面臨一場突如其來的疫情，以云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的新基建迎來了更艱巨的責(zé)任。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)部分(IIoT)，正成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型中心舞臺的重要角色，撬動著一個(gè)千億級的市場。
在全面推動復(fù)工復(fù)產(chǎn)的關(guān)鍵檔口，騰訊云于今年4月推出了智慧城市底層平臺 CityBase，5 月末，騰訊云與智慧產(chǎn)業(yè)事業(yè)群總裁湯道生又宣布將在未來 5 年投入 5000 億加大新基建布局;在 6 月 9 日的阿里云線上峰會上，阿里云智能總裁張建鋒也提出未來 3 年投資 2000 億和再招 5000 名頂級科技人才的戰(zhàn)略來加碼新基建……. 此外，華為、浪潮、聯(lián)想等眾多國內(nèi)科技巨頭也紛紛借此時(shí)機(jī)布局新基建，以上所有這些平臺都離不開底層工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。在這一領(lǐng)域，有一家專注工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、解決基礎(chǔ)設(shè)施智能化痛點(diǎn)的硬核科技公司正從傳統(tǒng)基建行業(yè)快速浮出水面，它就是具有清華大學(xué)背景的源清慧虹。
DeepTech 以 “新基建下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”為主題采訪了清華大學(xué)副研究員、源清慧虹創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官王鵬軍，結(jié)合多年來深扎工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，王鵬軍詳細(xì)介紹了當(dāng)下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)、如何將先進(jìn)技術(shù)與客戶價(jià)值進(jìn)行匹配，以及在紛繁復(fù)雜的國際環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)生存和突圍，助力更廣泛的新基建應(yīng)用。
源清慧虹創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官王鵬軍
自主先進(jìn)的物聯(lián)底層技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)是新基建幾大板塊中十分關(guān)鍵的一部分。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、分析和應(yīng)用環(huán)節(jié)的安全可控至關(guān)重要。拆分整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的作業(yè)流程，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)閉環(huán)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理和分析以及上層應(yīng)用;數(shù)據(jù)采集包括智能傳感器、傳感網(wǎng)等;數(shù)據(jù)傳輸又包括 2G/3G/4G/5G、RS485 總線、光纖、LoRa、NB-IoT 等;數(shù)據(jù)中臺則包括數(shù)據(jù)管理、分析以及可視化平臺。在當(dāng)前中美貿(mào)易戰(zhàn)的緊張局勢下，針對與新基建和國民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)的上述工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，必須實(shí)現(xiàn)先進(jìn)安全、自主可控。“一旦遇到從底層技術(shù)進(jìn)行限制的情況，我們的技術(shù)儲備可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)廣泛的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的國產(chǎn)替代。” 王鵬軍告訴 DeepTech。
作為新興的低功耗的無線傳感技術(shù)，NB-loT 和 LoRa 在采集數(shù)據(jù)頻次不高的場景中適用，但在交通、橋梁等動態(tài)性較高的場景，采集頻次和數(shù)據(jù)量相對較大，NB-loT 和 LoRa 的帶寬能力不能滿足這些場景的需求。此外，交通應(yīng)用場景下，被測量的信號有相位特征，同步性測量十分關(guān)鍵，由于射頻功耗在無線通訊中消耗絕大部分能量，只有通過提高 MAC 層接入效率，無線通訊的功耗才能充分降下去。
然而，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)制式的無線通信協(xié)議可以同時(shí)滿足以上需求，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要解決很多技術(shù)問題。比如，如何將整機(jī)電流消耗水平降到最低?如何設(shè)計(jì)硬件以降低泄漏功耗?如何設(shè)計(jì)協(xié)議層以降低射頻開啟時(shí)間?如何設(shè)計(jì)應(yīng)用層以降低數(shù)據(jù)傳輸冗余性?源清慧虹針對這類問題，在芯片、算法和傳輸協(xié)議層面進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成了核心技術(shù)儲備。
