物联网技术应用前景分析

2012-08-08解自国颜礼松严仕新

电子工业专用设备 2012年1期

关键词：图像处理联网

解自国，颜礼松，严仕新

(1.南京电子技术研究所，江苏南京 210039；2.苏州物联网应用技术委员会（筹），江苏苏州 215124)

物联网是一个新兴的战略性产业群。物联网现已是当今最热门的科技用词。然而，真正理解物联网技术的人不是很多，也可以说非常少。

何也，其一，全世界目前对其还没有一个科学的定义，只有一个广义的概念；

其二，垄断行业（如三网，指互联网、有线网和无线网）的争执不休，从而导致网络的平台难以建立；

其三，核心的视觉技术、图像处理技术和软件整合技术还有待进一步地攻破。但是物联网技术的广泛应用必将改变人们的生产、生活方式，使社会向一个更加文明、更加公正、更加安全、更加透明的方向发展成为不可阻挡的历史潮流！

那么何为物联网呢！它对人们的生活究竟能带来多大的变化呢！下面我们就这一问题从技术的层面上进行简要的分析。

1 物联网技术

物联网是将各种传感器通过系统集成技术、图像处理技术和卫星通信技术连接起来组成的人、物对话网。它由传感器、系统集成、图像处理和卫星通信等四大技术组成。其中传感器执行感知任务，图像处理执行视觉功能，系统集成执行数据交换，卫星通信为交换平台。其核心为图像处理。目前传感技术、系统集成技术和卫星通信技术相对成熟，图像处理技术是物联网的技术瓶颈。只有图像处理技术的相对成熟，才能达到人、物对话的目的。

综合来说，物联网是一个由各种感知系统、图像处理系统和通信平台构成。在这里目前这一技术的最大难题是图像的分析和处理。

在图像处理领域，现主要有傅里叶氏分析法、灰度相关法、矢量分析法、拓朴法、固态建模法、模式识别法等等。在每一种主题算法中，又有很多辅助算法，如近邻法、聚类法、监督法、特征等等。每一种算法就是一个处方，针对不同的病情，采用不同的药进行医治（算法见图1、2）。

图1 贝叶斯错误分析法

在这些算法中，自学功能的建立是物联网的主要课题和难题。如果这一技术被彻底攻破，一个大同的智能社会就会扑面而来。现苏州德天光学技术有限公司经过大量的实验，已在业界较好地解决了图像识别自学功能的部分技术难题，已在平果和索尼无人生产车间进行应用。

正因为如此，各西方发达国家都投入了大量的资金来研究物联网这一伟大的工程。

图2 矢量分析法

目前，物联网产业在我国还是处于前期的概念导入期和产业链逐步形成阶段，没有成熟的技术标准和完善的技术体系，整体产业处于酝酿阶段。此前，RFID市场一直期望在物流、零售等领域取得突破，但是由于涉及的产业链过长，产业组织过于复杂，交易成本过高，产业规模有限、成本难于降低等问题，使得整体市场成长较为缓慢。物联网概念提出以后，面向具有迫切需求的公共管理和服务领域，以政府应用示范项目带动物联网市场的启动将是必要之举。进而随着公共管理和服务市场应用解决方案的不断成熟、企业集聚、技术的不断整合和提升，逐步形成比较完整的物联网产业链，从而将可以带动各行各业以及大型企业的应用市场。只有各个行业的应用逐渐成熟后，带动各项服务的完善、流程的改进，个人应用市场才会随之发展起来。

物联网概念涵盖众多技术、众多行业、众多领域，试图制定一套普适性的统一标准几乎是不可能的。物联网产业的标准将是一个涵盖面很广的标准体系，将随着市场的逐渐发展而发展和成熟。在物联网产业发展过程中，单一技术的先进性并不一定保证其标准一定具有活力和生命力，标准的开放性和所面对的市场的大小是其持续下去的关键和核心问题。随着物联网应用的逐步扩展和市场的成熟，哪一个应用占有的市场份额更大，该应用所衍生出来的相关标准将更有可能成为被广泛接受的事实标准。

物联网的创新是应用集成性的创新，一个单独的企业是无法完全独立完成一个完整的解决方案的。一个技术成熟、服务完善、产品类型众多、应用界面友好的应用，将是由设备提供商、技术方案商、运营商、服务商协同合作的结果。随着产业的成熟，支持不同设备接口、不同互联协议，可集成多种服务的共性技术平台将是物联网产业发展成熟的结果。物联网时代，移动设备、嵌入式设备、互联网服务平台将成为主流。随着行业应用的逐渐成熟，将会有大的公共平台、共性技术平台出现。无论终端生产商、网络运营商、软件制造商、系统集成商、应用服务商，都需要在新的一轮竞争中寻找各自的重新定位。

物联网将机器、人、社会的行动都互联在一起。新的商业模式出现将是把物联网相关技术与人的行为模式充分结合的结果。中国具有领先世界的制造能力和产业基础，具有五千年的悠久文化，中国人具有逻辑理性和艺术灵活性兼具的个性行为特质，物联网领域在中国一定可以产生领先于世界的新的商业模式。

中国的技术研发水平处于世界前列，具有重大的影响力，中科院1999年就启动了传感网研究，与其它国家相比具有同发优势，该院组成了2000多人的团队，先后投入数亿元在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。

