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[关键词]物联网;智慧图书馆;RFID技术
DOI:10.3969/J.issn.1008—0821.2012.05.012
[中图分类号]G250.7
[文献标识码]A
[文章编号]1008—0821(2012)05—0048—03
互联网技术、通信网技术和信息产业的迅猛发展,使物联网成为了当前国内外IT产业发展和研究的热门论题之一。一些发达国家已经将物联网作为一个新兴产业,并出台了相应的战略措施予以支持。在国内,自2009年底以来,从中央政府到为数众多的大型企业,都纷纷将物联网的发展提上了议事日程。图书馆作为整体社会构成的一部分,也必将融入物联网,必将朝着智慧图书馆的未来发展方向演进。
1 物联网的出现与智慧图书馆的产生
物联网是一个充满智能化的网络,是指通过射频识别(BFID)、红外感应技术、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,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网早于1999年美国召開的移动计算和网络国际会上出现。而至2005年11月,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟(IIV)了《IIV互联网报告2005:物联网》,才正式提出了“物联网”的概念。报告指出: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、从房屋到纸巾都可以主动地通过因特网进行交换;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。
基于此,2009年初,IBM提出了智慧地球的概念,即通过超级计算机和云计算,构建泛在的物联网,以实现人类社会与物理系统的整合,从而使人们的生产和生活达到智慧的状态。这就意味着,经济而可行的智能技术将被广泛地应用于几乎所有的行业和产品,将催生出过去无法实现的服务。在智慧地球上,人们将看到智慧的医疗、智慧的电网、智慧的油田、智慧的城市、智慧的企业等等。
在智慧地球的宏观理念下,数字图书馆的存在和运行形态也将发生革命性的变革。数字图书馆的部分业务将发生重大变化,同时将产生新的工作内容;数字图书馆的管理工作将形成系统管理下的整合优势,并使相关决策更具科学依据;数字图书馆的资源建设、信息素养教育、情报研究咨询等工作将随着物联网技术的发展而不断调整;数字图书馆的服务和管理将展现出智慧性、透明性、无缝性和个性化等特性,并将面向图书馆的服务系统转变为面向用户的图书馆智慧服务平台;数字图书馆将通过自然、高效的人机交互,实现透明的信息服务和服务的无缝移动,以及通过对上下文进行感知,为用户提供更具个性的智慧服务。于是,物联网环境下数字图书馆的这一客观要求便促使了智慧图书馆的产生。
2 智慧图书馆的概念及特点
2.1智慧图书馆的概念
目前,学界对智慧图书馆还没有一个确切的定义,一些文献从不同的角度作出了相应描述:①从智能建筑的角度来看,智慧图书馆是指把智能技术运用到图书馆建设中而形成的一种智能化建筑,是智能建筑与高度自动化管理的数字图书馆的有机结合和创新。②从智能计算角度来看,智慧图书馆=图书馆+物联网+云计算+智能化设备,是通过物联网来实现智慧化的服务和管理。③从数字图书馆服务的角度来看,智慧图书馆是指充分利用ICT技术,实现各种信息电算化,以进行远程阅览图书资料,预约座位等操作的数字图书馆。④从感知的角度来看,智慧图书馆是感知智慧化和数字图书馆服务智慧化的综合。
综上所述,笔者认为,智慧图书馆是指通过物联网等智能感知技术,为用户提供智慧化服务和管理的一种数字图书馆的高级发展形态。它是数字图书馆发展到一定阶段的产物,是物联网技术在数字图书馆广泛应用的集中体现,也是数字图书馆发展的最终目标。它具有传统数字图书馆的功能。又具有其鲜明的智能化特征。在智慧图书馆的智能空间中,计算与信息将融入人们的生活空间,将从根本上改变人们对图书馆的认识。在任何时间、任何场所,人们都能像呼吸一样自如地访问信息,并获得智慧化服务。智慧图书馆将“主动”地服务于用户,以实现用户之间、用户与图书馆之间、用户与信息资源之间以及信息资源之间的通信,实现真正意义上的无人值守的智慧化服务和管理,实现7×24小时的泛在化服务。
2.2智慧图书馆的特点
智慧图书馆是感知、服务和管理的智慧化中心,它由感知层、网络层和应用层三大部分构成。感知层负责识别物体和采集信息。网络层用于传递和处理感知层获取的图书、读者的信息。应用层属于智慧图书馆的实际应用层面,它主要是实现智慧化管理和人性化服务。上述各层相互依赖、重叠,从而为用户提供高层次的知识服务。智慧图书馆主要具有以下特点。
2.2.1深度的感知
智慧图书馆利用物联网等技术,通过手机、电脑、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等感知设备,对文献、数据资源、图书馆运行状态以及用户需求等信息,进行深度感知、测量捕获和传递。
2.2.2泛在的互联互通
智慧图书馆通过网络工具,能够将各类数据采集端相连,真正实现任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通。
2.2.3高度的智能化
物联网是一个充满智慧的网络。RFID、无线传感网、第三代移动通信(3G)等大量智能技术的运用,使物联网环境下的图书馆呈现出智慧化服务和管理的特性。其主要表现在:①通过RFID电子标签,感知用户的阅读偏好以及用户利用文献的统计信息,实现用户阅读习惯跟踪和知识结构咨询等智能化服务。②通过RFID与SIN卡结合,向用户提供基于智能手机等移动通信设备的智能借阅、查询、定制等移动个性化智能服务。③通过RFID电子标签嵌入或装备到馆内所有物理馆藏、物理设备、物理建筑,以及读者或工作人员的借阅证件等之中,从而实现对馆内各种机器设备等进行智慧化程序控制及综合管理,以优化人力和物质资源的配置;降低成本、节能减排,并帮助管理者对各个系统的关键性指标进行综合分析,以排除安全隐患。
2.2.4全面的个性化
物联网环境下,智慧图书馆将实现虚拟和现实环境的、更加全面和彻底的个性化服务,即可以将图书馆物理环境下的各种对象的组织、管理、控制与虚拟环境下的信息系统连接起来,并通过虚拟世界的信息交互来优化物理世界的信息组织与服务;可以将图书馆基于网络虚拟资源的信息服务与基于馆藏实体资源的開发利用相结合,以实现全方位、立体化的信息服务;可以将用户在虚拟环境下的信息行为和在图书馆现实环境下的信息行为相结合,以及将馆藏文献基本信息与用户档案信息结合起来,从而全面跟踪和获取用户的个性化信息,构筑能全面、真实地反映用户个性特征和需求特征的用户模型,为用户提供真正的、全方位的、立体化的个性化服务。
2.2.5更加人性化
物联网环境下,智慧图书馆更加展现出以人为本的特征,并推动面向知识社会的、以用户体验为核心的下一代创新形态的形成,使创新与发展更加关注用户体验,注重以人为本。在该环境下,智慧图书馆服务可以为用户提供更多、更广泛的选择,如自助服务与人工服务的选择、E-mall服务与手机服务的选择、RFI电子标签及其使用模式的选择等等;可以为用户提供更加方便而高效的服务,如RFID图书自助24小时无人借还系统;可以为用户提供更加灵活多样的服务方式和手段,如RSS订阅、3G定制、智能手机定制、PDA/PPC定制、E—mail定制、移动E-mail定制等等。
3 物联网环境下智慧图书馆的发展现状
智慧图书馆是物联网环境下数字图书馆未来的发展方向。从信息应用的角度来看,智慧图书馆可分为信息汇集、协同感知和泛在聚合3个阶段。目前,物联网技术在图书馆中的应用,还处于智慧图书馆的初级阶段,其主要以RFID关键技术为主。
RFID技术在图书馆中的应用始于新加坡图书馆。随之,美国、德国、日本、澳大利亚、马来西亚等多国图书馆,也相继采用了该项技术。2005年以后,RFID在图书馆開始了大规模的应用,并取得了显著成效。这就使图书馆初步实现了部分功能的智慧化。
一方面,随着RFID技术在图书馆的应用不断取得成功,各供应商相继開发出多款RFID硬件产品和管理系统,充分满足了图书馆智能化服务和管理的需求。如TAGSYS推出的具有自诊断、自纠错功能的远距离HFRFID读取器Medio L400;Daily RFID開发出的全新低频RFID光盘标鉴、多标鉴阅读器DLS10和有源阅读器D138(I);FEIG电子開发的RFID通道门;TAGSYS的E—CormectwareTMRFID数据管理软件;加拿大sky RFID公司的RFID自动化管理系统等等。
另一方面,图书馆RFID的应用各具特色。国外图书馆RFID的应用主要集中在新技术的采用和总分馆管理上。如马来西亚槟榔山与公共图书馆采用的EPC全球Gen2标准,澳大利亚瑞福利纳地区图书馆在Wangga分馆试行的RFID,美国亚拉巴马州Huntsville—Madison君际公立图书馆在其主馆和Madison分部采用的RFID等等。而国内的应用主要侧重于智能化管理和人性化服务。据2009年公開资料统计,国内约有20余家图书馆部署了RFID。不仅如此,一些有研发实力的图书馆还针对本馆实际进行了智能化的二次開发。如深圳图书馆研制出的第二代智能书车和城市街区24小时自助图书系统,台湾研制的智慧型图书馆和图书定位系统,上海普陀区图书馆设立的图书漂流自助亭,贵阳市图书馆创建的24小时自助图书借阅室等等。
