物聯(lián)網(wǎng)已得到世界各國的廣泛關(guān)注和重視，被認(rèn)為是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命浪潮。
我國提出“感知中國”戰(zhàn)略，已正式將物聯(lián)網(wǎng)上升為國家重點發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。
物聯(lián)網(wǎng)是將物體按照約定的協(xié)議進(jìn)行信息通訊和交換，實現(xiàn)物體和物體之間的互聯(lián)互通以及智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
按實現(xiàn)功能的不同，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架可劃分為四個層次，即標(biāo)識層、感知層、傳輸層和應(yīng)用層。
標(biāo)識層是對物體身份信息的獲取，其核心元件是RFID;感知層是通過各類傳感終端設(shè)備獲取物體的靜態(tài)和動態(tài)信息，其核心元件是傳感器;傳輸層是實現(xiàn)信息的通訊和交換，其核心元件是無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò);應(yīng)用層是實現(xiàn)信息的識別和反饋，其核心元件是智能芯片。
物聯(lián)網(wǎng)的四層基礎(chǔ)架構(gòu)
目前，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，但許多概念、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系都在不斷的探索之中。因此，能否擁有核心自主知識產(chǎn)權(quán)、制定核心技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系已成為世界各國搶占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)制高點的關(guān)鍵所在。
從1999年以來，我國就啟動了物聯(lián)網(wǎng)的研究，在無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器、移動基站等方面取得重大進(jìn)展，目前已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，是世界上少數(shù)能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的國家之一，是國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國之一。
物聯(lián)網(wǎng)要”感知”物體，就涉及到量值問題，因此也就離不開計量，計量標(biāo)準(zhǔn)也就成為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分。針對物聯(lián)網(wǎng)，計量標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞在兩個方面：一是物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件的計量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立;二是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計量檢測技術(shù)領(lǐng)域上的計量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。
智能熱計量云節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件的計量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
1、物聯(lián)網(wǎng)核心元件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一
對于物聯(lián)網(wǎng)而言，標(biāo)識、感知、傳輸和應(yīng)用四個層次的核心元件的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性是發(fā)展的基石。
現(xiàn)在，RFID、傳感器、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片都是成熟的技術(shù)，也都擁有自身的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在RFID領(lǐng)域內(nèi)，有EPCglobal(全球產(chǎn)品電子代碼管理中心)、Algglobal(全球自動識別組織)、ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)組織)、IEC(國際電工委員會)、UID(泛在技術(shù)核心組織)等五大國際RFID標(biāo)準(zhǔn)化組織推出的國際標(biāo)準(zhǔn)，還有國內(nèi)工信部牽頭成立的RFID標(biāo)準(zhǔn)化工作組推出的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。
在傳感器領(lǐng)域，由于涉及學(xué)科眾多，長期以來都是在各學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)獨立發(fā)展，對不同參量的傳感器存在有差異頗大的測量、測試和性能評價標(biāo)準(zhǔn)。
在無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，存在有藍(lán)牙、WLAN、4G、5G、NB-Iot、無線自組織網(wǎng)絡(luò)等多種無線通信的制式和協(xié)議;單就3G標(biāo)準(zhǔn)而言，還可細(xì)分為WCDMA(歐洲版)、CDRA2000(美國版)、TD—SCDMA(中國版)以及WiMAX四大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，前三種標(biāo)準(zhǔn)在我國現(xiàn)同時采用。
在智能芯片領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)的多樣性更是不勝枚舉。
