng)是一個外來詞，但它已經(jīng)成為“中國制造”的標簽。今天，傳感器種類和數(shù)量極速爆增，感知的范圍不斷擴展，感知的內(nèi)容越來越豐富，感知的數(shù)據(jù)越來越龐大，感知的場景越來越豐富多彩。

1物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，縮稱IOT），目前普遍公認的定義是：“通過利用射頻識別、紅外感應器、手機、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。”簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，IT行業(yè)又稱泛互聯(lián)，大意是物物相連，萬物萬聯(lián)。這就充分表明物聯(lián)網(wǎng)的基礎和核心仍是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上將其用戶端延伸和擴展到任何物與物之間，實現(xiàn)物與物、人與物、人與人之間隨時隨地的信息交互。物聯(lián)網(wǎng)的最終目標是無限連接世界、無限感知世界、無限智慧服務。

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術，主要解決的是物品與物品、人與物品、人與人的連網(wǎng)和交互問題，當前正在加速進入“跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展”的新階段。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)“十二五”、“十三五”規(guī)劃，以及“2017年物聯(lián)網(wǎng)市場晴雨表”，物聯(lián)網(wǎng)在我國政府的大力支持下，在各種產(chǎn)業(yè)政策的配套下，應用領域不斷延伸到公共部門、公共醫(yī)療、商品零售、交通能源、公共事業(yè)、運輸物流、健康醫(yī)療、工業(yè)制造、智能環(huán)境等。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，2018年市場規(guī)模達成1.15萬億元，2020年市場規(guī)模突破2萬億元。從“十四五”發(fā)展態(tài)勢看，物聯(lián)網(wǎng)依然是最被關注的熱門話題，在大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能的推動下，云計算加快物聯(lián)網(wǎng)的平臺建設，大數(shù)據(jù)推動物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析，人工智能促進物聯(lián)網(wǎng)的推廣應用，但人工智能始終處在物聯(lián)網(wǎng)的最高層，是物聯(lián)網(wǎng)能否發(fā)揮巨大價值的關鍵所在，可以說萬物互聯(lián)的背后必然是萬物智能。

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G發(fā)展，新型基礎建設全面啟動，物聯(lián)網(wǎng)全行業(yè)爆發(fā)，將進一步加速物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的深度融合，使物聯(lián)網(wǎng)獲得更加豐富的創(chuàng)新應用場景（包括應急管理），如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智慧城市、智慧校園、智能家居、智慧交通和各種智能可穿戴設備等，這無疑將會引發(fā)新一輪工業(yè)革命，極大地拓展物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展空間，具有廣闊的發(fā)展前景。

2物聯(lián)網(wǎng)總體架構及關鍵技術

目前，物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個大家普遍公認的總體架構，但從功能角度來講，可以劃分為：感知層、網(wǎng)絡層、平臺層、應用層四個部分（如圖1所示）。由下至上依次為：感知層、網(wǎng)絡層、處理層和應用層。

由圖1可知，人們平常所說的物聯(lián)網(wǎng)實際上就是一個個網(wǎng)絡專用機的應用，是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)信息的承載體，目的是讓具有單獨功能的一個個普通實物實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享。具體講就是把具體實物接入互聯(lián)網(wǎng)，最終實現(xiàn)物品間、人物間的全面信息交互。所以，物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上還是互聯(lián)網(wǎng)，連接對象不僅僅是傳統(tǒng)的桌面電腦、平板、服務器、筆記本等通用型計算機，還有一個個結構更單一、功能更多樣、功耗更低的嵌入式專用外圍設備，解決的核心問題是“信息化”。因此，只要有硬件或產(chǎn)品通過無線、有線方式連上互聯(lián)網(wǎng)，并發(fā)生數(shù)據(jù)交互，我們通常都可以把它稱作物聯(lián)網(wǎng)。

2.1射頻識別技術

射頻識別技術（Radio Frequency Identification，通常縮稱RFID），是一種簡單的無線系統(tǒng)，RFID技術讓物品能夠“開口說話”，即可跟蹤性，這就讓人們可以隨時遠距離掌握物品的準確位置及其周邊環(huán)境變化。物聯(lián)網(wǎng)RFID的這一特性可以幫助管理使用者遠程及時了解情況，采取措施、減少損失、節(jié)省勞力、降低成本，提高工作效率。

2.2傳感網(wǎng)

傳感網(wǎng)是一個系列化、一體化的微型器件系統(tǒng)，集成了信息的獲取、加工、分析、處理、執(zhí)行等多項功能于傳感系統(tǒng)中，從而使傳感系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性大大增強，響應速度、自動化程度、智能化水平都有了大幅度地提升，使人們逐步進入一個被“物”化的網(wǎng)絡世界之中。將來，食品蔬菜會向顧客介紹“自己”是否“綠色安全”；冰箱能“告訴”主人怎樣搭配能炒幾個菜；衣服會“告訴”洗衣機放多少洗衣粉和水最經(jīng)濟；文件夾會“檢查”忘帶了什么重要文件。

