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发布时间:2020-06-26 03:52:27

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作者:项有建

出版社:机械工业出版社

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冲出数字化——物联网引爆新一轮技术革命

冲出数字化——物联网引爆新一轮技术革命试读:

前言

数字技术彻底改变了我们的工作和生活方式,在我们尽情地享受数字化生活的同时,很自然会想到在虚拟世界已经实现了数字化的今天,我们能够让物理世界实现数字化吗?一个数字化的物理世界又将会是怎样的呢?

物联网的开放性使得用户的使用成本迅速下降,昂贵的价格变得平民化。物联网的到来使我们的生活与工作有了一个跨越式的飞跃。

如果说互联网是你的好秘书的话,物联网就是你的好管家。好秘书只能告诉你该做什么,什么时候去做,该如何做,好管家则可以帮你把诸多的事情做好,而唯一需要你去做的只是享受结果。物联网使得我们的能力范围得到扩张,其中包括感知领域的扩张和控制领域的扩张。

当你在单位上班时,你想知道你的孩子现在在做什么吗?他具体在什么位置?有没有被别人欺负呢?你的钱包忘记带了吗?还是钱包在购物之后忘记拿了?你的汽车现在在什么地方?它现在安全吗?还是被小偷偷走了?你家的电器是在浪费电吗?你出门后,家里的空调关了吗?电灯关了吗?家里的洗衣机是否洗到一半就漏水了?家里的电饭锅是否煮到一半就因为漏电而引起火灾呢?

这一切看上去很是问题的问题,在物联网时代都不是问题,这些都是物联网的最基础的应用。

在生活中,谁都希望自己能够买到性能优良、物美价廉的商品。然而不幸的是,通常价廉是物美的死对头,就像俗话所说的:便宜没好货。要让好货便宜,唯一的方法就是提高商品在生产和流通过程中的效率,从而实现无效成本的下降,而不是通过偷工减料的方法来降低成本。

在生产领域中,降低产品的废品率是降低无效成本的一大举措。在生产过程中,通过物联网技术对每个环节进行监测,就可以将问题消灭在萌芽状态,从而提高产品的合格率。在流通过程中,通过物联网实现对商品的合理管理和配送,就可以有效地提高企业的运营效率,从而降低商品的成本。

这所有的一切,都是物联网技术给我们带来的实惠。科学是无国界的,但技术是有国界的。科学技术是第一生产力,美国的崛起和美国多年来一直能够保持世界强国的地位,都依赖于美国的科技实力。有鉴于此,美国、中国、日本、韩国和欧洲的一些国家,无不把物联网视作数字时代的下一次机遇,唯恐在物联网这场世纪科技革命中落后于人。美国首先正式提出来要将物联网的发展作为国家的发展战略。美国总统奥巴马宣布:投资80亿美元将传感网技术运用到电力行业,用于启动美国“智能电网”建设。其他国家也纷纷跟进,并且参与制定物联网标准的竞争,力图在物联网时代能够占据一个对自己有利的地位,成为物联网的主导者之一,而不甘作为物联网的跟风者。

每一次时代的变革,都是一次重新洗牌的机会。领先的国家要保持领先的地位,就必须在前沿科技的制高点上取得优势地位;而落后的国家要想实现超越,就必须把握新的变革机会,否则只能永远落于人后。失去了对一个时代的主导地位,也就意味着失去了整个时代。

从美国、中国、日本、韩国和欧洲的一些国家对物联网的重视程度,我们可以看出物联网对各个国家未来发展的重要性。对一个国家而言,技术上的优势必定会带来经济上的优势,这是一个早已经被历史所证明的事实。物联网给我们所带来的是一个新机遇,同时也是一个新课题。不管我们是否愿意接受,物联网正在慢慢地渗透到我们的日常工作、生活和学习之中。在不远的将来,或许就在明天,我们都会渐渐地体会到物联网给我们带来的变革。

之所以要写这本关于物联网的书,是为了帮助所有热爱生活的朋友提前对物联网这个即将到来的时代有一个较为全面的了解,以便更好地享受物联网给我们带来的美好生活,使我们能够及时跟上时代的步伐,与时俱进。

电脑时代、网络时代和数字时代的到来,在提升我们的生活与工作质量的同时,造就了新一代的“文盲”——电脑盲、网络盲与数码盲。那些跟不上时代步伐的人们,不仅在工作中会遇到障碍,在生活中也会遇到不便,因为他们要接触的是一些让他们感到不知所措的数字化的设备和手段。在物联网时代,如果再重演这令人不快的一幕,既不应该,也完全没有必要。

对于物联网的理解,我们应该重点注意的是:物联网是一个网络的概念,遵循的是网络的普遍规律,“内容和服务”是物联网的构成,而“合作与开放”是物联网的本质。本书将围绕“合作与开放”这一物联网的基本属性展开,无论是对商业模式的研究,还是对机遇和挑战的探讨;无论是经济价值的体现,还是具体的应用,都离不开这个基本属性。而智慧则是物联网发挥作用的基础。所谓内修其政,外伐其道。以智慧作为内因,是为政;以合作与开放作为推动其发展的外因,是为道。

互联网时代,数字经济使得创业的门槛大大降低。一台电脑、一个善于创新的头脑加上敢于尝试的精神,成就了无数的IT英豪。物联网时代,个人英雄主义好像又重返了历史的舞台。

机会总是垂青于那些有准备的弄潮儿,在数字网络时代的另一个时段——物联网时代里,历史又将重演,谁将成为物联网时代的弄潮儿呢?物联网时代就要来了,第四次信息技术革命就要爆发了。谁能洞察这次革命的先机?物联网时代,我们的生活和工作将变得更加数字化和智能化,对此,我们都准备好了吗?

我们希望这本书能够让朋友们在物联网到来的时候把握住属于自己的机会,成为时代的既得利益者,至少不至于在新时代到来之际感到手忙脚乱,无所适从。致谢

首先要感谢无锡市(中国物联网中心城市之一)相关政府部门将本书列为2010年10大值得推荐的科技图书(唯一一本关于物联网的著作),谢谢你们对本书的认可和支持。

其次要感谢家人对我的支持和鼓励。

最后要特别感谢华章公司的编辑们,书中浸透了他们的汗水。第1章 物联网引爆新一轮技术革命

我们生活在一个网络的时代,身边除了有互联网之外,还有电信网、广电网、公路网、铁路网、航空运输网、电力网、自来水网、燃气网,等等。为什么只出现了互联网经济,而没出现广电网经济或者电力网经济呢?为什么没有其他的网络能够与互联网相提并论呢?原因很简单,其他的网络都只是物理形式的网络,只具有连通的简单功能,只有一个网络的躯壳,而缺乏网络的灵魂——内容与服务。在概念上,互联网并不是冷冰冰的若干宽带线与电脑,而是那些存在于宽带线与电脑之间的“服务与内容”。同样的道理,物联网也不是传感器、传感网、宽带线、电脑和执行器,而是那些存在于它们之间的“服务与内容”。

物联网是网络触角向物的延伸,而不是将物体相连成网;物联网的关键在于对“物”控制的再利用,这是一个对“物”的行为特征进行信息化处理(包括信息再生)的过程。所谓物联网,正确的理解应该是“网联物”。第1节 物联网创造美好生活

当你忙碌了一天回到家时,你家的大门会自动为你打开。当然,这项体贴的自动服务仅仅限于为你和你的家人而提供;否则,如果你家的房门会为所有人自动打开的话,只怕阁下是哭都来不及了。

在你进门之后,你所期望的一切几乎都为你准备好了:机器人将你的拖鞋放在了门口,在你换好拖鞋之后,它又会将你的皮鞋收入鞋柜;空调已经在十分钟前开始嗡嗡地微响,而原来处于通风状态而打开的门窗也随着空调的启动而自动关闭,室内刚好达到了你所喜欢的温度;电脑也刚好打开,进入可以使用的状态,使得你免除了开机等待的烦恼;清洁机器人——一个自动工作的吸尘器,早已经将整个居室打扫得干干净净;微波炉中的饭菜也刚刚做好了。这一切不用你作出任何的指示,完全由处理中心自动完成,这就是物联网给我们所带来的享受。

说到物联网,有一位不得不说的大人物,他就是微软的创始人比尔·盖茨先生。之所以必须提到他,不仅仅因为他那高度智能化的豪宅,更为重要的是因为他早在十多年前就为人类探索物联网作出了巨大贡献。盖茨的豪宅

盖茨的豪宅位于美国的西雅图,依山傍水,从1990年开始修建,于1997年建成,共花了7年时间,费用高达1亿美金。最重要的是在设计上充满了创意,花费了无数的心血,使它成为了数字技术前沿科技的结晶。

这是一个高度智能化的家,家中所有人的一举一动尽在电脑的掌控之中。对于主人和客人而言,电脑提供的是无微不至的服务;对于豺狼来说,迎接它的是猎枪。

在豪宅的大门处设有气象感知器,电脑可根据气象感知器所测到的各项气象指标对室内的温度和通风情况进行控制。室内所有的照明、温湿度、音响、防盗等系统都可以根据需要通过电脑进行调节,这样一来就可以预先设定你偏好的温度、湿度、灯光、音乐、画作等,将整个环境调整到你最满意的状态。房内的所有电器设备连接成一个家庭网络,当感应到有人到来时自动打开照明系统,当人离去时自动关闭。在这座有45个房间的豪宅中,挂在墙上的名画会根据不同的需要自动进行更换。

盖茨豪宅中智能化程度最高的是会议室,盖茨可以在这里随时召开网络视频会议,与幕僚们共商微软的发展大计。

盖茨的私人图书馆位于豪宅的那座圆顶建筑中,屋顶中间有一个接收自然光的天窗,室内光线随着外界的阴晴而调整。不仅如此,就连厨房内所有的设备都是由位于中央系统的电脑所控制的。卫生间里安装了一套检查身体的传感系统,可以对体温、血压、脉搏等人体的健康指标进行实时检测。当处理中心发现身体状况出现异常时,系统就会立即盖茨的豪宅发出警报。

如果一旦发生火灾等意外,整个房间的自动消防系统将自动进入工作状态,系统将根据火势的分布情况分配供水,浇水灭火。还能够自动对外报警,显示出最佳的营救方案,同时关闭有危险的电力系统等。

就连智能豪宅院子里的一棵百年老树也采用了智能化的养护方式。先进的浇灌系统能够通过传感器了解这棵老树对水的需求情况,从而实现及时、全自动浇灌。

RFID传感器能识别指定的身份标识,家里的数据处理中心随时可以知道室内每一位合法进入者的位置和动态,无论他走到哪里,RFID跟踪器都会将他的行踪传送至Windows NT系统的中央电脑。

为了实现如此强大的功能,总共使用了长达53公里长的电缆。当然,这些电缆不像蜘蛛网那样挂得到处都是,而是全部被巧妙地埋在了地板之下。

看到这些,你一定也想拥有这样一处高智能化的住所吧?“当然,只可惜我没盖茨那么有钱。”平民之家

盖茨的豪宅之所以昂贵,是因为他的所有设备都是独占的,都得自己掏腰包。也就是说,盖茨要为他的豪宅智能化来独自承担所有的费用,所以花费才会如此之高。

你个人没有盖茨富有,但如果是一个数以亿计甚至十亿计的群体呢?这个群体加起来的钱要比盖茨的钱多了吧?当一个系统的成本由数以千万计或者是数以亿计的用户共同分担的时候,就再也不会贵到让人用不起了。物联网,就是通过这个原理来发挥作用的。物联网的开放性使得它的各种功能都可以提供给任何愿意使用它的用户,随着用户数量的增加,用户的使用成本会随之降低。

智能化的盖茨豪宅的昂贵之处在什么地方呢?最主要的成本来自于它的“大脑”——数据处理中心,这是一个专门为盖茨豪宅所编写的、具有一定智能的高科技软件产品。其次是运行这个数据处理中心软件的服务器,其他的就是一些传感器(包括信号追踪器),如RFID发射器和追踪器,用来识别身份和跟踪你的行踪;感光传感器,用来监测光照度的变化,当光线不够时就打开相应的灯;温度传感器,用来监测各处的温度及其变化情况,通过数据处理中心与空间联动来实现对室内温度的自动调节;湿度传感器,用于对室内的湿度进行监控,与空气去湿机协调工作,等等。当然,还有数十公里长的各式连接线。

