感 知——物联网

2019-05-27 13:58

  合肥小蚂蚁市民菜园:物联网种出放心菜

  合肥小蚂蚁市民菜园将物联网技术用于农业科技大棚,从种植、采摘、配送到物流,让合肥市民提前35天吃到无公害、口感新鲜的本地黄瓜。

  小蚂蚁市民菜园位于合肥市庐阳区农业示范园内,园区内拥有100余亩自建钢架大棚,全年出产蔬菜约40万公斤,它是由合肥三新农业科技有限公司(以下简称三新农科)从2011年开始运营的。

  三新农科与定位于农业物联网的高科技公司――安徽朗坤物联网有限公司(以下简称朗坤物联网)合作,将物联网技术应用于从种植生产到物流配送的全过程,可以为合肥市民提供新鲜高品质的蔬菜,并省却中间环节,让市民能足不出户即可享受到全年不间断的新鲜蔬菜。

  朗坤物联网小蚂蚁高端配送公司总经理张浩告诉记者,三新农科的创始人是安徽农业大学农学院的大学生,就喜欢种地,已经有10多年的农业科技生产经验。小蚂蚁市民菜园就采用了他们针对江淮气候自己研发的农业科技大棚。采用保温技术的新式大棚能让棚内蔬菜早上市一个月或者晚上市一个月。以黄瓜为例,一般合肥的黄瓜是在4月份上市,而小蚂蚁市民菜园中的黄瓜则可以3月份上市。

  这种提前上市不是靠农药催出来的,而是真正靠农业种植技术,并通过物联网技术采集、监控其生长环境数据,包括温度、湿度、光照等,加以调节控制,从而培育出无公害、口感良好的放心黄瓜。

  小蚂蚁市民菜园建设基于物联网技术,安装部署稳定、精确的传感器监测网络,实现对农作物生长态势和生长环境的自动化监测和管理,实现全程数据采集、食品安全溯源。

  在种植生产环节,根据作物生长各阶段的性状,调节对作物的水肥投入,对田间作物生长数据进行分析,管理作物的生长。比如:在蔬菜瓜果的生产过程中,根据监测土壤和空气的温度、湿度、日照强度等实时传感器数据,控制并调整肥料的投入种类、投入数量、施肥次数,根据检测到的土壤土质等数据进行松土、锄草等日常操作。

  这些数据都不是手工录入,而是通过手持设备自动监测获取实时传输的。在采摘和配送环节,各工作节点通过视频监控,将农事活动全过程的图像信息传送到监控中心,监控人员进行远程管理,对违反安全操作规范的行为及时发现、及时处理,能有效控制加工过程中的安全隐患。在装运和配送物流过程中,可以对车辆的运送路线实时追踪,通过管理中心和车载终端来实现车辆的监控调度管理,对运输过程进行全程监控,实时了解车辆的位置、速度、行驶状态、货运等信息。

  市民收到配送的蔬菜瓜果时,可以通过为市民提供的展示接口进行农产品质量追溯查询,了解这些产品在基地的种植、生产、生长、采摘、配送、物流等的各项农事管理以及从农田到市民餐桌整个过程的信息。

  张浩向记者介绍,小蚂蚁市民菜园的种植技术实现了本地瓜果蔬菜的提前上市,而在物联网技术的帮助下,小蚂蚁市民菜园的放心黄瓜已经能够提前35天上市,未来还能进一步提升。另外朗坤帮小蚂蚁做的MIS系统还能整合市场方面的会员资料管理信息,生产方面的农资规范管理信息,配送方面的包装、物流规划、客服信息,实现共享联动,使小蚂蚁配送效率提升30%~40%,成本大大降低。

  运营近两年来,以会员模式发展的小蚂蚁市民菜园已经有1200多个家庭或个人会员。会员普遍反映小蚂蚁市民菜园的瓜果蔬菜口感特别好,特别新鲜。张浩介绍,小蚂蚁之前的市场运营口号是将蔬菜做到最新鲜,要求从采摘到餐桌只用8小时,保持新鲜;而在物联网技术的帮助下,他们正在力争做到4小时:早上6点采摘,10点钟送到会员家中。除了新鲜,小蚂蚁市民菜园还能帮助会员制定菜谱,根据家庭人口情况、口味、营养需求搭配瓜果蔬菜,省得他们为每天吃什么而操心。

