发布时间:2023-10-10 17:16:29
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中图分类号:TN401 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)12-00-03
0 引 言
物联网(Internet of Things)这个词,国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID(射频识别)技术时最早提出来的[1]。在2005年国际电信联盟(ITU)的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,RFID技术、传感器技术和嵌入式智能技术成为物联网的基础使能性技术 [2]。
电子产品代码(Electronic Product Code ,EPC)是早期国际上典型的物联网概念模型,它的本质就是RFID技术加互联网[3]。由图1可以看出,物联网的技术源头即为RFID技术。
图1 物联网概念演进
RFID技术位于物联网技术架构体系的感知层,是物联网技术中的关键技术。它是一种非接触式的自动识别技术,识别工作无须人工干预,RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。一套完整的RFID系统,是由读写器、电子标签及应用软件系统三个部份所组成[4]。
与传统识别方式相比,RFID技术无需直接接触,无需光学可视,无需人工干预即可完成信息输入和处理,操作方便快捷[5]。随着技术的发展与市场的成熟,RFID技术被广泛应用于交通、安防、物流、零售、电力、金融、环保、医疗等各个行业[6]。RFID技术的应用的广泛性及其潜在的市场价值使得对此技术的研究显得尤为重要。
专利作为知识产权中科技含量高的重要组成部分,对于知识产权战略的实施和企业的研发活动有重要意义。由于专利成为研发重点和主要的技术保护措施,专利分析也成为国家和企业需要重视的主要事务[7]。
专利情报分析就是采用科学的方法对专利文献中包含的信息通过科学的加工、整理与分析,进行深度挖掘与剖析,形成具有较高技术与商业价值的专利情报,助于分析技术分布态势,掌握技术研发的历史起源、当前状况和未来趋势,从而为技术创新活动进行科学合理的定位[8]。
专利计量分析是指利用数学和统计学的方法运用在专利研究中,以探索和挖掘专利文献的结构数量以及变化规律等内在价值的计量方法[9]。计量专利分析需要针对大量的专利文献进行统计分析处理 。
专利计量分析可以追踪技术路线演进,洞察行业技术的发展状况,依此来预测技术发展趋势技术活动重点和空白点以及挖掘技术创新机会。可辨认明显或潜在的竞争对手监测竞争环境制定竞争策略,为行业竞争情报分析竞争态势判断和竞争力测度提供重要应用工具[10]。
本文对RFID技术专利申请量趋势、技术产出区域分布、专利申请类型及法律状态、专利历史法律事件和在华申请人排名分别进行了计量与分析。
1 中国RFID专利申请量趋势分析
由图2可知,我国在RFID技术的研究起步于20世纪90年代,自2002年起RFID专利申请量迅速增长,特别是近几年专利数量增长得非常快。这反映出研发团体对该技术的关注度持续增加,同时该技术在我国是专利保护的热点,市场竞争较为激烈。我国近年RFID专利申请量仍然保持较高速度增长。
图2 中国RFID技术历年专利申请量趋势
1997至2001年间我国RFID技术专利出现了一个增长的高峰期,其增长率数值很高,说明RFID技术在该时期发展迅速。同时增长率变化较大,主要原因是专利数量基数相对较小的缘故。2001年至2005年,随着RFID技术成为全球的研究热点,我国该领域专利申请数增长态势迅猛。2006年至2008年专利申请数增长趋势放缓。2009至2011年,随着物联网开始进入人们的视野,RFID专利申请数增长率又迎来了一个小的高峰,而 2012年至2013年,随着该领域技术的不断成熟与完善,专利申请数增长速度又逐步趋于缓和,说明RFID技术已经逐步成熟。
2 RFID技术国内产出区域分布
由图3可见,广东省、上海市、北京市、江苏省是国内最为主要的技术产出地区。其中广东省的申请量最大,这与广东省RFID相关企业比较多有关。而北京市和上海市的研发机构比较集中,这两个地区的专利产出量也比较大。江苏省RFID技术发展速度最快。从全国整体水平看,广东省仍然是国内RFID技术最具竞争实力的地区。
图3 RFID技术主要国内产出区域份额
近几年广东省和上海市RFID技术申请份额逐年下降,北京市保持平稳略有增加。江苏省则发展迅猛,所占份额迅速增加。处于西部地区的四川省的增长速度不容小觑,与我国西部大开发的发展战略相吻合。
沿海省份中江苏省发展势头最为迅猛,紧随其后的浙江省与山东省份额增长态势良好,福建省天津市份额比例变化则比较平稳。虽然台湾省RFID技术发展较早,但是由于近年来内地各省市RFID技术的迅速发展而导致所占份额稳中有降。
3 RFID专利申请类型及法律状态
图4数据显示,目前我国RFID专利类型中,发明专利数量最多超过9 000件,而实用新型专利只有7 000多件,外观专利较少不到1 000件。我国RFID专利主要集中在发明和实用新型专利上。
图4 RFID专利申请类型及法律状态
结合专利法律状态可以看出在我国RFID专利中,有权专利主要集中在实用新型专利中,发明专利的有效专利比例较低,大约是实用新型专利的1/3。我国法律状态为审中的专利几乎都集中在发明专利中,主要原因是发明专利审核周期长的缘故。同时也说明近期我国RFID专利中发明专利的比例有较大幅度的增加。在失效专利中发明专利数量大约是实用新型专利数量的2倍。
4 RFID专利历史法律事件分析
图5数据为我国RFID专利更为详细的法律历史状态。专利申请被驳回的共558件,驳回率为3%,驳回率较低。专利申请权、专利权转移数量为865件,专利实施许可合同备案数量为162件,共转移转化1 072件,转移转化率为6%,转移转化率较低。实质审查请求生效7 945件,该项只针对发明专利有效,说明我国发专利审查周期较长。结合授权专利数来看,近年来RFID技术专利申请主要为发明专利的申请。
图5 RFID技术专利历史法律事件
5 RFID专利在华申请人排名
图6数据显示,在排名前十的在华申请人中,有7位为企业申请人,其中有4位为外国企业申请人。还有2位为高校申请人,1位为个人申请人。
图6 RFID专利在华主要申请人
排名前三位的均是中国企业,说明在RFID技术方面中国企业是研发和专利保护的主力军。四个外国企业分别为2个日本企业,1个美国企业和1个欧洲企业,说明外国企业十分重视RFID技术在中国的专利布局,在RFID技术方面外国企业的实力不容小觑。对于亚洲国家而言,日本在RFID技术方面具备较强的优势。同时高校已开始对RFID技术研发和专利保护进行有益的探索,并且取得了较好的成绩。
6 研究结论
由RFID专利申请量趋势来看我国RFID技术正处于高速成长区,该技术目前是物联网技术的研究热点。通过增长率的分析可以看出近年来增速有所放缓,RFID技术的研究正逐步进入成熟区。
通过RFID技术国内产出区域分布的分析可以看出RFID技术区域发展不平衡。广东、台湾省起步较早,沿海地区发展速度迅猛,尤其是江苏省发展速度最快,主要原因是2009年国务院批准在无锡建设国家级传感网创新示范区,为江苏省RFID技术发展带来良好的契机。近年来四川省RFID技术发展异军突起,这又与当前我国的西部大开发政策相吻合。因此RFID技术区域发展与国家政策导向有着密不可分的关系。
通过RFID技术专利申请类型及法律状态分析可以看出,尽管发明专利所占份额超过50%,但是发明有权专利只有实用新型有权专利的1/3,而发明失效专利却是实用新型失效专利的2倍。说明当前我国RFID技术专利水平还有待提高。
通过RFID技术历史法律事件分析,可知我国RFID技术专利转移转化率为6%,这说明我国大部分RFID技术专利未被利用,仍处于“沉睡”状态,产业化水平有待大大加强。同时进一步说明我国RFID专利水平还有待提高。
