趙振越

編者按：近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模應(yīng)用讓人們?cè)絹?lái)越多地感受到它給生活帶來(lái)的變化。有數(shù)據(jù)表明，到2020年，全球?qū)⒂?60億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，市值將達(dá)3000億美元，未來(lái)有望達(dá)到萬(wàn)億美元級(jí)別。根據(jù)PROGRESS的調(diào)研報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵戰(zhàn)場(chǎng)將逐漸從可穿戴、運(yùn)動(dòng)/健康轉(zhuǎn)為智慧醫(yī)療、智慧城市和車(chē)聯(lián)網(wǎng)。為此，本報(bào)推出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系列報(bào)道，從多個(gè)維度探討物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

智慧城市的理念就是把城市本身看成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，城市中的市民、交通、能源、商業(yè)、通信、水資源構(gòu)成一個(gè)個(gè)子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)形成一個(gè)普遍聯(lián)系、相互促進(jìn)、彼此影響的整體。借助新一代的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)，通過(guò)感知化、物聯(lián)化、智能化的方式，將城市中的物理基礎(chǔ)設(shè)施、信息基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施有機(jī)連接起來(lái)。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，伴隨著智慧城市及物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的如火如荼，再一次被推上風(fēng)口浪尖。

智慧城市的基本要求是城市當(dāng)中物物相連，每一個(gè)需要識(shí)別和管理的物體上，都需要安裝與之對(duì)應(yīng)的傳感器。

智慧城市催生傳感器產(chǎn)業(yè)千億級(jí)市場(chǎng)

智慧城市的出現(xiàn)是基于2008年IBM提出的“智慧地球”理念，隨后引發(fā)了智慧城市建設(shè)的熱潮。

中國(guó)智慧城市的發(fā)展是城鎮(zhèn)化發(fā)展與新技術(shù)革命共同碰撞的結(jié)果。從長(zhǎng)期來(lái)看，中國(guó)城市巨大的存量治理和精細(xì)化發(fā)展需求意味著智慧城市建設(shè)存在巨大潛力。截至2018年，中國(guó)智慧城市市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至7.9萬(wàn)億元，預(yù)計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10.5萬(wàn)億元。2016—2021年年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為60%，預(yù)計(jì)2021年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到18.7萬(wàn)億元。

智慧城市的基本要求是城市當(dāng)中物物相連，每一個(gè)需要識(shí)別和管理的物體上，都需要安裝與之對(duì)應(yīng)的傳感器。隨著智慧城市及物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大力推進(jìn)，傳感器產(chǎn)業(yè)將會(huì)形成一個(gè)千億元級(jí)的市場(chǎng)，在智慧能源、智慧交通、智能安防等城市生活各個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)智慧城市的實(shí)質(zhì)性建設(shè)與試點(diǎn)規(guī)劃工作已經(jīng)在逐步展開(kāi)。

在智慧城市的諸多應(yīng)用場(chǎng)景中，如智能安防、智慧交通、智慧路燈、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用了大量的傳感器。

傳感器在智慧城市建設(shè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用

1.智能安防助力智慧城市建設(shè)。智能安防的幾大類(lèi)產(chǎn)品都應(yīng)用到了傳感器技術(shù)。例如，監(jiān)控?cái)z像中CMOS圖像傳感器是光學(xué)傳感器最熟悉的應(yīng)用，紅外報(bào)警器、煙霧探測(cè)器、燃?xì)鈭?bào)警器等在民用和工業(yè)安防中被大量使用。傾角傳感器在現(xiàn)代安防中有廣泛的應(yīng)用，作為一種安全保障元件，傾角傳感器能在發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)檢測(cè)、發(fā)出警報(bào)，以免危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大。在現(xiàn)代安防中，傾角傳感器多應(yīng)用于無(wú)人機(jī)和智慧井蓋。

2.智慧交通提升城市安全、疏解擁堵。裝有射頻識(shí)別系統(tǒng)的車(chē)載ETC可以大大節(jié)省汽車(chē)在高速排隊(duì)付費(fèi)的時(shí)間，提高效率緩解擁堵。裝有ADAS系統(tǒng)（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的汽車(chē)，利用安裝于車(chē)上的各式各樣的傳感器，在第一時(shí)間收集車(chē)內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)及動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等技術(shù)上的處理，可以在最快的時(shí)間察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)。智能車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)的智能路側(cè)終端，其傳感器就像我們的眼睛，能“看到”往來(lái)車(chē)輛、行人的運(yùn)動(dòng)和道路的濕滑狀態(tài)，還能與路口的紅綠燈控制系統(tǒng)連接，獲取各個(gè)方向的燈色和剩余時(shí)間;它的耳朵能“聽(tīng)到”安裝了智能車(chē)載設(shè)備的汽車(chē)發(fā)給它的信息;更重要的是它可以用“嘴巴”把得到的所有信息廣播給來(lái)往的車(chē)輛，讓大家協(xié)調(diào)運(yùn)行。

