物聯網的實施及其對安全性的關鍵要求
智能電網已經打破IoT的夢幻色彩,開始提供實用價值。本文將討論智能電網為什么擺脫了人們對IoT的普遍幻想,介紹如何實施IoT,以更好地管理有限資源,我們還將討論IoT對安全性的關鍵要求。
IoT——幻想與現實
IoT設想的藍圖很壯觀:地球上的一切事物智能化,彼此之間能夠通信。理想遠大,但不切實際。如果汽車上的每個運動部件都能夠監測自身,并提供可預測性維護,這將會是什么情景?想必是一幅視覺盛宴。如果房屋的一磚一瓦都能與手機通信,它們可能會告訴我們那塊磚頭已經脫落,但這是科學技術發展的實際價值嗎?
IoT幻想數以百萬的“智能”設備有可能會連接在一起并進行通信,據此控制我們周圍的世界。是的,脫落的磚頭會通知本地的泥瓦匠過來進行修繕,通知HVAC增大供熱。但這種IoT應用在我們有生之年很可能還不會實現。為什么?
只有具備兩個條件,才可能實現IoT:聯通無數節點的能力,以及高性價比的嵌入式處理器,以便安裝到眾多設備上。我們接下來討論這兩個條件。
IoT的第一個支撐條件是當前眾多的網絡技術,例如:ZigBee、Bluetooth LE,這樣的無線技術允許傳感器遠端接入網絡,提供相關的狀態信息。IPv6技術提供了足夠多的唯一地址(理論上講,數量達到3.4 x 1038),地球上每個設備均可擁有一個唯一的地址。地球上的每個人可能擁有無數個具有唯一地址的傳感器,我們不會耗盡地址空間。
IoT的第二個支撐技術是集成技術的不斷提升。但我們需要面對現實:硅是有成本的。IoT涉及的電路包括:連接現實世界連接的測量元件和分享信息的通信元件。以智能電網為例,為了實現智能電網的全部功能,電網傳感器需要根據收集的數據做出決策,或者根據云端的決策采取行動。在分布式節點實現如此高的智能化需要成本。
關于IoT的設想與現實的平衡點在于投資回報(ROI),我們擁有實現智能世界的技術,但這樣做的經濟意義在哪里?我們為什么要為一塊“智能磚頭”買單?在我們的有生之年,不會實現完全智能的世界——無處不在的IoT。但IoT將在經濟回報的前提下,逐步地在特定的應用領域實現,這些領域的高成本附加技術有助于改善我們的現實世界。
為了開發IoT的真正潛能,監測、控制地球資源的傳感器網絡需要嚴格的安全保障
智能電網為當前IoT部署提供了強有力的例證,采用先進的傳感器,為我們提供能量管理的先進平臺。同時,智能電網也為我們展示了IoT固有的挑戰和風險。
首先從智能電表講起。近幾年,美國電力公司已經安裝了固態電表,能夠以近乎實時的方式報告能耗數據。其它許多國家也正在部署智能電表網絡,智能電表允許消費者訪問其能耗數據,從而更好地管理用電。
對于電力公司,智能電表的ROI很難計算,但其所帶來的益處是顯而易見的:由于電表自動報告數據,大幅降低了數據收集(抄表)成本;根據用電情況作出快速反應,降低停工帶來的收入損失;更好地監測竊電行為;采用分時計價,更好地將實際發電成本與能耗掛鉤。
智能電網預期產生的利益遠遠超過智能電表本身的成本。智能電網也以監測輸電線路、管理變電站、微電站(例如太陽能或風能)并網、采用大型電池等技術為中心。這些技術將允許電力公司快速判斷導致電力過度消耗的原因,更好地管理電力,確保用戶的穩定供電,從而盡可能避免或延緩建立新電廠,節省費用。電力公司在整個過程中的ROI是顯而易見的:設備正常運轉時間更長、降低開發投入、效率更高。對于電力公司而言,太陽能、風能和儲能技術的ROI并不十分明顯,但迫于對這些技術整合的政策壓力(以及規范要求),電力公司除了投資之外,其它選擇少之又少。
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