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循环经济视角下物联网技术的运用及关键技术

经济学 时间:2018-10-21 19:20:54 来源:未知 作者:佚名

随着传感器、信息技术、网络、射频识别 RFID、移动计算等技术的飞速发展,物联网技术( The Internet ofThings,IOT) 应运而生。物联网概念由美国麻省理工大学 Kevin Ashton 教授在 1991 年首次提出[1].物联网技术是当前社会的主流应用技术,是对互联网+技术的扩展以及革新。继计算机和互联网之后,物联网被认为世界信息技术产业的第三次浪潮。将物联网技术应用到可循环经济领域,使网络技术与社会经济结合是未来社会经济发展的主流趋势。本文以循环经济为主要视角,从物联网技术的应用出发,以汽车行业为例,论述物联网技术在产品的生产、消费、回收的循环过程中的具体应用。

1 可循环经济下的物联网技术应用概述

循环经济最早在 Boulding 的“宇宙飞船经济”中被提及,其具体定义最早由 Pearce 提出。20 世纪末,循环经济的理念被系统地引入中国学术界。循环经济在中国发展迅速,并被确定为国家发展战略的重要组成部分[2].将资源进行有效运用是循环经济的主要内容,“再利用”以及“可控化”是其中的两个原则。相比较传统的经济模式,可循环经济更加符合我国国情。传统的经济模式让我国的物产资源以及环境承受能力都日渐衰落,而可循环经济模式的兴起给我国经济发展带来了新的曙光。可循环经济不仅是已贯彻落实的基本国策,更是我国建立资源节约型、环境友好型社会的重要措施。

物联网是一个潜在的内循环系统。从经济学角度来说,循环经济系统是一项系统工程[3].物联网主要借助射频识别技术( RFID) 以及全球定位系统等相关的信息传感设备,借助现代通信技术,将需要进行鉴别的物体同互联网进行连接,从真正意义上对物体进行鉴别、跟踪以及管理等,并且将这些信息传感设备与互联网结合起来,形成巨大的网络[4].这样的结合实现了物品与网络的链接,更方便基础设施与互联网交换信息,将智能化更好地带入生活的每个角落,其追踪、识别、定位等都是其具体的体现。物联网技术的基本原理是借助射频识别( RFID) 技术,在计算机互联网庞大的平台上实现物品信息的自动采集并达到信息的共享。在产品的生产完成阶段,产品会贴上储存有 EPC 编码的电子标签,这个电子标签将会一直跟随该产品整个运行的生命周期,而其标签就如产品标志,可以通过物联网对其进行跟踪查询。在物联网技术运用之前,物理的基础设施是和网络基础设施分别开来的,其物件、建筑物等实体与数据库、计算机并无关联,而物联网技术的运用让这二者有机地结合起来,并且扩展出了一个新的高科技领域。目前,物联网技术已经充分地运用到了信息产业,包括信息服务、信息软件等方面。此外,物联网技术在工业、农业等领域也有重要的应用。可循环模式下的经济涵盖了生产、售后服务等不同环节,其中除生产环节之外的后续环节为物联网技术应用到可循环经济中提供了可能性。

随着我国经济的快速发展,人们对汽车的需求量越来越大。据不完全统计,自 2000 年起,我们每年几乎以 100 万辆汽车的速度在增长。随着时间的推移,我国将迎来回收汽车数量的高峰期,汽车报废后的钢铁、有机金属以及在制造汽车的过程中所使用的新型材料、各种金属合金、橡胶、玻璃和聚合物等化学原料都需要得到合理利用。可见,在汽车失去了商品价值后,自身的报废材料亦有巨大的价值。废旧的汽车作为资源的载体,与自身产品很难剥离出来。因此,我们需要一种新型运作模式让资源与产品自身分割开来,这种新型运作模式就是将物联网技术运用到可循环经济中,建立出完整的智能化互联网系统。

