我的书签
添加书签
移除书签2.食品安全
食品和人们的生活息息相关，作为衣食住行中重要的一环，食品安全就显得尤为重要。物联网能给食品的安全带来什么样的保障呢？以下我们举出生猪溯源和奶牛管理的两个例子供大家参考。
RFID奶牛产业信息管理平台
打开掌上电脑，挪动电子笔，电子地图上准确地标示出各个奶牛养殖场的地理位置和规模。再点开，养殖场业主名称、技术人员情况、奶牛品种和近期产奶量等信息一一显现出来。这是在邛崃市农发局奶牛信息管理中心看到的一幕。截至目前，已有5 000头奶牛纳入该RFID奶牛产业信息管理平台，佩戴了电子标志。系统开发方表示，今后有望为全市3万头奶牛戴上“电子身份证”，对拥有“电子身份证”的奶牛以及其所产的生鲜奶进行溯源管理，严格保障奶源食品安全。
1 000多头奶牛耳朵上都戴有一个6厘米左右、蓝色的电子耳标，每个电子耳标都有一个全球唯一的编码，这个编码就是奶牛的身份号码。小小的电子耳标可以记录奶牛从出生到停止产奶约5年间的主要信息，包括品种、防疫、喂养、检查……各生长环节的内容。除此以外，“电子身份证”里还储存着奶牛的“标准照”，“全世界奶牛的花纹都不同，拍照等于上了双保险，就更不会错了。”技术人员告诉记者，除了方便管理，奶牛的“电子身份证”还为保险公司开展奶牛的投保业务提供了便利，大大降低了农民养殖奶牛的风险。如图6-28所示是带着RFID耳标的奶牛。
图6-28 带着RFID耳标的奶牛
据了解，在奶牛溯源管理系统里，RFID奶牛信息管理中心还负责将所掌握的信息及时进行统计、分析、上报，为政府主管部门制定政策和对整个产业宏观调控提供可靠依据，以确保全市奶牛种群质量和奶产品质量。“在生猪和奶牛溯源领域，成都均走在全国前列。”市信息办有关负责人表示，RFID在各领域的广泛应用将有力推动我市物联网的建设和发展。
成都45个菜市开卖“电脑猪肉”
“电脑猪肉”又名质量安全可追溯生猪产品，是指市场上出售的每一块猪肉都能查到是哪里养的猪，在哪儿屠宰的，又是在哪儿交易的。你买猪肉后可凭小票知道它来自哪里，如何卖到你手中的。
在每一块生猪肉上绑上一个RFID的标签(如图6-29所示)，记录着生猪的各种信息，如产地，销地，身高，体重，部位等各种信息。合格的白条肉的信息记录在一张带有芯片的卡中(如图6-30所示)，通过读卡器可以清楚显示出合格肉的种类和数量等信息，实现生猪来源追溯和生猪产品流向追溯。当猪肉进入超市或市场中，进行进货查验时(如图6-31所示)，信息通过卡片的读写直接录入市场电脑系统。
记者了解到，施行追溯体系后，进入已通过批准的45家农贸市场的猪肉必须具有已录入该产品完整质量安全可追溯信息的电子溯源芯片和“两章一证”(即：动物检疫监督机构出具的动物产品检疫合格证明、动物产品检疫合格验讫印章、生猪定点屠宰厂肉品品质检验合格验讫印章)。据介绍，在成都目前的71家定点屠宰场(厂)中，已经初步确定了36家屠宰场为这45家市场进行猪肉供给，其余35家屠宰场目前将无权为这些市场供给猪肉。
图6-29 绑在生猪肉上的RFID标签
图6-30 合格白条肉绑定电子溯源芯片
图6-31 进货查验，信息录入市场电脑系统
据介绍，猪肉要施行源头追溯，必须具备电子溯源芯片、读卡器、可以打印小票的电子秤、企业身份识别卡、销售小票和质量安全可追溯信息系统。目前，成都市各分管部门正在进行相关市场、商家的设备布点工作。2010年年底，成都市中心城区的猪肉经营户、肉制品加工企业、食堂以及2万多家餐饮企业身份识别卡将全部发放完毕，届时，没有身份识别卡的企业将无法从这45家市场购买猪肉。而市民在购买猪肉时，也只有通过索取的溯源小票才能进行猪肉溯源。
成都市食品药品监督管理局副局长陈建表示，我市猪肉溯源系统将逐步向二圈、三圈层区(市)县推广，预计明年年底，可以覆盖成都全域。此外，目前相关部门正在对禽类进行调研，今后我市将把可追溯体系逐步扩大到其他各类重点食品领域。
尽管社会各界对传感网、物联网、泛在网的概念众说纷纭，但人们普遍认为，物联网是指人们通过各类传感器实现物与物、物与人、人与人之间按需的信息获取、传递、储存、认知、分析和使用。
