疫情推动新基建布局!千亿级工业物联网市场充满机遇与挑战|专访


面临一场突如其来的疫情,以云服务、物联网、工业互联网为代表的新基建迎来了更艰巨的责任。工业互联网中的物联网部分(IIoT),正成为数字化转型中心舞台的重要角色,撬动着一个千亿级的市场。

在全面推动复工复产的关键档口,腾讯云于今年4月推出了智慧城市底层平台 CityBase,5 月末,腾讯云与智慧产业事业群总裁汤道生又宣布将在未来 5 年投入 5000 亿加大新基建布局;在 6 月 9 日的阿里云线上峰会上,阿里云智能总裁张建锋也提出未来 3 年投资 2000 亿和再招 5000 名顶级科技人才的战略来加码新基建……. 此外,华为、浪潮、联想等众多国内科技巨头也纷纷借此时机布局新基建,以上所有这些平台都离不开底层工业物联网技术的支持。在这一领域,有一家专注工业物联网技术、解决基础设施智能化痛点的硬核科技公司正从传统基建行业快速浮出水面,它就是具有清华大学背景的源清慧虹。

DeepTech 以 “新基建下工业物联网的机遇与挑战”为主题采访了清华大学副研究员、源清慧虹创始人兼首席执行官王鹏军,结合多年来深扎工业物联网领域的经验,王鹏军详细介绍了当下工业物联网领域面临的机遇与挑战、如何将先进技术与客户价值进行匹配,以及在纷繁复杂的国际环境下如何实现生存和突围,助力更广泛的新基建应用。

图|源清慧虹创始人兼首席执行官王鹏军

自主先进的物联底层技术

物联网是新基建几大板块中十分关键的一部分。在工业物联网领域,数据采集、传输、存储、分析和应用环节的安全可控至关重要。拆分整个工业物联网的作业流程,物联网系统闭环包括数据采集、数据传输、数据管理和分析以及上层应用;数据采集包括智能传感器、传感网等;数据传输又包括 2G/3G/4G/5G、RS485 总线、光纤、LoRa、NB-IoT 等;数据中台则包括数据管理、分析以及可视化平台。在当前中美贸易战的紧张局势下,针对与新基建和国民经济息息相关的上述工业物联网领域,必须实现先进安全、自主可控。“一旦遇到从底层技术进行限制的情况,我们的技术储备可以实现相当广泛的工业物联网应用场景的国产替代。” 王鹏军告诉 DeepTech。

作为新兴的低功耗的无线传感技术,NB-loT 和 LoRa 在采集数据频次不高的场景中适用,但在交通、桥梁等动态性较高的场景,采集频次和数据量相对较大,NB-loT 和 LoRa 的带宽能力不能满足这些场景的需求。此外,交通应用场景下,被测量的信号有相位特征,同步性测量十分关键,由于射频功耗在无线通讯中消耗绝大部分能量,只有通过提高 MAC 层接入效率,无线通讯的功耗才能充分降下去。

然而,目前还没有标准制式的无线通信协议可以同时满足以上需求,要实现这一点,需要解决很多技术问题。比如,如何将整机电流消耗水平降到最低?如何设计硬件以降低泄漏功耗?如何设计协议层以降低射频开启时间?如何设计应用层以降低数据传输冗余性?源清慧虹针对这类问题,在芯片、算法和传输协议层面进行协同优化设计,完成了核心技术储备。

在芯片层面,源清慧虹研发出世界上第一款非易失处理器,在突破了依赖片外非易失存储器读写的带宽约束的同时也大幅降低了数据备份/恢复时的能耗;在算法层面,源清慧虹在感知端加入智能预处理算法,可选择将关键的结构化结果上传,数百倍降低信息冗余,进一步降低数据传输功耗;在传输协议层面,源清慧虹自研的高精度多尺度同步数据采集无线网络技术,可实现 10 微秒级时间同步,搭载私有加密协议,实现安全传输、高精度测量。

理想情况下,源清慧虹低功耗无线传感器仅使用内置电池的续航约为 18 年,考虑到季节变化和温差变化等外部环境,保守估计使用寿命约为 10 年。2012 年,当时还在清华校园内的王鹏军与课题组其他成员利用基于这些技术做成的第一代产品完成了其首个桥梁监测项目 — — 江苏无锡蓉湖大桥监测系统,这是一个跨京杭大运河的斜拉桥,整个桥体一共安装了 160 多个传感器,在没有更换电池的情况下,已稳定运行了 8 年。

视频|央视报道无锡蓉湖大桥监测系统建设项目。

新基建与传统基建的碰撞融合

基础设施结构安全,属于传统基建行业范畴,这正是源清慧虹在工业物联网领域的主要应用场景之一。5 月 5 日,广东虎门大桥发生异常抖动,不少过往群众表示整个桥体像波浪一样 “起起伏伏” 摇晃,一时在网上引起了广泛热议,会呼吸的 “虎门大桥” 也成为了各大网站的头条。王鹏军认为,当前结构监测领域依然存在不少问题,虎门大桥事件是这些问题的缩影。

