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物聯網給衡器產業帶來的機遇和挑戰
【摘 要】 物聯網是以移動技術為代表的普適計算、泛在網絡，被稱為繼計算機技術、
互聯網技術之后信息技術的第三次革命。本文闡述了物聯網的概念、技術框架和技術終
端，指出了物聯網給衡器產業帶來的機遇和挑戰。
一、前言
物聯網是以移動技術為代表的普適計算、泛在網絡，被稱為繼計算機技術、互聯網
技術之后信息技術的第三次革命；而物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在
網絡的融合應用，被認為是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。“物
聯網”是當前最具發展潛力的產業之一，一方面可以提高經濟效益，大大節約成本；另
一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。因此，美國、加拿大、英國、德國、芬蘭、
意大利、日本、韓國等目前都在投入巨資深入研究探索物聯網。據工業和信息化部預測，
在我國，物聯網將有力帶動傳統產業轉型升級，引領戰略性新興產業的發展，實現經濟
結構的戰略性調整，引發社會生產和經濟發展方式的深度變革，具有巨大的戰略增長潛
能，是后危機時代經濟發展和科技創新的戰略制高點，已經成為各個國家構建社會新模
式和重塑國家長期競爭力的先導力。衡器是我國各行各業以及人民貿易、生活必不可少
的重要的計量器具，是物聯網重要的檢測終端，因此，中國衡器產業要牢牢把握物聯網
產業的發展機遇，加快衡器產業的創新發展。
二、物聯網的概念與技術框架
物聯網一詞的英語表達方式是“Internet of Things”，可譯成物的互聯網。目前，業界
對物聯網還沒有一個完全統一的概念，但普遍認物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅
外感應器、全球定位系統（GPS）、激光掃描器、環境傳感器、圖像感知器等信息傳感
設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智
能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
物聯網的技術體系框架如圖1所示，它包括感知層技術、網絡層技術、應用層技術
和公共技術。
1、感知層 數據采集與感知主要用于采集物理世界中發生的物理事件和數據，包
括各類物理量、標識、音頻、視頻數據。物聯網的數據采集涉及傳感器、RFID、多媒
體信息采集、二維碼和實時定位等技術。
傳感器網絡組網和協同信息處理技術實現傳感器、RFID等數據采集技術所獲取數
據的短距離傳輸、自組織組網以及多個傳感器對數據的協同信息處理過程。
2、網絡層 實現更加廣泛的互聯功能，能夠把感知到的信息無障礙、高可靠性、
高安全性地進行傳送，需要傳感器網絡與移動通信技術、互聯網技術相融合。經過十余
年的快速發展，移動通信、互聯網等技術已比較成熟，基本能夠滿足物聯網數據傳輸的
需要。
3、應用層 應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。其中應用支撐平
臺子層用于支撐跨行業、跨應用、跨系統之間的信息協同、共享、互通的功能。應用服
務子層包括智能交通、智能醫療、智能家居、智能物流、智能電力等行業應用。
4、公共技術 公共技術不屬于物聯網技術的某個特定層面，而是與物聯網技術架
構的三層都有關系，它包括標識與解析、安全技術、網絡管理和服務質量（QoS）管理。
三、物聯網終端技術
物聯網終端基本由外圍感知（傳感）接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個部分
