行业主要上市企业:目前国内物联网产业的上市公司主要有高新兴(300098)、东土科技(300353)、广和通(300638)、移远通信(603236)、日海智能(002313)、移为通信(300590
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本文核心数据:物联网行业产业链、物联网行业产业链全景图
物联网行业产业链全景梳理:传感器芯片严重依赖进口
感知识别层可以对物理世界进行感知、识别和信息数据采集,涉及芯片、传感器、感知设备的研发及制造;网络传输层能对感知识别层的数据进行高效率、低消耗地传送,主要包括通信组模、通信网络及基础通信设施;
平台管理层是连接感知层和应用层的桥梁,其中物联网平台包括连接管理平台 CMP、设备管理平台 DMP、应用使能平台 AEP和业务分析平台
BAP,系统和软件则可以让物联网设备有效的运行;
应用服务层主要指各类智能终端硬件,以及系统集成应用服务。用户根据平台层汇集处理完的数据,对终端进行远程监控、控制和管理,实现物联网的价值。
自2018年中美贸易摩擦以来,美国加大了对中国高新技术出口的限制,不断扩大实体清单,影响了中国一些科技主导型企业的发展,这从侧面警示了中国在全球供应链中地位的脆弱性。物联网通过传感器把物理世界与数字世界联系起来,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
其中传感器作为数据采集的源头,已经成为各种应用能力所需的数据来源所在。目前中国国内也涌现出了一些传感器芯片重点生产企业,如:高德红外、西人马、士兰微、敏芯微电子、博通、全志科技、大唐微电子、复旦微电子等。
物联网行业产业链区域热力地图:北京和广东物联网企业最密集
从物联网产业链代表性企业的区域分布情况来看,中国物联网产业链重点企业集中于广东、山东、江苏、浙江等发达地区。其中,广东依托其强大的经济实力在物联网领域发展较快,物联网代表性企业最密集。
从物联网产业链代表性企业的区域分布情况来看,中国物联网产业链重点企业集中于广东、北京、上海、浙江、江苏等发达地区。其中,北京和广东依托其强大的经济实力在物联网领域发展较快,物联网代表性企业最密集。
物联网行业代表企业收入规模
从我国物联网行业代表企业2020年收入规模来看,三大运营商中国移动、中国联通和中国电信物联网业务收入规模较大,处于行业领先地位。除此之外,日海智能物联网业务收入也排名在行业前列。
物联网行业代表企业最新投资动向
2020年以来,物联网产业代表性企业的投资动向主要包括拓展业务、通过对子公司增资的方式、与其他公司签订合作协议等方式投资物联网项目。物联网产业代表性企业最新投资动向如下:
——以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。
1、智慧物流。智慧物流指的是以物联网、大数据、人工智能等信息技术为支撑,在物流的运输、仓储、运输、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前,应用于物联网领域主要体现在三个方面,仓储、运输监测以及快递终端等,通过物联网技术实现对货物的监测以及运输车辆的监测,包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度,油耗及车速等,物联网技术的使用能提高运输效率,提升整个物流行业的智能化水平。2、智能交通。智能交通是物联网的一种重要体现形式,利用信息技术将人、车和路紧密的结合起来,改善交通运输环境、保障交通安全以及提高资源利用率。运用物联网技术具体的应用领域,包括智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯以及智慧停车等领域。其中,车联网是近些年来各大厂商及互联网企业争相进入的领域。
3、智能安防。安防是物联网的一大应用市场,因为安全永远都是人们的一个基本需求。传统安防对人员的依赖性比较大,非常耗费人力,而智能安防能够通过设备实现智能判断。目前,智能安防最核心的部分在于智能安防系统,该系统是对拍摄的图像进行传输与存储,并对其分析与处理。一个完整的智能安防系统主要包括三大部分,门禁、报警和监控,行业中主要以视频监控为主。
4、智慧能源环保。智慧能源环保属于智慧城市的一个部分,其物联网应用主要集中在水能,电能,燃气、路灯等能源以及井盖、垃圾桶等环保装置。如智慧井盖监测水位以及其状态、智能水电表实现远程抄表、智能垃圾桶自动感应等。将物联网技术应用于传统的水、电、光能设备进行联网,通过监测,提升利用效率,减少能源损耗。
