物联网掀起技术革命

8月7日,国务院总理视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心,提出“在传感网发展中,要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术”,并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国”中心。9月11日,“传感器网络标准工作组成立大会暨‘感知中国’高峰论坛”在北京举行,标志着传感器网络标准工作组正式成立,工作组未来将积极开展传感网标准制订工作,深度参与国际标准化活动,旨在通过标准化为产业发展奠定坚实技术基础。

传感网在国际上又称为“物联网”,物联网(IOT,Internet of Things)是指把射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。物联网概念起源于比尔?盖茨 1995 年《未来之路》一书,在《未来之路》中,比尔?盖茨已经提及物联网概念,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起重视。2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。今年奥巴马就职演讲对IBM 提出的“智慧地球”积极响应后,物联网再次引起广泛关注。目前,我国传感网标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。 “物联网”更进一步引入了人与物之间的交流,使得人们可以在任意时间、任意地点与任何物品相联系。

目前在世界各国,传感网还处在研究和示范应用阶段,一些关键技术还在研发过程中。在现实生活中已可见物联网的具体应用,如远程防盗、高速公路不停车收费、智能图书馆、远程电力抄表、智能消防、环境监测、绿色农业、工业监测、老人护理等, 针对家庭的还仅限于健康监测和智能家居等方面。

开发循序渐进

传感器网络标准工作组组长、上海微系统所副所长刘海涛表示,我国的技术研发水平已处于世界前列。中科院早在10年前就启动了传感网研究,先后投入数亿元,目前,中国与德国、美国、英国、韩国等国一起,成为国际标准制定的主要国家之一。8月7日,总理在无锡考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时曾表示,至少三件事情可以尽快去做,一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来;二是在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展;三是尽快建立中国的传感信息中心,或者叫“感知中国”。

南京航空航天大学国家电工电子示范中心从事“物联网”研究近4年,目前已经自主研制了无线传感器网络系统平台,包括具有自组网特性无线传感器节点、数据存储和数据远程访问终端等。中科院寒区旱区环境与工程研究所在该平台上进行了高寒地区生态环境无线传感器网络应用示范实验。他们自主研制的“物联网”技术已经应用于水产养殖基地环境监控系统、仓库环境监测系统、道路交通监测系统、农田环境监测和远程专家指导系统、高校科研开发平台中。

中科院上海微系统与信息技术研究所是中国最早从事“物联网”技术开发的科研机构之一。目前,该中心的传感器产品已在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用,首批价值1500万元的传感安全防护设备销售成功。物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的。其中非常重要的技术是RFID电子标签技术。在国家有利政策的引导下,在经济发达省份、城市的带动下,我国RFID在物流及其相关行业的应用正如火如荼地展开。上海是我国应用RFID比较成熟也比较快的地区,上海港外高桥一至五期以及洋山港、芦潮港的集装箱货车已全部采用RFID技术管理,其口通道68个,发放电子车牌15000余张,识别率在99%以上。

电信运营商是整个产业发展的牵头人。在物联网概念正式出台前,三家运营商都在打造3G应用,很多应用其实就是物联网概念。如今三家运营商在物联网上已经都有成熟的产品。中国电信将物联网业务分成两部分――“平安e家”和“商务领航”。面向家庭的业务“平安e家”可利用网络传输,结合感应技术,为用户提供以家庭为单位的安防、看护、紧急呼叫等功能。而以“商务领航”为业务统合名称业务主要面向企业用户。业务包括:车辆定位、农村信息化、渔业监控、全球眼等,用户范围涉及交通、司法、农林牧副渔等领域。

中国联通的3G污水监测业务更脱离了个人消费的传统应用领域。这项业务可以通过3G网络,实时对水表、灌溉、水文、水质等动态数据的监测。中国联通的这套系统还可以对空气质量、碳排放和噪音进行监测。中国联通在上海推出了公交卡手机,通过刷手机可以实现公交车票支付。

中国移动早在2006年就建成了集团M2M平台,研发了无线传感应用协议、终端标准规范等一系列技术规范和标准,提出了成熟的网络架构,并实现了与TD的融合;该标准得到了国家重大创新专项工作的支持。中国移动的手机支付业务实际上主要是手机SIM卡的更换,由普通SIM卡更换为 RFID-SIM卡,而不需要对手机进行更换。用户在消费时,只需要将手机从接收器上轻轻一扫,就可以方便进行各种购物,以及获得详细的费用清单。

在北京,西门子总部里面所有的灯光都是智能控制的,员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开,离开位置后头顶上的光源则自动关闭。如果外面的阳光太过强烈,窗帘则自动拉下,各个光源都是通过自动感性设备连接到电脑上,由电脑进行操控,这样可以最大限度地节电。

巨大商机

物联网被很多国家称为信息技术革命的第三次浪潮。在国内市场,据易观国际预测,仅“产业排头兵”RFID市场领域,2009年中国市场规模将达到50亿元,年复合增长率为33%,其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元。而因此催生的电信、信息存储处理、IT服务整体解决方案市场等等,更是潜力惊人。

美国权威咨询机构forrester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,仅仅是在智能电网和机场防入侵系统方面的市场就有上千亿元。因此,“物联网”被称为是下一个万亿级的信息技术产业。

根据预测,到2035年前后,我国的传感网终端将达到数千亿个;到2050年,传感器将在生活中无处不在。目前,我国已有6.8亿移动电话用户,使用互联网的人数也已超过3.38亿人。互联网和无线通信网络已成为人获取信息和人际沟通的不可或缺的基础设施。物联网普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。这将大大推进信息技术元件的生产,并增加大量的就业机会。

物联网产业链大致可以分作3个层次:首先是传感网络,以二维码、RFID(射频识别技术)、传感器为主,实现“物”的识别;其次是传输网络,通过现有的互联网、广电网络、通信网络或者未来的NGN网络(下一代网络),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,可基于现有的手机、PC等终端进行。

从最近无锡传感网中心的传感器产品在上海浦东国际机场应用情况看,可以稍作估算。上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测。多种传感手段组成一个协同系统后,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。由于效率高于美国和以色列的防入侵产品,国家民航局正式发文,要求全国民用机场都要采用国产传感网防入侵系统。如果按照这个规模算,浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元,加上配件共5000万元,全国近200家民用机场如果都加装防入侵系统,就产生了上百亿的市场规模。

国家信息化咨询委员会委员、著名信息化专家高新民这样强调。他非常自信地预言:“未来10年内,顶多十几年的时间,物联网一定会像现在互联网一样高度普及”。物联网固然给我们构建了一个十分美好的蓝图,在未来,我们可以想象通过物物相连的庞大网络实现智能交通、智能安防、智能监控、智能物流以及家庭电器的智能化控制。但从目前全球状况来看,物联网的发展仍有众多问题需得到解决,如核心技术有待突破、商业模式未成型、标准无法统一、未形成经济效益等。