由RFID专利在华申请人排名可以看出对于物联网关键技术的RFID技术各国都非常重视,对于该技术在我国的专利布局的竞争也十分激烈。我国目前该技术的研发和专利保护暂时处于领先地位,今后一段时期内这种局面势必会继续持续下去。
参考文献
[1] 钱志鸿,王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报,2012(5):1023-1026
[2] 孙其博,黎,范春晓,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010(6):12-21
[3] 宁焕生,徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报,2010,38(11):2590-2599
[4]李泉林,郭龙岩.综述RFID技术及其应用领域[J].RFID技术与应用,2006,1(1):51-62
[5]李顺泉.浅析RFID技术的现状及发展趋势[J].世界标准信息,2007(7):30-34
[6]李彬,陈攀.基于专利数据的RFID技术趋势分析[J].现代情报,2011,31(7):81-84
[7]郭婕婷,肖国华.专利分析方法研究[J].情报杂志,2008,27(1):12-14
中图分类号:TP391.44
回顾历史,不知是巧合还是有意,在大的危机之后,总会有新的行业诞生,引领和支撑经济的复苏、发展,从而带动社会进入新的经济上升周期。20世纪末,一系列新兴市场遭受金融危机的冲击后,诞生了互联网这一新兴行业。而在这次人类历史上数一数二的金融危创余波未了时,在人们热切关注新能源行业发展时,又出现―个新名词和新概念:物联网。物联网逐渐成为了人们心中的“救世主”,尽管仍有一些学术界或者技术精英对这种说法莫衷一是,但不可否认的是,包括美国在内的一些国家正在试图通过“物联网”走出经济的泥潭。信息产业的每一次跨越都不是技术上的偶然发明,而是国家发展战略结出的硕果。
1 物联网的国际国内发展情况
在美国,奥巴马就职后提出了“智慧地球”的概念。这里的“智慧”实事并非指人类大脑独有的智慧,而是科技智慧、信息智慧。其是利用新一代信息技术来改变各行各业,即把各个领域连接在一起,形成一张大网,也是所谓的“物联网”,然后利用超级计算机进行整合,达到“智慧”的目的。当然,欧洲国家也在马不停蹄的研究物联网,2009年6月18日,欧盟提交《物联网行动计划》,标志着物联网成为应用领域的重要战略方向。从国际上看,欧盟、美国、日本等都十分重视物联网,并且已作了大量研究开发和应用工作。我国在“物联网”的发展上也给予了高度重视,比如《国家中长期科学与技术发展规划》、移动无线通信网等项目都体现了我国对物联网技术的重视。近年来,我国在物联网技术上付出了巨大的努力,并取得了一定的研究进展,可以说我们在国际上已经有了一定的话语权。但同时也要看到,中国物联网技术仍然不够成熟,需要持续不断地努力。
2 物联网技术研究进展
IBM在物联网技术领域有着非常大的话语权,一直充当着物联网技术发展的先行军。IBM首席执行官Louis V.Gerstner提出一个观点,世界的计算机模式每隔15年将发生一次变革,历史印证了这一点,1965年的大型机到1980年的个人计算机,再到1995年的互联网革命,最后到2010年的物联网技术革命。经过几年的发展,物联网技术的确给了世界一次技术革命。目前,世界各国对物联网有着深厚的兴趣,都投入大量的资金用于开发与探讨。我国在此方面不甘落后,工业和信息化部不断推出相关方面的政策,以鼓励物联网技术的创新与发展。物联网技术大致可分成四个阶段:第一阶段是设想阶段,也是物联网技术的兴起,人们怀着对物联网的憧憬而探索性发展。第二阶段是技术研发阶段,美国、欧盟作为先行军在这方面投入了大量的研究资金。此时我国物联网技术开始萌芽,一些标志性的技术被列入国家重点研究项目。第三阶段是实验阶段,是理论走向应用的阶段,IBM的“智慧地球”就是最具代表性的项目。在商用领域我国相关企业也开始了探索,在2009中国国际信息通信展览会上中国移动、电信和联通三大电信运营商开始尝试物联网业务比如中国移动的手机钱包和手机购电业务。第四阶段为推广阶段,就像中国移动在全国乃至全世界范围内建立通信站一样,规模不断扩大,投入资金不断增加。继而各类相关或相邻领域的产品被开发出来,各类产品或服务充斥着这个新诞生的、对人类举足轻重的市场。物联网的推广将会成为推进经济发展的重要领域,美国权威咨询机构Forester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。
3 物联网技术的应用
以往的物体是独立存在的,它们之间不存在任何形式的信息交互。但在物联网中,物体不再是独立存在的个体,物体与物体之间是通过网络相互连接的,并且网络的覆盖范围不再局限在一个购物场所,也不是某一个地区,而是扩展到全球范围。如此众多的物体连接起来,形成一个庞大的系统,其中的信息是海量的,为了对这个系统进行有效的管理,物联网必须借助于智能技术。可是,物联网离我们又有多远呢?其实,实现物联网,技术不是问题。现在,我们已经具备了建立物联网的技术条件,并且有些技术已经相当成熟,物联网的成功应该是从技术应用到产业、打造产业链的过程。物联网正在悄然走进社会生活的方方面面。
3.1 安全防范自动化
安全防范领域是物联网应用的重要领域之一。随着城市环境的美化、文明程度的提高,传统的住宅围墙和防盗栅栏已逐步要求取消,但社会治安形势依然严峻,因此要求有新型的安全防范体系来防止罪案的发生。一个提供了多层次、全方位、立体化、科学的安全防范的系统。安全防范自动化在住宅安全防范系统的联网中央监控中心,通过建立统一的通信平台和利用管理软件将中央监控设备与各子系统实名联网,由中央监控中心室对安全防范全系统进行集中或者自动化监控与管理,从而实现设备、功能、软件与网络的集成,达到信息共享与集成控制的目的。
3.2 通信应用
手机已经成为我们每个人日常生活必而携带的物品。据国际电信联盟统计,截止到2012年底,全球手机用户达46亿,手机普及率超过50%。截至2013年7月底,中国手机用户突破7亿户,是全球使用手机人数最多的国家。随着手机的普及,移动通信终端将成为主要联网工具,是未来物联网的重要组成部分。随着各种通信技术从平行、独立地发展,逐步走向融合,通过M2M技术提供的统―网络平台,能够实现信息资源共享和数据资源共享。我国政府将M2M相关产业正式纳入国家《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》重点扶持项目。
3.3 智能电网
近年来,随着我国经济的高速发展,社会经济对电力的需求呈现急速增长的态势。如果一味扩展电网规模而不解决传统电网中存在的电力的流损失大、用电难的动态调控等问题,电网系统将难以适应经济发展的要求。同时随着风力发电、太阳能发电、燃料电池发电等分布式可再生能源发电资源数量的不断增加,电网跟电力市场、用户之间的协调和交换越加紧密,电能质量水平要求逐渐提高,传统的电网以及控制措施已经难以支持如此多的发展要求。在全世界大多数国家,不一定每个家庭都有互联网,但每户人家都和电网相通。目前全球大约有15亿台电表,近20万千瓦的电线线路,如果将这些电力设备通过网络连接起来,就会构成一个超级强大的电力系统物联网,通过这个网络构建“智能电网”,为解决传统电力系统面临的各种难题带来了希望。
3.4 智能交通
ITS将先进的传感器技术、RFID技术、无线通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术、视频检测识别技术、GPS技术、信息技术等综合运用于整个交通运输管理体系,最终使交通运输服务和管理智朗化,实现交通运输的集约式发展。智能交通无处不在利用物联网技术来实现交通运输的智能化。智能交通与物联网的结合是必然的,智能交通行业已被公认为是物联网产业化发展落到实际应用的最能够取得成功的优先行业之一,必将能够创造出巨大的应用空间和市场价值。
总之,物联网技术是一项非常有潜力的实用技术,通过对一些关键技术问题的解决,将得到巨大的提升,进而在未来经济发展中发挥巨大作用。
参考文献:
[1]苗杰,胡铮,田辉.泛在网络发展趋势与研究建议[J].通信技术与标准-泛在网专刊,2010,1(157).