在芯片層面，源清慧虹研發(fā)出世界上第一款非易失處理器，在突破了依賴片外非易失存儲器讀寫的帶寬約束的同時(shí)也大幅降低了數(shù)據(jù)備份/恢復(fù)時(shí)的能耗;在算法層面，源清慧虹在感知端加入智能預(yù)處理算法，可選擇將關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)化結(jié)果上傳，數(shù)百倍降低信息冗余，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)傳輸功耗;在傳輸協(xié)議層面，源清慧虹自研的高精度多尺度同步數(shù)據(jù)采集無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn) 10 微秒級時(shí)間同步，搭載私有加密協(xié)議，實(shí)現(xiàn)安全傳輸、高精度測量。
理想情況下，源清慧虹低功耗無線傳感器僅使用內(nèi)置電池的續(xù)航約為 18 年，考慮到季節(jié)變化和溫差變化等外部環(huán)境，保守估計(jì)使用壽命約為 10 年。2012 年，當(dāng)時(shí)還在清華校園內(nèi)的王鵬軍與課題組其他成員利用基于這些技術(shù)做成的第一代產(chǎn)品完成了其首個(gè)橋梁監(jiān)測項(xiàng)目 — — 江蘇無錫蓉湖大橋監(jiān)測系統(tǒng)，這是一個(gè)跨京杭大運(yùn)河的斜拉橋，整個(gè)橋體一共安裝了 160 多個(gè)傳感器，在沒有更換電池的情況下，已穩(wěn)定運(yùn)行了 8 年。
新基建與傳統(tǒng)基建的碰撞融合
基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)安全，屬于傳統(tǒng)基建行業(yè)范疇，這正是源清慧虹在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景之一。5 月 5 日，廣東虎門大橋發(fā)生異常抖動，不少過往群眾表示整個(gè)橋體像波浪一樣 “起起伏伏” 搖晃，一時(shí)在網(wǎng)上引起了廣泛熱議，會呼吸的 “虎門大橋” 也成為了各大網(wǎng)站的頭條。王鵬軍認(rèn)為，當(dāng)前結(jié)構(gòu)監(jiān)測領(lǐng)域依然存在不少問題，虎門大橋事件是這些問題的縮影。
一直以來，中國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域就存在 “重建設(shè)輕管養(yǎng)” 的問題。在過去二三十年中，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一直處于高速發(fā)展的態(tài)勢，但隨著整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這一過程也將逐漸進(jìn)入一個(gè)飽和期。如今在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)達(dá)到一定規(guī)模之后，“輕管養(yǎng)” 這一現(xiàn)狀就必須得到改變，在之前的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)中，軟硬件系統(tǒng)不僅包括傳感器、供電系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，也包括防雷系統(tǒng)，語音服務(wù)等，需要跨越多學(xué)科、多專業(yè)才能實(shí)現(xiàn)整體正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對于一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施管理者來說，成本和使用門檻都比較高，最終導(dǎo)致這些橋梁監(jiān)測系統(tǒng)只能在一些非常特殊、非常重要的工程項(xiàng)目中使用，可推廣性不強(qiáng)，導(dǎo)致雖然面向基建、交通、能源等大型結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測有著千億級市場規(guī)模，但市場存量遠(yuǎn)未達(dá)到飽和。“國內(nèi)公路、鐵路領(lǐng)域的橋梁的數(shù)量非常龐大，多達(dá)上百萬座，但是安裝有監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁也不過千座，相當(dāng)于千分之一的覆蓋率，甚至可能都達(dá)不到。”
降低成本和使用門檻是提高橋梁監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋率的有效方法，源清慧虹提出了 “低功耗無線傳感器+云服務(wù)+中臺” 的解決方案。王鵬軍以 “智慧城市之瀘州橋隧群項(xiàng)目” 作為典型案例，講解了源清慧虹如何為客戶實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、降本、增效、控險(xiǎn)。瀘州位于長江、沱江的交匯處，多為一些大跨度橋，且地震等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，橋梁安全管理的壓力很大。為此，源清慧虹依托傳感器和云服務(wù)中臺，提供了一整套從橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測到整個(gè)瀘州市路橋智慧化管養(yǎng)的平臺解決方案。