但是，這些成熟的標(biāo)準(zhǔn)若要應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，還存在有很多難題，這是因為物聯(lián)網(wǎng)要求各層構(gòu)架之間要有統(tǒng)一的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，才能實現(xiàn)物物之間的聯(lián)通。正如互聯(lián)網(wǎng)在全球有效解決了統(tǒng)一的TcP/IP傳輸協(xié)議、路由器協(xié)議、終端的構(gòu)架和操作系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)化問題，才能達(dá)到現(xiàn)今的發(fā)展程度。如果物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中，缺乏統(tǒng)一的國家級和國際級標(biāo)準(zhǔn)體系，各企業(yè)和行業(yè)自行制定或采用的標(biāo)準(zhǔn)必然會存在兼容性差的固有問題，其結(jié)果就是形成大量小型的專用網(wǎng)，各專用網(wǎng)間無法實現(xiàn)聯(lián)通，不能進(jìn)行并網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)，因此也就不能形成規(guī)?；?jīng)濟(jì)，不能形成完整的商業(yè)運營模式，最終也無法實現(xiàn)面向大眾的普及。
2、核心元件計量標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)
在物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)中，計量的作用就是形成一套完整的量值測量和評價標(biāo)準(zhǔn)體系，對RFID、傳感器、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片等核心元件的各方面參數(shù)進(jìn)行全面測量，對所采用的協(xié)議進(jìn)行全面測試，對整個系統(tǒng)進(jìn)行可靠性和精確性評估。形成完整的計量測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為物聯(lián)網(wǎng)的全面部署提供計量保障。
物聯(lián)網(wǎng)不是一個獨立的產(chǎn)品，也不是一個企業(yè)或是一個行業(yè)可以獨立做起來，它牽扯到全社會的各行各業(yè)，需要整合多方面的資源才能實現(xiàn)，這就需要國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和行政管理部門的牽頭，根據(jù)我國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實際情況，整合RFID、傳感器、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片領(lǐng)域現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心標(biāo)準(zhǔn)，才能在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的浪潮中占領(lǐng)制高點，獲得國際話語權(quán)。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計量檢測領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建立
能源計量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案
1、計量檢測行業(yè)面臨的困境
在計量領(lǐng)域，工作對象計量器具具有周期性檢定/校準(zhǔn)的鮮明特點。對于國家強制管理的計量器具，要按照法定周期進(jìn)行復(fù)檢;對于非強制管理的計量器具，使用單位可根據(jù)法定計量周期或是企業(yè)自行確定的周期進(jìn)行復(fù)檢。
對于每一個計量器具，在有效使用壽命內(nèi)，常常需要數(shù)次至數(shù)十次的計量檢定。同時，工作用計量器具由于安裝在使用現(xiàn)場、體積大不易移動等原因，常常需要計量檢定機(jī)構(gòu)提供上門計量服務(wù)。
這兩種情況的存在，導(dǎo)致計量檢定機(jī)構(gòu)每年要完成數(shù)目龐大的上門計量任務(wù)，從而衍生出如下四點問題：
(1)計量檢定人員花費大量的時間疲于趕路，極大降低了工作效率，出現(xiàn)了計量檢定任務(wù)來不及做、有效工作時間無法合理安排的困境;
(2)上門檢定需要攜帶計量標(biāo)準(zhǔn)器具等工作設(shè)備。出于對計量標(biāo)準(zhǔn)器具穩(wěn)定性、精確度和安全性等因素的考慮，不易采用托運、快遞等便捷的運輸方式，只能隨身攜帶，這就造成計量檢定人員每次外出都需要攜帶大量的儀器設(shè)備，增加了工作強度;
(3)檢定對象分散在全國各地，每組檢定人員都需要攜帶工作設(shè)備，所以計量檢定機(jī)構(gòu)必須配備一定數(shù)量的同種計量標(biāo)準(zhǔn)器，這既擴(kuò)大了計量檢定機(jī)構(gòu)運營成本的壓力，也不利于合理使用設(shè)備，造成資源浪費，還衍生出設(shè)備管理、維護(hù)和折舊等一系列問題;
(4)計量檢定服務(wù)收費項目中包括計量檢定人員的路程費用，有時單純計量器具的檢定費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于路程費用。增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)“不想檢、不愿檢、逃避檢”的現(xiàn)象。
2、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計量檢測領(lǐng)域的意義
眾所周知，計量器具是度量衡工具，其儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響到測量參數(shù)的準(zhǔn)確程度。
在貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)和環(huán)境監(jiān)測這四個領(lǐng)域內(nèi)，計量器具更是直接關(guān)系到國計民生、人身安全和社會穩(wěn)定等重大問題，《計量法》中明確規(guī)定要進(jìn)行強制性周期計量。但是，在目前監(jiān)管體制下，計量器具的檢定更大依賴于企業(yè)的自覺自愿，政府職能部門和相關(guān)計量檢定機(jī)構(gòu)缺乏有效的監(jiān)管措施和手段對企業(yè)在用計量器具進(jìn)行監(jiān)管。
