国内外光纤传感器的发展现状
2011-6-29 8:25:44 讯石光通讯咨询网作者：iccsz
摘要:本文将分析光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。
本文将分析光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展，这些是目前的研究热点；后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器（其中包括电力工业用高电压、大电流传感器，利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等）。最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤，碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等。
一、引言
随着密集波分复用DWDM技术、掺铒光纤放大器EDFA技术和光时分复用OTDR技术的发展和成熟，光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统的方向发展，并且逐步向全光网络演进。在光通信迅猛发展的带动下，光纤传感器作为传感器家族中年轻的一员，以其在抗电磁干扰、轻巧、灵敏度等方面独一无二的优势，已迅速成长为年成交额超过10亿美金，并预计将于2010年拥有超过50亿美金市场的产业。每年由美国光学工程师学会(OSA)主办的光纤传感国际会议（OFS）及时报道着光纤传感领域的最新进展，并对光纤传感及其相应技术进行有益的研讨。
当前，世界上光纤传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。随着光纤技术的日趋成熟，对光纤传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。由于光纤传感技术并未如光纤通信技术那样迅速地获得产业化，许多关键技术仍然停留在实验室样机阶段，距商业化有一定的距离，因此光纤传感技术的原理性研究仍处于相当重要的位置。由于很多光纤传感器的开发是以取代当前已相当成熟，可靠性和成本已得到公认，并已经被广泛采用的传统机电传感系统为目的，所以尽管这些光纤传感器具有如电磁绝缘、高灵敏度、易复用等诸多优势，其市场渗透所面临的困难和挑战是可想而知的。而那些具有前所未有全新功能的光纤传感器则在竞争中占有明显优势，FBG和其它的光栅类传感器就是一个最好的例证。当前的原理性研究热点集中于光纤光栅（FBG和LPG）型传感器和分布式光纤传感系统两大板块。
FBG型光纤传感器自发明之日起，已走过了原理性研究和实验论证的百家争鸣阶段。目前成熟的FBG制作工艺已可形成小批量生产能力，而研究的焦点也转向解决高精度应用，完善解调和复用技术，以及降低成本等几个方向上。另一方面，由于光纤传感器具有将传输与传感媒质合而为一的特性，使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件，因此，分布式传感成为光纤传感器与生俱来的优点。
对于光纤传感技术的应用研究主要有以下四大类：光（纤）层析成像技术（OCT，OPT）、智能材料（SMART MATERIALS）、光纤陀螺与惯导系统（IFOG，IMIU ）和常规工业工程传感器。另外，由于光纤通信市场需求的带动以及传感技术的特殊要求，新型器件和特种光纤的研究成果也层出不穷。
目前，我国的光纤传感器研究大多数集中于大专院校和科研单位，仍然未完成由实验室向产品化的过渡。其中，比较成熟的技术包括：清华大学光纤传感中心与总后合作研制开发的光纤油罐液位与温度测量系统，已经安装运行数年；北京航空航天大学与总装合作研制的光纤陀螺系统，目前指标为0.2°/hr ；中国计量学院研制的分布式光纤传感系统，已有产品报道；华中理工大学与广东某公司联合研制的强电压、大电流传感系统。此外，在广东、深圳等地，还建立了许多光纤无源器件生产厂
家。由于光纤传感器未能跨越产品化的门槛，并未象光纤通信产业那样成指数型增长，许多与我们日常生活密切相关的传感器产品（如交通管理、警报装置等）和大量的测试仪器依然依赖于进口，亟待发展的空间非常广阔。
二、光纤传感器的原理性研究
1、光纤布拉格光栅
光纤布拉格光栅FBG于1978年问世[1]，这种简单的固有传感元件，可利用硅光纤的紫外光敏性写入光纤芯内，图1描述了光纤光栅的基本原理。常见的FBG传感器通过测量布拉格波长的漂移实现对被测量的检测，光栅布拉格波长(λB)条件可以由式（1）表示：
式中，∧—光栅周期；
n—折射率。
当宽谱光源入射到光纤中，光栅将反射其中以布拉格波长lB为中心波长的窄谱分量。在透射谱中，这一部分分量将消失，lB随应力与温度的漂移为[2]：
（2）
其中，ε—外加应力；
Pi,j—光纤的光弹张量系数；
ν—泊松比；
α—光纤材料（如石英）的热膨胀系数；
△F—温度变化量。
上式中：因子典型值为0.22。因此，可以推导出在常温和常应力条件下的FBG应力和温度响应条件如式下：
1pm的波长分辨率大致对应于1.3mm处0.1℃或1me的温度和应力测量精度。
光纤光栅除了具备光纤传感器的全部优点之外，还拥有自定标和易于在同一根光纤内集成多个传感器复用的特点。图2是光纤光栅传感器在一根光纤内实现多点测量的例子[3]。
光栅传感器可拓展的应用领域有许多，如将分布式光纤光栅传感器嵌入材料中形成智能材料，可对大型构件的载荷、应力、温度和振动等参数进行实时安全监测；光栅也可以代替其它类型结构的光纤传感器，用于化学、压力和加速度传感中。
图3为传统阻抗计与FBG传感器测试结果的比较。美国的MICRON-OPTICS公司所研制的FBG应用系统Si425[9] (见图4)，可同时测量多达4路512个FBG传感器，扫描范围50nm、分辨率1pm、测量频率可达244Hz。
长周期光栅是指周期大于100mm的光栅，也是继FBG之后光纤光栅型传感器的另一个重要分支。由于测量利用包层膜耦合的原理，使其同时具备灵敏度优良和制作简便的优势。图5是长周期光栅的透射谱。光纤光栅的其它分支还包括啁啾光栅、斜光栅等[2]，它们也已付诸应用研究[6]。
2、分布式光纤传感系统
在世界范围内，由于对工民建和工业设施安全性和效益要求的不断提高，对集成的安全检测系统的需求逐步攀升。具备可连续、无间断、长距离测量并与被测量介质有极强的亲和性的分布式光纤传感系统似乎正是为此而量身定做的。分布式光纤传感系统通常有三种类型：拉曼型、布里渊型和FBG型。拉曼型分布式光纤传感系统是基于光纤拉曼散射效应的连续型传感器，其工作原理见图6。三种类型的传感系统的应用都已见诸于报道。其中尤以拉曼型分布式传感系统最为成熟，已成功地装载于A340运输机上（图7）。
FBG型分布式传感系统在应力多点分布式测量中有独到的优点，并可同时完成温度和应力的双参量测量[5]，为FBG应用开辟了更为广阔的前景。图8介绍了采用WDM/TDM解调的FBG阵列的拓扑结构[4]。