不难看出,智慧图书馆初期,RFID技术的应用已初见成效。然而随着智慧图书馆的进一步发展,一些问题却也不容忽视:①标准化问题。目前物联网还没有形成统一的标准。这不仅影响了物联网产业的迅速发展,而且还严重阻碍了图书馆系统间的互通和整合,由此成为建立和发展智慧图书馆的一大障碍。②成本问题。目前,物联网RFID电子标鉴的价格较之条码和阅读器的价格而言,仍然居高不下。要全面部署物联网RFID,建设智慧图书馆,成本投入相当巨大,这对于大多数图书馆来说,实在难以承受。③互操作问题。物联网RFID与图书馆业务、设备及系统间的整合是实现智慧图书馆的根本保障。当前的图书馆自动化集成系统(ILAS)是在条码技术和磁条技术的基础上设计的,而物联网RFID则是以RFID标鉴技术为基础设计的,二者在通信协议、接口、数据格式等方面整合难度较大。另外,整合后,对于解决异构系统间信息的互通与交互又是一大难题。④安全问题,图书馆使用物联网RFID后,在读者、文献、资产、建筑等图书馆管理和服务对象之间实现了互联互通,而同时也不可避免地带来了一些信息安全和隐私安全问题。在物联网环境下,如何确保信息安全和个人隐私安全是建立智慧图书馆的主要问题之一。⑤政策监管问题。智慧图书馆的建立和发展是在物联网环境下进行的,国家层面的支持和有关政策法规的出台,是保证物联网健康和可持续发展的前提,也是建设智慧图书馆的关键。然而,目前国家还没有相关的政策法规,这无疑成了建设智慧图书馆的瓶颈问题。
4 物联网环境下智慧图书馆的前景展望
尽管现阶段智慧图书馆的建设困难重重,但随着RFID等物联网技术的跨越式发展,智慧图书馆必将展现出广阔的发展前景。
4.1建立起全新的交互维度
物联网环境下,智慧图书馆的每册图书都嵌入能够自动发送信息的微型智能感应芯片,图书可以进行自我表达,用户与图书馆间接触将变得更加密切,将建立起崭新的交互方式。微型芯片用于图书馆编目系统,OPAC将以完全不同的方式使图书信息得以呈现,且更深入地揭示图书信息;用户不仅可以检索到所需图书的题录与馆藏信息,而且还可以随意获取所需图书的内容提要、专家推荐、同行评价等信息;用户之间,用户与馆员之间的交流更加广泛和深入,图书馆服务也更加人性化、个性化、智能化和知识化。微型智能感应芯片用于书库管理,不仅有利于书库的密集排放,而且用户在点击所需图书时,图书将自动发出信号,所在书架将自动打開,从而使用户借阅图书轻松自如。微型智能感应芯片用于读者卡,用户身份证识别更加灵活方便,管理层面更加灵活自由,读者卡功能更加丰富多样。
4.2实现用户信息自组织和知识空间的构建
智慧图书馆是RFID等物联网技术发展应用的产物,是硬件、软件、系统、终端和应用的融合,是数字图书馆智慧化的集中体现。它重视信息和知识的语境,重视对知识、知识元之间的关系及其语境进行描述,并关注知识创建、获取、传播、组织和利用的整个生命周期。它能够通过传感器和任一终端设备与外界进行信息交流,并结合网络技术、语义技术对原始数据进行语义抽取,以构建基于行业或学科的宏观知识空间和基于用户特定需要的微观知识空间,进而以动态、无缝的知识组织方式,使不同格式、不同类型、非结构化的相关媒体信息能够有效地组织,从而最大限度地实现知识和信息的重复使用。
4.3提供高层次的知识资源服务
关键词:物联网;射频识别;RTU;SCADA系统;通讯网络
中图分类号:TP316 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)12-00-04
0 引 言
物联网被看作信息领域一次重大的发展和变革,是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。在物联网之前,SCADA系统只是针对物理位置固定的过程进行数据采集和监控。从这点来看,物联网在移动数据采集上面有很大的优势,特别是不易布线的地方,物联网更具有SCADA系统不可比的便捷。物联网是SCADA系统的一种延伸,物联网取代部分SCADA系统是必然的一个趋势。在物联网快速发展的时代,SCADA系统也必将支持对移动过程装置和流程的数据采集和监控[1]。
1 概 述
1.1 物联网系统概述
1.1.1 物联网系统的概念
物联网[2,3](The Internet of Things, IoT),即通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统(GPS)、移动电话、激光扫描器等信息传感设备,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[4]。物联网一般情况下作为无线网,我们每个人周围的设备一般为1 000至5 000个,那么物联网包含物体总数为500万亿至1 000万亿个。在物联网上,每个人都能以应用电子标签将真实的物体上网联结,且在物联网上都可以查找出它们的具置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制,也可以对家庭设备、汽车进行遥控,以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用[5]。
物联网将能现实世界数字化,且应用范围十分广泛。物联网遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域,具有十分广阔的市场和应用前景。
1.1.2 RFID射频识别技术
RFID是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术兴起于20世纪80年代,随着超大规模集成电路的发展,到20世纪90年代进入了实用阶段。RFID作为一种具备巨大发展前途的应用技术,不仅在物流领域具有强大的应用优势,同时在商业、交通、医疗、军事等领域也有着广泛的发展前途[6]。
RFID具有快速扫描、体积小、抗污染能力和耐久性、重复使用、记忆容量大等特点,被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。它被称作四大物联网关键技术(RFID、传感器、智能技术、纳米技术)之首,是物联网的构建基础和核心[7]。
1.1.3 物联网的架构和特征
物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层[8]。感知层由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
和传统的互联网相比,物联网有其鲜明的特征:物联网是各种感知技术的广泛应用;物联网是一种建立在互联网上的泛在网络;物联网本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制;物联网的使用场景和时间更加自由,更贴合用户的使用习惯,提供更好的用户体验。
1.2 SCADA系统概述
1.2.1 SCADA系统的概念
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,监控与数据采集)系统是基于计算机通讯和控制技术发展起来的生产过程控制与调度自动化系统,它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、测量、各类信号报警、设备控制以及参数调节等各项功能[9]。
SCADA系统分为三层架构。第一层为数据采集层,第二层为数据监控层,第三层为数据应用层[8]。
SCADA系统将先进的计算机技术、工业控制技术、显示技术、通信技术(有线通信和无线通信等)、RTU(Remote Terminal Unit,远程终端单元)/PLC(Programmable Logic Controller,可编程程序控制器)技术、测量技术、现场总线技术等结合在一起,采用N(N≥2)层客户机/服务器结构或者浏览器/Web服务器/数据库服务器软件架构。一般来说,全部SCADA系统主要由位于监控调度中心的SCADA软件系统、位于现场监控站的各远程终端单元(RTU/PLC)以及连接它们的通讯系统(有线、无线、光纤、扩频、微波、卫星等)组成[10]。
1.2.2 SCADA系统的特点和功能
SCADA系统具有实时性、多任务性、开放性、分布性、可靠性、安全性和维护性。其优势在于网络能力较强、RTU较灵活、价格较低[11]。
SCADA系统不仅要实现对现场生产过程的数据采集、处理与监控,而且是管理信息系统、办公自动化、地理信息系统(GIS)、制造执行系统以及企业资源计划等系统的实时数据源,这就需要SCADA系统具备良好的开放性,以实现与上述系统的数据交换和系统集成。
2 物联网和SCADA系统发展及现状
2.1 物联网发展及现状
