物联网未来的发展趋势是怎样的？

物联网近期颇受重视，尤其是随着阿里巴巴创立达摩院从事物联网领域研究以来，各大科技巨头纷纷聚焦物联网研究和发展，物联网也随之走上风口浪尖。那么物联网未来的发展趋势是怎样的呢？不同的人有不同的看法，有人认为是风口，也有人认为是虎口，中景元物联云平台总经理周毅认为：物联网是风口还是虎口并不重要，重要的是能够切实地满足各行各业的现实需求带来实际效益。物联网未来的发展应该更加注重安全性和合作共赢。

     BIM运用大数据+云计算+物联网等一系列现代化技术使得它可以应用在各种各样的建筑场景中，其中桥梁建筑也是在它的能力范围内的。

     BIM智慧桥梁中的应用

     伴随高速铁路的快速发展，我国先后建成了武汉天兴洲长江大桥、南京大胜关长江大桥、济南黄河大桥、铜陵长江大桥等一批具有代表性的铁路或公铁两用大跨度桥梁。它们不仅体积大、荷载重、运营速度快，而且结构新颖，设计美观，表明我国建桥水平已跃升于世界先进行列。

     目前，桥梁工程管理模式依旧是“设计-施工-管养”，面对不同管理者，相关信息在传递过程中可能出现失真甚至丢失的现象。

     1、以二维图纸作为信息载体，不易携带、传递和保存，且非专业人士较难理解。

     2、关键工序采用传统施工机具，效率偏低且人为因素影响大，施工信息沟通协调不足、追踪性差。

     3、桥梁管养依靠定期检定和人工巡检，未将设计、施工及各种监（检）测数据进行联动分析。

     建设智慧桥梁需要从项目全生命周期角度出发，以BIM技术为核心，以移动互联网等先进信息技术为手段，通过打破信息断层，有效控制工程信息的采集、加工、存储和交流，构建信息的创造、传递、评估和利用的良性循环机制。实现智慧设计、智慧建造和智慧管养，支持决策者对项目进行合理的协调、规划和控制，进而不断提升桥梁技术创新、信息化和智能化水平。

     通过控制多类型参数，调整模型中数据关系，实现模型的几何和类型参数变化，从而适应复杂多变的结构设计，提高建模效率。

基于参数化建模，搭建桥梁构件库和模型库，累积标准构件的几何尺寸、属性信息，提高设计效率及质量。

     1、智慧建造+数字化施工

     借助物联网技术，及时采集建造过程中的关键数据和信息，并通过互联网实时上传到管理平台，实现关键参数量值、关键工序质量的有效把控。利用BIM模型所包含构件的几何尺寸信息，与大型机械设备进行无缝对接，直接生成下料、加工等信息，省略二次翻图转换工序，提高自动化水平。

     2、虚拟施工

     构建施工设备、施工工艺等相关族库，在工程正式施工前，利用BIM技术进行施工4D虚拟建造，通过可视化的预演练和施工过程模拟，检查设备空间位置和工艺实施的可行性，进而优化施工组织方案，减少返工，切实提高工效。

     3、施工信息管理

     集成建设、施工、监理、监控等各参与方的具体要求，依据规范标准，实现进度、安全、成本等施工信息的采集、存储、分析和反馈，对物料、设备等资源进行动态管控，获取有效施工信息。施工信息管理不仅可以实现施工质量的追踪，更为竣工验收资料的交付提供基础。同时融入施工计算分析模块，可为施工人员提供技术支持，极大方便了现场应用。

     4、基于“状态修”的管养

     基于互联网、物联网和云计算技术，搭建基于车-线-桥的数字化管养系统，集成智能巡检、病害库和知识库管理等模块。综合设计、施工、联调联试等信息，利用大数据技术对多源数据进行分析和深度挖掘。结合相关规范、标准，梳理并构建桥梁结构性能评价的基本指标体系，最终实现基于“状态修”的智慧管养体系，为今后类似工程的设计、施工和运营提供技术依据。

     5、BIM模型与FEM分析软件的衔接

     结合第三方网格划分软件或利用Python，c/c++等编程语言进行二次开发，开发与主导有限元分析软件的无缝接口，实现数据模型无损传递，避免重复工作，提高分析效率。

     伴随BIM、移动互联网、物联网、云计算及大数据等技术的广泛应用，传统土木行业正经历向智慧产业发展的信息革命。未来桥梁正在向更智能、更安全、更经济、更耐久、更环保、更美观的方向发展

     BIM桥梁中的应用

     1、BIM建模

     根据二维的设计图纸，依照国家和地方相关设计标准，利用BIM技术创建桥梁三维模型，建立的三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，同时该模型反映了设计师的设计思想和工作成果。反映出设计院交付的成果的质量和深度，对其成果质量和水平能够起到客观反映。

     根据模型，形成对二维图纸中的设计错误，信息不完整、设计描述错误等明显错误的报告，对二维图纸的质量进行客观评价，同时通过桥梁的BIM模型进行桥梁深化设计。

     2、BIM设计方案对比

     由于桥梁工程地质、环境、人文比较复杂，选择一个好的设计方案显得非常重要。传统二维设计方法和多人协同工作专业分工的模式，从表面形式来看，设计师通过二维的图纸来表达三维的结构形式，而缺少结构的三维模型，除了容易出现结构的表达的不够清楚外，还常常出现绘图的错误，这些限制导致了施工图纸设计深度不够。而BIM技术提供了非常好的解决方案，三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，基于其特性，将BIM技术应用于工程的实际施工。同时BIM可使结构与地质、环境、相结合，很好的为设计人员提供设计选择方案。

     3、协助设计

原文取自凯聚教育《BIM在智慧桥梁和普通桥梁中的几十项应用》

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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