物联网发展应用给经济社会带来的影响
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当你走入 2011 西安世界园艺博览会园区时,物联网技术与世园如影相随。整个园区的智能化管理,可以实现包括消防报警、背景音乐、喷泉泵站、交通引导以及照明的集中控制。通过“全球眼”和水底埋设的传感器构建的生态应用系统可 24 小时对氵产河、灞河的水文、水质等进行监控,为世园会营造优美的环境。基于系统对噪音的监测,在四个重点区域,游客可以通过显示屏看到噪音是否达标,起到提醒和警示的作用。
为缓解世园会的交通压力,西安世园会借鉴北京奥运会、上海世博会、广州亚运会的交通组织保障经验,建设了世园会公共交通智能化服务平台。这一平台能及时通过网站、手机短信、呼叫中心等多种媒介,向世园会游客和交通出行者发布实时信息,引导公众合理选择出行计划和方式,从源头化解交通拥堵,保障交通安全通畅。
游览景区的门票系统本身就是一张“物联网”。不论是内嵌射频识别芯片的普通门票,还是采用有源射频识别芯片的手机门票,都能与所有闸机、预约机进行信息交流。景区的电子围栏以无线传感网为基础,由一个个微小传感器组织成网,防范人员侵入和物体抛入。
物联网是通过信息技术将物品与互联网连接起来,以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的技术。我国物联网的研究和应用与国际同步,具有同发优势,将率先感受到物联的世界和智慧的地球,必将在很大程度上改变人们的生活方式。中国的物联网,自 2009 年火热起来后,各界关于物联网的声音与日俱增,现处于突飞猛进阶段。物联网的成熟一方面来自产业的成熟,另一方面是来自行业的需求。
曾经有一段时间,很多人可能觉得信息技术的世界已经到了尽头,接下来无非是更好的局部升级、更多的重复应用、更多的人群接受而已。事实并非如此。信息技术经过多半个世纪的发展,实际上已经到了革命性的关键时刻。新技术的不断涌现、新观念的去旧迎新、新领域的不断开拓……信息技术不断地带给我们新的惊喜,它带来的不再是以往基础的完善,而是一场全新的革命,而距离我们最近的这次革命就是物联网。
之所以把物联网称为“革命”,其原因 :第一,它不再局限于人—机、人—人这些旧有范畴的通信,而是开创了物—物、人—物这些新兴领域的沟通 ;第二,物联网打通了生物技术、机械技术、自动化技术、通信技术、传统 IT 技术等以往关联不大的技术通道,使得这些技术从此可以融合成为整体 ;第三,它将开辟更多我们以往想象不到的应用;第四,随着物联网的崛起,新型的工业产业、服务产业将会涌现,信息产业将面临新一轮的升级 ;第五,物联网带给我们超乎想象的应用空间,人们才刚刚开始认识它的价值,它还有无穷的潜力等待挖掘。
物联网与智能家居
作为物联网的应用之一,其自动化的家居不再是一幢被动的建筑,相反,成了帮助主人尽量利用时间的工具,使家庭更为舒适、安全、高效和节能。
智能家居,或称智能住宅,是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居还可以定义为一个过程或者一个系统,利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、可将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间 ; 还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,提供全方位的信息交换功能,帮助家庭与外部保持信息交流畅通,优化人们的生活方式,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性,甚至节约各种能源费用。
物联网与智能交通
当前随着 3G、物流传感技术的发展和进步,智能交通伴随物联网在向“新一代智能交通”发展的又一应用。无线传感器网络作为一种融合短程无线通讯技术、微电子传感器、嵌入式系统的新技术,逐渐被用于新一代智能交通系统等需要数据采集与检测的相关领域,从而给城市智能交通带来一次全新的升级。
基于无线传感网下的智能交通,通过采用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息。通过许多高技术手段可估算出车辆的平均速度,将收集到的数据融合,就可获得道路车流量与车辆行使速度等信息,从而为路口交通信号控制提供精确的输入信息。通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器,还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。
物联网与环保监控
物联网作为一次新的产业浪潮引领技术成为全世界瞩目的又一焦点。环境监控是物联网技术应用最早也最为成熟的领域。20 世纪 90 年代中期,随着我国经济的高速发展,企业超标排污、生态环境质量恶化问题开始凸显。为保护环境,从中央到地方各级环保部门开始积极探索使用法律、行政、经济、技术手段加强环境监管。
