物联网的困境是什么?

如今，移动技术的应用和增长创造了一个快节奏的社会，人们对即时信息和即时反馈已经习以为常。对于制造行业和物流行业的公司来说，通过更多地利用工业物联网，可以更好地满足新时代的新需求。工业物联网涉及物联网技术在制造工艺和供应链中的应用。除了来自设备和传感器的数据外，工业物联网战略还应该结合机器学习和大数据技术，利用现有传感器、机器对机器(M2M)通信、自动化技术的组合，可以为企业提供更多见解。新兴技术潜力是巨大的，正在不断发展并以极快的速度发展。因此，企业必须考虑如何最好地采用工业物联网作为有利于业务的计划的一部分。反过来，这种洞察力水平可以有助于未来的商业决策和成功。

制造行业的企业往往拥有并运行大量的工业设备，所有这些设备都需要监控和维护。对于现有的部署，工业物联网使得基于更精确数据的制造过程中决策的改进成为可能。它还可以用来提高生产质量和正常运行时间，因为从网络上的设备和传感器收集的数据可以实现对生产设备的实时和预测性维护。工业物联网背后的主要思想是使机器在制定决策时比人类更智能、更高效。这依赖于准确、一致地捕获和传递数据。现在很多公司正在开发高精度测量的前沿传感器。这些数据可以与实时分析耦合，可以解析机器运行情况。

近年兴盛的共享经济发展模式，强调结合手机快速连结、启用，透过媒合大量使用需求，让整体服务使用成本降低，包含近期盛行的共享单车、共享充电租赁设备，使用过程中透过手机快速完成身分认证，或是使用完毕后的支付动作，其实与恩智浦均有不少关连。例如恩智浦NFC技术即可让使用者快速透过手机存取共享单车资讯，并且立即完成车辆解锁，让使用者能快速取用车辆，即使共享单车服务并非借由NFC技术进行认证，依然可透过扫码认证方式取车。

共享充电设备所使用技术方案，除了透过NFC感应或条码扫描完成身分认证、支付等流程，在充电设备电路设计也采用许多恩智浦控制器设计，让整体电力输出、输入获得有效控制，同时也能避免充电过程发生过充等意外。

便捷的智慧生活应用到NFC与条码扫描

在目前许多物联网应用里，从非接触式射频识别(RFID)演变而来的NFC(近场感应技术)扮演重要角色，包含装置间快速认证启用、票证模拟(例如交通票证)，或是行动支付应用都少不了此技术，随着行动支付话题持续活跃，越来越多智慧型手机均内建此项功能，也让更多人知晓NFC实际应用模式。

恩智浦针对各类物联网应用提供不同技术资源，例如发展许久的车载系统晶片，以及近年扩大发展的无线喇叭，或是结合数位助理服务的智慧喇叭，而包含各类手持数位装置、物联网设备的连结及安全也均有着墨。其中透过iMX7Dual处理器让智慧喇叭能整合阵列麦克风，协助语音输入分析更加精准，同时也能帮助数位助理与人互动，并且让串流播放声音变得更加流畅，而整合低功耗运作特性的QN9080蓝牙晶片，也能带来约40%节能的省电效果，维持随时可被唤醒、感测邻近资讯特性。

另外，结合指纹、NFC、密码等识别认证方式，将能使电子锁更加安全，而恩智浦半导体提供的eSE嵌入式安全晶片，以及iMX系列、Kiis系列处理器也让许多物联网应用变得更加便利，同时确保资讯交换过程安全无虞。

行动支付、数位认证第一道流程─NFC

NFC技术已推行许久，最早应用在如门禁卡、感应式票卡，以及各类xyk等智慧卡片，另外也能应用在海报、特定设备供人透过同样具备NFC功能的手机等装置「读取」资讯，进而可透过写入内容启动浏览器开启特定网页，或是下载特定App。在目前常见的xyk刷卡机也都具备NFC功能，借此让具有NFC功能的xyk，以及可模拟xyk功能的智慧型手机感应支付。