5、智能医疗。在智能医疗领域,新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径,能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态(如心跳频率、体力消耗、血压高低等)进行监测,主要指的是医疗可穿戴设备,将获取的数据记录到电子健康文件中,方便个人或医生查阅。除此之外,通过RFID技术还能对医疗设备、物品进行监控与管理,实现医疗设备、用品可视化,主要表现为数字化医院。
6、智慧建筑。建筑是城市的基石,技术的进步促进了建筑的智能化发展,以物联网等新技术为主的智慧建筑越来越受到人们的关注。当前的智慧建筑主要体现在节能方面,将设备进行感知、传输并实现远程监控,不仅能够节约能源同时也能减少楼宇人员的运维。亿欧智库根据调查,了解到目前智慧建筑主要体现在用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测以及运用于古建筑领域的白蚁监测。
7、智能制造。智能制造细分概念范围很广,涉及很多行业。制造领域的市场体量巨大,是物联网的一个重要应用领域,主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上,包括工厂机械设备监控和工厂的环境监控。通过在设备上加装相应的传感器,使设备厂商可以远程随时随地对设备进行监控、升级和维护等 *** 作,更好的了解产品的使用状况,完成产品全生命周期的信息收集,指导产品设计和售后服务;而厂房的环境主要是采集温湿度、烟感等信息。
8、智能家居。智能家居指的是使用不同的方法和设备,来提高人们的生活能力,使家庭变得更舒适、安全和高效。物联网应用于智能家居领域,能够对家居类产品的位置、状态、变化进行监测,分析其变化特征,同时根据人的需要,在一定的程度上进行反馈。智能家居行业发展主要分为三个阶段,单品连接、物物联动和平台集成。其发展的方向是首先是连接智能家居单品,随后走向不同单品之间的联动,最后向智能家居系统平台发展。当前,各个智能家居类企业正在从单品向物物联动的过渡阶段。众所周知。国内的通讯巨头有中国移动,中国联通,中国电信。在通讯基站建设制造这方面有华为,中兴等 科技 公司。国内的互联网 科技 公司有,阿里巴巴,腾讯,百度,美团,京东等。
这些公司中具体有哪些搭建了物联网平台?他们搭建的物联网平台又是怎么样的?
首先我们来了解一下什么是物联网平台,物联网平台全称物联网管理系统平台。即IOT管理系统平台, 那么,什么是IoT管理系统平台呢?
要了解什么是物联网平台,首先您需要了解一个完整的IoT系统的组件。
那么“物联网系统如何工作”。
完整的IoT系统需要硬件,如传感器或设备。 这些传感器和设备从环境(例如水分传感器)收集数据或在环境中执行动作(例如浇水作物)。
完整的IoT系统需要连接。 硬件需要一种将所有数据传输到云端的方法(例如发送湿度数据)或需要一种从云接收命令的方法(例如,现在对作物播种)。对于一些IoT系统,可以在硬件和连接到云之间的中间步骤,例如网关或路由器。
完整的IoT系统需要软件。 该软件托管在云端(什么是云端),并且负责分析从传感器收集的数据并作出决定(例如,从湿度数据知道刚刚下雨,然后告诉灌溉系统今天不打开) 。
最后,完整的IoT系统需要用户界面。 为了使所有这些都有用,需要一种方式让用户与IoT系统进行交互(例如,具有显示湿度趋势的仪表板的Web应用程序,并允许用户手动打开或关闭灌溉系统)。
IoT平台是连接IoT系统中的所有内容的支持软件。IoT平台有助于通信,数据流,设备管理和应用功能。
IoT平台存在于第3部分中,通常是上述内容的第4部分。随着所有不同种类的硬件和不同的连接选项,需要一种使所有工作在一起的方式,这就是IoT平台所做的工作。
IoT管理系统平台帮助:连接硬件,处理不同的通讯协议,为设备和用户提供安全和身份验证和收集,可视化和分析数据与其他Web服务集成。您的业务何时应用物联网管理系统平台
由于IoT是一个系统系统,因此在所有相关领域拥有专长的组织很少见。存在物联网平台,可帮助企业克服技术挑战,而无需将其全部归咎于内部。
物联网作为未来发展重要方向,承载了世界梦想,面对新一轮信息 科技 机遇,越来越多的企业也在加大部署或者 探索 物联网,以此驱动产业转型升级,各界积极入局跑马圈地,以此抢夺时代制高点。