1引言
随着经济的发展与人口数量的增加,人们对能源的需求也急速增长,统计结果表明,全国建筑全过程能耗与碳排放变化总体上呈现出一致性的阶段性特点,2005年~2019年,我国建筑的全过程能耗由9.34亿吨标准煤上升到22.33亿吨标准煤,年均增长率6.3%,建筑全过程碳排放由22.34亿吨二氧化碳增长到49.97亿吨二氧化碳,年平均增长率为5.92%,其中,2019年建筑运行阶段碳排放21.3亿吨,占全国碳排放的21.6%,虽然年均增长率逐渐放缓,但是建筑运行过程中能源消耗依然占很大比重,因此,建筑物的能耗监测与预警成为众多学者的研究对象。胡莹坚[1]为避免地下室中布线困难等问题,开发了基于LoRa技术的建筑物能耗监测系统;陈辉[2]以建筑物耗能特点为研究对象,在建筑物节能标准中提取影响能耗的主要因素,并建立神经网络算法对建筑物能耗仿真,提高建筑物能耗评估的智能度;侯骁虎[3]以物联网技术、传感器技术与软件开发技术为实现手段,结合当前国内外高校在能耗监测应用系统开发与应用方面所积累的经验,为某高校开发了校园能耗监测综合管理平台。开发基于物联网技术的电力能耗感知预测系统,对建筑物电力能耗进行实时预测和监控,存储过往历史数据,预测用电高峰期与低谷期,实现电力资源的“削峰填谷”,可以有效提高能源的使用效率,减少能源浪费。
2建筑能耗感知预测系统
2.1物联网技术概述
21世纪以来,物联网技术发展迅速,已经成为我国信息产业的重要组成部分。物联网技术主要通过前端设备的布置,将采集到的信号与网络进行连接,通过有线或者无线方式将信号实时传输[4],实现对物体的有效定位、识别等功能。物联网技术架构主要分为三层,即:感知层、网络层和应用层[4]。感知层依靠安装布置在物体上的传感器设备,对物体信息采集与发送,网络层在接收到信息后,使用互联网、无线网络等技术将信息传送到应用层,通过应用层对信息进行智能处理,实现物体实时监控或控制的智能化管理体系。物联网技术的发展和通信技术的进步加快了我国智慧城市的发展进程,建筑能耗感知与预测作为智能建筑的重要分支,也将得到更加广泛的应用。
2.2系统架构
建筑能耗感知预测系统主要依托于物联网技术以及智慧城市管理平台(见图1),整体系统架构根据物联网基本架构分为感知层、传输层和应用层三部分,应用层依据系统实际应用功能分为能耗数据管理子系统及能耗预测子系统两部分。本文研究对象为建筑物的电力耗能,能耗管理子系统对建筑物已发生的耗能进行有效记录与存储,能耗预测子系统根据传感设备采集到的预测指标对建筑物能耗进行预测,便于建筑管理人员对能耗进行有效把控。
3系统功能
3.1能耗感知模块
物联网技术的本质是通过互联网实现物与物之间的相互连接,并实现物与物之间的信息联通和交互[5]。建筑物能耗的实时感知依赖互联网设备的布置,能耗数据通过传感器设备采集后,利用无线通信技术传输到服务器,服务器将数据进行处理后存储在后台数据库,并在能耗管理平台展示能耗情况。传感装置用于采集各类数据,包括能耗监测数据和环境监测数据,能耗监测数据用于建筑物能耗实时感知,环境监测数据用于能耗预测。能耗感知模块会对房间的能耗实时监测对比,当房间内的耗能超过历史消耗能耗的最高值时,则会在系统页面对建筑管理人员提示,建筑管理人员不仅可以查看能耗实时数据,还可对历史数据进行分类筛选、搜索等操作,便于管理人员的决策。
3.2能耗预测模块
能耗预测模块配合能耗管理系统,根据历史数据对建筑物未来能耗进行准确预测,合理优化用电配置,减少建筑用电浪费和碳排放。本研究基于物联网技术采集能耗预测所需指标,构建BP(Backpropagation反向传播)神经网络进行建筑物能耗预测,其基本流程如图2所示,通过传感器采集室外温度等所需信息,将采集到的信息传输到管理平台,将模型数据拟合后便得到建筑能耗预测结果,将结果返回用户界面。BP神经网络算法是一种多层前馈神经网络,基于最速下降法进行求解[6],能够模拟人的思维模式对机制进行学习,被广泛地应用于建筑领域的能耗预测。BP神经网络包括输入层、隐含层与输出层,在本研究当中,输入层指标包括建筑面积、室外温度、空调维持温度以及人员密度四个指标,经过拟合后得到建筑物耗电量结果,即输出层,其神经元个数为一,而隐含层的神经元个数是通过算法训练过程中的不断调整达到最优的。本研究中算法的训练数据为天津市中新生态城某幼儿园的历史数据,数据集温度覆盖-8%至32℃,基本满足全年所有工况。算法训练完成后进行封装,在进行能耗预测时将建筑面积、室外温度、空调维持温度以及人员密度四个指标输入算法,算法经过拟合计算后得到建筑能耗预测结果,并将结果返回用户界面,如图2结果输出部分所示。
4系统典型应用
4.1信息存储功能
智慧城市管理平台后台内置数据库,存储建筑能耗历史数据,便于管理者查询使用的同时,可用于算法训练优化迭代。
4.2信息查询功能
可以按照时间段对能耗数据进行查询筛选,同时,还可以按照能耗量筛选数据,便于管理者分析历史数据,合理制定能源使用策略。
4.3能耗异常预警功能
系统可对能耗实时感知,并与历史平均数据进行对比,若出现过高或过低的异常情况,则在管理平台中显示警报,提示建筑管理人员对该建筑或房间的能耗情况进行调查。
4.4能耗预测功能
构建BP神经网络,使用物联网设备采集相关指标,自动预测耗电量,得到某一房间或建筑的预测耗能,给建筑管理人员的能源分配决策提供指导。5结语综上所述,随着物联网技术的进步和智慧城市的发展,基于物联网技术构建建筑物能耗感知预测系统,可以使建筑物能耗可视化、存储历史数据、赋能城市管理水平、提高建筑管理能力以及能源使用效率。
参考文献
[1]胡莹坚.基于LoRa技术的建筑物能耗监测系统在人防地下室中的实现[J].现代建筑电气,2020,11(8):28-30.
[2]陈辉.基于神经网络分析的建筑物耗能仿真模型分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2022,40(1):13-15+138.
[3]侯骁虎.高校校园能耗监测综合管理平台的设计与实现[D].大连:大连理工大学,2017.
[4]梁禹鹏.基于物联网技术的未来智能楼宇系统探析[J].智能建筑与智慧城市,2022(1):113-115.
在诸多的未来技术中,信息技术尤其受到人们的关注。据专家预计,信息技术将继续向高性能、低成本、普适计算和智能化等主要方向发展,寻求新的计算与处理方式和物理实现是未来信息技术领域面临的重大挑战。纳米科技、生物技术与认知科学等多学科的交叉融合,将促进基于生物特征的、以图像和自然语言理解为基础的“以人为中心”的信息技术发展,推动多领域的创新。重点研究低成本的自组织网络,个性化的智能机器人和人机交互系统、高柔性免受攻击的数据网络和先进的信息安全系统。
说到信息技术,我们就不能不提物联网。1948年10月,美国科学家哈里・斯托克曼发表了具有里程碑意义的论文《利用反射功率的通讯》,正式提出RFID一词,标志着RFID技术的面世。RFID是射频识别技术的英文缩写,它是物联网中非常重要的技术。1973年,马里奥・卡杜勒所申请的专利是现今RFID真正意义上的原型,它可被制咸收取通行费的设备,从此,物联网技术进入快速发展时期。1999年10月,麻省理工学院将RFID技术与互联网结合,提出了EPC概念,核心思想是为每一个产品都提供唯一的电子标签。2002年,美国橡树岭实验室断言,IT时代正在从“计算机网络”迅速向“传感器网络”转变。从此,人类看到了物联网――物物相连的互联网的曙光。
物联网时代到来时,我们身边所有的物品都会开口说话书包会提醒主人忘带了什么东西:衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求,当你乱扔玩具时,玩具可能会大叫“你扔疼我了”……
不要以为这样的场景离我们尚远,事实上,物联网已经开始走进我们的生活。最近,中国自主创新品牌――海尔推出的物联网空调让我们看到未来的科技家居生活。
说到空调,过去我们都迷信日本产品,十年前我家里安装的就是日本三菱重工的空调,实事求是地说,那个时候日本空调质量确实是最好的,不仅中国,“全球空调技术发展风向看日本”。但日本空调时代已经过去了,现在走进中国家电卖场,你会发现,几乎所有领先产品都是中国货。而在物联网浪潮席卷全球的今天,你还会在中国的空调市场上看到了海尔独创的全球首款无氟变频物联网空调。
作为继互联网之后下一个万亿级信息产业的物联网,不仅成为世界抢滩技术制高点的金钥匙,更是让不少家电企业也开始从战略高度走向了产业化应用。海尔全球首款无氟变频物联网空调的问世,再一次走在了技术创新的最前端。
说起来真的让人难以置信,物联网技术空调竟然可以实现家庭安防,还能通过手机远程监控家中情况,实现预约开机和其他管理。那么,物联网空调是如何实现“物物相连”的呢?
