什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
01
为什么要建泛在电力物联网?
国家电网公司在2019年两会报告中提出建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”,这里所说“两网”分别是“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。泛在电力物联网这个名词首次出现在国家电网公司的两会报告中,成为和坚强智能电网相提并论的重点工作。
首先来看国网2019年1号文件是怎么说的:在2019年1月13日发布的国家电网有限公司2019年1号文件中,排在年度重点工作首位的就是:推动电网与互联网深度融合,着力构建能源互联网。具体内容是:“持之以恒地建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网……。充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网,为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量,以及培育发展战略性新兴产业,提供强有力的数据资源支撑。承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网,相辅相成、融合发展,形成强大的价值创造平台,共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。”
可以认为一号文件中对泛在电力物联网的定义以及在能源换联网中的重要地位作出了明确地官方解释。一号文件的重点工作之二是:培育壮大发展新动能,创新能源互联网业态。其具体内容是:研究探索利用变电站资源建设运营充换电(储能)站和数据中心站的新模式,积极推动公司通信光纤网络、无线专网和电力杆塔商业化运营,拓展服务客户新空间。大力开拓电动汽车、电子商务、智能芯片、储能、综合能源服务等新兴业务,促进新兴业务和电网业务互利共生、协同发展。一号文件的重点工作之三是:扩大开放合作共享,打造能源互联网生态圈。具体内容是:充分利用电网数据、技术、标准优势,加强与新经济和互联网企业合作,积极参与新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新兴业务领域的开拓建设,加快构建围绕能源互联网发展的产业链、生态圈。
从一号文件中可以看出国网未来将通过建设电力互联网发展与互联网经济相关的新业态,包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新业务。非传统领域的新业态已经和传统电网业务处于同等重要的地位,实际上,所谓所谓新能源、智能家居、智慧城市,都可以被囊括进“泛在电力物联网”。总地来看,“坚强智能电网”仍是国网业务的基本盘,坐稳输-变-配-用-售环节的既定业务范围,在增量配网试点和配售电侧改革不断深入的背景下坚守传统阵地,抵御“外部的野蛮人”,是国网今后工作的“拿分项”;而在国有企业改革走向深水区,电改大势倒逼,国网新一代领导层逐步稳定之际,提出“泛在电力物联网”概念,则是主动出击开拓新方向的求变之举,是国网今后工作的“发力点”。
国网内部对于公司发展和业务调整,有一定的共识和紧迫感,主要集中于以下几个方面:一是随着新能源发电占比升高,电网形态日趋复杂,电力潮流和电网故障演化机理不断由可预见向难以预见演变,这对电网的安全稳定运行提出了更高要求;二是电改推进、政府及社会对电价下调的要求,导致企业经营面临瓶颈;三是在互联网经济与数字经济的蓬勃发展下,社会经济形态发生着深刻变化,在改革即将进入深水区之际,如果没有做好未来这几年的发展转型,通信运营商现在面临的困境可能就是国网的明天。而借着“泛在电力物联网”的东风,继续在传统强电部门深耕,加强信息化,还是着力发展电动汽车、综合能源服务等新业务,需要一个有力的规划纲领作为指导。
02
什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
物联网的概念由 MIT 的 Kevin Ashton在1998年首次提及,他指出将
RFID技术和其他传感器技术应用到日常物品中构造一个物联网。紧接着的第二年由 Kevin Ashton 带头建立的 Auto-ID center
对物联网的应用进行了更为清晰的描述:依靠全球 RFID 标签无线接入互联网,使得从剃须刀到欧元纸币再到汽车轮胎等数百万计的物品能够被持续地跟踪和审计。
电力行业对“物联网”的理解是:物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的(互联网、电信网甚至电力通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动,使得有关物体相互感知和反馈控制,形成一个更加智能的电力生产、生活体系。从而衍生出泛在智能电网——基于通信技术的全业务泛在电力物联网-泛在电力物联网概念。