物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机,美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念,且在1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心(Auto-ID)”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络,随着技术和应用的发展,物联网的内涵已经发生了较大变化。2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上正式确定了“物联网”的概念,国际电信联盟(ITU)《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,并介绍了物联网的特征、相关的技术、面临的挑战和未来的市场机遇,物联网也不再只是指基于RFID技术的物联网[12]。
国外的一些具有技术优势和战略优势的国家和组织,比如美国、日本、韩国、欧盟等,物联网的发展较为迅速,发展水平较为领先。
物联网具有很大的发展空间。基于此,我国对物联网的发展进行了详细的规划,政府也在政策扶持方面给予大力支持。在我国制定的“十二五”发展规划中,将物联网纳入国家五大战略性新兴产业,相应标准也在制定中;物联网还被列为《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中的重点研究领域。国家教育部已成立物联网及相关专业教学指导小组,以江南大学、北京邮电大学、南京邮电大学、天津大学为代表的高校已经或正在申报申报物联网相关专业。
2014年2月18日,全国物联网工作电视电话会议在北京召开。国务院副总理马凯在会议中强调,要抢抓机遇,应对挑战,以更大决心、更有效措施,扎实推进物联网有序健康发展,努力打造具有国际竞争力的物联网产业体系,为促进经济社会发展做出积极贡献。
2.2 SCADA系统发展及现状
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。第二代是基于通用计算机的SCADA系统。第三代是基于分布式计算机网络以及关于数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统[10]。第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等,继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成,综合安全经济运行以及商业化运营的需要。
目前,国外和国内市场上应用较为普遍的SCADA上位机系统有:WondWare的InTouch、西门子公司的WinCC、澳大利亚的CiTech、美国Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等,这些系统较为全面的解决了传统SCADA上位机系统功能的主要问题:数据采集与控制信息发送;报警处理;历史趋势显示与记录。
3 物联网和SCADA系统存在的主要问题
物联网和SCADA系统以及其它工业自动化系统,都属于计算机网络技术发展中的产物[10],它们有许多共同的特点,比如体系架构结构、数据采集功能、对通讯网络的依赖、数据处理等,但是物联网和SCADA系统在发展和应用过程中也存在诸多问题。
3.1 物联网存在的主要问题
(1)安全问题
在射频识别(RFID)系统中,电子标签会被大量、频繁的使用,被植入电子标签的任何物体都有可能会被扫描、追踪,因此会涉及到个人隐私的泄露,从而影响社会安全。
(2)标准问题
物联网在不同行业、领域的应用,没有统一的标准。RFID系统厂商提供的都是专用系统,与其他厂商系统的频率、协议都不尽相同。就犹如不同的3G、4G网络通信协议,终端可能就不能同时支持不同的协议,这必然要耗费很多的人力、物力、财力。所以需要加强不同国家、不同地区的合作来解决标准不统一问题。
(3)实际应用问题
应用成本很高会使物联网发展遇阻,需要企业、个人之间相互协调。
(4)政策法规
对于可能出现的安全问题,需要出台相关法律法规作为物联网发展的有力保障。
(5)技术问题
目前来看,技术虽已具备一定的理论,但还不够成熟,特别是在功耗、安全、网络可靠性和健壮性等方面还存在很多技术难题需要突破[13]。
3.2 SCADA系统存在的主要问题
部分SCADA系统可能存在以下问题。
(1)与企业MIS(Management Information System,管理信息系统)系统的结合性能差;
(2)不具备GIS(Geographic Information System,地理信息系统)功能;
(3)数据采集速度较慢,需要新一代的数据传输协议以适用高速传输;
(4)缺少高效的控制能力和系统自诊断能力。
针对国内的需要,这些系统有明显的弱点:
(1)本地化差。虽然部分系统已经推出中文版,但是与中国市场中一些行业的特殊需求,依然难以满足需求;
(2)成本昂贵。从国外采购的SCADA系统,一般需要数万美元,很多公司难以接受。
虽然国内的系统具有较高的性能价格比、本地化能力较强,但是其MIS、GIS、控制效率低,自诊断能力缺乏等不完善的地方,依然需要投入大量的人力和资金完善系统功能、修复系统漏洞、开发新型系统。
除此之外,SCADA系统的安全问题也备受业内专业人士的关注[10]。工业控制系统受到黑客制造的恶意代码攻击,SCADA系统的信息安全问题认识存在认识偏差[8]。随着信息技术的发展和SCADA系统通信的网络化,SCADA的通信也有可能会被黑客攻击。
4 物联网和SCADA系统未来发展的方向
4.1 物联网未来发展的方向
我国的物联网产业与欧美等发达国家相比,仍存在一定的差距,但已经具备一定的产业技术和应用基础。以后,物联网应从以下方面发展[14]。
(1)加大科研的投入,突破技术难题,掌握核心和关键技术;
(2)加快物联网标准的制定,尽量统一标准;
(3)加快法律法规和政策的出台,加快物联网的发展,使其起到模范带头作用,带动其他产业的良性发展;
(4)在完善功能的前提下,尽可能的给出较为低廉的价格;
(5)以用户为核心,增强用户体验。
人类将进入物联网时代[6],物联网将会推动社会的高速发展,也必将产生重大深远的意义。
(1)物联网提高生产效率,降低生产成本,推进经济快速发展,为国家经济做出贡献;
(2)物联网构建“智慧城市”,让人类的生活迈入更高的台阶,推动人类的进步;
(3)物联网使周围的物体智能化,人和自然和谐共处,社会达到可持续发展。
4.2 SCADA系统未来发展的方向
因特网、扩频无线电、网络与数据高速公路[10]是SCADA系统发展的方向,其未来将实现以下功能:
(1)SCADA系统与其他系统的广泛集成,具有更好的兼容性;
(2)专家系统、模糊决策、神经网络等新技术与SCADA系统的融合;
(3)面向对象技术(OOT)是网络数据库设计、市场模型设计和站控系统分析[9]。
5 结 语
当今,物联网作为一个非常热门的智能发展项目,把传统的信息网络、通信网络延伸到了更为广泛的物理世界。物联网的快速发展,很有可能会取代部分SCADA系统的功能,这也将是必然趋势。物联网的应用已经深入到了我们生活的方方面面,它提供的越来越便捷的生活服务,使我们的社会变得现代化、服务实现智能化,从而让生活变得更加舒适、方便、高效、快捷。
参考文献
[1]物联网对SCADA系统的影响[J]. 金卡工程,2012(11):50-52.
[2] International Telecommunication Union,Internet Reports 2005:The Internet of things[R]. Geneva: ITU,2005.
[3]朱洪波,杨龙祥,朱琦. 物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报:自然科学版.2011(1):1-9.
[4]李如年. 基于RFID技术的物联网研究[J]. 中国电子科学研究院学报.2009(6):594-597.
[5] Tao Liu,Dongxin Lu. The Application and Development of IOT[C]. 2012 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INFORMATION TECHNOLOGY IN MEDICINE AND EDUCATION,2012.
[6]王保云. 物联网技术研究综述[J]. 电子测量与仪器学报.2009(12):1-7.
[7]司德亮,祁东婷,张文华,等.基于物联网的光伏电站SCADA系统[J].可再生能源.2012(1):102-105.
[8]曹茂春,马龙. 物联网在某城市燃气管网数据采集与监视控制系统的应用[J]. 智能建筑与城市信息,2013(2):27-30.
[9]彭国红,李新国. SCADA系统如何过渡物联网[J]. 自动化博览,2011(9):56-58.
[10]王振明.SCADA(监控与数据采集)软件系统[M].北京:机械工业出版社,2009.
[11]贺国兵.SCADA系统在石油传输管道中的应用[J].甘肃科技,2011(12):18-20.
[12]孙其博,刘杰,黎,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010(3):1-9.
[13]刘若冰.物联网的研究进展与未来展望[J].物联网技术,2011(5):58-62.
