循環(huán)經(jīng)濟(jì)視角下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用及關(guān)鍵技術(shù)論文
隨著傳感器、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別 RFID、移動(dòng)計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（ The Internet ofThings,IOT） 應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)概念由美國(guó)麻省理工大學(xué) Kevin Ashton 教授在 1991 年首次提出[1].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前社會(huì)的主流應(yīng)用技術(shù)，是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展以及革新。繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為世界信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到可循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)合是未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流趨勢(shì)。本文以循環(huán)經(jīng)濟(jì)為主要視角，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用出發(fā)，以汽車行業(yè)為例，論述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在產(chǎn)品的生產(chǎn)、消費(fèi)、回收的循環(huán)過程中的具體應(yīng)用。
1 可循環(huán)經(jīng)濟(jì)下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用概述
循環(huán)經(jīng)濟(jì)最早在 Boulding 的“宇宙飛船經(jīng)濟(jì)”中被提及，其具體定義最早由 Pearce 提出。20 世紀(jì)末，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念被系統(tǒng)地引入中國(guó)學(xué)術(shù)界。循環(huán)經(jīng)濟(jì)在中國(guó)發(fā)展迅速，并被確定為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分[2].將資源進(jìn)行有效運(yùn)用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要內(nèi)容，“再利用”以及“可控化”是其中的兩個(gè)原則。相比較傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模式，可循環(huán)經(jīng)濟(jì)更加符合我國(guó)國(guó)情。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模式讓我國(guó)的物產(chǎn)資源以及環(huán)境承受能力都日漸衰落，而可循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的興起給我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了新的曙光。可循環(huán)經(jīng)濟(jì)不僅是已貫徹落實(shí)的基本國(guó)策，更是我國(guó)建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要措施。
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)潛在的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來說，循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程[3].物聯(lián)網(wǎng)主要借助射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID） 以及全球定位系統(tǒng)等相關(guān)的信息傳感設(shè)備，借助現(xiàn)代通信技術(shù)，將需要進(jìn)行鑒別的物體同互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，從真正意義上對(duì)物體進(jìn)行鑒別、跟蹤以及管理等，并且將這些信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，形成巨大的網(wǎng)絡(luò)[4].這樣的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了物品與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，更方便基礎(chǔ)設(shè)施與互聯(lián)網(wǎng)交換信息，將智能化更好地帶入生活的每個(gè)角落，其追蹤、識(shí)別、定位等都是其具體的體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本原理是借助射頻識(shí)別（ RFID） 技術(shù)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)龐大的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)物品信息的自動(dòng)采集并達(dá)到信息的共享。在產(chǎn)品的生產(chǎn)完成階段，產(chǎn)品會(huì)貼上儲(chǔ)存有 EPC 編碼的電子標(biāo)簽，這個(gè)電子標(biāo)簽將會(huì)一直跟隨該產(chǎn)品整個(gè)運(yùn)行的生命周期，而其標(biāo)簽就如產(chǎn)品標(biāo)志，可以通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤查詢。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用之前，物理的基礎(chǔ)設(shè)施是和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施分別開來的，其物件、建筑物等實(shí)體與數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)并無關(guān)聯(lián)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用讓這二者有機(jī)地結(jié)合起來，并且擴(kuò)展出了一個(gè)新的高科技領(lǐng)域。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)充分地運(yùn)用到了信息產(chǎn)業(yè)，包括信息服務(wù)、信息軟件等方面。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用。可循環(huán)模式下的經(jīng)濟(jì)涵蓋了生產(chǎn)、售后服務(wù)等不同環(huán)節(jié)，其中除生產(chǎn)環(huán)節(jié)之外的后續(xù)環(huán)節(jié)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到可循環(huán)經(jīng)濟(jì)中提供了可能性。