各国在建设现代电网的过程中都用到了物联网,但对其应用的侧重点则各有不同。在欧洲,提升供电安全性、节能减排、发展低碳经济是各国积极发展智能电网的主要原因,在这种驱动力下,欧洲电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向;在日本,可再生能源接入、节能降耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力,日本电力行业对于物联网的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域;在中国,物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。
目前国网对泛在电力物联网的具体定义还未形成,将传统电力生产、传输、消费的所有环节信息化,都可以称为泛在电力物联网。就目前国网的技术储备而言,增强电网的感知、通信、计算和分析能力,是其可预见的发展方向。2018年的国网信通工作会议上就提出了“打造全业务泛在电力物联网,建设智慧企业,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设”的工作目标,并提出了建设国网-电力物联网SG-eIoT
(electric Internet of Things)的技术规划。预计将综合运用“大云物移智”等信通新技术,与新一代电力系统相
互渗透和深度融合,实时在线连接能源电力生产和消费各环节的人、机、物,全面承载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客服服务等业务。在终端层表现为万物互联的连接能力,在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力,在平台层表现为对全景设备和数据的管控能力。在2018年国网信通工作会议上制定的规划来看,整个“SG-eIoT”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。
有意思的是,国网一直以来虽然没有明确喊出电力物联网的口号,却已经有了相当的技术积累。国网的信息化水平近年来也不断提升,目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中47亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈;经过D5000、调控云等系统改造和升级,国调中心在电网观测、控制水平已经称得上世界先进,输电网基本做到可观、可控、能控、在控;各地配电自动化系统建设也在推进当中,规划到2020年完成全网95%的配电自动化覆盖率,各种在线监测、智能预警系统比比皆是;基于PMS20系统,主要设备的全生命周期管理在近两年内也能基本完成;通信网络建设如火如荼,无线专网、保护专网陆续上马;国网智慧车联网平台目前已经连接全社会80%的公共充电桩以及4万多辆电动汽车。想要在近年内交一份能够写出足够多亮点的成绩单,问题应该不大。
笔者认为,国家电网作为世界五百强第2的旗帜性央企,应该有更高要求拿出真正的可以定义行业发展方向的技术方案,要么具备成熟的、可复制的海外技术输出能力,被海外能源企业接纳,例如华为通信解决方案,支付宝/微信移动支付;要么具备强烈提升用户体验、能直接让用户感受代际差异的新服务水平,如高铁。就供电可靠性、电网安全稳定性等方面而言,进一步提升的空间和产生的社会效应都已有限。泛在电力物联网应该向着智慧小区/智慧城市整体能源解决方案、智慧交通整体能源供给方案、智慧能源套餐及交易模式、用户能效分析及用户画像、智能家居与用能管理等方面延伸。虽然国家电网是国内每年电气专业研究生就业的首选单位,是每年获取专利数最多的企业,甚至超越了华为,但国家电网作为一家科技公司的形象在公众心中依然没有建立起来,电力用户期待获得更多的知情权和参与感,例如得到用电诊断、科学用电方案、差异化电价信息等增值服务。在前有堵截后有追兵的行业背景下,要“建成世界一流的能源互联网企业”,只有深刻改变用户习惯,才能进一步赢得发展的先机。
03
建设泛在电力物联网应规划先行
一般情况下,抛出一个战略性概念后,国网公司会在组织机构、科技研发、重点工程等方面共同发力,并使之成为今后3-5年的主要方向。按以往规律,国网的新概念往往由相关利益部门主张并提出,上升形成公司战略后由原提出部门出主力班底进行战略规划、科研投入和工程运作。新战略的实施情况,有时受制于公司其他利益部门对该战略的支持和配合力度。国网领导班子对新成立部门的支持力度、其他利益部门对新成立部门的配合力度往往关系着新战略的整体推进效果。相对于我国政府和企业过往一些实施相对成功的战略,国网的风格还有些遵循丛林法则,主要由强势部门和地方公司利益驱动,在领导层取得首肯后立即上马项目,一定程度上缺乏规划引领的顶层设计,导致重复建设、技术路线多样,虽然每年都涌现出数量众多“世界一流”的技术或工程,却难以形成合力,在国际上和社会上缺乏“中国高铁”这样的名片技术。
