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傳感器

RFID能否挑起“智慧地球”的脊梁

2025China.cn   2010年01月19日

  2009年“物聯(lián)網(wǎng)”在中國的確是個很熱話題,也體現(xiàn)出了國家對下一代IT技術革命上的戰(zhàn)略思考。眾所周知,IT技術已經(jīng)經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)和移動通訊的兩次革命浪潮。那么,下一代IT技術發(fā)展的方向在哪里?

  2009年8月,國務院總理溫家寶視察中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術研發(fā)中心時,給出的答案是“傳感網(wǎng)”,也被稱為“物聯(lián)網(wǎng)”。簡單來說,“物聯(lián)網(wǎng)”就是把在一定地理范圍內(nèi)的所有物體通過RFID及無線傳感網(wǎng)絡實現(xiàn)“物物互聯(lián)”,進行智能化識別和管理?!案兄袊焙虸BM提出的 “智慧地球”的概念只是地理范圍不同,其核心理念都是以智能化方式管理整個社會的生產(chǎn)和生活,而其支撐基礎就是“物聯(lián)網(wǎng)”。

  RFID技術被廣為關注

  長期以來,RFID技術一直存在于人們的生活中,不過之前只是作為一種“工具型”技術被人們所認識的。人們普遍認為:RFID和條碼、文字識別一樣,只是眾多自動識別工具中的一種。因此,只有相關專業(yè)人員才會關注。

  在“物聯(lián)網(wǎng)”之前,RFID技術的應用都是一個個封閉、離散的應用,彼此數(shù)據(jù)是不交互的。自從提出物聯(lián)網(wǎng)的概念后,人們發(fā)現(xiàn)就像互聯(lián)網(wǎng)把許多臺計算機上孤立的數(shù)據(jù)信息聯(lián)系到一起一樣,物聯(lián)網(wǎng)也把一個個封閉的RFID系統(tǒng)連通起來,大量RFID數(shù)據(jù)的信息傳送到網(wǎng)絡上,產(chǎn)生了爆炸性的影響。RFID技術不再是一種“工具”了,而是變成一種跟計算機技術一樣的“資源”。你只要在一個應用里使用了RFID技術,就可以跟所有已經(jīng)使用 RFID技術的應用共享RFID數(shù)據(jù)信息,所有RFID標識的物品都“聯(lián)網(wǎng)”了。這個變化可以與互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)相媲美,所以RFID技術迅速被人們所關注。將來的RFID技術,將像現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)那樣無所不在,成為一種信息數(shù)據(jù)“資源”。

  RFID和智能卡技術是目前應用最廣泛,人們接觸最多的技術,所以媒體提及得較多。其實,支撐“物聯(lián)網(wǎng)”的軟硬件技術非常廣泛,遠不止這兩項技術?!拔锫?lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的技術支撐體系主要分為三個層次:感知層,網(wǎng)絡層和應用層。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎,包括了RFID、智能卡、微電子機械加工(MEMS)、傳感器等等數(shù)據(jù)采集和感知技術;網(wǎng)絡層是“物聯(lián)網(wǎng)”互聯(lián)互通關鍵,包括無線傳感網(wǎng)絡,WiFi自組網(wǎng)、機器間通信(M2M)的移動通訊網(wǎng)絡等通信技術;應用層是具體應用的系統(tǒng)集成技術,包括數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)智能、地理信息系統(tǒng)(GIS)等等軟件技術。

  誰將在物聯(lián)網(wǎng)中受益

  目前來看,“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的最大受益者是移動通訊運營商。移動通訊運營商是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié),也是最重要的環(huán)節(jié)。首先,所有物聯(lián)網(wǎng)的終端設備,包括RFID標簽、讀寫器和無線傳感器終端都必須通過網(wǎng)絡來“互聯(lián)互通”,終端采集的數(shù)據(jù)必須通過無線的方式傳送到互聯(lián)網(wǎng)上共享才有價值。而移動運營商提供了一個現(xiàn)成的無線通信網(wǎng)絡,具有覆蓋面廣,技術成熟,可維護的優(yōu)勢,無可爭議地成為“物聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡支撐體系。另一方面,物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至關重要,在金融、現(xiàn)代服務業(yè)、旅游、能源等行業(yè)方面都蘊藏著大量發(fā)展的空間。而移動通訊網(wǎng)絡的運營支撐系統(tǒng),包括由各種類型的管理軟件構成的管理平臺和業(yè)務平臺,可以為“物聯(lián)網(wǎng)”行業(yè)客戶提供個性化訂制的服務,滿足各種層次的應用需求。

  例如:面向個人的手機支付系統(tǒng),工業(yè)生產(chǎn)過程管控、城市管理的平安城市監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境保護監(jiān)測系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、智能安全圍欄以及大棚農(nóng)作物環(huán)境自動管理系統(tǒng)等等。長遠來看,“物聯(lián)網(wǎng)”數(shù)據(jù)業(yè)務將會成為繼短信以后移動運營商最有潛力的增值服務模式。