三、光纤传感器产品的应用与开发
光纤传感器的应用开发根据当前的应用热点领域和技术类型可大致分为四个大的方向：光（纤）层析成像分析技术OCT、光纤智能材料（SMART MATERIAL）、光纤陀螺与惯导系统、以及常规工业工程传感器。2002年是光纤陀螺（I-FOG）诞生的25周年，在第15届OFS年会上，特别为光纤陀螺开辟了专题会场。
1、光层析成像技术
光纤层析成像分析技术从兴起到应用不过只有二、三十年的时间，根据不同的原理和应用场合，可将光纤层析技术分为光相干层析成像分析(OCT)和光过程层析成像分析技术(OPT)。
光层析成像技术源于X射线层析成像分析（CT），其基本原理如图9所示。当X射线或光线传输经过被测样品时，不同的样品材料对射线的吸收特性有不同，因此对经过样品的射线或光线进行测量、分析，并根据预定的拓扑结构和设计进行解算就可以得到所需要的样品参数。
光纤相干层析成像技术（OCT）主要应用于生物、医学、化学分析等领域，如视网膜扫描、胃肠内视和用于实现彩色多普勒(CDOCT)血流成像等。其工作原理基于光的相干检测原理，基本系统结构如图10所示。
OCT为生物细胞和机体的活性检测提供了一种有效的方式，世界上有许多国家都开发出相应的产品。图11为视网膜的CT扫描图像。德国的科学家近期推出了一台可用作皮肤癌诊断的OCT设备。此外，利用OCT可以实现深度测量（~1mm）的优势，已有实例应用于对生长中的细胞进行观察和监测中。
而OPT则面向工业工程－油井、管线等场所，高精度地解决流体的过程测量问题。由于OPT所关心的是光线路径上的积分过程，因此相关的系统集成设计、测量理论分析中的单元分割与信号处理都是关键。图12简单描绘了传统OPT的测量原理，由于OPT具有适用于狭小的或不规则的空间、安全性高、测量区域不受电磁干扰以及可组成测量网络的多项长处，为工业过程的安全测量提供了一种优良的手段。
2、智能材料
智能材料的提出和研究已有相当长的一段时间，为业内人士所熟悉。智能材料是指将敏感元件嵌入被测构件机体和材料中，从而在构件或材料常规工作的同时实现对其安全运转、故障等的实时监控。其中，光纤和电导线与多种材料的有效结合是关键问题之一，尤其是实现与纺织材料的自动化编织。美国南卡罗来那州立大学、佛吉尼亚理工大学和费城纺织学院都在此方面进行了大量工作。笔者曾参与由美国军方资助的预研项目智能型士兵（SMART SOLDIER）和智能型降落伞（SMART PARACHUTE）的研究。图13展示了一件嵌入光纤和电导线的背心[7]。其中光纤和电导线的嵌入均已实现了自动化，为智能型服装的商业化解决了又一难题。
智能材料作为桥梁、大坝等混凝土大型建筑的监测系统已在国外多处工程中通过安装测试并付诸应用。此外，智能材料在航空航天领域的应用也日趋广泛，尤其是采用光纤光栅和光纤分布式应力、温度测量系统进行恶劣环境条件－高温、变形的多参量监测取得了明显的效果。图14勾勒出分布式传感器在航天领域多参量监测中的应用方案。
3、光纤陀螺及惯性导航系统
光纤陀螺（I-FOG）及惯导系统历经25年的发展，目前已进入实用阶段。
从1976年Vali和Shorthill首次提出并实验验证I-FOG原理之后[2]的五年间，世界范围内的主要工作集中于基本结构的研究、结构小型化、开环和闭环结构的讨论等。图15显示出光纤陀螺的标准结构[10]。
从1980到1990年的十年中，对系统误差因子和光纤器件的研究取得了显著的进展，新型的SLD光源、保偏光纤及耦合器的采用，以及特殊的绕制技术为陀螺的实用化铺平了道路。上世纪90年代，中级的I-FOG由于采用了消偏结构、3轴I-FOG、EDFA光源等新型光纤器件和技术，实现了成本降低、体积减小和性能提高目的，并率先在航天及军事领域获得应用。例如，美国Honeywell公司为美国军方制造的用于直升机的三轴惯导系统直径仅为86mm。国际上有些高性能光纤陀螺的漂移指标已达到0.001°/hr，许多产品已经投入民用飞机和汽车工业。未来光纤陀螺在工业领域应用还有更广阔的天地。
图16是日本Mitsubishi Precision公司和空间及宇航所为日本M-V火箭系统设计制造的惯导系统。
4、工业工程类传感器
传统的工业工程类传感器包括应用光纤的电光和磁光效应进行测量的电力工业用大电压、电流传感器。图17为加拿大BC水电站所安装NX VCT的照片。
利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器已被广泛应用于应力监测中。图18中为法国Alstom 公司的铁路部Transport S.A.领导研制的一种安装了FBG的智能型新型复合材料的转向架[10] 。
在许多特殊场合－核工业、化工和石油钻探中都应用了监测传感系统。图19是安装了嵌入式FBG温度传感器阵列的发电机定子。光纤传感器系统正日益走向成熟，并逐步融入日常的生产和生活之中。更多的应用和研究成果可参考OFS年会论文集[10]，以及SPIE的相关专题会议论文。
光纤通信的迅猛发展带动新型光纤器件和材料的不断涌现，为光纤传感系统的开发提供了必要的基础。新型材料光纤和新型结构光纤前景看好。
以SiO2材料为主的光纤，工作在0.8μm～1.6μm的近红外波段，目前所能达到的最低理论损耗在1550nm波长处为0.16dB／km，已接近石英光纤理论上的最低损耗极限，成为满足超宽带宽、超低
损耗、高码速通信需要新型基体材料的光纤。
氟化物玻璃光纤是当前研究最多的超低损耗远红外光纤，其最低损耗在2.5μm附近为1×10-3dB／km，无中继距离可达到1×105km以上。硫化物玻璃光纤具有较宽的红外透明区域（1.2μm ~12μm），有利于多信道复用，其温度对损耗的影响较小，其损耗水平在6μm波长处为0.2dB／km，是非常有前途的光纤。而且，硫化物玻璃光纤具有很大的非线性系数，用它制作的非线性器件，可以有效地提高光开关的速率，使开关速率达到数百Gb／s以上。重金属氧化物玻璃光纤具有优良的化学稳定性和机械物理性能，若把卤化物玻璃与重金属氧化物玻璃的优点结合起来，制造成性能优良的卤-重金属氧化物玻璃光纤，将具有重要意义。
特殊的应用环境对光纤有特殊的要求，石英光纤的纤芯和包层材料具有很好的耐热性，耐热温度达到400℃～500℃，所以光纤的使用温度取决于光纤的涂覆材料。目前，梯型硅氧烷聚合物（LSP）涂层的热固化温度达400℃以上，600℃时的光传输性能和机械性能仍然很好。采用冷的有机体在热的光纤表面进行非均匀成核热化学反应（HNTD），然后在光纤表面进行裂解生成碳黑，即碳涂覆光纤。碳涂覆光纤的表面致密性好，具有极低的扩散系数，而且可以消除光纤表面的微裂纹，解决了光纤的“疲劳”问题。