在海尔无氟变频物联网空调的显示屏上方有一个隐藏式的摄像头,因为是柜机,高度也合适,摄像头的监控范围更理想,这样一套家庭安防系统既不显得突兀,对来访客人来讲也非常舒服自然。而空调显示屏后面的物联网技术模块拥有空气质量传感器、红外传感器、摄像头以及通讯模块等,将第三代移动通讯技术应用在空调上,使手机和空调直接通讯。
因为有物联网技术的支撑,红外传感器、摄像头以及通讯模块等技术设备、主人的手机就组成了一个家庭版安防系统。只要通过手机3G网络,不论什么时候、在哪里,你就能与家中物联网空调轻松互联,视频监控家庭安全、进行无线温控管理,随时保护家人安康。
【关键词】智慧校园 物联网 应用讨论
为了适应现代教育发展的历史趋势,为了实现我国教育事业的深化发展,为了建设智慧校园,将物联网技术运用到校园建设上来既是教育发展内在要求,也是时展的必然要求。将物联网技术运用到智慧校园的建设上来能够推动校园管理模式创新,提高办学水平。
一、两个概念的界定
1、智慧校园。所谓智慧校园就是利用信息技术、物联网技术以及虚拟化技术来进行数字化校园建设,通过革新教师、学生、管理者的校内生活方式,将学校的各种资源进行系统的整合,提高各个校园主体在校园生活应用中的明确性、灵活性以及响应速度,从而达到教育教学管理服务模式的创新和发展。2、物联网技术。物联网的概念最早在上世纪九十年代末提出,是信息技术发展的又一崭新阶段,也是信息技术的重要不成部分。其核心和基础仍然是互联网,在信息实现互通的前提下有效扩展了用户端,将物与物,人与人联系在一起,特别注重用户体验,在应用元素上更加个性化、人性化、多元化,可以说是数字化的升级版。
二、典型应用
1、物联网在教学管理中的应用。作为智慧校园重要组成部分,在教学管理中积极运用物联网技术能够取得良好的效果。它能够通过提供“未来教室、移动智能卡”有效整合教学资源,为广大师生提供良好的教学环境,为师生制定个性化的教学方案。运用智能传感器以及网络信息技术实现对各种教学信息的管理和信息共享,为学生提供更优质的教学资源。同时也能够借助“移动智能卡”实现对身份认证、考勤管理、图书借阅登多方面的管理,大大提高教育管理的效率和质量。2、物联网在校园安全中的运用。校园作为一个特殊的社会活动场所,对于安全系数要求非常高,运用物联网技术能够建立“电子围墙”,利用安防监控器、视频监控器实现对校园重点区域的及时监测和管理,而且能够形成安全警报系统,进行自动报警,有利于及时应对突发事件,维护师生安全。同时也能建成“智能访客系统”,对来客进行认真的信息登记和对可疑人员进行排查,提高管理部门的工作效率和校园安保工作质量。3、物联网在后勤管理中的应用。作为校园生活的重要组成部分,后勤保障引入物联网能够实现智慧校园的更加完善。利用传感器等物联网技术实现对校园水、电、暖等资源的控制和优化配置,并实现对各种信息的及时,供广大师生能够合理进行安排,既实现了低碳环保,也能推进校园文化建设。物联网技术在后勤管理领域还有许多待开发的项目,例如餐厅就餐质量管理、校医之间管理等等,这些都是建设智慧校园的必不可少的组成部分,因此,物联网技术在后勤管理领域还需要有更大的发挥。
由中国电子学会主办的2012(第三届)中国物联网大会日前在北京国际会议中心隆重举行。为期两天的大会设置了主论坛、分论坛、封闭会议、应用展示等多项内容,来自国内外的行业专家、学者、企业高管等就我国物联网的政策、技术、应用、商业模式等进行了深入探讨,为在场1300余名听众答疑解惑。
以下是来自此次物联网大会的行业专家及企业高管的精彩观点。
工业和信息化部副部长 杨学山:
传感技术和物联网技术是信息技术发展的重要方向,物联网产业是信息产业新的增长点,物联网应用是新兴技术应用发展的重要方向。物联网对经济社会发展转型有着重要作用。关于物联网发展的三点意见:第一,推进物联网的发展,要紧紧围绕经济社会发展转型主要任务;第二,物联网的发展要放在信息化大局中思考推进;第三,推进物联网要十分重视各方参与,协同统筹。
国家发展和改革委员会高技术产业司副司长 徐建平:
目前,国内的物联网发展存在的问题:成熟的商业模式尚未形成,应用与产业结合不够紧密,产业链基础薄弱,安全保障能力不强,一些地方不同程度地存在借物联网概念炒作等现象。只有坚持政府主导与市场相结合,按照应用引领,统筹规划,推动物联网技术在交通、公共安全管理、环境保护、农业生产等重点领域的示范性工程,深入推进物联网技术研发、业务示范、产业化、标准体系建设,以自主创新和与国际合作两条腿走路,才能实现产业的健康有序的发展。
中国工程院院士 邬贺铨:
IOT的发展以服务为中心,以云计算为准入基础,现在过渡到以应用为中心,以互联网作为准入基础的阶段。未来发展以“物”为中心,从PC时代的网络共享,到网络时代的信息共享,到云计算时代的云共享,现在走到物联网环境的共享。物联网是互联网应用的拓展,是信息化的新发展,信息通信技术助力物联网的发展,物联网与移动互联网和下一代互联网将相伴而行。
无锡(太湖)国际科技园管理委员会副主任 马晓东:
第一,物联网本身是一个开放的架构、开放的技术,希望真正掌握物联网关键技术的团队,能够开放思想,转变思想观念,让物联网回归它的本质。它是一个开放的体系,让所有的企业都来研究它的应用,各行各业的应用。第二,物联网是一个产业,光靠政府是推动不了的。政府的公共财政是非常有限的。所有的企业,跨国公司也好,国内的民企也好,不能只盯着政府的示范工程。从这一点来说,我们需要打通投入的机制,让社会资本能够融入到物联网产业中来,推动产业的发展。只有这样,物联网才能真正成为万亿级的产业,才能成为真正的新兴产业。
中国工程院院士 邓中翰:
物联网在安全监控、交通、制药等一些专业领域已经取得了很大进展。作为新生的产业,物联网需要从商业模式、行业标准、技术突破三个方面抓起,进一步推动产业的发展。首先,物联网要想进一步做大做强,必须能为我们提供一些实实在在的价值,并随之形成产业链,更开放地让社会使用。其次,独立的系统一旦走向网络化,实现互联互通,标准化问题变得十分困难。最后,技术突破很重要,产业规模一旦扩大,经济成本如何快速下降,成为行业发展的瓶颈。
Intel副总裁 中国研究院院长 方之熙:
中图分类号:F127
文献标识码:A 文章编号:1002-0594(2010)01-0004-03 收稿日期:2009-12-10
改革开放30年,广东经济社会发展取得了举世瞩目的成就。30年来全省国内生产总值年均增长13.7%,按可比价计算,增长了42倍。但本次世界金融危机对广东实体经济产生了空前的冲击和影响,全省经济增长从2007年的14.7%回落到2008年的10.1%,2009年还将进一步回落到8.5%左右。当前。世界经济正从危机中复苏。美国经济在连续四个季度下降后2009年第三季度出现了“久违”的3.5%增长。2009年中国全年经济增长8%已成定局。种种迹象表明,我们正进人后金融危机时代。危机,唤醒人们进行反思,后危机时代广东该作怎样的战略思考?广东新发展路在何方?我以为:广东应以开放前瞻的战略视野,抓住后危机时代的难得机遇,策应世界最前沿的产业科技发展新趋势,立足自身的经济转型和产业升级,着力打造“智慧广东”。
一、何谓“智慧广东”
2008年底,美国IBM总裁彭明盛首次提出“智慧地球”概念。2009年奥巴马当选总统后,即对这一概念给予积极回应,并把它上升为美国的国家战略。美国这一战略动向值得我们高度关注。
所谓“智慧地球”,就其主要内涵来说,就是把新一代IT技术充分运用到各行各业中,即把传感器嵌入或装备到全球每个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等各种物体中,并且被普遍连接,形成所谓“物联网”(或叫“传感网”),而后通过超级计算机和“云计算”将“物联网”整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上,人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,从而达到全球“智慧”的状态,实现智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧供应链、智慧银行、智慧企业等等,最终形成“互联网+物联网=智慧地球”。
IBM提出的“智慧地球”,实质是在全球市场低迷之际,为IT产业寻找金融危机后新的经济增长点,并通过概念创新,实现其抢占国际市场,尤其是中国庞大市场的目的。而奥巴马将之上升为国家战略,则是企图利用“智慧地球”,刺激美国经济的全面复苏,并借此在后金融危机时代继续强化美国的技术优势及对全球经济乃至政治的掌控。
