物联网

智能手机有许多零组件,包含:可检测手机的运动的加速度计和陀螺仪。测量手机的环境的光,温度,压力和湿度传感器。具有连网特性的RFID,蓝牙和WiFi传感器。至于用于声音的麦克风和扬声器也属于其中。其实,这些零组件中的大多数是微机电系统(MEMS)。

根据Yole Development预估,2023年全球MEMS市场规模可达310亿美元,比起2017年的120亿美元,年复合成长率达17.5%。其中,消费性领域于2023年将占据7成的市场占有率。

由于制造工艺的进步,MEMS比起大型同类产品便宜得多。因为制造MEMS的技术与集成电路、半导体的相同。也就是在不需要新设备情况下,MEMS制造获得边际效应。

未来物联网的世界需要更多MEMS器件,进行创新。更棒的是,物联网可以利用MEMS的核心功能和优势,以有效地满足许多物联网应用的要求。

1、低功耗

物联网传感器和网关(Gateway)通常需要无线和电池供电。由于每单位成本较低,更换整个装置通常比使用新电池重新安装更便宜。因此,任何功率使用的减少都会延长装置的寿命。
某些MEMS拥有与大型零组件相同功能但却较少功耗,例如:利用电磁或流体动力学的MEMS即可在不牺牲功能之下,降低功耗。

2、外型小巧

用户通常希望物联网装置在办公室和家庭环境中,能够小到不令人注意。此外,在一些物联网应用中,在有限空间下可能需要将装置添加到现有机器中,例如:自动驾驶车,其就需要外型小巧的MEMS装置。另外,在穿戴式装置和生物医学应用下,小尺寸零组件成为必要的关键需求,这也是苹果手表拥有愈来愈多功能的原因。

3、成本效益

在部署物联网解决方案时,规模通常是一个主要问题。例如,当将传感器用于监测农田的天气和湿度水平时,每英亩需要植入许多小型装置,或者针对大型资产提出的追踪解决方案。在其他应用中,例如传送物品,就需要一次性的MEMS设备。MEMS实际上是通过一种微影制程,让其在成本效益下得以大量生产。

随着更多装置和应用被添加到物联网,MEMS将成为更可行的解决方案。令人兴奋的是,这两种技术的交互作用正在改变物联网产业。

本文转自:微机电系统(MEMS)和物联网的未来

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译:冬夜

物联网有望使污水处理更安全、更高效。运营商正在测试水传感器、安全控制和预测性维护。

水是最珍贵的自然资源之一。随着城市化进程的加快,水很快将成为稀缺资源。长期以来,运行污水处理的机构和系统一直依赖监督控制和数据采集( SCADA )系统来监控水处理和再分配系统。然而,SCADA安装点的实际条件限制了它的使用。您可能知道水资源短缺和水质问题——例如弗林特水危机,但是您可能没有听说过物联网是最有希望帮助污水处理的方法。在本文中,我将展示工业和市政团体如何利用物联网解决污水处理问题。

正如一篇文章所述,“预计到2020年连网设备数量将达到2000亿台”。随着连网设备数量的增加,污水处理行业正在利用物联网传感器来监测水位、化学品泄漏,甚至是调节水流。

物联网在污水处理中的应用

将“物联网”视为一种思维方式:将物理对象和处理现场连接到互联网,以便更有效地监控和利用它们。创建和使用物理对象的“数字拷贝”比仅仅尝试使用物理对象更有效。物联网在污水处理中的应用就是这种思维方式。

污水处理设施在其水处理系统的不同位置安装智能传感器。这些传感器收集水质、温度变化、压力变化、水和化学物质泄漏的数据,并将这些数据发送回应用程序,该应用程序将这些数据信息综合成可操作的见解。例如,某个池中的硫含量可能高于平均值,物联网系统将标记该池以进行更严格的测试。

智能手机和平板电脑可以作为云应用的管理窗口,这些应用通常是大型物联网平台和/或EAM CMMS系统的前端,这些系统实时渲染物联网传感器数据。重点是,通过互联网将物理对象连接到一个中心枢纽,可以让更少的人管理更多的对象和流程——更有效地管理更多的数据、更多的洞察力、更少的人、更少的错误。

从传感器数据到可操作的洞察力

物联网支持的水传感器可以跟踪污水质量、可饮用性、压力和温度。包括动态传感器集群和强大平台驱动分析在内的解决方案可以让操作员测量液体流量,并可供水务公司用于跟踪整个处理厂的流量。工程师可以访问这些数据,并对其进行解读。

使用物联网进行泄漏和痕量化学监测

物联网还可以在泄漏监测中发挥作用。它可以向远程管理系统发送即时警报,此类警报通知非常适用于关键任务应用,例如弗林特(Flint)等污染区域的污水管理,这些区域的民众健康和生计都处在危险之中。对于较旧的非物联网系统,工程师必须手动检查,而且发现一个问题可能需要几个小时。物联网使工程师能够更快地做出响应,通过预测性维护,可以在事件发生之前采取行动。

在污水处理中使用物联网的另一个巨大好处是检测初级处理后的残留化学物。早期检测痕量有助于优化该设施的处理流程,并确保化学品的排放保持在法定限度内。

物联网污水管理可以标记危险细菌

物联网污水传感器还可以帮助监测和减少军团菌在整个设施中的传播。军团菌通过雾化雾气传播,例如来自集中式暖通空调系统,对工厂的员工来说非常危险——更不用说下游的市民了。

物联网有很多好处。它可以提高员工的工作效率,使他们远离危险,并降低设施管理中不必要的成本。重要的是不仅要通过物联网升级我们的企业基础设施,相同的技术也可以改变市政基础设施,并优化影响我们日常生活质量的流程。

本文转自:物联网如何解决污水处理问题

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水资源的使用状况直接对人类的生存和发展产生影响,不论是生活还是生产活动都离不开水这一宝贵的自然资源。我国的“水”存在两大主要问题:一是水资源短缺,二是水污染严重。

2015年我国城镇生活污水排放量为545亿吨,同比增长6%,占全年污水排放总量的71.4%。参照2011-2017年的平均增速为6%,测算出2018-2020年城镇生活污水排放量仍将保持6%的增长速度。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,也进一步加剧了水资源短缺的矛盾。

要推进社会、经济的发展,一个非常重要的前提就是水资源的可持续发展,优化和提高水环境能力和水资源供给能力。面对日益严重的水资源问题,物联网或许对处理废污水,加强水资源可持续发展提交了一份满意的答卷。

自物联网这个概念提出来,其在各行业各业的应用就开始拓展起来,成为推动经济发展和企业升级的要素。在环保领域同样也不落窠臼。目前国内主要基于监督控制和数据采集( SCADA )系统来监控水处理和再分配系统。通过对重点污染源污染物的排放监控,对于区域水环境断面监测、空气质量在线监测,形成了监控系统。这为工业和市政团体了解环境质量以及制定环保政策提供了技术依据。极大促进了整体环境质量的改善。