  除了小蚂蚁市民菜园,朗坤物联网还实施了众多农业物联网基地和项目,包括吉林金塔辣椒基地,徽王大圩徽蓝莓基地,芜湖大浦热带植物园基地和涡阳/蒙城/巢湖的大田苗情监测、海南省生猪质量安全追溯系统、宿松县水产养殖管控与质量安全追溯、黄山松萝茶叶与新安源茶叶的全程管控等项目。谈起朗坤的经验,张浩认为,物联网技术在农业领域的应用,必须将技术和市场深入结合,才能共生共赢,不断发展。

  重庆江北国际机场:物联网筑围界

  物联网围界报警系统有效降低了重庆江北国际机场15.7公里围界的误报率,近三个月统计误报水平为每公里每天0.02次

  重庆江北国际机场用地约493.4公顷,位于重庆市郊东北方向两路城区和沙坪镇之间的丘陵地貌区。机场通航城市70余个,航线140余条。

  目前,机场安全措施主要集中在航站楼中,包括人防、技防和物防等,形成了戒备森严、功能完善的航站楼安防体系,但是十几甚至几十公里长的机坪周界安防却没有得到足够重视。因此,类似某航班飞机因一只小鸟而迫降的消息时有耳闻。

  一般机场通过围界来解决这类问题。所谓围界,就是机场为了维持飞行区的良好秩序,实行飞行区封闭管理,为把机场飞行控制区与外界隔离开而设置的一道安全屏障,通常由铁栅栏或铁丝网围成。

  在物理屏障的基础上,重庆江北国际机场于2010年投入运行了物联网围界报警系统,为机场各生产运营、安全监视部门提供多种安全监控解决方案,最大限度地确保机场安全生产。该系统是一套综合利用计算机技术、网络技术、数字技术,集闭路电视监控、图形智能化处理、声光报警于一体的安防围界报警系统。

  围界安防的报警方式有视频分析、张力围栏、振动电缆、激光对射、红外线、微波、传感器、振动光纤等很多种方式。其中,有些方式施工难度较大,有些后期维护成本较高,有些误报率较高。经过对这些方式详细的比较,最后重庆机场采用了有着中科院背景的泛联物联网公司(以下简称泛联)提供的感知机场方案,产品采用振动传感器,由泛联物联网自主研发,属国内首创。较之振动光纤、红外对射等传统围界防入侵安防技术,它在复杂环境下更具有强抗干扰能力和环境自适应性等特点,并且能与其他报警系统等进行联动,高效响应,整体提高了安防监控水平,使机场安全防范关口前移,实现智能化的入侵探测。

  重庆江北国际目前建设安防系统的机场飞行区围界总长度最初是11.2km,后又增加了保税区围界4.5km;周界安防报警系统中心设在位于T2航站楼内的主机房,电视墙、控制终端等设在北灯光站。围界由双层钢丝网围界构成,系统管网主干利用通信管道,沿围界敷设。智能探测器布设距离为3~6米,通过总线与探测主机通信,实时上传围栏震动数据。

  系统包含了前端感知探测、智能网络传输和后台融合算法三部分。整个物联网围界报警系统可以与红外视频、智能分析两个系统无缝集成,从而在第一时间对入侵的对象进行分析,提供智能喊话和人工警告两种模式。

  在后期运维方面,泛联公司副总经理梅武钢向记者介绍,泛联专门成立的重庆办事处,为重庆江北国际机场提供定期维护、现场技术支持、培训和应用回访等在内的全线支持。系统运行两年多来,运行稳定,效果用户非常满意。

  例如,误报和漏报间的平衡是很多机场技术人员遇到的共性问题。如果灵敏度很高,可以阻挡更多异常事件,当然安全级别也能很高,但同时也会带来很多误报,比如受风、飞机气流等影响,围界可能晃动,系统会误判别为异常,触发报警,这样的情况发生多了,就像狼来了喊的次数多一样,反而会让值班人员放松警惕,漏掉真正应该注意的异常。可是,也不能走到另外一个极端,灵敏度如果太低,那么一些侵犯事件就侦测不到了,围界将形同虚设。