谷歌希望安卓 *** 作系统能能广泛应用在各种智能设备当中去,发布了Android Things物联网系统,同时,谷歌希望把强大AI能力扩展到各种物联网智能设备上,至此在今年面向智能终端首款AI芯片Edge TPU,核心用于边缘计算,让本地就具有AI处理能力。
美国另一 科技 巨头微软,希望win10无处不在,推出Win 10 IoT为全球各行各业智能设备提供服务,帮助他们迈向物联网时代。另外,Win10 IoT可以在边缘做更多工作,包括机器学习、事件处理、图像识别和人工智能,并与Azure物联网再到边缘无缝集成为Win 10 IoT设备带来了云智能和安全分析。与此同时,微软也将投入50亿美元支持物联网创新。
亚马逊则在多年前就发布了AWS IoT平台,以此抢占物联网应用市场,例如帮助工业企业提高运营效率,使用AWS IOT构建的机器学习模型可以在云中或直接在工业设备上运行,从而设备可以响应本地事件并采取智能动作。
物联网连接规模呈现高速增长态势,以LoRa和NB-IoT等低功耗广域网LPWAN通信技术发展迅猛,连接复合年增长率为109%,在城市井盖、水、电、燃气表等得到了大量应用。
随着5G通信技术的发展,万物互联得以实现,在国内,BAT以及华为等厂商战略纷纷向物联网转变,华为以大连接谋划,去撬开这个千亿级连接市场。
百度以ABC+IoT+智能边缘促进物联网在各垂直领域展开大规模应用,并赋能各行各业,促进物联网时代到来。
腾讯在今年迎来重大战略转型,被视为变革开启之年,新成立云与智慧产业事业群是腾讯战略大调整核心部门,寄托未来变革命运,拥抱产业互联网,助力产业与消费者形成更具开放性的新型连接生态。
中国移动:成立物联网公司、车联网公司,搭建物联网专网、提供专号、建设物联网设备接入管理平台和物联网应用开发平台,大力推动物联网业务展。
可以说基本上在国内有名的公司全部入局了物联网平台建设。物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,必将有大大小小的 科技 企业受益于国家政策扶持,进入 科技 产业化的过程中。
从行业的角度来看,物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信,通过电子产品标识感知识别相关信息,通过通信设备和服务传导传输信息,最后通过计算机处理存储信息。
而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场,加总在一起的市场规模就相当大,可以说,物联网产业链的细化将带来市场进一步细分,造就一个庞大的物联网产业市场。为人类的生产和生活方式带来全面的改变。
自己在电信上班,这个问题很不错。就现在成都电信物联网建设来说,已经很完善了。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internet of things(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。
构建物联网运营云平台,作为无线传感网络与互联网之间重要的本地化中央信息处理中心,物联网云平台需具备以下功能:
(1)业务受理、开通、计费功能
(2)信息采集、存储、计算、展示功能
(3)行业的灵活拓展应用模式
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
EPC系统是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它主要由全球产品电子代码(EPC)体系、射频识别系统及信息网络系统三大部分组成。
(1)EPC编码标准
EPC编码是EPC系统的重要组成部分,它是对实体及实体的相关信息进行代码化,通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。
(2)EPC标签
EPC标签是装载了产品电子代码的射频标签,通常EPC标签是安装在被识别对象上,存储被识别对象相关信息。标签存储器中的信息可由读写器进行非接触读/写。
32 EPC系统特点
(1)开放的体系结构
EPC系统采用全球最大的公用的刀又TERNET网络系统。这就避免了系统的复杂性,同时也大大降低了系统的成本,并且还有利于系统的增值。梅特卡夫(Metcalfe)定律表明,一个网络大的价值是用户本系统是应该开放的结构体系远比复杂的多重结构更有价值。
(2)独立的平台和高度的互动性
EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象,因此,不可能有那一种技术适用所有的识别对象。同时,不同地区,不同国家的射频识别技术标准也不相同。所以开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的交互 *** 作性。EPC系统网络建立在INTERNET网络系统上可以与INTERNET网络所有可能的组成部分协同工作
(3)灵活的可持续发展的体系
EPC系统是一个灵活的开放的可持续发展的体系,可在不替换原有体系的情况下就可以做到系统升级。整体的EPC网络 *** 作依赖于RFID系统和网络应用系统的介入,使产品信息有效的传播。安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。
33 EPC编码编码标准
EPC码是新一代与EAN/UPC码兼容的编码标准,在EPC系统中EPC编码与现行GTIN相结合,因而EPC并不是取代现行的条码标准,而是由现行的条码标准逐渐过渡到EPC标准或者是在未来的供应链中EPC和EAN.UCC系统共存。EPC中码段的分配是由EAN.UCC来管理的。在我国,EAN.UCC系统中GTIN编码是由中国物品编码中心负责分配和管理。同样,ANCC也即将启动EPC服务来满足国内企业使用EPC的需求。
EPC码是由一个版本号加上另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号,它使得EPC随后的码段可以有不同的长度;域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。
第四章 物联网在家庭中应用
随着时代的发展,中国已经逐步进入了老龄化社会,以后我们社会面临的现状将是一对年轻的夫妻,在照看自己小孩的同时,还要照看2~6对老人,这就为全社会出了一个难题。每家都雇保姆,显然不现实;那么,只能通过科技的手段来解决这个问题了,靠提高家庭的生活品质、方便家庭与外界的信息交互、用传感节点感知家里发生的情况等,这就为家庭物联网的实现奠定了社会基础。
物联网的概念正大行其道,也使人们看到了社会未来的发展趋势,然而物联网大部分却停留在概念阶段,真正规模应用还有待时日。家庭区域相对狭小、需求比较明确,最有可能优先实现物联网的应用。它不只是现代家庭现实的需要(照看老人、孩童),更是人们日益增强的家庭安全
41家庭物联网应用领域
寒冷的冬季,供暖系统使北方城市家庭充满温暖,而当白天大部分人离家上班的时候,空空的房间仍温暖如春。我们需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域,在食品卫生领域,在工程控制领域,在城市管理领域,在人们日常生活的各个方面,甚至在人们的娱乐活动中,都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。通过装置在各类物体上的电子标签(RFID),传感器、二维码等经过接口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通和对话也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。在电度表上装上传感器,供电部门随时都可知道用户的用电情况,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损。在电梯装上传感器,当电梯发生故障时,无需乘客报警、电梯管理部门会借助网络在第一时间得信息,以最快的速度去现场处理故障。
42发展历程
1999年,物联网的概念就已被提出,10年间,世界各国都在加紧研究。物联网的发展共分为四个阶段:第一个阶段是大型机、主机的联网,第二个阶段是台式机、笔记本与互联网相联,第三个阶段是手机等一些移动设备的互联,第四阶段是嵌入式互联网兴起阶段,更多与人们日常生活紧密相关的应用设备,包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列,最终形成全球统一的“物联网”。
对于互联网来说,20世纪80年代是黄金时代,这段时间出了一个知名的人物——鲍勃•卡恩(BobKahn),他被人们称为互联网之父(被赋予同样称呼的人还有好几个)。在为互联网做出卓越贡献的同时,他也非常有远见的为另一个始于上世纪80年代的项目——分布式传感网(DistributedSensorNet,简称DSN)——做了奠基。在那个年代,传感器远比我手上的这个大得多,要用一辆卡车来拉。这么大的传感器作为一个个节点组织在一起,通过微波彼此相连,就组成了传感网。