物联网在污水处理中的应用

“物联网”可以被看成一种思维方式:物理对象和处理现场可以连接到互联网,以便更有效地监控和利用它们。创建和使用物理对象的“数字拷贝”比仅仅尝试使用物理对象更有效。物联网在污水处理中的应用就是这种思维方式。

物联网污水解决方案工作原理

污水处理设施在其处理系统的不同位置安装智能传感器。这些传感器收集水质、温度变化、压力变化、水和化学物质泄漏等数据,并将这些数据发送回应用程序,该应用程序将这些数据信息综合成可操作的见解。假设某个池塘中的硫含量高于平均值,物联网系统将标记这个池塘以进行更严格的测试。

智能手机和平板电脑可以作为云应用的管理窗口,这些应用通常是大型物联网平台或EAM CMMS系统的前端,这些系统实时处理物联网传感器数据。重点是,通过互联网将物理对象连接到一个中心枢纽,可以更有效地管理更多的数据。

物联网污水解决方案的特点

从传感器数据到可操作性方案

物联网支持的智能传感器可追踪污水质量、可饮用性、压力和温度。包括动态传感器集群和强大平台驱动分析在内的解决方案可以让操作员测量液体流量,并可供水务公司跟踪整个处理厂的流量。工程师可对这些数据进行解读。

使用物联网进行化学监测

物联网还可以在泄漏监测中发挥作用。它可以向远程管理系统发送即时警报,此类警报非常适用于关键任务应用,例如弗林特(Flint)等污染区域的污水管理,这些区域的民众健康和生计都处在危险之中。对于一些较旧的非物联网系统,工程师必须手动检查,而且发现一个问题可能需要几个小时。物联网使工程师能够更快地做出响应,通过预测性维护,可以在问题发生之前采取措施。

在污水处理中使用物联网的另一个好处是检测初步处理后的残留化学物。早期检测痕量有助于优化该设施的处理流程,并确保化学品的排放保持在法定限度内。

物联网污水管理可以标记危险细菌

物联网污水传感器还可以帮助监测和减少军团菌在整个设施中的传播。军团菌通过雾化雾气传播,例如来自集中式暖通空调系统,对工厂的员工来说非常危险,更不用说下游的市民了。

物联网污水解决方案有很多好处,它可以提高员工的工作效率,使他们远离一些危险的工作,并降低设施管理中不必要的成本。那么好的一个方案,实施起来并非毫无阻碍。

物联网污水解决方案的壁垒

首先是地域的壁垒,区域垄断性决定了生活污水处理行业存在一定的地域壁垒,污水处理厂的建设具有典型的地域特征,以现有的技术,排污管网建设成本高、混合传输可能导致化学反应,还要考虑合理半径,所以一个地区往往只能有一家污水处理厂。

其次是资金壁垒,污水处理是资本密集型行业,其建设投资具有很强的资产专用性和显著的沉淀成本特征,总投资大、回报期长,一般BOT 模式的特许经营服务期长达20~30 年,要求污水处理行业的投资者必须具有相当的资金实力和稳定运营的能力。

接着是技术壁垒,在物联网设备的开发设计以及以后的运营管理阶段,技术原理可能涉及到工程建设类相关专业以及空气动力学、流体力学、微生物学、材料学、卫生学和工业自动化等门类众多的专业技术,这些专业技术决定了污水处理厂的能否稳定运行和能耗、物耗的高低。

最后是资质壁垒,国家在污水处理行业实行资质准入制度,与其相关的资质有:国家环境保护部实行环境污染治理设施运营资质许可制度、国家发改委对工程咨询行业实施资质许可制度、国家住建部对工程设计和工程施工总承包实施资质许可制度等。

可以说污水处理行业的进入壁垒很高,所以一般都由国企在控制。但是随着社会多方资金的进入,国企的经营垄断体制会被逐渐打破,行业竞争日益激烈,市场化程度也会越来越深。

结语

近些年,国家大力实施节能减排政策,中央和各地方政府不断加大对城镇污水处理设施建设的投资力度,同时积极引入市场机制,建立健全政策法规和标准体系,城市污水处理能力已有很大提升。

但我们得承认,我国各个地区的污水处理能力是严重不平衡的,东部沿海地区的设备建设等远优于中西部贫困地区,还有农村的水处理能力也比不上城镇。这也就意味着,中西部等贫困地区和农村依然有较大的市场空间。

本文转自:物联网,污水处理问题的突破口

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Thomas Brand ADI公司

改善状态监控和诊断并实现整体系统优化,是当今人们在使用机械设施和技术系统时面临的部分核心挑战。这个话题不仅在工业领域,在任何使用机械系统的地方都愈加重要。以往,都是根据计划来维护机器,延迟维护可能会面临生产停工的风险。

如今,人们通过处理机器的数据来预测其剩余的使用寿命。尤其是温度、噪声和振动等关键参数,可以利用记录的这些数据来确定最佳运行状态,甚至是所需的维护次数。此举可以避免造成不必要的磨损,并且能够尽早发现潜在的问题和原因。通过这种状态监控,设施的可用性和有效性可挖掘出相当大的优化空间,从而获得决定性的优势。例如,经证实,实施这种监控之后,ABB1一年内将停机时间减少了70%,将电机的服务寿命延长了30%,同时将设施的能耗降低了10%。

预防性维护的一个重要组成部分就是基于状态的监控 (CBM),通常监控涡轮机、风扇、泵、电机等旋转机器。利用CBM可实时记录运行状态信息。但是,不会提供故障或磨损预测。这些只能通过预防性维护提供,因此带来一个转折点:借助更加智能的传感器、更强大的通信网络和计算平台,人们能够创建模型、检测变更,并详细计算服务寿命。

为了构建有效的模型,需要分析振动、温度、电流和磁场。当今采用的有线和无线通信方法支持在整个工厂或公司范围内实施设施监控。基于云的系统为我们带来了更多的分析可能性,使得操作员和维修技术人员能够通过简单的方式获得有关机器状态信息的数据。但是,机器必须具备本地智能传感器和通信基础架构,这是获得额外的分析能力的前提。这些传感器是什么样的、需要满足哪些要求、有哪些关键特性—本文会就这些问题以及其他问题展开探讨。

详文请阅:用于实施状态监控的 智能传感器

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无论建构物联网或边缘计算架构,皆需要让应用中传输的数据更加安全…

据市场研究机构分析报告,到2020年全球智能设备出货量将超过400亿台,在线用户增量超过10亿,连接设备超过300亿。对电子产业来说,这其中最具代表性的增长点在于物联网(IoT)的边缘计算处理能力、互连能力,以及安全性。

《电子工程专辑(EE Times)》中国版日前就大家关心的物联网应用、5G商机和中国市场等问题,采访了恩智浦(NXP)半导体全球销售与市场执行副总裁Steve Owen。

从云到终端,安全一直是根本

物联网目前使用者最多的应用之一——移动支付,主要分为以NFC为代表的硬件解决方案,以及二维码(QR Code)为代表的纯软件解决方案。当下在中国,支付宝和微信支付将二维码用到了极致,出去买个菜甚至街边买根烤红薯,都可以用二维码支付。作为NFC技术的发明者和推广者,恩智浦如何看这一现象呢?