物联网技术虽然在电网有着广阔的应用和前景,但也面临一些发展问题。从技术上来看,感知层的传感器数据准确性、传感器在复杂环境下的故障率、数据传输的及时性、无线传输的安全性等都是亟待解决的问题。受到可靠性、成本、原有管理制度等多种因素的制约,物联网产业一直推进缓慢。制定合理的长期规划,对指导物联网在电网发展具有重要意义。
因此,国网应组织科研单位牵头,遵循目标导向,按照我国不同地区电网技术基础及资源禀赋,设定泛在电力物联网近期目标及中长期技术规划,尽快明确重点项目及技术攻关方向,集中力量突破既定关键技术。此外,利用好自身科研人才和科研力量,必要时与外部企业及科研力量联合,突破传统电力生产-科研-设备研发利益窠臼,走出电网成熟技术的舒适区,从微创新转变为模式创新,真正成长为具备全球影响、全民感受的科技巨头。
基于EPC和RFID技术的物联网在现代物流领域的应用 物联网又称传感网,英文名称叫“Internet of Things”,简称 IOT。物联网的概念于 1999 年在美国召开的移动计算机和网络国际会议上首次被提出, 2005 年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟( ITU)发布了《ITU互联网报告 2005:物联网》的报告,正式提出了物联网的概念。物联网是在计算机互联网基础上利用射频识别(RFID)技术、无线通信技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按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、监测和管理的一种网络。 在这个网络中世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。 物联网的问世,打破了传统思维。过去一直将机场、公路、建筑物等物理基础设施与数据中心、个人电脑、宽带等 IT 基础设施分开。而在物联网时代,所有的物品、电缆、芯片、宽带将整合为统一的基础设施,世界就在物联网上开展各种活动。 物联网应用广泛,遍及物流仓储、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、老人护理、个人健康等多个领域。但是,受技术水平和使用成本等因素的制约,物联网的应用在短期内还难以一下子在各个领域全面推广。而在更加追求效率及成本控制的物流行业,有望率先在这一新领域进行尝试。物联网与现代物流有着天然紧密的联系,其关键技术诸如物体标识及标识追踪、无线定位等新型信息技术应用,能够有效实现物流的智能调度管理、整合物流核心业务流程,加强物流管理的合理化,降低物流消耗,从而降低物流成本,减少流通费用,增加利润。 物联网借助互联网、RFID 等无线数据通信等技术,实现了单个商品的识别与跟踪。基于这些特性,将其应用到物流的各个环节,保证商品的生产、运输、仓储、销售及消费全过程的安全和时效。本文就物联网在现代物流各个环节的应用进行探讨,并对物联网在国内外物流的应用现状进行了概述。 1 物联网在物流各个环节的应用分析 物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程。当前的物流过程存在物流信息不对称、得不到及时的信息等弊端,难以实现及时的调节和协同。随着全球经济一体化进程的推进,调度、管理和平衡供应链的各环节(跨区、跨国)之间的资源变得日益迫切,以产品电子代码( EPC 码)和 RFID 为核心在互联网之上构造“物联网”,将在全球范围从根本上改变对产品生产、运输、仓储、销售各环节物品流动监控和动态协调的管理水平。 11 物流生产和运输领域 基于物联网的支持,电子标签承载的信息可以实时获取,从而清楚地了解到产品的具体位置,进行自动跟踪。对制造商而言,原材料供应管理和产品销售管理是其管理的核心,物联网的应用使得产品的动态跟踪运送和信息的获取更加方便,对不合格的产品及时召回,降低产品退货率,提高了自己的服务水平,同时也提高了消费者对产品的信赖度。另外,制造商与消费者信息交流的增进使其对市场需求做出更快的响应,在市场信息的捕捉方面就夺得了先机,从而有计划地组织生产,调配内部员工和生产资料,降低甚至避免因牛鞭效应带来的投资风险。对运输商而言,通过电子产品代码EPC自动获取数据,进行货物分类,降低取货、送货成本。并且,EPC 电子标签中编码的唯一性和仿造的难度可以用来鉴别货物真伪。由于其读取范围较广,则可实现自动通关和运输路线的追踪,从而保证了产品在运输途中的安全。即使在运输途中出现问题,也可以准确地定位,做出及时的补救,使损失尽可能降到最低。这就大大提高了运输商送货的可靠性和效率,提高了服务质量。此外,运输商通过EPC可以提供新信息增值服务,从而提高收益率,维护其资产安全。 12 物流仓储领域 出入库产品信息的采集因为物联网技术的运用,而嵌入相应的数据库,经过数据处理,实现对产品的拣选、分类堆码和管理。