庞大的传感器在体积方面跟不上人们对其功用上的期望,于是研究者们就开始思考能不能把它做得小一点、再小一点。于是,在上世纪90年代,“智能微尘”(SmartDust)这个很有意思的概念出现了,提出者是KrisPister,他是加州大学伯克利分校的教授。这一概念认为可以将计算和通讯集成在约1~2平方毫米的超微型传感器中,用以对周围环境的参数进行探测。其核心的成分是微电机系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,简称MEMS;这个概念在当时引起非常大的轰动),该系统中可以集成很多和机械有关的传感器。
当时KrisPister这批人有一个幻想——在蒲公英上面悬挂一个传感芯片,蒲公英飞到哪里就探测哪里的信号,再把信号传递回来。虽然只是一个假想,但当时真有科学家信心百倍地投入其中,并且还把所需的数据算出来了。比如有空气动力学专家计算出了芯片应有的重量等等。在2001年,加州大学伯克利分校的实验室真做出了这种理想中的芯片雏形,比米粒还小,可谓“细如发丝,薄如蝉翼”。他们送给了我一个,当时我还精心包装了一下。可惜最近找不到了,特别遗憾。倘若芯片里面还有电留存的话,说不定我就能通过网络定位到它的“安身之所”了。
在这一时期,有三所高校和研究机构在传感器领域处于领军地位,一是加州大学伯克利分校(以KrisPister为代表,他们提出了“智能微尘”理论),另外两个是加州大学洛杉矶分校(他们提出了“微无线技术”)和施乐帕克研究中心(XeroxPARC)。施乐帕克研究中心的团队主要由我带领,我们做的是传感信息处理和“智能物质”(SmartMatter),希望能把计算、微电机系统放到物理世界中,与“智能微尘”也有非常紧密的联系。
自本世纪初以来,对于传感的研究越来越受到人们的重视,有很多学校和大公司的研发机构开始进行了类似的研究,并有许多新兴公司借此东风异军突起。将传感器连接成“网”或“系统”,就成了传感网。除了传感网以外,类似的概念也相继提出,比如“CyberPhysicalSystem”和“InternetofThings”(简称IOT)。相较而言,IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活,比如常见的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)技术就是它的一部分。
关于传感网和物联网的历史,若从大的传感器开始算起,传感网诞生至今应有30年了;而若从微传感网(MicroWirelessSensorNetwork)来说,应该仅有15至20年:微传感网始于上世纪90年代,那个时期的人们刚刚提出“微电机系统”的概念,试图把传感器和计算机处理和通讯全部都集成在一个芯片上,即“智慧微尘”。
其实传感器的历史,归结起来就八个字——从大到小,以点到面。这八个字看似简单,但做起来却是困难重重——要想让传感器真正“飞入寻常世界中”,它必需在体积、造价、能耗等方面进行“瘦身”,这样它才真正能够进入到物理世界。
然而,造型的缩小并不是传感进入生活的唯一条件,还需要互联网技术的配合以实现从点到面的网际联系。就IP地址而言,物联网应采用IPv6(IPv4必然不够),它有128位两进制的IP网址数,这相当于给世界上的每个沙粒都赋予了一个 IP地址。唯有当所有的物体都有一个属于自己的IP的时候,物联网才能真正实现。总而言之,物联网的实现需要这两方面的相辅相成:一是利用微处理技术(micro-fabrication),提高集成度;其二是运用IP技术,以提供足够丰富的网址。
43面临的问题
国内智能家居市场存在很多问题。1、进入门槛较高,一般一次性投入要1、2万元,这就大大限制了中等收入以下人群的购买需求。2、功能华而不实,很多都是遥控个灯光、音响,需求跟投入不成比例。3、生搬硬套,将原来很多工业上使用的东西直接照搬到家庭里,缺少人性化,不能完全适合家居生活需要。4、很多智能家居企业缺少核心技术,东拼西凑,组成个系统就推广,导致成本增高、企业竞争力下降。
RFID超高频技术在我国的应用尚处于起步阶段,一些项目的应用只是试点,还没有得到广泛应用,也没有在供链上应用。比如,只在某一个仓库里应用,或只在生产线上应用。应该说,这些试点项目全
