遙感技術   物聯(lián)網

現(xiàn)在，隨著新的數據采集平臺，更小、更高效的傳感器以及云計算等技術的到來，遙感技術的重大創(chuàng)新迫在眉睫。我們正在超越對傳統(tǒng)遙感技術的理解，如航空測繪、地理信息系統(tǒng)和地球觀測學科，擴展到另一個近年發(fā)展火熱的概念——工業(yè)物聯(lián)網（IoT）。

2025年物聯(lián)網將帶來4~11萬億美元的潛在經濟影響

據了解，自1858年Gaspard Felix Tournachon開創(chuàng)性的航拍照片以來，遙感技術已經走過了漫長的發(fā)展道路。雖然遙感技術在不斷進步，但在某些方面多年來仍然相對沒有改變：數據采集的頻率。

現(xiàn)在，隨著新的數據采集平臺，更小、更高效的傳感器以及云計算等技術的到來，遙感技術的重大創(chuàng)新迫在眉睫。我們正在超越對傳統(tǒng)遙感技術的理解，如航空測繪、地理信息系統(tǒng)和地球觀測學科，擴展到另一個近年發(fā)展火熱的概念——工業(yè)物聯(lián)網（IoT）。這些融合平臺上的互連設備可以持續(xù)不斷地傳輸數據，為我們生活的世界打開全新的視角。

160多年前，自Tournachon俯身在熱氣球的側面拍攝始，用于測繪目的的遙感實踐已經發(fā)生了巨大的變化：從航天圖像的人類解讀到使用數字攝影測量；從可見光圖像演變到光譜圖像；從攝影測量到激光雷達（LiDAR，它依靠脈沖激光對目標區(qū)域生成3D數字圖像）。

不同的應用案例，相似的目標

雖然地理空間應用的遙感能夠使我們“看到”并更了解我們周圍的環(huán)境，但這通常不會被視為一種持續(xù)的監(jiān)測手段。其中很大一部分原因，是遙感平臺通常仍然安裝在飛機等飛行器上使用，這是遙感歷史，也是推動該領域發(fā)展的應用案例。

衛(wèi)星仍然在遠程數據采集中發(fā)揮著重要作用

這些應用案例（主要集中在測繪和地球觀測）需要衛(wèi)星和飛機等平臺。傳感器的外觀尺寸由這些應用案例決定。因此，遙感與數據采集頻率有關，采集頻率通常以月為單位進行測量。甚至能夠提供最高采集頻率的衛(wèi)星，也受到傳感器類型和數據準確性的限制。

在互聯(lián)網、寬帶網絡以及微機電系統(tǒng)（MEMS）發(fā)展的推動下，各種應用案例驅動著物聯(lián)網（IoT）的發(fā)展。源于“普適”或普適計算的觀念，物聯(lián)網這一概念是在供應鏈管理的背景下構建的，特別是圍繞將RFID數據與互聯(lián)網相結合的理念。

從那時起，物聯(lián)網的發(fā)展一直圍繞著內置或嵌入式傳感器通過互聯(lián)網傳輸數據的原始概念。根據應用和器件類型，物聯(lián)網傳感器可以傳遞有關水速、水壓或氣壓、溫度、風速、心率、室溫和許多其他數據點的信息。與使用表面電磁（EM）反射特性的遙感不同，物聯(lián)網傳感器通常是記錄物理量測量的機電傳感器。根據測量結果，系統(tǒng)可以返回命令以啟動或停止某些操作，或者創(chuàng)建有關潛在問題的警報，以確保主動維護。

遙感和物聯(lián)網之間的界限越來越模糊

遙感和物聯(lián)網學科的發(fā)展，模糊了這個兩個之前不同世界的界限。這兩種技術的發(fā)展都受到了相似需求的驅動，但是它們是根據各自構建的環(huán)境而演進的。實際上，遙感和物聯(lián)網類似于在相鄰但具有不同特征的島嶼上生長的同一種花或果實。例如，兩者都源自高效地大規(guī)模收集數據需求，而無需人類創(chuàng)建數據。而且，兩者都已經發(fā)展為創(chuàng)建數據和分析，以將大規(guī)模數據簡化為容易理解的認識。