随着越来越多物联网装置普及，可作为个人身分验证、快速启用特定功能的NFC也就愈显重要，尤其是在需要金钱交易的 *** 作部分，更能让使用者直接透过xyk等智慧卡片，或是智慧型手机感应即可完成支付，无需麻烦地在物联网设备上输入个人资讯，毕竟此类物联网设备可能未配置任何输入介面，仅配合NFC等连接模式与智慧型手机装置互动，并且成为物联网应用模式基础。此外，透过利用恩智浦eSE嵌入式安全晶片不只可让手机作为随身交通票证使用，其提供的安全防护更可让手机变身电子钱包。

实现未来更便利的智慧移动与安全支付，恩智浦积极与众多手机厂商合作，例如在三星、HTC、SonyMobile、华为、小米等品牌机种提供NFC技术应用方案，并且在中国市场与华为等手机品牌与大众运输工具厂商合作，分别在中国地区超过60个主要城市合作虚拟交通票卡。

扫码认证并非只是简单拍张照

除了借由NFC技术进行近场感应交易、互动之外，目前更加普及的是借由相机扫描条码，借此让使用者能快速借由手机读取条码中的资讯，或是借由条码扫描完成支付，例如在中国地区普遍使用的微信支付便是以此方式进行交易，而台湾地区推行的LINEPay服务也透过同样方式付款。

不过，虽然看起来是借由手机相机完成条码资讯判读的简单动作，背后其实涉及包含光线、图像感测元件，与包含负责图像资讯转换运算的高速处理器等诸多项目，而恩智浦旗下iMX6ULL系列处理器则扮演关键角色，让装置能在条码影像完成「读取」之后，快速转译成手机装置可使用的数位讯号，借此进一步从电子钱包余额扣款，进而完成单笔交易。在未使用NFC技术的服务项目里，透过相机扫描条码将能达成辅助效果。

结合NFC感应到条码扫描认证，除了让使用者能直觉、简单地完成电子交易，另一方面也能以此完成身分认证，进而可延伸用于不同类型的物联网装置启用、互动，而身分认证方式可以精简到直接透过手机感应，或是透过身上穿戴手环类装置感应完成确认，以上种种都使得提供此类背后技术支援的恩智浦显得更加重要。恩智浦技术所串接的应用，不只满足智慧生活需求也支援共享经济趋势衍生的服务，让恩智浦不只在各类技术扮演桥梁连结的角色，更成为各类服务的重要推手。

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2010年8月26日,深圳经济特区成立30周年。这个拥有约900万常住人口、生产总值超过8000亿元的城市,在30年前仅仅是一个边陲小镇,只有26万人口、7辆汽车和2条水泥路。深圳的快速发展离不开地处改革开放前沿的深圳海关的支持,目前,深圳海关旅检业务占全国55%,加工贸易监管占全国1/5,快件监管业务占全国1/3,税收征管约占全国9%,运输工具监管约占全国70%。深圳口岸是全国最繁忙的主要口岸,深圳海关也是全国任务最繁重的海关之一。