【关键词】物联网 智能家居 标准化 无线通信技术
1 国内标准化现状
我国政府对智能家居产业的重视程度逐步提高,工业和信息化部、发展和改革委员会、科技部已将家庭网络列为未来中国高新技术发展领域的重点方向之一。而早在政策升温之前,国内一些有产业前瞻性的企业已经在家庭网络的技术研究、标准制定、产业推进等方面加大了投入力度,力图在产业规模化之前占领市场先机。智能家居关联的技术、产业众多,而统一的技术标准体系可以理顺关系,为产业的发展提供规范和引导,利于实现产品的互操作和产业规模化。经过几年的发展,中国已经在电子、通信、建筑业、家电等几个领域出台了首批结合中国产业基础、针对中国市场需求的智能家居标准。
(1)电子信息领域
智能家居是传统电子信息产业发展的驱动力之一,它的应用推广是产业升级换代的一个环节。因此,原国家信息产业部(现国家工业和信息化部)在家庭网络标准领域首当其冲,先后组建了“信息产业部家庭网络标准工作组”和“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”等两个部直属标准工作组,并成立了“数字电视接收设备与家庭网络平台接口标准”工作组,该工作组以海尔集团为组长单位,其目的是制定家庭网络系统平台标准,共同开发拥有自主知识产权的相关标准规范。2004年7月26日,海尔集团联合其他六家致力于中国家庭网络产业的企业发起组建了“e家佳联盟”。这些组织联盟单位在消费电子和信息设备同时开展技术攻关与标准研究,并于2005年了“信息产业部家庭网络标准工作组” 、“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”、“e家佳联盟”提出的标准,列举如下:
SJ/T11311-2005 《信息设备资源共享协同服务 第4部分:设备验证》;
SJ/T11313-2005 《家庭主网接口一致性测试规范》;
SJ/T11315-2005 《家庭控制子网接口一致性测试规范》;
SJ/T11316-2005 《家庭网络系统体系结构及参考模型》。
基于上述标准,中国电子技术标准化研究所积极组织相关国内企业在IEC/TC100提交了家庭多媒体网关规范(现已进入CD阶段),在ISO/IEC/JTC1/SC25提交了闪联系列技术标准(现已进入FCD或CD阶段)。
国内企业力图通过国际标准化的方式,实现中国自主技术的国际化,争夺技术标准制高点,同时为自主标准与国际技术标准的兼容和融合提供可操作的平台。
(2)通信领域
在电信业,智能家居可作为电信网络的延伸,将高速数据业务引入家庭内部,构建服务于电信业务的终端网络,有利于丰富电信业务模式,带来更多的商业利润,因此它被电信业当作未来发展的重点业务之一。
2005年,中国通信标准化协会组建了家庭网络特别工作组,研究基于电信网络的家庭网络技术标准。原信息产业部于2006年颁布了首批2个标准:
YD/T 1449.1-2006 《基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求 第1部分:网关》;
YD/T 1448-2006 《基于公用电信网的宽带客户网络总体技术要求》。
上述2个标准初步解决了家庭网络的电信网关与电信网络的衔接问题。
随着3G的开展,与第三代通信网络有关的IPv6也成为推动智能家居发展的重要标准内容,目前,中国IPv6标准化工作已经启动。首批列入标准制定的内容包括IPv6基本协议、IPv6网络总体要求、邻居发现、无状态地址配置、移动IPv6、路由协议OSPF和BGP4等。以后将分批陆续制定相关的中国IPv6标准。3GPP已与IETF合作制定出与IPv6相关的移动通信标准。中国作为3GPP的主要参加方之一,正提出与轻量级IPv6相关的移动通信标准。
(3)建筑与社区信息化领域
据国家标准化管理委员会要求,2003年,国家建设部牵头成立了《建筑及住宅社区数字化技术应用》国家标准编制委员会,负责起草用于社区物业管理、建筑与家庭的安防、报警、三表等系统的标准化工作。国家标准化管理委员会于2006年颁布了由国家建设部制定的《建筑及居住区数字化技术应用》系列国家标准,包括四个子标准:
GB/T 20299.1-2006《建筑及居住区数字化技术应用第1部分:系统通用要求》
GB/T 20299.2-2006《建筑及居住区数字化技术应用第2部分:检测验收》
GB/T 20299.3-2006《建筑及居住区数字化技术应用第3部分:物业管理》
GB/T 20299.4-2006《建筑及居住区数字化技术应用第4部分:控制网络通信协议应用要求》
2008年4月,全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会(SAC/TC426)”获得国家标准委员会的正式批复(国标委综合【2008】108号)。其工作领域与国际标准化组织ISO/TC205 WG3建筑物环境设计技术委员会建筑物控制系统设计工作组相关联,主要负责全国智能建筑及居住区数字化标准化的技术工作,包括智能建筑及居住区数字化技术、标准制修订,相关产品检测、认证等。2009年6月6日技术委员会(SAC/TC426)正式成立,并在京召开了成立暨第一次工作会议。技术委员会主要负责智能建筑物数字化系统领域国家标准的制修订工作。
(4)家电行业
家电产业特别是传统白色家电行业对于家庭网络应用同样存在自身需求。为了能够将通信体制落实到家电终端,在中国家用电器研究院于2006年成立了标准工作组,负责起草用于白色家电的网络家电控制规范。
国家发展和改革委员会于2006年颁布了由中国家用电器研究院制定的QB/T2836-2006《网络家电通用要求》。该标准解决了白色消费电子产品中的网络家电终端产品内部与家庭网络接口的技术要求,其技术标准也部分支持了信息产业部颁布的家庭网络标准技术标准。
(5)中国家庭网络标准的未来走向
从已颁布的标准来看,中国电子信息产业在家庭网络技术标准化进程中一直是一支重要的主导力量,电子信息产业发展的速度和活跃性使之有可能影响中国家庭网络产业发展的方向。通过几年的推进,在完善已有技术体系的基础上,电子信息领域率先提出了国家标准制定计划,力图促进在更多的行业使用已有技术体制,推动多行业共进的局面。2007年12月,国家标准化管理委员会批准了由“信息产业部家庭网络标准工作组”和“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”骨干单位提出国家标准立项计划共19项(略)。
因电信领域网络侧设备、协议还需要不断完善,尤其是物联网的发展给智能家居带来新的内容,因此近期基于物联网的智能家居还需要进一步开展标准化工作。
2 国外标准化现状
智能家居的国际标准还缺乏完整的体系,而且智能家居的不同环节都有多种标准共存,如家庭网络、综合布线、通信技术等方面都存在此类现象。
(1)家庭网络
关于智能家居的国际标准,目前主要集中在家庭网络方面,家庭网络的国际标准目前是多种并存,如HAVi、DLNA、HomePlug、ECHONET、HomePNA、PLC等协议。各家标准还存在需统一的问题。
1998年5月,松下、索尼、夏普、东芝以及飞利浦等8家公司成立标准制订团体HAVi推动协议会,将电视机、录像机以及大容量硬盘等视听家电通过IEEE1394接驳到网络上,并通过各个家电网络进行远程操作以及收发动态图像数据的技术,2000年1月份公布了该标准的正式版本1.0。
HomePlug是美国家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance)的电线通讯标准接口之一,该标准由近50家公司共同制定,现时版本为1.0,其技术规格可把多组设备透过供应电源的电线互相联系,而经HomePlug认证的产品可应用在个人电脑或支援以太网、USB及802.11的设备。
HomePNA是HomePhonelineNetworkAlliance,家庭电话线网络联盟的简称,该联盟是一个非盈利性组织,致力于协调采用统一标准,统一电话线网络的工业标准。该联盟在1998由11个公司(包括3com、AMD、IBM等)共同建立,如今已有100多个公司加入,涉及的领域包括:网络、电信、电脑硬件及其他电子工业。HomePNA接入方式是众多家庭网络接入方式竞争方案之一。HomePNA3.0于2005年5月被国际电联(ITU-T)接受成为国际标准(G.9954)。
(2)综合布线及总线技术
智能家居还涉及到综合布线等技术内容,在综合布线技术标准中,ITU了G.hn通用标准,涵盖家庭电力线网络、电话线和同轴电缆等基础设施。此标准将允许每秒1GB的速度。而同轴电缆多媒体联盟(MoCA)和HomePlug电力线联盟也提出相应的标准,目前在此层面上的标准还缺乏统一。
