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数字化核心技术–物联网

发布时间: 2022年10月12日下午7:30

作者:武艳军,北京大学理学硕士,从业16年的金融科技老兵,专注研究数字化转型。公众号:金融IT那些事儿(FinanceITer)。

物联网并不是最近才诞生的,事实上物联网已经有了二、三十年的历史。从RFID被沃尔玛使用管理自己的商品物流,物联网就进入了我们的视野。近来物联网被明确定位为我国新型基础设施(“新基建”)的重要组成部分,成为支撑数字经济发展的关键基础设施。


2021年9月27日,工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室、科技部、生态环境部、住房和城乡建设部、农业农村部、国家卫生健康委员会、国家能源局等八部门联合印发
《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021-2023年)》(以下简称“行动计划”),提出到2023年底,在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施,社会现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的基础更加稳固,物联网连接数要突破20亿。物联网即将迎来大发展的重要时期。这也是贯彻十四五规划的重要举措。


01 什么是物联网?


1. 物联网的前世今生

物联网这个概念,中国在1999年提出来的时候叫传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究和开发。与其它国家相比,我国的技术研发水平处于世界前列,具有同发优势和重大影响力。 2005年11月27日,在突尼斯举行的信息社会峰会上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。


2.物联网定义

“行动计划”中指出,物联网(Internet of Things,简称IOT)是以感知技术和网络通信技术为主要手段,实现人、机、物的泛在连接,提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施,以实现智能化识别、定位、跟踪、管理、控制和运营等功能。随着经济社会数字化转型和智能升级步伐加快,物联网已经成为新型基础设施的重要组成部分。

数字化核心技术——物联网


定义里包含了许多重要的信息:

一是参与者是各种设备和物体。互联网实现了人与人的连接,物联网则要实现人、机、物的连接,要实现万物互联,往远了想那就是智慧地球啊。

二是通过感知技术采集数据。通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。

三是通过网络通信技术实现连接和信息传输。这里涉及到各类可能的网络接入,物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

四是使用各种智能技术,对感知和传送到的数据、信息进行分析处理,实现监测与控制的智能化。


02 物联网架构


物联网架构自下而上分为四个层次:感知层、网络层、平台层和应用层。

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1.感知层:感知层负责物联网信息的收集和获取,是物联网整体架构的基础。在感知层,传感器感知物体本身和周围的信息,因此物体也具备了“说话和发布信息”的能力。

2.网络层:网络层将感知层采集到的信息传递给物联网云平台,还负责将物联网云平台下发的命令传递给应用层,具有链接效应。网络层主要通过物联网、互联网和移动通信网络传输大量信息。

3.平台层:平台管理主要解决数据存储、检索、使用和数据安全隐私保护等问题。

4.应用层:物联网的最终目的是应用在各个场景中,将物体在物联网云平台上传输的信息进行处理后,挖掘出的宝贵信息将应用到智慧物流、智慧医疗、食品安全等实际生活和工作中。


03 物联网的关键技术


数字化核心技术——物联网


1.射频识别技术


射频识别技术(RadioFrequency Identification,简称RFID),RFID是一种简单的无线系统,由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有扩展词条唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象,它通过天线将射频信息传递给阅读器,阅读器就是读取信息的设备。RFID技术让物品能够“开口说话”。这就赋予了物联网一个特性即可跟踪性。就是说人们可以随时掌握物品的准确位置及其周边环境。据Sanford C. Bernstein公司的零售业分析师估计,关于物联网RFID带来的这一特性,可使沃尔玛每年节省83.5亿美元,其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID帮助零售业解决了商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品)两大难题,仅盗窃一项,沃尔玛一年的损失就达近20亿美元 。


2.传感网


MEMS是微机电系统( Micro - Electro - Mechanical Systems)的英文缩写。它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,集成于大尺寸系统中,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是比较通用的传感器。因为MEMS,赋予了普通物体新的生命,它们有了属于自己的数据传输通路、有了存储功能、操作系统和专门的应用程序,从而形成一个庞大的传感网 。


3.M2M系统框架


M2M是Machine-to-Machine/Man的简称,是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制。M2M技术涉及5个重要的技术部分:机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。基于云计算平台和智能网络,可以依据传感器网络获取的数据进行决策,改变对象的行为进行控制和反馈。拿智能停车场来说,当该车辆驶入或离开天线通信区时,天线以微波通讯的方式与电子识别卡进行双向数据交换,从电子车卡上读取车辆的相关信息,在司机卡上读取司机的相关信息,自动识别电子车卡和司机卡,并判断车卡是否有效和司机卡的合法性,核对车道控制电脑显示与该电子车卡和司机卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据读到的数据判断是正常卡、未授权卡、无卡还是非法卡,据此做出相应的回应和提示。


4.现场总线


现场总线(Field bus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。 国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF将现场总线定义为:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。换句通俗的话,现场总线就是将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点,连接成能相互沟通信息,共同完成自控任务的控制网络。它是一种工业数据总线,是自动化领域中的底层数据通信系统。


04 物联网在金融领域的应用


物联网的应用领域非常广泛,包括十大应用产业——智能交通、智能家居、智慧建筑、智能安防、智能零售、智慧能源、智慧农业、智慧医疗、智能制造和智慧物流。物联网与金融的结合,其实是上述应用领域的衍生应用,也称为物联网金融

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物联网和金融的深度融合使得金融能够依托物联网技术提升服务体验、降低运营成本、实现资金流、信息流、实体流的三流合一,从而变革金融的信用体系,控制金融风险。物联网将深刻、深远地变革银行、证券、保险、租赁、投资等众多金融领域的原有模式,带来金融模式新革命。举例来说,2017年,江苏银行自主设计开发了“物联网智能贷后监控预警平台”,借助物联网技术“物信合一”优势,对动产情况进行智能化实时掌控,有效降低动产质押风险,大大提高了风控水平。

根据已公布的2020年银行年报,许多银行已经展开物联网布局:

中国工商银行:锻造5G及物联网全面连接技术能力,打造“端、边、云”一体化物联网技术体系,搭建企业级音视频平台,支持云网点、云柜台等非接触对客服务模式创新。物联网平台已接入100万台设备,并提供海量物联网数据支撑。推动线上线下、行内行外多渠道融合发展,探索建设实物黄金物联网平台。

中国建设银行:物联专网建设完成试点,物联平台接入物联终端超20万,赋能智慧安防、5G+智能银行、建行裕农通等15个物联应用,物联生态初具规模。建信金融科技自主研发的物联网平台承担了银行网点中海量物联网设备以及移动设备的数据安全采集、接入与管理。

平安银行:加快“星云物联网平台”的推广,2020年12月22日,本行与具有独立通讯频道的商业卫星龙头企业合作发射了国内金融业首颗物联网卫星“平安1号”,“平安1号”卫星与“星云物联网平台”是“星云物联网计划”的重要构成;截至2020年末,“星云物联网平台”已完成智慧制造、智慧车联、智慧能源、智慧农业、智慧物流、智慧城建等场景的落地,接入物联网设备超33万台;“星云物联网计划”在供应链等领域探索和推广金融创新应用场景,通过新型产融结合的模式助力中小微企业发展。

浙商银行:金融科技引领,构建区块链和物联网技术驱动双引擎。加快物联网与金融服务的融合创新,自主设计数据采集、上链、建模、对外服务体系,研发物联感知平台,创新以物权管控和生产经营动态监测为核心的风险管理模式,构建基于“物” 的数字世界客观征信,重塑风险控制能力