“敢为天下先”的锐意创新精神,雕琢着深圳的巨变。新形势下,当热遍全国的物联网概念逐步寻求落地时,深圳海关正成为海关总署物联网应用的示范单位。

自动核放 5秒钟通关

深圳皇岗口岸,是全中国最大的公路口岸,素有“亚洲第一陆路口岸”之称。进出境车辆高峰时一天接近4万辆次,包括本地清关车、集中报关车、转关车、大小客车等。可是让记者感到吃惊的是,皇岗口岸并不像想象中那样车水马龙,堵塞不堪。上午10点,这里的进出关车辆并没发生排队现象,而且每条车道上,都没有工作人员值守,而是由系统对车辆自动核准出入。看似简单的抬杆、通行过程,背后是什么在支撑呢
深圳海关原副总工程师程仰贤告诉记者:“2002年深圳海关把自动感应技术和互联网技术相结合,全面应用了自动核放系统,把以前每辆车通道上平均的通关时间由2分钟缩减到了5~6秒钟。以前通道上由于人工收单、录入核单、盖章,通关车辆动不动就堵上2~3公里。自从实施了自动核放系统以后,堵车现象消失了。”现在程仰贤和他的同事们的手机24小时处于开机状态,一旦运行监控系统检测出问题就会告警进行短信通知,技术人员就会立即处理。从服务器、存储系统、网络系统到应用系统、数据交换系统的各种故障,大都能得到及时解决,使技术故障对通关业务的影响大大降低。
相关人员向记者介绍,抬杆放行这一个简单动作,后面的支撑技术却不少――公路口岸车辆自动核放系统主要应用RFID射频识别技术,集成了电子车牌、司机识别卡、电子地磅、电子栏杆、地感线圈、红绿信号灯、声音报警、LED显示、防闯关路障、红外感应、GPS和电子关锁通信设备等多项数据采集传感器和末端设备。
正是依靠多种技术的综合应用,才实现了在海关关员的监控下对进出境车辆进行自动、快速地验放。并且这些感应得来的数据真正进入了业务系统,参与判别与决策,做到了不仅有“感”,还有“知”。例如,电子车牌自动识别系统采集、识别进出境车辆的资料数据,登记进出境记录;司机卡自动识别系统采集、识别司机身份的资料数据;电子地磅的作用则是在车辆经过通道时,采集车辆和货物的重量,并与申报数据进行对碰;如果上述几个判别结果都符合条件,那么电子闸门被打开,若车辆数据异常或受布控的车辆经过时,报警器会发出鸣叫。
记者在皇岗口岸的海关监控室看到,屏幕上不断显示出各个通道通行车辆的信息,除了正常车辆外,还会在窗口下部显示车辆查控情况,比如“货物总重量申报不符”、“该车获控”等信息。据了解,有的车辆为了逃避关税,在入关时,装载的货物远多于申报的货物;而在出关时,为了享受出口退税的政策,又会使申报货物数量多于实际数量。如何快速查验这些情况除了采取开箱抽查外,通过电子地磅大致称出其重量也是种快速比对方式。此外,系统的风险分析数据库会将一些经常有问题的车辆或公司的车号提取出来,当这些车通关时,将获布控被抽查,这样就将风险分析前置,使信息与物流监控高度融合。
据工作人员介绍,目前全关的公路、海运、特殊监管区域、内陆车场卡口在运行通道累计339条,7×24小时不间断验放。其中,公路口岸自动核放系统日均验放进出境车辆4万辆次以上,电子车牌发放数量47万张,司机识别卡超过6万张。

电子关锁 RFID是 “心脏”