到了物联网时代,要打造一个这样的智能住所,问题就简单多了。首先,它的“大脑”——数据处理中心在网络上是现成的,对任何人都是开放的,或许每月只收你几十元的费用,或许是免费向你提供的;服务器是由相应的数据处理中心运营商自行配置的,你甚至不需要知道它的存在,就像你今天使用百度来搜索,没必要知道百度的服务器规模有多大、花了它多少钱一样;数十公里的电缆对一般人来说不是个小数目,但是这一切都不是问题,你可以使用手机的无线网络,连一米长的电缆都不用买。这样一来,打造一个智能住所所需要的所有大笔开支全都由专业的运营企业负责了,你所需要购买的只是一些传感器和信号接收器。而买齐这些传感器和信号接收器大概只需要花费两三千元。

当然,你家里的电器要全部都实现数字化才行,比如说微波炉,现在有两种:一种是机械式的,比较便宜,大约是300元一台;而数字式的微波炉就要贵一些,大约要500元一台。你的数字化家电在物联网上的名字叫做执行器,是专门用来在物理世界中完成你所指定的任务的。

够神奇吧?到了物联网时代,那些曾经只有富豪们才能够享受到的科技成果,将会迅速地普及到普通老百姓的生活之中。这就是物联网给你带来的新生活。科学技术的力量所带来的进步,通常出乎人们的意料。20年前,谁又能想到全世界的普通老百姓都能享受到现在看似平常的互联网服务呢?第2节 揭开物联网的神秘面纱

物联网像一个拥有高智商的网络机器怪人——它没有固定的耳目,没有固定的手,也没有固定的躯体和脑袋。物联网是一个基于不同的任务而进行实时的、临时组合的怪物,它的耳朵可以在中国,眼睛可以在英国,大脑可以在德国,而它那在数量上没有限制的手却可以在美国、法国等不同的国家,同时干着不同的活。这使得它具有专业化、分工精细化、组合临时化等特点,而临时的组合更具灵活性。物联网不是一种技术,而是一个时代的概念,同时又是一个网络的概念。它在遵循网络的普遍规律的同时又具有物联的特殊性。物联网与互联网

物联网的定义:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的概念是在1999年提出的,当时人们认为物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层含义:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网的基础上延伸和扩展的网络;第二,在用户端延伸和扩展到了所有物品之间,进行信息交换和通信。

2009年9月,在北京举办的物联网与企业环境中欧研讨会上,欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义:物联网是一个动态的全球网络基础设施,它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力,其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口,并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道构成未来的互联网。按作用来分,物联网可以分为三个层面——感知层、网络层和应用层。从功能的角度来说,物联网由传感器、传感网、互联网和执行器四大部分构成。传感器所获取的信息通过传感网向互联网中的“大脑”传递,“大脑”在作出决策之后,通过传感网将命令交给执行器执行。

物联网在组成上主要分为两个部分,一个是以传感和控制为主的硬件部分,主要由RFID、传感网等构成;另一个是以数据处理技术为主的软件部分,其中包括搜索、数据挖掘、人工智能处理、实现人机交流的标准化机器语言等技术。这里的搜索技术指的是能够让物端的处理中心使用的搜索技术。只有让机器具有操作能力,才能实现整个过程的自动化,而无需进行人工干预。数据挖掘技术则是对所采集的数据进行处理的基础,没有这个基础则无法对所采集的数据进行有效的再应用。人工智能处理是提高效率的法宝。随着人工智能化程度与水平的提高,可以使整个进程向全自动化迈进。在物联网中,数据处理中心不仅仅起到对信息进行处理的作用,更为重要的是它会成为一个汇聚用户的平台,通过这个平台来汇聚用户、分摊成本,使得用户的使用成本平民化。它是一个开放性的平台,既可以接收外来的信息,又可以将自身的信息向外界传送。若不具备这样的开放性,则只能属于局域网的范畴。

网和物,网联物,物联网,这并不是在咬文嚼字,而是要研究出网与物之间的关系,分清它们的优缺点,扬长避短,让它们更好地为我们服务。实际上,物联是互联的工具或者手段,是互联在效用上的倍增器,犹如宝剑是战士手臂的延伸一样,不仅增加了其长度,而且增强了其威力。物联网与智慧地球物联网使人类不再满足于数字构成的虚拟世界,也不再满足于将我们的意愿停留在思想之中,而是要让比特冲出虚拟世界的牢笼,将思想转化为行动的产物。

目前人们所说的物联网是在IBM所提出的“智慧地球”的概念的基础之上形成的,它主要指的是将具备了数字化功能的物体通过网络连为一体。“智慧地球”提出把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并将其全部连接起来,形成所谓的物联网。同时,通过超级计算机和云计算将物联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。

对于物联网的认知,美国的主流观点强调的是智慧。

用IBM中国研究院副院长陈滢博士的话来说:“感知实际上是由两个词组成的,‘感’就是获取数据,是手段,而‘知’则是最终目标。从IBM‘智慧地球’的概念来看,除了要用我们的系统科技来提供功耗更低、更节能的传感器之外,我们还要处理这些数据,把真正的价值带给人类。”

在“智慧地球”的概念中有三个非常重要的技术特征:一是物联化,二是互联化,三是智能化。人们可以通过物联网和互联网获取所需要的各种数据,并把这些数据放到一个后台,再进行一些数学运算,最终帮助我们做出正确的判断和决策。

在我国,主流的说法是将物联网看做传感网,并认为传感网的主要特征是“感知”,并提出传感网是正式的名称,而物联网是一种民间说法。物联网的构成:内容和服务最重要

如果告诉你物联网由“内容和服务”所构成,你一定觉得很奇怪,因为物联网分明是由传感器等元器件所构成的。没错,传感器是物联网的一个环节。确切地说,物联网是由传感器等元器件所组成的,而不是由它们所构成的。组成和构成是两个完全不同的概念。物联网是互联网的延伸与扩展,它继承了互联网的所有特征。它不仅仅是对物实现连接和操控,而且是通过技术来实现手段的扩张,赋予网络新的含义,实现人物之间的相融与互动,乃至交流与沟通。

我们的确是通过传感器实现了对世界某种程度的感知。感知强调的是信息的获取,而智慧强调的则是信息的处理。无论是感知也好,智慧也罢,都只是一些感观层面的描述。感知和智慧是一种手段,是实现最终目的的手段,而物联网的最终目的是实施某一种行为。感知的结果是获得某些内容,而某种行为的实施为的是向你提供服务。

如果我们换一个角度对此进行观察,就很容易理解“内容和服务”的说法了。比如说你是一位物联网的用户,从用户的角度出发,关于物联网你需要知道些什么呢?

你只需知道物联网上有你所需要的内容(如各种信息),可以为你提供某些方面或某种程度的服务(如帮你把办公室里的电脑打开,把家里的电灯关掉)。除此之外,你并不需要知道其他的。

你有必要知道传感器吗?你有必要知道为你提供内容或服务的线路经过什么地方,这条线路用的是铜线还是光纤吗?当然没有这个必要。所以,构成物联网的是“内容和服务”,而不是那些设备,设备只是提供“内容和服务”的物质基础而已。物联网是一个时代的概念与其说物联网是一种技术,不如说它是一个时代,它通过对相关技术进行整合,形成了一个时代的概念,是一个建立在技术基础之上的时代。

物联网的核心是大力发展并整合四大已有技术:传感、网络、信息决策系统和执行体系,其影响是要将信息化技术推向一个新的高度。

具体来说,物联网涉及网络、IT、通信(无线通信)、远程控制、自动化处理技术、机器检索和人工智能等在内的多个领域和学科。对这些相关技术进行整合是手段,为的是达到某个目的。为了配合这些手段,随之产生了一些相关的专业技术。

互联网经过几十年的发展,直到现在很少有互联网是一种技术的说法,只是偶尔听说某项技术属于互联网技术。偶尔听人说起的所谓互联网技术其实只是一个狭义的概念,是指构建互联网基础的一项技术,比如,如何构建互联网物理网络的具体技术。互联网的物理网络只是互联网的载体,而非互联网本身。互联网的含义要比物理网络的概念大得多。

以平面媒体为例。纸张是一本书的载体,印刷是制造书的一种手段,而书的内涵是印刷在纸张这个载体上的内容。你一定很少听说造纸技术或者印刷技术就是平面媒体的技术吧?印刷技术从铅字印刷升级到了现在的激光印刷。但是,无论印刷技术如何改变,都不会引起平面媒体发生本质性的变化。而造纸技术的改变同样也不会引起平面媒体在本质上发生变化。

对于互联网而言,我们通常都会说建造网站的技术、搜索引擎技术、网络游戏技术、网络聊天技术(如QQ、MSN等实时通信软件)、电子商务技术等属于互联网技术。从广义的角度来说,互联网只是一个包容了这些众多的、属于网络技术的相关技术的概念。而所有这些被互联网所包容的技术都是可以替代的,不可或缺的只是它的运用。

最早的时候,人们用调制解调器来上网,也就是俗称的“猫”(Mo-dem)。后来随着技术的发展,我们使用ADSL宽带来取代“猫”上网。到了现在,人们又进入光纤上网的时代。技术在变化,而互联网的本质并不随之发生变化,因为互联网是一个“时代”的概念。

互联网的标准是构建其物理网络的基础,但如果我们用发展的眼光来看,其标准不是不可以取代、不能够升级变迁的。即使标准出现变化,只要互联网的功能没有发生变化,它依然还是互联网。

虽然航空时代到来之前,人们就已经学会了使用风筝或热气球之类的飞行工具,但只有在莱特兄弟发明飞机之后,人类才真正地进入了航空时代。

航空时代应该以莱特兄弟发明飞机为分界点。

在此之前,人们虽然已经能够在实践过程中通过网络对物体进行控制,但这些行为并没有在理论上和概念上形成一个较为完整的体系。因此,我们只能够称之为物联,谈不上具备了网络的概念,更谈不上是一个时代的概念。

物联网主要是在IBM提出的“智慧地球”的概念之后以一种较为系统的理论提出来的。以此为分界点,诞生了物联网的真正概念。

互联网的出现拓展了人们的能力,由此而产生的长尾理论将传统理论之废化为互联网之宝。物联网的出现,又能够给我们带来些什么呢?物联网的本质“真的受不了你了,奇谈怪论是一个接着一个。”我猜你会这样想。你见过局域网经济吗?好像世界上并没有出现过局域网经济。但你见过互联网经济吗?这个问题恐怕没人不会回答。

从技术的层面来说,局域网与互联网在形式上基本相同。它们都是由线路与路由设备所组成的,所使用的电脑终端也没有区别。在互联网上运行的软件与在局域网上运行的软件也没有本质上的区别。你可以将一个网站的代码放到局域网上,也可以放到互联网上,在你的电脑上所显示的结果是一模一样的,毫无区别。

但是,局域网与互联网在作用上的重大区别是众所周知的。问题到底出在什么地方呢?问题的症结在“合作与开放”上。局域网是一个封闭性的网络,没有开放性。而互联网是一个以“合作与开放”为本的网络,它的合作性与开放性,使得它的参与者及它的各种应用呈爆炸式增长,从而建立起了一个良性循环的发展方式,在合作精神的主导下,大家互惠互利,共同发展。

对于物联网来说也是同样的道理。物联网所有的应用都将围绕着“合作与开放”这个物联网的基本属性来展开。就拿前面所举的“平民之家”的具体事例来说,如果没有开放性,就不可能有那么多的用户参与进来。而没有这些潜在的用户资源,提供相关服务的企业就没有参与的积极性。没有这些企业的积极参与,你就不可能享受到物美价廉的服务,结果就是退回现在这样,盖茨豪宅式的智能住所只能由盖茨享用。这也是到目前为止,智能住所项目在经过多年的推广之后仍然无法普及的原因——使用成本太高了,没有规模效应,这个成本永远降不下来。物联网的特征物联网具有网络的普遍性,具有物联的特殊性。