物联网的关键环节可以归纳为全面感知、可靠传送、智能处理。全面感知是指利用射频识别(RFID)、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段，随时随地对物体进行信息采集和获取。可靠传送是指通过各种通信网络、互联网随时随地进行可靠的信息交互和共享。智能处理是指对海量的跨部门、跨行业、跨地域的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动的洞察力，实现智能化的决策和控制。相比互联网具有的全球互联互通的特征，物联网具有局域性和行业性特征。
工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，可大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业的新阶段。
(1) 从当前技术发展和应用前景来看，物联网在工业领域的应用主要集中在以下几个方面。
① 制造业供应链管理。物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域，通过完善和优化供应链管理体系，提高了供应链效率，降低了成本。空中客车(Airbus)通过在供应链体系中应用传感网络技术，构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。
② 生产过程工艺优化。物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。钢铁企业应用各种传感器和通信网络，在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控，从而提高了产品质量，优化了生产流程。
③ 产品设备监控管理。各种传感技术与制造技术融合，实现了对产品设备操作使用记录、设备故障诊断的远程监控。GE Oil＆Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center，通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控，并提供设备维护和故障诊断的解决方案。
④ 环保监测及能源管理。物联网与环保设备的融合实现了对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备，不仅可以实时监测企业排污数据，而且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。
⑤ 工业安全生产管理。把感应器嵌入和装备到矿山设备、油气管道、矿工设备中，可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息，将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。
(2) 与未来先进制造技术相结合是物联网应用的生命力所在。物联网是信息通信技术发展的新一轮制高点，正在工业领域广泛渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能化的制造体系。这一制造体系仍在不断发展和完善之中。概括起来，物联网与先进制造技术的结合主要体现在8个领域。
① 泛在感知网络技术。建立服务于智能制造的泛在网络技术体系，为制造中的设计、设备、过程、管理和商务提供无处不在的网络服务。目前，面向未来智能制造的泛在网络技术发展还处于初始阶段。
② 泛在制造信息处理技术。建立以泛在信息处理为基础的新型制造模式，提升制造行业的整体实力和水平。目前，泛在信息制造及泛在信息处理尚处于概念和实验阶段，各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。
③ 虚拟现实技术。采用真三维显示与人机自然交互的方式进行工业生产，进一步提高制造业的效率。目前，虚拟环境已经在许多重大工程领域得到了广泛的应用和研究。未来，虚拟现实技术的发展方向是三维数字产品设计、数字产品生产过程仿真、真三维显示和装配维修等。
④ 人机交互技术。传感技术、传感器网、工业无线网以及新材料的发展，提高了人机交互的效率和水平。目前制造业处在一个信息有限的时代，人要服从和服务于机器。随着人机交互技术的不断发展，我们将逐步进入基于泛在感知的信息化制造人机交互时代。
⑤ 空间协同技术。空间协同技术的发展目标是以泛在网络、人机交互、泛在信息处理和制造系统集成为基础，突破现有制造系统在信息获取、监控、控制、人机交互和管理方面集成度差、协同能力弱的局限，提高制造系统的敏捷性、适应性、高效性。
