物联网的精髓是“低成本”

　　物联网推广的第一步，就是要寻找低成本实现的途径，聚集起“量”，才能让物联网应用具备一个初始推动力，

　　本报记者 许泳

　　目前，节能减排、食品安全以及社会智能化的目标越来越高，物联网又已经被烘托到了“箭在弦上不得不发”的态势。如何起步？首先应建立数万亿终端，再用现有的信息技术将其连接成一个庞大的系统，如果连量都上不了，物联网最多也就是个局域传感网。那么第一步，就是要寻找低成本实现物联网的途径，聚集起“量”，才能让物联网应用具备一个初始推动力，然后边应用边解决很多关键问题，比如安全问题、核心技术问题等，从而进入良性循环。

　　物联网不是奢侈品

　　物联网进入人们视线之初，媒体总爱拿上海浦东机场来作为应用范例，在那里，由两万多个传感器节点构成了一套“物联网”飞行区周界防入侵系统，其智能化程度令人惊叹，不仅可以通过传感器节点探测出入侵者所在的区域，还能探测到侵入者的动作姿态，系统再通过对这些信息的判别，来采取不同的警告方式。

　　然而，上海浦东机场改造中采用物联网传感安全防护设备总额高达9000万元人民币，如果全国200多个民用机场都加装以上设备将需要上百亿元，物联网真是奢侈品吗？

　　“物联网得以推广，低成本是很重要的推动力。只有低成本物联网才具备复制的价值。” 中科院研究生院泛在与传感网研究中心副主任赵壮说出了他的理解。其实，仔细分析一下那些具备物联网应用雏形的行业，都是聚集了雄厚资金的领域，或者是非用不可的行业。怎样让物联网深入人心，从奢侈品变成日用品？降低物联网成本是关键。

　　目前业界的共识是，如果把物联网分成感知层、传输层、应用层三层架构的话，中间的传输层最成熟，可以借用互联网、移动通信网、广电网等现有基础设施，但是感知层和应用层则相对单薄。那么如何从感知层和应用层着手降低成本呢？

　　目前，最下层的感知手段并不丰富，已有的感知手段性能也有限。为了实现物联网，感知层目前要达到的程度是仿生，利用多种传感手段的结合，把人的肢体器官能感知的范围延伸，并增加灵敏度。“千里眼、顺风耳”在物联网中的理解大致如此，甚至这些感知设备还能感受到生物所不能感知到的事物。赵壮分析说：“要配合使用各种各样的传感器，并将算法进行提升，才能提高前端感知设备的性价比。”除了感知终端外，无线传感网的关键技术内容包括动态拓扑下的低能耗组网技术、传感器组网传输制式、协议栈跨层优化技术、协同信息处理技术、无线传感网技术标准等。攻克了这些关键技术，才能批量化复制物联网示范项目。

　　应用层方面，打造统一的通用平台、规避重复建设进一步诠释了“低成本”的含义。

　　“拿机场来举个简单的例子，有的位置其实只需要一个摄像头就够了，那么选取最好的角度，选择一家供应商来建设足矣，而不是像现在某些地方到处都是不同部门的摄像头。这样不仅能降低成本，还能联接各个应用系统，把感知数据信息用到极致。但这样做的前提是系统要统一规划，信息共享便利。”赵壮介绍说，除了传输层上的成本节约外，上层服务平台使业务部门的内部信息能够共享，统一标准、统一系统，也是一种低成本运营的方式。

　　机场成为物联网根据地

　　如今，无锡机场也开始了“感知机场”的建设。无锡堪称中国物联网应用发展的翘楚，通过洞察无锡物联网业界的脉动，不难发现物联网建设最新的走向。

　　为什么大家都不约而同地把机场作为切入点呢？

　　“首先，机场的要求高，能够充分显示出物联网的功效；其次，机场在相对封闭的区域内，更好部署相关建设，如果一上来就做城市级的系统，业务需求比较分散，很难形成合力，物联网现在最缺的是示范样本，要有真正深入人心的作品。”赵壮对此颇有体会。他的另一个身份，是无锡泛联物联网科技股份有限公司（以下简称泛联公司）总经理，这是在去年11月，由无锡市最大的国有独资金融投资集团国联集团和中国物联网研究发展中心共同投资成立的一家专注于物联网研发和应用的公司。