打造“智慧广东”,就是要敏锐地洞察后金融危机时代世界特别是美国科技产业发展的新趋势,吸取危机时期虚拟经济和实体经济遭受打击的教训,以开放前瞻的战略视野,以全新的“智慧”思路,高度重视并大力推进“智慧地球”所涉及的互联网技术、传感器技术、智能信息处理技术等研究开发,推动传感技术的大规模产业化,率先建立广东的传感网,并通过传感网的应用,对现存产业及各个系统进行“智慧”改造,催生广东物联网产业集群,最终打造新的“智慧广东”,以“智慧广东”开辟后危机时代广东的发展新路,继续引领中国的发展。
二、广东未来需要“智慧”的发展之路
(一)“智慧”发展之路是世界科技产业发展的新趋势
“智慧地球”战略的实施,必将使世界科技产业发生一系列革命性变革,必将对综合国力、社会经济结构和人民生活产生深远的影响。随着信息技术智能化、集成化、柔性化发展,随着使用大规模计算机集群以及云计算去加工、建模、预测和分析海量数据变为现实,人类将通过最大化地利用信息资源获得前所未有的洞察力,从而更快、更好地作出决策。
据预测,未来互联网(预计到2011年,全球互联网用户将达到20亿人)将以史无前例的方式与各种设备物件链接起来。“互联网+物联网”,这就意味着,经济可行的智能技术能够被应用到几乎所有的行业、各种产品,并催生过去无法实现的服务。在此基础上,无论自然体系,还是行业系统、政府、企业,甚至人类本身,都将更紧密地相互关联整合,形成各种各样的智慧系统。这是后危机时代世界科技产业发展的新趋势。广东必须策应这一新趋势,跟上这一时展新潮流,只有这样,才能永立潮头,开创出一条新的、“智慧”的未来发展之路。
(二)“智慧”发展之路是广东产业升级的迫切需要
后危机时代广东面临的最突出问题,即经济转型和产业升级。转型向哪种道路转?升级往什么方向升?这需要我们作出战略抉择。我认为,必须坚定不移地转上“智慧”发展之路。发展“智慧”经济;必须策应世界科技产业发展的新趋势,立足广东现有的发展基础,对广东的产业系统、企业系统乃至政府系统、社会系统进行“智慧”性改造。要突破区划、部门、行业的界限和体制,加大信息基础设施建设力度,分区域、按步骤推进无线宽带城市群建设,构建“随时随地随需”的信息网络体系;要加大投入,加强网络技术、传感技术、智能信息处理技术的研发,特别是传感技术的大规模产业化,率先构建全省的传感网,并通过传感网的应用,改造现有存量产业,建立起实体经济的“物联网”,催生物联网产业群,同时,推进“物联网、互联网、电信网”三网融合,在全国率先实现信息和实体的结合,实现实体经济依托虚拟经济而向上提升。如若这样,广东经济必将在后危机时代“漂亮”转身,广东产业必将再创新的辉煌。
(三)“智慧广东”战略能够为广东在新一轮发展中抢得先机、赢在未来
打造“智慧广东”,其核心就是以一种更智慧的方法,利用新一代信息技术特别是传感技术来改变政府、企业、组织和个人交互的方式,提高交互的明确性、灵活性、效率和响应速度,从而构建“物联网+互联网=智慧广东”。这种智慧方法具有三个方面的特征,即更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化。
这样一条“智慧”发展的道路能够为广东在新一轮发展中抢得先机:一是可以重振遭受世界金融危机影响的广东经济,并能据此制定出长期的具有竞争力的经济发展计划;二是能创造出具有竞争力的新兴产业,力争在广东形成具有世界先进水平的科技创新能力;三是能推进广东基础设施现代化,构建开放的、智能化的综合交通运输系统、安全可靠的能源保障系统、高效便捷的信息网络系统:四是以实现环境可持续发展为目标的“智慧”之路将使全省居民充分享受到其所带来的经济和环境效益。目前。广东
已经具备率先启动和实施这一战略的物质技术条件,可以说,“智慧广东”战略的提出恰逢其时。
三、以开放前瞻的战略视野打造“智慧广东”
(一)从战略层面上对“智慧产业”概念予以重视
在国际金融危机席卷全球之际,IBM提出针对危机进行自救的“智慧地球”战略,不可否认其具有出色的营销手段和产品销售策略,但它确实预示了未来科技产业发展的新趋势。我们必须对这一战略的前瞻性予以充分重视。“互联网+物联网”实现了信息和实体的结合,势必产生巨大的应用前景,因而也是必然的发展方向。因此,必须从战略层面上对“智慧产业”予以重视,客观、深刻地评估“互联网+传感网”技术发展对广东信息产业及其他产业的影响,正确研判“互联网+传感网”技术发展所带来的机遇和挑战,同时,要密切关注技术发展所带来的负面影响,做到趋利避害。
(二)及早启动“智慧广东”具体实施方案的研究
无锡新区和中科院上海微系统与信息技术研究所合作研发传感网技术,使无锡率先进入“智慧”领域。他们重点对物联网产业链的技术研发、产业孵化、产业应用等领域攻关创新,以微纳传感网工程技术中心为核心技术平台带动整个无锡微纳产业集群的快速发展,计划用5年时间形成千亿级产业规模。目前,无锡的传感器产品在上海世博会和浦东机场得以成功应用。据了解,浦东机场直接采购传感网产品及配件共5000万元,如果全国近200家民用机场都加装防入侵系统,能够产生上百亿的市场规模。
广东现应充分发挥产业基础雄厚、互联网技术发展较成熟等优势,及早研究可行性,谋划发展方案,选择重点方向,力争后来居上。
(三)尽快掌控“智慧地球”所涉及的核心技术
1气象灾害对我国生产生活的影响
我国自古就是一个人口众多的大国,在历史的长河中人民受到的自然灾害数不胜数,直到现在有时人们依旧受到人类不可控的自然现象的影响,例如,中国的汶川地震、印尼的火山爆发、2006年的超级台风“珍珠”横行,这些给人类的生产生活造成巨大的影响,对于人类不可控的自然灾害,人类需要提前监测,进行科学的管理与规避,使人类减少或免受自然灾害的侵害。传统的气象监测系统性能较低,传输的速度较慢,且信息传输有延时,因此在自然现象发生前不能及时检测到信息,人类无法规避气象灾害带来的风险,造成对人类生产生活巨大的威胁。对自然现象的监测,应该使用科学的监测系统,现代气象监测大量运用互联网技术,通过监测格点分区域监测气象环境,在互联网提速背景下监测信息得以快速传输,有效的规避了气象灾害不能及时传输带来的风险。
2电子科技在气象监测中的应用
2.1利用电子标签对气象信息进行识别
为了规范监督气象信息数据统计的系统,在气象数据系统中加入监督和监测的节点,通过互联网和数据挖掘技术对气象数据进行深入分析,针对分析结果做出处理,以此来完善互联网在气象中的应用,使气象数据系统更贴近使用者。监测信息的多样性和复杂性决定了气象数据网络的结构和形式,气象信息需要根据气象要素不同的类型通过不同的监测网络进行收集的,例如,沙漠气象信息、农林气象信息、湿地气象信息等。不同的地域以及不同性质的气候条件需要收集对应的气象信息,电子科技技术可以满足各种气象要素监测的要求,因此电子科技在气象监测中发挥了重大的作用。由于一些监测到的数据非常相似,气象数据系统的职能识别显得格外重要。在气象数据系统中,由于气象监测的网格化需要,设立了大量气象监测点,并且在一定的范围之内每一个地点都设有1个甚至更多的气象要素监测点,这些监测点需要在同一地区的不同时间段或是同一监测范围不同的区域,进行连续不断的监测。针对这种情况,气象局相关部门依据监测的需要制定出监测点最优位置,自动化气象监测设备通过对不同地点不同要素的进行唯一身份编码,这里实际是大量运用了物联网技术,使得每份气象信息都能得到快速、精确的传输和存储,最大效能地发挥电子科技在气象信息中的作用。
2.2构建气象监管系统
通过互联网和物联网技术利用电子标签对气象信息进行编码后,气象局构建了科学的气象监测及监管系统,这样就可以够将监管及各监测节点数据及设备的状态。由于各气象监测系统是针对不同气象信息设置的,因此需要利用对应的传感器技术,将智能的传感器节点无逢接入气象信息网络是离不开网络监管这一手段的,气象部门信息系统得到了有力的保护才能通过互联网搜集气象信息,分析数据,作出决策。在气象监管系统中对气象信息进行身份识别,通过计算进行多层的部署,设置监管节点位置。利用这些监管的节点在相应的软件系统中输入需要识别的信息,这样在传输气象数据时,可以将监管对应的数据结构与信息一同传输,从而将气象监控系统中的各种信息与气象监测数据融合在气象互联网中。气象局采用这种方法,一方面可以节省电子标签的设备费用,另外还可以及时的得到各气象监测设备的信息。
3气象监测未来发展趋势
改革开放以后我国经济迅猛发展,九十年代中后期计算机技术也得到极大的发展,特别是微型计算机、通信、传感器等技术发展和推广应用,将计算机技术应用到气象监测中可以解决传统气象监测中设备性能低、传输速度低、延时较大的缺陷,近期随着互联网技术的升级必定将进一步推动气象信息采集系统技术向微功能、多功能、智能化、高精度、高可靠性的方向快速发展,因此将电子科技融入到气象监测中可以促进气象监测的发展,气象数据收集与分析必将更加及时、高效、完善。
参考文献
[1]JoshuaKerievsky[美].重构与模式,杨光,刘基诚(译)[M].北京:人民邮电出版社,2006(12).