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車的需求量越來越大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自 2000 年起，我們每年幾乎以 100 萬輛汽車的速度在增長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移，我國(guó)將迎來回收汽車數(shù)量的高峰期，汽車報(bào)廢后的鋼鐵、有機(jī)金屬以及在制造汽車的過程中所使用的新型材料、各種金屬合金、橡膠、玻璃和聚合物等化學(xué)原料都需要得到合理利用。可見，在汽車失去了商品價(jià)值后，自身的報(bào)廢材料亦有巨大的價(jià)值。廢舊的汽車作為資源的載體，與自身產(chǎn)品很難剝離出來。因此，我們需要一種新型運(yùn)作模式讓資源與產(chǎn)品自身分割開來，這種新型運(yùn)作模式就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到可循環(huán)經(jīng)濟(jì)中，建立出完整的智能化互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
2 面向可循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
2. 1 汽車的可循環(huán)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)
汽車的可循環(huán)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)是將汽車整體作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將汽車所屬的所有零件安裝智能節(jié)點(diǎn)，并且將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為主要的技術(shù)支撐，建立與汽車相關(guān)的制造商、服務(wù)商、車主、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等相關(guān)單位共存的系統(tǒng)。其具體的應(yīng)用主要有生產(chǎn)環(huán)節(jié)、銷售環(huán)節(jié)、回收環(huán)節(jié)。
2. 1. 1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)在汽車生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，營(yíng)造智能生產(chǎn)系統(tǒng)，即在非人力的情況下通過自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行制造運(yùn)作。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)所有的原材料以及生產(chǎn)的半成品或者成品可以在整個(gè)生產(chǎn)線上進(jìn)行追蹤識(shí)別，這樣不僅可以減少人為操作的誤差率，而且在一定程度上提高制造的速率，提高生產(chǎn)效益。在智能的生產(chǎn)系統(tǒng)下，為每一個(gè)原材料配備一個(gè)獨(dú)立的 EPC 編碼，這個(gè) EPC 編碼所儲(chǔ)存的原材料信息以及后續(xù)對(duì)材料信息的添加、更改都會(huì)一直伴隨原材料的整個(gè)使用生命周期。為了實(shí)現(xiàn)物品之間的讀寫交互，在原材料入庫、出庫或者加工以及回收等階段都要相匹配地安裝讀卡器、設(shè)置傳感器。原材料上所攜帶的自身 EPC 編碼可以將原材料的信息通過代碼的形式用讀寫器進(jìn)行讀取，然后利用發(fā)射器以及無線網(wǎng)絡(luò)的傳送將其代碼發(fā)射到 RFID 信息服務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)部，用這樣的方法就可以將原材料的具體詳細(xì)信息儲(chǔ)存在本地的信息服務(wù)器中，并且可以通過對(duì)象名解析服務(wù)對(duì)原材料的代碼進(jìn)行統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)。通過網(wǎng)絡(luò)在 RFID 信息服務(wù)器中獲得其代碼所記載的原材料的具體信息以及自身屬性，相關(guān)工程人員在制作環(huán)節(jié)就可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)原材料的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用 EPC 技術(shù)不僅可以在數(shù)量眾多的零件中找到所需要的零件，還有助于工程管理人員掌握生產(chǎn)線流程信息，及時(shí)解決補(bǔ)貨、缺貨等問題，確保整個(gè)生產(chǎn)流水線工作穩(wěn)定、高效地進(jìn)行。
2. 1. 2 銷售環(huán)節(jié)當(dāng)前車載智能系統(tǒng)被廣泛運(yùn)用，而車載智能系統(tǒng)的核心技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。車載智能系統(tǒng)作為汽車的靈魂系統(tǒng)，一方面要對(duì)信息進(jìn)行記錄以及處理，另一方面擔(dān)負(fù)著 Intel 網(wǎng)、移動(dòng)經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)、汽車服務(wù)商等網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時(shí)交互的工作。車載智能系統(tǒng)包含不同的功能模塊： 首先是智能控制模塊。智能控制模塊可以對(duì)車況實(shí)時(shí)監(jiān)控并且記錄車體的實(shí)時(shí)信息以及車主的駕駛系統(tǒng)，以提高行車的安全性。另外，該系統(tǒng)還可以對(duì)汽車的零件數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，為回收環(huán)節(jié)提供精確的數(shù)據(jù)。其次是車主服務(wù)模塊，這一模塊是車載智能系統(tǒng)中一個(gè)重要的應(yīng)用。車主服務(wù)模塊為車主在駕車中提供更加人性化的服務(wù)，讓車主更加體驗(yàn)到人性化駕駛的樂趣。該模塊設(shè)置了自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)泊車、車站信息查詢等功能。最后是智能應(yīng)急模塊，車輛在行駛過程中會(huì)遇到很多突發(fā)情況，預(yù)知并及時(shí)處理突發(fā)狀況是非常有必要的。車載智能系統(tǒng)中的智能應(yīng)急模塊對(duì)突發(fā)情況可以采取相對(duì)應(yīng)的應(yīng)急措施，也可以設(shè)置多重應(yīng)急模塊，例如防盜追蹤、安全保障、遠(yuǎn)程控制等。
