2019-04-12 11:27:34
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隨著寬帶、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化、智能化的推進(jìn)，建筑物、市政公共設(shè)施、交通工具等所有固定或移動(dòng)的物品，越來越多地呈現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)世界的“物體”與數(shù)字世界的“網(wǎng)絡(luò)”融為一體的趨勢(shì)。
在廣義上，物網(wǎng)融合是指物體既作為聯(lián)系的信息終端，又作為網(wǎng)絡(luò)的接口，同時(shí)能夠承擔(dān)一定的操作執(zhí)行指令。他有3種展現(xiàn)形式：單工的感知網(wǎng)絡(luò)，即認(rèn)證感應(yīng)、物品標(biāo)簽信息讀取，如FRID、電子標(biāo)簽、金屬感應(yīng)線;單工的執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)之前的模擬網(wǎng)絡(luò)比較多見，設(shè)備僅進(jìn)行執(zhí)行工作;雙工的信息交互網(wǎng)絡(luò)，通常采用WLAN、藍(lán)牙、ZigBee、LoRa、NB-IoT等，實(shí)現(xiàn)信息直接互傳。
從狹義上來講，物網(wǎng)融合主要指雙工的信息交互網(wǎng)絡(luò)，物品與物品之間不僅能夠直接進(jìn)行本地信息交互，也可通過廣域網(wǎng)交互，同時(shí)物品與物品之間形成網(wǎng)絡(luò)的代理型信息傳輸通道。
把握物網(wǎng)融合的趨勢(shì)，不僅可以提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度和廣度，還可以加速轉(zhuǎn)變生產(chǎn)、生活方式，提升社會(huì)效率，具體體現(xiàn)為通信網(wǎng)絡(luò)與物理世界的融合、互聯(lián)網(wǎng)與物理世界的融合、物聯(lián)網(wǎng)與物理世界的融合。
物網(wǎng)融合已逐漸布局在智能家居與智慧基礎(chǔ)設(shè)施裝備等領(lǐng)域，此外建筑、家電設(shè)備、電氣裝備、公共設(shè)施的所有有源和無源器件，除具有網(wǎng)絡(luò)接口更應(yīng)該具有天線功能，如門窗、電梯、桌椅、燈具、空調(diào)、移動(dòng)終端設(shè)備都可以隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)。
物網(wǎng)融合與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系
物聯(lián)網(wǎng)與物網(wǎng)融合在字里皆能體現(xiàn)“物”和“網(wǎng)”，通過互聯(lián)網(wǎng)渠道實(shí)現(xiàn)人與人、物與人、物和物間的通信，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，兩者還存在著不同之處。
物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。一是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，也是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)信息需要通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互通;二是其用戶端從人與人之間的行為程序、流程、管理延伸，擴(kuò)展到物品與物品之間的信息交換和通信，也就是物物相連。
本文提出的物網(wǎng)融合是物聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)版，物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)物品的連接，將“網(wǎng)”作為“物”的附加，而在未來5~10年間的發(fā)展趨勢(shì)是物與網(wǎng)將融為一體。“物”既是網(wǎng)絡(luò)的終端(地址標(biāo)識(shí)，物聯(lián)網(wǎng)范疇)，也是提供連接的通道(移動(dòng)通信天線、寬帶接口，移動(dòng)通信范疇)。數(shù)字世界依存于物理世界，物理世界通過數(shù)字世界變得更有效率。
物網(wǎng)融合的五大展現(xiàn)形態(tài)
網(wǎng)絡(luò)與建筑物的融合
以樓宇的網(wǎng)絡(luò)覆蓋為例，當(dāng)前將實(shí)施智能化、室內(nèi)分布和微站的一體化規(guī)劃設(shè)計(jì)，“一次進(jìn)場，一次施工，同步建設(shè)，共享使用”降低了整個(gè)方案的投資成本，總體節(jié)省建設(shè)成本20%以上，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在未來建筑設(shè)計(jì)中，除“建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電”，還應(yīng)考慮“網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)“建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、網(wǎng)、電”五大專業(yè)維度。此外，在網(wǎng)的設(shè)計(jì)中要具備有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋，而不只是單純預(yù)留埋管，因?yàn)殡S著建筑工業(yè)化的發(fā)展，建筑構(gòu)配件預(yù)制化，傳統(tǒng)的預(yù)埋管形式已無法滿足需求，而變成了每個(gè)物品自身應(yīng)具備的網(wǎng)絡(luò)功能，建筑構(gòu)配件自身具有網(wǎng)絡(luò)載體?？梢姽馔ㄐ抛罡咚俾士梢赃_(dá)到10Gbit/s。