[2]总参气象水文空间天气总站信息中心[S].常用气象水文资料手册,2012(12).
[3]王世忠译.C语言与Unix系统编程,(美)胡佛著[M].北京:清华大学出版社,2011(07).
二、物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中应用的意义
物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中应用的意义非常重大,其主要体现为以下几个方面。
(1)规范化:利用物联网技术,能够对基建物资的基础数据、仓储标准、过程操作实行规范化监督和控制。
(2)高效化:将传统的人工操作转变为半人工操作或轻人工操作,很大程度上节省了操作时间,提高了工作效率。
(3)精细化:通过物联网技术可以最大程度的将仓储物资细分编码,精确定位,从而实现物资仓储的精细化管理。
(4)同步化:物联网技术的应用,打破了传统仓储管理上“信息孤岛”的壁垒,很好的实现了信息流的及时性、同步化。
(5)智能化:充分利用RFID、传感器、无线网络等新一代信息技术,提升仓储物资管理的智能化水平。
(6)集约化:通过物资管理平台充分整合信息资源,合理节约人力、物力、财力,达到集约化管理目标。
(7)可溯源:通过扫描具有唯一标识的电子标签,有效查找并追溯其原始信息,实现所有物资的实时可视化。
三、物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中的具体应用
基于物联网技术的仓储管理的目的是实现基建物资出、入库控制、物资存放位置及数量统计、信息查询过程的方便、快捷、规范、高效,方便库管人员进行实时登记、统计、查询并掌握物资流动情况。根据火电厂的实际状况,现从物资入库、出库、移库以及盘点四个方面阐述物联网技术在其中的具体应用。
1物资入库管理
物资入库时,库管人员按照到货清单与实物进行核对、验收,引导装卸人员将物资放置在仓库指定位置。在电脑终端将到货信息进行物资编码,即EPC码,制作电子标签。EPC码主要包括物资名称、生产厂家、采购合同编号、到货数量、规格型号、材质、到货日期、存放位置、接货及验收人员等信息;由库管人员将此电子标签贴在相应物资上(考虑到目前电子标签成本较高,为了方便标签的回收,一般采用悬挂的方式把标签固定到物资上),同时扫描货位信息,与物资信息一起同步到物资管理信息系统中,生成并更新库存报表,由此完成物资入库。需要强调的是,实物验收环节不是库管人员一人可以完成的,需要计划员、采购主管、监理、施工单位、工程部、质量检验部门、供货商代表共同验收并签字确认。
2物资出库管理
库管人员接收到施工单位的领料单后,在物资管理信息系统中查询该物资当前的库存情况,然后拟制预出库单;根据预出库单找到指定货位的物资,扫描物资电子标签,信息核对无误后准许出库。物资出库时,由固定在仓库出口的RFID读写器读取物资的EPC码,并通过数据采集接口将数据传输至物资管理信息系统,自动生成物资出库清单,与预出库单比对,确认物资实际领用数量以及其他基本信息,更新库存报表,同时在系统中登记领用信息(包括施工单位名称、领用人员、领用日期等),完成物资的出库操作。需要补充的是,出库物资上的电子标签会自动清空相应数据,为节约成本考虑,可以将其回收,进行二次利用。
3物资移库管理
所谓移库管理,是指根据工作的即时需要,科学合理的利用仓储空间,将仓储物资从一个仓库转移到另一个仓库,或是由一个仓位转移至另一个仓位的操作过程。很显然,移库业务相当于完成了一次出库和一次入库的操作,由于物资的基本属性信息已记录在物资管理信息系统中,除更新物资存放位置外,其他物资基本属性信息均无需变更。就物资管理信息系统中的仓位信息而言,其变更也是通过重新扫描仓位编码来实现的。
4库存盘点
在火电厂基建物资仓储管理中,库存盘点一直以来都是一项费时费力而又容易出错的工作。有了物联网技术在其中的应用,大大提高了物资盘点的工作效率和准确性。利用物联网技术的物资盘点过程中,库管人员通过RFID读写器对库存物资上的电子标签进行扫描,所有标签信息会进行自动分类、统计,并通过数据传输接口输入物资管理信息系统中。在盘点工作结束之后,物资管理信息系统就能够自动的生成盘点报告。根据报告,库管人员可以分析库存信息,为仓储物资的日常管理提供数据支持,做到帐、物相符。
四、物联网技术在火电厂基建物资仓储管理中的应用前景
目前,虽然国内电力行业在物联网技术的应用方面才刚刚起步,火电厂基建物资仓储管理中应用物联网技术也还处于探索阶段,而且电子标签、传感器等相关产品成本较高,很难得到大多企业的认可。但相信,随着国家相关政策的大力扶持、物联网技术标准的不断完善、技术水平的逐渐成熟以及相关软硬件成本的不断下降,物联网技术将会在火电厂基建物资仓储管理中得到广泛应用,从而提升火电厂基建物资仓储管理的高效化、规范化、智能化水平。
据资料显示,截至2014年底,全国融资租赁合同余额约为3.2万亿元人民币,比2013年底增长了1.1万亿元,增幅是52.4%。截至2014年年底,中国网贷行业历史累计成交量超过了3289亿元。
钰诚集团总裁、e租宝联合创始人张敏表示:“互联网与融资租赁的结合,使得租赁的产业能够得到更大发展,资金来源更加广泛,也让大量闲置的生产资料得以更好地发挥作用。”
据了解,e租宝的A2P模式与普通的P2P平台相比,有具体的租赁标的物,通过e租宝平台转让债权的融资租赁公司,对于租赁标的物既有债权也有物权,且可以回收、处理租赁物。e租宝将传统融资租赁与互联网金融相结合,为普通投资者带来丰厚的收益,盘活社会存量资金,帮助中小企业解决融资难、融资贵问题。
而P2P网贷行业由于近年缺少有效监管,行业持续存在“野蛮生长”的状态。
铁路防灾发展回顾
纵观国内外高速铁路发展的历史,防灾安全监控工作贯穿了高速铁路建设、运营的全过程,在高速铁路安全监控方面发挥了巨大作用。以高速铁路比较发达的法国、德国和日本为例,都设有防灾安全监控系统,对设备状态、自然环境进行监测、报警系统。
我国的铁路防灾系统是随着高铁的建设逐步发展起来的,大致经历了以下三个阶段。
第一阶段:调研摸索阶段。高速铁路发展初期,相关领导、专家与设计院提出防灾系统的概念,经过国外的实地考察与国内的需求调研,提出了铁路防灾系统的框架与涉及内容,并逐步展开研究。
第二阶段:试验线建设与上线应用阶段。经过京津试验线与石太试验线的摸索,防灾系统开始逐步向高速客专线路推广,经过郑西、武广、广珠、合武等高铁实施,佳讯飞鸿、世纪瑞尔、今创等公司的产品系统正式走向工程应用。
第三阶段:完善修正和发展阶段。防灾系统的标准化和规范化已经提上日程,近期防灾系统总体方案及设计暂规等相继出炉。系统正逐步走向成熟。
铁路防灾未来发展
从应用角度考虑,随着铁路速度越来越快,对安全性要求进一步提高,新的灾害监测需求已经提上日程,比如泥石流、滑坡、地震等等,防灾系统范畴会逐步扩大,系统重要性逐渐提升。
从市场容量角度考虑,按照国务院《“十二五”综合交通运输体系规划》,预计2012年底客专开通里程超过1万km,2015年底前建成快速铁路4万km(含客专和200客货混),后续市场容量非常大,发展机遇非常宝贵。
从技术发展趋势考虑,随着物联网、云计算等技术的蓬勃发展,信息集成度将越来越高,防灾系统与其他信息系统的融合会越来越多。在感知层和传输层,无线传感网络、光网络、3G等新技术使得信息采集、监测和处理的自动化、远程化、实时性、安全性和可靠性程度大大提高。未来可以预期应用的新技术有:
物联网技术:无线传感器网络及无线自组网技术,安全性高,便于维护和扩展;
光纤传感技术:使用光纤传感,成本低廉、无需供电,可靠性高;
数据挖掘技术:基于大规模的测量数据,建立与次生灾害相关联的数据模型,分析发生趋势;
显示技术:利用虚拟现实、数据可视化工具3D直观显示模拟灾害发生,为防灾救灾的决策提供科学依据;
新灾害监测技术:基于气象数值分析的大风预警、结合高分辨率对地观测等空间技术的地质灾害预报警系统、GIS等。
铁路防灾安监控系统
作为物联网技术的积极倡导者与实践者,佳讯飞鸿是目前国内为数不多的、具备完整防灾系统工程实施和开通业绩的承建单位之一。自主研发的防灾设备先后中标并成功实施完成合武铁路湖北段、广珠城际和向莆铁路,并可靠运营多年。从这几条线路多年的运营情况来看,设备质量可靠,运行稳定的系统,为客专运营安全起到了保障作用。
铁路防灾安全监控系统用于监测铁路沿线风、雨、雪、地震等自然灾害以及公跨铁路桥、隧道口、公铁并行异物侵限等意外事故的防护及安全监控预警、报警系统。对危及高速铁路运行安全的风、雨、雪、地震等自然灾害和突发事故异物侵限灾害等进行监测报警和输出控制,提供经处理后的灾害预警、限速、停运等信息。调度部门根据相关灾害信息进行列车安全运行指挥,工务部门根据相关灾害信息开展基础设施的巡检、抢险及维修养护工作,防止自然灾害造成行车事故,保证行车安全。
产品架构