都属于闭环状态的应用,在供应链上串起来应用的案例国内还没有出现。
物联网发展潜力无限,但物联网的实现并不仅仅是技术方面的问题,建设物联网过程将涉及到许多规划、管理、协调、合作等方面的问题,还涉及标准和安全保护等方面的问题,这就需要有一系列相应的配套政策和规范的制订和完善。
首先是技术标准问题。标准是一种交流规则,关系着物联网物品间的沟通。各国存在不同的标准,因此需要加强国家之间的合作,以寻求一个能被普遍接受的标准。
其次是安全的问题。物联网中的物品间联系更紧密,物品和人也连接起来,使得信息采集和交换设备大量使用,数据泄密也成为了越来越严重的问题。如何实现大量的数据及用户隐私的保护,成为待解决的问题。
第三,协议问题。物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,但在接入层面,协议类别五花八门,CPRS、短信、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道,物联网需要一个统一的协议基础。
第四,终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能,且不同行业需求各异议,如何满足终端产品的多样化需求,对运营商来说的一大挑战。
第五,地址问题。每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址,IPv4资源即将耗尽,那就需要IPv6来支撑。IPv4 向IPv6过渡是一个漫长的过程,因此物联网一旦使用IPv6地址,就必然会存在与IPv4兼容性问题。
第六,费用问题。目前物联网所需的芯片等组件的费用较高,若把所有物品都植入识别芯片花费自然不少,如何有效解决这一问题仍需考虑。
第七,规模化问题。规模化是运营商业绩的重要指标,终端的价格、产品多样性、行业应用的深度和广度都会地用户规模产生影响,如何实现规模化是具有待商讨的问题。
第八,商业模式问题。物联网在商业应用方面的业务模式还不是很明朗,商业模式问题值得更进一步探讨。
第九,产业链问题。物联网所需要的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业已成熟或基本成熟,而下游的应用也单体形式存在。物联网的发展需要产业链的共同努力,实现上下游产业的联动,跨专业的联动,从而带动整个产业链,共同推动物联网发展。
要建立一个有效的物联网,有两大难点必须解决:一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对物品的监控和追踪。
实现物联网,首先必须在所有物品中嵌入电子标签等存储体,并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统,这必然导致大量的资金投入。因此,在成本尚未降至能普及的前提下,物联网的发展将受到限制。已有的事实均证明,在现阶段,物联网的技术效率并没有转化为规模的经济效率,目前的所谓物联网应用也没有一个在商业上获得了较大成功。例如,智能抄表系统能将电表的读数通过商用无线系统(如GSM短消息)传递到电力系统的数据中心,但电力系统仍没有规模使用这类技术,原因在于这类技术没有经济效率。
物联网的关键在于RFID、传感器、嵌入式软件及传输数据计算等领域,包括“云计算”、无线网络的扩容和优化等均是物联网普及需解决的问题。只有通过“云计算”技术的运用,才能使数以亿计的种类物品的实时动态管理变得可能。从目前国内产业发展水平而言,传感器产业人水平较低,高端产品为国外厂商垄断。物联网的应用如下:
1、智能仓库。物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性,对于生产企业,可以根据这个数据合理的把控库存量,调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能,可以准确提供货物库存位置,这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流。运用条形码、传感器、射频识别技术、全球定位等先进的物联网通信技术,实现物流业运输、仓储、配送、装卸等各个环节的智能化。不仅货物运输更加的自动化,而且作出的全面分析还能及时的处理问题对物流过程作出调整,优化了管理。大大提高了物流行业的服务水平,还节约了成本。