2.3M2M

M2M是Machine-to-Machine的縮稱，還包括Manto-Machine、Man-to-Man，是一種通過機器終端進行智能交互的物聯(lián)網(wǎng)應用服務。例如，戴上智能手表，就可以隨時隨地查詢血糖、血壓、心跳；智能化住宅建設后，就可以遠程了解和控制家中門窗、窗簾、電氣、水表、氣閥等安全狀況。

2.4云計算

云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要基礎和前提，其核心思想是通過不斷提高“云”的計算能力和存儲能力，從而減輕用戶終端的計算和存儲負擔，使其簡化成一個只具有單純顯示功能的多源信息輸入輸出設備，實現(xiàn)按需方便快捷地享受“云”強大的計算和存儲資源，為人們的各項活動提供智力支撐和應用服務。

2.5嵌入式技術

嵌入式技術集成了計算機軟硬件資源、傳感技術、電子應用為一體的綜合技術，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術。可以用人體來這樣比喻，傳感器相當于物聯(lián)網(wǎng)的眼睛、耳朵、鼻子、皮膚等感覺器件，互聯(lián)網(wǎng)相當于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，用來傳遞信息，而嵌入式技術則是物聯(lián)網(wǎng)的大腦，在接收到信息后要進行分析加工處理，處理結果經(jīng)過運動系進行具體執(zhí)行，實現(xiàn)對“萬物”狀態(tài)和行為的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管理、控制、經(jīng)營”。

3物聯(lián)網(wǎng)的重要功能

3.1整體感知

主要利用各種先進技術和設備，如射頻識別、二維碼、智能傳感器等，通過實時采集“物”的各種物理、化學、生物、位置、行為等特征，達到對“物”的屬性、狀態(tài)、變化方式和特性的全方位整體知覺和敏感，并以一定方式表示出來。應急中主要是對各種應急環(huán)境、人、物的常態(tài)或非常態(tài)狀況的全方位感知，及時掌握動態(tài)信息。

3.2可靠傳輸

主要是把對“物”的全方位整體感知信息通過互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡實時、準確地從時間（或空間）上的一點傳送到另一點，以備進行處理、分析、加工。具體包括發(fā)送、傳輸、接收等環(huán)節(jié)。應急中主要是對全方位整體知覺和敏感信息的快速傳遞。

3.3處理信息

在已有信息的基礎上，把獲取的“物”的屬性、狀態(tài)、變化的信息通過綜合分析，去粗取精，去偽存真，進行智能加工處理，產(chǎn)生新的信息，形成新的認識、判斷，形成最終的決策和策略。應急中主要是形成對各種狀況的綜合判斷、決策、處置策略等，實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)測、預警、調(diào)整、控制的智能化，服務于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、商貿(mào)、物流等生產(chǎn)、生活、管理的需要。

3.4施效信息

主要是讓新的認識、判斷、決策最終發(fā)揮效用的過程。施效信息有多種表現(xiàn)形式，如顯示、調(diào)整、行動、落實等。在應急中主要是調(diào)節(jié)事物狀態(tài)、變換方式，使對象恢復預先設計狀態(tài)或調(diào)整達到最佳狀態(tài)，最大限度減少損失。

4物聯(lián)網(wǎng)在應急管理中的應用

物聯(lián)網(wǎng)應用領域十分廣闊，幾乎涵蓋日常工作學習生活管理的方方面面，當然，應急管理也不例外，已經(jīng)嶄露頭角，將會大顯神通。

物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)全安全要素的實時監(jiān)測與智能化處理，構建一個涵蓋事前預警、事中處置與事后備查的服務型智能物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預警處理平臺，通過實時監(jiān)測、主動監(jiān)管與處置相結合，實現(xiàn)由被動管理向主動應急方式轉變，降低應急管理成本，減少安全事故發(fā)生，為安全發(fā)展保駕護航。

4.1智能物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預警平臺建設

智能應急監(jiān)測預警平臺是應急管理的基礎性建設，由物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺與物聯(lián)網(wǎng)預警APP兩部分組成。監(jiān)控平臺主要功能是：多源信息的實時采集、傳輸、存儲、加工、分析、評判、決策、處理，及時分級預警報警等。物聯(lián)網(wǎng)預警APP主要功能是：歷史數(shù)據(jù)比對、實時風險預警以及動態(tài)監(jiān)測控制處置等。