另一方面，光纤的结构决定了光纤的传输性能，合理的折射率分布可以减少光的衰减和色散的产生，并增加光能量的传输。随着光纤通信系统的迅速发展，出现了DFF（色散平坦光纤）。为了DWDM 系统能够在尽可能宽的可用波段上进行波分复用，各个公司都致力于消除OH-吸收峰，已开发出的“无水峰光纤”，可实现1350nm～1450nm第五窗口的实际应用。美国Lucent公司开发出的All Wave光纤，克服了OH-的谐波吸收，从而实现了1280nm～1625nm范围内完整波段的利用。为了适应相干通信系统的要求，已经研制出了“熊猫”型、“蝴蝶结”型和“扁平”型的高双折射保偏光纤，另外具有“边坑”型的单模单偏振保偏光纤，以及正在研究中的蜂窝型波导光纤[9]、液晶光纤（见图20）等等，这些都将为光纤传感器的发展提供更加广泛的选择。
五、结束语
随着光电子技术近年来突飞猛进的发展，光纤传感技术经过二十余年的发展也已获得长足的进步，其主要体现在：
1、进入实用化阶段，逐步形成传感领域的一个新的分支
不少光纤传感器以其特有的优点，替代或更新了传统的测试系统，如光纤陀螺、光纤水听器、光纤电流电压传感器等；出现一些应用光纤传感技术的新型测试系统，如分布式光纤测温系统，以光纤光栅为主的光纤智能结构；改造了传统的测试系统，如以光纤构成的新型光谱仪；利用电/光转换和光/电转换技术以及光纤传输技术，把传统的电子式测量仪表改造成安全可靠的先进光纤式仪表等等。
2、新的传感原理不断出现，促进了科学技术的发展
例如，光纤传感网络的出现，促进了智能材料和智能结构的发展；波长调制型光纤光栅多参量测试系
统的出现，促进了多参量传感系统的发展；光子晶体光纤（多孔光纤Photonic Crystal fiber）用于传感的可能性促进了光子晶体的发展等等。
虽然如此，光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要，还有许多有待研究的课题：
①传感器的实用化研究。提高传感系统，尤其是传感器的性价比；
②传感器的应用研究。在现有的科研成果基础上，大力开展应用研究和应用成果宣传；
③新传感机理的研究，开拓新型光纤传感器；
④传感器用特殊光纤材料和器件的研究。例如：增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。
国内外农业物联网发展现状 进入新世纪以来，我国和欧美等一些国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果，同时推动了相关新兴产业及其标准化的发展。 一、农业物联网应用发展现状 在农业资源监测和利用领域，美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合与决策系统，实现大区域农业的统筹规划。例如，美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提高实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。我国主要将GPS定位技术与传 感技术相结合，实现农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现农业资源信息的传输；利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统，该系统实现对湿地全天候的实时监测，具有数据分析与处理，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。 在农业生态环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。例如，美国已形成了生态环境信息采集-信息传输处理-信息发布的分层体系结构。法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统，建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统，实现对农业环境信息的实时监测。例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作，获取监测数据10 万多个；融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。 在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不 同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。例如，2008 年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施
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国际金融危机爆发后，美、欧、日、韩等主要发达国家纷纷把发展物联网等新兴产业作为应对危机和占领未来竞争制高点地重要举措，制定出台战略规划和扶持政策，全球范围内物联网核心技术持续发展，标准和产业体系逐步建立，初步形成了传感器与无线射频识别（）等感知制造业，网络设备与通信模块、机器到机器（）终端与运营服务以及基础设施服务、软件与集成服务等产业链，年全球物联网产业规模超过亿美元.发达国家凭借信息技术和社会信息化方面地优势，在物联网应用及产业发展上具有较强竞争力. 美国：作为振兴经济地“新武器” 年月，在美国总统奥巴马与美国工商领袖地"圆桌会议"上，公司提出"智慧地球"地概念，即把传感器放到电网、铁路、桥梁和公路等物体中，能量极其强大地计算机群，能够对整个网络内部人员和物体实施管理和控制.这样，人类可以更加精确地利用动态实施地方式管理生产活动和生活方式，达到"智慧"状态.该战略一经提出，在全球范围内得到极大地响应，物联网荣升当年最热门话题之一.文档收集自网络，仅用于个人学习 "智慧地球"地提议得到了奥巴马总统地积极回应并在随后出台地总额亿美元地《经济复苏和再投资法》中提出，从能源、科技、医疗、教育等方面着手，通过政府投资、减税等措施来改善经济、增加就业机会，推动美国长期发展.其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域上.例如，得克萨斯州地电网公司建立了智慧地数字电网.这种数字电网可以在发生故障时自动感知和汇报故障位置，并且自动路由，秒钟之内就能恢复供电.该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，有利于新能源产业地成长.相配套地智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷地服务.文档收集自网络，仅用于个人学习奥巴马将物联网作为振兴经济地两大武器之一，投入巨资深入研究物联网相关技术.无论基础设施、技术水平还是产业链发展程度，美国都走在世界各国地前列，已经趋于完善地通信互联网络为物联网地发展创造了良好地先机.文档收集自网络，仅用于个人学习 欧盟：引领世界物联网“加速跑” 欧洲智能系统集成技术平台（）在《》报告中分析预测，未来物联网地发展将经历四个阶段，年之前被广泛应用于物流、零售和制药领域，年物体互联，年物体进入半智能化，年之后物体进入全智能化.