中科院深圳先进技术研究院于峰崎博士
于峰崎先生,爱好诗词,留美博士。现任深圳物联网公共技术服务平台、深圳市射频集成电路重点实验室、中科院深圳先进技术研究院集成电子研究中心主任、深圳智能化学会副理事长。主要的研究领域为低功耗射频集成电路、CMOS-MEMS 传感器芯片、无线传感器网络、视频无线传感网络、物联网技术等。
2017年3月23日,中国智能化网( www.zgznh.com)走进了中国科学院深圳先进技术研究院,磅礴大气的大堂内透露出一股高端科技的气息,使人不由得肃然起敬。乘上了直升电梯到达于峰崎博士所在的楼层,与外面严谨的氛围截然不同的是,于博士办公室内,弥漫着丝丝典雅的味道,阳光随宽敞而明净的窗户倾泻下斑驳的光晕。殊不知,于博士还是古典文化的诗词爱好者,洁白的墙壁悬挂着雅致的墨宝——滋滋内含水淡淡,悠悠外溢泉慢慢,让人犹如身临其境般。除此之外还粘贴着许多励志诗词,便是布满各种专业学术数据的黑板。整个办公室雅致而又不失缜密。
散发着温尔儒雅气质的于博士热情的接待了我们,不仅为我们普及了许多相关的专业知识,还为我们解答了许多专业上的疑难困惑,带领着我们不断深入的物联网领域。
什么是物联网
物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
于博士是专研无线通信技术出身,而因为无线通信经过长时间的发展,发展到手机这一层面之后,无线通信的理论与市场基本处于一种完善饱和的状态。那么于博士就在考虑如何才能够把无线通讯运用到更广泛的应用上呢?于是便发展到物联网,这个有着巨大市场的领域。“其实物联网运用到了无线通信中的一部分,主要是短距离无线通信技术占的比重比较大,因为我们之前的无线通信大多都是远距离的,所以把近距离的无线通信单独提出来,应用到特殊领域去,或许能够开启一个较为大的市场。”于博士解释。
于博士还与我们详细述说了物联网的架构模式,物联网架构可分为三层:感知层、网络层和应用层。
所谓的感知层是由各种传感器构成,包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。
网络层是由各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。
“目前我还是围绕着物联网的两个领域,一个是RFID,一个是无线传感器网络,因为两个领域已经够大了,所以可能在今后也主要是围绕着这两个领域进行研究”当问及是否打算涉足其他领域时,于博士这样回答道。
智能化与物联网
于博士是深圳市智能化学会的发起者,至于智能化与物联网之间是何种关系,于博士给出了答案:“国内物联网于2010年前后才逐渐兴起,所以也有人将2010年称作物联网的元年。智能化与物联网是紧密关联一起的,因为物联网的兴起,智能化也就随之兴起。因此也于2012年发起了深圳市智能化学会。前面也有提及物联网大概分成三层架构,第一层是信息感知层,光感知信息还不足够,还需将信息传送出去,那么便会用到无线通信。而无线通信的目的是什么?它是能够将信息通过智能化的方式反过来为市场提供新的产品,所以从中可以看出,最后凭借着一种智能化的形式来服务这个市场,所以说智能化于这其中是目标也是目的,研究物联网的最后结果便是智能化。”
物联网的关键领域
物联网在运用的领域都十分广泛,于博士个人认为,较为关键的领域应是RFID。 RFID是一种通信技术,可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。“本来物联网的概念便是要给‘物’上都要有标识,那么世界上的‘物’有非常多,任何东西都有着自己的标识,所以可以看出RFID的市场是比较大的。除此之外便是传感器网络,无线传感器网络是由许许多多功能相同或不同的无线传感器节点组成,每一个传感器节点由数据采集模块、数据处理和控制模块通信模块和供电模块等组成。因为要感知信息,要实现智能化,要给予物一种感知的功能,那么在这个市场上许多的‘物’都是需要用到传感器的。
智能传感器与传统传感器
随着智能传感器网络技术的发展与成熟,智能传感器网络产品开始凭借自身独特的优势,开始逐步替代传统传感器产品,并渗入到工业领域的各个环节,成为市场上的新兴热点。
那么到底是什么原因以至于智能传感器替代了传统的传感器呢?与传统传感器相比,智能传感器具有什么优势呢?