若仓储空间设置相应的货物进出自动扫描纪录,则可防止货物的盗窃或因 *** 作人员疏忽引起的物品流失,从而提高库存的安全管理水平。现今,它已经广泛使用于货物和库存的盘点及自动存取货物等方面。 13 销售管理领域 物联网系统具有快速的信息传递能力,能够及时获取缺货信息,并将其传递到卖场的仓库管理系统,经信息汇总传递给上一级分销商或制造商。及时准确的信息传递,有利于上游供应商合理安排生产计划,降低运营风险。在货物调配环节,RFID 技术的支持大大提高了货物拣选、配送及分发的速度,还在此过程中实时监督货物流向,保障其准时准点到达,实现了销售环节的畅通。对零售商而言,实施 EPC 保证了合理的货物仓储数量,从而提高定单供货率,降低脱销的可能性和库存积压的风险。由于自动结算速度的大幅提高,卖场就可以降低最小安全存货量,增加流动资金。由于可以实现单品识别,每个产品都具有特殊代表性,他们在货架上的具体位置、所处状态,可通过信息阅读随时传递至互联网,在信息处理之后反馈给管理人员,可以有效防盗,避免销售损失。 14 商品消费领域 物联网的出现使得个性化购买、排队等候时间缩短变为现实。消费者随时掌握所购买产品及其厂商的相关信息,对有质量问题的产品进行责任追溯。事实上,由于产品在生产之初直至消费者手中的整个过程都经由实时的质量和数量追踪并依据情况做出补救,到消费者手中的残次产品几乎为零。这样,即保证消费者购买到满意商品,还可以防止残次产品因不及时有效处理而对周围环境带来威胁。特别是有毒有害的危险品,随意丢弃将可能造成严重的环境污染,酿成巨大的损失。
物联网的应用领域涉及到方方面面,在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用,有效的推动了这些方面的智能化发展,使得有限的资源更加合理的使用分配,从而提高了行业效率、效益。
在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用,从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进,大大的提高了人们的生活质量;
在涉及国防军事领域方面,虽然还处在研究探索阶段,但物联网应用带来的影响也不可小觑,大到卫星、导d、飞机、潜艇等装备系统,小到单兵作战装备,物联网技术的嵌入有效提升了军事智能化、信息化、精准化,极大提升了军事战斗力,是未来军事变革的关键。
一、智能交通
物联网技术在道路交通方面的应用比较成熟。随着社会车辆越来越普及,交通拥堵甚至瘫痪已成为城市的一大问题。对道路交通状况实时监控并将信息及时传递给驾驶人,让驾驶人及时作出出行调整,有效缓解了交通压力;
高速路口设置道路自动收费系统(简称ETC),免去进出口取卡、还卡的时间,提升车辆的通行效率;公交车上安装定位系统,能及时了解公交车行驶路线及到站时间,乘客可以根据搭乘路线确定出行,免去不必要的时间浪费。
社会车辆增多,除了会带来交通压力外,停车难也日益成为一个突出问题,不少城市推出了智慧路边停车管理系统,该系统基于云计算平台,结合物联网技术与移动支付技术,共享车位资源,提高车位利用率和用户的方便程度。
该系统可以兼容手机模式和射频识别模式,通过手机端APP软件可以实现及时了解车位信息、车位位置,提前做好预定并实现交费等等 *** 作,很大程度上解决了“停车难、难停车”的问题。
二、智能家居
智能家居就是物联网在家庭中的基础应用,随着宽带业务的普及,智能家居产品涉及到方方面面。 家中无人,可利用手机等产品客户端远程 *** 作智能空调,调节室温,甚者还可以学习用户的使用习惯,从而实现全自动的温控 *** 作,使用户在炎炎夏季回家就能享受到冰爽带来的惬意;
通过客户端实现智能灯泡的开关、调控灯泡的亮度和颜色等等; 插座内置Wifi,可实现遥控插座定时通断电流,甚者可以监测设备用电情况,生成用电图表让你对用电情况一目了然,安排资源使用及开支预算;
智能体重秤,监测运动效果。内置可以监测血压、脂肪量的先进传感器,内定程序根据身体状态提出健康建议; 智能牙刷与客户端相连,供刷牙时间、刷牙位置提醒,可根据刷牙的数据生产图表,口腔的健康状况;
智能摄像头、窗户传感器、智能门铃、烟雾探测器、智能报警器等都是家庭不可少的安全监控设备,你及时出门在外,以在任意时间、地方查看家中任何一角的实时状况,任何安全隐患。看似繁琐的种种家居生活因为物联网变得更加轻松、美好。
三、公共安全
近年来全球气候异常情况频发,灾害的突发性和危害性进一步加大,互联网可以实时监测环境的不安全性情况,提前预防、实时预警、及时采取应对措施,降低灾害对人类生命财产的威胁。
美国布法罗大学早在 2013 年就提出研究深海互联网项目,通过特殊处理的感应装置置于深海处,分析水下相关情况,海洋污染的防治、海底资源的探测、甚至对海啸也可以提供更加可靠的预警。该项目在当地湖水中进行试验,获得成功,为进一步扩大使用范围提供了基础。
