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移动物联网经济效益和社会效益分析

猿梦 2022-8-5 08:00:08
物联网与各种网络的关系  物联网(InternetofThings)的概念最早在1998年由美国MIT大学的KevinAshton教授提出,把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成物联网,着重的是物品的标记。2005年ITU以InternetofThings为题发布互联网报告,强调物品联网。近年随着移动互联网技术和云计算技术的发展,特别是节能环保和社会安全等需求,物联网再度受到关注,但聚焦在通过感知达到智能服务的目的。在2010年我国的政府工作报告所附的注释中对物联网有如下的说明:是指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。  传感网使用传感器作为感知元件,应用上可以无需基础网络,通常也不强调智能分析与决策。物联网使用传感器、RFID、激光扫描器、红外标记、普通条码、二维码、全息光学条码、GPS等作为感知元件,需要通过基础网络实现物与物和人与物互联,强调对感知数据的汇聚和挖掘及分析决策。物联网的组成包括三部分,即泛在化的传感节点及网络、异构性的网络基础设施、普适性的数据分析与服务。物联网与传感网的区别不在于联网的物件数量而在于感知单元的多样性和感知结果的智能利用,可以说传感网是物联网的一个子集。  物联网的底层借助RFID和传感器等实现对物件的信息采集与控制,通过传感网将传感器等感知节点的信息汇集,并连到核心网络,基础网络是物联网的重要组成部分,用于承载物物互联或物与人互联的信息传递,物联网的上层实现信息的处理和决策支持。物联网可用的基础网络可以有很多种,通常互联网最适合作为物联网的基础网络。尽管下一代互联网将以支持物联网的应用作为主要目标之一,但物联网并不是互联网的下一代,物联网可以说是互联网上的一种业务或应用。物联网强调的是认知,是互联网向感知平台和数据挖掘两个方向的拓展。物联网与互联网上传统业务相比有不同的特点:在物联网以公众网络(例如互联网)作为基础网络平台的情况下,物联网相当于互联网上面向特定任务来组织的专网(VPN)。互联网是全球性的,但物联网往往是行业性的或区域性的,物联网的行业应用的多样性与承载平台的通用性之间需要有中间件来适配。  M2M(Machine-to-Machine)与物联网有关,M2M通信与物联网的核心理念一致,不同之处是物联网的概念和所采用的技术及应用场景更宽泛,M2M主要聚焦在无线通信网络应用上,是物联网应用的一种主要方式。与物联网有关的还有CPS(CyberPhysicalSystem),CPS是计算、通信与物理过程的综合,CPS与物联网有类似的能力,物联网通过数据挖掘可得到决策建议,但通常是要上报主管人员再决定是否要采取措施,而CPS强调循环反馈,要求系统能够在感知物理世界之后通过通信与计算再自动执行对物理世界的反馈控制措施。从物与物通信进一步扩展到物与人以及人与人通信,支持个人和/或设备无论何时、何地、何种方式以最少的技术限制接入到服务和通信的能力,这种网络发展的愿景被称为泛在网。在物联网上所用的通信技术比较成熟,但仍需要考虑物联网节点多功率小且需要接力传送等特点进行适配。  物联网通常有很多传感器节点,在传感过程中,首先是需要识别被感知的对象和感知信息。在给定任务的情况下使用最少数量的节点并最省功耗是物联网设计的目标。节点的传输距离、节点的合理分层分簇、拓扑控制等一系列节点的几何布局,是物联网感知层面设计的主要问题。根据应用和服务对物联网节点分群分簇,每簇会有一个节点负责搜集数据并将集合的数据传到网关,簇头的选择需要考虑节点的存储、过滤和聚合能力,为了不致过早耗掉簇头的电能,每簇内各节点可能需要轮流担任簇头。由于物联网节点数量密集,覆盖范围宽,而且新的物品的加入将要求节点添加或删除等,在节点的配置上要从减少安装和维护成本考虑,要尽可能少用人工干预,其次是网络发现技术,要求节点能够发现在其所处环境内的相邻节点的存在和身份,以便协商分享的任务,在物联网中网络是动态变化的,新的物品的加入将改变网络的拓扑,而且物品的特征还会随自治程度而变,物联网应具有基于智能匹配来对网中的节点自动发现和指配、自动部署与激活、解除激活和性能监视,还可以在任何时间对所分配的作用进行调整和调度。  有些节点由于制造的不一致,缺陷需要在出厂前校正,由于环境影响、老化等原因使所感知的数据有偏差,还需要在数据收集时校正或去除,还需要考虑传感器与环境之间的耦合关系。在感知数据的报送方式上,分为主动式和反应式两种。物联网收集的数据如果原封不动地存储将占用海量存储资源,必须通过压缩去掉重复冗余的数据,并且需要开发图像信息检索方法和搜索引擎,以有效提高物联网设施的利用效率。收集的数据不限于被感知物件的信息,还包括与事件的发生可能有相关性的政府数据、市民产生的数据等,要在认证安全、隐私保护等方面对数据进行过滤与正确性的确认。为了全面准确提供智能决策,希望有多源甚至异构的数据,通过多数判决和推理分析,去逼近真实环境,最后利用专家系统和数学模型,参考历史数据,综合异构来源的多种信息,进行分析推理,给出决策。  物联网需要有网管,控制物联网节点的休眠和叫醒,检测和登记节点的移动、发现相邻节点,并且在一个特定区域内均衡和调度传感任务等。需要关注物联网能量获取与存储及节能问题,实现能量测量和电量不足的预报以及动态功率优化等能量管理。从安全与隐私来看,物联网是双刃剑,它能对生产安全、反恐维稳和家居安全起积极作用,但如果感知数据偏差太大和判决失误,将弄巧反拙,因此对物联网的可靠性和安全及隐私需要足够重视。  物联网是两化融合的切入点,也是民生服务的新亮点,其应用面很宽,将带动新的产业特别是现代服务业的发展,其社会效益高于经济效益。物联网看似门槛不高,但如何在给定任务的情况下最大化网络的生命周期和最小化组网及应用成本均是严峻的挑战。低成本、高可靠、长寿命的传感器和RFID是物联网推广应用的前提,数据挖掘与智能分析是体现物联网效益的关键,也是物联网的薄弱环节。当前对物联网的理论和技术的研究还落后于应用示范,未来需要在物联网技术方面加大创新开发力度。同时还要重视统筹规划、资源共享,务求实效。

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