物联网开发

物联网造福地球的方式

  在工业物联网中,越来越多的设备将从“笨拙”走向“智能”。它们将无缝地相互共享数据,然后使用机器学习实时修正这些数据。这些修正将使流程运行得更快、更高效。


  据分析机构称,工业物联网连接数量将从 2020 年的 177 亿个跃升至 2025 年的 368 亿个。


  生产效率的提高将是巨大的。世界经济论坛 (WEF) 估计,到 2030 年,仅工业物联网就可以为全球经济增加 14 万亿美元的产值。


  但有趣的是,专家认为这种增长将有利于可持续发展。


物联网造福地球


  世界经济论坛认为,84% 的物联网部署目前正在解决或有可能解决联合国的 17 个可持续发展目标。它说:“我们的分析支持了许多人的直觉,即物联网具有可以在不损害商业可行性的情况下实现最大化的发展利益……物联网可以成为可持续发展的游戏规则改变者。”


  工业物联网可以做到这一点的一种方法是实现循环经济,即利用废物创造新产品。研究人员对此进行了调查,他们已经确定了五种物联网功能,使这成为可能。


  ▲跟踪:物联网传感器共享有关产品标识、位置或独特成分的信息。


  ▲监测:物联网传感器共享有关产品使用、状况或环境的信息,这包括警报和通知。


  ▲控制:制造商可以根据预定义的选项,通过软件远程控制产品的功能,这包括推送定期更新。


  ▲优化:企业可以通过使用高级算法对运营进行持续改进。


  ▲设计进化:产品或服务的设计可以根据其他生命周期阶段的数据反馈进行改进。这包括功能升级以及新产品和服务的开发。


  与此同时,其他机构则更进一步,对物联网资源效率的能力做出了具体预测。


  在其《新兴技术的可持续性》报告中,Transforma Insights对2030年做出了以下预测:


  ▲物联网对燃料消耗的净影响将使(碳氢化合物)燃料减少3.5 PWh


  ▲物联网将节约近 2300 亿立方米的水——这要归功于智能水网运营、作物管理和远程病虫害防治的改进。


  ▲物联网将使全球用电量增加 34 太瓦时 (TWh),但将被物联网解决方案节省的 160 太瓦时电力抵消。


  ▲物联网解决方案将使二氧化碳排放量减少十亿吨。


  毋庸置疑,可持续的物联网只有在安全的情况下才能蓬勃发展。工业物联网的数十亿台设备将引发数据海啸,其中每个端点都将成为攻击者的潜在切入点,而且每个数据流都有可能被窃听。如果没有强大的安全性,恶意势力很容易破坏网络。


  但是保护‘事物’带来了一系列不同于保护人类的问题,人类可以回答问题并输入密码,而机器则需要不同的身份验证方法,这使得很难确定远程对象的真实身份。


  安全专家表示,最好的策略是在设备、云以及设备和远程服务器之间的通信通道这三个位置从头开始构建安全性。值得庆幸的是,该行业现在正在制定标准,以便价值链中的每个参与者至少可以遵循相同的基本技术和设计原则。


  上述预测提供了许多对物联网的长期影响持乐观态度的理由。但我们不必等到 2030 年才能看到结果,如今多个现有用例已经交付,下面让我们探索其中一些。


  智慧农业


  怎样才能少花钱多办事?听起来很矛盾。但是在过去的100年里,农业一直在“解决这个问题”。


  现在,随着全球人口到2050年将达到98亿,世界将需要将我们今天的食物量增加一倍——而且要使用土地和水等明显有限的资源。


  由物联网提供支持的智慧农业将让这成为可能。


  虽然过去的改进本质上大多是关于机械的,但数字工具将带来生产力的下一个飞跃。位于田间或嵌入设备的实时传感器将帮助农民更多地了解他们的土地和牲畜,从而更好地决定将精力和资源分配到哪里。


  这有时被称为精准农业,而许多创新公司已经将其付诸实践。


  例如,法国的 Bilberry是为数不多的开发智能作物喷洒解决方案的创新者之一,其他创新者包括FarmWise、SeeTree、Smart Ag和约翰·迪尔(John Deere)旗下的Blue River。其系统将摄像头安装在作物喷雾器上,利用计算机视觉实时分析图像。有了这些数据,它只喷洒杂草。此外,该解决方案还存储了信息,为农民提供更丰富的土地地图。


  Bilberry 表示,其工具可以将除草剂的使用量减少 80% 以上,同时保护环境并显著降低农民的成本。


  此外,核心计算机视觉技术也可以应用于其他领域。Bilberry 还训练其系统“查看”传送带上的坏土豆并对其进行分类。传统上,人类操作员会完成这项工作,但这项工作很无聊,而且容易出错。