2 面向可循环经济的物联网技术的应用

2. 1 汽车的可循环经济网络

汽车的可循环经济网络是将汽车整体作为一个网络节点,将汽车所属的所有零件安装智能节点,并且将物联网技术作为主要的技术支撑,建立与汽车相关的制造商、服务商、车主、网络运营商等相关单位共存的系统。其具体的应用主要有生产环节、销售环节、回收环节。

2. 1. 1 生产环节在汽车生产制造环节应用物联网技术,营造智能生产系统,即在非人力的情况下通过自动化生产线进行制造运作。在物联网技术的支持下,实现所有的原材料以及生产的半成品或者成品可以在整个生产线上进行追踪识别,这样不仅可以减少人为操作的误差率,而且在一定程度上提高制造的速率,提高生产效益。在智能的生产系统下,为每一个原材料配备一个独立的 EPC 编码,这个 EPC 编码所储存的原材料信息以及后续对材料信息的添加、更改都会一直伴随原材料的整个使用生命周期。为了实现物品之间的读写交互,在原材料入库、出库或者加工以及回收等阶段都要相匹配地安装读卡器、设置传感器。原材料上所携带的自身 EPC 编码可以将原材料的信息通过代码的形式用读写器进行读取,然后利用发射器以及无线网络的传送将其代码发射到 RFID 信息服务系统的服务部,用这样的方法就可以将原材料的具体详细信息储存在本地的信息服务器中,并且可以通过对象名解析服务对原材料的代码进行统一资源标识。通过网络在 RFID 信息服务器中获得其代码所记载的原材料的具体信息以及自身属性,相关工程人员在制作环节就可以通过网络对原材料的生产过程进行监控。在生产环节采用 EPC 技术不仅可以在数量众多的零件中找到所需要的零件,还有助于工程管理人员掌握生产线流程信息,及时解决补货、缺货等问题,确保整个生产流水线工作稳定、高效地进行。

2. 1. 2 销售环节当前车载智能系统被广泛运用,而车载智能系统的核心技术就是物联网技术。车载智能系统作为汽车的灵魂系统,一方面要对信息进行记录以及处理,另一方面担负着 Intel 网、移动经营网络、汽车服务商等网络信息实时交互的工作。车载智能系统包含不同的功能模块: 首先是智能控制模块。智能控制模块可以对车况实时监控并且记录车体的实时信息以及车主的驾驶系统,以提高行车的安全性。另外,该系统还可以对汽车的零件数据实时记录,为回收环节提供精确的数据。其次是车主服务模块,这一模块是车载智能系统中一个重要的应用。车主服务模块为车主在驾车中提供更加人性化的服务,让车主更加体验到人性化驾驶的乐趣。该模块设置了自动导航、自动泊车、车站信息查询等功能。最后是智能应急模块,车辆在行驶过程中会遇到很多突发情况,预知并及时处理突发状况是非常有必要的。车载智能系统中的智能应急模块对突发情况可以采取相对应的应急措施,也可以设置多重应急模块,例如防盗追踪、安全保障、远程控制等。

2. 1. 3 回收环节车载智能系统的回收环节主要依靠 EPC 所记录的数据。在智能回收环节中可以随时查录任何重要零部件的信息,比如使用寿命、质地、产地等。回收系统通过查录到的 EPC 信息,可以将汽车的零件进行精确的分类,并且掌握是否可回收、可利用或者可报废等情况。智能化系统具有将车体的数据信息同汽车智能回收系统中的相关数据信息进行相互分享以及沟通的功能,可以有效地协助汽车拆卸行业从人力进行零件分类转化成工业自动化运行的模式,既可以使分类精确又可以提高工作效率。本地的 Savant 系统对当地的废旧、废弃车辆零部件的相关信息进行实时更新,并将这些及时更新的数据传输到汽车产业物联网中的 EPC 信息服务器以及对象名解析服务器中,这样相关联的企业以及汽车用户就可以通过 Internet 了解到汽车重要零部件的各项信息,进而可以增强对这些汽车部件的利用,亦能在一定程度上保证重要零部件的安全性。由此可见,智能车载系统可以利用物联网技术来获取更为精准、及时的报废汽车的车辆信息,并且根据报废汽车上的零件信息对其进行二次加工。当然,操作人员也可以根据零部件的信息来确定该零件的功能及其实用信息。在物联网技术的运用下,车载智能系统不仅可以将汽车回收业进行高度整合,也可以对废旧资源进行合理的循环应用,在避免资源浪费的同时保护了生态环境。

