罗汉江
物联网与“感、知、控”
2019-3-10 11:42
阅读:3776
标签:物联网

                                                物联网与“感、知、控”

    物联网这个概念,起起伏伏,现在也难以说得清楚。但与过去不同,刚开始大家还认为,物联网就是物流网,但现在也基本被大众认同了,物联网开始成为一种新型网络形式,与互联网开始有所区分,知道是物物相连的网络,或者说这个联网,主要围绕物体连接,让物体智能的为人类服务。

   但物联网的概念非常不具体,因为应用领域实在是太多,太散,地球上需要连接的物体,有多少种类?说到互联网,大家每天都用,很好理解,但物联网就没有这么幸运。并且,互联网基本都是直接围绕人在转,但物联网却围着物体在转。但物联网不论应用再多,简单的比如用手机控制灯的开关,复杂的如尚未成型的“城市大脑”。小闭环的如家中的扫地机器人,大闭环的如城市的实时智能交通车辆调度系统。不论这些应用多么丰富多样,物联网系统的基本特征可以归结为“感、知、控”

    感:物联网系统需要的与外界环境交互的信息。通过传感器,如感知一般环境状态信息,如温度、湿度等各类传感器、音视频传感器(摄像头、拾音器、卫星遥感等)、智能感知传感器系统(WIFI感知系统、深度学习感知系统)、RFID、位置移动信息传感器(GPS、北斗、红外传感器、速度传感器、雷达、声波、超声波、UWB等)感知环境的状态及改变信息、位置信息、位移信息、存在信息、图像图像视频信息等各类物联网系统所需的信息。

     知是知道,认知、知识,智力等,是在感知信息收集汇聚,产生的对于控制所需规律的认知,然后在认知基础上,进行一定智力决策,通过控制系统的控制部分实行对物联网系统的具体应用。知的过程,需要网络,因为,大部分物联网系统需要地理位置上分布的物体组成,只有利用网络(有线、无线如Zigbee、Wifi、蓝牙、NB-IOT、LoRa、4G、5G等长短距离不同的无线传输),才能虚拟为一个整体的信息汇聚。知也需要数据处理,包括实时感知数据处理。感知的数据,必须进行一定智能处理,才能得以表现出我们需要的智联网的智力。当下火热的人工智能,AI、深度学习、强化学习等,可以在物联网知的阶段发力,无非需要考虑网络对数据汇聚的延迟影响,需要考虑分布式的影响,需要考虑实时控制、轻型AI协议的设计(物联网终端能耗和运算能力的限制),也必须考虑,将实时感知(无线收发)、实时数据处理,实时控制的终端的一体集成,并能够智能适应感知环境的变化,以及物联网终端的协同等问题。

     :物联网控制,是物联网系统存在的原因,是物联网系统的执行端。但执行效果仍然需要循环闭环,比如通过感知,对执行效果进行验证和评估。另外,物联网系统的控制,一般具有时效性,这对网络延迟和控制运算(知)提出挑战。此外,物联网的控制,也可以是分布式的,对多个物体进行协同控制,或者时序性的控制,才能达到应用的预想效果。

     一个物联网应用系统,不论大小,如果基本满足了“感、知、控”三个环节,并能最大化的表现一定“智能”,就可以很好的为人类社会服务了。但对于实现尤其是对存在大规模物体系统的控制,所需信息的收集、汇聚、快速清洗、筛选、合适的计算、计算决策的最优化分散及精准控制等,也不是轻易能够解决的,比如“城市大脑”与“孪生城市”,存在巨量的信息汇聚与交换,一个问题是:如何找到或者去感知那些最为关键的信息,进行最为精简的运算,从而实现快速而优化的布控呢

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