文档收集自网络，仅用于个人学习 年月、日，欧洲各国地官员、企业领袖和科学家在布鲁塞尔就物联网进行专题讨论，并作为振兴欧洲经济地思路.欧盟委员会信息社会与媒体中心主任鲁道夫·施特曼迈尔说："物联网及其技术是我们地未来".年月欧盟发布了新时期下物联网地行动计划.欧盟围绕物联网技术和应用做了不少创新性工作.在年月地全球物联网会议上，欧盟专家介绍了《欧盟物联网行动计划》，意在引领世界物联网发展.文档收集自网络，仅用于个人学习从目前地发展看，欧盟各国家已推出地物联网应用主要包括以下几方面： 德国：德国电信公司近日推出了面向全球地市场平台，供厂商和开发商提供与(机对机)通信相关地硬件、软件、应用和整体解决方案等.该公司称，这是全球首个针对地应用市场.文档收集自网络，仅用于个人学习 该平台提供了个业务分类，包括能源、医疗、交通物流、汽车、消费电子、零售、工业自动化、公共事业和安全.德国电信相关人员称，该平台提供地领域产品“应有尽有”，其意义在于打通了厂商和用户地直接通道，将大大推动市场地发展.文档收集自网络，仅用于个人学习 德国电信称，该市场可以说是一个全球分销平台.厂商除自有渠道外，可在该市场平台上发布自己地产品，附上详细地说明和图片.而用户则可看到全球地产品并充分比较，可下载技术说明书，找到最适合自己地单个产品或是打包服务.文档收集自网络，仅用于个人学习 德国电信计划提供适用于领域地卡和芯片.德国电信称，自身已经从一家传统电信运营
国内外研究现状及发展趋势 世界银行2000年研究报告《中国：服务业发展和中国经济竞争力》的研究结果表明，在中国有4个服务性行业对于提高生产力和推动中国经济增长具有重要意义，它们是物流服务、商业服务、电子商务和电信。其中，物流服务占1997年服务业产出的42．4％，是比重最大的一类。进入21世纪，中国要实现对WTO缔约国全面开放服务业的承诺，物流服务作为在服务业中所占比例较大的服务门类，肯定会首先遭遇国际物流业的竞争。 物流的配送方式从手工下单、手工核查的方式慢慢转变成现今的物流平台电子信息化管理方式，从而节省了大量的人力，使得配送流程管理自动化、一体化。 当今出现一种智能运输系统，即是物流系统的一种，也是我国未来大力研究的方向。它是指采用信息处理、通信、控制、电子等先进技术，使人、车、路更加协调地结合在一起，减少交通事故、阻塞和污染，从而提高交通运输效率及生产率的综合系统。我国是从70年代开始注意电子信息技术在公路交通领域的研究及应用工作的，相应建立了电子信息技术、科技情报信息、交通工程、自动控制等方面的研究机构。迄今为止以取得了以道路桥梁自动化检测、道路桥梁数据库、高速公路通信监控系统、高速公路收费系统、交通与气象数据采
集自动化系统等为代表的一批成果。尽管如此，由于研究的分散以及研究水平所限，形成多数研究项目是针对交通运输的某一局部问题而进得的，缺乏一个综全性的、具有战略意义的研究项目恰恰是覆盖这些领域的一项综合性技术，也就是说可以通过智能运输系统将原来这些互不相干的项目有机的联系在一起，使公路交通系统的规划、建设、管理、运营等各方面工作在更高的层次上协调发展，使公路交通发挥出更大的效益。 1.国内物流产业发展迅速。国内物流产业正处在前所未有的高速增长阶段。2008年，全国社会物流总额达89.9万亿元，比2000年增长4.2倍，年均增长23%；物流业实现增加值2万亿元，比2000年增长1.9倍，年均增长14%。2008年，物流业增加值占全部服务业增加值的比重为16. 5%，占GDP的比重为6. 6%。预计“十一五”期间，我国物流产业年均增速保持在15%以上，远远高于美国的10%和加拿大、西欧的9%。 2.物流专业化水平与服务效率不断提高。社会物流总费用与GDP 的比例体现了一个国家物流产业专业化水平和服务效率。我国社会物流总费用与GDP的比例在近年来呈现不断下降趋势，“十五”期间，社会物流总费用占GDP的比例，由2000年的19.4%下降到2006年的18. 3%；2007年这一比例则下降到18. 0%，标志着我国物流产业的专业化水平和服务效率不断提高。但同发达国家相比较，我国物流
国内外物联网发展现状及物联网关键技术研发情况
目录 一、全球物联网发展总体态势 (1) （一）发展动能不断丰富，带动物联网在全球的持续发展 (1) （二）物联网应用场景持续拓展，应用新特征不断显现 (2) （三）物联网产业力量不断增强，但供需对接仍需推进 (4) （四）物联网生态之争愈演愈烈，边云双核心加快布局 (7) （五）物联网与多样化技术加快融合，创新能力持续提升 (9) 二、物联网应用发展情况和特点 (12) （一）全球物联网应用的整体情况 (12) （二）消费物联网应用热点迭起 (14) （三）智慧城市物联网应用全面升温 (18) （四）生产性物联网应用成就新的风口 (21) 三、物联网关键技术产业进展情况 (23) （一）传感器成本持续走低，应用微创新特征显现 (23) （二）芯片产业格局初步形成，市场潜力巨大 (25) （三）模组产业竞争激烈，注重高附加值发展 (28) （四）网络接入侧进展迅速，核心网侧突破缓慢 (29) （五）平台功能更加完备，开放性不断提升 (32) 四、我国物联网发展情况 (35) （一）“十三五”进程过半，物联网取得阶段性进展 (35) （二）MEMS传感器产业取得一定进展，但短板仍较为突出 (37)
（三）芯片呈现多层次供应商格局，模组低价格竞争明显 (39) （四）中国形成规模最大公共物联网网络，但盈利模式尚需探索 (40) （五）物联网平台之争进一步升级，探索商业模式闭环和转型增多 (42) 五、我国物联网发展展望与推进策略建议 (42) （一）我国物联网发展展望 (42) （二）我国物联网发展的策略建议 (44)
国外机器人发展现状及发展动向 一、全球机器人行业现状 (一)全球机器人行业现状 1、行业发展：增长态势延续 (1)预计2017年全球工业机器人销售量25万台 从2008年第四季度起，全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。2010年全球工业机器人市场逐渐由2009年的谷底恢复。 2011年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰，全年销售达16.6万台。2012年全球工业机器人销量为15.9万台，略有回落，主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑，但汽车工业机器人销量延续增长态势。 随着全球制造业产能自动化水平提升，特别是中国制造业升级，我们估计到2017年全球工业机器人销量达到25万台，年复合增长率9.5%. (2)预计到2017年全球工业机器人市场容量2700亿 2012年全球机器人本体市场容量为530亿元，本体加集成市场容量按本体大约三倍算，估计1600亿元。 