組成，通過外圍感知接口與傳感設備連接，如RFID讀卡器，紅外感應器，環境傳感器
等，將這些傳感設備的數據進行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網絡協議，通過
外部通訊接口，如：GPRS模塊、以太網接口、WIFI等方式發送到以太網的指定中心處
理平臺。
物聯網終端屬于傳感網絡層和傳輸網絡層的中間設備，也是物聯網的關鍵設備，通
過他的轉換和采集，才能將各種外部感知數據匯集和處理，并將數據通過各種網絡接口
方式傳輸到互聯網中。如果沒有它的存在，傳感數據將無法送到指定位置，“物”的聯網
將不復存在。
根據分類方法的不同，物聯網終端的種類也不相同。
1、從行業應用分，主要包括工業設備檢測終端（如稱重傳感器、稱重控制儀、電
子汽車衡和電子軌道衡等電子衡器），設施農業檢測終端，物流RFID識別終端，電力
系統檢測終端，安防視頻監測終端等。
2、從使用場合分,主要包括固定終端，移動終端和手持終端（如固定式電子衡器、
移動式電子衡器等）。
3、從傳輸方式分，主要包括以太網終端、WIFI終端、2G終端、3G終端等，有些
智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。
4、從使用擴展性分，主要包括單一功能終端和通用智能終端兩種。
5、從傳輸通路分，主要包括數據透傳終端和非數據透傳終端。
四、物聯網給衡器產業帶來的機遇
隨著物聯網技術在中國的蓬勃發展，使我們看到了未來廣闊的市場，據專家估計，
未來3～5年內隨著我國物聯網技術的推廣和普及，終將形成一個萬億級規模的大市場。
電子衡器是用來對物體進行稱重的計量檢測器具，廣泛應用于我國工業、農業、商業貿
易、醫療衛生、環境監測和物流等各行各業，在物聯網中是重要的檢測終端，目前已得
到了一定程度的應用,基于GPRS的礦山多媒體遠程產量監控系統就是電子衡器在物聯
網中的應用的最好案例。
基于GPRS的礦山多媒體遠程產量監測系統是集現代電子監測技術、計算機網絡技
術、遠程數字視頻技術、GPRS/CDMA無線網絡傳輸技術與一體的現代遠程產量實時監
測信息系統。它主要由電子衡器，紅外攝像儀、數據/視頻通訊模塊、GPRS模塊、數據
服務器和計算機應用軟件組成，其系統框圖如圖2所示。
遠程電子衡器用來對礦山產量進行實時檢測,并將檢測數據進行顯示、打印、存儲，
然后通過RS232、RS485接口傳入遠程數據終端（數據通訊模塊）。與此同時，紅外攝
像儀將整個稱量過程進行拍攝，并將拍攝的圖像信息傳入遠程視頻終端（視頻通訊模
塊）。產量和圖片數據適時地分別通過數據/視頻通訊模塊傳送到GPRS無線網絡。GPRS
無線網絡一方面可以通過Internet進入公司總部監控中心的服務器，公司領導和管理部
門可以通過計算機來查詢；另一方面，無線網絡也可以將數據送給手機用戶，使得公司
關領導通過手機隨處都能得到礦山產量的信息。
GPRS終端采用符合工業應用標準的GPRS無線DTU/GPRS模塊GF-2008w。該通
信模塊是一款專門為需要無線數據傳輸設備開發的無線數據傳輸協議轉換器。它實現了
無線GSM協議棧的轉換，與之相連的終端設備無需支持GMS協議處理能力，數據傳
輸時只需通過串口向DTU/GPRS發送串口格式數據，DTU/GPRS會自動地加上GSM無
線通信的協議，把串口數據包轉換成GSM無線通信的協議數據包，把數據傳輸到目的
主機；同時對方主機通過無線GSM發送過來的數據通過DTU/GPRS協議轉換后，也以
透明的串口數據方式傳回給中心站主機。只要提供RS-232接口的設備都可以通過
DTU/GPRS實現無線GSM數據傳輸。終端設備和DTU/GPRS間交互采用簡單的串口包
格式，所有的GSM協議棧協議都由DTU/GPRS完成轉換。通過DTU/GPRS實現無線