物联网首先是一个网络,所以,它理所当然具有网络的普遍性。正如苹果是水果的一种,苹果自然就有水果的普遍性一样。物联网具有特殊的网络细胞结构,这些细胞能够自我衍生,自我繁殖,自我消亡,而整个网络不会因局部细胞的受损而受到致命性伤害。竞争性的细胞遵循弱肉强食原则,通过优胜劣汰使得整个网络的肌体更加健康。

其次,物联网将触角扩展到了物的层面,实现了与物的交互,因此,它具备一些与互联网所不同的特殊性。物联网的特殊性在于对实时资讯的获取,以及对原子进行控制的能力。

物联网可以通过各种传感器获取各种实时信息,而在互联网中信息往往是过去式的。

另一方面,互联网所面对的是虚拟世界,而物联网可以对物理世界进行控制,如让一扇大门打开或者关闭。物联网的作用物联网是我们解决虚拟世界与物理世界之间信息断层的具体手段,它的目的就是填平虚拟世界与物理世界的数字鸿沟,建立起虚拟数字世界与物理数字世界之间的桥梁,使信息化得以有效地融合虚拟与物理两大数字世界,这就是所谓的第四次信息化革命。

有这样一句话:人们在一生中只需要做两件事情,一件是得到他想要的,另一件是享受他所得到的。无论是感知也好,智慧也罢,只不过是做了人生中的第一件事情——得到他想要的。而从目的的角度来说,物联网是要做人生的第二件事情——享受他所得到的。

具体来说,我们希望得到的是执行器给我们带来的结果,而过程对我们来说并不重要。过程是技术人员的事情,我们作为用户甚至可以不必知道有这样一个过程。

对于汽车驾驶者来说,只需要知道他的汽车是可以在路上自动驾驶的,只需按一下自动驾驶的按钮让它进入自动驾驶状态就可以了,而没有必要知道这个自动驾驶是通过什么技术来实现的。

得到他想要的是享受他所得到的前提。得到他想要的也是物联网的重要工作之一。而提供这个“得到他想要的”手段就是互联网的作用。“发一条短信就能让在家‘待命’的电饭锅开始煮饭;通过电脑操作指挥家里的电视机、节能灯、电冰箱按要求开关。”这是从一篇描述物联网的文章中所看到的内容。然而,这篇文章中所描述的与其说是物联网的情形,倒不如说是远程控制技术的一些事例。物联网所实现的是以决策自动化为主的远程控制行为。而这种以人工干预方式进行的远程控制则不具备决策自动化的能力,离物联网的概念相距甚远。物理世界与虚拟世界互联网与传统制造业的最大区别在于一个是传送比特,另一个是制造原子。而在物联网世界中,我们要做的是通过比特的传输来实现对原子的控制。

在传统的制造业中,我们制造的是原子,将原子做成各式各样的我们所需要的形状。这些原子具有唯一性,并且是不可替代的。当我需要一台电冰箱的时候,你就不能够拿一个吸尘器来替代电冰箱卖给我。而我从商家手中买了一台电冰箱之后,商家的手中就少了一台电冰箱。

而在互联网时代,我们需要的是比特的镜像,而不是那个记录在硬盘上的真实的比特。当你发一封电子邮件给我的时候,你向我传输的是一些以比特为单位的数据,而不是写在你的电脑上的文字。这种情况有点像我们常常能在侦探电影里所看到的情节一样,情报员们为了保密起见,常常用一本固定的书作为密码本,来互通信息。

比如,用《圣经》作为密码本,情报员把情报的内容用一些数字来表示,如12-23-34表示的是《圣经》中第12页第23行第34个字。这样,情报部门在收到这样一些数字组后对《圣经》进行反查,就能够得知对方要说的是什么内容。在这个过程中,我们所得到的信息是每个字的具体坐标,而不是字的本身。它的原理就像是通过一面镜子,让我们看到对方所写的是什么字一样。因此,对于这种状态,我们用一个叫做“镜像”的术语来进行描述。能不能够通过网络进行传输,从本质上来说就在于我们是否能够用镜像来替代它本身,这是一个非常重要的概念。只有镜像才能够通过网络进行传输。就目前的技术手段而言,我们还没有办法通过网络来实现对原子的传输,哪怕是在理论的层面上也不行。也就是说,到目前为止还没有发现通过网络传送原子的可行性。数字技术的交互是建立在镜像的基础之上的,这个独特的特性给我们所带来的是数字时代的两大应用特点,一个是无成本复制,另一个是无距离传送。

无成本复制指的是技术层面的复制不需要成本,而不是指商镜像水中月务方面的盗版与侵权。

从电脑上复制一本电子书是不花费成本的,它占用的只是你的硬盘空间。而在物理世界中,多生产一个产品是需要耗费真实的原材料的,这样就会产生制作的成本。比如,工厂制造一个打火机与制造十个打火机的成本是明显不同的;而在电脑上复制一份电子书与复制十份电子书的成本并没有区别。

手机软件下载店的例子能让我们更清楚地看到这个特点。软件一经制作出来,成本也就不会再起变化了。而无论是有十个人还是有一万个人通过下载的方式来购买你的这个软件,对你来说成本是一样的。

无距离传送指的是传输的对象只与线路是否畅通有关,而与两者之间的距离无关。从理论上说,向市内传输一个数字信号与向国外传输一个数字信号并没有原则上的区别。

对于由原子所组成的物品而言,它的镜像对我们来说是没有什么用处的。正如你不能拿镜子里面的电冰箱来做冰水喝一样。在物联网世界中,我们要做的和我们能够做的不是通过网络制造原子,而仅仅是通过网络来控制原子。而控制这些原子的数字信号适用于镜像原则。由于有了这个前提,我们一方面可以通过网络来对原子进行控制,另一方面还可以让它响应各种具备网络特征的理论,如长尾理论。

人们的世界分为两个部分,一个部分是虚拟的,主要是通过大脑在起作用;另一个部分是现实的,主要是改变原子的位置、结构与形态。通过对虚拟世界进行数字化的改造,人们迎来了一个历史性的大发展,电脑和互联网彻底地改变了人们的生活和工作方式。

虚拟世界与现实世界这两者没有可替代性。就好像当一个人饿了就要吃饭,而不能靠精神填饱肚子,而当一个人不学无术的时候,也不能够用饭来补充他的学问一样。

自从人类进化产生思想活动的那天起,虚拟世界就开始存在。黄粱美梦描述的就是一种虚拟世界的意境。到了数字时代,虚拟世界领域获得了重大的突破和发展,虚拟世界与人们的生活越来越密切。而数字技术成为了虚拟世界的代名词。然而在现实的物理世界之中,人们早已经对数字技术进行了广泛的运用。在数字世界中,MP3文件是属于虚拟世界的,而MP3唱机却是属于现实的物理世界的。在世界各地,数控机床和数字机器人早已得到了大面积的应用。

现在,到了人们对现实世界进行数字化改造的时候了,这就是所谓的物联网。技术融合的时代

今天的世界正处于一个融合的时代。“融合”这个词随处可见,无论是在网页上,还是在媒体上,无论是在技术文章中,还是在新闻报道中。

现在,技术的融合与共用的现象比比皆是。具体的技术通常只是作为实现某种功能的手段。

同一种编程语言(以C语言为例)可以用在2G手机上,也可以用在3G手机上,当然还可以用在电脑上。这样的实际情况使得我们无法确切地区分编程语言到底是2G技术还是3G技术,又或者是将它归入电脑技术的范畴之中?

对于具体的软件如操作系统也存在同样的问题。无论是3G版的苹果手机还是2G版的苹果手机,它们的操作系统并无区别。而大凡主流的手机操作系统都是2G与3G通用的,对于这些操作系统,我们是该称它为2G操作系统还是3G操作系统呢?

在互联网时代,我们遇到了同样的问题,我们通常使用以前做桌面软件的技术来做网络应用软件,如实时通信软件等。到了物联网时代,我们还将面临同样的问题。从狭义的角度来说,物联网技术主要是与构建物联网的载体的基础相关的技术,如物理网络的标准与建设、传感器标准与制造、标准性的接口等。从广义的角度来说,物联网只是一个包容了众多相关技术的概念。以这个概念作为方向,使用相应的技术来解决相关的问题。

强调物联网是一个“时代”的概念并不是想说技术是无用的;相反,在具体的时段之中,某些具体的技术是不可或缺的。比如,在互联网的发展初期,用“猫”上网的技术就是不可或缺的。现在,我们已经开始采用光纤技术来实现上网了,所以今天,用“猫”来上网的技术对我们来说已经是可有可无的了。而在尚未找到比光纤技术更好的方式之前,光纤技术对互联网来说仍然是不可或缺的。

就目前而言,电子传感器对物联网来说是不可或缺的,但谁又能知道20年以后的事呢?说不定有朝一日量子传感器或者别的传感器能够替代电子传感器在物联网上使用,那时的物联网在概念上仍然与现在的物联网相同,不同的是物联网技术的进步。如果没有“物联网是一个时代”的概念,则我们在对物联网本质的认识上,以及相关应用的设计和理解上就达不到应有的高度。

当我们理解技术并非不可或缺的时候,我们很自然地就会想到:在实施某一项具体的物联网方案的时候,我们是否可以使用其他的技术来替代原来的方案从而得到更佳的效果呢?比如,在设计一个防入侵系统的物联网方案的时候,我们能否用软件来替代硬件呢?

实际上,当我们现在说要制定所谓的物联网标准时,主要是制定位于互联网外围的其他标准,包括:传感器标准、传感网的标准、接口标准、机器间的语言标准等。而物联网的网络标准将沿用互联网原有的标准,包括所谓的3G标准等。物联网综述物联网的一切都将围绕着“合作与开放”这个基本属性展开。无论是在对物联网的商业模式进行研究,还是对物联网所带来的机遇与挑战进行探讨;无论是在物联网的经济价值的体现上,还是在物联网的具体应用层面上,都离不开这个基本属性。而智慧则是物联网发挥作用的基础。物联网是网络从虚拟世界向物理世界的迈进,实现的是从思想到行动的飞跃。在虚拟世界中,我们对镜像加以利用;在物理世界中,我们通过数字对原子进行控制。从理论上来说,物联网具备了互联网的所有特性。网络经济颠覆了传统经济的理论,这在物联网中仍然有效,如长尾理论、赢者通吃、平台辐射原理等。数字技术仍然是物联网的基础。镜像是数字经济的基础特征。能不能够通过网络进行传输,从本质上来说就在于我们是否能够用镜像来替代它本身,这是一个非常重要的概念。只有镜像才能够通过网络进行传输。数字技术的交互是建立在镜像的基础之上的,这个独特的特性给我们所带来的是数字时代的两大应用特点,一个是无成本复制,另一个是无距离传送。合作性与开放性是物联网的精髓,内容和服务是物联网的灵魂。由于物联网的开放性,用户的使用成本迅速下降,价格从高不可攀变成了平民化。在物联网中,数据处理中心不仅仅起到对资讯进行处理的作用,更为重要的是它将会成为一个汇聚用户的平台。通过这个平台来汇聚用户,分摊成本,使得用户的使用成本平民化。平台是行业的制高点。通用性越强、功能越强大、使用者越多,平台的价值就越大。平台拥有两大特性,一个是辐射性,另一个是承载性。软进硬退是不可逆转的趋势。相对于硬件而言,软件在物联网中所起的作用较之在互联网时代所起的作用,将有过之而无不及。人工智能将比以往更加重要,谁能够在人工智能方面取得实质性的突破,谁就将是物联网时代的“微软”。图形识别技术将是一个前景仅次于人工智能的物联网应用技术,至少是其中之一。在保证信息量的前提下,传感器的数量和类型越少越好。也就是说,我们希望从数量最少的传感器中获取最多的信息。手机将会是物联网中最重要的传感器和终端。它不仅仅是数量最大的传感器,而且与人的关系最为密切。第3节 走进物联网

从量变到质变是一个常见的历史发展规律。对于物联网时代而言,目前我们正处于由量变到质变的跃进点上。在此之前,能够让物体进行相连的网络早已在各行各业得到了不同程度的应用。

天上掉馅饼的故事说的是一位富于幻想的人,什么事都不做,整天满脑子都在想有多少馅饼会从天上掉下来让他大吃一顿。结果可想而知,只存在于大脑之中、用比特做成的馅饼,无法解决给懒汉补充体能的问题,懒汉最终死于饥饿。