  为了最大限度地降低系统的漏报率和误报率,重庆机场围界报警系统避免使用单一的检测手段,各前端探测器之间应能进行充分的数据共享和数据融合。此外,控制软件也能过滤风、动物等非人员入侵的干扰,有效地平衡误报与漏报。软件可以进行配置,调整联动动作,可以与视频系统、语音告警系统、灯光系统等第三方系统进行有效的结合,以满足飞行区安防围界报警的要求。系统还可以根据运行模式、管理体制及实际应用情况的需求进行灵活的功能配置和用户使用权限优先级控制,提供必要的动态调度控制机制。系统有效降低了重庆江北国际机场的误报率,近三个月统计结果显示,误报水平为每公里每天0.02次,而某国际知名供应商承诺的数字是每公里每天1次。

  梅武钢向记者介绍,目前泛联的围界机场案例已签合同和在用数量达3个,分别是重庆江北国际机场、合肥新桥国际机场和厦门高崎国际机场。

  武汉城市自由流:智慧感测缓解交通拥堵

  武汉城市自由流智慧交通系统每天感测、分析整合车流量100多万次,实现六桥一隧车辆收费不停车,有效缓解拥堵,交通事故下降10%~15%。

  武汉地处两江交汇、三镇鼎立之地,桥梁、隧道给武汉的交通带来了很大的便利,但也给交通管理带来了很大的挑战。最近几年随着车辆数量激增,和其他城市一样,武汉交通压力变得非常大。再加上市内六桥一隧一路需要车辆停车收费,更是使得堵车成为武汉城市交通的常态。

  为缓解路桥资源紧张、交通拥堵日益严重的问题,武汉在全国率先启动了城市交通改革,希望通过物联网技术和智能化手段,在全市范围内主要过江桥梁及隧道建设自由流ETC(不停车收费)系统,将路桥收费模式从原有的年票制改为计次电子收费,同时采用经济杠杆来治堵。

  武汉市作为全国第一个综合交通枢纽研究试点城市,借鉴了新加坡、伦敦等城市交通建设的先进经验,在全国率先启动了城市自由流智慧交通系统建设,并探索应用物联网技术、信息化手段以及经济杠杆来缓解交通拥堵的新途径。

  城市自由流智慧交通项目需要集成上千种标准和种类不同的外围设备,实现多种接口统一接入,将设备通信、电子渠道、外部接口等功能全部纳入支撑平台,从而有效解决系统实施过程中大量异构平台之间的交互问题。可见,该项目要求支撑系统架构必须具有很高的稳定性、灵活性和可扩展性。

  经过严格的招标程序,中创软件凭借其多年的交通信息化建设经验和平台优势中标成为项目软件开发商。中创软件在武汉城市自由流系统建设中采用了Loong智慧平台,借助其柔性可靠的体系架构,将国内无先例、业务不断变化的复杂系统拆分为相对简单、松耦合的服务,开发并整合了DSRC(智能运输系统)、车牌自动识别、车辆匹配、误识辨别等功能,实现了随需而变的系统快速构建。

  项目自2010年4月开工,2010年11月进入试运行阶段,到2011年7月1日正式开通运行,前后历时仅有15个月。

  2011年7月1日,随着武汉市城市自由流智慧交通系统上线,系统正式运行以来,实现了724小时不间断运行,每天感测、分析整合车流量100多万次,借助物联网技术和信息化手段,武汉市所有途经原来六桥一隧收费口的车辆不再需要停车收费。同时缓解了交通拥堵,交通事故也下降了10%~15%。此外,系统还连通了包括银行、电信、高速公路、公安、交管、财政等多家单位,使信息产生更大的价值。比如说,该系统提供的准确、实时的数据,已多次协助公安部门获取案件线索,推动了平安城市的建设。