帶寬受到基站與基站的間距、建筑物的密度兩大因素制約。隨著5G的商業(yè)化，無線接入站點(diǎn)的間距越來越小，未來所有建筑部件皆需要與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)施“同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收”。當(dāng)前是通過建筑施工完工后的綜合布線的形式解決，但隨著工業(yè)化建筑、裝配式建筑、節(jié)約投資極大地降低了投資成本，以建筑領(lǐng)域物網(wǎng)融合為例，在建筑設(shè)計(jì)的過程中，將智能化與室內(nèi)分布和微站同步建設(shè)，在某次實(shí)驗(yàn)中一是可節(jié)省室內(nèi)分布投資20100元，每平方米造價(jià)可節(jié)省0.718元，比傳統(tǒng)方式降低20.7%，室內(nèi)分布總投資8.9萬元;二是可節(jié)省微站投資42000元，比傳統(tǒng)方式降低22.6%，微站總投資14.4萬元。
在智慧管線建設(shè)中，管線位置、埋深、類型等錯(cuò)綜復(fù)雜，城市地下管線存在“九龍治水”現(xiàn)象。城市建設(shè)的快速發(fā)展也呈現(xiàn)出各種隱患，管線迫切需要具備網(wǎng)絡(luò)定位、環(huán)境感知、流量控制功能，而隨著綜合管廊的推廣應(yīng)用，管線的網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平將大大提高，GIS定位+BIM應(yīng)用使地下管線3D可視化，管廊內(nèi)同步覆蓋網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可隨時(shí)感知管廊內(nèi)的環(huán)境，遠(yuǎn)程控制線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和收集數(shù)據(jù)，可以說未來城市的地下管線管理方向就是“管、網(wǎng)融合”，其本質(zhì)是物網(wǎng)融合。
網(wǎng)絡(luò)與交通設(shè)施的融合
工業(yè)化時(shí)代，燈桿僅作為交通照明使用。如今數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，中國部分城市正在推動(dòng)智慧燈桿建設(shè)，在基礎(chǔ)設(shè)施上考慮“物網(wǎng)合一”，燈桿承載了無線基站、Wi-Fi熱點(diǎn)、各類傳感器等功能，如安防功能，通過攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以有效地查看交通實(shí)況、火災(zāi)情況，加強(qiáng)公共設(shè)施保護(hù)防盜;Wi-Fi功能，為市民提供上網(wǎng)服務(wù)和公交車定位服務(wù);傳感器可以采集實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，把溫度、濕度等實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)播放在廣告屏上，方便市民出行。 在未來，智慧燈桿可以加裝基站，如4G、5G手機(jī)通信基站，使其具備互聯(lián)互通、全面感知、智能協(xié)同的功能，而且可以與車聯(lián)網(wǎng)互通。專家預(yù)估未來三年全球智慧路燈市場規(guī)模將超過500億元，由于城鎮(zhèn)化及智慧城市的建設(shè)發(fā)展，預(yù)計(jì)中國市場智慧路燈規(guī)模將超過200億元。
以無人駕駛為終極目標(biāo)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展要經(jīng)歷“路網(wǎng)合一、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛”三步走，同時(shí)也是汽車與網(wǎng)絡(luò)融合的過程。智能化道路是道路沿線的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實(shí)現(xiàn)道路與網(wǎng)絡(luò)合二為一，使每個(gè)交通工具都能在路面上隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)，城市道路可以通過路燈桿檢測(cè)到各種交通工具的流量、速度和行人行為，這是無人駕駛的前提。車聯(lián)網(wǎng)使汽車成為終端的一部分，汽車之間組成本地“霧計(jì)算”集群，使汽車可以與附近的車輛進(jìn)行通信，以保持合理差距，提供車速、變道通知。無人駕駛最重要的不是汽車本身的智能化，而是汽車之間的信息交互網(wǎng)絡(luò)，包括本地交互和遠(yuǎn)程交互，具備以上兩個(gè)條件，無人駕駛才能稱得上是安全、可靠的。
城市中的公共停車位加裝感應(yīng)功能，使停車位呈現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)空間上的“有”“無”符號(hào)，并能夠和數(shù)據(jù)結(jié)合形成停車管理新模式，城市的設(shè)施表面看是物品，本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)世界上的一個(gè)終端、數(shù)據(jù)世界中的一個(gè)符號(hào)。
網(wǎng)絡(luò)與家居環(huán)境的融合
