物聯網(TheInternetofThings,IoT)的概念由美國麻省理工學院在1999年最早提出,國際電信聯盟(ITU)在2005年的年度報告中對概念的含義進行了擴展。早期的物聯網僅停留于“傳感網”層面,隨著技術的不斷進步,如今的物聯網已發展成為對物體具有全面感知能力,對信息具有可靠傳遞和智能處理能力的連接物體與物體的信息網絡。物聯網具有全面感知、可靠傳遞和智能處理三大顯著特征,已成為各國構建經濟社會發展新模式和重塑國家長期競爭力的先導領域。
物聯網在多方領域廣泛應用發展前景廣闊
智能小區建設
我國已將建設智能化小康示范小區列入國家重點發展方向。國家建設部計劃到2010年,60%以上的新房將具有一定的“智能型家居”功能。通過在家庭布設傳感器網絡,可以通過手機或互聯網遠程對入室、訪客、環境、災害等進行監控報警,對家電設備等進行控制,保障居住安全,提高生活質量。
平安家居是通過使用家庭傳感網線將家庭中的水、電、煤氣、照明、視聽、安全、通信、調溫等各種設備連接起來,協同工作,從而將家庭從一個被動的結構轉變成一個主動的伙伴。要實現家居智能化,必須能夠實時監控住宅內部的各種信息,從而采取相應的控制。為了實現這一目的,平安家居中必須有足夠的各種傳感器來采集信息:如溫度、濕度、有無煤氣泄露或者外來入侵,這些傳感器就構成家庭神經系統的神經末梢,有效保障居民的居住與生活安全。
重點公共設施安全監控
重要區域和公共場所的監控與防入侵技術應用涉及社會許多方面,如機場、核電站、軍事設施、黨政機關、國家的動力系統、廣播電視、通訊系統、國家重點文物單位、銀行、倉庫、百貨大樓等等,這些單位的安全保衛工作極為重要,所以也是安全防范技術工作的重點。然而,無論對于幾十公里的機場外圍還是對于幾公里的小區圍界,僅僅靠人為的巡檢是不可能實現的,要保障這些場所的安全就必須采用先進的無人值守技術,達到及時報警、及時控制的實時遠程監控。
上海浦東國際機場的物聯網安防工程已經全面投入使用。通過傳感網技術,可以對場館周圍的磚墻、圍欄以及無物理圍界區進行防入侵監測以及預警。當入侵者采用工具切割、推搖等方式,對圍欄進行破壞;安裝于圍欄上端的復合傳感器檢測到異常震動信號,經過匹配分析,以及智能識別和定位,發出預警信號至指控中心;指控中心根據震動傳感器的預警信號提示位置,通過預警區域附近的視頻監控確認,以圍界前端燈光、喇叭發出警報,同時啟動應急預案。當入侵者采用系留氣球、跳躍翻越等低空入侵方式從圍欄上方通過;安裝于圍欄頂端的微波雷達檢測到異常目標經過,確定目標所在位置,發出預警信號通知指控中心;指控中心啟動視頻監控跟蹤追查,并實施應急方案。當入侵者在圍欄附近掘坑;圍欄下方地埋震動傳感器感應到異常震動,通過綜合分析,確定事件發生的位置,發出預警信號傳送至指控中心;指控中心根據震動傳感器預警信號的提示位置,啟動預警區域附近的視頻監控,觀察預警區域狀況,同時啟動應對方案。
重要區域防入侵圍界未來的推廣空間十分巨大,市場前景廣闊,市場規模在數千億以上。
其它安全防護領域
此外,在許多國民安全生產、生活等領域,物聯網都有重要的安全防護應用。礦山安全一直是安全生產中的重要防護領域,由于礦山生產環境惡劣,地域面積廣闊,安全事發地點較多,人為安全檢查難以滿足要求。通過物聯網技術,可以方便快捷地通過各傳感器節點自動監測、記錄礦山各地點的多種參數值(如甲烷、一氧化碳、二氧化碳濃度,風速,溫度,氣壓等),并當某參數超過預置閾值時,能自動警報和斷電,有效降低安全事故的發生頻率,保障安全生產順利進行。
基于無線傳感器網絡技術的消防呼救系統由安裝在消防車上的無線警示儀及消防員佩戴的無線呼救器組成。無線警示儀提供豐富的人機接口,可對網絡規模、報警時限等進行設置,也可實時顯示消防員的狀態信息,可根據這些信息對消防員發出調度指令。無線呼救器在火災現場組成動態自組織網絡,可接收調度指令并發出聲光報警信號,也可中繼傳輸報警及調度信息,還可監測消防員的移動狀態及氧氣含量并產生相應的報警信息,并以無線的方式傳輸到消防車上的無線警示儀。本系統通過動態自組網、多跳傳輸等技術,解決了消防員、消防車之間通信交互問題,可以實時監控消防員狀態信息,并且具有組網迅速,無需人工網絡部署等優點。