现场总线控制技术是智能家居中控制技术的重要应用,具有数字处理和双向高速通讯的能力,分散控制,网络规模大且具有高度的稳定性。目前世界上现场总线的标准有200多个,有很多应用于建筑物的总线技术,它们中大多数是某个具体应用的解决方案。当前国际上具有代表性的现场总线技术与产品有FF总线、PROFI 总线、LON总线、BAC net、CAN 总线、INTER 总线和CC Link总线等。在智能家居领域常见的现场总线标准有:LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等。LonWorks为80年代美国Echelon公司所提倡,并由世界各地LonMark协会的推动,由于其技术的先进性获得广泛支持,LonWorks总线已成为美国国家标准。
(3)无线通信技术
智能家居环境下,涉及到无线通信技术实现家居各个元素之间的互联及互通,目前适于智能家居的技术主要有802.11系列、Bluetooth、Home RF、M2M等多种方案。
802.11b技术,是IEEE的无线局域网标准,目前802.11b、g标准已经完善,802.11n和UWB标准正在审定中。WLAN以其移动性和便捷性受到各方的青睐,尤其是基于OFMA和MIMO技术的802.11n的出现使之成为大众所期望的终极互联技术。经过多年的技术讨论,802.11n的draft4.0已经通过,困扰11n的标准问题和互通问题也有望得到彻底解决。802.11n技术能带来高达600Mbps的理论带宽以及更高的无线覆盖能力,使得无线承载多媒体应用,尤其是视频媒体成为可能。当然作为一种无线技术,在家庭应用时受限于功率以及家庭建筑的影响,仍然不可避免地存在覆盖问题以及在传输质量上无法达到有线传输的效果等问题。
蓝牙技术是一种廉价的、低功能的无线网络技术,用户可以控制10m之内的蓝牙设备。工作在2.4GHz频段,数据速率为1Mbps。
HomeRF工作组是由美国家用射频委员会于1997年成立的,其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。它推出HomeRF的标准集成了语音和数据传送技术,工作频段为10GHz,数据传输速率达到100Mbit/s,在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进:当进行数据通信时,采用IEEE 802.11规范中的TCP/IP传输协议;当进行语音通信时,则采用数字增强型无绳通信标准。该标准与802.11b不兼容,占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz频率段,应用范围主要是在家庭网络中使用。
M2M是智能家居结合移动通信网络的无线通信技术,越来越受到电信运营商的重视,3GPP在M2M标准制定方面已经开展了大量工作,3GPP SA1工作组在2005年9月开始就针对M2M进行了研究,到2007年底完成了研究报告:TR 22.868《Facilitating M2M Communication in GSM and UMTS 》,并在2008年5月开始了TS阶段的工作:TS 22.368 《Network improvement for MTC 》(NIMTC),3GPP SA3工作组在2007年9月成立了WI:TR 33.812 《Study on Remote management of USIM application on M2M Equipment 》研究UICC应用远程管理的安全问题,包括分析安全威胁以及定义安全需求。ITU-T、ETSI、ISO/IEC主要从整体架构方面开展包括SG13的USN网络的需求和架构设计,ETSI M2M TC的M2M需求和功能架构以及ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN的SN研究报告的研究。
(4)智能建筑及多媒体
在智能建筑领域专门针对智能建筑的总线和通信协议,主要有美国的BACnet和CEBus、欧洲的EIB等。楼宇自动控制网络数据通信协议BACnet由美国供热、制冷与空调工程师协会组织的标准项目委员会于1995年6月正式通过制定。标准编号为ANSI/ASHRAE Standard 135-1995,同年12月正式成为美国国家标准,并得到欧盟标准委员会的承认,成为欧盟标准草案。2000年1月ISO/TC205委员会的15个国家(中国、法国、日本、英国、美国等)的代表一致通过决议,将BACnet作为“委员会草案”进行广泛评议,适当修改后列为“国际标准化草案”,最后成为国际标准。
国际电工委员会音频、视频、多媒体系统和设备分技术委员会(IEC/TC100)与ITU等国际组织和厂商进行联络,在网络侧的内容管理与维护、终端侧的机顶盒(或多媒体终端)软硬件设计、接口、人机交互界面等开展合作,IEC/TC100针对网络多媒体的标准化工作也在稳步推进。IEC/TC100的TA11(多媒体信息质量,Quality of Multimedia Information)已开展PWI61966第十部分网络彩色图像质量评估和第11部分网络视频质量评估等标准的编制工作。IEC/TC100的AES(Audio Engineering Society)和SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)在家庭多媒体国际标准中具有较大的影响力。
3 标准化小结及发展建议
物联网作为国家战略性新兴产业的重要部分,智能家居作为物联网的重要应用得到政府的支持,由于智能家居和物联网涉及的行业较为广泛,各行业之间、用户之间有较强的相对独立性,使得基于物联网的智能家居在现有的架构下,没有统一的标准可以遵循,终端和网络配合欠佳、重复开发现象严重、行业用户开发和维护成本居高不下、各类应用无法有效管理、服务质量无保证等问题,这在一定程度上制约了智能家居的快速推广和规模化发展。
智能家居系统的可集成性是建立在系统的开放性基础之上的,这就要求系统所采用的协议必须有广泛的产品支持,单一厂商的子系统不能构成智能家居系统。
关于智能家居的标准问题,在国际上也没有统一,目前也只是在个别领域方面有些规范。例如消费电子产品的CEB行业标准、lonwork的工业标准和EIB的低压电气的安装标准等。国内刚开始是独立功能的产品,所以在自成小体系中各有自定义的标准(国外标准的变异)。家庭网络标准繁多,如UPNP、DLNA、UOPF、ECHONET、HomePNA、PLC等协议。在原信息产业部的主持下制定和了“e家佳”和IGRS两个与智能家居有关的标准,但也不完善。局域网络(TCP/IP)和轻量级IPv6是未来的智能家居主要的通讯协议,与常规的网络标准基本统一。
当前,由于技术标准目前还难以统一,电信运营商、智能家居设备制造企业、应用开发商、业务集成商、智能小区开发商等一系列商家的配合还尚需时日;另一方面,用户现阶段也有不同的实际功能需求等因素。因此,对于分步实现、个体住宅,也不必等待统一的技术标准,可以先行一步。采用标准与非标准并举方式,更符合千差万别的市场实际,更有利于启动市场。
但在国家层面,从规范市场和可持续发展的角度,标准的制定至关重要,可以从以下几个方面制定技术标准:
智能家居传感器终端接口标准;
智能家居通信协议标准;
智能家居系统架构标准;
智能家居集中控制技术标准;
智能家居业务提供平台技术标准。
参考文献
[1] Chong and Kumar. Sensor Networks: Evolution,Opportunities,and Challenges[C]. Proceedings of the IEEE,2003,91(8).
[2] ITU Internet Reports. The Internet of Things[R]. 2005.
【关键词】大数据;云计算;预测;私有云
一、概述
科技的不断进步必然会为社会的发展带来变革,随着计算机技术水平的不断提高,社会也由以往的工业时代步入信息时代。然后,随着时间的推移,简单的数据信息处理和基础的计算机应用已经不能满足当前全球数据信息爆炸式的增长和复杂化多方位的需求与应用,亟需新的科学技术来促进互联网产业的深度优化与改革。目前,科技信息行业的中心已经发生转变,全球各大IT公司也都将云计算、大数据以及信息安全作为日后发展的主要目标。由此可见一斑,云计算、大数据以及信息安全的发展成熟度与完善度,必然会影响整个国家的信息产业的发展,也是在如今瞬息万变的全球经济下夺得一席之位的有力手段。在我国,基于大数据与云计算的信息产业遍地开花,都已经得到相应的重视与发展,然而这些新型的信息产业如今的发展势态以及未来的发展趋势,是否能够适应未来社会的需求,能否成为促进社会快速发展的利器,这都有待考究。所以对大数据与云计算的发展现状与趋势的学习与研究,对于了解我国新的科技信息产业的发展,制定相应的策略以促进社会经济大跨越来说,具有非常重要的现实意义。
二、大数据的发展现状与趋势