为解决当前防灾系统面临的主要问题和挑战,防灾系统必须逐步通过技术创新、产品升级和现场验证进行改造升级,演进后防灾系统框架如图1所示。该系统已经在合武铁路湖北段、广珠城际和向莆铁路成功应用。
系统主要特色
・控车高安全可靠性:与控车相关的接口采用2×2取2架构设计,接口采用动态电路驱动重力继电器,具有故障一卡断功能,符合故障一安全原则;系统整体采用冗余架构设计,符合铁路防雷、电磁兼容相关标准,可适应-40℃~70℃恶劣环境;
・消除信息误报、漏报:系统支持风、雨、双套布置和数据2取2比较,异物侵限采用双电网监测,根据趋势分析滤除意外干扰,保证信息准确可靠,消除误报漏报;
・专家系统:根据历史记录数据,可以通过专家系统评估分析出灾害的季节分布、地域分布、发生规律,积累应对措施,总结解决办法,为铁路工程设计,规范制定和运营管理提供辅助决策依据。
铁路防灾演进方向多元化方向
监测对象:铁路防灾系统目前包括风、雨、雪、地震以及公跨铁桥梁异物侵限监测,未来防灾系统的监测对象将会延伸至自然灾害中的泥石流、山体滑坡、崩塌等。
监测方式:当前,防灾系统通过在铁路沿线设置各种灾害传感器监测实时灾害信息。当防灾系统建立成网以后,各条线路的实时监测信息可以进行有效共享,同时结合国家气象局、地震局的有效实时数据进行灾害的判断与解除,微气象结合大趋势、地震监测点成网联动,都是系统监测方式的改变,这种改变,将让报警更加可靠,预警更加准确。
传输方式:随着目前通信手段的发展以及后续防灾系统的扩展,GSM-R、GPRS、北斗、光缆都有可能局部代替目前有线光缆的方式,使防灾系统的通信架构更为灵活多变。
展现方式:随着防灾系统的逐步推广,终端的展现方式也必将改变当前终端架构方式,web终端、手持终端都将逐步应用。
大集成系统
随着铁路防灾系统的不断深入发展,监测对象与手段都在不断扩大与更新,系统也在向更高层次的大集成系统发展;监测对象的集成,展现终端的扩展,车载接口、视频接口的互联,都是防灾系统走向大集成系统的基础。
防灾系统可以规划为CTC调度系统的一个重要分支,正常情况下由CTC调度系统指挥行车,灾害情况下则由防灾系统控制行车,保证行车在灾害发生的情况下安全行驶;同时,将报警信息以多种形式展现给用户,包括驾驶员、调度员、维修人员、值班人员等。
更好的用户体验
随着系统的广泛应用,用户体验将越来越重要。譬如:大数据的可视化呈现;查询统计需要做的更加易用、清晰;历史数据的建模分析等等,这些都与系统的用户体验息息相关,也更加定义清楚了系统的真实需求。
系统结合与联动扩展
防灾系统与视频系统的联动,与CTC调度系统进行灾害信息自动发送,与车载系统通信将灾害系统直接传递到机车,这些都将防灾系统推向了新的应用场景;作为灾害监测系统,也必将提供对外的接口和方法,使外部系统能够获取到相关的灾害信息。
中图分类号:TP316 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)12-00-04
0 引 言
物联网被看作信息领域一次重大的发展和变革,是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。在物联网之前,SCADA系统只是针对物理位置固定的过程进行数据采集和监控。从这点来看,物联网在移动数据采集上面有很大的优势,特别是不易布线的地方,物联网更具有SCADA系统不可比的便捷。物联网是SCADA系统的一种延伸,物联网取代部分SCADA系统是必然的一个趋势。在物联网快速发展的时代,SCADA系统也必将支持对移动过程装置和流程的数据采集和监控[1]。
1 概 述
1.1 物联网系统概述
1.1.1 物联网系统的概念
物联网[2,3](The Internet of Things, IoT),即通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统(GPS)、移动电话、激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[4]。物联网一般情况下作为无线网,我们每个人周围的设备一般为1 000至5 000个,那么物联网包含物体总数为500万亿至1 000万亿个。在物联网上,每个人都能以应用电子标签将真实的物体上网联结,且在物联网上都可以查找出它们的具置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制,也可以对家庭设备、汽车进行遥控,以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用[5]。
物联网将能现实世界数字化,且应用范围十分广泛。物联网遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域,具有十分广阔的市场和应用前景。
1.1.2 RFID射频识别技术
RFID是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术兴起于20世纪80年代,随着超大规模集成电路的发展,到20世纪90年代进入了实用阶段。RFID作为一种具备巨大发展前途的应用技术,不仅在物流领域具有强大的应用优势,同时在商业、交通、医疗、军事等领域也有着广泛的发展前途[6]。
RFID具有快速扫描、体积小、抗污染能力和耐久性、重复使用、记忆容量大等特点,被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。它被称作四大物联网关键技术(RFID、传感器、智能技术、纳米技术)之首,是物联网的构建基础和核心[7]。
1.1.3 物联网的架构和特征
物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层[8]。感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征:物联网是各种感知技术的广泛应用;物联网是一种建立在互联网上的泛在网络;物联网本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制;物联网的使用场景和时间更加自由,更贴合用户的使用习惯,提供更好的用户体验。
1.2 SCADA系统概述
1.2.1 SCADA系统的概念
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,监控与数据采集)系统是基于计算机通讯和控制技术发展起来的生产过程控制与调度自动化系统,它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、测量、各类信号报警、设备控制以及参数调节等各项功能[9]。
SCADA系统分为三层架构。第一层为数据采集层,第二层为数据监控层,第三层为数据应用层[8]。
SCADA系统将先进的计算机技术、工业控制技术、显示技术、通信技术(有线通信和无线通信等)、RTU(Remote Terminal Unit,远程终端单元)/PLC(Programmable Logic Controller,可编程程序控制器)技术、测量技术、现场总线技术等结合在一起,采用N(N≥2)层客户机/服务器结构或者浏览器/Web服务器/数据库服务器软件架构。一般来说,全部SCADA系统主要由位于监控调度中心的SCADA软件系统、位于现场监控站的各远程终端单元(RTU/PLC)以及连接它们的通讯系统(有线、无线、光纤、扩频、微波、卫星等)组成[10]。
1.2.2 SCADA系统的特点和功能
SCADA系统具有实时性、多任务性、开放性、分布性、可靠性、安全性和维护性。其优势在于网络能力较强、RTU较灵活、价格较低[11]。
SCADA系统不仅要实现对现场生产过程的数据采集、处理与监控,而且是管理信息系统、办公自动化、地理信息系统(GIS)、制造执行系统以及企业资源计划等系统的实时数据源,这就需要SCADA系统具备良好的开放性,以实现与上述系统的数据交换和系统集成。
2 物联网和SCADA系统发展及现状
2.1 物联网发展及现状
物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机,美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念,且在1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内涵已经发生了较大变化。2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上正式确定了“物联网”的概念,国际电信联盟(ITU)《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,并介绍了物联网的特征、相关的技术、面临的挑战和未来的市场机遇,物联网也不再只是指基于RFID技术的物联网[12]。