估计2013年至2017年，包含本体和集成在的全球工业机器人市场，年复合增长率约为11%。预计2017年全球工业机器人市场容量将达到2700亿元。 (3)预计到2017年全球服务机器人市场容量接近500亿 根据IFR数据，2012年全球个人(或家庭)用服务机器人市场容量为73亿元，公共服务机器人市场容量为208亿元。目前看公共服务机器人产业化走在前面，市场容量更大。 预计2013-2017年个人(或家庭)用服务机器人市场容量增长率为7%，公共服务机器人市场容量年均复合增长率为17%。到2017年，全球服务机器人市场容量将接近500亿元。如果智能家居算是广义的服务机器人，服务机器人市场容量会大很多。 2、全球机器人行业布局：日欧产业优势明显，中国市场潜力巨大 (1)工业机器人市场销量与存量 全球工业机器人本体市场以中欧美日为主。日、美、德、韩、中五国存量占全球比例达71.24%，销量达69.92%。 截至2012年底，全球机器人累计销量达到247万台。机器人平均使用寿命为12年，最长15年。估计现在全球机器人存量在120万台-150万台之间。 分区域看，亚洲/澳洲增幅达到9%。亚洲增幅主要由中国需求拉动，因为中国2012年工业机器人销量增幅达到30%。 分生产地和消费地看，日本是唯一的工业机器人净出口国，拥有全球最大的机器人产能，占据全球机器人产量的66%。机器人消费地最大的区域是除日本以外的亚洲地区，占比约34%，而且是以中国市场为主。 (2)全球工业机器人与机床行业销量的对比 工业机器人销量占机床销量比反映各国机器人使用情况。这个比例的上升在一定程度上代表着这个国家机器人普及水平的提升。我们给出美日德中四国的机器人销量占机床销量比，从这个数据和历年的变化趋势看各国机器人行业的发展状况。 美日德三国的机器人销量占机床销量比稳定在一定区间(15%-25%)，表明这
国内外农业物联网发 展现状
国内外农业物联网发展现状 作者： 来源：《农业工程技术·农业信息化》2015年第09期 进入新世纪以来，我国和欧美等一些国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果，同时推动了相关新兴产业及其标准化的发展。 一、农业物联网应用发展现状 在农业资源监测和利用领域，美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合与决策系统，实现大区域农业的统筹规划。例如，美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提高实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。我国主要将GPS定位技术与传感技术相结合，实现农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现农业资源信息的传输；利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统，该系统实现对湿地全天候的实时监测，具有数据分析与处理，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。 在农业生态环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。例如，美国已形成了生态环境信息采集信息传输处理信息发布的分层体系结构。法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统，建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统，实现对农业环境信息的实时监测。例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作，获取监测数据10万多个；融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。 在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。例如，2008年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施药、收获等农业生产过程。荷兰VELOS智能化母猪管理系统在荷兰以及欧美许多国家得到广泛应用，能够实现自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。泰国初步形成了小规模的水产养殖物联网，解决了RFID技术在水产品领域的应用难题。我国在涉及田间环境土壤信息获取、联合收获机自动测产、农田作物产量空间差异分布图自动生产和农业机械作业监控等大田粮食作物生产方面；在设施农业环境数据采集、发布，调控等设施农业生产方面；在果园监测、水肥控制、节水灌溉自动化等果园精准管理方面；在养殖环境监控、健康养殖等畜禽水产养殖等方面研发了一批系统，且应用成效显著。例如国家农业信息化工程技术研究中心成功研制了基于GNSS、GIS、GPRS等技术的农业作业机械远程监控调度系统，可优化农机资源分配，避免农机盲目调度。中国农业大学建立了蛋鸡健康养殖网络系统和水产养殖环境智能监控系统。
机器人与智能装备产业是高度集成微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科最新科研和产业成果的前沿高新技术产业，是拟建的江苏省(常州)工业技术研究院的服务的产业核心和研发的产业立足点。直接影响生活最优化和智能化的机器人技术是机器人与智能装备产业的技术核心，推进着未来机器人与智能装备领域的科技创新力和产业竞争力。 机器人技术是一种是以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。经过半个多世纪的发展，机器人技术在工业生产领域得到了广泛的应用，极大地提升了生产品质并成功解放了劳动力资源。作为高技术领域中重要的前沿技术之一，机器人技术具有前瞻性、先导性的特点，对学术研究、产业升级、培养创新意识、保障国家安全、引领未来经济社会的发展有着十分重要的作用。 目前，相关领域的技术突破，从根本上为提升机器人技术的学术研究提供了必要的支持，为机器人的应用范围拓宽了道路，已涵盖国防、航空航天、工业生产、服务、老人康复、教育甚至普通家庭生活，一场新的机器人技术研究高潮和发展契机业已到来。 机器人技术毫无疑问是未来的战略性高技术，充满机遇和挑战。 目前，国际上机器人市场大概有80亿至100亿，其中工业机器人占的比重最大。2025年，整个机器人市场将达到500亿，服务机器人从原来的300多万台增加到1200多万台，特种机器人(如：排爆机器人、医疗机器人等)的呼声也越来越高。另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与机器人的研制。 