物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)已得到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注和重視，被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次革命浪潮。

我國(guó)提出“感知中國(guó)”戰(zhàn)略， 已正式將物聯(lián)網(wǎng)上升為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一 。

物聯(lián)網(wǎng)是將物體按照約定的協(xié)議進(jìn)行信息通訊和交換，實(shí)現(xiàn)物體和物體之間的互聯(lián)互通以及智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管的一種網(wǎng)絡(luò)。

按實(shí)現(xiàn)功能的不同，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架可劃分為四個(gè)層次，即標(biāo)識(shí)層、感知層、傳輸層和應(yīng)用層。 

標(biāo)識(shí)層是對(duì)物體身份信息的獲取，其核心元件是RFID；感知層是通過各類傳感終端設(shè)備獲取物體的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，其核心元件是傳感器；傳輸層是實(shí)現(xiàn)信息的通訊和交換，其核心元件是無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)信息的識(shí)別和反饋，其核心元件是智能芯片。

物聯(lián)網(wǎng)的四層基礎(chǔ)架構(gòu)

目前，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，但許多概念、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系都在不斷的探索之中。因此，能否擁有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、制定核心技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系已成為世界各國(guó)搶占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的關(guān)鍵所在。

從1999年以來(lái)，我國(guó)就啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的研究，在無(wú)線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器、移動(dòng)****等方面取得重大進(jìn)展，目前已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，是世界上少數(shù)能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家之一，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國(guó)之一。

物聯(lián)網(wǎng)要”感知”物體，就涉及到量值問題，因此也就離不開計(jì)量，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)也就成為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要組成部分。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞在兩個(gè)方面：一是物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立；二是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計(jì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域上的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。

智能熱計(jì)量云節(jié)能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

1、物聯(lián)網(wǎng)核心元件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，標(biāo)識(shí)、感知、傳輸和應(yīng)用四個(gè)層次的核心元件的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性是發(fā)展的基石。

現(xiàn)在，RFID、傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片都是成熟的技術(shù)，也都擁有自身的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在RFID領(lǐng)域內(nèi)，有EPCglobal(全球產(chǎn)品電子代碼管理中心)、Algglobal(全球自動(dòng)識(shí)別組織)、ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織)、IEC(國(guó)際電工委員會(huì))、UID(泛在技術(shù)核心組織)等五大國(guó)際RFID標(biāo)準(zhǔn)化組織推出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，還有國(guó)內(nèi)工信部牽頭成立的RFID標(biāo)準(zhǔn)化工作組推出的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

在傳感器領(lǐng)域，由于涉及學(xué)科眾多，長(zhǎng)期以來(lái)都是在各學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)立發(fā)展，對(duì)不同參量的傳感器存在有差異頗大的測(cè)量、測(cè)試和性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

在無(wú)線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，存在有藍(lán)牙、WLAN、4G、5G、NB-Iot、無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)等多種無(wú)線通信的制式和協(xié)議；單就3G標(biāo)準(zhǔn)而言，還可細(xì)分為WCDMA(歐洲版)、CDRA2000(美國(guó)版)、TD—SCDMA(中國(guó)版)以及WiMAX四大主流無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)，前三種標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)現(xiàn)同時(shí)采用。

在智能芯片領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)的多樣性更是不勝枚舉。

但是，這些成熟的標(biāo)準(zhǔn)若要應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，還存在有很多難題，這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)要求各層構(gòu)架之間要有統(tǒng)一的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)物物之間的聯(lián)通。正如互聯(lián)網(wǎng)在全球有效解決了統(tǒng)一的TcP／IP傳輸協(xié)議、路由器協(xié)議、終端的構(gòu)架和操作系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)化問題，才能達(dá)到現(xiàn)今的發(fā)展程度。如果物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中，缺乏統(tǒng)一的國(guó)家級(jí)和國(guó)際級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系，各企業(yè)和行業(yè)自行制定或采用的標(biāo)準(zhǔn)必然會(huì)存在兼容性差的固有問題，其結(jié)果就是形成大量小型的專用網(wǎng)，各專用網(wǎng)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，不能進(jìn)行并網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)，因此也就不能形成規(guī)模化經(jīng)濟(jì)，不能形成完整的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，最終也無(wú)法實(shí)現(xiàn)面向大眾的普及。

2、核心元件計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)