Owen认为,纯软件的二维码支付受到手机厂商喜爱的原因是成本低,商家和政府公共设施几乎不需要大面积铺设新的硬设备,就能普及应用。但方便的同时,也有很多技术上的缺点,比如二维码每次支付时,都需要连接到数据中心申请Token,但是在地铁站中遇到网络讯号质量不好的时候,无法连接服务器,终端就无法生成二维码。另外,雨天屏幕沾上水渍、污渍也会影响使用,可穿戴装置上也不方便采用二维码支付。

如果仅仅使用手机终端,无需云端就能完成支付动作,用户体验会不会更好?答案是肯定的,但这需要大量不同的适应应用场景的智能化和安全、连接的技术。这两块都是恩智浦在业务上的重点。

最重要的一点是安全性,付款二维码单纯由软件产生,熟练的黑客能轻易破解。而以硬件加密安全为基础的NFC支付则不存在这些问题,对安全要求较高的支付一般都采用它。Owen说:“安全一直是恩智浦的立身之本。与此同时恩智浦也在与二维码支付的开发者合作,透过特定的硬件方案来让二维码支付更加安全,更能保护用户数据隐私。”

Owen表示:“我们了解到,中国目前已有200多万个日常在使用的NFC支付点,这个市场占有率和成长可期。尤其是在一些新兴市场,这两年大家应该会看到更多基于恩智浦NFC方案的应用出现。”

5G将让物联网使用效率更高

另一方面,随着5G标准的确立,和营运商的大面积布网,有希望在2019年初就享受到5G网络带给我们的飞速体验。恩智浦长久以来都在布局智能家居、智慧城市为主的物联网应用市场,5G来临之际,新的网络标准会不会对原有生态造成冲击?恩智浦在5G方面又有哪些策略和移动呢?

Owen表示,上行、下行速度更快的5G网络明年会在中国推出,这让我们对物联网基础设施的应用更加高效,包括在企业和消费级。分享信息的方式也会发生变化,这也意味着我们将会有更安全的云端解决方案。在这个过程中,中国对5G基础设施建设的投资起了非常重要的作用,包括大量5G基地台的更新。

恩智浦一直与电信设备厂商,以及营运商合作,特别是基地台设备方面。Owen表示:“我们与华为、中兴及欧洲的企业共同研发基地台天线数组、Mass-MIMO等新技术。在手机终端上,也与厂商紧密合作,研究5G相关的LNA、讯号放大等技术,以确保能更高效率地使用5G网络。”

中国大力发展半导体带来的挑战

当前,中国政府大力发展产业,加上物联网芯片厂商不断完善自己的技术,加之本地化和价格上的优势,开始挑战一些老牌的国外芯片供货商。恩智浦将如何对这样的挑战呢?

Owen认为,这样的竞争很长时间以来都存在,大家都可以公平地利用Arm的IP去开发各种硬件方案,以及根据客户的需求去开发对应的软件。

“对于恩智浦来说,我们有着广阔的产品组合和庞大的客户群,可以把资金不断回笼用于下一代新产品的研发,”Owen表示,“而价格战的做法实际上并不利于市场良性发展,因为本来即将用于研发的利润被抵销掉了。”

Owen补充:“恩智浦还是更希望把更优质、更先进的产品技术带给市场和客户。还有一点要强调,在开发技术的过程当中,必须要赋予技术生命,提高消费者的生活质量。纯粹为技术而技术是没有出路的,技术必须为使用者带来微笑,必须为人们带来生活当中的便利。”

Owen最后表示,恩智浦一直致力于将前瞻技术传递到整个生态圈。面对AI-IoT、连网汽车领域的巨大契机,期待和更多的中国企业连手,基于恩智浦业界顶级的技术和创新平台,打造更多的创新标杆,推动中国企业走向国际舞台,引导商业和技术变革,共创激动人心的未来。

本文转自:不论物联网还是边缘计算,安全皆为首要

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作者:Mark Cantrell,ADI公司应用工程部

除颤器的发展历程揭示了医疗保健的未来方向。这些能够挽救生命的神奇的高科技产品,几年前只出现在救护车、医院中,需要经过特殊训练以及专业的医疗保健人员使用。有些人以怀疑的目光注视着除颤器。想象一下,如果有同事突然捂住胸口倒在地上,未经训练的员工会怎么做:奔向盒子,打碎玻璃,抓起“快速入门指南”,飞快地浏览文字,了解各种连接、控制和预防措施。同时,病人还在地上忍受着病痛的折磨。这时他的脑海中闪过医疗剧中无数个戏剧化的场景——医生或护士在自己身上除颤,而不是在病人身上。现实并没有那么戏剧化,医疗技术随我们离开医院,走进了工作场所和家庭。

工作场所中的除颤器

这些除颤器实际上会提供语音和图形方式的指导,使得一个从来没有用过这种机器的用户能够正确地使用监护仪和导联开关。机器随后会做出判断,决定施加多少电能在病人身上,同时避免新手操作人员伤害到自己或痛苦的病人。当EMT到达现场后,就能接上除颤器并下载储存的数据,以便带回医院供医生查看分析。

医疗保健何去何从

这个故事说明了技术的成功之处,以及面临的挑战。医疗设备将不再限于临床应用,而是越来越多地走进人们的日常生活。这些设备包括:健康辅助装置(如手机中的卡路里计算器应用程序或跑步机上的心率监护仪)、维持生命的药物输液泵、长期生命体征监控记录、紧急治疗设备(如除颤器)。为了让医疗监护和用药走进家庭,这些设备将具备以下特性:

1. 便携:小巧且功耗低,甚至上了年纪的病人都不会认为它们是累赘。
2. 智能:利用提供的监护信息能够确认配置正确,可以完成目标任务,或者提醒立刻关注。
3. 安全:它们必须设计为具有等同于医院中使用的较老产品型号的安全性,同时又能够让人无需接受培训即可使用。
4. 连接:可轻松编程、更新和读出数据。这些设备必须能够与非医疗设备实现接口(如商用联网计算机),以便与远程医疗机构通信。

安全性

医疗保健设备的革新要求更加关注安全性,而且关注程度丝毫不亚于现在医院里使用的电子设备。安全性包括很多方面;设备必须能够自我诊断连接是否正确,以及病人状况如何。设备必须能够阻止使用不当或恶意篡改。出于隐私方面的要求,必须以安全的方式保存和传输病人资料。

还要求具有电气安全性,因此与非医疗通信设备或其它家用电器连接时,高压或泄漏电流不会流入人体。电气安全性在很大程度上都通过隔离来保证。隔离阻断主电源或其它医疗设备(如除颤器等产生高电压的设备)到设备电源的电气路径。本文的其余部分将说明如何实现医疗设备连接的安全隔离,重点讨论那些用于非临床环境下的情况。

