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一文看懂傳感器如何改變我們生活!
發(fā)表時(shí)間：2018-06-01 15:37:58 瀏覽量：2703
到2020年，將有數(shù)百億的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上。他們已經(jīng)改變了我們的生活和工作方式。
IBM的Almaden實(shí)驗(yàn)室是技術(shù)人員的圣地。在圣何塞南部的一座山上的700多英畝的草地上，科學(xué)家們已經(jīng)申請(qǐng)了數(shù)千項(xiàng)專利。他們贏得了圖靈和諾貝爾獎(jiǎng)。大約60年前，他們開(kāi)創(chuàng)了第一個(gè)龐大的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。從那時(shí)起，他們就一直在不斷推動(dòng)小型化再小型化，所以現(xiàn)在即使是最小的設(shè)備也能收集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
今天，Big Blue正在把這種微小的技術(shù)應(yīng)用到工作中，開(kāi)發(fā)一種多用途的氣體傳感器，可以幫助機(jī)場(chǎng)檢測(cè)和跟蹤生化威脅，確定你冰箱里的牛排是否已經(jīng)損壞，甚至僅僅通過(guò)分析你的呼吸就能診斷出各種疾病。
像這樣的傳感器正在推動(dòng)一種相對(duì)新的科技趨勢(shì)--物聯(lián)網(wǎng)。從本質(zhì)上說(shuō)，這個(gè)令人尷尬的流行語(yǔ)中提到的"事物"是嵌入了傳感器的機(jī)器，它們收集、存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)。而且由于它們都與互聯(lián)網(wǎng)相連，他們可以上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，下載更新的軟件，并且能被遠(yuǎn)程控制。
國(guó)際研究公司Gartner估計(jì)，到去年年底，有38億人在智能汽車、煙霧探測(cè)器、門鎖、工業(yè)機(jī)器人、街燈、心臟監(jiān)測(cè)器、火車、風(fēng)力渦輪機(jī)、甚至網(wǎng)管和烤箱中聯(lián)網(wǎng)。Gartner估計(jì)，到2020年，這些智能設(shè)備將有250億部，將少量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫撕捅舜酥g。思科即將離任的首席執(zhí)行官約翰?錢伯斯(John Chambers)大膽地宣布，未來(lái)5年內(nèi)將有500億部聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上市，總市值將達(dá)到19萬(wàn)億美元。在這個(gè)領(lǐng)域的另一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者，西門子，已經(jīng)說(shuō)過(guò)這些聰明的東西開(kāi)始為第四次工業(yè)革命提供動(dòng)力(在蒸汽、電力和有線計(jì)算機(jī)之后)。
當(dāng)然，其中一些是炒熱的。在最新的科技潮流中，總會(huì)有一定程度的炒作。還記得射頻識(shí)別標(biāo)簽嗎?他們將改變世界。
我們和這個(gè)美麗新世界之間是存在一些技術(shù)障礙的。
首先是語(yǔ)言障礙。智能家居設(shè)備--這是互聯(lián)網(wǎng)上比較發(fā)達(dá)的領(lǐng)域之一--目前使用的是無(wú)線語(yǔ)言的Babel，這取決于制造商。你家的恒溫器和暖通空調(diào)系統(tǒng)可以在藍(lán)牙、冰箱和咖啡機(jī)、Z-Wave的鎖和百葉窗以及WiFi的煙霧探測(cè)器上進(jìn)行通信。另外，理解這些機(jī)器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)--更不用說(shuō)找到存儲(chǔ)giga-， tera-， exa-甚至zettabytes的空間--這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。安全問(wèn)題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。一位IT專家最近演示了他如何能輕易地侵入一個(gè)無(wú)線電頻率控制的胰島素泵，并遠(yuǎn)程給一個(gè)糖尿病人注射致命劑量。其他專家聲稱，如果黑客有動(dòng)機(jī)的話，他們可能會(huì)使用智能汽車上的軟件來(lái)控制他們的速度、剎車和轉(zhuǎn)向。
但技術(shù)上的挑戰(zhàn)，盡管令人望而生畏，但卻比法律、社會(huì)和監(jiān)管部門更讓內(nèi)部人士擔(dān)憂。因?yàn)檫@些傳感器嵌入的機(jī)器將極大地增加我們能發(fā)現(xiàn)的彼此之間的信息，它們可能會(huì)導(dǎo)致所謂的"老大"和"小弟"的問(wèn)題。
首先，誰(shuí)擁有這些數(shù)據(jù)?你的健身追蹤器收集的個(gè)人信息是否屬于你或制造商?執(zhí)法人員是否能夠在刑事調(diào)查中獲取車輛數(shù)據(jù)?車主們會(huì)希望他們的車在每一次車禍后自動(dòng)提醒當(dāng)局和保險(xiǎn)公司嗎?