  系统实现了对武汉市所有车辆的准确感知,能够形成一张完整的城市车联网。系统对武汉市区每天通行的超过百万辆车的超过160GB的图像数据进行存储、分析与管理,为武汉市政府对城市长远发展决策提供了强有力的数字支持。

  不仅如此,系统还使得武汉市借助价格杠杆来引导市民选择出行方式和路线,有效缓解桥梁、隧道的拥堵情况成为可能。借助该系统对交通信息的收集分析,交通管理部门可以对不同路段、不同时段的费率进行调节,从而实现智能交通诱导,引导市民在出行时做出更合理的道路选择。同时,武汉市交通部门借助系统实现了计次收费,提高了收费的合理性。

物联网三问

2010年中国物联网应用市场分布

中国物联网产业市场规模预测

2010-2011年物联网领域投融资分布

2010-2011年物联网领域金融事件分布

未来五年物联网人才缺口情况

以信息技术为基础的纵横交叉的物联网人才培养体系2010-2011年物联网企业投融资概况

  从诞生之日起,通信行业追求的终极目标就一直是4个any――anywhere、anytime、anyone、anything(在任何地点、任何时间,与任何人进行任意信息的交流)。物联网让这个终极目标的实现成为可能,而且更令人心驰神往的是,anyone不再局限于人,而是延伸到了任何物品。1995年,比尔?盖茨在《TheRoadAhead》(《未来之路》)中表示,互联网仅仅实现了计算机的联接,而未实现与万物的联接。不妨效仿一下,同样以4个any来描述物联网――物联网实现的是anywhere、anytime、anything、anything(在任何地点、任何时间,与任何物品进行任意信息的交流)。

  物物相联,信息在它们之间流动,通过及时的分析处理,再反馈给每一个终端物品,如此循环往复,组成了一个多么生机勃勃的系统,这就是物联网――InternetOfThings。

  物联网带着光环出现。时至今日,物联网的覆盖范围已经远远超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围。而且,物联网在中国的发展势头有目共睹,它的中国特色也越来越明显,说物联网打上了中国标签毫不为过。在此,我们带着物联网在中国发展的多个疑问,以求理清思路,以期更好地把握其发展脉络,以冀见证物联网在中国落地、生根、发芽、开花、结果。

  舞台有多大

  从1999年MITAuto-ID中心的Ashton教授在美国移动计算和网络国际会议首先提出物联网概念至今,已过去13年。在这13年的时间里,物联网不断演化,作为一个体系,其结构层次已经明晰。赛迪顾问股份有限公司半导体产业研究中心总经理王桓介绍,从物联网体系架构的角度来看,物联网可以分为五层,分别为支撑层、感知层、传输层、平台层、应用层。从每一层看去,都足以容纳诸多企业在这里大展身手,大有用武之地。

  物联网是一块诱人的大蛋糕。2012年2月,工业和信息化部发布《物联网十二五发展规划》,其中指出:据不完全统计,我国2010年物联网市场规模接近2000亿元。回想2009年,政府明确发出发展物联网可以早一点谋划未来,占领科技和经济发展制高点的号召。短短一年时间,物联网的市场规模就达到了这么一个惊人的数字。

  以感知层为例,该层的作用是搜集信息,就好像人的五官、四肢和皮肤,来感知和收集外界的信息。目前,感知层最常见的设备是二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器。根据《物联网十二五发展规划》,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。而全国有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,机器到机器(M2M)终端数量接近1000万。

  传输层则充分体现了软硬件结合的重要性。数据通过有线或者无线信道传输,基础网络设施如电信网(固网、移动网)、广电网、互联网、电力通信网、专用网,必不可少,而在传输过程中,数据的安全性、可靠传输则需要软件来保证。

  最贴近用户的应用层为软件企业提供了广阔的舞台。但在这个层面上,软件企业应该侧重于如何利用获取的信息,对其进行智能化处理,这就与云计算平台的搭建以及商业智能对海量数据的分析与优化联系起来了。