  联网汽车


  谈到可持续性,物联网中最重要的“事物”之一就是汽车。联网汽车(通常是电动汽车)比使用汽油的汽车更环保,原因有多种。


  我们先从源头说起,让电动汽车在生产阶段和使用时减少排放。事实上,奈梅亨大学的研究发现,当电动汽车所使用的电力主要来自可再生能源和核能时,它们的终身排放量可以降低 70%。


  然后是预测性维护。当传感器分析车辆数据并诊断出故障时,它可以通过无线方式将其报告给机械师。它甚至可以在问题发生之前预测并纠正问题,这对于未联网的汽油汽车是不可能的。预测性维护可以让车辆在路上行驶的时间更长。


  汽车不仅仅是和制造商连接在一起,它们还可以互相“交谈”并与周围的环境交互——交通系统、照明、停车、电力。所有这些都使城市规划者可以进行实时调整,当交通更加高效时,这也会减少排放。


  联网汽车革命的一个更微妙影响可能是新所有权模式的兴起。在未来通过智能手机“拨打”汽车时,许多司机可能想知道他们是否需要拥有一辆汽车。优步、滴滴和 Ola 等公司的叫车服务已经在测试这种“移动即服务”(MaaS)模式。


  MaaS模式还支持“多式联运”的理念,即在不同的交通工具选择之间移动,以满足当前的需求。在芬兰,一家名为 MaaS Global 的初创公司已经推出了一款名为 Whim 的应用,其月度计划包括使用火车、公共汽车、出租车、租车或自行车。据报道,MaaS Global已说服 12% 的赫尔辛基居民放弃开车。


  智能电网


  向清洁能源过渡的主要挑战之一是可再生能源的不可预测性。与化石燃料相比,太阳能和风能并不可靠,解决此问题的一种方法是设计新型能源管理方式。


  现有电网缺乏灵活性,它们主要是为从发电厂到消费者的单向分销而设计的。它们无法检测到电力峰值、设备故障和停电,这意味着它们无法实时响应变化,也无法将电力实时输送到需要的地方。这还意味着电网必须有一些超出预期峰值的多余发电容量,以满足任何增加的需求。


  智能电网则不同。在智能电网中,网络中的每个组件——输电线路、变电站、热电联产、断电传感器、仪表——都是连网的。这些节点都收集实时数据,而电力公司可以处理这些数据,以便将电力输送到需要的地方。


  这很重要。为什么? 因为根据国际能源署预计,到 2040 年全球能源需求将增加 37%。


  智能电网试验已经进行了大约十年,但5G将加速其发展。5G 速度更快,并且可以连接比前几代蜂窝网络更多的设备。它也可以“切片”,让大型企业控制自己的小型网络。


  在英国,沃达丰已经开始与英国电力网、ABB、通用电气和西门子合作创建切片网络。合作伙伴将在每个变电站中构建边缘软件和应用程序,以便他们能够“响应电力网络的动态变化,包括大规模转向可再生能源、电动汽车和电加热带来的未来需求”。


  沃达丰估计,如果在全国推广,到2050年,该解决方案可以减少63702吨二氧化碳。


  冷链物流


  每年生产的所有食物中有三分之一被浪费了,甚至有人认为,高收入国家丢弃的粮食数量与撒哈拉以南非洲国家生产的一样多。


  似乎这还不够糟糕,剩余的食物通常会进入垃圾填埋场,在那里释放温室气体。再加上种植、仓储和运输所需的能源,每年会产生多达 30 亿吨的二氧化碳。


  大多数浪费是可以避免的,食物变质是因为温度太高或到达目的地的时间太长。


  显而易见的补救措施是将产品“从农场到餐桌”保持在完全正确的条件下。


  目前,在大多数情况下,由人工对温度敏感的货物进行检查,并将其记录在纸上或电子表格中。不用说,该系统效率低下且容易出错。


  现在,借助物联网,嵌入式温度传感器可以随时跟踪温度波动,将结果传送到云端并进行不断的调整。


  Dyzle 等专业公司现已开发出结合温度监测和 GPS 跟踪的系统,他们可以测量从门的状态到湿度到气压的一切。


  物联网改善生物多样性


  物联网技术能否帮助修复对自然环境造成的破坏?一些项目已经报告了良好的结果,而蜜蜂就是一个很好例子。


  据估计,自 1962 年以来,蜂群数量减少了 90%。据信这种蜂群崩溃症 (CCD) 的一个原因是一种名为瓦螨破坏者的螨虫,杀虫剂可以提供帮助,但世界不想要或不需要更多的杀虫剂。


  世界需要蜜蜂, 而物联网和大数据可以转这一趋势。


  Eltopia开发了一种叫做BeeSafe的智能蜂箱,可监测蜂箱温度并防止螨虫繁殖。当达到阈值时,BeeSafe 会将命令发送回控制器以增加蜂巢特定区域的热量,从而对螨幼虫进行消杀。


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