2. 2 面向可循环经济的物联网技术的关键技术

面向可循环经济的物联网技术有五大关键性的技术。

( 1) 射频识别技术。其实质是一种非接触式的自动识别技术,能够以射频信号智能地识别目标对象,同时取得有关的数据信息,而且全程自动化,不需要人工的干预,尤其不受环境的限制。RFID 技术不仅可以对静止物体进行识别,还可以对一些高速运行的目标对象进行准确识别,操作也极为快捷方便。物联网理想的状态是对全球范围内的目标对象实现信息的监控、共享。

( 2) 智能传感器网络技术。传感器的作用相当于人的皮肤、眼睛、鼻子、耳朵等感受外界变化的器官,接收的是外界温度、光、电、湿度等变化的信号,将变化信号信息应用于网络系统中,为数据的分析、采集、传输提供具体、可靠的数据支持。从传统传感器到智能传感器,再到嵌入式 Web 传感器的研发,传感器逐渐开始朝着微型化以及信息化等方向发展和进步[5].其中,传感单元( 由传感器和模数转换功能模块组成) 、处理单元( 包括 CPU、存储器、嵌入式操作系统等) 、通信单元( 由无线通信模块组成) 以及电源是组成传感器网络的智能节点的几个基本单元。在一个健全的传感器网络中,智能节点基本上出现在目标对象上及周边,同时智能节点相互之间能够进行互相协作。利用互联网络可以把搜集的区域信息传送到远程控制管理中心,比如车载智能软件系统; 反之,远程管理中心亦可以对网络节点进行远程控制检测。

( 3) GPS 定位系统。在车载智能系统中,车载 GPS 接收机通过接受卫星发来的数据以及坐标经纬度,将车辆的无线 MODEM 以 GSM 短信方式由GSM 公司实时传到监控中心,并最终在电子地图中显示出来,由此可对车位的目标有更为精确的定位,以便对车辆进行实时监控。在车辆遇到突发情况时,车载报警模块会发出报警信息,智能系统直接将现场的具体报警信息及时传送到总控制台。

( 4) 智能技术。通过在目标对象中植入相关智能系统,使目标对象能够与用户之间进行主动或者被动的交流。

( 5) 纳米技术。物联网技术的迅猛发展,使电子元器件更加智能化、微型化。将纳米技术应用到物联网中,可以使更加微型化的物体进行数据的交互与连接。

3 结语

如今物联网技术的发展已成为科技发展的主流,大到科技航天,小到车载导航,与我们的生活息息相关。

我国人口多、资源相对不足,对可再生资源缺乏合理利用。可循环经济模式符合我国国情,将物联网技术应用到可循环经济中是应对当前发展的必由之路。

[参考文献]

[1]高杨,李健。 基于物联网技术的再制造闭环供应链信息服务系统研究[J]. 科技进步与对策,2014( 3) : 19 -25.

[2]陆学,陈兴鹏。 循环经济理论研究综述[J]. 中国人口资源与环境,2014( S2) : 204 -208.

[3]钱志鸿,王义君。 物联网技术与应用研究[J]. 电子学报,2012( 5) : 1023 -1029.

[4]燕妮。 浅论物联网技术的应用研究[J]. IT 论坛,2013( 19) : 81.

[5]杨忠敏。 物联网时代: 传感器将迎来黄金十年[J]. 中国公安安全,2014( 6) : 160 -168.