  王桓表示,根据赛迪顾问的估算,2011年,物联网的产业规模超过2600亿元。王桓同时也表示,对物联网具体的市场规模大小目前没有达成共识,这是因为现在物联网产业的具体范畴并不能清晰地界定――确实,物联网所涵盖的几乎就是整个IT产业,各方只能根据自己的理解得出相应的数字。如2011年中国物联网产业市场规模达到2500亿元,且预测至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30%。

  中国嵌入式系统产业联盟副理事长兼秘书长、中国软件行业协会嵌入式系统分会副理事长兼秘书长郭淳学向记者表示,我们不需要太过于关注物联网市场规模的确切数字,我们需要相信的是物联网产业在中国有着良好的发展前景,并在这一理念的鼓舞下,脚踏实地地在各个层次发挥优势,弥补短板,以真正实现感知中国的美好愿景。

  中国在物联网领域的优劣势都很明显。如果按层次来看,可以发现,在传感器网络领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高。在传输层,中国网络基础设施建设和宽带普及率都需要增强。至于在软件主导的应用层,高端软件及集成服务与国外差距相对较大。

  王桓则指出,目前,中国产业链各环节的发展存在不均衡性,产业链中的硬件设备制造环节企业数量较多,而芯片设计制造、软件应用及开发环节相对薄弱,相关技术研发水平和标准制定工作比较落后,集成商多选择的是国外软件、芯片等产品。

  要了解一个领域,最直观的方法是跟踪资金在该领域内投融资的动态。根据工业和信息化部以及国家统计局的相关统计数据,2010年~2011年物联网投融资披露金额事件共发生62起,涉及金额达233.59亿元。其中,上市事件29起,并购事件21起,融资事件12起,涉及金额分别为151.66亿元、56.04亿元和25.89亿元。2010年~2011年物联网产业传输层和平台层共发生投融资事件40起,涉及金额120.72亿元。由此可见,在物联网领域,资金活跃度高,而且根据资金的分配情况来看,传输层和平台层是目前资金最为踊跃的部分。

  落地,还是落地

  再好的概念也需要落地。

  根据《中国物联网产业发展年度蓝皮书2011年版》的分析,2010年国内物联网主要行业应用中,安防(安全防护、防入侵、智能家居)、电力、交通三大行业位居前列。其中,安防行业的应用遥遥领先,占据了接近一半的市场份额(43%),规模接近900亿元;智能家居占26%,规模超过500亿元;网络视频监控市场占到15%的市场份额;电力行业和交通行业的市场份额分别达到15%和9%左右,市场规模分别约为300亿元和190亿元。

  《物联网十二五发展规划》圈定了物联网应用的九大重点领域:智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。

  物联网在不同行业的实施,需要结合各个行业的特点。如智能工业属于两化融合的范畴,即工业的信息化、智能化,它侧重于生产管理、质量监控等环节。智能农业,涉及精细耕种及养殖,需要全程监控农作物或牲畜的生长等环节,对数据的可回溯性要求较高。智能物流,通过标签、传感器、GPS等实现物流的智能化监督管理,数据的分类、分流能极大提高物流效率,降低物流成本。智能交通(包括ETC、交通控制系统、监控系统等)和智能安防中,数据分析和智能决策是关键。智能电网则强调资源的配置,信息的及时反馈必不可少。收集数据量的多少决定了智能环保的效果。智能医疗对数据的可靠性传输要求极高。智能家居则需要创新的应用。

  获得经济效益是企业最大的动力。物联网在中国落地,最适合的商业模式是什么?这一直是业内人士在苦苦思索的问题。

  郭淳学认为,政府虽然号召力巨大,但物联网的发展需要企业积极参与进来,特别是了解实际社会需求的企业,这样才不会出现企业被动加入而盲目跟风的状况。当然,政府的角色很重要,它能从上至下推动物联网的发展。

  王恒则给出了更为细致的想法。他表示,目前来看,政府推示范工程,由企业来承接这些示范工程的方式比较合适。此外,政府还需提供科研及研发资金,实打实地鼓励科研单位和企业开展相关工作。

  4月,中国科学院自动化研究所与北京市相关机构、英特尔公司联合成立中国英特尔物联技术研究院,这种政、企、学三方合作的发展模式就得到了以上两位受访者的肯定,他们表示,企业的研究偏应用层面,而研究机构的研究主要以理论为主,两者相结合,有望发掘出一些新的技术研发方向,乃至输出一些新的标准。