在自动核放出入境的车辆中,记者发现一类特殊的车辆,它们的尾部挂着一把电子关锁,其外形跟正常的锁类似,只是形体较大。但是据程仰贤介绍,这是内部带有RFID芯片的电子锁。
现行海关转关直通货物监管主要采用传统的一次性铅封方式,以排队领封、人工 *** 作、肉眼识别等方式对集装箱进行机械施封、验封、解封,运行成本高、安全性低。这种监管方式 *** 作效率低,远远不能满足海关大密度、高强度业务流量的监管要求。
2009年6月30日,按照广东分署的统一部署,深圳海关辖下的盐田港与黄埔海关辖下的车检场在广东省内率先正式启用电子关锁卡口联网,两地卡口联网试点车辆逐步推广使用电子关锁。
电子关锁的外形就像正常的锁,也为司机配有钥匙,司机将锁安置在车门或集装箱门上以后,通关时如果数据核对成功,当关员发送放行指令,过通道时卡口系统发出施封指令,电子关锁的RFID感应到这些信号以后则自动施封。电子关锁坚固耐用、防伪性强,属于机械与电子双重锁闭,具有机械锁定、电子施封双重功能。电子关锁作为无线终端,主要实现信息存储、无线通信、机构控制、状态监测等功能。
“电子关锁卡口联网的主要业务模式是国内海运转关,大鹏海关作为口岸海关,使用总署版卡口控制与联网系统。”程仰贤介绍说,在深圳盐田港,卡口系统自动对电子关锁验封、解封,无需耗费大量人力;试点车辆的《司机薄》不用经过海关批注、盖章,节省了《司机薄》流转的时间和成本。记者了解到,目前参与电子关锁卡口联网试点的车辆约4000多辆,从2009年6月30日到2010年7月31日,参与电子关锁卡口联网试点的车次累计超过17万辆次,目前电子关锁卡口联网试点车辆日均800车次以上。电子关锁卡口联网应用之前,每辆车平均每天只能跑一趟,现在每辆车平均每天可以跑15趟,效率提高了50%。
记者在皇岗口岸看到,一些司机仍然在监管场所排队购买铅封锁,售价大概10元钱一个,是需要等待关员手工施封验封的,这类锁无法保证通关车辆在全过程不被开启,而且容易被仿效。程仰贤介绍说:“现在铅封锁与电子关锁并存,电子关锁可以使每车次时间节省30分钟到1个小时,售价也不贵,还可以大大提高通关效率,未来有替代传统锁的趋势。由于卡口验放自动化程度高,海关允许车辆24小时通关,深受一些快件企业的欢迎。”联邦快递、EMS等都装备了电子关锁。据了解,为了使电子关锁行遍各个口岸,近期海关总署正在组织标准制定工作。
目前,电子关锁已经成为跨境快速通关的核心支撑技术。
现实工作中,当从事跨境公路货物运输业务的承运人或代理人,在车辆进境前或出口货物报关单申报前,向出境地或启运地海关申报载货清单电子数据,海关应用电子关锁和GPS卫星定位等监控手段进行途中监控,如果有人试图开启电子关锁或集装箱离开车体,报警信号会通过车载设备传给监控中心,这样就能对车辆及其所载货物进行实时监控。
据了解,跨境快速通关于2007年8月启运,截至2010年8月,共开展了46万车次的应用,使深圳海关成为大通关链条中最快捷、最方便的一环。目前跨境快速通关主要应用于香港、澳门到全国海关货运、快件监管,业务量日均140车次左右。

物联网充当前海湾保税区“保镖”

2010年8月19日,是深圳前海湾保税港区封关运作一周年的日子,截至2010年8月,码头吞吐量已近180万标箱,进出口总值约46亿美元,海关监管货运量155万吨,审核各类报关单证11万份,上缴税款54亿元人民币。深圳前海湾保税港区是海关特殊监管区域,用地面积1174平方公里,包括深圳招商局海运物流有限公司全部用地,妈湾港5、6、7号泊位及堆场。但是,特殊监管场所之间的物流调拨监控问题一度困扰着保税港区。
在2009年前海湾保税港区建设时,由于特殊的地域限制,保税园区与保税港区之间需经过社会道路,无法实现封闭围网。这个时候,深圳海关通过综合运用电子关锁、GPS、CCTV(闭路电视监控系统)等技术手段实现了区域间的物流严密监控,建立起了电子围网。
在蛇口海关的监控中心里,记者看到一整面显示大屏,工作人员通过它实时、动态地监控着调拨物流的状态。监管场所之间的物流调拨均由调拨卡口进行验放,系统联动了集装箱自动识别系统、CCTV视频监控系统、GPS监控系统等相关系统,形成一个虚拟的电子闭合通道,目前日均调拨量约1100多车次。
蛇口各码头与集中查验场之间、蛇口各大码头之间的调拨业务备案车辆在200部左右,日均调拨量约600车次。“特殊场所之间物流调拨应用的实现,简化了海关转关手续,也加强了对货物流转的监管。”程仰贤说。
此外,盐田、蛇口港还与英国、荷兰开展了智能集装箱的安全智能贸易试点,在集装箱上加装RFID电子标签和电子封志,结合GPS,在集装箱状态发生变化时可将信息传输到货主或海关系统上。