这个故事说明了虚拟世界的局限性。比特,这个在虚拟世界中无所不能的天之骄子,到了现实世界中犹如平阳之虎、浅水中的苍龙。

仅仅停留在比特的层面里已经不能够满足人们的要求。在由数字组成的虚拟世界中,我们得到的只是水中月、镜中花。人们希望能够更进一步将思想转化为行动,并且希望行动能够像比特一样在网络世界里得到无限的扩张。冲出数字领域,进入原子所组成的真实世界,成为了人们的迫切愿望。

互联网让我们长上了“千里眼”、“顺风耳”。今天,我们又练成了“劈空掌”,使我们可以跨越空间“隔空打牛”,将我们的行为越过空间,直接作用到目标物体之上。不仅如此,我们还变成了一只“蜈蚣精”,可以用上百只手同时执行不同的动作。疯狂的设想

1995年,比尔·盖茨在他撰写的新书《未来之路》中首次提出了物联网的概念。此书推出后在IT界引起了极大的轰动。不幸的是,盖茨在书中所描述的与物联网有关的观点被人们忽视了。

盖茨在书中写道:“当袖珍个人计算机普及之后,困扰着机场终端、剧院以及其他需要排队出示身份证或票据等地方的瓶颈路段就可以被废除了。比如,当你走进机场大门时,你的袖珍个人计算机与机场的计算机相连就能证实你已经买了机票。你也无需用钥匙或磁卡开门,你的袖珍个人计算机会向控制锁的计算机证实你的身份。而你所遗失或遭窃的照相机将自动发回信息,甚至当它已经身处不同的城市的时候,也能告诉你它现在所处的具体位置。”

盖茨的这些设想在当年看来几乎是疯狂的,而到了现在已经可以变为现实了。在上海举行的世界博览会上,所采用的就是这种具有物联网性质的电子门票。梦想成真

对于物联网理论方面所进行的探索最早见于1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上。该会议提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”,由此拉开了人类向物联网展开探索的序幕。由于当时的技术条件所限,当年所提出的观点还只能说是一个初步的框架性观点。

到了2003年,美国《技术评论》提出传感网技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。同年,美国自然科学基金委员会制定了传感器网络研究计划,投资3000万美元用来支持相关基础理论的研究。

2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。报告中指出:无所不在的物联网通信时代即将来临,世界上所有的物体(从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾等)都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,把传感器网络作为一个重要研究领域,展开了一系列的军事传感器网络研究项目,试图占据军事物联网的制高点,再次拉开与各国的距离。

C4KISR系统集信号采集、信息传输、数据处理等功能于一身,将所有的传感器、信息利用系统、指挥控制系统和武器系统组成了一个军用物联网,主要用来实现如下任务:● 感知目标:搜索/发现目标、跟踪/监视目标● 目标的自动识别● 态势的预测与控制● 决策● 打击目标● 战损评估

在美国,像IBM、英特尔、微软等信息工业界巨头也开始了传感器网络方面的研究,纷纷设立或启动相应的行动计划。欧洲各国以及中国、日本、韩国等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣,均已展开了该领域的研究工作。

在实践方面,有关物联网的应用则出现得更早。世界著名的机器人专家恩格尔伯格早在1985年就开始研制局域性物联网产品——服务机器人。这是一种在医院中使用的机器人,名字叫做“护士助手”,于1990年开始正式商用。

这个“护士助手”是一种自主式的机器人,可以在医院中自由行动。由于它的工作环境非常复杂,而要对这些复杂的环境进行判断和作出决策,“护士助手”身上的电脑需要一定的时间来进行运算,所以它的移动速度比较慢,约为0.7米/秒。

可以用它来运送医疗器材和设备,为病人送饭,打电话,送病历和报表,运送药品,运送试验样品及试验结果,在医院内部送邮件及包裹。它还能够乘坐电梯上下楼,在一些医院中承担20%至30%的运送工作,称得上是医务人员的得力助手。

在多层建筑物中,它可以给载人电梯打电话,并进入电梯到所要到达的楼层。它的身上还备有紧急停车按钮,用户可以随时命令它停下来。

在紧急情况下,例如某外科医生及其病人使用电梯时,机器人还会停下来,并且把路让出来,2分钟后它重新启动继续前进。

机器人采用了一个较大的显示屏,并且带有音响装置,这主要是考虑到了用户使用的便捷性。用户通过“护士助手”上的命令菜单就可以选择多个目的地。“护士助手”由中央处理器、行走部分、行驶控制器及大量的传感器组成。它的数据处理系统配备了一个医院的建筑物地图和一个预先编写好的航线推算法软件。通过它身上的结构光视觉传感器及全方位超声波传感器,在走廊等较小的空间时,它使用探测墙壁的反射带的方法,利用与墙角的距离来确定自己的位置;而在病房等较大的空间时,它还可利用天花板上的反射带,通过向上观察的传感器帮助定位,并且还能够探测静止或运动物体。它的全方位触觉传感器能保证机器人不会与人和物相碰,而车轮上的编码器可以测量它行驶过的距离。

从总体上来说,可以说“护士助手”已经具备了物联网的雏形。它具有由结构光视觉传感器及全方位超声波传感器组成的传感器组,具有建筑物地图和航线推算法软件构成的数据处理中心,具有由轮式行走装置构成的执行器。唯一欠缺的地方在于它只在一个局域网中起作用。第4节 物联网发展现状掠影

经过十多年来的不断发展,数字技术日新月异。随着各种技术的不断完善和扩展,远程机制从只能实现一些简单的功能,已经发展到了今天的综合性应用。而应用规模和范围的不断扩大,使得使用的成本日渐降低,从只能应用于高端项目向平民化发展。

今天,不少美国学者认为物联网战略与当年的“信息高速公路”有许多相似之处,认为它是美国振兴经济、确立竞争优势的关键战略。这个物联网战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅被美国所关注,更被世界所关注。

当年,美国在克林顿总统的倡导下大力发展以数字技术为主的新经济,互联网就是它的代表作之一,物联网战略又能否再现昔日的辉煌呢?

2008年4月,美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市。与此同时,美国还有十多个州正在开始推进智能电网发展计划。

2009年1月,美国新总统奥巴马发布了《经济复兴计划进度报告》,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并在未来三年内为美国家庭安装4000万个智能电表。

2009年4月,奥巴马政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术的计划。此后,美国能源部长朱棣文表示,奥巴马总统宣布向美国企业提供24亿美元用于制造混合动力车和车用电池,美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具,这样一来,通过电池在智能电网的应用,就可以创造出更大的智能电网的运转空间。

在美国,物联网的发展以IBM的“智慧地球”作为前导,正式拉开了现代“物联时代”的大幕。智能电网“智慧地球”的概念主要出自IBM的美国智能电网计划,它的精髓在于:智能电网计划是一个全面向第三方开放的公众性网络,而不再是过去那种属于电力公司的封闭系统。

智能电网在具体的运作上有三个层面的含义。首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控,然后是把获得的数据通过网络系统进行收集和整合,最后是通过对数据的分析和挖掘达到对整个电力系统运行的优化管理。简单地说,就是通过传感器把各种设备和资产连接到一起,形成一个客户服务总线,从而对信息进行整合分析,以此来降低成本,提高效率,提高整个电网的可靠性,使运行和管理达到最优化。通过使用传感器、计量表、数字控件等分析工具,自动监控电网、优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电,消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。

智能电网在基本概念上有四个主要方面:首先,整个系统是开放性的,它将对所有的第三方参与者全面开放。其次,它是一个数字化的系统,有更多的传感器来连接很多资产和设备,而所有的这些都通过数字化装备起来,这样我们就可以通过数字信号对它们进行操作。再次,它拥有一个数据的整合体系和数据的收集体系,这是共同的信息模式的基础平台。最后,这个平台不仅仅起着信息交换的作用,它还具备对数据进行分析的能力,通过对已经掌握的数据进行相关分析,就可以达到优化运行和管理的目的。

电网主要有两个特点:一个是它的存储性能很差,这样就使得它在用电高峰的时候往往不够用,而在用电的低谷时段上又用不完,以至于被白白地浪费掉了;另一个是电能在传输的过程中会出现损耗。在同等的条件下,传输的距离越长,这个线路上的损耗也就越大。同样,这些损耗也是被白白地浪费掉的,而这些浪费所造成的成本自然就得由消费者来承担。

通过电网的智能化,可以在一定的范围之内解决用电高峰与低谷的矛盾问题,通过经济手段作为杠杆,让用户尽量在低谷时使用电能。

比如,一家大的旅馆通过建立一个大冰库,来利用晚上用电低谷的时间将整个冰库冷冻起来,让里面的水全部都结成冰块。到了白天,再从冰库中提取冷气。这样一来,这家旅馆的空间系统就不用在白天用电来制冷,从而实现了错峰用电,达到了节能省钱的目的。

但是,对于这样一家为人们节能的旅馆,如果使用与其他人相同标准的电价的话,在经济上是不合算的。能量在转化的过程中肯定会出现一定比例的消耗,这样一来,节电为民的旅馆就要在它的为民项目上受到“惩罚”——要交比别人更多的电费,这显然很荒唐。

出现这种荒唐结果的原因是电网系统不具备分段计价的功能,而设计智能电网的原因之一就是要解决类似这样的问题。

在智能电网体系中,电表是一个重要的传感器,通过数字化的电表可以记录用户在什么时候用去了多少电。在此之前,电表只是实现了自动读取,是单方面的交流,不是双方的、互动的交流。而如果实现了双向的交流之后,电力供应机构就能精确地知道用户的用电规律,从而对需求和供应有一个更好的平衡。

由于有了这样的智能电网计费系统,作为个人用户,也许再过几年你的用电方式会发生这样的改变:把烧热水、熨衣等可调时间的家务挪到了深夜,因为这一时段的电价比白天的电价要便宜得多。

比如,在电力供应的高峰期或是需求超过供给的时候,根据实时的客户用电量提高价格。这个时候,聪明的用户就会把自己家里可以替代能源的设备打开(比如太阳能设备),或者选择错开用电高峰时段。这样就会形成比较灵活的供电模式,避免在用电高峰期出现停电等讨厌的事情,并增加电力公司的收益。

智能电网需要解决的另一个问题就是减少不必要的传输距离问题。通过对用电情况的精确掌握,对电能进行精确的调度,从而实现节能的目的。包括解决太阳能、氢能、水电能和车辆电能的存储,帮助用户出售多余电力,通过电池系统向电网回收富余电能。实际上,这个体系就是以美国的可再生能源为基础,实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。而且美国的这个计划也考虑了将加拿大、墨西哥等地电力整合的合作。

运行智能电网必须建立一个以服务为导向的系统,而以建立服务为导向的系统必须有开放的系统和共享的信息模式,这是实行智能电网的两个必备元素。

开放的系统能兼容各公司的产品和体系,使整个公司成为一个开放的平台,通过网络向社会公开一些信息和数据。而通过这个平台,客户能更方便地了解公司的情况,同时合作伙伴也可以通过这个网络整合彼此之间的信息,使联系更加紧密。

对于智能电网,IBM强调的就是要有开放性的体系,只有存在开放性的体系,才能使各种信息达成共享,也才能让智能电网成为可能。

根据计划将会由第三方开发一些应用,帮助消费者进行在线用电管理。PowerMeter就是一个很好的例子,它建立起了GPS数据发布和电表之间的联系,这样房主就可以在回家前20分钟发送指令打开空调。

通过这些,我们可以看到在一个开放性的网络中是如何实现效益的最优化配置的。变革智能电网方案实际上提供了一个大的框架,建立一个开放性的母平台向社会开放。通过各方的参与,从而实现对电力生产、输送、零售等各个环节的优化管理,为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。以这个母平台为支撑,建立起一个围绕它的生态产业链。简单地说,智能电网就是一个永不落幕的网上用电拍卖会,拍卖的主题是用电的时间。同样的用电量,在不同的时段中的售价是不同的,电价随用电时间段的不同而改变。在用电高峰的时候对电能的需求旺盛,这时的电价就会被抬高;而在用电低谷的时间段内电能供过于求,这时的电价就会很低。如果你在这个时间段来购买电能,你就可以享受很便宜的价格。与此同时,你还可以向参与这场拍卖会的人卖水,就像当年向参与美国西部大开发的淘金者卖水一样。这样一来,就会有众多的商业机会在这场拍卖会上衍生出来。

