物联网未来的发展趋势是什么?

物联网未来的发展趋势是什么?,第1张

更小尺寸、更快运行、灵活敏捷的端到端解决方案是有效路径

物联网时代是一个计算无处不在的新时代,每个设备、每个物体都将具备计算能力,这意味着集成的计算解决方案必将向尺寸更小、运行速度更快、功能更敏捷、产量更大的方向演化。

新型低能耗需求的可穿戴设备:物联网技术终端落地的正面力量

低功耗蓝牙与WiFi应用:物联网发展应用的中坚力量

作为推动物联网发展和应用的中坚力量,WiFi、智能蓝牙、NFC和GPS这些成熟、高效的无线连接设计可以提高设备应用的效率,使得制造商能够设计、制造并推出消费者买得起的产品,从而鼓励大众消费。

高精传感器应用:物联网飞速发展的重要驱动因素

十方物联网

物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。
一、现状及形势
(一)发展现状
目前,我国物联网发展与全球同处于起步阶段,初步具备了一定的技术、产业和应用基础,呈现出良好的发展态势。
产业发展初具基础。无线射频识别(RFID)产业市场规模超过100亿元,其中低频和高频RFID相对成熟。全国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用,年产量达24亿只,市场规模超过900亿元,其中, 微机电系统(MEMS)传感器市场规模超过150亿元;通信设备制造业具有较强的国际竞争力。建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。机器到机器(M2M)终端数量接近1000万,形成全球最大的M2M市场之一。据不完全统计,我国2010年物联网市场规模接近2000亿元。
技术研发和标准研制取得突破。我国在芯片、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域开展了多年技术攻关,已取得许多成果。在传感器网络接口、标识、安全、传感器网络与通信网融合、物联网体系架构等方面相关技术标准的研究取得进展,成为国际标准化组织(ISO)传感器网络标准工作组(WG7)的主导国之一。2010年,我国主导提出的传感器网络协同信息处理国际标准获正式立项,同年,我国企业研制出全球首颗二维码解码芯片,研发了具有国际先进水平的光纤传感器,TD-LTE技术正在开展规模技术试验。
应用推广初见成效。目前,我国物联网在安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已经得到应用,且应用模式正日趋成熟。在安防领域,视频监控、周界防入侵等应用已取得良好效果;在电力行业,远程抄表、输变电监测等应用正在逐步拓展;在交通领域,路网监测、车辆管理和调度等应用正在发挥积极作用;在物流领域,物品仓储、运输、监测应用广泛推广;在医疗领域,个人健康监护、远程医疗等应用日趋成熟。除此之外,物联网在环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等方面也开展了广泛的应用。
尽管我国物联网在产业发展、技术研发、标准研制和应用拓展等领域已经取得了一些进展,但应清醒的认识到,我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约因素。主要表现在以下几个方面:核心技术和高端产品与国外差距较大,高端综合集成服务能力不强,缺乏骨干龙头企业,应用水平较低,且规模化应用少,信息安全方面存在隐患等。
(二)面临形势
“十二五”时期是我国物联网由起步发展进入规模发展的阶段,机遇与挑战并存。
国际竞争日趋激烈。美国已将物联网上升为国家创新战略的重点之一;欧盟制定了促进物联网发展的14点行动计划;日本的 U-Japan计划将物联网作为四项重点战略领域之一;韩国的 IT839战略将物联网作为三大基础建设重点之一。发达国家一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式 *** 作系统、智能计算等核心技术,另一方面加快标准制定和产业化进程,谋求在未来物联网的大规模发展及国际竞争中占据有利位置。
创新驱动日益明显。物联网是我国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。
应用需求不断拓宽。在“十二五”期间,我国将以加快转变经济发展方式为主线,更加注重经济质量和人民生活水平的提高,亟需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级传统产业,提升传统产业的发展质量和效益,提高社会管理、公共服务和家居生活智能化水平。巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。
产业环境持续优化。党中央和国务院高度重视物联网发展,明确指出要加快推动物联网技术研发和应用示范;大部分地区将物联网作为发展重点,出台了相应的发展规划和行动计划,许多行业部门将物联网应用作为推动本行业发展的重点工作加以支持。随着国家和地方一系列产业支持政策的出台,社会对物联网的认知程度日益提升,物联网正在逐步成为社会资金投资的热点,发展环境不断优化。

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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把网络技术应用到万物,组成物联网。把传感器嵌入装备到水网、电网、路网、油网、建筑、工业设备等物体中,然后将物联网和互联网整合起来,实现人类 社会 和物理系统的完美结合。超级计算机群对整合网的人员,机器设备、基础设施实施实时管理和远程控制。以精细动态方式管理生产生活,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然关系。


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