在医疗应用中,病人特别容易受到电子设备的影响。在皮肤这一保护层之下的人体富含由血液和细胞质组成的盐水。盐水是良好的电导体,而皮肤在干燥的时候则是良好的绝缘体。试图监控人体内部情况的医疗设备,其大面积的电极和导电胶会降低皮肤阻抗。于是,这些电子设备的任何非预期信号容易产生电流,流经病人身体,破坏神经系统并影响心脏等器官的肌肉。设计具有电气安全性的电子设备时,这些重要的电气安全性要求便IEC60601医疗安全标准中的一部分。甚至像运动器械上的心率仪等看上去非常普通的应用,也必须符合隔离规范,以保证安全性。那些性命攸关的设备则必须符合更严格的标准。

保护设备不受有害电源影响并控制接地

电子设备中最主要的非预期信号来源是电网。医疗应用必须能够阻隔50 Hz至60 Hz线路上的交流泄漏、雷击导致的瞬变、开关噪声以及线路故障条件。这一点并非仅针对医疗设备;但是医疗设备在这方面的要求更严格,并且泄漏水平取决于设备与病人相连的方式。

设备和病人之间的连接亦须隔离,以防病人使用多个医疗设备时,设备使用其它的连接作为另一条回路,导致意料外的电流走向。此外,如果病人能够接触连接了大楼安全接地的任意设备(如家用电器或金属床架),电流必须无法通过那条路径。针对病人的绝缘需要用到两个独立的绝缘系统,或经证明等同于两个系统的单一系统。这称为双重病人保护隔离,或简称2MOPP。

难点在于提供针对通信和家庭医疗设备电源的安全性。下面将重点讨论通信接口。

电子设备如何达到隔离要求

典型的家用医疗保健电子设备需要与其它医疗设备或现有的家用电子设施进行通信。它要能够符合隐私与安全要求,保证信息不被拦截或破坏。它应当符合IEC60601规范中的泄漏和安全要求。通常电气连接需要提供双重病人保护,具有4 kV额定耐受电压以及极低的容性泄漏和防除颤额定性能。

方法

满足电气安全性要求的方法有几种。

射频通信

第一种方法是通过射频链路(如低功耗蓝牙或ZigBee标准)通信,这样可完全避免电气连接。一款具有非导电性外壳的电池供电医疗设备即可满足所有的隔离要求。蓝牙的优势是大部分笔记本电脑和智能手机都提供这种功能,因此设备能够对接,实现数据记录或远程控制。ZigBee接口需要额外的接口硬件才能实现与非医疗联网设备的交互,如家用型笔记本电脑。这种方式非常适合数据速率较低并且不方便连接电线的监护仪。

射频通信的弊端是这种类型的链路容易受到射频源的干扰,并且容易遭受恶意篡改。由于信号在空中传播,医疗隐私法要求对数据进行加密以防数据拦截;这对于简单的设备而言将消耗大量的应用资源。建立这类连接还要求具备一定的知识,对于老年病人而言并不是很简单。虽然射频通信符合所有的安全规范,但它的稳定性使其不太适合性命攸关的应用。然而,无线技术具备的移动性使其成为未来的首选通信方式。

采用这种方式的应用包括内置监护仪的贴片,以及自动记录数据的血糖仪。这些设备不需要始终保持连接以确保用户的安全。

机械式联锁

有线接口最适合对数据完整性和稳定性有所要求的场合。数据能够以高速度传输,并且几乎不存在误差,同时连接还能提供电源。常用的接口为USB、RS-232以及RS-485。

有线接口足够稳定可靠,可用于数据记录、提供维持生命应用中的关键控制信息、以及设备的编程更新。USB是家用电子产品唯一的标准接口,如PC和手机。但这种接口必须符合IEC60601的严格隔离要求。普遍的做法是将设备设计为非隔离式接口仅在设备不与病人接触时才能使用。例如,USB端口可放置在盖板下,盖板可在设备工作时阻隔USB连接器。这类设计的优势是价格低,但缺点是不能实时监控,以及不适合那些无法轻易去除设备与病人之间连接的应用。因此,这种方式非常适合不需要持续连接病人的设备,但不太适用于像输液泵等这类进入病人体内且必须在临床环境下使用的设备。

而现场部署的除颤器则采用另一种方式的机械式联锁。这些设备可直接与其外壳联网,一旦除颤器被放置在壁式外壳中,它便联网并充电。设备会执行周期性自检、检查电池状况并通过网络汇报状态数据。使用除颤器时,必须将其从墙壁上取下来,这样会断开网络和电源。

机械式联锁的最后一种类型是可移除存储器元件。与数码相机中的SD卡类似,数据写入存储卡,然后将存储卡取出放入另一个读卡器中。最后数据将被传送到需要的地方。这是最费力的方法,因为可能不会要求病人去做这些事情。

隔离接口

实现通信最可靠的方式是使用有线隔离接口。它具有有线接口的稳定性;还能通过内置的隔离式DC-DC转换器提供电源。它支持高速上传和下载,并且能在设备连接病人的同时使用。有线接口不需要对数据加密,降低了处理器开销。软件维护也能在设备工作的同时完成。该接口还可通过设置,在高数据速率下实现实时远程监控,比如病人需要进行常规随访时,医生可以远程获得ECG。这些接口的隔离传统上依赖光耦合器之类器件,存在速度限制且集成能力较差。在新型应用中,医用级数字隔离器正在取代光耦合器,不存在这些限制。

本文“机械式联锁”部分提到的通信接口可通过合适的数字隔离器实现隔离。多年以来,RS-232和RS-485一直是隔离式医疗通信的主要接口类型。它们兼容ADI的ADuM2201等产品,符合IEC60601标准中有关2MOPP医疗额定性能的规定。遗憾的是,这些接口并不为非医疗电子设备所采用。这使得USB成为使用最广泛的接口。ADI公司的ADuM4160现已实现USB隔离,同样具有2MOPP的防除颤保护功能。它可设计用于输液泵、除颤器、无创式血糖仪以及多种临床用病人监护仪。它可以直接与非医用级的PC对接,因此可以进行实时监控,同时其连接依然具有完整的防去颤能力,符合相关的泄漏规范。甚至在使用无线通信的系统中,亦提供了USB端口用于软件维护和电池充电等重要操作。由于总是存在需要连接USB的情况,因此出于安全考虑进行了端口隔离。有线接口的不足之处是移动性较差。

除颤器隔离

图1中的除颤器具有几个不同的接口,并使用了多种隔离技术,因此它是检查隔离式通信接口的极佳示例。设备必须使用ECG监控病人的心脏活动,以便决定是否进行除颤。ECG数据路径必须与除颤器的高压部分相隔离,以便在病人身上施加电击时不会熔断敏感的ECG电子器件。可通过隔离栅极驱动器和数字隔离器在内部实现隔离。设备还可集成以太网接口,当设备闲置在墙上时进行状态监控;以太网采用机械式联锁,因此当除颤器从墙上取下时便无法使用。类似地,电池充电系统也接在墙上并进行联锁。最后一个需要进行隔离的功能是通信端口,它允许下载ECG和除颤数据,供医生查看分析。该连接一般会隔离USB接口,因此无需将设备与病人断开即可获取数据。