　　无锡“感知机场”的项目，就是由无锡机场、中国物联网研究发展中心、中国民航大学、泛联公司一起调研、设计、开发的，去年年底刚刚立项。

　　机场是一个城市的窗口和名片，我国有机场160余个，2020年前还要新建100个左右，据统计，国内运营的166个机场中，大约有近70%的机场亏损，100万至300万人次旅客吞吐量的机场基本盈亏各半，100万人次旅客吞吐量的机场除个别机场盈利外基本亏损。航空服务的特殊属性，决定了无论何时都要将安全摆在首位。安全落实到机场头上，不但包括我们通常所见的安全检查、机坪的围界、候机楼内的巡视，还包括为应急准备的消防、医疗、公安力量，防范机场附近的鸟击、风筝以及其他任何干扰正常飞行的飞行物。同时，机场还必须为旅客提供高标准的服务。这些都带来了极大的成本压力。

　　相比之前浦东机场的物联网应用项目而言，无锡“感知机场”的最大亮点就是通过低成本来实现，尽可能打造一个全面的解决方案。为此，项目组对无锡机场五个核心部门全部调研，以前，这五个业务部门都有各自的内部信息系统，但它们的感知系统是孤立的，信息无法共享。“现在要做的是，通过全面感知、智能处理和统一平台，协助机场管理者和航空公司实现安防预警信息的有效共享和协同应急，完成对所辖资产和服务客户的可视化管理。”赵壮介绍说，只有这样，才能全面杜绝安防漏洞，提高管理效率，低成本运营物联网。

　　泛联公司现在的一个研究重点，就是建设上层的通用开放平台，把信息技术和物联网结合起来。该平台借鉴了中间件的做法，抽象业务流程，尽量做到规范化，提供相应接口，不光在机场，还在环保、监狱、金融行业都可以用，只有这样，成本才能降下来。

　　几个月前，工业和信息化部正式批准“机场围界传感器网络防入侵系统技术要求”行业应用规范标准立项，项目编号为2009-2807T-SJ。该标准内容包括：机场防入侵系统采用的传感器网络前端探测设备、传输方式、供电方式，气象信息如何在防入侵系统中使用，防入侵系统中的信息处理、协同融合、报警提示、报警处理，以及防入侵系统中的照明、视频、音频联动。应用规范标准的确立非常重要，以此为基础，才能使物和物之间“语言相通”，不仅消除了沟通上的障碍，也是降低成本的有效方案。

　　目前，物联网概念已经得到了广泛普及，而要应用得以普及，尚需时日，成本将成为一道坎。

　　链接

　　让我们通过实际案例，来看看感知机场如何实现物联网应用。

　　“感知机场”的“器官”

　　定位系统

　　通过智能卡、RFID、生物识别和牌号识别等手段实现对机场工作人员、车辆、飞行器、物资、行李等目标的统一标识和智能管理，协助机场管理者和航空公司实现资产和客户的“可视化管理”，杜绝可疑人员、车辆和行李进入敏感区域，全面提升机场安保水平。

　　泛联“感知机场”定位系统采用了目前国际上最先进的WSN传感网技术，通过安全、准确的识别来区分移动人员、物体及车辆，将管理系统中的个人信息、物体信息和现实中的每个人、物一一对应。

　　定位系统根据区域的特征设置组网策略，保证定位信号全区域覆盖无死角。可根据业务需求机动设置定位器，满足各种突发情景的需要。中央监，根据业务需求分发给各定位区域，实现“监控层与业务层”的有效结合。

　　系统后台预先设定室内应有人员，当室内非授权人员进入或离开定位区域时将自动产生系统告警。针对机场可划分定位区域，每个定位器根据需要设定小范围覆盖半径，全覆盖整个区域。根据定位信号，描绘出人员实时行动轨迹，行动轨迹记录在智能管理系统中，可查询、可回放。