美国《财富》杂志报道,随着配电系统进入计算机时代,现代化的数字电网将使美国能耗降低10%,温室气体排放量减少25%,并节省800亿美元新建电厂的费用。

而美国能源部则估计,通过对美国电网的智能化改造,预计未来20年内可节省800亿美元的投资。“十一五”期间,我国电力信息化每年约有超过100亿元的投资。如果从现在开始就着眼于智能电网的建设,可节省的资金用电拍卖会和提升的效益必将十分可观。因此,智能电网的意义非同寻常。第5节 是泡沫还是技术革命

伴随着物联网的高调出现,在一阵阵的物联网热浪之中出现了一个声音:“物联网其实只不过是技术泡沫。”论泡沫“泡沫”——这是一个多么熟悉的声音。在1995年,浏览器制造商网景公司的上市正式拉开了投资互联网热潮的大幕,随之而来的就是资本市场对互联网公司的疯狂炒作。

当时有一幅漫画说的是几个乞丐在纽约乞讨,路过的人们不时地施舍他们一些硬币。其中有一个聪明的乞丐则与众不同,他在胸前挂了一个牌子,上面仅仅写着“.com”,而他收到的居然是一张又一张的现金支票。

烧钱就是在这样的背景下产生的一个新名词。这样的一种情形就是当年所说的互联网泡沫。

2000年3月,以技术股为主的纳斯达克综合指数攀升到5048,网络经济泡沫达到最高点。网络经济泡沫于2000年3月10日开始破灭,该日纳斯达克综合指数攀升到了5048.62,比一年前增加了一倍多。

网络经济泡沫的破灭使得2000年3月到2000年10月短短的半年多时间内,以.com为代表的技术公司蒸发了约5万亿美元的市值。

其实,网络泡沫指的是一种投资泡沫。对于投资而言,泡沫只与投资的狂热度有关,而与被投资的对象无关。再好的投资对象面对疯狂的投资,也会出现所谓的泡沫。

以微软公司为例,它无疑是一个优秀的投资对象,具有良好的前景和良好的营收。但如果狂热的投资者将微软的股价炒到10万元一股的话,那么微软公司在资本市场也会成为泡沫。严格来说,泡沫是一种相对的概念。至于物联网泡沫是否会产生,则取决于人们对它投资的狂热程度。

从业界的角度来看,仍然存在不同的声音。不少观点认为,现在开展物联网的时机还没有成熟,实际上这是一个从狭义的角度观察物联网的结果。结论的异议是观察角度不同的结果

认为开展物联网的时机还没有成熟的人,是从一个作为生产单元的企业是否应该进入一个全新的领域的角度出发,来对物联网进行评估的。从这个角度来说,他们的看法有足够的道理。

就像我们国家建立了开发区,在开发区中首先要做的就是把基础环境建设好,包括通水、通电、通路、平整土地等。如果连水电都还没有开通就说这个开发区是一块适合进行投资的沃土,显然是不现实的。

对于物联网来说,我们现在缺少的就是这样一个适合发展的客观环境,主要体现在以下几个方面。

首先,标准问题还没有得到解决。这就相当于一个没有规则的游戏,不仅让进入者感到无所适从,而且隐藏着巨大的风险,前期的投入很有可能因为标准的变化而化为乌有。

其次,在硬件设备方面仍然存在着巨大的障碍。这主要体现在各种传感器无论是在技术上还是在成本上都还没有进入一个良性循环的轨道,而这些要靠市场来进行培育。

再次,在软件方面也是困难重重。数据处理的关键性技术——人工智能技术,就目前的水平来看,还远远落后于人们对它的要求。

更重要的是在观念上仍然处在一种各自为战、相互封闭的思想的指导之下。没有通用性和互动性的结果自然就没有互联的必要。谁会接入一个对自己毫无作用的端点呢?

网络经济的一个主要特点就是规模经济。大量的用户及大量的应用是网络经济的效用得到发不同的角度看事物挥的前提。

对于作为互联网延伸的物联网来说,自然遵循网络经济的普遍原则。物联网作为一个新生事物,就它目前的发展环境来说的确不具备这些基础条件。所以,认为物联网只是一种超前的概念,是可以理解的。切实存在的物联网需求

如果我们从需求的角度来看,又将是另外一种情况。你是喜欢使用老式的按键式电视机,还是喜欢使用带遥控器的电视机呢?

恐怕没什么人会选择那些要从温暖的被窝中爬起来,走到电视机旁,用手去按频道选择键来实现电视频道切换的老式电视机。大家都会选择在被窝中按一下电视机的遥控器就能够实现频道切换的电视机吧?

这个例子说明了人们需要增加他的能力控制范围,希望他的能力范围向更大的空间和地域扩展。而物联网的一个重要作用就是增加人们的能力控制范围。

比如,我们通过物联网实现对执行运输任务的车辆进行实时的调度就是一种增加我们的能力控制范围的例子。它缩小的是空间的距离。

由于人们对物联网需求的切实存在,因此,物联网的发展就具有了坚实的基础。客观环境的改善不是等出来的

以大家熟悉的互联网行业为例,在互联网发展的初期,没有像现在这样的良好的发展环境,没有雄厚的技术支持手段,没有可以预见的盈利模式,也没有广大用户群体的支持。有的只是人们对互联网的切实的需求——对能力范围进行扩展,从这点来说,与物联网的今天相似。

就是在这样的环境下,互联网的先驱们前赴后继,环境、技术、理论、盈利模式等一系列困扰着互联网发展的问题,在需求的支撑之下都逐步得到了解决。得到的回报是雅虎、亚马逊、百度、阿里巴巴、腾讯等IT英豪们的名单。

现在的物联网就类似于当年互联网发展之初的阶段,如果没有敢于创新的勇士,物联网无疑将会成为镜中之花。馅饼是不会自己从天上掉下来的。

在需求的支撑之下,现在物联网所面临的绝大多数问题都是可以克服的。技术问题可以通过创新去解决;成本问题可以通过规模去解决;用户数量问题可以通过增加应用的方式去解决;商务模式问题可以通过实践去解决。

相比互联网发展之初,现在的物联网所处的环境在某种程度上可以说已经得到了极大的改善。毕竟我们已经有了成功驾驭数字经济的经验,也有了成功地利用网络特性的经验,在这些经验的指导之下可以使物联网在整个发展过程中少走很多弯路。

因此,我们有理由认为:与其说物联网是一个泡沫,倒不如说它是一个机遇,无论对一个国家、一个企业,还是一个有志创业的个人来说,都是如此。当然,物联网世界中风大浪大,暗礁急流四处密布,稍不留神就会让你血本无归。利润永远都是与风险成正比的。第6节 传统行业的软肋

新经济时代的到来造成企业之间出现了代沟:一个是随新经济而出现的数字行业,另一个是在新经济时代之前的传统行业。

高度信息化是数字行业的基本特征,而这个基本特征使得数字行业在与传统行业的竞争中占尽了优势。传统行业对信息化的需求随之变得迫切起来。然而,这个需求在实现中却遇到了障碍。传统行业的失落

在数字经济出现之前,统治经济领域的是以产品形式出现的物质——原子。新经济的到来给我们带来了信息化的新的生活方式,一时之间数字化成为了高科技的代名词。微软、雅虎等新经济的代表人物迅速地取代了传统的老牌企业。互联网一词不仅家喻户晓,而且拥有了数以亿计的用户,这是一个比特超越原子的时代。

比特时代的到来极大地扩展了人们的视野,在资讯上不再存在距离。

信息业和娱乐业乘着比特经济的翅膀,脱离了原子的束缚,通过网络以比特的形式在世界范围内任意地翱翔。其传播速度之快,影响范围之大,辐射能力之强,使得以原子为载体的光盘、书籍等产品望尘莫及。

今天,我们又将迎来一个全新的时代——物联网时代。在物联网时代中,原子再一次为人们担负起重要的角色。不同的是,这时的原子在概念上已经不是传统经济领域中以产品的形式存在的原子了。在物联网中,原子的作用是执行人类的指令的工具,是按照人们的意愿实施某种特定行为的手段。

无论是在互联网时代还是在物联网时代,以产品形式出现的原子都只能被人们遗忘在传统经济领域之中。传统行业发展的瓶颈——信息断层

传统行业主要指以劳动力密集型和资金密集型为主的制造加工业、服务业以及农业等。它所面向的对象以由原子所组成的物理世界为主,要么面向的是人,要么面向的是物,而不会面向比特。在物理世界之中,虽然数字技术已经得到了普遍的应用,人们对数控机床、装备了数字设备的各种运输工具、数字灌溉系统等早已司空见惯,但是这个浸入了数字技术的物理世界并不是一个数字化的世界,它缺少数字化的一个重要的特征——信息流。也就是说,在虚拟世界与物理世界之间,数字处于一种孤立的、缺乏互动的状态中。数控机床不知道现在该做些什么,运输的调度室不知道它的车辆现在的状况,灌溉系统在雨天为植物浇水等效率低下的行为都在浪费宝贵的资源。这些现象使得数字技术的效率没有得到应有的发挥,这就是传统行业的软肋所在。这就使得传统行业在实现信息化的过程之中遇到了一个瓶颈——信息断层。从互联网时代来看,无论是在生产过程还是生活过程中,在数字技术的应用方面都存在一个重大的断层——在虚拟世界与物理世界的连接处,数字的流动性遇到了严重的阻碍。

一般来说,我们在日常生活中所用的微波炉是数字式的,却不是数字化的。说它是数字式的是因为它可以通过人工输入的方式将指令输入进去,然后根据这些指令自动地完成任务,比如,什么时候开始煮饭,煮多久,用大火来煮还是用小火来煮,甚至还可以让它先用大火来煮,然后再用小火来煮。说它不是数字化的是因为它所获取的指令必须由我们用手工方式来完成,而无法从另一个数字化系统(如手机或电脑)中接收指令。也就是说,在各个数字式设备之间,信息是不产生交互的,而是处于一种孤立的状态。在传统领域里的各个数字式设备之间,信息是被隔断的。断层是信息化的最大障碍

信息断层横亘在虚拟世界与物理世界之间,阻碍了虚拟世界与物理世界之间的有效交互。信息断层的存在严重地妨碍了数字化向物理世界的浸透,使得我们在数字时代中需要不断地进行手工操作,这就使数字技术所带来的效率大为降低。这主要表现在第一手信息的获取往往是通过人工采集的方式进行的,哪怕是在物理世界的数字领域之中也是如此。

比如,在对水质的监测方面,通常是由人工方式在指定的地点对水样进行采集,然后将采来的水样放进数字化的设备中进行检测,而各检测点所得出的数据(即这些行为的结果)往往是不联网的。

这就造成了数据之间的流动性几乎等于零的局面,如果这些数据已经在网上公开,而要对这些数据进行再利用,也需要用人工的方式进行再次检索。而对指令的执行同样主要依靠人工方式来完成。物联网是解决信息断层的桥梁物联网就是我们解决这个信息断层的具体手段。

如何解决两大世界之间的信息断层呢?这就驱使我们必须要做到用数字来对物理世界进行控制。也就是让数字式的设备数字化,让各种信息能够在各个数字式设备之间互动和交流,比如,让洗衣机知道天气情况,然后决定洗衣服的时间,否则在梅雨天里洗出来的衣服只有等着发霉的份。而这个数字化的洗衣机就是物联网的一个简单的具体应用。

在工作中物联网的例子也有很多,但是要复杂得多。对企业而言,物联网所带来的就是通过对信息实施微观掌控,从而实现精细化管理,由此来达到提高效率的目的。第2章 物联网创造美好生活

衣、食、住、行是我们生活的四大方面。以目前的发展水平来看,虽然我们的生活水平在质量上已经得到了很大的提高,但是仍然有很多不够理想,或者说是不尽如人意的地方。

对有的人来说,扫地、洗衣、做饭是一种生活上的负担,浪费时间。为了解决这个问题,家政服务应运而生,虽然这是一个可行的解决方案,却不是一个理想的解决方案。由此除了会造成生活成本的增加,同时也带来了新的不便。你睡懒觉的时候不会愿意被家政服务人员吵醒吧?当你想过二人世界来个烛光晚餐的时候,总不希望有第三只眼睛在一边盯着吧?

