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          从物联网走向物网融合新时代

          作者:唐怀坤 责任编辑:刘婷宜 2019.04.12 07:26 来源:通信世界全媒体

          随着宽带、物联网、自动化、智能化的推进,建筑物、市政公共设施、交通工具?#20154;?#26377;固定或移动的物品,越来越多地呈现出现实世界的“物体”与数字世界的“网络”融为一体的趋势。

          在广义上,物网融合是指物体既作为联系的信息终端,又作为网络的接口,同时能够承担一定的操作执行指令。他有3?#32456;?#29616;形式:单工的感知网络,即?#29616;?#24863;应、物品标签信息读取,如FRID、电子标签、金属感应线;单工的执行网络,该设备在数字化网络之前的模拟网络比较多见,设备仅进行执行工作;双工的信息交互网络,通常采用WLAN、蓝牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等,实现信息直接互传。

          从狭义上来讲,物网融合主要指双工的信息交互网络,物品与物?#20998;?#38388;不仅能够直接进行本地信息交互,也可通过广域网交互,同时物品与物?#20998;?#38388;形成网络的代理型信息传输通道。

          把握物网融合的趋势,不仅可以提升网络覆盖深度和广度,还可以加速转变生产、生活方式,提升社会效率,具体体现为通信网络与物理世界的融合、互联网与物理世界的融合、物联网与物理世界的融合。

          物网融合已逐渐布局在智能家居与智慧基础设施装备等领域,此外建筑、?#19994;?#35774;备、电气装备、公共设施的所有有源和无源器件,除具有网络接口更应该具有天线功能,如门窗、电梯、桌椅、灯具、空调、移动终端设备都可以随时随地接入网络。

          物网融合与物联网的区别与联系

          物联网与物网融合在字里皆能体现“物”和“网?#20445;?#36890;过互联网渠道实现人与人、物与人、物和物间的通信,透过现象看本质,两者还存在着不同之处。

          物联网顾名思义,是物物相连的互联网。一是物联网的核心和基础仍然是互联网,也是在互联网基础上的延伸和扩展,物联网信息需要通过互联网进行互通;二是其用户端从人与人之间的行为程序、流程、管理延伸,扩展到物品与物?#20998;?#38388;的信息交换和通信,也就是物物相连。

          本文提出的物网融合是物联网的升级版,物联网是实现物品的连接,将“网”作为“物”的附加,而在未来5~10年间的发展趋势是物与网将融为一体。“物”既是网络的终端(地址标识,物联网范畴),也是提供连接的通道(移动通信天线、宽带接口,移动通信范畴)。数字世界?#26469;?#20110;物理世界,物理世界通过数字世界变得更有效率。

          物网融合的五大展现形态

          网络与建筑物的融合

          以楼宇的网络覆盖为例,当前将实施智能化、室内分布和微站的一体化规划设计,“一次进场,一次施工,同步建设,共享使用”降低了整个方案的投资成本,总体节省建设成本20%以上,实现了良好的经济效益和社会效益。在未来建筑设计中,除“建筑、结构、水、暖、电?#20445;?#36824;应考虑“网?#20445;?#23454;现“建筑、结构、水、暖、网、电”五大专业维度。此外,在网的设计中要具备有线网络、无线网络、物联网的覆盖,而不只是单纯预留埋管,因为随着建筑工业化的发展,建筑构配件预制化,传?#36710;?#39044;埋管形式已无法满足需求,而变成了每个物品自身应具备的网络功能,建筑构配件自身具有网络载体。可见光通信最高速率可以达到10Gbit/s。

          带宽受到基站与基站的间距、建筑物的密度两大因素制约。随着5G的商业化,无线接入站点的间距越来越小,未来所有建筑部件皆需要与网络设施实施“同步设计、同步施工、同步验收”。当前是通过建筑施工完工后的综合布线的形式解决,但随着工业化建筑、装配式建筑、节约投资极大地降低了投资成本,以建筑领域物网融合为例,在建筑设计的过程中,将智能化与室内分布和微站同步建设,在某次实验中一是可节省室内分布投资20100元,每平方?#33258;?#20215;可节省0.718元,比传统方式降低20.7%,室内分布总投资8.9万元;二是可节省微站投资42000元,比传统方式降低22.6%,微站总投资14.4万元。