  RFID行業(yè)主要扮演的是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的上游,是“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)鏈條的技術核心。RFID行業(yè)既包括計算機類、通信類和網(wǎng)絡類的RFID設備廠商,也包括RFID標簽和讀寫器芯片、RFID傳感器等IC和元器件。

  與國外相比還存在差距

  目前,物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用方面國內(nèi)外的差距表現(xiàn)在以下三個方面:

  首先,“物聯(lián)網(wǎng)”的行業(yè)應用需要社會及行業(yè)具備良好的信息化基礎,而我國社會和企業(yè)整體信息化水平還較低,難以激發(fā)企業(yè)參與和投入的熱情。如果企業(yè)本身沒有ERP管理系統(tǒng),或者原來連條碼應用的習慣都沒有,一下子過渡到“物聯(lián)網(wǎng)”是不現(xiàn)實的。在這方面,美國和歐洲國家工業(yè)化時間長,信息化起步早,很容易選擇物聯(lián)網(wǎng)應用的行業(yè)切入點,并知道如何去操作。因此,要想推進物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用,首先就必須擯棄單純?yōu)樽非蟆拔锫?lián)網(wǎng)”而建設“物聯(lián)網(wǎng)”的思路,而是把“物聯(lián)網(wǎng)”應用作為企業(yè)信息化的整體規(guī)劃來考慮。把“物聯(lián)網(wǎng)”應用與企業(yè)ERP管理系統(tǒng)建設,甚至是企業(yè)管理制度改革聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮。同時,國家應在“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展的初期階段對重點行業(yè)和大中型企業(yè)給以有效的資金和政策扶持,把“物聯(lián)網(wǎng)”納入國家工業(yè)信息化的大戰(zhàn)略中。

  其次,國內(nèi)核心技術研發(fā)能力低,特別是在芯片IC領域。就以支撐物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術和無線傳感網(wǎng)絡技術來說,現(xiàn)實的情況是:國內(nèi)無線傳感網(wǎng)絡使用的射頻IC和MEMS傳感器IC幾乎100%都是國外產(chǎn)品;除了近距離識別的HF頻段外,遠距離應用的UHF頻段RFID標簽IC和讀寫器IC基本上也都是用國外的產(chǎn)品。國內(nèi)同類替代IC不是沒有,但是在技術指標和穩(wěn)定性上跟國際水平還是有相當?shù)牟罹?。未來,國家應該像推動?G”和龍芯那樣,把核心芯片IC國產(chǎn)化作為“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展的重點來抓,大力推進高校科研機構的研發(fā)和組織集成電路企業(yè)來實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”相關芯片IC的產(chǎn)業(yè)化工作。

  最后,國內(nèi)“物聯(lián)網(wǎng)”應用缺乏規(guī)范和技術標準的指引。物聯(lián)網(wǎng)是一個多設備、多網(wǎng)絡、多應用、互聯(lián)互通、互相融合的一個大網(wǎng),既有 RFID標簽、RFID讀寫器、無線傳感器,又有各種通信網(wǎng)絡融合,所有的接口,標準,通信協(xié)議都需要有國家標準指引。我國的“物聯(lián)網(wǎng)”標準必須加快制訂,如果沒有國家標準,各成體系,未來建設的大量“物聯(lián)網(wǎng)”應用項目將很難做到互聯(lián)互通、信息共享;而一旦最終制訂了國家標準,之前建設的大量“物聯(lián)網(wǎng)” 項目又面臨需要改造的問題,造成極大浪費。

  2009年RFID技術發(fā)展

  在即將過去的2009年,在中國RFID產(chǎn)業(yè)最令人振奮的發(fā)展大致包括以下幾個方面:中國制訂的首個RFID國際標準——集裝箱電子標簽國際標準提案投票獲得通過;國家十大產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃,特別是物流產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃惠及RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展;移動通訊產(chǎn)業(yè)三大運營商跑馬圈地,各自推動手機支付標準和產(chǎn)業(yè)鏈;福建省、武漢市、深圳市等地RFID產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟相繼成立;RFID技術列入了國家發(fā)改委、工信部《電子信息產(chǎn)業(yè)技術進步和技術改造投資方向》重點名錄;中國RFID藍皮書(中國射頻識別技術與應用發(fā)展報告)正式公布;國務院總理溫家寶親自指導“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展,“物聯(lián)網(wǎng)”上升為國家戰(zhàn)略。

  中國RFID產(chǎn)業(yè)最突出的應用包括:五糧液在高端名酒上率先啟動RFID電子防偽和追溯管理;文化部在全國推廣深圳“城市街區(qū)24小時自助圖書館”;中國首家使用RFID技術的商店——世博會“未來商店”在上海正式開業(yè);香港國際機場行李系統(tǒng)繼續(xù)使用超高頻RFID技術,并且全部改用符合 ISO18000-6C標準的RFID標簽;國內(nèi)首次的RFID光盤門票系統(tǒng)項目——2009深圳國際RFID技術與應用展。

