物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在水務(wù)行業(yè)中，可以通過數(shù)采儀、無線網(wǎng)絡(luò)等在線監(jiān)測設(shè)備實時感知城市供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，并且采用可視化的方式有機整合運營調(diào)度部門與供水管網(wǎng)設(shè)備，形成統(tǒng)一的智慧水務(wù)平臺，并可將及時采集到的各種管網(wǎng)運行、水質(zhì)、外業(yè)人員信息進(jìn)行及時分析與處理，并做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，從而支持水務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)概述
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給我們的生活帶來了巨大的變化，然而在網(wǎng)絡(luò)世界中，很難感知現(xiàn)實世界，時代呼喚著新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的背景下應(yīng)運而生的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它綜合了傳感器、低功耗、通訊及微電子等技術(shù)，主要解決物品與物品(T2T)，人與物品(H2T)，人與人(H2H)之間的互連，與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的是，H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接，從而使得物品連接更加的簡化，而H2H是指人之間不依賴于PC而進(jìn)行的互連。同時引申出來的還有M2M的概念，可以解釋成為人到人、人到機器、機器到機器之間的互聯(lián)。
這種通過局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)，也就是我們現(xiàn)在所說的物聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)特征
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)為整合發(fā)電、輸電、配電及用戶的先進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)，從技術(shù)的根本看來，智能電網(wǎng)由4大技術(shù)層層架迭而成。底層為能源的轉(zhuǎn)換、運輸、儲存和使用，傳感器和致動器層為感知環(huán)境和控制;通信層類為傳輸感知和控制信號的系統(tǒng);決策智慧層則相當(dāng)于中心，導(dǎo)入大量再生能源并網(wǎng)發(fā)電、結(jié)合智能型電表進(jìn)行需求面管理，減少二氧化碳排放、抑制尖峰負(fù)載及節(jié)約能源。建置智能型電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1) 跨網(wǎng)絡(luò)的整合通訊技術(shù)；
(2) 先進(jìn)的控制方式；
(3) 感測、讀表及量測；
(4) 先進(jìn)的電力設(shè)備及電網(wǎng)組件；
(5) 決策支持及人機接口。
能夠遠(yuǎn)程查看家電耗電情況控制家電開關(guān)在配電網(wǎng)各處均有傳感器，能快速檢測故障問題也為我們省去許多時間，也包含超導(dǎo)傳輸線以減少電能的傳輸損耗，另外具有整合新能源，如風(fēng)能、太陽能等的能力，當(dāng)電能便宜時，消費者可以開啟某些家用電器，如洗碗機，工廠可以啟動在任何時間段都可以進(jìn)行的生產(chǎn)過程。在電能需求的高峰期，它可以關(guān)閉一些非必要的用電裝置來降低需求，對于家庭即公司來說都是個節(jié)能減碳的好方法。
傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
新技術(shù)革命的到來，使得世界正在從移動互聯(lián)網(wǎng)向萬物互聯(lián)的新時代過渡，彼時，不光人與人，人與物、物與物之間都能實現(xiàn)互聯(lián)，由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)將會徹底改變?nèi)藗兊纳?，甚至重塑整個商業(yè)社會。而這其中，以傳感器為核心的傳感技術(shù)是數(shù)據(jù)采集的入口，是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，是所有系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)信息的唯一方式和手段，也是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)與核心。
目前，物聯(lián)網(wǎng)傳感器已經(jīng)滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植、商業(yè)服務(wù)等各個領(lǐng)域，從智慧城市到智能制造，從智慧醫(yī)療到智能家居，傳感器早已無處不在，并將隨著各個領(lǐng)域的逐漸普及，迎來更大的發(fā)展。
在工業(yè)領(lǐng)域，自動化生產(chǎn)過程中，傳感器是必不可缺的基礎(chǔ)元器件，制造商要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，保障產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。而且如果能進(jìn)一步將傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)結(jié)合，還可能在設(shè)備出現(xiàn)故障之前就提前發(fā)現(xiàn)問題，這即是所謂的“預(yù)測性維護(hù)”，由此，制造商可以從被動服務(wù)變成主動服務(wù)，并由此開拓以服務(wù)為中心的新商業(yè)模式。
在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，人們獲取農(nóng)田信息的方式很有限，主要是通過人工測量，不但不夠及時、精確，還會消耗大量的人力。例如，人們從很早就注意到了二氧化碳濃度、溫濕度對食用菌等溫室作物生長的影響，但基本沿用老辦法，讓工作人員每天去每個大棚里用檢測儀檢測二氧化碳濃度，然后開啟風(fēng)機，打開側(cè)窗、天窗。但是現(xiàn)在，通過使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以有效快速獲取精確的作物環(huán)境和作物信息，如果能進(jìn)一步將系統(tǒng)與天窗、風(fēng)機等產(chǎn)生聯(lián)動，將大大節(jié)省人力，提高效率。此外，在監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽舍環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測等方面，傳感技術(shù)正在發(fā)揮著越來越重要的作用。