          在智慧管线建设中,管线位置、埋深、类型等错综复杂,城市地下管线存在“九龙治水”现象。城市建设的快速发展也呈现出各种隐患,管线迫?#34892;?#35201;具备网络定位、环境感知、流量控制功能,而随着综合管廊的推广应用,管线的网络化、智能化水平将大大提高,GIS定位+BIM应用使地下管线3D可视化,管廊内同步覆盖网络信号可随时感知管廊内的环?#24120;?#36828;程控制线路关键节点和收集数据,可以说未来城市的地下管线管理方向就是“管、网融合?#20445;?#20854;本质是物网融合。

          网络与交通设施的融合

          工业化时代,灯杆仅作为交通照明使用。如今数字经济时代,中国部分城市正在推动智慧灯杆建设,在基础设施上考虑“物网合一?#20445;?#28783;杆承载了无线基站、Wi-Fi热点、各类传感器等功能,如安防功能,通过摄像?#26041;?#34892;实时监控,可以有效地查看交通实况、火灾情况,加强公共设施保护防盗;Wi-Fi功能,为市民提供上网服务和公交车定位服务;传感器可以采集实时环境数据,把温度、湿度等实时的气象数据播放在广告屏上,方便市民出行。 在未来,智慧灯杆可以加装基站,如4G、5G?#21482;?#36890;信基站,使其具备互联互通、全面感知、智能协同的功能,而且可以与车联网互通。专?#20197;?#20272;未来三年全球智慧路灯市场规模将超过500亿元,由于城镇化及智慧城市的建设发展,预计中国市场智慧路灯规模将超过200亿元。

          以无人驾驶为终极目标的智能网联汽车发展要经历“路网合一、车联网、无人驾驶?#27604;?#27493;走,同时也是汽车与网络融合的过程。智能化道路是道路沿线的网络覆盖,实现道路与网络合二为一,使每个交通工具都能在路面上随时随地接入网络,城市道路可以通过路灯?#24605;?#27979;到各种交通工具的流量、速度和行人行为,这是无人驾驶的前提。车联网使汽车成为终端的一部分,汽车之间组成本地“雾计算”集群,使汽车可以与附近的车辆进行通信,以保持合理差距,提供车速、变道通知。无人驾驶最重要的不是汽车本身的智能化,而是汽车之间的信息交互网络,包括本地交互和远程交互,具备以上两个条件,无人驾驶才能称得上?#21069;?#20840;、可靠的。

          城市中的公共停车位加装感应功能,使停车?#24576;?#29616;为网络空间上的“有”“无”符号,并能够和数据结合形成停车管理新模式,城市的设施表面?#35789;?#29289;品,本质是网络世界上的一个终端、数据世界中的一个符号。

          网络与家居环?#36710;?#34701;合

          艾瑞咨询《中国智能家居行业研究报告》数据显示,中国智能家居市场规模到2020年将达到5819.3亿元。当前家庭中的厨房电器、取暖设备、采光设备、卫生设施、客厅?#19994;?#37117;可以实现与通信网络互联互通,不再是传统意义上的家居用品。智能冰箱、智能空调、智能洗衣机、智能影音数码(智能电视、智能音箱)等占比超过40%,在电气化、数字化技术基础上向网络化、大数据又迈进了一步,而?#23452;?#30528;人工智能技术的发展,呈现出人机交互、智能语音的趋势,成为物网融合的先锋。

          网络与工厂车间的融合

          世界工业发展经历了近300年的蒸汽机时代、电气化时代、模拟电路时代、数字化时代,如今工业互联网、工业物联网已经深入人?#27169;?#25968;字通信网络已经与车间、流水线、数控机器实现了紧耦合,特别是在工业机器人广泛使用的汽车制造、?#21672;业?#21046;造行业,整体流水线就是“网络+机器臂?#20445;?#24456;少再需要人工干预。而实现无人车间需要“物网合一?#20445;?#35201;先通过传感器进行感知并进行数据上传,然后经过机器网络互联,实现自动化的控制。流水线实体与网络同步建设,数字化制造技术将OT和IT融合。值得一提的是数字孪生工厂,该工厂将变成一个巨型的3D打印机,使数字孪生的设计变成实物。

          网络与移动交通工具的融合

          车联网将重新定义汽车,成为无人驾驶的基础设施,因为没有车联网的无人驾驶无法规模化推广,只有当车辆与网络融为一体,车辆成为一个信息收、发网络的终端,才便于将距离几十公里的同时行驶的车辆通过控制系?#21576;?#29616;自动推荐式路线、灵活调度,达到交通效率最优模式。在此基础上,通过人工智能技术将机器视觉通过激光、雷达、摄像头等实现车辆对环境数据的采集、分析、判断、执行,所有其他的移动交通工具的生产都可以?#25569;?#35813;模式,包括客车、公交车、货车、无人快递车、无人驾驶道路清扫车等,通过不同种类的车辆进行交互,实现交通工具之间的本地边?#23548;?#31639;式的灵活调度、安全行驶。