当你出门在外时,是否会担心不速之客光顾你家呢?

汽车已经进入了我们的生活,但考驾驶执照并不是一件简单的事情,如果能让汽车自己开动,那就连驾驶执照都不用考了。

物联网的出现将会如何改善这些现状呢?第1节 居家生活

物联网那无处不在的触角给我们的生活带来了极大的便利,它可以帮你实现一个“懒人”的梦想。从生活的角度来说,饭来张口、衣来伸手,是大多数人对生活的期望。人类为什么要发明洗衣机?目的很简单,为人们的“偷懒”提供便利。物联网,不仅仅能够帮助你洗衣服,还能够为你收衣服、做饭、扫地、开门和关窗。智能居家系统

甄贤慧女士是一位中学教师,在家是一位好主妇。由于要带毕业班,她工作特别忙,不仅白天要上班,晚上还要陪学生上晚自习。看着妻子那日渐消瘦的身体,丈夫是看在眼里,痛在心上,于是把牙一咬,给家里装上了一套智能居家系统。

这是一套价值十万元人民币的物联网智能居家系统,在各个进出口处都安装了传感器。

阳台上有一套自动晒衣系统,它与家中的电脑相连,通过电脑来接通互联网,实时接收天气预报。一旦收到要下雨的消息,它会立即将伸出阳台的衣架收进阳台,并将衣架升高到天花板处,使晾晒的衣服不至于被雨水打湿。与此同时,还通知防盗系统立即将各门窗关好,整个家庭进入了防雨状态。

为保险起见,在阳台等露天的位置还安装了雨水传感器。当天气预报有误时,下起雨来的时候可以及时地确保整个家庭进入防雨状态。

雨过天晴之后,“聪明”的衣架又会再次伸到阳台的外面,继续晒未干的衣服。到了晚上雾水出来的时候,传感器监测到空气中水汽加重,就会自动地将衣物收回阳台。

当刮大风的时候,满天的沙尘要从窗口进入房间,传感器在发现这一变化的时候就会及时地将门窗自动关上,直到大风过后才重新将它们打开。

如果只是会自动收衣服,那十万大洋就显然太贵了。除此之外,系统还可以自动煮饭、热饭。这可不像我们常见的将微波炉设置定时开机这样简单。它首先会根据主人的手机分辨出男女主人当时的状态。到了下班时间,电脑开始通过网络跟踪主人,当主人的确是在回家的路上时,它会算出主人回家的方式——是坐车还是走路,又或许是骑单车,然后据此确定主人到家的时间,之后才在适当的时候开始做饭。这样一来,甄女士一回到家就能够吃上热气腾腾的饭菜了。

如今全世界都在提倡低碳、节能、环保,当家里没人的时候,家中的照明灯和空调会自动关闭。

当甄女士走到车库时,车库的门会自动为她打开。当她走到车旁时,车门又会自动开锁。这可不是什么人来都会自动打开的,否则,甄女士的爱车早就被别人开走了。当车子离开车库时,“聪明”的车库门又能够自动关上。而当别人要开走甄女士的车时,车子会发觉现在要开车的不是主人。所以,不管他用的是什么方法进入车内的,在没有得到主人的进一步指令之前,车子是无法开动的。

这到底是怎么回事呢?是如何实现的呢?

原来,就连甄女士的车也成了物联网的一个组成部分。通过对手机的识别,车子能很容易分辨出谁是它的主人,所以,当主人来的时候,车库、车门就像是佣人,自动地为主人服务;当外人想要进入车内图谋不轨的时候,它又像是一位忠实的保安,为抵御外敌的入侵而尽职尽责。

外人发动车子时,车子首先将信号汇报给主人并询问:“现在有人想将车开走,应该怎么办?”当甄女士接到信号时,就会给爱车作出进一步的指示。如果是朋友要借车用,则输入该朋友的手机号,告诉车这个手机的主人是朋友,可以拿去用,直到被主人取消该号码的临时主人资格为止。在此之后,当这位朋友第二次要发动车时,当然需要得到主人的第二次确认了。

孩子是家庭的一个重要组成部分,自然成为家长们所关注的焦点。小孩放学之后有没有跑到网吧去玩呢?放假的时候有没有跑到河里去游泳呢?总不能因为害怕这些就不让孩子出门吧?

只要你给孩子配上一部手机,那么当他们在危险地带(如江河或水塘附近)出现时,你就能够立即收到警报,然后就可以立即与孩子们取得联系,让他们离开险境。王浪漫的约会“到目前为止,中国互联网上网人数已经达到了3.8亿……”伴随着身后的电视机传来的美女主持人优美的声音,我和往时一样坐在了电脑前面,一边在浏览器上浏览着网页,一边享受着从椅子后面传来的电视机的背景声,这是一个网络正在取代电视的时代。

互联网的出现彻底地改变了人们的工作和生活方式。在家或办公室里打开自己的电脑,接入互联网来上网聊天、玩游戏、在网上看新闻和影视剧已经成为人们生活中的一部分。

在电脑的屏幕上打开浏览器,通过对键盘或鼠标进行操作,呈现在你面前的将是一个丰富多彩的网络世界。在这个网络世界中可以找到你所需要的任何资讯。你只需要打开搜索引擎的网页,在网页的文本输入框中输入你要找的内容,“勤劳”、“能干”的搜索引擎就像那超级优秀的秘书一样,眨眼之间就能够将你所要寻找的内容按一定的顺序排列于网页之上并呈现在你的眼前。此时的你只需轻轻地点一下鼠标,目标网页立刻就会出现。

能够在网络上冲浪的已经不仅仅限于你那笨重的电脑,随着技术的进步,手机这个过去只能用来打电话的通信工具已经成为了日常人们用来上网的终端。由于手机的屏幕过于小巧,在展开搜索结果时没有办法便捷地展示数量众多的结果来供你选择,因此,搜索引擎的设计者们就想出了一个方法来简化整个搜索过程。

有一天,王浪漫先生为了给女朋友一个惊喜,决定约女朋友到外面吃饭。为了增加浪漫色彩,适当的就餐环境显得很重要。于是,王先生想找一个既高雅大方、富有情调又经济实惠的饭店。“网络”,想到这里,王先生情不自禁地笑了起来:“这的确是一个好主意!”王先生打开手机,熟练地在搜索引擎里输入“饭店”这个关键词,然后得意地按下确认键。此时,搜索引擎就将王先生所在位置附近的酒家的网页呈现在他的手机屏幕上,这个神奇的结果,搜索引擎是如何得到的呢?

首先,搜索引擎根据你手机所在的位置进行判断,然后调用你附近的饭店作为结果返回给你。这是李开复先生为手机搜索描绘出的一幅美妙图画。

李开复先生说:“因为移动搜索知道你的地理位置,也知道将你过去的行为习惯存在手机上,当未来有一天可以利用这些信息的时候,可以有针对性地将准确的结果推荐给你,例如,在广州的某一条街上搜索‘午餐’,搜索结果就会将附近的餐厅进行排列。如果你喜欢吃的是粤菜,那它就会长期地排在‘菜谱’的前面。”

但是,有一件事是李开复先生没有想到的,那就是他所描绘出来的同时也是一幅物联网的画卷。这就是物联网,是一个全新的概念,但同时也是一个简单的概念。当然,这只是物联网的一个具体的、初级的应用,离完善还有一段很长的距离。

例如,如果你在街道A处进行搜索,而你的目的是想请在远离你现在的位置、位于街道B的女朋友在她家附近吃一顿饭,却发现一个你不愿看到的场景——搜索引擎所给出的结果全是街道A附近的饭店,这样的结果就会让你哭笑不得了。

在这个具体的案例中,搜索引擎发挥着相当于物联网的大脑的作用。马大哈泰山游

马大哈开着私家车,带着爱妻苏曼红到泰山游玩。在停车场上,马大哈让妻子先去排队买票,自己从车上拿些水果和小吃等物品随后就到。

扛着大包小包的马大哈跟在爱妻的身后,与妻子一边“指点江山”,一边向山顶爬去。走到半路,神采飞扬的马大哈好像突然想起了什么,脸色一下子变得苍白,对着妻子叫了起来:“糟了!糟了!我刚才只顾拿东西,居然忘了锁上车门了,那是一辆花了三十万元才买回家的车子呀!”

有困难,找警察。马大哈立刻想到了打110找警察帮忙,于是急忙拿出了手机……

这时,苏曼红突然笑着说:“别打了,车子已经关好了。这都什么年代了,还用打电话找人帮忙?”

原来,苏曼红前些天就在车子上安装了一套物联网车用系统,当车主离开车子20米以外的时间超过30秒时,车子将会自动把车门锁好。

空间,在物联网面前,就像孙悟空一样,对于千里之外的物体一样能够手到擒来。一机两卡走天下

卡奴通常指的是那些使用信用卡的透支功能而负债的人。而从另一个角度来看,身上带着数十张卡的人,又何尝不是卡奴呢?

现在,在我们的生活中磁卡满天飞,各种银行卡、优惠卡、会员卡、打折卡、贵宾卡等层出不穷,以至于将我们的钱包塞得满满的。随身带着十来张各式磁卡的情况已经司空见惯了。

磁卡的确给我们的生活带来了很多方便之处,但是,要享受这些方便并不意味着你必须忍受钱包被十来张卡片塞得满满的。

这些磁卡实际上就是一些传感器。在这些传感器中写入了你的相关资料,如身份识别号等,它的作用就是可以通过电子手段来对你的身份进行识别。

比如,一张工商银行的信用卡就是你在工商银行的一个唯一的电子ID号。而这个电子ID号就是你在工商银行资料库中的一个编号,在这个编号下记录了你的相关资料,如你的个人资料——姓名、身份证号、联系方式、在工行里的存款记录、信用等级、透支权限、信誉信息等。这样,通过存储了你的电子ID号的磁卡实现了你与物的相连。磁卡一刷,钱就流动起来,不过大多数时候都是你的钱在往外流。

由于这是一张在某个局域网卡奴中起作用的磁卡,因此,在不同的局域网中你就要有一个不同的电子ID号来证明你的身份,这就是造成现在你满身都是磁卡的原因。全世界有几十亿人,如果每个人都有十几张各式不同的磁卡,那么笑倒在地上的将是那些制造磁卡的公司。而在物联网世界里,你只需要一张磁卡就可以起到你原来数十张磁卡才能起到的作用。

物联网时代是一个开放性的网络世界,你只需要一个对应于你自己的电子ID号就足够了。各个不同的商家可以直接使用这个电子ID号,也可以按他们的规则为你另外编写一个与他们的系统相适应的ID号,只要最终记在你的这个唯一的电子ID号上就可以了。

这种方式有点像你现在所使用的银联柜员机,无论你的银行卡是哪家银行的,只要是银联的会员银行,就可以通过银联柜员机取钱,只不过现在要将范围扩大到各个商家,而不是仅限于银行。它可以是医疗卡,可以是打折卡,也可以是超市的积分卡,还可以是煤气卡等。在物联网的环境下,凡是使用磁卡的地方都可以实现一卡通天下。

物联使得传感器的使用数量增加,而在这些“物”联成“网”之后,传感器的使用数量却在下降。

在通常的情况下,磁卡是一种接触式的传感器。虽然现在已经出现了非接触式的信用卡——RFID信用卡,但在今后一段时期之内,两种卡并存的情况还会延续下去。

对于非接触式的RFID卡方式,它的王者将非手机莫属。手机作为人们随身携带的日常生活用品,它那强大的功能使得它集传感器、传感节点和数据处理终端于一身。而对于人们来说,一张能够起任何作用的卡就够了,犯不着将一张卡分成数十张,然后把它扛在身上。

一部手机,一个磁卡,化繁为简,两卡一身轻。第2节 公共安全

安全问题是我们要面临的一个大问题,它所指的不仅仅是人身的安全,还指财产方面的安全。

对于安全问题,最传统的方法就是请一些保安人员来解决。但这对于一般百姓来说,也只能是以大厦或大院为单位来聘用少量的保安,聘请专人保安进行特别服务恐怕只有大款们才负担得起。