艾瑞咨詢《中國智能家居行業(yè)研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，中國智能家居市場規(guī)模到2020年將達(dá)到5819.3億元。當(dāng)前家庭中的廚房電器、取暖設(shè)備、采光設(shè)備、衛(wèi)生設(shè)施、客廳家電都可以實(shí)現(xiàn)與通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，不再是傳統(tǒng)意義上的家居用品。智能冰箱、智能空調(diào)、智能洗衣機(jī)、智能影音數(shù)碼(智能電視、智能音箱)等占比超過40%，在電氣化、數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)化、大數(shù)據(jù)又邁進(jìn)了一步，而且隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，呈現(xiàn)出人機(jī)交互、智能語音的趨勢(shì)，成為物網(wǎng)融合的先鋒。
網(wǎng)絡(luò)與工廠車間的融合
世界工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了近300年的蒸汽機(jī)時(shí)代、電氣化時(shí)代、模擬電路時(shí)代、數(shù)字化時(shí)代，如今工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入人心，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)與車間、流水線、數(shù)控機(jī)器實(shí)現(xiàn)了緊耦合，特別是在工業(yè)機(jī)器人廣泛使用的汽車制造、白色家電制造行業(yè)，整體流水線就是“網(wǎng)絡(luò)+機(jī)器臂”，很少再需要人工干預(yù)。而實(shí)現(xiàn)無人車間需要“物網(wǎng)合一”，要先通過傳感器進(jìn)行感知并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，然后經(jīng)過機(jī)器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制。流水線實(shí)體與網(wǎng)絡(luò)同步建設(shè)，數(shù)字化制造技術(shù)將OT和IT融合。值得一提的是數(shù)字孿生工廠，該工廠將變成一個(gè)巨型的3D打印機(jī)，使數(shù)字孿生的設(shè)計(jì)變成實(shí)物。
網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)交通工具的融合
車聯(lián)網(wǎng)將重新定義汽車，成為無人駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施，因?yàn)闆]有車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛無法規(guī)模化推廣，只有當(dāng)車輛與網(wǎng)絡(luò)融為一體，車輛成為一個(gè)信息收、發(fā)網(wǎng)絡(luò)的終端，才便于將距離幾十公里的同時(shí)行駛的車輛通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推薦式路線、靈活調(diào)度，達(dá)到交通效率最優(yōu)模式。在此基礎(chǔ)上，通過人工智能技術(shù)將機(jī)器視覺通過激光、雷達(dá)、攝像頭等實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、分析、判斷、執(zhí)行，所有其他的移動(dòng)交通工具的生產(chǎn)都可以參照該模式，包括客車、公交車、貨車、無人快遞車、無人駕駛道路清掃車等，通過不同種類的車輛進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)交通工具之間的本地邊緣計(jì)算式的靈活調(diào)度、安全行駛。
特斯拉2016年發(fā)生的事故便是典型案例，由于后方車輛將前方的拖掛貨車上的圖案識(shí)別為藍(lán)天白云和路牌，而徑直撞了上去。顯然，如果前方貨車實(shí)現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)，兩輛車就會(huì)自動(dòng)在幾分鐘之前捕捉到對(duì)方位置，在相聚幾百米之前進(jìn)行信息交互、變道避讓。
未來無人駕駛汽車的安全，第一層是車身毫米波雷達(dá)、機(jī)器視覺系統(tǒng)，自動(dòng)避讓、主動(dòng)剎車系統(tǒng)，進(jìn)行近距離安全防護(hù);第二層是車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與車信息交互的安全保護(hù)，實(shí)現(xiàn)中短距離的安全防護(hù);第三層無人駕駛技術(shù)對(duì)周圍環(huán)境數(shù)據(jù)分析后的快速判斷系統(tǒng)和在緊急情況下提醒駕駛員接管，實(shí)現(xiàn)長距離的安全防護(hù)。無人駕駛普及的前提是車網(wǎng)融合。
物網(wǎng)融合的社會(huì)價(jià)值與愿景
物網(wǎng)融合推動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)運(yùn)分離
隨著我國數(shù)字化、“互聯(lián)網(wǎng)+”、城市光網(wǎng)、農(nóng)村寬帶覆蓋等深入推進(jìn)，電信產(chǎn)業(yè)基站數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越做越大，但是建設(shè)和維護(hù)成本也在不斷攀升，網(wǎng)絡(luò)重復(fù)建設(shè)成本問題依然嚴(yán)重，同時(shí)伴隨提速降費(fèi)政策的深入，雖然業(yè)務(wù)的總量在增加，但是在現(xiàn)有模式下利潤增長空間已非常有限。