国外的一些具有技术优势和战略优势的国家和组织,比如美国、日本、韩国、欧盟等,物联网的发展较为迅速,发展水平较为领先。
物联网具有很大的发展空间。基于此,我国对物联网的发展进行了详细的规划,政府也在政策扶持方面给予大力支持。在我国制定的“十二五”发展规划中,将物联网纳入国家五大战略性新兴产业,相应标准也在制定中;物联网还被列为《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中的重点研究领域。国家教育部已成立物联网及相关专业教学指导小组,以江南大学、北京邮电大学、南京邮电大学、天津大学为代表的高校已经或正在申报申报物联网相关专业。
2014年2月18日,全国物联网工作电视电话会议在北京召开。国务院副总理马凯在会议中强调,要抢抓机遇,应对挑战,以更大决心、更有效措施,扎实推进物联网有序健康发展,努力打造具有国际竞争力的物联网产业体系,为促进经济社会发展做出积极贡献。
2.2 SCADA系统发展及现状
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。第二代是基于通用计算机的SCADA系统。第三代是基于分布式计算机网络以及关于数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统[10]。第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等,继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成,综合安全经济运行以及商业化运营的需要。
目前,国外和国内市场上应用较为普遍的SCADA上位机系统有:WondWare的InTouch、西门子公司的WinCC、澳大利亚的CiTech、美国Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等,这些系统较为全面的解决了传统SCADA上位机系统功能的主要问题:数据采集与控制信息发送;报警处理;历史趋势显示与记录。
3 物联网和SCADA系统存在的主要问题
物联网和SCADA系统以及其它工业自动化系统,都属于计算机网络技术发展中的产物[10],它们有许多共同的特点,比如体系架构结构、数据采集功能、对通讯网络的依赖、数据处理等,但是物联网和SCADA系统在发展和应用过程中也存在诸多问题。
3.1 物联网存在的主要问题
(1)安全问题
在射频识别(RFID)系统中,电子标签会被大量、频繁的使用,被植入电子标签的任何物体都有可能会被扫描、追踪,因此会涉及到个人隐私的泄露,从而影响社会安全。
(2)标准问题
物联网在不同行业、领域的应用,没有统一的标准。RFID系统厂商提供的都是专用系统,与其他厂商系统的频率、协议都不尽相同。就犹如不同的3G、4G网络通信协议,终端可能就不能同时支持不同的协议,这必然要耗费很多的人力、物力、财力。所以需要加强不同国家、不同地区的合作来解决标准不统一问题。
(3)实际应用问题
应用成本很高会使物联网发展遇阻,需要企业、个人之间相互协调。
(4)政策法规
对于可能出现的安全问题,需要出台相关法律法规作为物联网发展的有力保障。
(5)技术问题
目前来看,技术虽已具备一定的理论,但还不够成熟,特别是在功耗、安全、网络可靠性和健壮性等方面还存在很多技术难题需要突破[13]。
3.2 SCADA系统存在的主要问题
部分SCADA系统可能存在以下问题。
(1)与企业MIS(Management Information System,管理信息系统)系统的结合性能差;
(2)不具备GIS(Geographic Information System,地理信息系统)功能;
(3)数据采集速度较慢,需要新一代的数据传输协议以适用高速传输;
(4)缺少高效的控制能力和系统自诊断能力。
针对国内的需要,这些系统有明显的弱点:
(1)本地化差。虽然部分系统已经推出中文版,但是与中国市场中一些行业的特殊需求,依然难以满足需求;
(2)成本昂贵。从国外采购的SCADA系统,一般需要数万美元,很多公司难以接受。
虽然国内的系统具有较高的性能价格比、本地化能力较强,但是其MIS、GIS、控制效率低,自诊断能力缺乏等不完善的地方,依然需要投入大量的人力和资金完善系统功能、修复系统漏洞、开发新型系统。
除此之外,SCADA系统的安全问题也备受业内专业人士的关注[10]。工业控制系统受到黑客制造的恶意代码攻击,SCADA系统的信息安全问题认识存在认识偏差[8]。随着信息技术的发展和SCADA系统通信的网络化,SCADA的通信也有可能会被黑客攻击。
4 物联网和SCADA系统未来发展的方向
4.1 物联网未来发展的方向
我国的物联网产业与欧美等发达国家相比,仍存在一定的差距,但已经具备一定的产业技术和应用基础。以后,物联网应从以下方面发展[14]。
(1)加大科研的投入,突破技术难题,掌握核心和关键技术;
(2)加快物联网标准的制定,尽量统一标准;
(3)加快法律法规和政策的出台,加快物联网的发展,使其起到模范带头作用,带动其他产业的良性发展;
(4)在完善功能的前提下,尽可能的给出较为低廉的价格;
(5)以用户为核心,增强用户体验。
人类将进入物联网时代[6],物联网将会推动社会的高速发展,也必将产生重大深远的意义。
(1)物联网提高生产效率,降低生产成本,推进经济快速发展,为国家经济做出贡献;
(2)物联网构建“智慧城市”,让人类的生活迈入更高的台阶,推动人类的进步;
(3)物联网使周围的物体智能化,人和自然和谐共处,社会达到可持续发展。
4.2 SCADA系统未来发展的方向
因特网、扩频无线电、网络与数据高速公路[10]是SCADA系统发展的方向,其未来将实现以下功能:
(1)SCADA系统与其他系统的广泛集成,具有更好的兼容性;
(2)专家系统、模糊决策、神经网络等新技术与SCADA系统的融合;
(3)面向对象技术(OOT)是网络数据库设计、市场模型设计和站控系统分析[9]。
5 结 语
当今,物联网作为一个非常热门的智能发展项目,把传统的信息网络、通信网络延伸到了更为广泛的物理世界。物联网的快速发展,很有可能会取代部分SCADA系统的功能,这也将是必然趋势。物联网的应用已经深入到了我们生活的方方面面,它提供的越来越便捷的生活服务,使我们的社会变得现代化、服务实现智能化,从而让生活变得更加舒适、方便、高效、快捷。
参考文献
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采用LTE技术的无线覆盖方案是未来趋势
在移动互联网技术发展的同时,传统无线局域网的发展势头同样迅猛。相比传统有线接入网络,无线局域网具有无需布线安装便捷,用户接入方便并使用灵活,经济节能,在一定范围内可以自由移动,传输速率高等优点。由于无线局域网的多方面优点,使其在无论是覆盖小至几个用户的局域网,还是大至上千用户的大型网络上都有应用。在医院、商店和学校等公共场合,都有无线局域网的身影。但该技术仍然存在一些弊端,譬如客户端经常不能连上网络,经常掉线;可能无法获得IP地址;可能在多用户使用同个AP产生速度极慢的现象;若一个AP出现故障,将会大面积的使信号处于盲区等诸多问题。由于无线局域网技术发展上本身是作为以太网络的无线接入扩展,因此在空口上对于多用户缺少统一的调度协调,对于多个AP之间也不存在统一的调度协调,再加之过分追求速度和低成本而牺牲了很多移动速度、可靠性等方面的技术保证,因此在应用到具有大带宽、多用户、移动特性的公共场所时,难免弊端频现。
目前,大部分企业专用网络领域均采用无线局域网覆盖方式,而企业专用网络不同于社会公共无线热点,它对于带宽、可靠性、多用户、移动性等方面可能存在一定的需求。只是长期受限于频谱、网络规模、设备成本等各方面因素,企业专用网络大多只能采用无线局域网的解决方案。不过,随着万物互联急速发展时代的到来,移动通信技术和相关硬件平台都有了长足的进步,同时有大量新的频谱资源进行释放。采用LTE技术来改进现有的以无线局域网标准为主的企业专用网络必将是未来的一个趋势。针对企业的需求有针对性地提供LTE技术的无线覆盖方案,提供具有传输距离、移动性、并发用户数和可靠性优势的无线接入设备将会获得市场的青睐。不过,对于广大芯片解决方案提供商而言,这不仅是一个机会,更是一次挑战,如果没有无线通信领域的长期积累,也将无法在这个广阔的市场中分一杯羹。
中兴无线通讯芯片:高移动性的定制化解决方案
纵观国内的芯片企业,中兴微电子可能会是这个市场中的一匹黑马。中兴微电子于2003年注册成立,前身是中兴通讯于1996年成立的IC设计部,已拥有19年的IC研发历史。根据官方消息,中兴微电子现有研发人员约2000人,在深圳、西安、南京、上海、美国均设有研发机构,截至目前,共申请IC专利超过2000件。公司每年将营收的30%用于研发投入,2015年销售规模已跻身国内集成电路行业前三。