新的cisco制造的傳感器可以在礦工佩戴時(shí)探測(cè)到威脅生命的氣體。其他人可以感覺(jué)到，如果工人(比方說(shuō)，在油田或大型建筑工地)正在移動(dòng)或仍然可能受傷。但他們也可以幫助雇主準(zhǔn)確地確定員工的工作時(shí)間和地點(diǎn)。
即使面臨如此棘手的問(wèn)題，這些智能機(jī)器已經(jīng)在改變各種領(lǐng)域，如醫(yī)療保健和制造業(yè)、城市規(guī)劃、交通和發(fā)電、農(nóng)業(yè)和家庭管理。這些設(shè)備本身可能是微型的，但它們?cè)谖覀兊纳詈凸ぷ鞣绞缴显斐闪司薮蟮淖兓?/span>
家庭和辦公
冰箱會(huì)在牛奶灑落的時(shí)候發(fā)信息提醒我們;我們躺在床上就能夠打開(kāi)咖啡機(jī)……類似的很多事情都將在未來(lái)十年或十年以上實(shí)現(xiàn)。盡管智能家電在過(guò)去幾年里一直主宰著拉斯維加斯的消費(fèi)電子產(chǎn)品展(CES)，但尚未出現(xiàn)任何單一產(chǎn)品或主導(dǎo)品牌。RNR市場(chǎng)研究公司估計(jì)去年這個(gè)市場(chǎng)價(jià)值200億美元，內(nèi)部人士將這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)描述為一個(gè)充滿活力且混亂的市場(chǎng)。
Nest恒溫器是迄今為止最具突破性的產(chǎn)品，尤其是在節(jié)省功耗省電方面。 由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，界面比現(xiàn)有的可編程溫度調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單，并且有來(lái)自谷歌的支持(谷歌在2013年給予32億美元的啟動(dòng)資金)，Nest在加拿大，英國(guó)和美國(guó)一直備受關(guān)注。恒溫器更多的是控制你家的能耗，而不是被你家的電器、燈具、電視機(jī)、電腦音響套裝所消耗。 Nest聲稱其設(shè)備可以通過(guò)熟悉用戶的日常使用習(xí)慣，然后自己進(jìn)行編程設(shè)置，并讓用戶可以通過(guò)手機(jī)來(lái)進(jìn)行控制家用電器。 這樣一來(lái)，可以為用戶節(jié)省20%的電能。
其他的產(chǎn)品更多的是在新奇。今年的CES展的一大亮點(diǎn)是Tagg，Tagg可以遠(yuǎn)程追蹤你的狗或貓的位置的。3月，亞馬遜宣布推出一款品牌按鈕，你可以在自己的房子周圍貼一圈，讓你可以隨手來(lái)訂購(gòu)洗衣粉和手紙等生活用品。還有布拉德(Brad)，一個(gè)聰明而又有需要的烤面包機(jī)，在他的網(wǎng)絡(luò)中與其他的烤面包機(jī)進(jìn)行檢查對(duì)比，看看他們有多少動(dòng)作，如果他覺(jué)得被忽略了，就會(huì)自己動(dòng)起來(lái)提醒你。
有一些傳統(tǒng)的公司提供完整的解決方案?？偛课挥谛聺晌鞯腃restron公司建立了定制的系統(tǒng)，客戶可以從他們的平板電腦上管理他們的安全、能源使用、照明、暖通空調(diào)和娛樂(lè)系統(tǒng)。而英格索蘭最近開(kāi)始在Nexia品牌下提供一套廉價(jià)的家庭控制產(chǎn)品。
當(dāng)然還有蘋(píng)果。它已經(jīng)宣布了HomeKit的發(fā)布，該平臺(tái)希望智能家居領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者可以使用它來(lái)創(chuàng)建設(shè)備控制應(yīng)用程序。其目的是為該行業(yè)提供一個(gè)網(wǎng)關(guān)，一種通用語(yǔ)言。蘋(píng)果公司通常只在具有巨大潛力的市場(chǎng)上投資，而RNR的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，智能住宅市場(chǎng)可能會(huì)增長(zhǎng)到600億美元。