目前存在一些監(jiān)視和檢測應用，需要頻繁地觀測以收集數據，因為這些應用在小的時間增量內可能發(fā)生變化，如果沒有及時檢測到，則可能付出高昂的成本。

對于這些應用，遙感和物聯(lián)網本質上是互補的方案，它們能夠為解決問題提供不同的優(yōu)勢。實際上，在這些情況下，遙感方案基本上可以被認為是“外在物聯(lián)網”，以將其與使用嵌入式傳感器的更傳統(tǒng)的物聯(lián)網定義進行對比。它們只能從外部傳感器和嵌入式物聯(lián)網傳感器提供的數據流中匯集外部觀測結果。

例如，管道中的傳感器可以檢測到截面上的壓力下降，但是外部高光譜傳感器可以將該壓力下降與地面中的油或水的存在相關聯(lián)。結合分析，這些技術產生的數據有可能提供廣泛的新見解，以降低成本，提高系統(tǒng)性能，并主動警告可能出現(xiàn)的問題。

推動這種融合的發(fā)展包括了機器人、無人機平臺的出現(xiàn)，光譜傳感器可以安裝在這些更小的平臺上。這些新平臺的移動性和成本優(yōu)勢，使其成為持續(xù)部署的理想選擇，而不是更傳統(tǒng)的機載平臺。更輕、更便宜的傳感器使這種融合更加完善。

其他催化劑包括用于大數據的云計算的成熟（遙感數據即使不是很大也是如此），以及用于自動運行機器人和使用激光雷達進行障礙物檢測的開放式軟件平臺。所有這些發(fā)展共同為開發(fā)和部署高投資回報的外部物聯(lián)網解決方案，創(chuàng)造了有利環(huán)境。

隨著這些趨勢的融合（所有這些都利用互聯(lián)網、云和分析來提供更深入的認識），有可能提供大量新的應用案例來保護關鍵基礎設施，保護環(huán)境，以及改善公共安全。

真實應用

對于變電站，恒定電流和電壓測量是必要且至關重要的。今天，大多數數字化變電站都安裝了傳感器，例如光纖電流傳感器（FOCS），這是對傳統(tǒng)儀表變壓器技術的改進。這些傳感器收集的測量值被整合到電氣公司控制室的儀表板中。

光纖在遙感中發(fā)揮著重要作用

與此同時，具有前瞻性的公用事業(yè)單位也開始安裝配備激光雷達的自動運行機器人，以及用于監(jiān)測變電站的熱和多光譜傳感器。這些變電站通常位置偏遠，限制了公用事業(yè)員工的造訪頻率。通過使用機器人連續(xù)監(jiān)測變電站狀況，公用事業(yè)單位可以遠程跟蹤物理和光譜變化，檢測和識別雜散物體，監(jiān)測腐蝕或泄漏，并檢測可能預示設備故障的溫度變化。

當收到某些超過閾值的參數通知時，公用事業(yè)單位可以派遣員工到變電站完成維修或組件更換，避免造成災難性中斷。這些數據的整合不僅能夠提供更豐富的信息流和近乎實時的感知，還創(chuàng)建了可以進行趨勢挖掘的多維數據歷史記錄。

類似地，管道操作員通常使用沿管道的壓力、溫度和振動傳感器來連續(xù)記錄測量值。現(xiàn)在，幾種大型商用無人機能夠長時間保持高空懸停，同時有效負載集成多個傳感器。隨著對無人機超視距（BVLOS）限制的放松，配備傳感器的無人機將變得更加流行，可作為持續(xù)監(jiān)控數據和可視化潛在問題的手段，補充當前接收的傳感器數據系統(tǒng)。

這些例子只是融合遙感和物聯(lián)網的開始，與高級分析相結合，將有能力改變我們的工作、生活和娛樂方式。

工業(yè)物聯(lián)網的前提是傳感數據的互聯(lián)，為分析和認識創(chuàng)造可能，可以顯著提高效率，使組織更智能、更靈活。源自新平臺的遙感數據增加了新的能力，并為各種組織提供了額外的工具補充，以幫助實現(xiàn)物聯(lián)網的全部功能。