对于一般性的保安工作,如果由物联网来实施,那效果会相当理想。居家安全

防盗网一词对大家来说是再熟悉不过的了,在家中安装防盗网已经成为了一道风景线。为什么居民们喜欢安装防盗网呢?其实,安装一套防盗网既不便宜,也不美观,更重要的是还会在某些特定的环境下对主人造成隐患。如在发生火灾或者出现地震的时候,这些防盗措施往往成了主人的牢笼。而人们却置此于不顾,这足以说明人们对居家防盗问题的重视程度。

其实,在居家防盗方面物联网倒是一个好帮手,只要在家中安装几个防盗传感器就可以实现居家防盗的目的。

从功能上来说,防盗网是阻断不法分子进入,而防盗传感器是发现不法分子进入。只要防盗人员的反应及时,物联网防盗系统就可以达到防盗网的防盗水平。

居家安防不仅要能够防偷防盗,还要能够防止各种意外的发生,如煤气泄漏、出现火情等,而这些都可以通过在家里安装各种专业的传感器来进行有效的监测。福尔摩斯归来

在车站、码头、机场、各大商场等人流聚集的地方,通常是小偷等犯罪分子经常从事犯罪活动的场所。对于这种现象,到目前为止仍然找不到最好的解决办法。在一般的情况之下,唯有增加警力进行巡逻防范,但仍然收效甚微。

刚从清华大学计算机专业毕业的张智慧博士是公安部定向培训的高级警官。在进入清华大学之前,他是原中国人民公安大学的犯罪心理学博士生。这次从清华大学毕业后,他成为了一位双料博士。为了对付防不胜防的公共场所偷盗案,张智慧博士带着他的研究成果从部里调到北京西客站分局代理分局长一职。

刚上任的新官立即进行了改革。首先,在报案程序上增加了要填报失主手机号码的内容,以及案发时失主的活动范围与路线。然后,将这些资料输入电脑中进行存档。当犯罪案件达到一定数量的时候,就开始进入新式的工作程序。

在案发时对所有案件发案范围之内的手机进行排查和对比,将经常重复出现的手机列入调查对象。

再将重点人物的手机作为对象,调查它在站内出入和逗留的次数、时间和行动轨迹。经常在站内出入和长时间逗留、经常出现在案件多发区的手机再次成为调查的重点。

将以上两种情况汇集起来,在两种情况之下都有出现的手机则被列入调查对象的重中之重。然后通过手机锁定目标人物,为目标人物建立电子快像,并将其加入黑名单。

当这些目标人物再次在站内出现时,摄像跟踪装置立即将他锁定。一旦他对旅客下手,跟踪装置立即给附近的警察发出指令——将其抓捕归案,并将当时的实时录像作为呈堂证供之用。

而为了预防不带手机的盗贼,则用电子快像技术进行分辨。一般来说,一个不带手机而又经常在同一公共场所出现的成年人,在正常情况下是少之又少的。因此,仅此一个条件就足以将其列为重点监视对象。

在这套系统中,张智慧博士使用了两套技术,一套是手机定位技术,另一套是电子成像技术。而起主要作用的手机定位技术,就是通过物联网对手机的实时定位和监控功能来实现的。通过物联网对目标的状态信号进行采集,然后通过互联网建立一个资讯分析系统,经过资讯分析得出结论,再通过互联网向摄像跟踪装置下达指令,对目标人物的手进行全方位、多角度的监控,当它伸入他人的口袋进行偷盗的时候,便可将其主人当场抓获。这样神奇的自动化系统是怎样构成的呢?

对小偷来说,在不同的环境下行盗的难度不一样,可供他盗取的猎物数量也不一样。因此,小偷作案一般都固定在某几个符合作案条件的范围之内,这些地方称为案件高发区。

在案件高发区中安装上摄像头,将区域内所有人的所有行为都摄录下来,然后对照这些人的行为习惯进行排查分析。

对于职业盗贼来说,要维持他的日常生活就必须不断地进行偷盗,就像我们正常人必须每天上班一样,这样就使得这些盗贼会常年多次出现在案件高发区内。只要我们找出常年在案件高发区转悠的人,就可以确定这个人就是我们要找的可疑人物,然后将他放进黑名单,实施重点监视。

在知道我们要做什么之后就将这些工作交给电脑来完成。

首先为案件高发区内的人物照电子快像,主要是为了记录他们的身高和分析他们的衣着打扮。记录具有相同身高和相同衣着打扮的人在各高发区出现的频率与时间,当出现的频率与时间达到一定的数量时,就从多个角度为他照详细的电子相片。然后提取他的相片特征,如脸部特征、手部特征与脚部特征,将这些数据存在电脑的资料库中。当资料积累到一定的程度时就可以发挥这套系统的作用了。

当电脑发现一个可疑人物时,就锁定目标、提取他的相片特征,然后与资料库的数据进行比较。如果确认他是黑名单中的人,就开始实施重点监控,让几个摄像头同时对他进行跟踪并实时分析他的双手的行为动作。当这双手伸进别人的口袋里的时候,跟踪装置就发出报警,让值班警官通过监视器进行直接监视,或者立即进行过程回放。一旦确认他是在偷盗他人财物,值班警官即可立即下令让附近的警员将盗贼当场抓获。

物联网给我们带来的世界是这样的神奇,但除此之外,我们还能够得到更多吗?RFID防伪钞票

伪钞是一件令世界各国都倍感头痛的问题。从大的方面来说,伪钞会影响到一个国家的经济;从小的方面来说,它会影响人们的日常生活,会给无意中收到伪钞的使用者造成直接的经济损失。无论是谁都不想在领工资的时候领到一些没用的伪钞,也不想在购物时得到的是店家无意中补给他的伪钞。而作为商家,由于每天要接触到大量的钞票,因此通常会成为伪钞的受害者。

由于制造伪钞的利润极大,使得众多的犯罪分子对制造伪钞乐此不疲。随着伪钞犯罪活动的集团化和高科技化,他们所制造出来的伪钞往往真假难辨,这就使得众多的一般使用者很容易成为伪钞的受害者。然而,如何实现一种一般用户能够运用得上的快速、简便的防伪手段是世界各国至今仍然无法有效解决的一个普遍性难题。

百元面值的美钞是世界各地伪钞制造者的“最爱”。面对装备越来越先进的伪钞制造者,美国也在不断采用新技术来防伪。

2008年,美国发行了一种新版的100美元防伪钞票。据说这种钞票的新型防伪线采用微印刷与微型透镜结合的技术,令伪钞制造者难以模仿。

新型防伪线利用微印刷技术印上极其微小的图像,图像上再黏合微型透镜,每张新版100美元钞票上的微型透镜多达65万个。尽管微印刷的图像用肉眼难以看见,但通过微型透镜却可看见防伪图像。众多透镜还会“欺骗”人眼:把钞票左右移动,便可以看到图像上下“移动”;把钞票上下移动,便可以看到图像左右“移动”。

负责制造这种防伪线的美国克伦公司副总裁道格拉斯·克伦说:“这是在显微镜下才能看到用手机验假钞的复杂光学结构,是相当让人信服的安全措施。”

2009年10月,中国人民银行重庆营管部办公室就以书面形式向重庆市各银行发出“关于做好新版人民币防范工作的通知”。该通知写明:“近期,我市金融机构发现冠字号码‘HD9026’开头的面值为100元的新版人民币。此版制作精细,伪造手段较以往有很大改进,目前发现部分点(验)钞机无法识别或不能准确识别此版。”

面对这些用现代化技术装备起来的伪钞犯罪分子,制作技术如此高超,有的甚至连专业的验钞机都难以对它的真假进行识别,更不要说不具备专业知识的普通老百姓了。

然而,就是这样一个令全世界头痛不已的大问题,在物联网时代却变成了一个小问题。只要在钞票上装上一个RFID,这个曾经困扰人类数百年的伪钞问题也就迎刃而解了。

当你拿到钞票的时候,用安装在你手机上的识别器在钞票附近扫一下,就能够将这些数据传到防伪中心进行分析处理,并且实时返回结果。真的假不了,假的也真不了,这样一来就可以使伪钞无处遁形了。

就像各校将文凭查询系统放到了互联网之上以后,做工再精良的假文凭也没有用了,因为在它所显示的母校的文凭查询系统中没有它的档案,大家自然就知道这个文凭是假的了。而RFID仿伪钞技术也是相同的道理。

RFID防伪钞技术不仅仅为专家提供了最便捷的鉴别手段,而且由于其可以通过手机等简单的设备进行验证,使得一般的老百姓也能够拥有以往只有专业人员才能够拥有的技术手段来识别伪钞。这就提高了伪钞的造假难度和成本,从根本上对伪钞制造者给予了沉重的打击,而从中获益的无疑将是普通老百姓和广大商家们。

RFID识别技术是一种到目前为止安全性最高的身份识别技术,在军事领域之中通常作为敌我识别的标识,由此可见它的安全性能之高。而RFID识别技术又是一种常用的、操作极为简单的技术,可以轻易地将RFID识别系统安装到验钞机和点钞机上。因此,RFID识别技术作为一种现代化的钞票防伪技术,无疑有着良好的发展前景。第3节 智能交通

就目前而言,随着汽车这种交通工具以每年数以千万计的速度进入人们的家庭,各国的交通状况都面临着极大的压力,堵车成为现代都市的一种“流行病”。出现这种状况的原因除了路面供给的绝对不足之外,路面供给的相对不足也是一个重要的原因。而对行车的线路实施优化可以在一定程度上解决路面供给的相对不足的问题,这就是物联网给我们带来的变化。行车智能缴费系统

游时空穿越了时空隧道,开始了他的环游中国计划,这是他一年前购车的时候就计划好了的环游中国自驾游。

一路上,往时如炮楼林立的路桥收费站早已不见踪迹,昔日在收费站排队缴费的情形已经成为了历史。这并不是交通体制大改革使得原来要收费的公路不再收费,而是物联网带来的收费模式的新变化。

物联网路桥收费系统通过对游时空手机的位置变化进行监测,就可以知道他的行车路线和里程,哪条道路该收多少钱,整个账目自动地帮他算得一清二楚。并且在收费处提前给他发出提示讯号,在结束收费时提示收费结束、扣钱成功。

为了帮车主们省钱,物联网路桥收费系统还具有线路收费比较功能。通过它可以计算出始发点与终点的线路共有几条,它们的收费情况如何、路况如何、性价比如何等,让车主自行选择。

到了物联网时代,虽然费用没少收,但是不再需要你停下车来缴费,只需通过系统对车主的手机进行监控就可以实现这样的效果。行车辅助系统

对于开车上街的人来说,寻找一个停车场并不是一件简单的事情。由于闹市区的停车位通常是处于拥挤状态,而当你到了停车场才发现已经没有空车位的时候,你的心情自然就可想而知了。而对于物联网来说,解决这个问题就是小菜一碟。

到了物联网时代,停车场就会装上一个停车位的电子公告栏。该停车场有多少车位、现在还剩下多少车位、在现在这种状态下车位的占用速度是多少、你在多少时间之内进入该停车场还有空车位的概率是多少等,这些都可以通过手机传送给你,你甚至可以在半路上就开始预定你的车位。要做到这一点,只要在停车场的进出口处安装一个摄像头对进出的车辆进行实时监控就足够了。

仅仅确定空车位数,现在的技术也能够轻易地做到,唯一的问题是不知道如何将这些信息发送给每一个可能需要这个信息的人。而物联网则具备了消息的联动性,当车主通过定位系统确定要去的停车地点时,定位系统则会将停车处附近的停车场的数量、当时的车位以及收费情况实时地显示出来,以供车主选择。

在物联网的环境下不仅仅能够提供车位的情况,而且能够提供行车路线的最佳方案。

有人会说,现在的GPS车载导航系统也能提供行车路线的最佳方案,而这个系统与物联网无关。没错,虽然现在的GPS车载导航系统也可以提供行车路线的最佳方案,但这个方案的内容是不同的,相同的仅仅是名称而已。现在的GPS车载导航系统所提供的行车路线的最佳方案是基于道路的宽度和路程的远近的,它不能够指明当时的路面实时情况,无法确定各路段的车辆拥堵情况。而在物联网的环境中,它不仅仅能够反映道路的宽度和路程的远近,而且能够反映各路段的车辆拥堵情况,然后根据这些实际情况为你制定最佳方案来供你选择。自动驾驶的汽车

中国的道路交通安全形势非常严峻。据统计数据表明,每5分钟就有1个人丧生车轮,每1分钟就有1个人因为交通事故而伤残,每年因交通事故所造成的经济损失达数百亿元。

看到这些触目惊心的数据,你一定会想:如果能够通过自动驾驶来有效地降低交通事故的发生,使得人们的生命得以挽救,这将是一幅多么激动人心的场面呢?