辦公大樓也發(fā)生了變化。都是針對(duì)最低限度的效率和員工的方便。例如，思科從四個(gè)地點(diǎn)控制了全球300座建筑的核心功能，包括氣候、電力使用和安全。該公司預(yù)計(jì)，當(dāng)一位高管開(kāi)車進(jìn)入車庫(kù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，讓電梯來(lái)接她，并打開(kāi)她辦公室的燈。
擁有復(fù)雜的內(nèi)部控制氣候的建筑已經(jīng)變得更加普遍。例如，曼尼托巴水電(Manitoba Hydro)的新摩天大樓有一個(gè)巨大的天然濕潤(rùn)器--一個(gè)潮濕的房間，幾層樓高，充滿了熱帶植物，還有一個(gè)與管道相連的水，這些管道可以在整個(gè)建筑中輸送潮濕的空氣。系統(tǒng)知道什么時(shí)候打開(kāi)和關(guān)閉百葉窗，或者讓陽(yáng)光進(jìn)來(lái)(從免費(fèi)的太陽(yáng)熱中獲益)或者保持它。
城市
如今，世界上一半以上的人口居住在城市中心，到2050年，幾乎三分之二的人將居住在城市中心，這意味著有25億的城市居民將在城市居住、使用和運(yùn)輸。對(duì)于今天的城市來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)噩夢(mèng)般的場(chǎng)景，因?yàn)榻煌?、霧霾、犯罪、堆滿垃圾的垃圾桶以及低效率的照明，占了城市電力預(yù)算的四分之一到一半。但目前正在測(cè)試的技術(shù)將幫助未來(lái)的城市更好地應(yīng)對(duì)即將到來(lái)的移民問(wèn)題。
制造業(yè)
位于賓夕法尼亞州約克市的哈雷-戴維森摩托車廠建于1973年，是典型的流水線操作。但六年前，它得到了思科的高科技更新?，F(xiàn)在，一系列與所謂的制造執(zhí)行系統(tǒng)相連的傳感器，從工廠的地板上收集數(shù)據(jù)，以查明任何問(wèn)題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)后面的擋泥板阻礙了這個(gè)過(guò)程時(shí)，管理人員改變了布局，使零件直接流向生產(chǎn)線，而不是手工收集和移動(dòng)。在另一個(gè)房間里，傳感器可以分辨出空氣流動(dòng)、濕度是否最佳，并在必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正。這個(gè)系統(tǒng)并不便宜。
一位分析師稱，將一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)安裝到單個(gè)工廠的成本在50萬(wàn)美元到100萬(wàn)美元之間。但是根據(jù)SAP(提供哈雷工廠的軟件)，工廠現(xiàn)在可以多生產(chǎn)出25%的自行車，工人減少30%。它可以在短短6個(gè)小時(shí)內(nèi)完成交付，而不是在21天內(nèi)交付1700輛自行車。
在德國(guó)，西門子的安伯格工廠每年生產(chǎn)近1200萬(wàn)臺(tái)可編程邏輯控制器。(PLC是一個(gè)交換機(jī)，可以控制各種各樣的系統(tǒng)，如游船、滑雪纜車和組裝線。)在整個(gè)制造和裝配過(guò)程中嵌入的微型傳感器幫助公司幾乎消除了缺陷:它聲稱其PLCs是完美的99.99885%的時(shí)間。
更大的"可視性"--從傳感器到智能手機(jī)和平板電腦的即時(shí)信息--也使得機(jī)器的停機(jī)時(shí)間大大減少，因?yàn)榻?jīng)理們可以在爆炸之前發(fā)現(xiàn)瓶頸和現(xiàn)有的或即將到來(lái)的維修問(wèn)題。埃森哲最近報(bào)告說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將平均維修費(fèi)用削減12%，維修費(fèi)用減少30%，停工時(shí)間減少70%。它還可以通過(guò)智能能源管理系統(tǒng)節(jié)省電力成本，這是工廠的主要開(kāi)支之一。電價(jià)會(huì)自動(dòng)納入機(jī)器的工作時(shí)間表，允許工廠避免價(jià)格高峰。