物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，為解決這個難題提供了幫助。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在計量檢測領(lǐng)域內(nèi)，具有如下優(yōu)點：
(1)對強制檢定的計量器具的使用情況進(jìn)行動態(tài)跟蹤和監(jiān)管。突破了時間、地域和人員上的限制，有利于落實計量器具強制管理的法律法規(guī);
(2)對計量器具的性能、參數(shù)等信息進(jìn)行實時采集，可從根本上改變傳統(tǒng)的預(yù)定周期的檢定模式，有利于實現(xiàn)工作用計量器具的動態(tài)化管理，形成事前質(zhì)量管理的科學(xué)的檢定模式，有效避免了約定檢定周期與計量器具質(zhì)量狀況間的不匹配矛盾，為企業(yè)節(jié)約運營費用，也提高計量器具的使用效率;
(3)有利于實現(xiàn)對計量器具的集約化管理，推動計量器具的外包服務(wù)模式發(fā)展，形成計量檢測機(jī)構(gòu)為企業(yè)提供一站式服務(wù)的工作模式，讓企業(yè)將更大的精力投入到主營業(yè)務(wù)上。
3、計量檢測領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
在計量檢測服務(wù)作業(yè)過程中，核心的技術(shù)手段就是量值比對，核心的理念就是量值溯源。
根據(jù)現(xiàn)行的計量檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計量檢測機(jī)構(gòu)使用比企業(yè)工作用計量器具至少高一個數(shù)量級的計量標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行現(xiàn)場量值對比，計量檢測機(jī)構(gòu)的計量標(biāo)準(zhǔn)器具再與上一級的計量標(biāo)準(zhǔn)器具或是國家計量基準(zhǔn)或是國際計量基準(zhǔn)進(jìn)行對比，整個比較鏈必須滿足量值溯源原則。因此，現(xiàn)行計量檢測技術(shù)參考的法律依據(jù)，即計量檢定規(guī)程和計量校準(zhǔn)規(guī)范，都是據(jù)此編寫的。
物聯(lián)網(wǎng)跨越了時空的限制，實現(xiàn)了工作用計量器具和計量標(biāo)準(zhǔn)器具之間的互聯(lián)互通，不再需要兩者進(jìn)行現(xiàn)場間的比對。這樣，現(xiàn)行的計量檢定規(guī)程和計量校準(zhǔn)規(guī)范的部分內(nèi)容就明顯不適用了，而且缺少指導(dǎo)性的操作條款，特別是量值溯源問題在計量標(biāo)準(zhǔn)體系中如何實現(xiàn)就顯得尤為重要。
下面以量塊的計量檢測為例說明上述問題。依據(jù)現(xiàn)行計量檢定規(guī)程和計量校準(zhǔn)規(guī)范，將工作用量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊進(jìn)行現(xiàn)場比對，就可以給出工作用量塊的檢測結(jié)論。在計量物聯(lián)網(wǎng)中，工作用量塊在企業(yè)現(xiàn)場，標(biāo)準(zhǔn)量塊在計量檢測機(jī)構(gòu)內(nèi)。首先要通過測量裝置讀取工作用量塊的參數(shù)，再傳輸?shù)接嬃繖z測機(jī)構(gòu)內(nèi)，與標(biāo)準(zhǔn)量塊的參數(shù)進(jìn)行對比。這種操作流程在現(xiàn)行計量標(biāo)準(zhǔn)中沒有體現(xiàn)，因此檢定人員也沒有作業(yè)指導(dǎo)依據(jù)。更為關(guān)鍵的是如何獲取工作用量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊的參數(shù)，這當(dāng)中就涉及到量值溯源的準(zhǔn)確性和可靠性問題，需要有相關(guān)的計量標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。
在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，標(biāo)識、感知、傳輸和應(yīng)用四個層次的核心元件RFID、傳感器、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片都涉及到如何準(zhǔn)確、可靠獲得量值和對量值進(jìn)行評價的問題。需要在相關(guān)計量標(biāo)準(zhǔn)中加以明確。同時，這四個核心元件都存在有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問題，為全面實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)帶來了標(biāo)準(zhǔn)上的不協(xié)調(diào)。
物聯(lián)網(wǎng)的概念和技術(shù)應(yīng)用在計量檢測領(lǐng)域內(nèi)是可行的也是必要的，其可以有效解決計量檢測領(lǐng)域現(xiàn)在面臨的發(fā)展瓶頸問題。但是，由于物聯(lián)網(wǎng)的跨地域檢測方法和現(xiàn)行的現(xiàn)場比對方法具有明顯的差異性，現(xiàn)行的計量檢定規(guī)程和計量校準(zhǔn)規(guī)范在操作指導(dǎo)性上明顯不足，同時量值溯源的標(biāo)準(zhǔn)體系也需要重新考慮。
物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系還處于漸進(jìn)發(fā)展的階段，遠(yuǎn)未成熟。無論是物聯(lián)網(wǎng)核心元件計量標(biāo)準(zhǔn)的體系建設(shè)還是物聯(lián)網(wǎng)在計量檢測領(lǐng)域中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，都是一個龐大的系統(tǒng)工程，是一個企業(yè)或一個行業(yè)無法單獨完成的，需要國家宏觀政策的支持和引導(dǎo)，需要國家級職能部門的牽頭和領(lǐng)導(dǎo)，動員全社會的力量，群策群力，方能完成計量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，為物聯(lián)網(wǎng)時代的到來奠定基礎(chǔ)。
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