⑥ 平行管理技术。未来的制造系统将由某一个实际制造系统和对应的一个或多个虚拟的人工制造系统所组成。平行管理技术就是要实现制造系统与虚拟系统的有机融合，不断提升企业认识和预防非正常状态的能力，提高企业的智能决策和应急管理水平。
⑦ 电子商务技术。目前制造与商务过程一体化特征日趋明显，整体呈现出纵向整合和横向联合两种趋势。未来要建立健全先进制造业中的电子商务技术框架，发展电子商务以提升制造企业在动态市场中的决策与适应能力，构建和谐、可持续发展的先进制造业。
⑧ 系统集成制造技术。系统集成制造是由智能机器人和专家共同组成的人机共存、协同合作的工业制造系统。它集自动化、集成化、网络化和智能化于一身，使制造具有修正或重构自身结构和参数的能力，具有自组织和协调能力，可满足瞬息万变的市场需求，应对激烈的市场竞争。
(3) 解决工业领域物联网应用面临的关键技术问题。从整体上来看，物联网还处于起步阶段。物联网在工业领域的大规模应用还面临一些关键技术问题，概括起来主要有以下几个方面。
① 工业用传感器。工业用传感器是一种检测装置，能够测量或感知特定物体的状态和变化，并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式的信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可以说，没有众多质优价廉的工业传感器，就不可能实现物联网在现代化工业生产体系中的大规模应用。
② 工业无线网络技术。工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，也是未来几年工业自动化产品新的增长点，已经引起许多国家学术界和工业界的高度重视。
③ 工业过程建模。没有模型就不可能实施先进有效的控制，传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。
此外，物联网在工业领域的大规模应用还面临工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。
(4) 从垂直和聚合两个方面推动物联网在工业领域的应用。物联网的发展进程是一个规模庞大的复杂技术革新过程，可以从垂直和聚合两个方面推动其应用。
① 垂直应用是指企业结合自身特点、行业特点进行生产过程的控制。垂直应用与行业生产和业务流程紧密结合，通过提供集成化的行业解决方案，为行业内企业的生产管理提供各种服务。如在汽车行业中，产业链环节中的企业各自建立物联网应用系统，感知车辆实时状态，车载控制模块汇聚和发送车辆信息，完成对车辆的控制。
物联网的应用可以服务于生产流程和设备管理等辅助支持管理，同时高效支撑仓储和物流供应链管理。
② 聚合应用是跨行业的应用，是基于公共服务平台的信息化服务。聚合应用是运营商和解决方案提供商以行业用户、家庭用户和个人用户为重点，规模化推广和普及基于物联网的相关业务和服务。如集成应用车载传感网、GPS定位、通信等技术的汽车，可以提供全方位和全天候的检测、导航、娱乐、呼救等信息服务，再通过公共服务平台完成信息维护和综合服务运营。消费者、整车厂、维修商、车辆管理机构均可共享信息和服务，从而进一步完善整车和零部件的设计和工艺流程，实现车辆全生命周期管理。
(5) 物联网应用必须坚持以业务驱动为主，找准工业领域关键环节的切入点。我国工业领域行业众多，推进物联网应用必须坚持以业务驱动为主，找准工业领域关键环节的切入点。当前，可在部分需求迫切、技术成熟、效益明显、带动性强的工业领域，围绕关键环节开展物联网的应用试点，催生和推进中国智能工业的发展。
① 装备制造业供应链管理。借助射频识别等物联网技术实现对装备产品的数字化物流管理，推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术，建设一个相互支持的装备制造现代物流群，提高整个供应链的协调性，实现现代物流与装备制造的联动发展。
② 食品安全追溯体系。发挥物联网在货物追踪、识别、查询、信息等方面的作用，推进物联网技术在农业养殖、收购、屠宰、加工、运输、销售等各个环节的应用，实现对食品生产全过程关键信息的采集和管理，保障食品安全追溯，实现对问题产品的准确召回。
③ 石化设备智能测控。将物联网技术推广应用到石油勘探、开采、运输等环节，建立油井生产智能远程测控系统，实现对石化生产设备的智能测控和管理，促进化工企业的安全生产和科学管理。