据悉,目前全国共建成省、市级污染源监控中心 306 个,共对 12 665 家企业开始实施自动监控。在重点污染源自动监控起步的同时,1999 年,环保部门开始建设空气质量自动监测站和水质重点监测站。目前,已建成国家地表水水质自动监测站 100 个、环境空气自动监测站 661 个,每天在各类媒体和环保部门的网站向全社会发布实时信息。
2009 年中国环境一号 A、B卫星在轨交付使用,构建起了空间监测大网。环境一号 A、B 星均为光学卫星,拥有 CCD 相机、热红外相机、超光谱成像仪等多种遥感探测设备,是目前国内民用卫星中技术最复杂、指标最先进的对地观测系统。目前,环境一号卫星已在水体蓝藻水华监测、沙尘暴监测、秸秆焚烧监测、汶川地震环境风险排查等方面实现了成功应用,大大提高了我国生态环境宏观监测的能力。可以说,我国已经基本构建起了由环境卫星( 宏观 )、环境质量自动监测 ( 区域流域 )、重点污染源自动监控 ( 微观 ) 三个空间尺度监控构成的天地一体化的环境监控体系。
物联网与安全防护
物联网在 2008 年北京奥运会的成功举办中有着极大的功劳。在整个奥运期间,物联网确实也得到了很广泛的应用,譬如视频联网监控、智能交通指挥、食品安全追溯、环境动态监测等方面,物联网技术都大有用武之地。2010 年上海世博会期间,物联网也已广泛应用于交通、安防、食品卫生、医疗、物流、餐饮等领域。在 2008 年的汶川大地震中,堰塞湖的实时动态信息,也是通过“网络 + 传感技术”来实现信息交换的——相关信息通过传感网 ( 也是广义物联网之一种 ) 被传递到后方的决策部门,有效规避了人员实地观测可能遭遇的伤亡风险。
至于楼宇的安防,物联网更是大有作为。根据国家安防中心统计,目前已有不少城市开始将物联网安防系统用于新型防盗窗上。与传统的栅栏式防盗窗不同,普通人在 15 米距离外基本看不见该防盗窗,走近时才会发现窗户上罩着一层薄网,由一根根相隔 5 厘米的细钢丝组成,并与小区安防系统监控平台连接。一旦钢丝线被大力冲击或被剪断,系统就会即时报警。从消防角度说,这一新型防盗窗也便于居民逃生和获得救助。
物联网与智能医疗
目前比较先进的医院在移动信息化的应用方面其实已经走到了前面。比如,通过该系统可实现病历信息、病人信息、病情信息等的实时记录,并高效传输与处理,从而在医院内部和医院之间通过联网来实时地、有效地共享相关信息,这一点对于实现远程医疗、专家会诊、医院转诊等过程的信息化流程可以起到很好的支撑作用,而医疗信息化的移动信息化的发展,无论是对于医院管理、医生诊断、护士护理,还是病人就诊工作等都将创造极大的便利。而物联网化将是移动信息化发展的一个最优状态,是未来努力的一个方向。
另外,从目前医疗信息化的发展来看,随着近年来医疗卫生社区化、保健化的发展趋势日益明显,如果通过射频仪器等相关终端设备在家庭中进行体征信息的实时跟踪与监控,通过有效的物联网运作过程,可以实现医院对患者或者是亚健康病人的实时诊断与健康提醒,从而可以有效地减少、控制病患的发生与发展,这一点对于医疗卫生信息化的未来发展而言,将会变得越来越重要。
物联网技术在药品管理和用药环节的应用过程还能发挥巨大作用,曾有数据显示,美国医疗事故排在死亡原因的第五位,国外药物不良事件为所有非手术医疗疏失之首位。通过物联网技术,可以将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息,都存于 RFID 标签中,当出现问题时,可以追溯全过程。同时还可以把信息传送到公共数据库中,患者或医院可以将标签的内容和数据库中的记录进行对比,从而有效地识别假冒药品。
物联网将促进MEMS的应用步伐
M E M S (M i c r o -E l e c t r o -M e c h a n i c a lSystems,微机电系统 ) 建立在微米 / 纳米基础上,是对微米 / 纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术,完整的 MEMS 是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。MEMS 传感器能够将信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它还能够使制造商将一件产品的所有功能集成到单个芯片上,从而降低成本,适用于大规模生产。
在物联网时代,MEMS 传感器凭借着其体积小、成本低以及可与其他智能芯片集成在一起的巨大优势,必将成为传感器的主要生产技术。因此,物联网的发展无法回避 MEMS 的应用。MEMS 的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于 MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,MEMS 在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微加速度计可以用于汽车的安全气囊,当汽车发生碰撞等交通事故时,汽车的加速度会很大,这时通过微加速度计可以判断是否发生撞车事故。若发生交通事故,微加速度计即可以发出指令,使安全气囊及时弹出,保护司机和乘客的安全。
物联网作为我国新一代信息技术的核心产业,是未来十年国家的重要发展战略。因此,在我国转变经济结构、寻找新的经济发展支柱的背景下,物联网对于中小企业实现自我转型和未来的生存发展,都具有至关重要的意义。