3、智能医疗。利用物联网技术,实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动,实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉,把生命指数记录到电子健康文件中,不仅自己可以查看,也方便了医生的查阅,实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均,看病难的问题。
4、智能家庭。物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机,就可以 *** 作家里大多数的电器,查看它们的运行状态。寒冷的冬天,我们可以提前打开家里的空调,回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置,你再也不用担心孩子跑的找不见人,省心省力。
5、智能农业。物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度,监视土壤酸碱度,查看家禽的状态。在这些数据的支持下,农户就可以合理进行科学评估,安排施肥,灌溉。监测到的天气情况比如降水,风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量,降低了减产风险。
6、智能交通。物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息,通过信号灯等设备进行流量的控制,这个技术的运用,会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚,驾驶违章无处可逃,交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
7、智能电力。电力工程是一项重大的民生工程,对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例,因为物联网的运用,使得自动化计量系统开始启动,使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。随着对物联网的概念、内涵、技术、应用研究的不断深入,在环境、电力、物流、公共安全等领域和行业都涌现出众多物联网应用的典型案例。其中,公共安全领域作为物联网应用的重点领域,具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位,有必要将公共安全领域的物联网应用(以下简称安全物联网)作为一个独立的概念进行深入研究。
1 、安全物联网的背景及其内涵
当前,中国正处于工业化、城镇化快速发展时期,各种传统的和非传统的、自然的和社会的风险及矛盾交织并存,公共安全和应急管理工作面临的形势更加严峻。主要有以下三个方面的问题:1)自然灾害处于多发频发期,近年来,极端气候事件频发,中强地震呈活跃态势,自然灾害及其衍生、次生灾害的突发性和危害性进一步加重加大;2)安全生产形势严峻,我国安全生产基础薄弱,一些地方和企业责任不落实、监管不到位,生产安全事故总量居高不下,重特大事故时有发生,预防事故发生和实施有效救援的任务繁重而艰巨;3)社会安全面临新的挑战,我国改革发展进入关键阶段,各种利益关系错综复杂,维护社会稳定的任务艰巨。
面对频发的造成大量人员伤亡和财产损失的公共安全事故,亟需构建公共安全监测物联网来感知公共安全隐患,以及解决突发事件发生后各部门之间如何互联互通等问题。
公共安全监测物联网是针对公共安全监测领域覆盖范围广、监测指标多、连续性要求高、所处环境不适合人工监测、感知的信息内容与人民群众的生活密切相关等特点,应用物联网技术尤其是传感器网络技术,构建的一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统工程。对公共安全的监测主要包含保障各类生产场景安全的监测、对生产者安全的监测、对特定物品安全的监测、对人员密集场所监控、对重要设备设施监控以及事故应急处理时对场景、人员、物品的信息搜集等。
2 、安全物联网在物联网发展中的地位
公共安全是国家安全和社会稳定的基石。为有效抵御各类人为或自然灾害的威胁,中国将加强公共安全保障措施作为政府工作的重点。公共安全监测物联网为解决我国面临的公共安全问题提供了一种新的思路,符合我国促进科技创新、走创新型国家发展道路的战略要求。