④ 煤矿安全生产管理。重点应用传感器、无线射频识别、移动通信等技术实现水、火、顶板、瓦斯等煤矿重大危险源的识别与监测，建立和完善安全监测网络系统，提升煤矿安全生产过程的监控和应急响应水平。
⑤ 工业排污实时监控。在化工、轻工等部分高污染行业，支持其智能排污监控系统的建立与完善，实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用，对重点排污监控企业实行实时监测、自动报警，远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。
物联网被许多军事专家称为“一个未探明储量的金矿”，正在孕育军事变革深入发展的新契机。可以设想，在国防科研、军工企业及武器平台等各个环节与要素设置标签读取装置，通过无线和有线网络将其连接起来，那么每个国防要素及作战单元甚至整个国家军事力量都将处于全信息和全数字化状态。大到卫星、导弹、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统，小到单兵作战装备，从通信技侦系统到后勤保障系统，从军事科学试验到军事装备工程，其应用遍及战争准备、战争实施的每一个环节。可以说，物联网扩大了未来作战的时域、空域和频域，对国防建设各个领域产生了深远影响，将引发一场划时代的军事技术革命和作战方式的变革。
(1) 战场感知精确化——可以监测到一粒沙子的陨落。战后局部战争的实践充分说明，战场安全性是相对的，整体防御体系难免存在一定漏洞，要想弥补漏洞，就必须对包括现有指挥控制系统在内的相关系统进行升级改造，使战场感知能力不断适应未来作战的需要。物联网似乎可以担当此重任。
据称，美军目前已建立了具有强大作战空间态势感知优势的多传感器信息网，这可以说是物联网在军事运用中的雏形。美国国防高级研究项目管理局已研制出一些低成本的自动地面传感器，这些传感器可以迅速散布在战场上并与设在卫星、飞机、舰艇上的所有传感器有机融合，通过情报、监视和侦察信息的分布式获取，形成全方位、全频谱、全时域的多维侦察监视预警体系。据报道，伊拉克战争中，美军多数打击兵器是靠战场感知行动临时传递的目标信息而实施对敌攻击，甚至有人将信息化条件下作战称为“传感器战争”。而物联网堪称信息化战场的宠儿，将为战场上带来新的电子眼和电子耳。与当前美军传感器网相比，物联网最大的优势在于其可以在更高层次上实现战场感知的精确化、系统化和智能化。可以把过去在战场上需要几小时乃至更长时间才能完成处理、传送和利用的目标信息，压缩到几分钟、几秒钟，甚至同步。它能够实现战场实时监控、目标定位、战场评估、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能。通过大规模节点部署，有效避免侦察盲区，为火控和制导系统提供精确的目标定位信息。同时，其感知能力不会因某一节点的损坏而导致整个监测系统的崩溃，各汇聚节点将数据送至指挥部，最后融合来自各战场的数据形成完备的战场态势图。IPv6作为物联网的关键技术之一，因其海量的地址空间、高度的灵活性和安全性、可动态进行地址分配以及完全的分布式结构等特性，是以前所有技术难以相比的，具有重大的军事价值。通过IPv6技术，完全可以实现为物联网每个传感器节点分配一个单独的IP地址，世界上的一草一木，武器库里的一枪一弹，都会被分配一个IPv6地址。通过飞机向战场洒落肉眼观察不到的传感器尘埃，利用物联网实时采集、分析和研究监测数据，哪怕是一粒沙子的陨落也不会逃脱，真正实现感知世界每个角落。
(2) 武器装备智能化——全自主式作战机器人将登上战场。自20世纪60年代在印支战场崭露头角以来，作为一支新军，军用机器人受到了军事强国的高度重视，纷纷投入巨资予以研究与开发，仅美国目前已开发出和列入研制计划的各类智能军用机器人就达100多种。军用机器人巨大的军事潜能和超强的作战功效，使其成为未来战争舞台上一支不可忽视的军事力量。