图1. 典型急救除颤器

结论

医疗监护仪和提供治疗的设备正在打破临床环境与提供医疗保健之间的必然关系。这些设备使生活质量大为提高,允许人们在家接受高质量的治疗和监护。完整的移动监护和治疗给药系统可实时分析人体需求并进行精确的实时给药。例如,胰岛素输液泵能模仿人体的胰岛素反应,针对非卧床病人实现更佳的疾病管理。通过新技术,还可让暂时无法到达医院或诊所的病人将他们的监控数据上传到几小时路程以外的医院。心脏监护仪可在病人出现症状之前检测到发病情况。

信息必须在医疗设备、医师以及设备维护公司之间实现双向传递。诸如剂量等工作参数必须传送给设备。设备的固件应当始终保持最新版本。使用多种方法保持电气安全性。本文中的所有方法针对高度安全可靠的家用或临床医疗保健设备均有效。可根据特定应用的相关需求做出选择。

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物流机器人是指应用于仓库、分拣中心、以及运输途中等场景的,进行货物转移、搬运等操作的机器人。近年来,机器人产业发展已成为智能制造中重要的一个方向。为了扶持机器人产业发展,国家陆续出台多项政策。其中,物流机器人大大受益其中。

随着物流市场的快速发展,物流机器人的应用加速普及。在不同的应用场景下,物流机器人可以分为AGV机器人、码垛机器人、分拣机器人。

AGV机器人

据统计数据显示,2017年物流机器人销量约为1.3万台,其中AGV机器人增长迅速。

AGV机器人是指一种高性能的移动运输职能设备,主要用于货运的搬运和移动。目前广泛应用在工厂内部工序间的搬运环节、制造系统和物流系统连续的运转以及国际化大型港口的集装箱自动搬运等。

随着工业机器人应用场景的不断拓展,在国内工业机器人需求量激增以及“中国制造2025”、智慧物流等一系列政策的推动下,AGV机器人销售量将持续增长。据数据显示,2017年中国AGV销量达到1.35万台,与2016年的0.67万台同比增长101.6%,随着AGV在其他领域的渗透,预计2018年中国AGV销量将达到1.89万台。

码垛机器人

码垛机器人主要用于用于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装物品码垛/拆垛作业,包括直角坐标式机器人、关节式机器人和极坐标式机器人。

码垛机器人常用于仓储、码头、工厂等场所。据数据显示,2017年码垛机器人销量约为4.3万台,同比增长33%。未来,智能仓储的建立及智慧工厂的发展将带来码垛机器人的大规模应用,预计2020年市场销量将超10万台。

市场规模方面,2017年码垛机器人市场规模约为81亿元,同比增长29%。未来,受利好政策推动、物流行业快速发展等因素影响,码垛机器人市场规模将进一步扩大,预计到2020年有望超165亿元。

分拣机器人

分拣机器人主要用于货物分拣,通过传感器、物镜、图象识别系统和多功能机械手等设备,根据图象识别系统识别物品形状,机械手抓取物品,放到指定位置,通过这些设备实现货物快速分拣。

目前,亚马逊、京东、阿里等电商平台已投入使用。而拥有巨大快递量需要处理申通、顺丰等快递企业也利用分拣机器人以提高效率。

物流机器人行业发展趋势:

1、政策扶持行业发展

“智能制造”作为中国制造的一个重要发展方向,得到政策的大力支持。其中,工业机器人尤其受到重视。工业机器人产业的利好政策为物流机器人的发展提供良好的政策环境。

2、物流市场带来需求

我国的物流运输市场正快速发展中。未来,货运量、快递量还将继续提高,随之而来的是对物流机器人的需求。

3、电商、物流等企业入局

使用机器人降低人工成本已成为一种趋势,尤其在电商、物流等需要大量处理货物的企业。未来,将有越来越多电商、物流企业投入研发、配置物流机器人,以产品、系统等形式进入市场。

4、标准体系更完善行业技术升级

目前,物流机器人处于发展阶段,现有的产品可以适用于基本的应用场景。随着标准体系的升级、完善,未来行业技术将升级,产品将更智能化,与AI的融合成度加深。

本文转自:市场拓展增速,中国物流机器人将走向何方?

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Ken Waurin 营销经理 Analog Devices, Inc.

汽车制造商致力于使其下一代汽车比以前更安全、更智能且更节油。为此,需要在汽车中部署更多的ECU(电子控制单元),以实现智能无线电连接、路噪主动降噪(RNC)、个人音区分区(PAZ)、车内通信(ICC)和自动驾驶等新特性和功能,这会导致电子系统的数量不断增加,也越来越复杂路噪主动降噪。随着ECU数量的不断增加,连接各种ECU所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐系统和符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡。减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率。

现状

传统的汽车音频ECU一般通过单独的模拟电缆或现有的数字总线架构来连接,这两者都存在局限性、低效率、及不必要的费用等。使用模拟传输线的汽车音频系统需要专用且昂贵的屏蔽电缆,来传输多通道音频信号。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解码的高级 音响系统中,所需电缆的数量迅速增加。而且,额外的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)不仅会增加系统总成本,而且还可能使某些音频性能下降。

当代信息娱乐系统中已经广泛采用MOST®或以太网EAVB等数字总线标准,这是因为这些标准能够大幅简化模拟实施方案的连接复杂性。然而,MOST和以太网EAVB虽然能够提高性能和灵活性,

但需要加入高价格的微控制器来实施相关软件协议栈,从而增加系统成本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间的延迟存在着不确定性。对于ANC/RNC和ICC等易受延迟影响的应用,现有的数字总线架构存在的根本缺陷是不能被接受的。

汽车音频总线简介

汽车音频总线™(或A2B™)是ADI公司的一项创新的、为应用而生的技术。事实证明,该技术最多能够将整体电缆重量减轻75%,而且还能提供高保真的数字音频。汽车音频总线(A2B)针对音频应用进行优化,相比模拟音频总线能够提供出色的音频质量,而且其系统总成本远低于现有的数字总线标准。简单来说,A2B是一种高带宽(50 Mbps)数字总线,它能够在非常长的距离上(节点间的距离最长达15 m,整个菊花链长度超过40 m),使用一条非屏蔽双绞线将I2S音频、I2C控制数据、时钟、和供电一起传输。
汽车音频总线基本特性:

AD2427W和AD2426W一起,组成了最新的增强型A2B收发器系列,且引脚兼容。这种最新型的产品支持采用单主机的菊花链,以及最多10个从机节点,与第一代A2B产品相比,其性能提升了20%(参见图1)。借助这种菊花链能力,A2B总线距离最长可达40 m,单个节点之间的最长距离可达15 m。用串行拓扑结构代替环形拓扑结构是A2B技术中一个重要的元素,对整体系统完整性和稳定性至关重要。如果A2B菊花链的一个节点受到影响,整个网络不会崩溃。只有故障节点下游的节点会受影响。而A2B技术特有的内嵌诊断功能能够判断故障的来源和起因,发出中断信号,并启动保护措施。