平台动“大手术”实现物联网进阶

深圳海关在物联网应用上走在了前面,可是他们也最先遇到了发展阶段的难题。
“深圳海关物联网应用起步较早,1996年下半年采用瑞典有源射频识别电子标签制作电子车牌,在深圳的皇岗海关,以4条空车通道进行试用,获得了成功。”程仰贤回忆说,“从1999年开始,我们改用美国无源RFID技术研发海关卡口自动核放系统。到现在已经有4方面的应用与物联网相关。”即前文介绍过的公路口岸车辆自动核放系统应用、跨境快速通关应用、电子关锁卡口控制与联网应用、特殊监管场所之间的物流调拨应用。深圳海关当之无愧成为物联网应用的先行者。
然而,“先行者”的烦恼接踵而至。随着物联网传感技术的发展,越来越多的末端传感设备进入深圳海关信息系统,如何让这些设备更好地联动起来仅仅靠原有系统是无法满足要求的,深圳海关技术处软件开发科科长李小绵深有感触:“物联网必须要与业务系统相融合,才能发挥优势。但现在往往新增一个传感功能,就得涉及很多程序改动。多种传感设备的引入,对IT系统架构提出了新的要求,现有的架构是10年前设计的,显然有些过时了。”
在这样的困扰下,深圳海关下决心对系统“动大手术”,采用一种新的OSGI(开放服务网关)框架,它具有标准化、模块化和动态化的特点。OSGI服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造的功能,为了最小化耦合度和促使这些耦合度可管理,OSGi技术提供了一种面向服务的架构,它能使这些组件动态地发现对方。程仰贤介绍说:“别看系统改造前后,功能是一样的,前台几乎不会有任何感觉,但是后台却是连架构都更新了。”这种“暗度陈仓”的改动,着实给深圳海关技术处出了道难题。
目前深圳海关物联网应用中传感和控制设备种类很多,有十六、七种设备,几十种类型,集成难度可想而知。据李小绵介绍,目前系统正在开发阶段,这是深圳海关承接的署级项目,准备2011年上半年完成开发与测试,下半年部署,届时深圳海关339条通道都将进行切换。今后新增各种物联传感设备时,仅需遵循统一标准即可灵活接入,各种新业务也可以通过热插拔的方式动态增加。“所有的程序都是由深圳海关技术处自己组织、控制开发的,没有外包给别的公司。”程仰贤介绍说,“海关业务特殊,需要自主开发,不依赖于任何一家公司,以保证系统的可靠性和安全性。”如果碰到一些项目实在人手不够,会很有限度地借助一些外面的力量。
在新的历史节点,深圳海关不断完善整合各项业务,优化通关环境,而信息系统在深圳海关的地位已经无法替代了,不断与业务的融合,才能发掘出更加高效的工作方式,助推深圳产业结构不断转型升级,为深圳实现新跨越做出新的更大贡献。

采访手记 要“感”更要“知”

物联网发挥作用,除了传感器感应获取信息外,更重要的是后台的分析系统。这并不是短时间能够见成效的。程仰贤在海关技术处工作了28年,他回忆起自己1982年刚刚来到深圳海关时,都是自己动手用汇编语言写程序,敢于尝鲜、自给自足是深圳海关技术处的特点,所有的系统都是由自己人动手开发,维护,这对于100多人的班子来说并不轻松。而且随着业务系统对信息化的需求越来越大,压力也随之增加。目前除了跟物联网紧密相关的通关类业务外,技术处还开发了政务类系统、风险分析类系统和对外服务类系统。
深圳海关自主研发的智能布控系统就是建立在感知层之上的决策应用。智能布控系统是以风险管理部门建立的风险指标体系为支撑,按照设定的数学模型,对海量历史数据进行风险分析运算,筛选出高风险对象,对卡口自动核放系统直接下达布控指令,被控对象到达卡口时即行报警,由海关人员实施查验,非布控对象则可快速通关。物联网的这种应用,既加强了海关监管,又提高了通关效率。
物联网要真正发挥作用,就不能流于形式,一定得深度融合进业务系统。怎样鉴别物联网是花瓶还是饭碗看看业务数据是否流淌其中,还需要从“感”到“知”的畅通。(文/许泳)

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