  2010年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向與挑戰(zhàn)

  在2010年,北京、上海、廣東、江蘇和浙江等省市將初步展開物聯(lián)網(wǎng)的典型應用,中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將在智能電網(wǎng)、智能家居、數(shù)字城市、智能醫(yī)療、智能汽車這五大領域率先取得突破性進展,中國三大移動營運商:中國移動、中國聯(lián)通和中國電信將是“物聯(lián)網(wǎng)”建設的主要推動力量。比如在智能汽車方面,中國電信把車輛管理,把GPS、導航、定位、車輛保修、車輛防盜等服務的功能集成在一起,形成一個集多種服務于一體的個人交通“物聯(lián)網(wǎng)” 服務體系。在智能電網(wǎng)方面,中國移動正在與南方電網(wǎng)集團合作。這樣的例子有很多,目前中國移動宣稱已發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)用戶已達到300萬個節(jié)點,推進的勢頭很好。

  我們國家的戰(zhàn)略部署基本上可以歸納為三點:一、通過國家立項引導科研機構和高校攻克“物聯(lián)網(wǎng)”關鍵技術,并且制訂“物聯(lián)網(wǎng)”標準,爭奪“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的國際話語權;二、鼓勵地方政府提供資金、土地和優(yōu)惠政策,支持“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;三、支持三大移動營運商和大中型國企率先開展大規(guī)模的“物聯(lián)網(wǎng)”行業(yè)應用,形成資源整合和示范效應。

  第一,物聯(lián)網(wǎng)的概念還有待進一步清晰。目前物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)這些概念及彼此間的關系并沒有準確的界定,實際應用中主要有三個“物聯(lián)網(wǎng)”陣營:一是原來做RFID技術的陣營;二是無線傳感網(wǎng)陣營,即物與物之間通過信號中繼實現(xiàn)信息的多跳和自動組網(wǎng);三是做傳感、跟蹤、監(jiān)測技術的陣營,即通過傳感技術監(jiān)測物體,以通訊技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸,最后在后臺系統(tǒng)下實現(xiàn)物品的可視化。上述三個陣營提到的“物聯(lián)網(wǎng)”都不是一回事,雖然里面存在技術的互相利用。如果沒有清晰的概念,必將導致“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的混亂。

  第二,如前面所述,“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)的技術支撐體系分為三個層次:感知層,網(wǎng)絡層和應用層。與傳統(tǒng)電信網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)不一樣,物聯(lián)網(wǎng)在每一個層面上,都將有多種選擇。在未來“物聯(lián)網(wǎng)”的建設過程中,實現(xiàn)技術的選擇變得異常關鍵,直接影響到“物聯(lián)網(wǎng)”研究的方向。特別值得注意的是,技術的選擇要從實際應用出發(fā)。例如無線傳感網(wǎng)絡的多跳和自主網(wǎng),早期由美國軍方提出,主要針對戰(zhàn)場環(huán)境下網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性和快速重建需要。在和平時期遍布移動通訊網(wǎng)絡的城市和鄉(xiāng)村,有多少機會用到那么復雜的技術?除了軍事用途外,民用“物聯(lián)網(wǎng)”最好的網(wǎng)絡架構選擇就是“無線局域網(wǎng)+2G/3G移動通訊網(wǎng)絡”,成本低,而且成熟可靠。因此,在選擇“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)支撐技術的時候,一定要慎重權衡,一切從實用出發(fā),充分利用已有的基礎設施和成熟技術。

  第三,在國家規(guī)劃層次上應該注重關鍵技術突破,特別是芯片IC國產(chǎn)化。在“物聯(lián)網(wǎng)”行業(yè)應用的過程中,如果沒有國產(chǎn)化的相關芯片IC做支撐,“物聯(lián)網(wǎng)”建設成本肯定下不來,而且日后的維護和升級都是問題。

  第四、“物聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)不是3G、龍芯和大飛機這樣的產(chǎn)業(yè),它的意義更大,甚至可以跟互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)相提并論。如果從大歷史的格局來看,互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)有異曲同工之妙:互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)降低了個人獲取社會資源和信息的成本,使人與人的信息交互成本更低;而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)則是降低了國家機器(政府部門)管理社會的成本,使中央政府繞過了一層層地方官員體系,直接把觸角延伸到社會生產(chǎn)和生活的每一個角落?;ヂ?lián)網(wǎng)是從下而上的革命,而物聯(lián)網(wǎng)則是從上而下的革命,最終結果都是使社會結構扁平化,管理體制數(shù)字化。如果能占到這個高度上理解“物聯(lián)網(wǎng)”的意義,那“物聯(lián)網(wǎng)”就不僅僅只是一個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題,而是一個打破行業(yè)、地區(qū)、部門之間行政壁壘分割的問題,是一個社會形態(tài)和體制改革方面的問題,將會對后世產(chǎn)生深遠的影響。

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