利用物联网技术可以智能感知大气、土壤、森林、水资源等方面各指标数据,对于改善人类生活环境发挥巨大作用。
趋势和特征
物联网近年来的主要显着趋势是由互联网连接和控制的设备的爆炸性增长。物联网技术的广泛应用意味着从一个设备到另一个设备的具体细节可能大不相同,但大多数人都具有基本特征。
物联网为将物理世界更直接地集成到基于计算机的系统中创造了机会,从而提高了效率、经济效益和减少了人力。
物联网设备的数量在 2017 年同比增长 31% 至 84 亿,预计到 2020 年将有 300 亿台。物联网的全球市场价值预计为到 2020 年达到 71 万亿美元。
环境智能和自主控制并不是物联网最初概念的一部分。环境智能和自主控制也不一定需要互联网结构。然而,(英特尔等公司)的研究发生了转变,将物联网和自主控制的概念结合起来,初步成果朝着这个方向发展,将物体视为自主物联网的驱动力。
在这种情况下,一种有前途的方法是深度强化学习,其中大多数物联网系统提供动态和交互式环境。训练代理(即 IoT 设备)在这样的环境中表现得更聪明,无法通过传统的机器学习算法(例如监督学习)来解决。
通过强化学习方法,学习代理可以感知环境状态(例如,感知家庭温度),执行 *** 作(例如,打开或关闭暖通空调)并通过最大化其长期获得的累积奖励来学习。
可以在三个级别提供物联网智能:物联网设备、边缘/雾节点和云计算。每个级别对智能控制和决策的需求取决于物联网应用的时间敏感性。例如,自动驾驶汽车的摄像头需要进行实时障碍物检测以避免发生事故。
通过将数据从车辆传输到云实例并将预测返回给车辆,这种快速决策是不可能的。相反,所有 *** 作都应在车辆本地执行。集成高级机器学习算法,包括深度学习物联网设备是一个活跃的研究领域,使智能对象更接近现实。
此外,通过分析物联网数据、提取隐藏信息和预测控制决策,可以从物联网部署中获得最大价值。物联网领域使用了各种各样的机器学习技术,从回归、支持向量机和随机森林等传统方法到卷积神经网络、LSTM和变分自动编码器等高级方法。
未来,物联网可能是一个非确定性和开放的网络,其中自动组织或智能的实体(Web 服务、SOA组件)和虚拟对象(化身)将可互 *** 作并能够独立行动(追求自己的目标)目标或共享目标)取决于上下文、情况或环境。
通过上下文信息的收集和推理以及对象检测环境变化(影响传感器的故障)并引入合适的缓解措施的能力的自主行为构成了一个主要的研究趋势,显然需要为物联网技术提供可信度。
市场上的现代物联网产品和解决方案使用各种不同的技术来支持这种上下文感知自动化,但需要更复杂的智能形式,以允许在真实环境中部署传感器单元和智能网络物理系统。
以上内容参考 百度百科-物联网
导读新年伊始,在2020年受疫情影响的大环境下,物联网也迎来了更多充满戏剧性的挑战与变革,在疫情爆发后,各地采取的一系列措施及发生的这大大小小的的事件背后,多多少少都有物联网的身影,为此,在这里小编整理了相关报告后,和大家说说2020年物联网在全球的主要进展,分享给大家以供参考和借鉴!下面我们一起来看看物联网2020年回顾:十大重要进展。
Part I: Covid-19对IoT 2020的影响
受疫情影响,公众对物联网的兴趣下降了15%
人们通过Google搜索“物联网”话题的频率在2020年骤然下降。自2020年3月疫情大流行以来,这一下降比例达到15%;此后,“物联网”话题搜索量一直保持相对稳定并处于较低水平,也没有回升迹象。物联网显然不像其它话题那样在公众中扮演重要角色,例如:在同一时间范围内,公众对游戏的搜索兴趣猛增了约65%、对“在家工作”的兴趣增加了104%、对“失业救济金”的兴趣猛增了250%。在对3000多个财报电话的分析显示,在2020年第二季度,“IoT”一词的使用量呈类似下降趋势。但是,有关物联网,尤其是“工业物联网”的讨论在第三季度又重新开始。
尽管疫情大流行,但2020 IoT市场仍然强劲
尽管Covid-19疫情不断,并且
2020年全球GDP下降了5%,物联网市场在2020年仍在增长(无论是支出规模还是连接设备总数)。虽然有少量物联网项目因各种原因(如在封锁期间无法建立基础设施)而停止或推迟,但大多数物联网项目在2020仍在继续。
事实上,2020年是智能设备的一个拐点——活跃的物联网连接数量(例如:连接的汽车、智能家居设备、连接的工业设备)等,有史以来第一次超过了非物联网连接的数量(例如:智能手机、笔记本电脑和台式机)。目前全球有217亿活跃的连接设备,其中54%(117亿)是物联网设备连接。到2025年,预计将有超过300亿个物联网连接,即地球上几乎每人有4个物联网设备。
十余个物联网主题随疫情加速发展
物联网在应对疫情中起着至关重要的作用。一些以物联网为中心的用例在帮助世界应对疫情方面发挥了(并将继续发挥)重要作用。最值得注意的包括工作场所、医院和其它基于物联网的接触者追踪(例如:Concept
Reply的跟踪和定位系统),以及整个疫苗供应链中的产品跟踪和验证(例如:Controlant)。
对2021年的前景持谨慎乐观态度