數據傳輸功能。
監控中心的數據服務器主要用來對遠程監控終端傳來的數據和圖像信息進行存儲、
處里并供有關人員查詢。應用軟件為多媒體數據的傳輸、存儲、查詢和更新提供技術支
持。
基于GPRS多媒體遠程礦山產量監控系統在礦業中的應用，一方面實現了對遠程礦
山產量的多媒體監控，加強了企業管理，提高了工作效率；另一方面，與有線網絡和
GSM方式相比，節約了費用。另外，根據國家關于“有國家公網可以利用的，盡量不要
建設自己的專網；有無線信道可利用的，不要使用有線信道”的要求，該系統的使用還
有利于節約我國的信息資源，也是我們創建節約型社會和資源節約型企業的具體體現。
基于GPRS的礦山多媒體遠程產量監測系統只是衡器在物聯網中應用的雛形，還不很完
善，還需要我們繼續深入的研究。我們堅信,隨著現代物聯網技術的深入發展，電子衡器
在物聯網中的應用將會更加廣泛、深入。
五、物聯網給衡器產業帶來的挑戰
目前，物聯網在我國衡器行業中的應用還很稀少，應用的范圍也比較狹窄。其主要
原因有三個方面：其一是物聯網的概念及其帶來的效益還不完全為人所知，其二是某些
企業老板習慣于生產單個的衡器產品，而對于將衡器產品應用于物聯網等系統，還缺乏
相應的知識和經驗，其三是在一些企業應用中，推廣方和使用方還很難找到各自的盈利
點和盈利模式，這其中的一個重要原因就是系統的高成本和運行的高費用，而且有些系
統實際使用時也并未達到預期的目標，使得使用方失去熱情。因此，深入剖析衡器行業
應用和降低系統成本——尤其是運行成本將是物聯網大規模推廣的必由之路。而降低成
本的基本條件是：降低終端成本、傳感器成本和部署成本，這些都需要大批量的新型衡
器、稱重傳感器和數字控制儀表以及稱重軟件的研發、生產和使用才可以實現。主要從
以下幾個方面著手。
1、加強知識更新，提高對物聯網的深層認識
首先要明確物聯網與RFID、傳感器網絡和泛在網的關系。
（1）傳感器網絡與RFID 的關系
RFID和傳感器具有不同的技術特點，傳感器可以監測感應到各種信息，但缺乏對
物品的標識能力，而RFID技術恰恰具有強大的標識物品能力。盡管RFID也經常被描
述成一種基于標簽的，并用于識別目標的傳感器，但RFID讀寫器不能實時感應當前環
境的改變，其讀寫范圍受到讀寫器與標簽之間距離的影響。因此提高RFID系統的感應
能力，擴大RFID系統的覆蓋能力是亟待解決的問題。而傳感器網絡較長的有效距離將
拓展RFID技術的應用范圍。傳感器、傳感器網絡和RFID技術都是物聯網技術的重要
組成部分，它們的相互融合和系統集成將極大地推動物聯網的應用，其應用前景不可估
量。
（2）物聯網與傳感器網絡的關系
傳感器網絡(Sensor Network)的概念最早由美國軍方提出，起源于1978年美國國防
部高級研究計劃局(DARPA)開始資助卡耐基梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究項
目，當時此概念局限于由若干具有無線通信能力的傳感器節點自組織構成的網絡。隨著
近年來互聯網技術和多種接入網絡以及智能計算技術的飛速發展，2008年2月，ITU-T
發表了《泛在傳感器網絡(Ubiquitous Sensor Networks)》研究報告。在報告中，ITU-T指
出傳感器網絡已經向泛在傳感器網絡的方向發展，它是由智能傳感器節點組成的網絡，
可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署。該技術可以在廣泛的領
域中推動新的應用和服務，從安全保衛和環境監控到推動個人生產力和增強國家競爭
力。從以上定義可見，傳感器網絡已被視為物聯網的重要組成部分，如果將智能傳感器
的范圍擴展到RFID等其他數據采集技術，從技術構成和應用領域來看，泛在傳感器網