首先智能传感器具有逻辑判断、统计处理功能:可对检测数据进行分析、统计和修正,提高了测量准确度。还具有自诊断、自校准功能:可在接通电源时进行开机自检,可在工作中进行运行自检,并可实时自行诊断测试以确定哪一组件有故障,提高了工作可靠性。具有自适应、自调整功能:可根据待测物理量的数值大小及变化情况自动选择检测量程和测量方式,提高了检测适用性。具有组态功能。可实现多传感器、多参数的复合测量,扩大了检测与使用范围。
具有记忆、存储功能:可进行检测数据的随时存取,加快了信息的处理速度。具有数据通讯功能:智能化传感器具有数据通讯接口,能与计算机直接联机,相互交换信息,提高了信息处理的质量。计算机软件在智能传感器中起着举足轻重的作用。由于“电脑”的加入,智能传感器可通过各种软件对信息检测过程进行管理和调节,使之工作在最佳状态,从而增强了传感器的功能,提升了传感器的性能。此外,利用计算机软件能够实现硬件难以实现的功能,因为以软件代替部分硬件,可降低传感器的制作难度。
“传统传感器通常就是感知,不能够把信息传递出去。而无线传感器网络,在确切感知信息之后,就会将信息传至远处,人在控制中心可以不到现场,直接从远的地方感知千里之外发生的事情。无线传感器运用的前景是非常巨大的,通常一个传感器再加上无线通信的模块,合在一起就是无线传感器。”于博士强调。
中国物联网的发展状况
目前,我国物联网产业处于起步阶段,具有较好的基础,但基础还不够扎实。谈起我国物联网现如今的发展状况,于博士表示:“我国已经成为世界上少数几个推动物联网技术应用的国家之一,但大部分与物联网应用相关的行业处于实验和示范阶段。与国外主要应用物联网的发达国家与地区相比,我国物联网技术研发和应用存在的差距首先是缺乏关键核心技术。核心技术和高端产品受制于人,研发、生产薄弱且集中在低端。其次是我国的物联网的网络层和应用等方面与国外的差距较小,少数领域居前列;传感器、传感芯片等感知技术及产业、高端软件和集成服务等方面与国外差距较大。
另外我国在物联网产业缺乏真实的成本效益分析,投资效果不确定。从国际经验看,物联网技术的应用以需求为导向,成本效益分析为依据,节能减排和提高效率为目的。而我国各行业应用物联网技术的可行性研究都是建设和使用部门自己评价,缺乏真实数据支撑的成本效益分析,许多项目是以基础设施建设和固定资产投资为主,而不是通过智能化提高效率。”
那么物联网之所以能够在我国迅速崛起得益于我国在物联网方面的哪些优势呢?首先我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列。在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高。 其次我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一。无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持。我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。
中科院早在1999年就启动了传感网研究,与其他国家相比具有先发优势。该院组成了2000多人的团队,先后投入数亿元,在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展,目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。在世界传感网领域,中国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制订的主导国。
食品安全物联网
于博士表示了他个人非常注重食品安全问题,而物联网可以很好地解决这些问题。于博士2011年进行开发食品安全物联网系统项目。该项目通过研究食品安全物联网系统,对食品质量安全追溯系统进行分析和研究。项目借助EAN•UCC国际标准体系和RFID等个体标识技术,将物流和信息流结合起来,并在追溯系统基础上建立一个快速监控和预警系统,应用该系统可以保证食品生产符合国际食品安全规范。
他说,“现在食品安全问题频发的一个重要原因就是消费者甚至管理者都无法知道自己消费食物的来源,出现问题时无从追溯,这使制假贩假、制毒贩毒的不法商家和广大消费者处于一个完全不对等的地位。而物联网技术将给食品安全监管提供一种新的途径,可以实现食品的全程追溯,一旦出现问题,监管人员就能够通过该系统判断企业是否存在造假行为,企业内部也可借助该系统查找是哪个步骤发生了问题、责任人是谁,避免了由于资料不全、责任不明等给事故处理带来的困难,从而使问题得到更快解决。我现在便是主要研究这相关方面。”原来,于博士在研究技术同时还心系着百姓的食品安危,实在让人由衷的敬佩。
在与于峰崎博士的交谈中,我们不仅可以感受到于博士志人高尚的品质、其雅人深致的格调也给我们留下了深刻的印象。在深深体会的高科技技术的伟大而神奇的同时,我们也钦佩着于博士运用他精益求精的专研成果造福着我们全人类。