建立完善的公共安全监测物联网将为我国现在面临的桥梁隧道坍塌、危险物泄漏等安全问题提供切实有效的预防机制,全国范围内的公共安全监测物联网的互联更使得重大安全事件得以及时、有力、透明的解决。因此公共安全监测物联网作为与日常生活联系最密切、国家和人民最关注的公共安全领域的物联网应用,应该得到整个社会的重视和优先发展,坚持“政府主导、企业参与、社会支持、群众受益”的方针,通过公共安全监测物联网的发展来带动物联网在技术、应用、产业、标准方面的进步,使整个社会切身感受到公共安全监测物联网带来的公共安全隐患可靠预防和突发事件应急处理的优势,加强人们对物联网价值的认知程度。
3 、安全物联网的体系结构及关键技术
图1描述了公共安全监测物联网的网络架构,它的整体架构与物联网的整体架构相似,由感知层、网络层、应用层三部分组成。但由于公共安全监测物联网应用场景的特殊性,它具有一些其它物联网应用不具备的技术特点,总结如下:
(1) 在感知层,被感知信息的类型多样,实时性要求高,大多数信息的感知(如桥梁建筑物的安全状况,危险物品的监测等)要求精度高且很难通过人工手段检测。由于安全隐患的信息类型不确定性很高,在人员密集场所或高危生产场所应长时间部署大量不同类型的传感器,对感知层的组网策略、能源管理、传输效率、QoS、传感器的编码、地址、频率与电磁干扰等问题提出了更高的要求,这些问题也是公共安全监测物联网能否成熟应用的关键。
(2) 在网络层,由于公共安全监测物联网感知到的信息的涉及国家重点行业以及群众的日常生活,这些信息一旦泄漏或不正当使用都有可能危及国家安全、社会稳定以及人民群众的隐私;因此,公共安全监测物联网的信息内容有必要通过专用网络或者对3G移动网络采取安全防范措施后进行传输,保证信息的安全性、真实性和完整性。(3) 在应用层,针对海量的数据信息和安全隐患可能带来的严重危害,需要建立专有的不同级别的公共安全物联网服务平台。服务平台不仅应具有强大的信息处理及融合能力,还须具有安全隐患的识别以及预警能力,同时当突发公共安全事故时,及时联动相关的职能部门进行应急处理,争取将损失和影响减到最小。另外,将不同级别的公共安全物联网平台互联有利于根据安全事故的危害程度最大限度的调配资源,便于公共安全事件的及时、有效、透明解决。
图1 公共安全监测物联网架构针对公共安全监测物联网体系结构的特点,其涉及到的关键技术主要有:
a 针对公共安全监测领域的专用传感器的研发,包括增加传感器的监测信息类型、提高监测精度、减小体积、抗破坏、增强感知信息的抗干扰能力和保密能力等。
b 大规模传感器节点的自组织网络、协作感知技术、安全接入技术等感知层网络技术。
c 大规模传感器节点的编码、地址、频率分配与电磁干扰等问题。
d 网络层公共安全监测专用网络的结构、通信协议、异构的网络接入技术及网络安全技术等。
e 应用层主要涉及海量信息的智能处理、分析、综合技术以及统一的公共安全监测物联网服务平台的架构等技术。
图2描述了公共安全监测物联网服务平台的总体结构,系统平台将接收到的海量信息处理分析后由相应的服务模块进行处理,服务平台可以根据不同的公共安全监测应用添加不同的服务模块。公共安全事件应急处理部门联动系统负责当突发安全事件发生时及时调动资源进行应急管理,以减少损失和影响。
图2 公共安全监测物联网服务平台的总体结构4 、安全物联网的应用现状
在国内外,公共安全监测物联网已经存在众多应用案例,在公共安全领域发挥了明显的作用,例如:
美国MaterialTechnologies公司开发了一套裂缝诊断传感器系统,已经在宾夕法尼亚州检查了三座桥梁以及马萨诸塞州一座桥梁的裂缝,其传感器能够检测以每分钟几个分子的速度扩大的裂缝,从而提前几年发现可能对安全构成危害的裂缝。此外,早期诊断意味着道路修补人员执行的修补更为经济,因为当裂缝还小的时候,修补起来更加容易。
在韩国,为了保护市民的生命和财产,遏制犯罪、恐怖袭击、火灾,开始在城市内安全隐患区域安装感应系统,为保障市民安全,建立安全的城市做出很多尝试,如图3所示。
图3 公共安全物联网在城市安全方面的应用目前国内全长约266公里的玄武湖隧道是我国最大的城市浅埋明挖湖底隧道,其中湖底段长约166公里。由于地质条件、应力条件、环境影响复杂,隧道很可能受温度、荷载、地下水等因素影响,产生不均匀的沉降、横向开裂、渗水等问题。
南京大学光电传感工程监测中心将特殊的连续分布式光纤“植入”混凝土层中。从施工开始,直至通车运行至今,这些光纤一直对隧道“健康”进行着实时监测。
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