图1.A2B汽车音频总线功能框图。

与现有的数字总线架构相比,A2B主从线拓扑结构本身更为高效。启动简单的总线初始化流程之后,无需更多处理器干预,总线即可常规运行。A2B的独特架构带来的一个附加优点是,系统延迟是确定的(2个时钟周期的延迟),并且延迟与音频节点在A2B总线上的位置无关。此特性对ANC/RNC和ICC等语音和音频应用极其重要,在这些应用中,必须以时序一致的方式处理多个远程传感器的音频样本。
AD2428W、AD2427W和AD2426W A2B收发器可在一条非屏蔽双绞线上传输音频、控制、时钟和供电信号。这可降低系统总成本,原因如下。

* 与传统实施方案相比,减少了物理线缆的数量。
* 实际采用的线缆可以是成本更低、重量更轻的非屏蔽双绞线,而非更昂贵的屏蔽电缆。
* 最重要的是,对于特定的应用场景,A2B技术可提供小功率的供电,将不超过300 mA的电流传输至A2B菊花链上的音频节点。有了这个小功率供电传输,便无需在音频ECU上使用本地电源,从而进一步降低系统成本。

A2B技术提供的50 Mbps总线带宽最多可支持32个使用标准音频采样速率(44.1 kHz、48 kHZ)和位宽(12位、16位、24位)的上行和下行音频通道。这可为多种音频I/O设备提供相当大的灵活性和连接性。在音频ECU之间维持全数字音频信号链可保证最高质量的音频品质,不会因ADC/DAC转换造成音频性能下降。

如前所述,系统级诊断功能是A2B技术的一个重要元素。在所有A2B节点上,都能够判断多种故障状况,包括开路、电线短路、电线反接、电线短路至电源或地。从系统完整性角度看,该功能非常重要,因为在出现开路、电线短路或电线反接等故障时,故障点上游的A2B节点仍然能够正常工作。诊断功能还提供高效隔离系统级故障的能力,从汽车经销商/安装人员的角度来看,这一点至关重要。

使用SigmaStudio™图形化开发环境(与支持ADI公司SigmaDSP®和SHARC®处理器系列的开发工具相同)可大幅简化采用A2B的系统的设计过程。SigmaStudio通过业界领先的工具链,初始化A2B网络,并配置所有寄存器。SigmaStudio环境中还包含A2B总线带宽计算器和误码率测试器(BERT)。ADI还提供众多的全功能评估套件,可快速完成实际A2B网络的原型设计,从而加快系统方案早期验证和测试、验证和调试过程。

目标市场与应用

众多成熟和新兴的市场应用将因A2B技术而受益。目标应用包括:

* 音频ECU(车载音响主机、高级音频功放)连接
* 用于免提通话/语音识别/车内通信的麦克风阵列
* 主动降噪、路噪主动降噪
* 个人音区分区/有源扬声器
* eCall和远程信息处理系统、 自动驾驶系统、自动停车系统
* 生命体征监测
* 智能无线电连接

音频ECU连接是一个成熟的、具有吸引力的应用领域。众多量产汽车中已部署采用A2B。在音响主机连接至高级音频功放的简单例子中(参见图2),A2B无需使用多条线缆来连接多通道音频、导航、手机和提示音。A2B可将所有相关线缆替换为低成本的非屏蔽双绞线,这种通过A2B进行的连接方式已经过测试和验证,符合最严格的汽车EMC和EMI兼容性要求。

图2.车内的A2B汽车音频总线示例。

高效经济的麦克风连接是设计中的优先考虑因素,促成了多种使用案例和应用。蓝牙®连接性和免提/语音识别系统已成为标准配置,在某些地区紧急呼叫eCall系统已成为强制要求。从车厂的角度来看,趋势是向单独或以模块为单位进行装配的多麦克风(2至4个)系统发展。无论何种情况,采用A2B技术的系统总成本远低于模拟连接产生的成本,在多麦克风阵列中尤为如此。所有A2B收发器均支持多达四个PDM麦克风接入,从而在四个麦克风阵列中,节省了传统连接方式中的三根麦克风线。

路噪主动降噪是更加广泛的ANC应用领域的衍生产品,许多汽车制造商正在评估这项应用。在宽带ANC中,可抵消与参考输入谐波相关的声音,以及部分非谐波相关或随机的声音。这些参考输入一般通过实体分布在车身周边的加速度传感器提供,最常见于四个悬挂中。宽带ANC系统的其他输入可来自error麦克风——也分布于汽车内部,比如在每个需要产生安静区的乘客位置布置一个。从每个加速度计/麦克风到宽带ANC处理单元的连接,传统实施方案采用模拟连接。显然,其接线成本、复杂性均过高,处理单元上的连接器区域也需要很大。而这些问题均可通过A2B方案解决。

对于需要经济高效的传感器连接的新兴应用,A2B也可以被视为一项具有推动作用的技术。自动驾驶、生命体征监测和自动停车系统等应用预计于2020年开始量产,都能从A2B技术提供的特性、功能、便捷性和快速上市等优势中获益。

总结

A2B是一种数字总线架构,能够为接线集中的音频和控制应用提供一系列优化,还能提高系统性能和降低系统成本。

* A2B提供远高于模拟连接的音频质量,同时还能提供低成本、可扩展的数字总线架构。
* A2B可在各种汽车应用中提供低风险解决方案。
* 从2016年开始,基于A2B的系统已进入部署阶段,目前交付的系统数量已超过200万套。
* AD2428W以及功能精简、低成本的衍生产品AD2427W和AD2426W,代表了功能增强型A2B收发器的最新发展即按照既定的发展规划,致力于实现更高集成度和性能。

作者简介

Ken Waurin是ADI公司的战略营销经理,负责汽车信息娱乐系统相关工作。他的主要关注点是高级音响、主动降噪和车内连接。联系方式:kenneth.waurin@analog.com

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伴随着人工智能、物联网、大数据、云计算、金融科技、无感支付等前沿技术的崛起,运用创新技术解决停车难问题已成为社会的共识。近年来,从中央到地方政府,纷纷加大对智慧停车产业发展的政策扶持力度,无论是通过资本引导、鼓励政企合作,还是简政放权、加速停车场智慧化改造,都寄希望于智慧停车模式加速落地。

最近在国内甚至世界各地的智能停车场部署都陆续取得了不同程度的成功,这可能与停车检测技术升级直接相关。下面小编例举了停车检测的几种主流技术,哪种占用率和检测技术更好?答案可能是既能减少城市对固定基础设施的依赖,同时还能预测可用车位。

视频桩

视频桩采用侧向识别技术作为终端数据采集手段,设备安放在泊位的右后侧,依托“互联网+大数据”技术,由路面泊车系统、用户手机软件、服务与管理中心等组成。

视频桩主要应用在路内平行停车位,使用群体是城市交通执法部门、城市停车管理部门及车主。

它解决痛点主要在于降低城市停车管理部门人力成本,提高停车管理部门的工作效率,解决车主停车难、停车乱等现状。

在实现功能方面,视频桩利用前端设备自动获取车辆停车信息,自动识别车牌号码传输至中心系统。

单个视频桩前端设备覆盖车位数为1,从方案效益方面来讲,视频桩在城市车辆通行效率,节能减排,缓解城市拥堵,增加停车运营收入,共享停车资源等方面带来额外收益。但由于视频桩模式存在严重侵占市政空间、占道影响行人通行、破坏市政道路规划、建设投资居高不下等问题,加上安装成本、运营成本、市政影响、技术成熟度等因素,许多地方最终放弃了视频桩方案,转而使用技术更成熟、安装更简单、成本更低廉的地磁模式。