一直以来,中国在基础设施建设领域就存在 “重建设轻管养” 的问题。在过去二三十年中,中国的基础设施建设一直处于高速发展的态势,但随着整体经济的发展,这一过程也将逐渐进入一个饱和期。如今在基础设施建设达到一定规模之后,“轻管养” 这一现状就必须得到改变,在之前的桥梁监测系统中,软硬件系统不仅包括传感器、供电系统,通信系统,也包括防雷系统,语音服务等,需要跨越多学科、多专业才能实现整体正常运转,对于一个基础设施管理者来说,成本和使用门槛都比较高,最终导致这些桥梁监测系统只能在一些非常特殊、非常重要的工程项目中使用,可推广性不强,导致虽然面向基建、交通、能源等大型结构的安全监测有着千亿级市场规模,但市场存量远未达到饱和。“国内公路、铁路领域的桥梁的数量非常庞大,多达上百万座,但是安装有监测系统的桥梁也不过千座,相当于千分之一的覆盖率,甚至可能都达不到。”

降低成本和使用门槛是提高桥梁监测系统覆盖率的有效方法,源清慧虹提出了 “低功耗无线传感器+云服务+中台” 的解决方案王鹏军以 “智慧城市之泸州桥隧群项目” 作为典型案例,讲解了源清慧虹如何为客户实现提质、降本、增效、控险。泸州位于长江、沱江的交汇处,多为一些大跨度桥,且地震等地质灾害频发,桥梁安全管理的压力很大。为此,源清慧虹依托传感器和云服务中台,提供了一整套从桥梁结构监测到整个泸州市路桥智慧化管养的平台解决方案。

我们交付的不仅仅是成百上千个传感器,也不仅仅是一套云服务,我们深入到具体行业需要,比如日常的巡检、整个资产设施的档案电子化和所有工作流的线上化等,我们可以在特殊异常事件发生的一小时之内,把整个全域内的基础设施做一次完整的安全评估,在一小时之内将评估报告递到管理员手上。” 王鹏军说。

疫情推动新基建布局!千亿级工业物联网市场充满机遇与挑战|专访
图|泸州交通桥隧监测系统。

T 型战略,中台支撑

在不断拓展工业物联网应用场景的过程中,服务供应商和业主往往会遇到一些共性问题。比如,应用场景复杂多样,所需监测设备不统一;产业链冗长,人才和资金投入规模较大;部署方式多样,需满足客户定制化需求等。

为应对业务层面日新月异的需求,并增强技术层面的包容性与拓展性,王鹏军展示了一个 “T” 型战略,其中那一竖就是在交通、风电等领域的垂直深耕,而那一横,就是为满足其他横向业务场景而催生的数据中台。源清慧虹在多年的业务积累中打造了以数据中台为代表的一组企业级能力的合集,包括基于软总线、模块化的硬件研发能力,以及以数据中台、业务中台、算法平台、可视化平台为核心的云服务建设能力。

图|源清慧虹自研数据中台。

“随着同时服务的项目数越来越多,我们需要区分不同用户、不同数据源,需要一些分发订阅机制;随着接入数据量的不断增加,我们需要提高客户服务的可靠性,摒弃单点依赖,进行分布式部署,数据中台具备分布式部署的能力。” 王鹏军说。

此外,王鹏军还告诉 DeepTech,随着在线服务需求的增加,需要有更多的人参与算法研究,而算法中台可以解放算法设计能力,提供一个安全隔离的机制,保证算法设计人员在不修改核心代码的前提下就可以进行数据存取,无论是来自服务供应商的开发人员,还是外部高校的科研学者,都可以在开放的算法中台上进行算法研究。

由单一服务演化到中台服务,这是一个扩展能力不断增加的过程。

严峻背景下的长远构想

在这场中美贸易战中,美国对于中国的打压不可能在一两年内结束,或将成为一个国际新常态。在这一过程中,作为中小型企业,一定要顺应态势,首先要做的事就是先生存下去,对源清慧虹来说,其来自国外的芯片供应可能会受到一定影响,如何降低这一影响、尽快完成一些替代是他们需要仔细考虑的事情。

“一个企业要想有长期的生存能力,必须要具备一定的基础创新能力,” 王鹏军进一步讲到,“我们不一定像华为那样,美国不给啥就自己研发啥,但我们会做一些适当的选择,尽量降低所受影响,我们当前主要还是使用市场上比较成熟的芯片,但我们具备研发芯片的能力。”

王鹏军认为,当前工业物联网的机遇来自国际大势和国家发展,以及某一些行业的快速突破,工业物联网行业需要与 5G、边缘计算和人工智能等其他行业紧密联系起来。“源清慧虹未来依然要专注于做整体解决方案,服务整个行业,目前这一领域的价值挖掘潜力是巨大的,同时需要企业具备的综合能力也是最高的,源清慧虹有能力、也有责任做好这件事。”

当被问及源清慧虹未来在 “新基建” 大背景下想要扮演什么角色时,王鹏军表示,他们想在少数行业,比如交通和能源,树立一个拥有工业互联网全栈解决方案以及有较深领域背景的形象。

“我们当然希望有能力借助中台快速切入其他行业,但不是现在,我们现在必须集中精力,在交通和能源领域做得更好。”

关于王鹏军和源清慧虹:

王鹏军,清华大学副研究员,北京源清慧虹信息科技有限公司创始人兼首席执行官;主持多项国家科技重大专项、863 计划和自然科学基金项目;主持研发源清慧虹多系列智能传感器、云服务产品;曾获教育部技术发明一等奖、纽伦堡国际发明展金奖等。自 2012 年以来,源清慧虹已在国内外为 100 余座交通基础设施提供长期监测服务,为 1.4 万余座交通基础设施提供日常管养服务。

-End-

目录