在物聯(lián)網(wǎng)四層核心元件標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)中，計(jì)量的作用就是形成一套完整的量值測(cè)量和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)RFID、傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片等核心元件的各方面參數(shù)進(jìn)行全面測(cè)量，對(duì)所采用的協(xié)議進(jìn)行全面測(cè)試，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性和精確性評(píng)估。形成完整的計(jì)量測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為物聯(lián)網(wǎng)的全面部署提供計(jì)量保障。

物聯(lián)網(wǎng)不是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，也不是一個(gè)企業(yè)或是一個(gè)行業(yè)可以獨(dú)立做起來(lái)，它牽扯到全社會(huì)的各行各業(yè)，需要整合多方面的資源才能實(shí)現(xiàn)，這就需要國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持和行政管理部門的牽頭，根據(jù)我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況，整合RFID、傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片領(lǐng)域現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心標(biāo)準(zhǔn)，才能在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的浪潮中占領(lǐng)制高點(diǎn)，獲得國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建立

能源計(jì)量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案

1、計(jì)量檢測(cè)行業(yè)面臨的困境

在計(jì)量領(lǐng)域，工作對(duì)象計(jì)量器具具有周期性檢定／校準(zhǔn)的鮮明特點(diǎn)。對(duì)于國(guó)家強(qiáng)制管理的計(jì)量器具，要按照法定周期進(jìn)行復(fù)檢；對(duì)于非強(qiáng)制管理的計(jì)量器具，使用單位可根據(jù)法定計(jì)量周期或是企業(yè)自行確定的周期進(jìn)行復(fù)檢。

對(duì)于每一個(gè)計(jì)量器具，在有效使用壽命內(nèi)，常常需要數(shù)次至數(shù)十次的計(jì)量檢定。同時(shí)，工作用計(jì)量器具由于安裝在使用現(xiàn)場(chǎng)、體積大不易移動(dòng)等原因，常常需要計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)提供上門計(jì)量服務(wù)。

這兩種情況的存在，導(dǎo)致計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)每年要完成數(shù)目龐大的上門計(jì)量任務(wù)，從而衍生出如下四點(diǎn)問題：

(1)計(jì)量檢定人員花費(fèi)大量的時(shí)間疲于趕路，極大降低了工作效率，出現(xiàn)了計(jì)量檢定任務(wù)來(lái)不及做、有效工作時(shí)間無(wú)法合理安排的困境；

(2)上門檢定需要攜帶計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具等工作設(shè)備。出于對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具穩(wěn)定性、精確度和安全性等因素的考慮，不易采用托運(yùn)、快遞等便捷的運(yùn)輸方式，只能隨身攜帶，這就造成計(jì)量檢定人員每次外出都需要攜帶大量的儀器設(shè)備，增加了工作強(qiáng)度；

(3)檢定對(duì)象分散在全國(guó)各地，每組檢定人員都需要攜帶工作設(shè)備，所以計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)必須配備一定數(shù)量的同種計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，這既擴(kuò)大了計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)運(yùn)營(yíng)成本的壓力，也不利于合理使用設(shè)備，造成資源浪費(fèi)，還衍生出設(shè)備管理、維護(hù)和折舊等一系列問題；

(4)計(jì)量檢定服務(wù)收費(fèi)項(xiàng)目中包括計(jì)量檢定人員的路程費(fèi)用，有時(shí)單純計(jì)量器具的檢定費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于路程費(fèi)用。增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)“不想檢、不愿檢、逃避檢”的現(xiàn)象。

2、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域的意義

眾所周知，計(jì)量器具是度量衡工具，其儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響到測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確程度。

在貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)這四個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)量器具更是直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生、人身安全和社會(huì)穩(wěn)定等重大問題，《計(jì)量法》中明確規(guī)定要進(jìn)行強(qiáng)制性周期計(jì)量。但是，在目前監(jiān)管體制下，計(jì)量器具的檢定更大依賴于企業(yè)的自覺自愿，政府職能部門和相關(guān)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)缺乏有效的監(jiān)管措施和手段對(duì)企業(yè)在用計(jì)量器具進(jìn)行監(jiān)管。

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，為解決這個(gè)難題提供了幫助。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)對(duì)強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具的使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和監(jiān)管。突破了時(shí)間、地域和人員上的限制，有利于落實(shí)計(jì)量器具強(qiáng)制管理的法律法規(guī)；