地磁技术

地磁技术应用了数十年,一般被部署在人行道上,并不受天气,温度等环境问题的影响。以前主要依靠磁铁来检测车辆上的金属,但现在多数都会配备更精确的雷达来检测车辆。地磁拥有较长的电池寿命,其单一的检测功能可以降低维护成本。

地磁探测器工作原理

在车位上安装地磁传感器,就能将车位是否停了车的数据信息,通过这个转发器传送至后台计算机,计算机再将这些信息反馈到终端,比如手机上。

成本低廉、施工相对便捷、不需要接电,这也是在城市级停车管理平台建设初期,市场优先选择了地磁作为车位采集方案的一部分原因。但其缺点是,大多数的地面传感器无法提供停车位占用以外的数据,这使得它们的投资回报率有限。

2017年地磁项目占停车项目总数量约80%,代表项目赤峰红山区智能停车项目、云南蒙自静态交通项目、哈尔滨停车智能化管理平台、江西九江城市停车管理项目、浙江瑞安城市停车管理项目。

有些系统供货商纳入如红外线等技术到磁力传感器之中,以强化传感器的准确性。Nedap Identification Systems公司传感器事业经理Edwin Siemerink表示,“我们同时采用两种技术,一个是红外线,另一个是磁力侦测,以确保其成为市场上准确率最高的系统。由于磁性侦测会受到其他车辆、电缆、架构、轨道以及地铁缆线等因素影响,这正是我们会搭配红外线技术的主要原因”。

由于磁力侦测很容易受到外在环境干扰,例如周围的大型金属对象、各种类型的电器、混凝土或柏油碎石中所包含的磁性物质,甚至是最常见的、存在于周边环境的磁铁。而磁力传感器若侦测到汽车出没的阈值变化时,同时也会利用红外线传感器进行验证。

高位视频技术

早些年,视频桩已应用在停车检测上,但由于技术障碍始终得不到普遍推广。随着视频算法、深度学习等技术深入,2017年高位视频开始应用在停车领域。

高位视频一次可以监测多个车位,通常是应用在整条街道路边停车场或大面积的停车场或建筑物。如果配备车牌检测或车型识别功能,还可以实现自动识别违规停车行为。

高位视频截取画面

视频技术利用安装在道路或停车场出入口的数字高清摄像机进行信息采集与自动分析,从而获得路边车位信息,可实现车牌抓拍、识别与比对以及部分交通事件检测和违法的抓拍,同时将各种信息提供给中心平台进行决策,对车位的空闲状态实时推送。

摄像头更多用于监控和交通管理,其多功能性可更好地适应智慧城市的发展。但从另一个角度说,摄像机比嵌入式传感器更昂贵,还需要电力支撑,另外还可能受到天气或人为破坏的影响。虽然其视频分析技术确实比传感器效果更好,但对于预算紧张的城市来说,视频分析技术是一项风险投资。

由于技术难度、应用场景复杂,高位视频成本都比较高。在实际场景中,需要协调的相关部门繁多,程序非常复杂。有业内人士表示 “一个项目往往要协调建交委、市政、园林、城管、电力等各个部门。”

据了解,市场上具备高位视频产品的有海康威视、大华股份、爱泊车,深圳信路通、北京精英智通、北京智慧互通等。

超声波车位探测技术

超声波车位探测器是智能车位引导系统中的重要组成部分,它安装在停车场每个车位的正上方,用于实时采集车位信息,主要用于:探测停车场内的车位是否被占用。

超声波车位探测

超声波车位探测器是停车场车位引导的重要组成部分,通常安装在每个车位的正前上方,采用超声波测距原理实时采集停车场的车位数据,并控制车位指示灯的显示,同时把车位信息及时通过网络传送给节点控制器。集成一体化的车位指示灯根据探测器的指令显示出不同的颜色,当车位上没有车辆停泊时指示灯显示为绿色,有车辆停泊时指示灯显示红色,车主就可以从远处依照指示灯的不同颜色提示判断车位的空满状态。

超声波车位探测器由探测器主体和探测器卡座组成。具有测定物位距离时,不接触被测物体、无活动部分、安装调试简单、维修保养方便、测量精度高等优点。

然而此种技术在业内应用较少,车位识别算法容易产生如下问题:测出的车位长度不稳定、精度较差、室内与室外车位测量差异较大等。
总结

随着智慧停车各种技术的逐渐成熟,智慧停车产业将迎来新一轮的爆发期,停车检测将大有可为。如今,随着传感器和摄像机技术的更新换代,每个停车位连接着强大的数据分析算法网络,极大地提高了停车检测准确性和效率。新的传感器和摄像机技术将使智慧停车更加智慧。

本文转自:智慧停车系统中停车检测技术及应用分析

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文.蔡亦真 来源:2cm

2018年全球物联网支出金额预估至7,725亿美元,至2020年物联网支出金额将突破1兆美元,届时物联网发展将更成熟,而物联网安全问题也将更上层楼,预计未来的网络战争将成为“分析自动化”的攻防战场。

物联网概念的起源,最早由比尔盖兹在1995年《未来之路》书中提到对于未来智能家居的愿景,描述家电透过网络链接,提供既人性又智能的服务。1998年,美国麻省理工学院提出物联网(Internet of Things, IoT),物联网一词开始广为人知。

过去无线网络未普及而且硬件与感测技术昂贵,所以物联网的发展受到限制,近年来随着移动网络的成熟与智能联网装置的普及,促使物联网应用发展快速,为提供更美好的生活、便捷的环境,无论是日常物品或工作环境中的装置、设备都将走向数字化及联网化,进而可以产生更好的使用体验或效率。

不仅个别的物品或装置本身,透过平台让这些物品或装置知晓彼此存在,并且相互沟通,应用的范围从手表、电视、冰箱、汽车,到整个工厂的作业设备、甚至是整个国家建设,点燃了万物联网的新时代。

根据IDC最新的全球物联网地区调查,2018年全球物联网支出金额预估至7,725亿美元,逼近8,000亿美元,年增14.6%。预期2020年将突破1兆美元,2017~2021年年复合成长率(CAGR)为14.4%。从地区分析,亚太地区年复合成长率最高,达42.5%,预计2018年亚太地区(APeJ)物联网支出将达到2,917亿美元,相较于2017年的2,601亿美元,年成长率达12.1%。亚太地区的物联网需求远高于其他地区,主要原因在于日本、韩国、新加坡与中国等亚太国家将物联网视作国家级基础建设,积极投入庞大资金与资源实践智慧城市有关(图1)。

图1 亚洲地区物联网市场呈现蓬勃发展 数据源:IDC(2018)

制造业/运输业出击  2018年亚太区数字化转型

IDC最新的全球物联网应用调查,最大的IoT应用都是制造业与运输业,所获的投资分别为1,830亿和850亿美元。基于亚太地区制造业者看好物联网所创造参数优化、在线实时检测与产能仿真等附加价值,积极朝工业4.0迈进,因而制造业为2018年物联网支出最高之产业,占总体支出17.7%,货运监控占总体支出8.0%,制造业与货运监控为2018年物联网支出最高的两大产业。