进入2021年,物联网技术的整体情况,看起来很乐观。人们普遍认为,任何因Covid-19对业务的负面影响都将在2021年逐渐消失,新的“数字化转型浪潮”将推动物联网市场的发展。企业将加速发展的主题之一是“新技术支持的商业模式”,其中许多新的商业模式将由互联的物联网产品来实现。企业关注的另一个主要主题是“人工智能”。
Part II: IoT 2020十大进展
最大的物联网新势力:小米
2020年1月,来自中国的电子制造商小米宣布计划在未来5年内至少投资72亿美元用于5G和人工智能(AIoT)。新的推动包括对智能电视、无人机、电动滑板车、空气净化器、路由器、安全摄像头等一系列消费和企业物联网设备的重大投资。
物联网在对抗Covid-19中的最大贡献:挽救生命
在2020年初,物联网行业没有人能够预见到,IoT技术将在这一整年中为拯救生命而扮演重要角色。伦敦帝国理工学院于2020年6月进行的一项被广泛引用的研究估计,在第一波Covid-19大流行期间,社交距离仅在欧洲就挽救了300万条生命。虽然这些被挽救的生命大多可以归功于人们只是待在家里、戴上口罩和避免接触,但物联网技术无疑在一些情况下阻止了进一步的传播。
许多物联网厂商竞相推出社交距离工具(包括BoschIO的工作场所隔离和联系人追踪解决方案,Software AG和Dell的Smart Social
Distancing解决方案,或Concept Reply的追踪和定位系统等)。
位于德国莱比锡的Goebecke面包店只是使用这种解决方案的众多企业之一。该企业老板介绍,工作场所的音频提醒和对员工数据的分析能力,都使员工更加谨慎、意识更强,这些员工随后变换了各自之间的距离。
最近,用于Covid-19的物联网的重点已经转移到疫苗供应链监控上,以确保疫苗安全交付,不发生产品丢失、篡改或变质。例如,辉瑞公司(Pfizer/Biontech)选择了冰岛的初创公司Controlant来监控其Covid-19疫苗的配送。
加速最快的物联网垂直领域:医疗保健
多年来,由于行业的高度规范性以及缺乏对医疗数字化的支持和紧迫性,在医疗环境中实施物联网项目被证明是很麻烦的。
现在,越来越多的证据表明,Covid-19已经导致了医疗保健领域的数字化爆炸,特别是在医院。美国食品药品监督管理局(FDA)在2020年5月发布了多项临时政策,以在2020年支持数字化工具。德国在2020年10月首次允许医生开出针对特定疾病的数字健康应用(例如,一款有助于治愈焦虑症的应用)。
在大流行期间激增的应用之一是“远程医疗”,即医生通过视频会议治疗患者。医生报告说,远程医疗通常被视为只是迈向数字诊断的第一步,它依靠物联网设备从远处诊断病人。数家医院于2020年开始进行试验。2020年12月,一名伦敦外科医生在加利福尼亚用5G技术对香蕉进行远程手术的视频在网上疯传。
2020年最大的物联网融资:Samsara
Samsara又成功了。2020年5月,在第一次Covid-19大封锁期间,该公司又筹集了4亿美元,旨在进一步扩大其工业物联网业务。本轮融资对该公司的估值为54亿美元,较2019年投资时估值下降14%。首席执行官Sanjit
Biswas在宣布这轮融资时,还宣布裁员300人(占劳动力的18%),这是由于Covid-19对关键垂直运输系统的影响。
2020年值得注意的顶级投资(与物联网相关)包括:
最重要的技术标准化:5G Release 16
2020年7月,3GPP标准机构达到了一个重要的里程碑:发布版本16,这是5G技术的第二套规范,也是5G
IoT的关键一步。构成版本16的一套新规范包括对“超可靠、低延迟通信”(eURLLC)、定位功能以及对TSN(时间敏感网络)的支持等方面的重大改进,所有这些方面对于各种物联网用例的物联网连接都非常重要,尤其是对于高端应用,如工业物联网领域的应用。此外,版本16还可以在新的5G核心网上部署和管理NB-IoT和LTE-M技术,使5G网络可以通过这些技术管理大规模和低复杂性的物联网。当前,全球约有2亿个IoT连接使用NB-IoT
/ LTE-M的产品。预计,面向高端应用的5G物联网将在2022年及以后兴起。
最著名的新流行语:AIoT
多年来,人们一直认为,物联网的真正价值可以通过应用于物联网数据流的AI/ML算法来解锁。因此,事后看来,“AI + IoT=
AIoT”在2020年出现并成为一个新流行语也就不足为奇了。在2020年12月,Google对这个话题的搜索量大概比12个月前多了70%。有趣的是,这个词似乎起源于中国(而不是像“
IoT”一词起源于美国)。华为和小米以及台积电(TSMC)这几年一直在推崇人工智能物联网的概念,即人工智能和物联网的融合。
2020年,许多“非中国”公司在品牌推广工作中都使用了这个术语。美国工业软件提供商Aspen Technology于2020年8月宣布了其新的工业40
AIoT
Hub,瑞士网络安全公司Wisekey于2020年9月推出了以AIoT为中心的新数字战略。在2020年推崇这一术语的公司的其它例子包括总部位于新加坡的ASM