酒后駕車是讓老百姓深惡痛絕的現象,如果在汽車和汽車點火鑰匙上都植入微型感應器,這種現象就可能被杜絕。當喝了酒的司機掏出汽車鑰匙時,鑰匙能通過氣味感應器察覺到一股酒氣,就通過無線信號立即通知汽車“不要發動”,汽車會意地自動罷工,并“命令”司機的手機給其親友發短信,通知他們司機所在的位置,請親友們來處理。汽車、鑰匙、手機互相聯絡,就構成了物聯網,保證了司機和路上行人的安全。
此外,如電梯安全監測方面,目前,重慶已經有1200多部電梯的自動感應器在電梯故障時可以自動通知相關維修人員,攜帶什么工具修理什么故障,大大降低了電梯故障率,提高了處理效率,贏得了居民良好口碑。
基于多類型傳感器網絡節點的智能家居系統
基于多類型傳感器網絡節點的智能家居系統采用星形拓撲結構,將面向多媒體的音視頻節點與帶有醫療傳感器,能夠感知用戶體溫、脈搏等體征信息的醫療節點;以及與想連接電器,能夠對其進行控制的電器控制節點混合加入到同一個多媒體無線傳感器網絡中,并實現網內數據融合以及與PC、移動終端的實時、動態交互。
智能無線消防呼救系統
基于無線傳感器網絡技術的消防呼救系統由安裝在消防車上的無線警示儀及消防員佩戴的無線呼救器組成。無線警示儀提供豐富的人機接口,可對網絡規模、報警時限等進行設置,也可實時顯示消防員的狀態信息,可根據這些信息對消防員發出調度指令。無線呼救器在火災現場組成動態自組織網絡,可接收調度指令并發出聲光報警信號,也可中繼傳輸報警及調度信息,還可監測消防員的移動狀態及氧氣含量并產生相應的報警信息,并以無線的方式傳輸到消防車上的無線警示儀。本系統通過動態自組網、多跳傳輸等技術,解決了消防員、消防車之間的通信交互問題,可以實時監控消防員狀態信息,并且具有組網迅速,無需人工網絡部署等優點。
物聯網發展趨勢
未來幾年是中國物聯網相關產業以及應用迅速發展的時期。以物聯網為代表的信息網絡產業成為新興戰略性產業之一,成為推動產業升級、邁向信息社會的“發動機”。
物聯網終端將快速發展,呈現多樣化、智能化的特點。物聯網時代的通信主體由人擴展到物,物聯網終端是用于表征真實世界物體、實現物體智能化的設備。隨著物理世界中的物體逐步成為通信對象,必將產生大量的、各式各樣的物聯網終端,使得物體具有通信能力,實現人與物、物與物之間的通信。另一方面,隨著技術的進步,低功耗和小體積的傳感器將大量出現,而且其感知能力更加全面,為物聯網的規模化發展提供基礎。而且隨著手機日趨智能、接口更加豐富,手機傳感器種類和數量將更加快速增長、應用也日趨多樣;未來手機不僅可以控制自身傳感器,還可以通過接入傳感器網絡,控制網絡內的傳感器,獲取一定區域內數據,應用場景會更加豐富,有力地推動物聯網的發展。
與現有通信網相比,物聯網在anytime、anyone、anywhere的基礎上,又拓展到了anything。人們不再被局限于網絡的虛擬交流,有人與人,也包括機器與人、人與機器、機器對機器之間廣泛的通信和信息的交流。因此,物聯網時代的網絡的將是傳感器網、通信網和互聯網的融合,即無所不在的泛在網絡。
隨著物聯網關鍵技術的不斷發展和產業鏈的不斷成熟,物聯網的應用將呈現多樣化、泛在化的趨勢。首先,物聯網發展將以行業用戶的需求為主要推動力,以需求創造應用,通過應用推動需求,從而促進標準的制定、行業的發展。放眼未來幾年,全球物聯網終端將會更為廣泛應用于各產業,其中以工業、交通、能源及安防等產業最具成長潛力。其次,隨著物聯網產業的不斷發展,物聯網應用將逐步從行業應用向個人應用、家庭應用拓展,物聯網將會使我們的生活變得“聰明”、“善解人意”,通過芯片自動讀取信息,并通過互聯網進行傳遞,物品會自動獲取信息并進行傳遞,使得信息的處理—獲取—傳遞整個過程有機地聯系在了一起,對人類生產力又是一次重大的解放。