图2 消费品、建筑和医疗保健产业为下一阶段物联网发展产业 数据源:IDC(2018)

全球物联网应用为公用事业,预计获得的投资为660亿美元。消费者物联网支出金额将达620亿美元,位居第四大产业类别,主要应用包括智能家居、智能安防以及智能家电。

预估到2022年,推动物联网支出的前五大产业将是消费、离散制造、流程制造、运输和公用事业,占亚太地区总支出的60%,上述五个产业之所以愿意投资资金与资源在巨量数据分析与商业分析,主要是认知到数据力等于竞争力。消费产业唯有掌握搜集、分析、萃取庞杂数据数据的能力,方能在对的时间点、在对的通路推播对的产品服务给对的顾客。

而随着边缘计算和人工智能技术日趋成熟,IDC预估消费品、建筑和医疗保健将为下一阶段物联网快速发展之三大产业,未来5年可望成为物联网支出金额年成长最高的产业。随着数据的增加以及物联网设备的普及,物联网中最关键技术之一的认知系统(Cognitive Systems)将帮助企业对数据进行进一步的译码解读,并从数据中获取更多的价值。

由于消费品、建筑和医疗保健产业是推动下一阶段物联网快速发展因素,对于个人资料的保护需求将更显重要,物联网所涵盖的科技就包含网络、应用程序、移动化、云端、大数据及人工智能(AI),而威胁与黑客攻击事件不再是偶发,已为日常共存的危机,所以物联网安全需求性也因此大增。

物联网安全层次化管理

物联网层次结构分明,因此物联网安全也要层次化的管理。所有的安全操作根据功能分层,分为安全环境、安全连接和安全应用。物联网安全的层次模型是建立在物联网层次模型的基础上。物联网分为感知层、网络层和应用层。物联网的安全问题对应其应用层的系统安全与讯息安全问题、网络层的数据传输加密问题、终端感知本身的安全及终端应用层的安全问题(图3)。

图3 物联网安全层次简化模型

数据源:IDC(2018) 感知层是由端点设备所组成,也因此其安全在于讯息的收集安全与端点的安全。感知层对安全的需求是终端本身的安全标准,从芯片设计、电路设计等硬件到系统及软件都符合安全规范。网络层即连接感知层和应用层的网络,在物联网中,代表终端与应用层之间讯息(数据)传送,也因此网络层的安全需求相当重要。应用层是具体的应用,安全包含用户认证、数据储存安全及权限管理等。

八大物联网安全关键技术

由于物联网安全的挑战不断加大,下面列举了八项提升物联网安全性的关键技术。

・网络安全

包括无线网络与有线网络。然而新无线通信技术如射频(RF)和无线通信协议和标准的出现,使得物联网设备面临比传统有线网络更具挑战性的安全问题。

・身份授权

物联网设备必须由合法用户进行身份验证。认证的方式包含双因子认证、生物辨识等。设备需要验证其他的设备,加深安全的防护工作。

・加密

加密主要用于防止对数据和设备的未经授权访问。由于设备的样式无法统一,也因此加密的安全管理也困难。

・SCA(Side Channel Attack)

即使有足够的加密和认证,物联网设备也还可能面临SCA。这种攻击的重点不在于讯息的传输,而在于讯息的呈现方式。

・安全分析和威胁预测

除了监控与安全有关的数据,还必须预测未来的威胁。

・API保护

大多数硬件和软件透过API访问设备,这些API须有对设备进行验证和授权的能力。

・交付机制

需要对设备持续更新,以面对不断变化的网络攻击。

・系统开发

物联网安全需要在网络设计中采用端点到端点的方式。

2016年Mirai殭尸病毒是利用物联网这项科技存在的漏洞威胁因应运而生,主要的攻击流量来自闭路电视(CCTV)、数字影像监控系统(DVR)等监视器,该攻击来自于全球的9,793个IP地址,主要集中在10个国家,其中有18.4%位于美国,11.3%位于以色列,并有10.8%来自台湾地区。值得注意的是,此次事件显示针对应用层的DDoS攻击已渐成风潮,以往锁定应用层的攻击有9成以上不会超过6小时,而这次的攻击移动却持续了54小时,攻击的变化防不胜防。

企业对于IT系统依赖日深,包含企业透过网络提供24小时不间断的服务、逐渐将工作负载移到云端、周遭的环境有更多的病毒穿透、企业内部对于安全意识不清以及本身安全人力不足等问题,所面临的安全风险也日趋复杂。

IT系统依赖日深 企业须重视安全风险

企业应因应安全事件提高处理的速度,透过打造有能力在第一线即刻处理因应安全事件的安全团队,解决安全问题,降低安全事件对于企业所带来的风险(图4)。

图4 当前安全问题 数据源:IDC(2018)

所以企业端的安全防御,必须有阶段性分法,从前端就必须使用Security Gateway防火墙或是Endpoint防护,但若攻击者以特征码侦测而进阶得攻击,就必须使用下阶段UBA(User Behavior Analytics)或是SIEM做防御,另外对于用户与实体(Entity)设备之间行为分析,就必须再进阶以机械学习(Machine Learning)做防御动作(图5)。

图5 安全问题朝向次时代解决方案 数据源:IDC(2018)

另外,一个物联网安全陷入重大危机的因素,则是近几年来的安全攻击。近期已经从一开始好奇心的测试攻击转变成为破坏式的攻击,Malware as a Service攻击手段都是破坏为出发点,并且越来越具有针对性。2017年我们市场面对层出不穷且针对性的网络攻击事件,可预见未来几年的网络战争更为复杂,且自动化的攻击模式使得企业徒增更多成本。

安全问题朝向次时代解决方案

IDC预测2018年网络威胁将进入“自动化攻击(Fool Automated Attacks)”,许多主动且自动化的攻击将不断发生;预计未来的网络战争将成为“分析自动化”的攻防战场。未来安全产品方面将更积极整合大数据分析(Analytic)、用户行为分析(User Behavior Analysis)、欺瞒技术(Deception)和隔离方法(Isolation)于内提高防御阵线;企业安全采购方面,也会与以往单一产品的购买行为有所不同,思维模式会朝向整合度高且具有机械学习和认知(Cognitive)技术的安全平台,以期协助企业降低复杂性和成本;借助可视化报表提高对企业网络的监控与管理,并且将平台上的威胁数据筛滤增加其”质”量。

IDC预测我们的大型企业包含银行业、电信业、寿险业及高科技业对具有机械学习/认知技术的安全产品将具高度兴趣,预计2018年43%的大型企业将率先采用以学习与预测为核心的安全服务与产品。

回顾我们在物联网的硬件具有优势,但在软件的整合服务上则明显不足,随着物联网设备大量应用,新的威胁将使安全成为物联网发展的重要关键,科技的安全问题存在于计算机互联网,同样也存在于物联网,从国家政府到民间企业与个人,都应该具备安全意识。

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