絡等同于現在我們提到的物聯網。
（3）物聯網與泛在網絡的關系
泛在網是指無所不在的網絡，又稱泛在網絡。最早提出U戰略的日韓給出的定義是：
無所不在的網絡社會將是由智能網絡、最先進的計算技術以及其他領先的數字技術基礎
設施武裝而成的技術社會形態。根據這樣的構想，U網絡將以“無所不在”、“無所不包”、
“無所不能”為基本特征，幫助人類實現“4A”化通信，即在任何時間、任何地點、任何人、任何物都能順暢地通信。故相對于物聯網技術的當前可實現性來說，泛在網屬于未來信
息網絡技術發展的理想狀態和長期愿景。
從以上的分析可見，傳感器網絡、物聯網和泛在網絡之間的關系可用圖3來表示。
2、做好衡器終端標準化的創新與推廣工作
物聯網標準體系框架包括體系架構、組網通信協議、接口、協同處理組件、網絡安
全、編碼標識、骨干網接入與服務等技術基礎規范和產品、應用子集類規范的標準體系，它為系統的物聯網標準制定工作，同時為今后的物聯網產品研發和應
用開發中對標準的采用提供重要的支持。
現今，制約物聯網技術大規模推廣的主要原因則是終端的不兼容問題，不同廠商的
設備和軟件無法在同一個平臺上使用，設備間的協議沒有統一的標準。因此，為了使衡
器產品在物聯網中大規模的應用,衡器企業必須做好衡器終端標準化問題，具體表現為以
下兩個方面：
（1）硬件接口標準化
衡器產品屬于物聯網的檢測終端，作用是將檢測數據傳輸到物聯網上。目前，我國
生產的電子衡器產品雖然具有數據遠傳功能，但是，因為某種原因，各廠家衡器輸出接
口的類型、款式等硬件標準沒有統一的規定，如有的廠家生產的產品數據輸出接頭是圓
形的，有的是方形的等等，五花八門。而互聯網不可能提供各種不同的儀表通訊接口，
它只能按照標準給出一種通訊接口，所以，要求各稱重傳感器、稱重儀表企業要制定出
滿足物聯網要求的通訊接口，做到統一標準、統一規格以滿足電子衡器能夠與物聯網可
靠連接。
（2）數據協議標準化
數據協議指終端與平臺層的數據流交互協議，該數據流可以分為業務數據流和管理
數據流。中國移動與愛立信合作制定的WMMP協議就是一個很好的管理協議，它的推
廣和普及必將帶動數據協議的標準化進程，方便新研發終端的網絡接入及管理。物聯網
的發展需要國家相關部門主導，相關行業聯合制定出類似WMMP更完善的通用協議，
以滿足各種應用和不同廠家終端的互聯問題，擴大未來物聯網的推廣，衡器廠家生產的
傳感器和儀表應能滿足物聯網要求的通訊協議。
3、加強科技創新，研發智能衡器產品
在物聯網世界里，所有擁有計算能力的設備將根據外界變化進行智能化、自動化的
信息處理和通信，這離不開智能計算技術;要依據海量數據進行實時的事件判斷和決策
響應，主動感知潛在的威脅，這離不開智能化軟件;要把人、物和網絡連接起來，互相
響應與溝通，這離不開智能化協作……。
從未來看，我們終將生活在一個智能化的社會系統里。衡器是與人類社會密不可分
的計量器具，它隨著科技進步的發展而發展，回過頭來又不斷地為人類社會服務。智能
化的社會系統要求衡器系統能夠像人類的大腦一樣去自主感應外界環境及需求的變化，
并在無需人工干預的情況下控制和調整自身的狀態，這就需要衡器企業與科技的發展同
步，盡早著手研究如何構建復雜的智能巨系統和與之相關的海量知識庫平臺；研究如何
將無結構的、無序的、冗余的海量信息，通過信息技術手段自動生成以人為中心、有結
構的、有序的、個性化的和有意義的知識；在海量知識基礎上真正實現人機的自然對話、
有用信息的自動識別、智能生產、跟蹤、監控和管理，直至推動這個社會越來越智能化
發展；盡早著手研究開發出適合物聯網要求的智能傳感器、智能儀表和智能稱重系統以
提高我國衡器產業的科技創新水平和在世界的競爭力。
六、結語
路漫漫其修遠兮，我將上下而求索。只要我們不懈努力、勇于創新、大膽嘗試，定
能在物聯網蓬勃發展的新時代創造佳績，為衡器產業闖出一片新天地！