Pacific Technology和总部位于美国的分析软件提供商SAS。
最大的物联网相关收购:Nvidia-ARM
2020年9月13日,英伟达宣布有意收购ARM,这是迄今为止最大的半导体交易,估值400亿美元。除了是最大的半导体交易外,此次收购有望为AI&边缘物联网带来新的技术创新。英伟达收购的主要业务板块是ARM的处理器IP,其中也有重要的IoT成分,尤其是边缘计算。ARM的IoT产品&服务集团(ARM的Pelion
IoT平台、MbedOS、SoC解决方案/安全、KigenSIM解决方案)将不参与此次交易。如果这笔交易获得监管部门的批准,可能会出现这样一种情况:中国企业永远得不到ARM的技术。这可能会进一步造成美中贸易关系的不平衡,从而使美国在半导体知识产权市场占据主导地位。
2020年的重要收购(与物联网相关)包括:
最雄心勃勃的新物联网连接技术:Amazon Sidewalk
2020年11月,亚马逊通知Amazon Echo设备和Ring安全摄像头的客户,Amazon
Sidewalk将很快推送到他们的设备上。Sidewalk是一个雄心勃勃的项目,旨在创建一个邻里共享的网络,让宠物或资产追踪器等物联网设备,即使在家庭Wi-Fi网络中断或超出范围时也能连接到互联网。这是通过将不同的Wi-Fi网络连接成一个低带宽网络,供不同用户的物联网设备使用的技术。
2020年9月,LoRa低功耗标准幕后的芯片公司Semtech宣布已与亚马逊建立合作伙伴关系,以合作构建网络;几个月后的12月,据报道LoRa联盟正在洽谈,也将加入并支持Sidewalk,使用开放的LoRaWAN标准,该联盟及其500多家成员公司都支持该标准。
最重要的政府举措:美国物联网网络安全改进法
2020年12月,《物联网网络安全改进法案》终于签署成为美国法律。其中,该法律要求美国国家标准与技术研究所(NIST)定期(至少每5年一次)更新物联网安全标准和指南。专家们希望,该法律能够促使制造商在设计物联网设备时考虑到一些网络安全功能(例如:使用安全编码实践、提供足够的认证、定期给设备打补丁)。
最大的IoT 2020 IPO:C3ai
2020年12月9日,C3ai上市(在纽约证券交易所交易,股票代码为“AI”)。C3是一个真正的物联网成功案例。该公司由美国亿万富翁Tom
Siebel于2009年创立,他因创立Siebel Systems公司而闻名,2006年1月该公司出售给甲骨文。C3ai最初叫C3
Energy,主要专注于电网、电表和公用事业的数字化,该公司后来(2016年)品牌更新为C3IoT,并将其关注点扩大到能源之外,作为一个横向物联网平台。近年来,该公司强调通用分析和人工智能能力,这也是为什么该公司再次将品牌重塑为C3ai。今天的C3ai声称它可以从5700万个传感器读取数据,但Siebel明确表示,重点是AI(包括非IoT应用)。2020年12月上市至今,股价已较开盘价飙升超过40%,估值近140亿美元(截至2021年1月8日)。
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首先介绍物联网的概念,参考EPOSS的《Internet of Things in 2020》;之后看看物联网相关演讲、报告(近来物联网会议较多,讲演资料也较多),总结分析,前期入手尽量少谈物联网关键技术;接着谈谈物联网的应用(参考《物联网“十二五”规划》),最好谈谈物联网的前景及展望。1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——Networked Coke Machine。
21999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Inter of Things)这个概念;是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。
提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。
当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Inter of things”(简称物联网),这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。
传感网是基于感知技术建立起来的网络。
中科院早在1999年就启动了传感网的研究,并已取得了一些科研成果,建立了一些适用的传感网。
1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了,“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。
32003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