大数据的快速发展与广泛应用是互联网通信技术与信息处理技术的快速发展的必然产物。随着互联网络的快速发展以及个人电脑、企业服务器以及各种移动终端的广泛应用,互联网的数据量从2000年以来,就以爆炸式的形式快速增长。尤其是在我国,国民数量基数非常大,这都无形之中使得大数据成为我国互联网发展的基本需求。2012年,我国工信部陆续推动了一系列的大数据相关的项目运作,加上相应的法规、政策的支持,在2014年底,大数据已经在我国各地得到广泛应用。首先,大数据涵盖了社会产业的很多领域,例如在电信与互联网领域,食品安全、医疗卫生、智慧城市与交通、科技服务等多个领域中得到快速发展。其次,传统的IT信息产业也都借助大数据的东风,积极响应深化改革,出现了一大批以大数据技术为中心的信息产业转型的成功案例。最后,在全国各地都在积极构建大数据中心,力图以大数据应用为支柱来加速我国社会经济的转型。大数据的未来发展必定风云变化,主要发展方向大概包括以下几个内容。
(一)结构多样化
基于大数据的信息系统架构必然多样化,借助云计算的发展,实现分布式存储于管理的基本构架,对于图片、音频、视频等非格式化数据的存储与管理的计算框架以及对网络实时流分析与计算的基本框架将会并存。
(二)大数据预测
大数据的智能预测功能必然成为未来发展趋势。在2008年的金融危机中,阿里巴巴公司通过对淘宝网的用户购买行为的分析,发现包括欧美在内的大部分区域的买家询盘数急剧下降,也就提前预测了全球的经济走势,最终躲避金融危机的伤害。同样的,通过大数据预测未来的行为必然成为趋势,尤其是在经济金融、自然灾害等方面都会得到广泛的发展与应用。
(三)智慧城市的构建
智慧城市的发展是未来城市发展的必然趋势,而大数据技术成为智慧城市快速发展核心技术。智能交通、全民医疗、智能政府管理、企业发展等方面都离不开大数据的支持,相信大数据在智能城市构建上有非常广泛的应用前景。
三、云计算的发展现状与趋势
云计算是目前互联网发展的新的一次改革,将会以新的商业模式带动互联网产业的快速发展。目前,云计算推出的商业模式主要由三种,分别是基础架构即服务的IaaS、平台即服务的PaaS以及软件即服务的SaaS,通过三种运营模式可以满足不同用户的基本需求。目前,云计算的发展仍以IT巨头为代表,主要包括谷歌公司、亚马逊、IBM以及微软。其中谷歌公司主要通过其硬件基础、大数据应用以及良好的搜索引擎构建其专门的云平台,通过分布式的数据存储与管理、智能的云计算应用来实现其云平台构架。亚马逊、IBM、微软也都推出了自己相应的云平台,为企业提供相应的服务解决方案,极大地帮助客户提升自己的企业运行效率,促进经济快速发展。在电信运营方面,云计算也显示出其独特的优势,通过将以往的IP网络、光纤网络以及HSPA等构建基础的无线通信云,极大地方便各个企业和部门使用,同时我国三大运营商也都推动各自的云计算平台的发展,力图构建一个即软硬件、网络、应用与服务于一体的综合性平台,为用户提供更加优质的服务。云计算的快速发展必然会为各个行业带来新的商机,以促进其快速发展,主要趋势包含以下几个方面。
(一)简化移动终端
移动终端轻便化是人们的基本需求,也是移动终端发展的必然方向。通过云计算构建的相应平台,将主要的应用转移到云平台上,这样就大大减轻了移动终端的压力,用户只需要通过高速的网络、轻便的终端即可访问云平台应用,从而使得移动终端的配置与成本大大降低。
(二)私有云的快速发展
随着公共云的快速发展和技术逐步成熟,私有云的发展及其产品也将必然成为趋势。通过构建私有云平台,实现私有的云存储、虚拟桌面等应用,以及对专门的系统通过云集成提供针对性的系统服务,这将大大提升部门的运作效率,降低成本投入。
(三)促进物联网快速发展
物联网是互联网发展的延伸,是实现互联网与生活中实物联通的具体实现。云计算技术的出现,使得物联网发展的经济成本与技术成本大大降低,通过构建相应的云平台即可实现物联网基础设施、应用系统与服务的实现,从而加速物联网技术的发展。
四、总结
大数据与云计算是目前信息产业快速发展的中心,也是IT产业改革新的机遇,目前全球范围内的大数据与云计算都在蓬勃发展,如果把握机遇,顺应时代需求,这必然为为了的发展开启新的大门,趁着大数据与云计算的东风,为人们提供更加优质、高效的服务。
参考文献:
【关键词】 物联网 食品溯源 信息感知
0 引言
物联网是物体与物体相连接的互联网。物联网的硬件实现需要具备感应器、RFID射频识别装置、GPS和GIS定位系统、无线通信系统、信息处理平台等实现物体互联并与互联网融合。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后,世界信息产业的第三次革命性创新,它聚合了现代信息科技、融合了感知与传感技术、通信技术、定位技术、人工智能与自动化等,进而达到人类与物体之间的智慧状态的交流,形成一个智慧的世界。
1 食品溯源的意义
食品安全溯源对于人民的身体健康以及全社会的稳定发展起着不可替代的作用。它是食品安全风险管理的重要措施,是食品安全生产、销售供应链全程控制的有效技术手段,一旦某一环节出现问题,可追溯至源头,找到问题所在并进行有效治理。食品溯源是指在食物链的各个环节(包括生产、加工、分送以及销售等)中,食品及其相关信息能够被追踪和回溯,使食品的整个生产经营活动处于有效地监控之中。
动物食品从生产到消费,以及从追踪到回溯的互逆过程如图1所示。随着人们生活水平的提高,确保动物食品的安全性已经成为当前急需解决的问题,但是动物食品的生产加工链条逐渐增长,环节增多,消费者很难从食品链的最终环节了解食品的来源和生产过程。因此引入食品溯源系统,可以提高食品供应链的透明度。随着物联网技术的发展,食品溯源系统也逐渐发展起来。
2 食品溯源在国内外的发展现状
国外溯源系统的发展现状:欧盟的动物食品可追溯系统主要应用在牛的生产和流通领域。牛肉可追溯系统是指牛肉从农场的动物养殖到运输、屠宰、分割、贮藏、加工和包装直至进行市场销售的生产链中,坚持生产和监管的透明度,并保持产品完整详尽的个体信息,防止与其它来源的产品混合,并保留相关的数据资料、检测报告及相关证书,供下游生产者及消费者查询和检查。日本从2002年开始制定法律对牛肉生产业强制实行可追溯系统。牛饲养场必须为每头牛戴上耳标,耳标上有个体识别号,饲养者必须记录每头牛的基本信息,包括标识号、品种、性别和饲养历史信息(如出生日期、转到饲养场的日期等)。目前日本己将食品信息可追踪系统推广到全国的猪肉和肉鸡等肉食产业,消费者购买商品时,通过包装可获取品种、产地和生产加工流通过程的相关信息。
我国溯源系统的发展现状:食品溯源系统在国内的起步比较晚,目前还没有在全国范围内推广,仅在部分地区或企业进行了部署。具体实现案例有邓峡的“金卡猪”工程,从2005年起,邓峡市开始运用计算机对生猪饲养进行全过程监控,实施生猪可追溯养殖。他们采用先进RFID技术,为每头生猪安装电子标签,建立起了生猪产业链“信息库”,实现生猪供应链透视化管理。在大连,基于RFID技术,建立了“肉牛质量安全追溯系统”,该系统是利用电子耳标采集信息,建立黑牛电子档案,将黑牛从出生到屠宰的全过程信息记录到数据库中,管理者通过网络可方便地了解每头牛生长发育情况、疾病情况以及饲料与兽药的使用情况,实现全程可追溯。综上所述,我国食品安全溯源系统的研究与推广尚处于初级阶段,在全流程、精细化、多部门食品安全溯源和协同监管等方面都还有待进一步加强。
3 物联网在食品溯源应用中的关键技术与问题
目前,物联网技术大部分尚处于研究成果向产业化应用转化阶段,其在食品领域的应用还存在以下亟待解决的关键技术与问题。
信息感知技术。影响食品品质的因素众多,为了保障食品安全,必须研究相应的感知技术; 同时,低成本单品标识技术是农产品和食品追溯与物联网的基础,为适应规模化、精准化、设施化的发展要求,具有良好环境适应性、体积灵巧便携、具备快速检测能力的低成本硬件系统亟待开发研究。从技术上讲,WSN用于监测的主要优点是传输距离比RFID大得多,且组网灵活、传感器种类多样、可探知的物理量众多。RFID虽然阅读距离短,但是被动式RFID的低成本、零能耗、易于与包装结合是其独有的优势。科学的规划设计、合理的布局,解决WSN与RFID的融合问题,将两者取长补短,将是下阶段研究的重点。
信息融合技术。在温度、湿度、光照度、振动频率、气体浓度等众多传感信息中,选择何种信息或组合来表达食品新鲜度、货架寿命期才最为合理?若需要多信息融合表达时,如何建立融合后能真正反映宏观指标的模型?在以上模型的建立中,如何引入诸如模糊理论、神经网络、人工智能等方法,才能使模型更具有实用性?以上基础性问题解决后,才有可能建立一套有实用价值的快速评估其安全性及预测其货架寿命的决策系统。
【关键词】物联网;发展现状;应用
物联网(The Internet of things)的概念是在1999年提出的,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(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相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
一、物联网的原理及发展现状