在智能穿戴領(lǐng)域，傳感器可以辨別方向，導(dǎo)航，輔助運動，通過傳感器隨時隨地測量、記錄和分析人體的活動情況，用戶可以知道跑步步數(shù)、游泳圈數(shù)、騎車距離、能量消耗和睡眠時間，甚至分析睡眠質(zhì)量等。在醫(yī)療穿戴領(lǐng)域，健康預(yù)警、病情監(jiān)控，借助傳感器技術(shù)，醫(yī)生可以提高診斷水平，家人也可以與患者進(jìn)行更好的溝通。例如由血壓傳感器構(gòu)成的可穿戴醫(yī)療設(shè)備，可以對用戶身體數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和監(jiān)測，分析提煉出醫(yī)學(xué)診斷模型，預(yù)測和塑造用戶的健康發(fā)展?fàn)顩r，為用戶提供個體化心血管專項貼身醫(yī)療及健康管理方案，同時也幫助家人關(guān)懷親人的健康狀況。
在智能家居領(lǐng)域，傳感器同樣發(fā)揮著巨大的作用。比如，熱紅外傳感器可以檢測到人體的存在，當(dāng)我們在看電視的時候，離開電視機三分鐘后，傳感器檢測不到人體了，電視機就自動進(jìn)入休眠狀態(tài)，再過兩分鐘要還沒有人，就可以自動關(guān)機了。同理，傳感器也可以在智能空調(diào)中起到作用，它能判斷人在屋內(nèi)的位置，并把空調(diào)的風(fēng)向轉(zhuǎn)向相應(yīng)的對象。家庭安防也離不開傳感器，在家里安裝一個超聲波傳感器后，一旦有人進(jìn)來，整個超聲波波形發(fā)生改變，接受器就會及時發(fā)出警報。
目前，業(yè)內(nèi)對傳感器都有著共同的需求，即智能化、小型化、微功耗和低成本。具體來說：
智能化：在感知末端，傳感器不再僅僅是一個轉(zhuǎn)換元件，必須與MCU集成，能對采集信息進(jìn)行加工和處理，按照一定的策略對信息進(jìn)行采集、加工、判斷、傳輸，同時達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足傳感器的互換性。
小型化：要求其能藏身設(shè)備當(dāng)中或不被人察覺; 微功耗：部署位置和應(yīng)用的多樣性，要求傳感器需要自帶電源或者盡可能少消耗電源，所以，微功耗是物聯(lián)網(wǎng)傳感器的必備要求。
低成本：物聯(lián)網(wǎng)的海量連接超出大眾想象，只有低成本的傳感器，才可能進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和部署。
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(yīng)用，可用的工業(yè)壓力傳感器價格至少在15至25美元上下，對于海量應(yīng)用來說其成本完全是不可接受的，在成本要求嚴(yán)苛的條件下，當(dāng)下只能是有限使用或作為試點工程。
各類傳感器的的出現(xiàn), 為我們帶來了全新的生活方式。而實現(xiàn)萬物互聯(lián)，都有賴各類傳感器功能性融合和創(chuàng)新來實現(xiàn)，因此，要開發(fā)出更精確，小型化，低功耗和成本的傳感器，才能滿足需求。
傳感器市場增長迅速，相關(guān)企業(yè)將率先盈利，正如移動互聯(lián)網(wǎng)市場博興推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大發(fā)展一樣，物聯(lián)網(wǎng)市場的擴(kuò)張也極大利好了傳感器行業(yè)。
最新研究報告顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場預(yù)計將在2018年至2023年間保持33.6%的年復(fù)合增長率，整個市場收入規(guī)模將從52.8億美元猛增至224.8億美元。
業(yè)內(nèi)預(yù)測，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，未來10年，物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場規(guī)模將增逾300%。北美地區(qū)目前依然是物聯(lián)網(wǎng)傳感器最大市場。不過，憑借在工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)及消費級終端里的物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用，亞太地區(qū)傳感器市場被認(rèn)為將在2018年至2023年間保持最高年復(fù)合增長率。
物聯(lián)網(wǎng)之于智慧水務(wù)
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
1、感知層
在水務(wù)行業(yè)中，可以通過數(shù)采儀、無線網(wǎng)絡(luò)等在線監(jiān)測設(shè)備實時感知城市供水管網(wǎng)的運行狀態(tài)，并且采用可視化的方式有機整合運營調(diào)度部門與供水管網(wǎng)設(shè)備，形成統(tǒng)一的智慧水務(wù)平臺，并可將及時采集到的各種管網(wǎng)運行、水質(zhì)、外業(yè)人員信息進(jìn)行及時分析與處理，并做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，從而支持水務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用。
2、網(wǎng)絡(luò)層
通過物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和處理數(shù)據(jù)采集獲取的信息。水務(wù)企業(yè)可以采用各種傳感器，如水濁度傳感器、水位傳感器、水壓傳感器等來獲取設(shè)備的各類信息，通過設(shè)備控制臺或?qū)Ｓ每刂葡洌?/span>PLC）來采集數(shù)據(jù)，并且通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，可提前對異常狀態(tài)自動報警，如極限低水位報警和聯(lián)鎖保護(hù)，高水位報警等。加裝攝像頭可以對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實時和多角度的監(jiān)測，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)和人不容易到現(xiàn)場查看的地方（包括水庫、污水井、狹窄空間等）。
3、應(yīng)用層
通過建立統(tǒng)一的智慧水務(wù)監(jiān)管平臺，可以實現(xiàn)對供水設(shè)備、水處理設(shè)備的智能識別、監(jiān)控和管理，形成集設(shè)備在線能耗診斷、水量水質(zhì)監(jiān)測、遠(yuǎn)程動態(tài)監(jiān)測為一體的設(shè)備檢測和監(jiān)測完備體系。隨著傳感器數(shù)量的增多，其數(shù)據(jù)收集量將更廣、更具代表性，對設(shè)備的橫向數(shù)據(jù)（不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)）與縱向數(shù)據(jù)（單一設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行統(tǒng)計，有助于設(shè)備制造單位和設(shè)備用戶進(jìn)行研究分析，實現(xiàn)設(shè)備的集中檢測，推進(jìn)精細(xì)化管理，提升設(shè)備的運行效率，實現(xiàn)安全水質(zhì)、不間斷供水的目標(biāo)。
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