4.2在線感知

在全過程應急管理中，物聯(lián)網(wǎng)相當于給應急裝上了“千里眼”“順風耳”“感覺器官”，能夠遠程隨時對可能的高危行業(yè)在生產(chǎn)、存儲、充裝、使用等全過程和關鍵環(huán)節(jié)、重點防范區(qū)域及周邊環(huán)境進行感知，實時監(jiān)測監(jiān)控、定位跟蹤、自動識別、預警報警、分析決策、指揮處置，形成視頻、音頻、壓力、液位、溫度、濕度、關鍵工藝、位置變化、有毒有害物、易燃易爆氣體狀況、環(huán)境風速、風向、氣溫、雨量、酸堿度等全方位的信息大數(shù)據(jù)庫，為下一步數(shù)據(jù)分析提供支撐。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控預警APP可根據(jù)后臺提供的數(shù)據(jù)形成24 h狀況在線服務，并通過Android手持終端及時推送給安全管理人員、相關領導，隨時掌握行業(yè)、企業(yè)安全現(xiàn)狀，也可通過視頻查看生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的實時狀態(tài)，有效解決因會議外出等活動而無法掌握實情的尷尬問題。

4.3自動預警報警

在日常應急管理中，當傳感器監(jiān)測的環(huán)境感知參數(shù)（包括人的行為）一旦超過常態(tài)或預設臨界點時，立即自動預警報警，啟動保護裝置，采取保護措施。例如，當某個傳感發(fā)生預警，平臺會出現(xiàn)聲光提醒，對應位置的攝像系統(tǒng)則立刻彈出現(xiàn)場視頻。與此同時，系統(tǒng)自動將報警轉化為短消息，分級報送到各級負責人、分管領導、監(jiān)管人員的手機上提示及時處置，實現(xiàn)遠程維護和在線調(diào)整等工作，避免事故發(fā)生。自動預警報警是樹立預防為主理念、應急關口前移，提升源頭治理的信息化體現(xiàn)，給應急管理贏得“第一時間”，為實現(xiàn)“五早”防控措施奠定基礎。

4.4智能分析

通過應急物聯(lián)網(wǎng)平臺對收集的多源感知數(shù)據(jù)（包括環(huán)境、行為、設施、管理、預案等）進行人工智能處理，自動識別、評估、分析，判斷，形成綜合分析報告，并在多維態(tài)勢可視化系統(tǒng)中形成各種專業(yè)圖層并呈現(xiàn)出來，同時推送給相關的單位、部門、個人、管理者進行相關應對。若情況嚴重，需要處置，則自動生成處置需要報告單，涵蓋處置涉及的單位、部門，需要的人、財、物及數(shù)量信息，供應急決策人員參考。

4.5指揮調(diào)度

災害發(fā)生后，物聯(lián)網(wǎng)傳送的現(xiàn)場多維態(tài)勢信息呈現(xiàn)在可視化系統(tǒng)大屏幕上，指揮中心參考智能分析迅速形成應急決策和處置方案措施，并通過語音短信及實時對講等下達指揮命令。隨著指揮命令的下達，各項處置活動的展開，現(xiàn)場情況的不斷變化，根據(jù)傳回的現(xiàn)場數(shù)據(jù)智能分析，形成新的嚴重危險區(qū)域、危險區(qū)域、安全區(qū)域圖層標識，遠程調(diào)度救援人員不斷到達指定位置作業(yè)或向某區(qū)域集結。例如，當物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)掃描到肉眼無法察覺的高溫點時，系統(tǒng)會自動生成標識，由指揮人員下達命令或系統(tǒng)自動下達語音短信來及時移動或調(diào)整水槍位置。若建筑物有垮塌風險時會迅速繪制出嚴重危險區(qū)域標識，并針對不同位置的救援人員發(fā)出撤離命令或自動生成撤離短信，調(diào)度現(xiàn)場人員快速向指定的安全位置集結。

4.6現(xiàn)場救援

可根據(jù)參加救援搜索人員的肩掛智能終端傳回的數(shù)據(jù)，動態(tài)形成已搜索區(qū)域的圖層，現(xiàn)場指揮人員在電子沙盤上可直觀的發(fā)現(xiàn)未搜索到的盲區(qū)，下達相關命令。這樣，現(xiàn)場指揮員通過電子沙盤就能及時掌握救援搜索全局，有針對性的下達命令，防止救援出現(xiàn)盲區(qū)，從而提高救援的速度、質(zhì)量和效率，最大限度地挽救生命，保護受災群眾的安全。

總之，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，更高級的AI將被整合到應急管理系統(tǒng)中，將在智慧應急、智慧城市、智慧交通、智能生產(chǎn)中發(fā)揮更重要的作用。

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