  需要什么样的人才

  未来物联网人才缺口高达2000万。

  这是教育部信息中心在2011年6月公布的数据。十二五期间,智能交通、智能物流、智能电网、智能医疗、智能工业、智能农业、环境监控与灾害预警、智能家居、公共安全、社会公共事业、金融与服务业、智慧城市、国防与军事等重点领域的物联网应用将取得长足的发展,而人才缺口是这些领域发展物联网的重要制约因素。根据发布的数据,智能农业领域人才缺口超过1000万,智能电网、智能医疗和智能家居人才缺口也均超过100万。

  为此,《物联网十二五发展规划》将加强人才队伍建设列入重要保障措施,制定和落实相关人才引进和配套服务政策。加大力度培养各类物联网人才,建立健全激励机制,造就一批领军人才和技术带头人。同时,有关部门组织了物联网相关教材的编写。教育部也在今年5月份审批了80个高校新设置或调整物联网专业。

  物联网产业需要什么样的人才呢?物联网产业人才既要了解多学科的知识,又要精通具体某领域的专业知识。上海交通大学副校长张文军认为,物联网产业需要复合型人才,至少具备四方面的特征,包括掌握跨学科的综合性的知识与技能、掌握物联网相关知识与技术、掌握特定行业领域的专门知识以及具备创新实践能力。

  新大陆总裁王晶也认为,物联网产业需要面向全球、面向市场、多知识融合、具备应用整合能力的多层次人才。

  物联网产业对人才需求的特殊性,注定了人才培养模式的特殊性。据张文军介绍,按照既要培养物联网产业通用人才,又要培养物联网产业专业人才的目标,上海交通大学确立了让每个学生了解和接触物联网的人才培养理念。据悉,上海交通大学开设了9门物联网相关的全校通选课程,开设了36门物联网技术专业课程,设置了物联网工程硕士专业,构建了纵横交叉的物联网人才培养体系。

  人才培养校企联盟、建立校外实习基地是物联网人才培养的模式之一。人才模式创新是物联网产业创新的重要内容,这包括教材、师资、实训、实习基地以及官产学研联盟等方面。王晶说,新大陆就联合福州大学建立了福州大学新大陆物联网学院。

  可以说,人才是物联网健康发展的保障,区别于传统产业,物联网产业发展要求的不仅是2000万的人才数量,更需要人才培养机制的创新,人才知识结构和技能结构的创新。正如《第三次工业革命》作者杰里米?里夫金所言:虽然专业技能和技术对于向第三方次工业革命过渡至关重要,但是如果教育工作者过分强调技术和技能,而没有进行更深层次的改变,那么他们就本末倒置了。而物联网技术及其应用则是第三次工业革命的重要特征,物联网人才培养模式同样是产业发展的重要课题。

  链接:物联网趣味应用

  ●有听觉的衣物

  美国麻省理工学院的科学家开发了一款新纤维材料。利用这种材料做成的衣服能够监测外界的声音,还能自行发出声音。而且这种衣服还可以实时记录演讲,或是用于监测使用者的身体状况(通过衣物上的任何一丝细线都能够测量血液在毛细血管内的流动情形,还可测量脑压等)。

  ●新型动作传感器

  澳大利亚三位工程师开发出新动作传感器NinjaBlocks。它可对灯光、红外线、继电器及私家车进行操控,配备加速计和测温计,并能增加光传感器、湿度传感器、距离传感器、运动传感器等五种传感器。它可以与多项网络应用实现无缝对接,如夜里婴儿啼哭时,灯会自动打开;用户玩XboxLive的时候自动打开lavalamp。

  ●产品视频播放系统

  雅诗兰黛将RFID技术应用到它的LAB系列男士专用护肤产品的销售上。在每一个可以使用RFID技术的展台上,顾客只要从货架上拿起他想要了解的LAB系列产品,就可以激活系统并看到关于这个产品的视频;而当顾客将产品放回原处时,视频就会关闭。

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