物联网是利用RFID等技术在计算机互联网的基础上构造了一个涵盖万物的Internet of Things。在物联网中物品能够彼此“交流”,借助RFID技术让物品“说话”,借助计算机互联网让物品信息实现互联和共享。在物联网时代,钢筋将与宽带共同构成基础设施,经济管理、社会管理、个人生活将在这些基础设施上运转。
国际上美国等国家都极为重视物联网的研究和应用,美国将物联网作为改变产业模式和结构的法宝,用来提高交互效率。欧盟在物联网研发和应用方面做了许多创新工作,各国都企图在物联网发展上取得领先,获得突破。我国物联网方面的研究并不落后,传感器和传感网已在许多省市获得应用,获得许多新的突破。
二、物联网的实际应用
1.智能环保
随着社会的进步,人们对生活品质的要求逐渐升高,社会对环保的要求也不断升高。为提高环境保护管理水平,环保部门可以利用物联网建设智能环保管理系统,通过建立信息采集网络对环境进行自动监测,对重点单位或是区段实现自动监测并实时传输监测到的相关数据,通过建立环境分析系统和信息平台可以及时、准确的向政府部门和社会环境质量资料或是概况信息。物联网技术可以在智能环保系统中对大气、废弃物、水源、放射源以及噪声等进行感知和管理,提高智能环保系统的工作质量和效率。
具体的设计方案需要利用信息网络技术,使环保信息采集系统和处理平台具备智能感知能力和强大的云计算能力以及数据可视化能力,使环保监控体系掌握环保事件产生、发展的规律,辅助灾害预测等各项决策,形成环境监测、执法、数据交换、应急指挥、办公、教育展示等各个中心整合成一体的综合管理系统。
2.智能物流
RFID技术不需要人工干预便可以识别目标并获取数据信息,操作快捷便利。利用RFID等技术可以实现物流信息共享,保证信息传递准确、便捷,提高运输、包装等物流各个环节的工作效率,实现物流与资金、信息、商流的有效融合,降低物流成本,提升物品生产到消费的整体效益,促进物流业跨越式发展。
目前,物联网技术在智能物流的应用,主要集中在物品跟踪、目录管理、自动接收、自动装运、电子产品码等方面。
3.智能家电
最近几年,我国迎来物联网建设的热潮,随之而来的是智能家电的全新变革。基于物联网技术的智能家电将在物物感知的基础上不断产生新的应用,从传统的播放电视节目向更加智能化、人性化的方向发展。在物联网技术的支持下,电视可以根据用户(例如老人或是小孩)的特点自动选择播放内容,并通过语言合成功能向用户推荐电视内容。与此同时,基于物联网技术的智能家电可以解决控制孩子使用家电的问题,例如电视会在孩子离电视显示屏太近时自动黑屏、暂停播放,在孩子与电视距离合适之后再继续播放,或是家长通过3G网络等途径控制孩子上网或是看电视的时间,由电视在显示屏上滚动提示文字并进行语音提示。
4.金融领域
金融行业的发展需要高新科技的支持,物联网技术能够在改善金融安防等方面得到广泛的应用。金融体系由于涉及资金运作,一直是犯罪案件频发区,物联网技术可以充分发挥物物相连的优势,在节省人力、物力的同时提高安防的效率和可靠性。例如借助物联网技术对来访人员进行管理,实时跟踪并监控、记录来访人员的行为和信息,为侦破犯罪案件提供线索,还可以在现金柜等物品上和库房出入口等位置加装RFID标签或是设备,借助软件平台使资金可视化,并对ATM机进行实时监测,发现异常情况自动上报,以保障资金安全,为公安机关破案提供便利。
金融领域的业务繁多,除了上述应用外物联网技术还可以在支付业务和优化金融服务、保险业等方面得到充分应用。例如基于物联网技术发明的芯片银行卡、金融业务各环节的可视跟踪、发挥信息资源优势提供信息咨询服务以及对投保的汽车安装传感设备来监测、记录其运行状态等等。
5.教育领域
在教育领域,物联网技术可以在信息化教学、教育管理、智慧校园等方面得到广泛应用。在信息化教学方面,物联网技术可以使学生的学习环境突破时间和空间的限制,记录学生学习的对象、学习行为,从而合理调整学习方式和内容。在具体的教学过程中,物联网技术可以强化交互功能,例如在生物教学中可以为植物粘贴相应标签,学生能用手机识别标签获得相应的扩展内容。在教育管理方面,物联网技术可以在人员考勤、设备管理等各个方面得到应用。例如对学生证、图书、设备等粘贴RFID标签,可以实时监控学生的行为、快捷的查找图书、跟踪设备的状态等等。在智慧校园方面,物联网技术可以在校内交通、车辆、校园安全、建筑、生活服务、师生健康等领域得到广泛应用。例如借助光线传感器可以控制教室内光线强度,借助红外传感器可以实时监控校园安全状况等等。
6.农业领域
我国是个农业大国,物联网技术能够在现代养殖业、农作物生长、农产品质量监测等方面得到广泛应用。在养殖业方面,物联网技术可以减少工作量,降低工作难度,提高工作效率,例如项圈式等形式的应答器、个体标识等可以对牲畜、家禽等实现有效管理,减少误操作,提高管理水平。在农作物生长方面,物联网技术可以实时监控土壤、灌溉、气候等情况,收集温湿度、大气、氮浓缩量等信息,提高农作物种植的科技含量,做好防灾抗灾工作。在农产品质量监测方面,物联网技术可以对农产品种植、生长、收获、运输、存储等全过程进行监控,快速监测农产品质量并查出问题所在,例如借助RFID等技术建立的农产品可追溯系统,可以有效保障各种农副产品的质量安全。
三、总结
未来物联网的应用将越来越多地渗透于我们生活的每一个角落,物联网的发展是信息社会发展的必然。尽管拥有美好的前景,但在发展的道路上,也面临标准、技术、产业链等方面的困难,需要社会各个层面在物联网关键技术和业务应用上取得突破,以促进物联网的快速发展。
参考文献
[1]蔡日梅.物联网概述[J].电子产品可靠性与环境试验,2011(01).
[2]李红艳,桂超.物联网的应用及其发展趋势[J].福建电脑,2010(09).
1.1物联网产业已提升至国家战略层次已于2009年,国家已提出要加快物联网产业建设的步伐,随后得以提升到国家战略发展层次,视为新一代信息技术的核心部分,作为国家重点扶植的新兴产业。根据十二五规划,战略性新兴产业为国家重点培育的行业,主要集中在物联网、新一代网络通信等。另外,物联网已被国家列为中长期科技发展重点及2050国家产业路线图。
1.2已形成较为丰富的物联网产业基础自物联网产业纳入国家战略发展层次后,物联网得到难得的发展机会。根据相关统计数据,物联网行业销售额于2010年已超过120亿,至2011年销售额更是高达160亿多,获得非常快的发展速度。国内物联网行业发展规模,仅小于美、英,位居世界第三。目前,物联网科技大范围使用于企业生产、物流、产品跟踪等各领域。另外,随着移动网络的发展,物联网科技得以应用于移动支付等新领域中。
1.3已开始着手物联网标准建设物联网科技的应用标准缺失,是影响物联网行业高效、稳健发展的核心因素之一。截止至今,全球范围内诸多物联网科技的应用领域均缺乏相应的应用标准规范,国内同样如此。随着国内物联网科技的大范围及深入应用,社会各界开始高度重视物联网标准的制定及规范工作,并已成立了传感器网络研究组及中国物联网标准联合工作组。截止至今,已有效地推进了物联网相关标准的研究及制定工作。
2物联网技术未来应用趋势
2.1物联网产业规模预测及主要应用当前,国内物联网科技主要应用于城市管理、环境监测、环保节能、交通管制等诸多领域中,特别是自从2009年后物联网行业备受社会各界的关注,推动了行业发展的热潮。北京等国内诸多重点城市已开始制定了物联网行业的发展战略,积极推动行业发展,构建示范工程。根据相关统计数据分析预测,二十年后国内RFID终端将高达数千个,应用于生活中的方方面面。随着物联网行业的大范围应用,将极大地推动信息零件行业发展,提供大量的就业机会。发展至今,交通行业、电力行业、安全保障等行业是物联网科技应用最为广泛的行业。作为全球物联网科技的核心部分,国内物联网科技得到难得的发展机会,物联网发展概念也得到家居等国民重点经济发展行业的接受与青睐。物联网相关产品也深入地应用于企业生产及服务的每一个流程中。
2.2物联网产业未来发展思路(1)完善自主研发体系,提升行业核心竞争力。基于重点实验室、技术中心建设、扶植核心科研项目及重大型研发平台的整合与分享,积极组织行业内应用技术的难关攻克。另外,推动关键核心应用领域的突破,构筑研发、生产到服务的完整产业链。(2)推进标准化建设、掌控发展自。基于跨行业、跨领域的物联网标准化建设,逐步完善物联网体系结构、制定物联网数据安全等基础性标准,从而推动物联网行业的高效发展,确保掌握物联网科技的发展主动权。(3)强化产业合作,重点推进关键领域应用发展。物联网行业应用涉及到诸多产业、较多的应用领域及产业链环节。基于重点推进重点行业发展,大力发展支撑性行业,有效推动上下游产业,积极推动产业链的构筑及完善。基于当前发展背景,可考虑以基础设施及民生工程作为发展突破点,积极开展物联网行业应用示范点,有效推动物联网科技的快速发展。(4)加强政策指导,积极推动行业战略转变。积极推动物联网行业从政策牵引的发展模式转变为市场牵引的发展模式,有效发挥出市场供需影响力,积极扶植及壮大重点物联网产业。另外,积极鼓励物联网科技公司发展专业服务,增值服务等新兴科技产业比重,促进物联网行业上下游深入摸索新兴的商业发展模式。
3结语