目前，虽然越来越多的普通技能的机器人走入了军营，但这些机器人应用范围有限，机动能力、智能化程度不高，且仍需人遥控。真正意义上的军用机器人，机动速度更快、部署更加灵敏，高智能化水平使其具备独立作战的能力。因此，要制造出能在战场上使用的完全“智能”机器人还有很多技术问题亟待突破。而物联网是一种能将包括人在内的所有物品相互连接，并允许他们相互通信的网络的概念。物联网不仅是物与人、物与物之间相连，还包括机器和机器之间的通信。物联网被誉为“武器装备的生命线”，随着信息技术的进一步发展，物联网与人工智能技术、纳米技术的结合应用，未来战场的作战形式将发生巨大变化。新一代网络协议，能够让每个物体都可以在互联网上有自己的“名字”，嵌入式智能芯片技术可以让目标物体拥有自己的“大脑”来运算和分析，纳米技术和小型化技术还可以使目标对象越来越小。在不远的将来，你不仅可以与身边一切物体“交流”，而且物体与物体之间也可以“开口讲话”。在这些技术支持下，具有一定信息获取和信息处理能力的全自主智能作战机器人将从科幻电影中步入现实，各种以物联网为基础的自动作战武器将成为战场主角。在巷战中，这些机器人可代替作战人员钻洞穴、爬高墙、潜入作战区，快速捕捉战场上的目标，测定火力点的位置，探测隐藏在建筑物、坑道、街区的敌人，迅速测算射击参数，保证实施精确打击。机器人小分队还可以在非常危险的环境中进行协同作战，它们具有智能决策、自我学习和机动侦察的能力，比人类士兵以更快的速度观察、思考、反应和行动，操作人员只需下达命令，不需要任何同步控制，机器人就可以完成任务并自行返回出发地。
(3) 后勤保障灵敏化——真正实现动态自适应性后勤。信息化条件下作战对后勤保障的依赖性大大增强，同时，即使是作为世界头号军事强国的美国也认识到其后勤体系仍然存在诸多弊端。伊拉克战争初期，美军由于后勤计算和判断上的失误导致战前准备不足，特别是没有预先把伊拉克战场恶劣的保障环境考虑在内，迟滞了美英联军的作战行动。战区内堆积的物资虽然比海湾战争时少，但只不过是由“大山”变成了“小山”。与此同时，运往伊拉克战场的物资在“最后1英里”失去了可见性，前线保障物资频频告急，甚至出现了饥饿的士兵向伊平民“讨饭”的一幕。美军前线的香烟、肥皂、水果等补给捉襟见肘，在美军士兵内部甚至出现了战场 “黑市交易”。对于战争中暴露出的问题，美国审计局在一份报告中指出：“可视性水平远没有达到部队现实需要的水平，更不用说保障未来作战了。”因此，要实现从“散兵坑到工厂”的全程可视，还必须进一步深化信息技术研发，以新技术新产品推动后勤领域的全面变革。
物联网似乎是专为军队后勤“量身打造”的一项完美技术，可以弥补后勤领域的诸多不足。首先，它可以有效避免后勤工作的盲目性。随着射频识别技术、二维条码技术和智能传感技术的突破，物联网无疑能够为自动获取在储、在运、在用物资信息提供方便灵活的解决方案。在各种军事行动全过程中，实现准确的地点、准确的时间向作战部队提供数量适当的装备与补给，避免多余的物资涌向作战地域，造成不必要的混乱、麻烦和浪费。同时，能够准确感知、实时掌握特殊物资运输和搬运方面的限制，对操作人员技能、工具和设施的要求，货品更换和补充时间等。并根据战场环境变化，预见性地做出决策，自主地协调、控制、组织和实施后勤行动，实现自适应性的后勤保障能力。其次，它能最大限度地提高补给线的安全性。基于物联网的后勤体系，具有网络化、非线性的结构特征，具备很强的抗干扰和抗攻击能力，不仅可以确切掌握物资从工厂运送到前方散兵坑的全过程，而且还可以提供危险警报、给途中的车辆布置任务以及优化运输路线等。特别是可以把后勤保障行动与整个数字化战场环境融为一体，实现后勤保障与作战行动一体化，使后勤指挥官随时、甚至提前做出决策，极大地增强后勤行动的灵活性和危机控制能力，全面保障后勤运输安全。最后有效避免重要物资的遗失。世界各国都非常重视战场物资的管理，极力避免武器装备、重要零部件等物资的遗失。但伊拉克战争期间，美军一中转中心在战争期间竟丢失了1 500个防弹衣插件；由于不知道物资具体位置，17个速食集装箱被遗忘在补给基地达一星期之久。而射频识别标签作为物联网的重要组成部分，能储存96位码，可识别2.68亿个以上的独立制造厂商，及每个厂商的100万种以上的产品。也就是说，射频识别芯片中大约可以储存 3.5×1 051种组合信息。美国国防部通过这种灵巧标签得到的大量组合信息可在全军范围内追踪每件装备。随着射频识别标签技术的成熟、成本的降低，物联网完全可应用于单件武器上，这将更加严格地控制武器库，而且有助于寻找在战场上丢失的威胁性极大的武器。
事实上，物联网在军事上的应用目前尚处于起步阶段，标准、技术、运行模式以及配套机制等还远没有成熟。虽然物联网的概念已经引起全球关注，但有许多核心技术还需攻克，其发展之路仍然十分漫长。