3.智慧路燈成為智慧城市的感知節(jié)點(diǎn)。智慧路燈是智慧城市的載體，是智慧城市信息感知與反饋平臺(tái)。依托路燈網(wǎng)，通信與信息設(shè)施可以進(jìn)行無(wú)死角的網(wǎng)絡(luò)化分布，實(shí)現(xiàn)智慧城市信息全覆蓋，構(gòu)建城市綜合物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。智慧路燈集成監(jiān)控?cái)z像頭、RFID、環(huán)境檢測(cè)等感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智能感知、設(shè)施整合、智能互聯(lián)及智能應(yīng)用。

4.智慧醫(yī)療是智慧城市的重要組成。智慧醫(yī)療利用多種傳感器設(shè)備和適合家庭使用的醫(yī)療儀器，自動(dòng)或自助采集人體生命各類(lèi)體征數(shù)據(jù)，在減輕醫(yī)務(wù)人員負(fù)擔(dān)的同時(shí)，能夠獲取更豐富的數(shù)據(jù)。比如智能醫(yī)療監(jiān)護(hù)將移動(dòng)、微型化的電子診斷儀器，如電子血壓儀、電子血糖儀等植入到被監(jiān)護(hù)者體內(nèi)或者穿戴在被監(jiān)護(hù)者身上，持續(xù)記錄各種生理指標(biāo)，并通過(guò)內(nèi)嵌在設(shè)備中的通信模塊以無(wú)線方式及時(shí)將信息傳輸給醫(yī)務(wù)人員或者家人。移動(dòng)生命體征監(jiān)測(cè)可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的約束，既方便了被監(jiān)護(hù)者，又可以彌補(bǔ)醫(yī)療資源的不足，緩解醫(yī)療資源分布不平衡的問(wèn)題。遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由監(jiān)護(hù)終端設(shè)備和無(wú)線專(zhuān)用傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)微型監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)。醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)用來(lái)測(cè)量如體溫、血壓、血糖、心電、腦電等人體生理指標(biāo)。傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線通信方式發(fā)送至監(jiān)護(hù)終端設(shè)備，再由監(jiān)護(hù)終端上的通信裝置將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器終端設(shè)備上，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心，由專(zhuān)業(yè)醫(yī)護(hù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察，提供必要的咨詢(xún)服務(wù)和醫(yī)療指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。2019年5月16日，中國(guó)聯(lián)通、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)宣武醫(yī)院）與河北北方學(xué)院第一附屬醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)一附院）聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了全國(guó)首個(gè)基于5G技術(shù)的車(chē)載CT移動(dòng)卒中單元的應(yīng)用落地。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模大且應(yīng)用活躍，傳感器產(chǎn)業(yè)因物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷落地，而迎來(lái)了巨大的發(fā)展契機(jī)。

國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)積極探索傳感器應(yīng)用新領(lǐng)域

5G時(shí)代的到來(lái)加速傳感器在智慧城市中的應(yīng)用。5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景中，和物聯(lián)網(wǎng)傳感器海量應(yīng)用息息相關(guān)的就是大規(guī)模機(jī)器通信（MMTC）場(chǎng)景，其特點(diǎn)就是連接設(shè)備的數(shù)量巨大，每平方公里可連接100萬(wàn)個(gè)終端，其數(shù)量是4G的10倍，但每個(gè)設(shè)備所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少，且時(shí)延性要求較低，正好滿足智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景。

智慧城市是公認(rèn)的5G重要應(yīng)用場(chǎng)景之一，能夠連接的物體多種多樣，包括交通設(shè)施、市政設(shè)施、水、電、燃?xì)獗淼龋枰休d超過(guò)百萬(wàn)的連接設(shè)備，且單個(gè)連接設(shè)備需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小;智能家居類(lèi)產(chǎn)品種類(lèi)眾多，而每個(gè)產(chǎn)品傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，且對(duì)時(shí)延要求不是特別敏感;環(huán)境監(jiān)測(cè)是低功耗（設(shè)備耗電較少）大連接的應(yīng)用場(chǎng)景之一，通常使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且傳感器種類(lèi)多樣，同時(shí)對(duì)傳輸時(shí)延和傳輸速率不敏感，能夠滿足超高的連接密度。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模大且應(yīng)用活躍，傳感器產(chǎn)業(yè)因物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷落地，而迎來(lái)了巨大的發(fā)展契機(jī)。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于傳感器都有著共同的需求，即智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、低功耗和低成本，其中網(wǎng)絡(luò)化、微型化、低功耗和低成本是傳感器實(shí)現(xiàn)海量應(yīng)用的關(guān)鍵所在。以壓力傳感器和智慧城市場(chǎng)景為例，像城市供排水和消防監(jiān)測(cè)應(yīng)用，可用的工業(yè)壓力傳感器價(jià)格至少在15至25美元上下，從成本上制約了其海量的應(yīng)用，只能有限使用或作為試點(diǎn)工程。為了順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)要牢牢把握商機(jī)，一方面在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、低功耗和低成本;另一方面，要不斷探索傳感器在智慧城市各領(lǐng)域的應(yīng)用，并能夠融合多種技術(shù)形成系統(tǒng)級(jí)的感知解決方案。