(2)對(duì)計(jì)量器具的性能、參數(shù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，可從根本上改變傳統(tǒng)的預(yù)定周期的檢定模式，有利于實(shí)現(xiàn)工作用計(jì)量器具的動(dòng)態(tài)化管理，形成事前質(zhì)量管理的科學(xué)的檢定模式，有效避免了約定檢定周期與計(jì)量器具質(zhì)量狀況間的不匹配矛盾，為企業(yè)節(jié)約運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，也提高計(jì)量器具的使用效率；

(3)有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量器具的集約化管理，推動(dòng)計(jì)量器具的外包服務(wù)模式發(fā)展，形成計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)為企業(yè)提供一站式服務(wù)的工作模式，讓企業(yè)將更大的精力投入到主營(yíng)業(yè)務(wù)上。

3、計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

在計(jì)量檢測(cè)服務(wù)作業(yè)過程中，核心的技術(shù)手段就是量值比對(duì)，核心的理念就是量值溯源。

根據(jù)現(xiàn)行的計(jì)量檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用比企業(yè)工作用計(jì)量器具至少高一個(gè)數(shù)量級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量值對(duì)比，計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具再與上一級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具或是國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)或是國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，整個(gè)比較鏈必須滿足量值溯源原則。因此，現(xiàn)行計(jì)量檢測(cè)技術(shù)參考的法律依據(jù)，即計(jì)量檢定規(guī)程和計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范，都是據(jù)此編寫的。

物聯(lián)網(wǎng)跨越了時(shí)空的限制，實(shí)現(xiàn)了工作用計(jì)量器具和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具之間的互聯(lián)互通，不再需要兩者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)間的比對(duì)。這樣，現(xiàn)行的計(jì)量檢定規(guī)程和計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范的部分內(nèi)容就明顯不適用了，而且缺少指導(dǎo)性的操作條款，特別是量值溯源問題在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系中如何實(shí)現(xiàn)就顯得尤為重要。

下面以量塊的計(jì)量檢測(cè)為例說明上述問題。依據(jù)現(xiàn)行計(jì)量檢定規(guī)程和計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范，將工作用量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，就可以給出工作用量塊的檢測(cè)結(jié)論。在計(jì)量物聯(lián)網(wǎng)中，工作用量塊在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，標(biāo)準(zhǔn)量塊在計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)。首先要通過測(cè)量裝置讀取工作用量塊的參數(shù)，再傳輸?shù)接?jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)內(nèi)，與標(biāo)準(zhǔn)量塊的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。這種操作流程在現(xiàn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中沒有體現(xiàn)，因此檢定人員也沒有作業(yè)指導(dǎo)依據(jù)。更為關(guān)鍵的是如何獲取工作用量塊和標(biāo)準(zhǔn)量塊的參數(shù)，這當(dāng)中就涉及到量值溯源的準(zhǔn)確性和可靠性問題，需要有相關(guān)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，標(biāo)識(shí)、感知、傳輸和應(yīng)用四個(gè)層次的核心元件RFID、傳感器、無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和智能芯片都涉及到如何準(zhǔn)確、可靠獲得量值和對(duì)量值進(jìn)行評(píng)價(jià)的問題。需要在相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中加以明確。同時(shí)，這四個(gè)核心元件都存在有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問題，為全面實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了標(biāo)準(zhǔn)上的不協(xié)調(diào)。

物聯(lián)網(wǎng)的概念和技術(shù)應(yīng)用在計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)是可行的也是必要的，其可以有效解決計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域現(xiàn)在面臨的發(fā)展瓶頸問題。但是，由于物聯(lián)網(wǎng)的跨地域檢測(cè)方法和現(xiàn)行的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)方法具有明顯的差異性，現(xiàn)行的計(jì)量檢定規(guī)程和計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范在操作指導(dǎo)性上明顯不足，同時(shí)量值溯源的標(biāo)準(zhǔn)體系也需要重新考慮。

物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系還處于漸進(jìn)發(fā)展的階段，遠(yuǎn)未成熟。無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)核心元件計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的體系建設(shè)還是物聯(lián)網(wǎng)在計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，都是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，是一個(gè)企業(yè)或一個(gè)行業(yè)無(wú)法單獨(dú)完成的，需要國(guó)家宏觀政策的支持和引導(dǎo)，需要國(guó)家級(jí)職能部門的牽頭和領(lǐng)導(dǎo)，動(dòng)員全社會(huì)的力量，群策群力，方能完成計(jì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)奠定基礎(chǔ)。