美国和日本多年来引领国际机器人的发展方向，代表着国际上机器人领域的最高科技水平。目前，日本除了比较关注特种机器人和服务机器人以外，还注重中间件的研制。然而，近年来日本基本上在做模仿性的工作，突破性技术比较少。而美国在机器人领域的技术开发方面，一直保持着世界领先地位。再有，美国主要做高附加值的产业，比如军用机器人，目前世界销售的9000台军用机器人之中，有60%来自美国。比如：美国最近研制成功的BigDog 军用机器人，能负重100公斤，行进速度跟人相当，每小时达到五公里，还能适应各种地形，即使是在侧面受到冲击时也能保持很好的系统稳定性。 在各种机器人中，工业机器人应用较早，发展最为成熟。同时，技术的不断进步一直在牵引着机器人学科的发展，使机器人的应用领域从工业机器人扩展到特种机器人和服务机器人等。机器人技术也正越来越深刻地影响着我们的生活。机器人不但将在工厂、实验室与人一起工作，还将在车站、机场、码头、交通路口为人们指引路径、回答问题、帮助行人。机器人还将步入千家万户，为老人端茶送水，护理伤病人等等。未来机器人将会越来越广泛地进入人类社会，人类对机器人的依赖会如同现时对待计算机一样，即使是短时间的离开都可能会造成很大不便。 机器人化是先进制造领域的重要标志和关键技术，针对先进制造业生产效率提高的诸多瓶颈问题，尤其是在汽车产业中，机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。目前汽车制造业是所有行业中人均拥有机器人密度最高的
国内外测试仪器发展现状及趋势 科学是从测量开始的—这是19世纪著名科学家门捷列夫的名言。到了21世纪的今天，作为信息产业的三大关键技术之一，测试测量行业已经成为电子信息产业的基础和发展保障。 而测试仪器作为测试测量行业发展不可或缺的工具，在测试测量行业的发展中起到了巨大的作用。中国“十一五”期间，由于国家不断增加基础建设的投入力度，在旺盛市场需求的带动下，对仪器需求不断增加，同时测试仪器市场也正在快速发展。 全球测试仪器市场情况及分析 国内电子测量仪器行业在经过一段沉寂后，慢慢开始复苏。产品大幅增长主要有两个原因，一是市场的巨大需求，特别是通信、广播电视市场的巨大发展，引发了电子测量仪器市场的迅速增长，二是电子测量仪器行业近几年迅速向数字化、
智能化方向发展，推出了部分数字化产品，因而在若干个门类品种上取得了较快增长。从近期中国仪表行业发展的情况来看势头喜人的，与全国制造业一样，虽然遇到了不少困难但仍然保持了向上发展的态势。 尽管中国仪器市场正在快速的发展着，但与国外仪器生产企业比较仍然有很大的差距。中国主要科研单位、学校以及企业等单位中使用的高档、大型仪器设备几乎全部依赖进口。同时，国外公司还占有国内中档产品以及许多关键零部件市场60%以上的份额。世界测试仪器市场对中国的影响依然非常大。目前，在世界电子测量仪器市场上，竞争日趋激烈。以往，测试仪器生产厂商主要都将仪器产品的高性能作为竞争优势，厂商开发什么，用户买什么。而今则已变成厂商努力开发用户需要的仪器，并且把更便宜、更好、更快、更易使用的测试仪器作为奋斗目标。在信息化的推动下，全世界测试仪器市场将继续保持增长的势头。人们普遍认为，电子测量仪器市场的前景依然乐观。 国际仪器发展趋势和国内现状 一、国际趋势
国内外机器人发展的现状及发展动向 机器人技术毫无疑问是未来的战略性高技术，充满机遇和挑战。目前，国际上机器人市场大概有80亿至100亿，其中工业机器人占的比重最大。2025年，整个机器人市场将达到500亿，服务机器人从原来的300多万台增加到1200多万台，特种机器人（如：排爆机器人、医疗机器人等）的呼声也越来越高。另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与机器人的研制。 美国和日本多年来引领国际机器人的发展方向，代表着国际上机器人领域的最高科技水平。目前，日本除了比较关注特种机器人和服务机器人以外，还注重中间件的研制。然而，近年来日本基本上在做模仿性的工作，突破性技术比较少。而美国在机器人领域的技术开发方面，一直保持着世界领先地位。再有，美国主要做高附加值的产业，比如军用机器人，目前世界销售的9000台军用机器人之中，有60%来自美国。比如：美国最近研制成功的Big Dog军用机器人，能负重100公斤，行进速度跟人相当，每小时达到五公里，还能适应各种地形，即使是在侧面受到冲击时也能保持很好的系统稳定性。 在各种机器人中，工业机器人应用较早，发展最为成熟。同时，技术的不断进步一直在牵引着机器人学科的发展，使机器人的应用领域从工业机器人扩展到特种机器人和服务机器人等。机器人技术也正越来越深刻地影响着我们的生活。机器人不但将在工厂、实验室与人一起工作，还将在车站、机场、码头、交通路口为人们指引路径、回答问题、帮助行人。机器人还将步入千家万户，为老人端茶送水，护理伤病人等等。未来机器人将会越来越广泛地进入人类社会，人类对机器人的依赖会如同现时对待计算机一样，即使是短时间的离开都可能会造成很大不便。 机器人化是先进制造领域的重要标志和关键技术，针对先进制造业生产效率提高的诸多瓶颈问题，尤其是在汽车产业中，机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。目前汽车制
第1章绪论 1.1我国公路现状 交通运输业是国民经济中从事运送货物和旅客的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输主要包括铁路、公路、水运、航空、管道五种运输方式，其中，铁路、水运、航空、管道起着“线”的作用，公路则起着“面”的作用，各种运输方式之间通过公路路网联结起来，形成四通八达、遍布城乡的运输网络。改革开放以来，灵活、快捷的公路运输发展迅速，目前，在综合运输体系中，公路运输客运量、货运量所占比重分别达90％以上和近80％。高速公路是经济发展的必然产物，在交通运输业中有着举足轻重的地位。在设计和建设上，高速公路采取限制出入、分向分车道行驶、汽车专用、全封闭、全立交等较高的技术标准和完善的交通基础设施，为汽车快速、安全、经济、舒适运行创造了条件。与普通公路相比，高速公路具有行车速度快、通行能力大、运输成本低、行车安全、舒适等突出优势，其行车速度比普通公路高出50％以上，通行能力提高了2~6倍,并可降低30％以上的燃油消耗、减少1/3的汽车尾气排放、降低1/3的交通事故率。 新中国成立以来，经过60多年的建设，公路建设有了长足发展。2011年初正值“十一五”规划结束，“十二五”规划伊始。“十一五”时期是我国公路交通发展速度最快、发展质量最好、服务水平提升最为显著的时期。经过4年多的发展，公路交通运输紧张状况已实现总体缓解，基础设施规模迅速扩大，运输服务水平稳步提升，安全保障能力明显增强，为应对国际金融危机、保持经济平稳较快发展、加快经济发展方式转变、促进城乡区域协调发展、保障社会和谐稳定、进一步提高我国的综合国力和国际竞争力作出了重要贡献。 “十一五”前4年，全国累计完成公路建设投资2.93万亿元，年均增长近16％，约为“十一五”预计总投资的1.2倍，也超过了“九五”和“十五”的投资总和。公路建设投资的快速增长，极大地拉动和促进了国民经济的迅猛发展。从公路建设投资占同期全社会固定资产总投资的比重来看，“十一五”期间基本保持在4.5％左右。 在投资带动下，公路网规模不断扩大，截至2009年底，全国公路网总里程达到386万公里，其中高速公路6.51万公里，二级及以上公路42.52万公里，分别较"十五"末增加36.4万公里、2.5万公里和9.4万公里；全国公路网密度由“十五”末的每百平方公里34.8公里提升至40.2公里。预计到2010年底，全国公路网总里程将达到395万公里，高速公路超过7万公里，分别较“十五”末增加45.3万公里与3万公里。农村公路投资规模年均增长30%，总里程将达到345万公里，实现全国96%的乡镇通沥青（水泥）路。 “十一五”期间公路的快速发展，为扩大内需、拉动经济增长作出了突出贡献。特别是2008年以来，为应对国际金融危机，以高速公路为重点，建设步伐进一步加快，“十一五”末高速公路里程将达到"十五"末的1.78倍。“十一五”期间全社会高速公路建设累计投资达2万亿元，直接拉动GDP增长约3万亿元，拉动相关行业产出
国内外物联网发展现状及存在问题 几年前IBM率先提出了“服务科学管理与工程”(SSME)，对一些工业已经较发达国家的经济结构转型起到了积极作用。当然对IBM本公司的发展也起了不小作用。我国从国家经济发展的角度提出以科学发展观理论指导做好经济结构调整和转型，并及时地提出了努力发展我国现代服务业，几年来我国在该领域已取得不少成果。 这一次又是IBM它提出“智慧地球、物联网和云计算”，它打动了美国政府。不少专家认为，这次由美国引发的世界性经济风暴，美国若无创新的技术出现和支撑，很难让美国的经济顺利复苏。更不可能达到风暴前的称王称霸的地位。因此美国的奥巴马政府不仅对IBM的“智慧地球、物联网、云计算”给予高度重视，更提出要关注全球互联网的管理和安全问题。可见这些内容已纳入美国新的国策。目的是用这些创新技术以求得新的经济复苏。 我国不失时机的提出了发展物联网，提出“感知中国”，“感知城市”，也是为了推动我国的经济发展和结构调整与转型，同样我国也要占据人类未来发展的方向的制高点。本文将先讨论一下何为“物联网”，然后讨论国内外物联网发展状况。最后讨论一下现代服务业与物联网的关系。 (二)、何为物联网 现在对物联网的定义至少有几十种，都是不同领域专家从不同领域定义的，我们选几种有代表性的供大家参考： 1、英语中“物联网”一词：Internet of Things ，可译成物的互联网。 2、2005年ITU关于物联网概念：是一个具有可识别，可定位的传感网络。 3、物联网是一个概念：指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器与互联网结合起来。其目的是把所有物品连接在一起。 4、经过接口与无线网络(也含固定网络)，把物体与物体之间的实现沟通和对话，人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
国内外机器人发展现状及发展动向 一、全球机器人行业现状 (一)全球机器人行业现状 1、行业发展：增长态势延续 (1)预计2017年全球工业机器人销售量25万台 从2008年第四季度起，全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。2010年全球工业机器人市场逐渐由2009年的谷底恢复。 2011年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰，全年销售达16.6万台。2012年全球工业机器人销量为15.9万台，略有回落，主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑，但汽车工业机器人销量延续增长态势。 随着全球制造业产能自动化水平提升，特别是中国制造业升级，我们估计到2017年全球工业机器人销量达到25万台，年复合增长率9.5%. (2)预计到2017年全球工业机器人市场容量2700亿 2012年全球机器人本体市场容量为530亿元，本体加集成市场容量按本体大约三倍算，估计1600亿元。 估计2013年至2017年，包含本体和集成在内的全球工业机器人市场，年复合增长率约为11%。预计2017年全球工业机器人市场容量将达到2700亿元。 (3)预计到2017年全球服务机器人市场容量接近500亿 根据IFR数据，2012年全球个人(或家庭)用服务机器人市场容量为73亿元，公共服务机器人市场容量为208亿元。目前看公共服务机器人产业化走在前面，市场容量更大。 预计2013-2017年个人(或家庭)用服务机器人市场容量增长率为7%，公共服务机器人市场容量年均复合增长率为17%。到2017年，全球服务机器人市场容量将接近500亿元。如果智能家居算是广义的服务机器人，服务机器人市场容量会大很多。 2、全球机器人行业布局：日欧产业优势明显，中国市场潜力巨大 (1)工业机器人市场销量与存量 全球工业机器人本体市场以中欧美日为主。日、美、德、韩、中五国存量占全球比例达71.24%，销量达69.92%。 截至2012年底，全球机器人累计销量达到247万台。机器人平均使用寿命为12年，最长15年。估计现在全球机器人存量在120万台-150万台之间。 分区域看，亚洲/澳洲增幅达到9%。亚洲增幅主要由中国需求拉动，因为中国2012年工业机器人销量增幅达到30%。 分生产地和消费地看，日本是唯一的工业机器人净出口国，拥有全球最大的机器人产能，占据全球机器人产量的66%。机器人消费地最大的区域是除日本以外的亚洲地区，占比约34%，而且是以中国市场为主。 (2)全球工业机器人与机床行业销量的对比 工业机器人销量占机床销量比反映各国机器人使用情况。这个比例的上升在一定程度上代表着这个国家机器人普及水平的提升。我们给出美日德中四国的机器人销量占机床销量比，从这个数据和历年的变化趋势看各国机器人行业的发展状况。 美日德三国的机器人销量占机床销量比稳定在一定区间内(15%-25%)，表明