物網(wǎng)融合的推進(jìn)、CO機(jī)房DC化也將會(huì)使5G乃至6G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中“數(shù)據(jù)中心端”“最后一公里”兩端全部交給社會(huì)，而多家運(yùn)營商重復(fù)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)也許未來將徹底整合成一張網(wǎng)，各類基站、小區(qū)接入等變成建筑開發(fā)商的配套能力。實(shí)施三同步由電信基礎(chǔ)設(shè)施公司進(jìn)行對(duì)接驗(yàn)收，推行農(nóng)村普遍通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基金，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)、普遍服務(wù)、公共產(chǎn)品化，類似電網(wǎng)、城市自來水管網(wǎng)。網(wǎng)運(yùn)分離促使電信運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、虛擬運(yùn)營商、國外電信運(yùn)營商各類市場主體一起競爭，真正變成業(yè)務(wù)創(chuàng)新運(yùn)營平臺(tái)(國家發(fā)電信業(yè)務(wù)運(yùn)營牌照)，專注于面向各行各業(yè)用戶、大眾消費(fèi)者提供各類電信創(chuàng)新服務(wù)，促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)、生活深度數(shù)字化、信息化，而電信基礎(chǔ)設(shè)施公司變成類似“機(jī)場”為這些企業(yè)提供“通道服務(wù)”，最后實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，就像“自來水”一樣按照流量收取這些電信業(yè)務(wù)創(chuàng)新公司的服務(wù)費(fèi)，而客戶向這些提供服務(wù)的電信創(chuàng)新服務(wù)公司繳費(fèi)。
物網(wǎng)融合助力打造中國特色的數(shù)字智能社會(huì)
數(shù)字經(jīng)濟(jì)的下一步演進(jìn)方向是智能經(jīng)濟(jì)，物網(wǎng)融合是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成熟形態(tài)，它必然是人工智能的基礎(chǔ);網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國不僅體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)速率、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)自身指標(biāo)的提升，還要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高生產(chǎn)效率與生活效率，改善生活方式。
當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)大潮、共享經(jīng)濟(jì)業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新遇到了很多波折，在這些波折的背后是違背經(jīng)濟(jì)規(guī)律的超前部署，如共享經(jīng)濟(jì)，如果物網(wǎng)已融合，變成了基礎(chǔ)設(shè)施，而不是惡性競爭，則給社會(huì)帶來的價(jià)值更大。如今，我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的建設(shè)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，移動(dòng)支付已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、BIM建筑、CIM城市、行業(yè)智慧化建設(shè)也在逐步推進(jìn)，形成了中國特色的數(shù)字智能經(jīng)濟(jì)模式，為我國取得了在數(shù)字智能社會(huì)的產(chǎn)品核心競爭力、商業(yè)模式核心競爭力、產(chǎn)業(yè)鏈的核心競爭力。
物網(wǎng)融合助力人工智能社會(huì)早日到來
眾所周知，隨著人口老齡化、社會(huì)生產(chǎn)生活成本的攀升，國民經(jīng)濟(jì)不斷增長的前提是生產(chǎn)效率的不斷提升，而傳統(tǒng)“人工+機(jī)器”的工業(yè)制造模式已經(jīng)讓生產(chǎn)力接近天花板。在物網(wǎng)融合模式下，可以逐步減少人的全部體力勞動(dòng)乃至簡單腦力勞動(dòng)，改變傳統(tǒng)企業(yè)的成本結(jié)構(gòu)、社會(huì)運(yùn)行成本結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)效率產(chǎn)生增長拐點(diǎn)。同時(shí)，人工智能帶來社會(huì)生產(chǎn)效率的指數(shù)式增長可以將“按需索取”的共產(chǎn)主義理想變?yōu)榭赡?，人的健康、知識(shí)、素質(zhì)會(huì)在擺脫繁重重復(fù)的簡單勞動(dòng)中徹底解放出來，形成人控制機(jī)器的全新生產(chǎn)關(guān)系。
來源：《通信世界》雜志2019年4月15日刊