届时,大会还将继续凸显“我国电子认证服务业发展现状与重点”的介绍,并以“工业控制系统安全高峰论坛”为本届大会的突出亮点,集纳各界经典名篇、学术成果、研究课题、应用经验,编辑出版《2013中国信息安全技术展望学术论文集》,其中优秀论文将择优在《信息安全与技术》(国家级刊物)、《信息网络安全》、《计算机安全》、《电脑编程技巧与维护》上刊登,并全文收录于《中国学术期刊网络出版总库》及CNKI系列数据库、《中文核心期刊(遴选)数据库》、《中文科技期刊数据库》和龙源期刊网。
征文内容如下:
1.计算机安全、下一代网络安全技术;
2.网络安全与网络管理、密码学、软件安全;
3.信息系统等级安全保护、重要信息系统安全;
4.云计算与云安全、物联网的安全;
5.移动互联网的安全信息安全保障体系、移动计算平台安全性研究;
6.信息内容安全、通信安全、网络攻防渗透测试技术;
7.可信计算;
8.关键基础设施安全;
9.系统与网络协议安全分析;
10.系统架构安全分析;
11.面向业务应用的整体安全保护方案;
12.信息安全漏洞态势研究;
13.新技术新应用信息安全态势研究;
14.Web应用安全;
15.计算机系统安全等级保护标准的实施与发展现状;
16.国内外电子认证服务相关政策与标准研究;
17.电子认证服务最新技术和产品;
18.电子认证服务应用创新;
19.电子认证服务行业研究和热点事件解析;
20.可靠电子签名与数据电文的认定程序/技术规范/应用规范/应用案例分析;
21.数字证书交叉认证技术规范/应用规范/应用案例分析;
22.电子认证服务与云计算、物联网、移动互联网等新技术、新应用融合的相关技术、标准规范和应用发展情况;
23.工业控制系统信息安全标准;
24.信息安全和功能安全标准化;
25.信息安全和功能安全集成技术;
26.工业控制系统安全性的技术指标与经济成本;
27.信息安全产品设计和系统集成;
28.工业控制系统安全的评估与认证;
29.工业控制系统的信息安全解决方案;
30.工业自动化安全面临的风险;
31.国外工业控制系统安全的做法;
32.工业控制系统信息安全现状及其发展趋势;
33.工业控制系统安全性的建议;
34.工控系统与信息系统对信息安全的不同需求;
35.工业控制系统的安全性与可用性之间的矛盾与平衡;
36.应用行业工业控制系统的信息安全防护体系;
37.工业控制系统安全测评体系;
38.工业控制系统安全安全策略;
【关键词】物联网背景;建筑能耗管理;存在问题;解决策略
随着人民生活水平的提高,建筑能耗将呈现持续迅速增长的趋势,加剧我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾,最终导致全社会的能源短缺。降低建筑能耗,实施建筑节能,对于促进能源资源节约和合理利用,缓解我国的能源供应与经济社会发展的矛盾,有着举足轻重的作用,也是保障国家资源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观的一项重要举措。因此,如何降低建筑能源消耗,提高能源利用效率,实施建筑节能,是我国可持续发展亟待研究解决的重大课题。尽管我国在建筑能耗管理方面积累了丰富的经验,取得了重大进展,但是在实际的建筑能耗管理过程中,不少问题仍然存在。本文主要研究我国在物联网大背景下建筑能耗管理发展现状,针对出现的问题提出相应的解决策略,为我国在物联网大背景下建筑能耗管理的进一步发展提供借鉴。
1 目前我国建筑能耗发展现状
1.1 建筑能耗范围
建筑能耗范围一直以来是我国建筑能耗管理部门的难题,因为对于建筑能耗范围一直有着两种不同的定于。一种是建筑能耗范围包括以内能耗、生产能以及建造能耗为主的三大能耗,另一种定义则是建筑能耗范围只包括内能耗。不同的国家根据自身的不同要求有着不同的定义范围。我国目前较为广泛采用的定义则是后一种,也就是建筑内能耗,主要包括采暖、空调、照明等能耗。对于我国建筑能耗范围有了较为清晰的认识以后,能耗管理工作就会顺利开展。
1.2 房屋建筑规模
随着我国社会主义市场经济的不断发展以及国家政策的不断完善,我国建筑行业有了巨大的进步,我国建筑无论是从规模还是速度上与以前相比有了长足的发展,可以说目前尤其是开革开放以来,我国正处在建筑建设的高速发展期,这在我国历史上是不从有过的。有关数据表明,近几年我国城乡新建建筑面积高达20.3亿平方米,城镇新建住宅面积5.5 亿平方米,农村新建房屋面积7.5 亿平方米。在房屋建筑规模如此之大的背景下,我国建筑物的能耗,包括采暖、空调、照明等也是巨大的。加上我国原有房屋建筑规模,我国建筑物的能耗也就更为巨大了。从一定程度上讲,房屋建筑规模同建筑能耗范围规模是成正比的,因此,了解了我国房屋建筑规模,对于了解我国建筑能耗有重要意义。
1.3 建筑能耗现状
目前我国每年建成的房屋达16 亿~ 20 亿平方米,这些建筑中95% 以上属于高能耗建筑, 单位建筑面积供暖能耗为发达国家新建建筑的3 倍以上。我国目前的建筑能耗以供暖、空调和通风为主,三项之和占到了建筑总能耗的三分之二。从这些数据上可以看出我国建筑能耗现状是极为严重的。北方主要以供暖能耗为主,相比于北方,南方则主要以空调为主,另外,我国经济发达地区的能耗要远远的高于经济欠发达地区的能耗。我国建筑能耗现状极为严重,推广节能住宅已经是我国不可逆转的重要趋势。
2 物联网背景下建筑能耗管理对策分析
2.1 确定建筑节能工作的主要对象, 找出工作重点
加强对建筑能耗的管理,首先要做的就是确定建筑节能工作的主要对象, 找出工作重点,这是做好建筑能耗管理的关键。有关数据表明,我国建设能耗的关键在南北方存在着差异,北方来讲主要是供暖能耗为主,而南方则以空调能耗为主。因此,建筑节能工作的主要对象北方就是供暖能耗,南方就是空调能耗。只要抓住了我国建筑能耗的主要对象和工作重点,建筑能耗的管理工作也就迎刃而解了。确定建筑节能工作的主要对象, 找出工作重点是物联网背景下建筑能耗管理重要对策。
2.2 发挥政府宏观调空作用, 引导并促进建筑节能相关法律法规的执行
国家是领导国民进行建筑节能的主要方面,因此,在建筑节能活动中,国家应该发挥其宏观调空作用,做好相应的领导工作,为我国建筑节能的顺利开展提供基础。另外,尽管我国制定了关于建筑节能的相关法律法规,但是我国建筑节能法律法规体系建设仍不是很完善,而且还存在着众多的漏洞,这些漏洞的存在给我国建筑节能工作的开展带来了阻碍。因此,国家在发挥政府宏观调空作用的同时,引导并促进建筑节能相关法律法规的制定与执行,为我国建筑节能工作的开展提供法律依据。
2.3 重点开发建筑节能技术, 构建节能技术创新机制
建筑节能的开展除了要进行国家法律法规的建设外,还要在技术科技方面取得重突破,重点发展应用建筑维护结构节能成套技术, 尤其是高性能复合墙体的研究开发。因此,国家和有关企业应该加大对建筑维护结构节能成套技术的研制与开发,加大资金投入,为我国开展建筑节能项目提供技术支持。另外,还要构建节能技术创新机制建设,有了一定的技术创新机制作保障,我国建筑节能技术水平也会取得长足的进步。重点开发建筑节能技术, 构建节能技术创新机制是我国建筑节能的重要步骤。
2.4 提高全民建筑节能意识
建筑节能并不是个人的活动,它是需要全国各族人民的共同参与,因此,在进行国家建筑节能项目活动时,应该加强对全民建筑节能意识的培养,提高他们建筑节能的自觉性,提高全民建筑节能意识,让全国人民参与到建筑节能的活动中。另外,建立科学的能源利用监督评价体系,对于建筑工程施工中出现的关于违反国家建筑节能法律法规的现象进行制约和监督,保证国家建筑节能法律法规顺利实施。另外,还要对家庭能耗进行一定的约束和制约,并制定相应的奖惩措施,保障家庭能耗能够适应国家建筑节能号召,提高广大居民降低家庭能耗的积极性、主动性。
3 总结
物联网大背景下,加强对建筑能耗的管理不仅仅可以促进我国能源消费行业的重大改革,还可以改善人们生活环境,提高人们生活质量与水平。然而,实际情况是,我国建筑能耗居高不下。因此,我们应将建筑节能作为全国建筑领域内的一项紧迫的战略性任务,并且尽快制定并出台相关的政策、法规,限制能耗水平,为建筑节能工作的推进提供良好的法律环境;同时鼓励科研单位对新型节能技术的研究与开发,加强新型节能建材的生产与应用,以推进我国建筑节能工作。我国在建筑能耗管理方面积累了丰富的经验,取得了重大进展,但是在实际的建筑能耗管理过程中,不少问题仍然存在。有关部门及人员应该深入研究我国在物联网大背景下建筑能耗管理发展现状,针对出现的问题提出相应的解决策略,为我国在物联网大背景下建筑能耗管理的进一步发展提供借鉴与参考。
参考文献:
[1]李仕国,王烨.中国建筑能耗现状及节能措施概述[J].环境科学与管理, 2008(02).
[2]司小雷.我国的建筑能耗现状及解决对策[J].建筑节能, 2008(02)
[3]窦媛,郭汉丁,葛继红,程永贵.国内外建筑节能实施过程管理实践研究分析[J]. 建筑节能, 2009(11).
[4]蔡维兴.浅谈建筑节能设计中技术控制措施[J].广东科技, 2009(03).