通用電氣(GE)董事長(zhǎng)杰夫?伊梅爾特(Jeff Immelt)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的:"如果你昨晚作為一家實(shí)業(yè)公司去睡覺(jué)，你將會(huì)在今天早上醒來(lái)，成為一家軟件和分析公司。"
交通
新款特斯拉電動(dòng)轎車的零售價(jià)為7萬(wàn)美元。此外，它還能在不到4秒的時(shí)間內(nèi)以每小時(shí)100公里的速度讓人羨慕，它能在一次充電中達(dá)到435克。如果你的果汁喝得很低，汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)把你帶到最近的充電站。埃龍·馬斯克(Elon Musk)的最新一代汽車配備了自動(dòng)駕駛儀(Autopilot)，它使用了攝像頭、雷達(dá)和360度聲納傳感器的組合，自動(dòng)駕駛在開(kāi)闊的道路上，在停停的交通中，不僅能找到，還能找到平行的停車位。這款相機(jī)還可以讀取速度限制，并警告司機(jī)減速。遠(yuǎn)離你的車道和司機(jī)的座位。
而且特斯拉的情況一直在變好，多虧了內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)軟件，它向公司的工程師發(fā)送了源源不斷的數(shù)據(jù)。自汽車發(fā)布以來(lái)，程序員們已經(jīng)對(duì)軟件進(jìn)行了幾次升級(jí)，以提高軟件的范圍，使其能夠在其他車輛處于盲點(diǎn)時(shí)警告駕駛員，并在另一輛車接近時(shí)自動(dòng)將高光束調(diào)暗。
所有這些都是說(shuō)，你的汽車是靜止的，它的功能在銷售點(diǎn)，正在快速地后退。梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)等老牌公司也將推出智能汽車。在硅谷的研究中心，一個(gè)工程師和程序員團(tuán)隊(duì)正在完善一個(gè)模型，該模型可以與智能手機(jī)交互，收集你的約會(huì)信息，并提出到達(dá)目的地的路線，并顯示實(shí)時(shí)交通信息。今年5月，F(xiàn)reightliner(戴姆勒公司的子公司，與奔馳公司一起)獲得了世界上第一輛機(jī)器人卡車的內(nèi)華達(dá)州牌照，該公司已經(jīng)在該州道路上進(jìn)行了15,000公里的測(cè)試(盡管是與一名操作員一起駕駛)。
研究公司高德納(Gartner)估計(jì)，到2020年，全球道路上的聯(lián)網(wǎng)汽車將達(dá)到2.5億輛，其中許多汽車能夠自動(dòng)駕駛。每年有800萬(wàn)起交通事故，130萬(wàn)起撞車事故;思科公司的Smart聯(lián)網(wǎng)車輛部門已經(jīng)提出，自動(dòng)駕駛汽車可以消除多達(dá)85%的正面碰撞。他們也可以幫助緩解交通，因?yàn)樗麄兛梢韵嗷ソ涣魉麄兊奈恢?，因此比人類駕駛的車輛更接近。交通專家稱之為"連"包裝更多的汽車到相同的道路太空可能幫助拯救司機(jī)至少900億小時(shí)的他們現(xiàn)在每年花在堵塞,產(chǎn)生了2.2億噸的碳排量和浪費(fèi)了至少1萬(wàn)億美元的燃料成本和生產(chǎn)力損失。
航空航天
航空工業(yè)一直遲遲不采用新技術(shù)--例如，美國(guó)的空中交通管制系統(tǒng)，仍然運(yùn)行于上世紀(jì)70年代建造的搖搖搖搖的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施。從某種程度上來(lái)說(shuō)，這是可以理解的:當(dāng)我們談?wù)?萬(wàn)英尺高的大型移動(dòng)設(shè)備時(shí)，技術(shù)故障的后果是非?？膳碌?。
但事實(shí)是，這種技術(shù)可以防止像德國(guó)之翼(Germanwings)這樣的悲劇發(fā)生--一名不安的副駕駛鎖定了機(jī)長(zhǎng)，并故意飛進(jìn)了法國(guó)的航空公司--已經(jīng)存在了，這使得它變得更加毫無(wú)意義。飛機(jī)早就裝備了傳感器，可以收集燃料效率、高度、位置和維修問(wèn)題的數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)通常只是在飛機(jī)著陸后才進(jìn)行處理。隨著連接和數(shù)據(jù)處理軟件的進(jìn)步，沒(méi)有理由不能發(fā)送和解析中飛行。同樣的技術(shù)也可以用來(lái)在危機(jī)情況下覆蓋飛行員，比如德國(guó)之翼，或者更頻繁地加載每架飛機(jī)的位置--這將極大地幫助馬航370航班的搜尋工作。