就算我们抛开血淋淋的交通事故,仅仅考虑通过自动驾驶来免除长途驾驶的疲劳,以及给你带来的解放就已经令人所神往。有了自动驾驶系统的帮助,开着一辆会自动驾驶的汽车在高速公路上绝尘而去,这将是一件多么令人向往的美事。

让我们来设想一下,清晨你从家里出发驶上了高速公路,这时你的双手就可以离开方向盘,看看晨报、打个电话或者看会儿电视。与此同时,你的汽车正在安全省油地自动向目的地行驶而去。这样的场景我们以前只能在科幻电影里看到,而在物联网的帮助下这一场景将变成现实。

为了实现人类有关汽车自动驾驶的梦想,早在多年以前各国就已经开始作出了大量的尝试。

而当车辆进入自动驾驶状态的时候,由于车子是匀速行驶的,因此能减少废气的排放量。据估算,采用这种方式能让燃油消耗量减少20%。

自动驾驶技术是汽车技术研发的热点之一,被视为与汽车环保技术同样重要。目前,汽车自动驾驶技术研发领域的竞争相当激烈。

这种自动驾驶技术意味着汽车能够自己控制加速、制动和转向操作,能与有相似控制功能的车辆形成公路列车。装备了这种技术的首批试验车到2011年就可投入测试了。试验车上将装配导航系统,以及与头车沟通用的通信装置。由于整套系统装配在车上,所以无需对现有公路网的基础设施进行改造。

沃尔沃主动安全技术负责人认为:“许多人觉得这听上去像痴人说梦。但是,这种自动驾驶实际上并不是什么故弄玄虚的技术,也不需要对现有基础设施再投入。相反,它在实质上是对现有技术的开发和调整。此外我们还必须开展全面测试,确保它符合我们严格的安全要求。”

环保的安全公路列车队

在欧盟,一个名为“环保的安全公路列车队”的研究项目已经启动。项目的部分资金由欧盟委员会提供,由里卡多英国公司主导,多家机构和公司联手配合。参与的机构和公司有:Idiada、西班牙Robotiker-Tecnalia、德国亚琛工业大学汽车研究所、瑞典SP技术研究所、瑞典沃尔沃汽车公司和沃尔沃技术公司。

这个项目的主要目的是希望能够开发出一种车辆在高速公路汽车列队中的自动驾驶技术,让汽车模仿火车的行驶方式来实现汽车的自动驾驶。具体来说就是将单独的汽车连接在一起,形成一个类似火车那样的车队。由于只有领头车处于被驾驶状态,“车厢”里的乘客可以在途中睡觉、读书、看电视或者做其他任何他们喜欢的事情。并希望通过这项技术来改善交通流量、缩减行驶时间、解放驾驶者、减少交通事故、节省燃油消耗进而降低二氧化碳排放量。“环保的安全公路列车队”总体来说并不是一个可以称得上“真正地实现自己驾驶”的先进项目。首先,它的导航车还是要依靠人工驾驶,其他的尾随车辆才能够实现自动驾驶。而按照设计的要求必须是要构成一个车队,也就意味着要有若干不同型号、排量不等的车辆来组成一支临时车队。

组队本身就要花费一定的等待时间才能够将车辆的数量凑足。如果是在晚上路上车辆稀少的时段里,很可能等上一个小时也凑不齐十辆八辆的同路车。如果车主选择自己开车,也许一个小时就已经到达目的地了。而对于在品质方面差异很大的若干车辆来说,组队等速前进也并不见得是一个好主意。

其他进展

在美国旧金山举行的第12届智能交通世界大会上,美国玛格纳公司开发的行人保护系统引起了人们的关注。该系统能在汽车不幸撞上行人时发挥作用。这一系统主要由安装在汽车前端的压力传感器构成,一旦压力传感器感受到的压力符合行人特征,它就会发出信号强制减速,同时操纵汽车前盖自动弹起,构成一个斜面“撑”起行人,尽量避免伤亡事故。

一家日本企业开发的安全系统则通过三个摄像头和一个中央处理芯片来扫描驾驶员看不到的“盲区”。这一系统的中央处理芯片能根据图像信息判断“盲区”中行人、自行车和摩托车等最危险者的运动速度和方向,并将其运动趋势显示在车内的屏幕上,提醒驾驶员避险。

在国际合作方面,美日联手研发自动驾驶技术增加安全性能。美国通用汽车公司和日本丰田汽车公司将联手研发汽车自动驾驶技术,为提高汽车驾驶安全性能寻求更为有力的保障。

美日两大汽车巨头此番联手,不但旨在节约研发经费,也有意在全球汽车业树立行业标准,在市场竞争中抢占制高点。这两家公司打算把无线通信系统和自动控制方法作为开发新一代自动驾驶技术的中心课题。无线通信可以使行驶中的车辆互相确认对方的位置,自动控制车辆行驶,避免事故并缓解城市道路拥堵现象。

这两家公司还打算开发相关系统,接收设在红绿灯和十字路口等处通信装置发出的电波信号,让驾驶者知悉周围车辆情况,自动减速,以保持安全车距。

翻开汽车的自动驾驶历史就可以发现,其实自动驾驶车辆早就已经是存在很久的技术了。从美国国防部高等研究计划局所举办的无人驾驶自动车竞赛(包括Grand Challenge、Urban Challenge等场地分别在沙漠与城市的不同挑战赛)就可看到不少实例。例如,野外作业的无人战车、遥控探险车、矿井下的无人采矿车等。

在国外正在试验一种车道跟踪系统,它由摄像机和处理器测定车道标记,通过传感器测定驾驶员加在方向盘上的扭矩。电子控制装置接收这些测量信息之后,就由驱动电机通过变速箱将扭矩输送到转向机上,从而实现汽车的自动转向。

以目前自动驾驶技术的发展水平,已经能在相对简单的路况上实现全自动驾驶。例如,在高速公路上,所有的车辆都向同一个方向行驶,没有行人,没有急转弯路段,车道都有明显的标记,这就为自动驾驶提供了较好的条件。尽管这与自然路况下的完全自动驾驶尚有一段不小的距离,但是人们已经研究出了包含上述在内的许多自动驾驶辅助系统并成功地加以使用。高速公路自动驾驶的一个主要技术就是要解决车道跟踪的问题。

由此可以看出,为了实现车辆的自动驾驶,人类付出了多大的努力。

物联方案

然后,由于各种客观条件的限制,人们在车辆的自动驾驶方面所取得的进步,仍然离真正的实用尚有一定的距离,而物联网的出现则可以大大地缩短这段距离。

在物联网的配合下,自动驾驶系统可以在全封闭式的高速公路上,轻轻松松地帮助人类实现自动驾驶的梦想。

由于物联网的覆盖面几乎可以达到无所不包的境地,因此,其在资讯的获取上比起一辆要完成自动驾驶任务的汽车所能获取的资讯至少要强上数万倍。而物联网那几乎是用之不竭的超强运算能力,根本不是安装在一辆汽车之上的计算机所能够与之相提并论的。

但这样一个物联网自动驾驶系统的安全性又如何呢?我们不妨从一个设计师的角度来设计一下这个项目。

在进入高速公路时就开始向网络调用数字化的道路图,用来作为自动驾驶的基础。然后再确定车辆在图中的具体坐标,速度的大小和方向,并将这些数据融入道路图。这样一来,就好像是在电脑上玩赛车游戏一样,将你的车融入数字世界里。

在显示屏处将呈现一种与路面成90°角、从空中往下观看的数字俯视图。在图中的一切都将以符号和数据的形式标出。所有的数据随着车的状态作实时的改变。这些数据包括道路的状况、行车的位置以及你现在所处的车道、车速与方向,附近其他车的这些参数也一并在屏幕上显示出来。

然后,用不同的颜色来对不同的车辆进行区分。其中,你自己的车辆在图中显示为绿色,可能会对你的车辆造成威胁的车辆以橘红色标出,已经对你的车辆构成威胁的车辆用红色标出,而其他正在无害行驶状态的车辆用黄色标出,这样整个路面和车行状况在显示屏上就一目了然了。

汽车将利用航线推算法自主地按车速沿特定的车道导航,通过道路两侧所安装的雷达反射镜来确定汽车的实时位置,从而实现自动导航。

在高速公路的两侧每500米处安装一个雷达反射器,用来帮助车载测距雷达确定车子的具体位置。通过测定车子的行驶方向与雷达反射器的夹角,就可以精确地算出车子在路面的位置。在弯道处,为了对弯道的情况进行精确的描述,视弯度的大小增加雷达反射器的数量和缩小雷达反射器之间的距离。

要实现汽车的自动驾驶,主要就是要解决三个问题:第一个是车与路况的问题,首先要保证车子在任何情况下都不会开出车道,并且能够按照车道的规划在相应的车道中行驶;第二个是同一条路上车与车之间的关系问题,保证不会与其他的车辆发现碰撞;第三个是路面出现异常的处理问题,主要是路面上损坏的凹陷和出现突出的异物。

当我们解决了第一个问题之后,接着要做的工作就容易多了。

在每个雷达反射器处安装一个雷达接收器,接收过往车辆所发出的雷达波,从而测出有多少辆车,在什么位置,朝什么方向行驶,它们的车速各是多少。然后将这些具体的数值在数字地图中标出,让每一辆车都能收到这些数据。根据自身车辆的位置来调用一定距离之内的其他车辆的实时数据,再结合本车的情况就可以精确地判断出是否会出现险情。

现在,只剩下最后一个问题了。

对于路面上出现突出的异物或者损坏的凹陷,我们可以通过障碍雷达测出其大小与方位,并将这些数据输入自动驾驶系统里,则电脑将会根据这些数据来判断是该“骑着异物的背”开过去,还是换车道绕开它。

路面出现损坏凹陷的情况,我们可以通过热成像仪立即得到警示。在路面出现损坏凹陷的情况下,由于物体的反光出现了严重不规则的跃变,通过热成像仪反映出来将出现色谱不连续的图像,形成若干跳跃式的断点。当这些情况传到控制中心时,电脑会根据这些数据来判断障碍的大小并作出决策。

当你想过一过开车瘾时,汽车进入人工驾驶状态,自动驾驶系统变为监控驾驶状态。当可能出现险情时,它能够及时地提醒驾驶员注意;而当驾驶员没有正确地对险情进行处理时,自动驾驶系统将实行强制性的干预,如让车子减速、紧急刹车等,以避免交通事故的发生。

在各种情况下自动驾驶都可以自动报警以及实施紧急情况下的电脑干预。由于有了自动驾驶系统的帮助,汽车在车速方面所受到的限制大为减少,因为限速的目的只是为了行车的安全。所限的速度上限主要通过两个指标来决定,一个是该车速下的反应时间;另一个是事故车的车速统计。而物联网自动驾驶系统能眼观六路、耳听八方,将险情及时有效地处理于萌芽之中。

如此一来,不仅能够让人们享受自动驾驶汽车的乐趣,而且能够大大地提高行车安全系数和保持高速省时的行车状态。此外,由于保持匀速行驶,还能达到环保与节能的目的。智能交通系统

交通状况的好坏直接影响着人们出行的便捷程度。

由于城市化的进程在不断地加快,使得现在的城市已经难以承受交通所带来的重压,堵车似乎已经成为城市生活中的一个组成部分,开车难、停车难的问题已经成为城市生活不可回避的课题。

智能交通系统作为解决城市交通阻塞、交通事故、交通环境污染的最有效途径之一,已得到国际公认,被视为21世纪道路交通的重要发展方向。

智能交通系统作为一种实时、高效、准确的新型交通运输系统,目前在欧美等发达国家得到了广泛应用。据预测,应用智能交通系统后可有效提高交通运输效益,使交通拥挤降低20%,延误损失减少

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