在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。

中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心 (无锡传感网中心)是国内研究物联网的核心单位。

2009年9月8日温总理调研无锡时，对该中心高度关注，提出把传感网络中心设在无锡、辐射全国的想法。

国务总理温家宝指出：在物联网发展中早一点谋划未来——早一点攻破核心技术。

在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展，尽快建立中国的传感信息中心——感知中国中心。

我国政府在“十二五”期间将投资4万亿元重点支持战略新兴产业的发展，而物联网产业居于其中的首要和重要地位。

“十二五”物联网规划的一大重点：推进物联网新兴产业群的科技创新。随着物联技术的日趋成熟，已入世多年的中国自然也表现出了一个发展中大国应有的姿态，自上而下掀起了一股强大的物联网的风潮，而挺立潮头的，自然是中央和各级政府、以及众多的充满社会责任感的企业、团体、组织，甚至个人。可以预见的未来，国内物联技术的热潮还会持续高速、甚至爆发性地增长。

2 物联网目前存在的问题以及解决的方法

物联网的发展就全世界而言，是在同一起跑线上，但就如何应用，却偏离轨道。因为人们习惯思维的作用加上三网财团的绑架，因而总是想利用现有的三网来充当物联网的平台。有这样的想法的人主要是从自身的利益出发来考量的。殊不知三网的核心技术都掌握在洋人手里，再者，三网的本身从技术层而来讲，如果成为物联网的载体，那就意味着现有的设备面临大量淘汰，与其淘汰大量的设备，向洋人交纳巨额的标准费，不如借助我国现有的成熟通信卫星这一平台作为物联网平台更为有利。因为通信卫星和雷达技术我国是完全拥有知识产权和成熟的技术。另外三网还有一个致命的伤，那就是要受到地域和空间的限制，不利物联网的开放式的发展。倘若国家如果将北斗计划和物联网作通盘考虑，那么我国的物联网的发展速度将是不言而喻的。

目前我国物联网的发展是处在两头热、中间冷的状态，即国家政策层面热，市场概念炒作热，职能部门冷的这种怪现象；其主要原因是，利益分配的问题。政策引导上也缺少主线。名词定义缺失，导致概念模糊，意识混乱。这里也是利益集团把握政策话语权所致。

针对以上情况。我国应该着手如下事项的制订：

第一，应迅速成立专家小组，明确物联网的定义，确定战略方向，让人们对此有清醒的认识。

第二，要迅速将物联网与三网分离，让卫星通信系统成为物联网的平台。停止不必要的争论，脚踏实地地做实事。

这样其一可以有效地扼制国外对高科技的垄断，其二，让我国的物联网能够形成一个独立的，完全由自已的知识产权的所建立的网络，从而减少国际间的知识产权间摩擦。增强我国在国际上的话语权。从国家安全上来考虑也应如此。

3 物联网发展的方向和应用前景

物联网的发展在我国目前是一些散兵游勇式的不着边际的企业炒作，这些企业本身什么是物联网就搞不清楚，只是为在股市圈钱而已。即便是无锡的物联网研发中心也只是在各种传感器的基础做一些系统集成而已，核心的图像处理技术还是一片空白。要想达到人、物对话的目的还是路漫漫。

真正如果把感知器材和视觉器材通过系统有效地集成后，采用卫星为载体，雷达为中继，而组成的物联网，那必将改变人们的生产、生活方式，将事物的不同的空间和距离拉近到一个可视、可控的空间和环境进行活动成为可能，这样一个前所未有的文明的、公正的、高效的、透明的、廉洁的、安全的社会就会到来。

因为物联网可以将三网的虚拟空间变成一个可见的、可查的、可追诉的空间，让“受贿者”无处可逃，让“犯罪者”无处可钻。只要一进入物联网，你的所有资料将会进入网络状态，包括时间、地点、历史和行为方式等。

现简要举例说明如下：

例1.智能小区物联网。一个标准的智能小区物联网，可以不用保安就可以监视小区内的车辆运行和人员流动的真实情况，如果犯罪行为的出现，物联网就可以将犯罪的行为特征进行提取（包括进行何种犯罪、人物特征和去向），直接报送快速反应机关，进行实时抓捕。还有小区的空气质量，环境的温度和湿度，草坪自动撒水等。在这一方面苏州德天光学技术有限公司已取得初步的成效。

例2.智能工厂。一个标准的智能工厂可以利用物联网在办公室里就能监控到生产设备运行的情况，如果出现不良的产出，物联网可以迅速追诉到产线出错的位置，及时通知工程师进行处理。在这一方而苏州德天光学技术有限公司的机器人视觉检测仪，已成功地应用在索尼、苹果和东风的产线上。

例3.高速行驶的列车，在夜间行驶时，车厢内如果出现与人的正常行为的差异性，特别是上肢运动的差异，就可以判断是有犯罪行为的表现，物联网就可以及时通知相关人员进行处理。

例4.2011年7月4日江苏省重大科技成果展在南京会展中心开幕。苏州德天光学技术有限公司的视觉机器人一亮相就立即成为老记们的目标物，《第二天江苏科技报》和《南京日报》就在头版进行了大篇幅的报导，央视也预约对该司进行专题采访。这台视觉机器人有完整的全方位的视觉功能和较完整的自学习功能，她能准确地区别多维物体的对与错，最小分辨物可至12微米，她是世界上第一台视觉机器人，现已应用在苹果、索尼、东风的自动化生产车间。她的成功应用，是物联网发展的重要里程碑，是物联网技术的重大突破，其国家战略意义和社会意义不言而喻。这一图像处理技术与语音识别技术合二为一，必将开创物联网技术的新纪元。