北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(green space)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(Open Space)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。 吴人韦[1]、汪永华[2]、胡衡生[3]等从城市公共绿地的起源开始介绍了国外城市绿地的发展历程，认为国外的城市绿地建设经历了从公园运动（1843～1887）、公园体系（1880～1890）、重塑城市（1898～1946）、战后大发展（1945～1970）、生物圈意识（1970年以后）等一系列由简单到复杂的城市绿地发展过程，其中“重塑城市”阶段提出了“田园城市”和城市绿带概念，绿带网络提供城区间的隔离、交通通道，并为城市提供新鲜空气。“有机疏散”理论中的城市与自然的有机结合原则，对以后的城市绿化建设具有深远的影响。1938年，英国议会通过了绿带法案（Green Belt Act）。1944年的大伦敦规划，环绕伦敦形成一道宽达5英里的绿带。1955年，又将该绿带宽度增加到6～10英里。英国“绿带政策”的主要目的是控制大城市无限蔓延、鼓励新城发展、阻止城市连体、改善大城市环境质量。早在1935年，莫斯科进行了第一个市政建设总体规划，规划在城市用地外围建立10公里宽的“森林公园带”；1960年调整城市边界时，“森林公园带”进一步扩大为10～15公里宽，北部最宽处达28公里；1971年，莫斯科采用环状、楔状相结合的绿地布局模式，将城市分隔为多中心结构。目前，德国城市森林建设已取得了让世人瞩目的成绩，其树种主要为乡土树种，基本上是高大的落叶乔木（栎类、栗类、悬铃木、杨树、核桃、欧洲山毛榉等）[4]。在绿化城
一、物联网在国外研发应用现状 国际金融危机爆发后，美、欧、日、韩等主要发达国家纷纷把发展物联网等新兴产业作为应对危机和占领未来竞争制高点的重要举措，制定出台战略规划和扶持政策，全球范围内物联网核心技术持续发展，标准和产业体系逐步建立，初步形成了传感器与无线射频识别（RFID）等感知制造业，网络设备与通信模块、机器到机器（M2M）终端与运营服务以及基础设施服务、软件与集成服务等产业链，2011年全球物联网产业规模超过1345亿美元。发达国家凭借信息技术和社会信息化方面的优势，在物联网应用及产业发展上具有较强竞争力。 美国：作为振兴经济的“新武器” 2009年1月，在美国总统奥巴马与美国工商领袖的"圆桌会议"上，IBM公司CEO提出"智慧地球"的概念，即把传感器放到电网、铁路、桥梁和公路等物体中，能量极其强大的计算机群，能够对整个网络内部人员和物体实施管理和控制。这样，人类可以更加精确地利用动态实施的方式管理生产活动和生活方式，达到"智慧"状态。该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升当年最热门话题之一。 "智慧地球"的提议得到了奥巴马总统的积极回应并在随后出台的总额7870亿美元的《经济复苏和再投资法》中提出，从能源、科技、医疗、教育等方面着手，通过政府投资、减税等措施来改善经济、增加就业机会，推动美国长期发展。其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域上。例如，得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以在发生故障时自动感知和汇报故障位置，并且自动路由，10秒钟之内就能恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，有利于新能源产业的成长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。 奥巴马将物联网作为振兴经济的两大武器之一，投入巨资深入研究物联网相关技术。无论基础设施、技术水平还是产业链发展程度，美国都走在世界各国的前列，已经趋于完善的通信互联网络为物联网的发展创造了良好的先机。 欧盟：引领世界物联网“加速跑” 欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS）在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010-2015年物体互联，2015-2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。 2009年5月7、8日，欧洲各国的官员、企业领袖和科学家在布鲁塞尔就物联网进行专题讨论，并作为振兴欧洲经济的思路。欧盟委员会信息社会与媒体中心主任鲁道夫·施特曼迈尔说："物联网及其技术是我们的未来"。2009年6月欧盟发布了新时期下物联网的行动计划。欧盟围绕物联网技术和应用做了不少创新性工作。在2009年11月的全球物联网会议上，欧盟专家介绍了《欧盟物联网行动计划》，意在引领世界物联网发展。 从目前的发展看，欧盟各国家已推出的物联网应用主要包括以下几方面：德国：德国电信公司近日推出了面向全球的M2M市场平台，供厂商和开发商提供与M2M(机对机)通信相关的硬件、软件、应用和整体解决方案等。该公司称，这是全球首个针对M2M的应用市场。 该平台提供了9个业务分类，包括能源、医疗、交通物流、汽车、消费电子、零售、工业自动化、公共事业和安全。德国电信相关人员称，该平台提供的M2M
物联网工程 专业教育及新技术讲座 题目国内外机器人发展现状与趋 势学术报告 报告人孙立宁苏州大学教授博导 报告时间大二上 13.10.10 学院计算机科学与工程学院 专业物联网工程 学生姓名学号
随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断地发展,一种高新技术产业已经开始发展--机器人,它在工业自动化凌云发挥了巨大作用,并且将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。讲座介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测，有幸参加了孙教授的讲座，让我对机器人有了更多的了解。 1.工业机器人的发展史 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。近年来，信息技术的发展使软件机器人、网络机器人诞生，机器人概念继续拓展。自1954年美国戴沃尔最早提出了机器人的概念以来，机器人就得以不断地发展。概括起来机器人可以分为三代： （1）第一代机器人为目前工业中大量使用的示教再现机器人，通过示教存储信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作，广泛应用于焊接、上下料、喷漆和搬运等。 （2）第二代机器人是带感觉的机器人，机器人带有视觉、触觉等功能，可以完成检测、装配、环境探测等作业。 （3）第三代机器人即智能机器人，它不仅具备感觉功能，而且能根据人的命令，按所处环境自行决策，规划出行动。 2.工业机器人的现状 通过教授的讲解我了解了国外工业机器人发展已有60年的历史，我国的工业机器人发展也有50多年的历史，广泛引人注目也只是近30年的事情。进入21世纪后，工业机器人进入到快速发展时期。但是我国工业机器人行业正面临着十分严峻的形势。随着机器人技术的发展和工业机器人的广泛应用，装备制造业将会迎来一次新的变革。 目前，我国研制的工业机器人已达到了工业应用水平。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在机械加工、焊接、热处理、