“我們交付的不僅僅是成百上千個(gè)傳感器，也不僅僅是一套云服務(wù)，我們深入到具體行業(yè)需要，比如日常的巡檢、整個(gè)資產(chǎn)設(shè)施的檔案電子化和所有工作流的線上化等，我們可以在特殊異常事件發(fā)生的一小時(shí)之內(nèi)，把整個(gè)全域內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施做一次完整的安全評估，在一小時(shí)之內(nèi)將評估報(bào)告遞到管理員手上。” 王鵬軍說。
T 型戰(zhàn)略，中臺支撐
在不斷拓展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的過程中，服務(wù)供應(yīng)商和業(yè)主往往會遇到一些共性問題。比如，應(yīng)用場景復(fù)雜多樣，所需監(jiān)測設(shè)備不統(tǒng)一;產(chǎn)業(yè)鏈冗長，人才和資金投入規(guī)模較大;部署方式多樣，需滿足客戶定制化需求等。
為應(yīng)對業(yè)務(wù)層面日新月異的需求，并增強(qiáng)技術(shù)層面的包容性與拓展性，王鵬軍展示了一個(gè) “T” 型戰(zhàn)略，其中那一豎就是在交通、風(fēng)電等領(lǐng)域的垂直深耕，而那一橫，就是為滿足其他橫向業(yè)務(wù)場景而催生的數(shù)據(jù)中臺。源清慧虹在多年的業(yè)務(wù)積累中打造了以數(shù)據(jù)中臺為代表的一組企業(yè)級能力的合集，包括基于軟總線、模塊化的硬件研發(fā)能力，以及以數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務(wù)中臺、算法平臺、可視化平臺為核心的云服務(wù)建設(shè)能力。
“隨著同時(shí)服務(wù)的項(xiàng)目數(shù)越來越多，我們需要區(qū)分不同用戶、不同數(shù)據(jù)源，需要一些分發(fā)訂閱機(jī)制;隨著接入數(shù)據(jù)量的不斷增加，我們需要提高客戶服務(wù)的可靠性，摒棄單點(diǎn)依賴，進(jìn)行分布式部署，數(shù)據(jù)中臺具備分布式部署的能力。” 王鵬軍說。
此外，王鵬軍還告訴 DeepTech，隨著在線服務(wù)需求的增加，需要有更多的人參與算法研究，而算法中臺可以解放算法設(shè)計(jì)能力，提供一個(gè)安全隔離的機(jī)制，保證算法設(shè)計(jì)人員在不修改核心代碼的前提下就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，無論是來自服務(wù)供應(yīng)商的開發(fā)人員，還是外部高校的科研學(xué)者，都可以在開放的算法中臺上進(jìn)行算法研究。
由單一服務(wù)演化到中臺服務(wù)，這是一個(gè)擴(kuò)展能力不斷增加的過程。
嚴(yán)峻背景下的長遠(yuǎn)構(gòu)想
在這場中美貿(mào)易戰(zhàn)中，美國對于中國的打壓不可能在一兩年內(nèi)結(jié)束，或?qū)⒊蔀橐粋€(gè)國際新常態(tài)。在這一過程中，作為中小型企業(yè)，一定要順應(yīng)態(tài)勢，首先要做的事就是先生存下去，對源清慧虹來說，其來自國外的芯片供應(yīng)可能會受到一定影響，如何降低這一影響、盡快完成一些替代是他們需要仔細(xì)考慮的事情。
“一個(gè)企業(yè)要想有長期的生存能力，必須要具備一定的基礎(chǔ)創(chuàng)新能力，” 王鵬軍進(jìn)一步講到，“我們不一定像華為那樣，美國不給啥就自己研發(fā)啥，但我們會做一些適當(dāng)?shù)倪x擇，盡量降低所受影響，我們當(dāng)前主要還是使用市場上比較成熟的芯片，但我們具備研發(fā)芯片的能力。”
王鵬軍認(rèn)為，當(dāng)前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)遇來自國際大勢和國家發(fā)展，以及某一些行業(yè)的快速突破，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)需要與 5G、邊緣計(jì)算和人工智能等其他行業(yè)緊密聯(lián)系起來。“源清慧虹未來依然要專注于做整體解決方案，服務(wù)整個(gè)行業(yè)，目前這一領(lǐng)域的價(jià)值挖掘潛力是巨大的，同時(shí)需要企業(yè)具備的綜合能力也是最高的，源清慧虹有能力、也有責(zé)任做好這件事。”
當(dāng)被問及源清慧虹未來在 “新基建” 大背景下想要扮演什么角色時(shí)，王鵬軍表示，他們想在少數(shù)行業(yè)，比如交通和能源，樹立一個(gè)擁有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全棧解決方案以及有較深領(lǐng)域背景的形象。
“我們當(dāng)然希望有能力借助中臺快速切入其他行業(yè)，但不是現(xiàn)在，我們現(xiàn)在必須集中精力，在交通和能源領(lǐng)域做得更好。”
關(guān)于王鵬軍和源清慧虹：
王鵬軍，清華大學(xué)副研究員，北京源清慧虹信息科技有限公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官;主持多項(xiàng)國家科技重大專項(xiàng)、863 計(jì)劃和自然科學(xué)基金項(xiàng)目;主持研發(fā)源清慧虹多系列智能傳感器、云服務(wù)產(chǎn)品;曾獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎、紐倫堡國際發(fā)明展金獎等。自 2012 年以來，源清慧虹已在國內(nèi)外為 100 余座交通基礎(chǔ)設(shè)施提供長期監(jiān)測服務(wù)，為 1.4 萬余座交通基礎(chǔ)設(shè)施提供日常管養(yǎng)服務(wù)。
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