　　围界安防系统

　　该系统通过电子围栏、复合传感和智能视频相结合的手段对机场周边围界和场内重要区域进行全天候、全方位监控，降低误警率，提高智能化安防水平。

　　针对传统防入侵系统的弊端，例如无线抗干扰能力差、对入侵行为判断不清、受天气环境影响严重等，在“感知机场”围界安防系统中得到了完善的解决。系统包含前端入侵探测子系统、气象探测子系统、传输供电子系统及监控中心子系统。

　　传感器网络防入侵探测系统前端由大量探测器节点组成，自治组网，无人值守。系统运行实现协同探测、智能识别、融合报警及声光、视频联动。系统对机场围界进行全天候、全天时动态智能感知，具备很强的环境适应性和智能性，能将探测分析、阻挡延缓、复核响应相结合进行多手段融合，可依据具体任务按需裁剪。系统还能依据气象信息自适应调整探测设备参数，实现防入侵功能的鲁棒性自学习提高。

　　围界安防系统可完成机场围界入侵目标检测、识别、定位与跟踪，并能准确区分入侵行为与非入侵行为，同时可消除漏警，将因风、雨、雪、雾、冰雹、白天、黑夜或地形条件以及植被等因素导致的虚警，以及动物、飞机、汽车等非入侵者引起的误警降到最低。具有多种探测原理的前端探测手段协同综合工作，前端探测器安装不受地形地貌影响，可依附围栏悬挂式安装，也可埋地式安装。周界防入侵报警信号能通过监控中心的数据处理平台，联动监控中心的视频服务器，调用相关图像。围界安防系统还可实时监控所有设备的运行状况，提供有效管理的系统监控、调试、诊断工具，保证系统维护管理简明、方便、有效，具备集中进行管理能力。

　　智能视频监控系统

　　系统可任意设置防区形状和景深，对环境自动适应，通过智能算法实现伪装入侵检测和误警滤除，可对机场的人员、车辆、飞行器及跑道等目标进行全面监控和分级报警，降低人工干预强度，提高智能监控水平。

　　智能视觉分析技术是当今视频监控产业内最先进的一项技术，它将计算机仿生学领域的成果融合到传统的视频监控系统中，自动检测监控场景中的非法入侵、非法翻越的目标对象，并触发告警，实现事前预警、实时告警的主动式安全防范监控。智能视频监控系统实现了24小时的高度可靠的自动检测，提升了监控场景的警戒强度，增加了安全防范的等级。

　　智能视觉分析模块嵌入到前端设备的DSP中运行，从而使它们具有了计算机视觉能力，可以对视频里的每一寸画面进行自动监控，有效地增强传统视频监控的自动检测能力，提升警戒强度，提高监控效率和自动响应报警，从而实现7×24全天候的持续监控或者针对重要时段的无人值守监控。

　　相对于传统的防盗报警器、监控和录像系统等安防系统来说，其实“感知机场”智能视频监控产品的实际部署成本更低且更易于使用，非常适合用于机场、监狱、银行等需要高度安全防范的场所。

　　综合信息平台

　　物联网应用平台构建面向业务部门的统一信息共享和管控中心，自动识别警报级别，进行安全风险自动化管理，建立顺畅的信息发布和公告渠道，统一调度指挥和应急指挥系统。

　　“感知机场”物联网平台采用了组件化的设计思路。组件是能够独立设计、独立开发、独立部属、独立管理的功能实体。平台范围的组件分为两个层级：平台基础组件和高级业务组件。

　　平台基础组件又分为客户端组件和服务端组件。客户端组件例如资源树、列表、属性页、拓扑等，属于常规的各类应用基本上都需要的功能组件。服务端组件又分为业务组件和基础设施组件；前者是实现业务流程和业务逻辑的组件，我们按照面向服务的思路进行组织和设计，例如配置服务、事件服务等；或者是与业务无关的纯粹技术性的组件，例如名字服务、通知服务等。

　　高级业务组件是一组平台基础组件的集合，具备大块的、完整的功能。例如车辆、人员定位组件，其业务功能是实现移动物体的测量、定位、轨迹展示等功能。高级业务组件实际上是一个个独立的系统或产品，但是业务性体现的不够强烈，因此具有一定的普适性。例如车辆人员定位可以用到机场、监狱、智能建筑等多个行业。（无锡泛联物联网科技股份有限公司提供素材）