2. 1. 3 回收環(huán)節(jié)車載智能系統(tǒng)的回收環(huán)節(jié)主要依靠 EPC 所記錄的數(shù)據(jù)。在智能回收環(huán)節(jié)中可以隨時(shí)查錄任何重要零部件的信息，比如使用壽命、質(zhì)地、產(chǎn)地等。回收系統(tǒng)通過查錄到的 EPC 信息，可以將汽車的零件進(jìn)行精確的分類，并且掌握是否可回收、可利用或者可報(bào)廢等情況。智能化系統(tǒng)具有將車體的數(shù)據(jù)信息同汽車智能回收系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相互分享以及溝通的功能，可以有效地協(xié)助汽車拆卸行業(yè)從人力進(jìn)行零件分類轉(zhuǎn)化成工業(yè)自動(dòng)化運(yùn)行的模式，既可以使分類精確又可以提高工作效率。本地的 Savant 系統(tǒng)對(duì)當(dāng)?shù)氐膹U舊、廢棄車輛零部件的相關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，并將這些及時(shí)更新的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡嚠a(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的 EPC 信息服務(wù)器以及對(duì)象名解析服務(wù)器中，這樣相關(guān)聯(lián)的企業(yè)以及汽車用戶就可以通過 Internet 了解到汽車重要零部件的各項(xiàng)信息，進(jìn)而可以增強(qiáng)對(duì)這些汽車部件的利用，亦能在一定程度上保證重要零部件的安全性。由此可見，智能車載系統(tǒng)可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來獲取更為精準(zhǔn)、及時(shí)的報(bào)廢汽車的車輛信息，并且根據(jù)報(bào)廢汽車上的零件信息對(duì)其進(jìn)行二次加工。當(dāng)然，操作人員也可以根據(jù)零部件的信息來確定該零件的功能及其實(shí)用信息。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用下，車載智能系統(tǒng)不僅可以將汽車回收業(yè)進(jìn)行高度整合，也可以對(duì)廢舊資源進(jìn)行合理的循環(huán)應(yīng)用，在避免資源浪費(fèi)的同時(shí)保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
2. 2 面向可循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)
面向可循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有五大關(guān)鍵性的技術(shù)。
（ 1） 射頻識(shí)別技術(shù)。其實(shí)質(zhì)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能夠以射頻信號(hào)智能地識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，同時(shí)取得有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，而且全程自動(dòng)化，不需要人工的干預(yù)，尤其不受環(huán)境的限制。RFID 技術(shù)不僅可以對(duì)靜止物體進(jìn)行識(shí)別，還可以對(duì)一些高速運(yùn)行的目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，操作也極為快捷方便。物聯(lián)網(wǎng)理想的狀態(tài)是對(duì)全球范圍內(nèi)的目標(biāo)對(duì)象實(shí)現(xiàn)信息的監(jiān)控、共享。
（ 2） 智能傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳感器的作用相當(dāng)于人的皮膚、眼睛、鼻子、耳朵等感受外界變化的器官，接收的是外界溫度、光、電、濕度等變化的信號(hào)，將變化信號(hào)信息應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)的分析、采集、傳輸提供具體、可靠的數(shù)據(jù)支持。從傳統(tǒng)傳感器到智能傳感器，再到嵌入式 Web 傳感器的研發(fā)，傳感器逐漸開始朝著微型化以及信息化等方向發(fā)展和進(jìn)步[5].其中，傳感單元（ 由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成） 、處理單元（ 包括 CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等） 、通信單元（ 由無線通信模塊組成） 以及電源是組成傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能節(jié)點(diǎn)的幾個(gè)基本單元。在一個(gè)健全的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，智能節(jié)點(diǎn)基本上出現(xiàn)在目標(biāo)對(duì)象上及周邊，同時(shí)智能節(jié)點(diǎn)相互之間能夠進(jìn)行互相協(xié)作。利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以把搜集的區(qū)域信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心，比如車載智能軟件系統(tǒng)； 反之，遠(yuǎn)程管理中心亦可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制檢測(cè)。
（ 3） GPS 定位系統(tǒng)。在車載智能系統(tǒng)中，車載 GPS 接收機(jī)通過接受衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)以及坐標(biāo)經(jīng)緯度，將車輛的無線 MODEM 以 GSM 短信方式由GSM 公司實(shí)時(shí)傳到監(jiān)控中心，并最終在電子地圖中顯示出來，由此可對(duì)車位的目標(biāo)有更為精確的定位，以便對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在車輛遇到突發(fā)情況時(shí)，車載報(bào)警模塊會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，智能系統(tǒng)直接將現(xiàn)場(chǎng)的具體報(bào)警信息及時(shí)傳送到總控制臺(tái)。
（ 4） 智能技術(shù)。通過在目標(biāo)對(duì)象中植入相關(guān)智能系統(tǒng)，使目標(biāo)對(duì)象能夠與用戶之間進(jìn)行主動(dòng)或者被動(dòng)的交流。
（ 5） 納米技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電子元器件更加智能化、微型化。將納米技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中，可以使更加微型化的物體進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互與連接。
3 結(jié)語
如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已成為科技發(fā)展的主流，大到科技航天，小到車載導(dǎo)航，與我們的生活息息相關(guān)。
我國(guó)人口多、資源相對(duì)不足，對(duì)可再生資源缺乏合理利用。可循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式符合我國(guó)國(guó)情，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到可循環(huán)經(jīng)濟(jì)中是應(yīng)對(duì)當(dāng)前發(fā)展的必由之路。
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