趙振越

編者按：近年來，物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模應用讓人們越來越多地感受到它給生活帶來的變化。有數(shù)據(jù)表明，到2020年，全球?qū)⒂?60億臺物聯(lián)網(wǎng)設備，市值將達3000億美元，未來有望達到萬億美元級別。根據(jù)PROGRESS的調(diào)研報告，物聯(lián)網(wǎng)關鍵戰(zhàn)場將逐漸從可穿戴、運動/健康轉(zhuǎn)為智慧醫(yī)療、智慧城市和車聯(lián)網(wǎng)。為此，本報推出物聯(lián)網(wǎng)應用系列報道，從多個維度探討物聯(lián)網(wǎng)的應用場景。

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

智慧城市的基本要求是城市當中物物相連，每一個需要識別和管理的物體上，都需要安裝與之對應的傳感器。

智慧城市催生傳感器產(chǎn)業(yè)千億級市場

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)了智慧城市建設的熱潮。

中國智慧城市的發(fā)展是城鎮(zhèn)化發(fā)展與新技術革命共同碰撞的結(jié)果。從長期來看，中國城市巨大的存量治理和精細化發(fā)展需求意味著智慧城市建設存在巨大潛力。截至2018年，中國智慧城市市場規(guī)模增長至7.9萬億元，預計2019年市場規(guī)模將達到10.5萬億元。2016—2021年年均復合增長率約為60%，預計2021年市場規(guī)模將達到18.7萬億元。

智慧城市的基本要求是城市當中物物相連，每一個需要識別和管理的物體上，都需要安裝與之對應的傳感器。隨著智慧城市及物聯(lián)網(wǎng)建設的大力推進，傳感器產(chǎn)業(yè)將會形成一個千億元級的市場，在智慧能源、智慧交通、智能安防等城市生活各個領域，相關智慧城市的實質(zhì)性建設與試點規(guī)劃工作已經(jīng)在逐步展開。

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

傳感器在智慧城市建設中發(fā)揮關鍵作用

1.智能安防助力智慧城市建設。智能安防的幾大類產(chǎn)品都應用到了傳感器技術。例如，監(jiān)控攝像中CMOS圖像傳感器是光學傳感器最熟悉的應用，紅外報警器、煙霧探測器、燃氣報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用，作為一種安全保障元件，傾角傳感器能在發(fā)生異常時自動檢測、發(fā)出警報，以免危險進一步擴大。在現(xiàn)代安防中，傾角傳感器多應用于無人機和智慧井蓋。

2.智慧交通提升城市安全、疏解擁堵。裝有射頻識別系統(tǒng)的車載ETC可以大大節(jié)省汽車在高速排隊付費的時間，提高效率緩解擁堵。裝有ADAS系統(tǒng)（高級駕駛輔助系統(tǒng)）的汽車，利用安裝于車上的各式各樣的傳感器，在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)及動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理，可以在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險。智能車路協(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”往來車輛、行人的運動和道路的濕滑狀態(tài)，還能與路口的紅綠燈控制系統(tǒng)連接，獲取各個方向的燈色和剩余時間;它的耳朵能“聽到”安裝了智能車載設備的汽車發(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往的車輛，讓大家協(xié)調(diào)運行。

3.智慧路燈成為智慧城市的感知節(jié)點。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。依托路燈網(wǎng)，通信與信息設施可以進行無死角的網(wǎng)絡化分布，實現(xiàn)智慧城市信息全覆蓋，構(gòu)建城市綜合物聯(lián)網(wǎng)平臺。智慧路燈集成監(jiān)控攝像頭、RFID、環(huán)境檢測等感知設備，實現(xiàn)智能感知、設施整合、智能互聯(lián)及智能應用。

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備和適合家庭使用的醫(yī)療儀器，自動或自助采集人體生命各類體征數(shù)據(jù)，在減輕醫(yī)務人員負擔的同時，能夠獲取更豐富的數(shù)據(jù)。比如智能醫(yī)療監(jiān)護將移動、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)護者體內(nèi)或者穿戴在被監(jiān)護者身上，持續(xù)記錄各種生理指標，并通過內(nèi)嵌在設備中的通信模塊以無線方式及時將信息傳輸給醫(yī)務人員或者家人。移動生命體征監(jiān)測可以不受時間和地點的約束，既方便了被監(jiān)護者，又可以彌補醫(yī)療資源的不足，緩解醫(yī)療資源分布不平衡的問題。遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)由監(jiān)護終端設備和無線專用傳感器節(jié)點構(gòu)成了一個微型監(jiān)護網(wǎng)絡。醫(yī)療傳感器節(jié)點用來測量如體溫、血壓、血糖、心電、腦電等人體生理指標。傳感器節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)，通過無線通信方式發(fā)送至監(jiān)護終端設備，再由監(jiān)護終端上的通信裝置將數(shù)據(jù)傳輸至服務器終端設備上，遠程醫(yī)療監(jiān)護中心，由專業(yè)醫(yī)護人員對數(shù)據(jù)進行觀察，提供必要的咨詢服務和醫(yī)療指導，實現(xiàn)遠程醫(yī)療。2019年5月16日，中國聯(lián)通、首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院（以下簡稱宣武醫(yī)院）與河北北方學院第一附屬醫(yī)院（以下簡稱一附院）聯(lián)合實現(xiàn)了全國首個基于5G技術的車載CT移動卒中單元的應用落地。

我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模大且應用活躍，傳感器產(chǎn)業(yè)因物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷落地，而迎來了巨大的發(fā)展契機。

國內(nèi)企業(yè)應積極探索傳感器應用新領域

5G時代的到來加速傳感器在智慧城市中的應用。5G的三大應用場景中，和物聯(lián)網(wǎng)傳感器海量應用息息相關的就是大規(guī)模機器通信（MMTC）場景，其特點就是連接設備的數(shù)量巨大，每平方公里可連接100萬個終端，其數(shù)量是4G的10倍，但每個設備所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少，且時延性要求較低，正好滿足智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測的應用場景。

智慧城市是公認的5G重要應用場景之一，能夠連接的物體多種多樣，包括交通設施、市政設施、水、電、燃氣表等，需要承載超過百萬的連接設備，且單個連接設備需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小;智能家居類產(chǎn)品種類眾多，而每個產(chǎn)品傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，且對時延要求不是特別敏感;環(huán)境監(jiān)測是低功耗（設備耗電較少）大連接的應用場景之一，通常使用傳感器進行數(shù)據(jù)采集，且傳感器種類多樣，同時對傳輸時延和傳輸速率不敏感，能夠滿足超高的連接密度。

我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模大且應用活躍，傳感器產(chǎn)業(yè)因物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷落地，而迎來了巨大的發(fā)展契機。同時物聯(lián)網(wǎng)不同的應用場景對于傳感器都有著共同的需求，即智能化、網(wǎng)絡化、微型化、低功耗和低成本，其中網(wǎng)絡化、微型化、低功耗和低成本是傳感器實現(xiàn)海量應用的關鍵所在。以壓力傳感器和智慧城市場景為例，像城市供排水和消防監(jiān)測應用，可用的工業(yè)壓力傳感器價格至少在15至25美元上下，從成本上制約了其海量的應用，只能有限使用或作為試點工程。為了順應物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市的快速發(fā)展，國內(nèi)傳感器企業(yè)要牢牢把握商機，一方面在技術上不斷創(chuàng)新，實現(xiàn)傳感器的智能化、網(wǎng)絡化、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域的應用，并能夠融合多種技術形成系統(tǒng)級的感知解決方案。