          特?#20272;?016年发生的事?#26102;?#26159;典型案例,由于后方车辆将前方的拖?#19968;?#36710;上的图案识别为蓝天?#33258;?#21644;路牌,而径直撞了上去。显然,如果前方货车实现了车联网,两辆车就会自动在几分?#21448;?#21069;捕捉到对方位置,在相聚几百?#23383;?#21069;进行信息交互、变道避让。

          未来无人驾驶汽车的安全,第一层是车身毫米波雷达、机器视觉系?#24120;?#33258;动避让、主动刹车系?#24120;?#36827;行近距离安全防护;第二层是车联网实现车与车信息交互的安全保护,实现中短距离的安全防护;第三层无人驾驶技术?#28798;?#22260;环境数据分析后的快速判断系统和在紧急情况下提醒驾驶员接管,实现长距离的安全防护。无人驾驶普及的前提是车网融合。

          物网融合的社会价值与愿景

          物网融合推动通信产业网运分离

          随着我国数字化、“互联网+”、城市光网、农村宽带覆盖等深入推进,电信产业基站数量、网络规模越做越大,但是建设和维护成本也在不断攀升,网络重复建设成本问题依然?#29616;兀?#21516;时伴随提速降费政策的深入,虽然业务的总量在增加,但是在现有模式下利润增长空间已非常有限。

          物网融合的推进、CO机房DC化也将会使5G乃至6G网络建设中“数据?#34892;?#31471;”“最后一公里”两端全部交给社会,而多?#20197;?#33829;商重复建设的网络也许未来将彻底整合成一张网,各类基站、小区接入等变?#23665;?#31569;开发商的配套能力。实施三同?#25509;?#30005;信基础设施公司进行?#36234;友?#25910;,推?#20449;?#26449;普遍通信网络服务基金,实现规模经济、普遍服务、公共产品化,类似电网、城市自来水管网。网运分离促使电信运营商、互联网企业、虚拟运营商、国外电信运营?#35848;?#31867;市场主体一起竞争,真正变成业务创新运营平台(国家发电信业务运营牌照),专注于面向各行各业用户、大众消费者提供各类电信创新服务,促进社会生产、生活深度数字化、信息化,而电信基础设施公司变成类似“机场”为这些企业提供“通道服务?#20445;?#26368;后实现云计算,就像“自来水”一样按照流量收取这些电信业务创新公司的服务费,而客户向这些提供服务的电信创新服务公司缴费。

          物网融合助力打造中国特色的数字智能社会

          数字经济的下一步演进方向是智能经济,物网融合是数字经济发展的成熟形态,它必然是人工智能的基础;网络强国不仅体现为网络速率、网络时延等网络自身指标的提升,还要利用网络技术提高生产效率与生活效率,改善生活方式。

          当前互联网创业大潮、共享经济业务模式创新遇到了很多波折,在这些波折的背后是违背经济规律的超前部署,如共享经济,如果物网已融合,变成了基础设施,而不是恶性竞争,则给社会带来的价值更大。如今,我国数字经济的建设已经渗透到各行各业,移动支付已经处于世界领先地位,物联网、车联网、BIM建筑、CIM城市、行业智慧化建设也在逐步推进,形成了中国特色的数字智能经济模式,为我国取得了在数字智能社会的产品核心竞争力、商?#30340;?#24335;核心竞争力、产业链的核心竞争力。

          物网融合助力人工智能社会早日到来

          众所周知,随着人口?#29421;?#21270;、社会生产生活成本的攀升,国民经济不断增长的前提是生产效率的不断提升,而传?#22330;?#20154;工+机器”的工业制造模式已经让生产力接近天花板。在物网融合模式下,可以逐步减少人的全部体力劳动乃?#33391;?#21333;脑力劳动,改变传统企业的成本结构、社会运行成本结构,使生产效率产生增长拐点。同时,人工智能带来社会生产效率的指数式增长可以将“按需索取”的共产主义理想变为可能,人的健康、知识、素?#39542;?#22312;摆脱繁重重复的简单劳动中彻底解放出来,形成人控制机器的全新生产关系。

          来源:《通信世界》?#21448;?019年4月15日刊

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