42005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布《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,不再只是指基于RFID技术的物联网。
报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。
射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
物联网概念的兴起,很大程度上得益于国际电信联盟2005 年以物联网为标题的年度互联网报告。
然而,ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。
虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义,但从物联网本质上看,物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,使人与物智慧对话,创造一个智慧的世界。
物联网技术被称为是信息产业的第三次革命性创新。
物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:一是互联 征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能;三是智能化特征,即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
52008年后,为了促进科技发展,寻找经济新的增长点,各国 开始重视下一代的技术规划,将目光放在了物联网上。
在中国,同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新20”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成,并带动了经济社会形态、创新形态的变革,推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新20)形态的形成,创新与发展更加关注用户、注重以人为本。
而创新20形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。
62009年1月28日,奥巴马就任美国总统后,与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”,作为仅有的两名代表之一,IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念,建议新 投资新一代的智慧型基础设施。
当年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点;
2009年2月24日2009IBM论坛上,IBM大中华区首席执行官钱大群公布了名为“智慧的地球”的最新策略。
此概念一经提出,即得到美国各界的高度关注,甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界范围内引起轰动。
IBM认为,IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成物联网。
在策略发布会上,IBM还提出,如果在基础建设的执行中,植入“智慧”的理念,不仅仅能够在短期内有力的 经济、促进就业,而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。
IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命。
IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。
这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。
1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后以个人计算机的普及为标志,而1995年前后则发生了互联网革命。
每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。
而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。
20世纪90年代,美国克林顿 计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构,创造了巨大的经济和社会效益。
而今天,“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有 许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。
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