但變化正在慢慢到來(lái)。飛機(jī)引擎中的傳感器現(xiàn)在可以通過(guò)測(cè)量噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度來(lái)檢測(cè)和分離出發(fā)展中的問(wèn)題，在飛機(jī)還在空中的時(shí)候，就可以與飛行員和地面人員進(jìn)行交流。
在效率方面，通用電氣開(kāi)發(fā)了一種工具，可以測(cè)量燃油的使用，并巧妙地移動(dòng)機(jī)翼的襟翼(包括其他東西)，以減少不必要的阻力。這項(xiàng)技術(shù)幫助意大利航空公司在一年內(nèi)減少了1%的燃料消耗。由于全行業(yè)的燃料支出每年徘徊在300億美元左右，即使是如此小的節(jié)省也很可觀。
鐵路行業(yè)也正在慢慢走向現(xiàn)代化。英國(guó)的網(wǎng)絡(luò)鐵路公司和Cisco公司正在安裝傳感器，并在軌道旁邊安裝傳感器，以通知中央指揮中心，如果他們需要維修，或者受到附近山體滑坡或洪水的威脅。這將減少目前用于鐵路檢查的約130萬(wàn)小時(shí)。
紐約的通勤者們用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)感謝短途通勤。該市的Canarsie地鐵線最近安裝了siemens軌道和火車，它可以精確定位比老式自動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)更精確的位置(它使用了trackside燈來(lái)告訴列車在通過(guò)定點(diǎn)時(shí)停止和前進(jìn))。因?yàn)橹悄苘壍乐阑疖嚨拇_切位置，這就意味著火車之間的間隔不需要那么大，可以讓更多的列車在繁忙的航線上運(yùn)行，每小時(shí)26次，而不是15次。
航運(yùn)也參與進(jìn)來(lái)了。德國(guó)在二戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)奇跡中，德國(guó)主要的港口城市漢堡-能勒，近年來(lái)面臨著幾個(gè)與此有關(guān)的問(wèn)題。每天抵達(dá)港口的550輛卡車中，有許多都在等待船只駛?cè)敫劭诘拈L(zhǎng)隊(duì)中閑置了數(shù)小時(shí)，或者停泊在港口附近的居民區(qū)，因?yàn)楦劭诘貐^(qū)的港口很少。每年有1萬(wàn)艘船在那里卸貨，經(jīng)常發(fā)生的情況是太多的船只同時(shí)到達(dá)，堵塞了相對(duì)較小的港口?？紤]到其地理位置的歷史悠久，人口密度高，擴(kuò)張并沒(méi)有出現(xiàn)。現(xiàn)在，多虧了思科和SAP的一個(gè)項(xiàng)目，這些船只和900萬(wàn)個(gè)集裝箱通過(guò)港口傳送(并不斷更新)他們的準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間，所以卡車可以安排及時(shí)的接送和貨運(yùn)?？ㄜ囁緳C(jī)甚至可以遠(yuǎn)程預(yù)訂泊車位，這樣他們就不會(huì)開(kāi)車四處尋找停車位或堵塞城市的其他地方。
醫(yī)療
旨在幫助嬰兒潮一代居住的技術(shù)越來(lái)越繁榮。這并不令人意外，近15%的加拿大人現(xiàn)在65歲或更老，這一比例預(yù)計(jì)在20年內(nèi)將上升到23%。新一代的傳感器可以判斷住在家里的病人病情是否惡化，并立即與他們的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)溝通。
能源
農(nóng)業(yè)
盡管我們可能擁有普通家庭農(nóng)場(chǎng)的田園風(fēng)光，但農(nóng)民一直都是技術(shù)的早期采用者--畢竟，任何能幫助他們從土地上獲得的微薄生計(jì)的東西都是一件好事。
