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区块链在物联网各行业的实际应用

2021-06-10 10:01 A+
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将大数据、物联网、人工智能与区块链等新技术相互融合,促进数字经济和实体经济发展,是当前社会经济发展的主流方向。

国内外主流互联网公司和通信运营商纷纷投身技术融合研究,发展相关应用,积极布局区块链应用生态圈。

区块链技术支持物联网海量设备扩展,可用于构建高效、安全的分布式物联网网络,以及部署海量设备网络中运行的数据密集型应用。

区块链可为物联网提供信任机制,保证所有权、交易等记录的可信性、可靠性及透明性,同时,还可为用户隐私提供保障机制,从而有效解决物联网发展面临的大数据管理、信任、安全和隐私等问题,推进物联网向更加灵活化、智能化的高级形态演进。

使用区块链技术构建物联网应用平台,可“去中心化”地将各类物联网相关的设备、网关、能力系统、应用及服务等有效连接融合,促进其相互协作,打通物理与虚拟世界,降低成本的同时,极大限度的满足信任建立、交易加速、海量连接等需求。

区块链在物联网领域的行业应用探索始于2015年左右,比较典型的应用领域包括,智慧城市、工业互联网、物联网支付、供应链管理、物流、交通、农业、能源、环保等。 

“物联网+区块链”具备广泛的应用能力,面向产业领域,可以推动智慧城市、保险金融的行业发展;面向公众领域,可以增强智能钱包、电子代付等应用效能;面向企业经营,可以提升产权管理、大数据交易等服务能力;面向通信领域,可以完善漫游结算、边缘计算等功能体系。

(图片来源:创敏科技公众号,侵删)

▲区块链应用全景图

目前区块链在工业互联网、供应链管理等领域有一些比较成熟的应用,其他领域的应用还多处于实验验证阶段。本白皮书从智慧城市、工业互联网、物流、溯源防伪、智能交通等多个领域展开分析。

1、智慧城市

当前的智慧城市建设中,物联网技术已经被广泛地使用,例如常见的公共交通、下水道井盖、城市街道照明、智能水表/电表/燃气表等设备,都是通过传感器连接和监控来收集和传输数据,而未来会有更多个人、公共设施设备的数据会被自动采集,并被广泛使用。

但是这些数据在传输和使用过程中,可能会面临信息安全、数据篡改等问题,而区块链技术的融入,将可以有效地提升智慧城市数据安全的保护能力。区块链技术可以为跨层级、跨部门的智慧城市数据互联互通提供安全可信任的环境,技术上允许政府部门对访问方和访问数据进行自主授权,对数据调用行为进行记录,出现数据泄露事件时还能够准确定位责任,可大幅降低智慧城市数据使用和共享的安全性风险。

2、工业互联网

组建高效、低成本的工业互联网,是构建智能制造网络基础设施的关键环节。在传统的工业互联网的组网模式下,所有设备之间和供应链各环节的连接与通信需要通过中心化的网络及通信代理予以实现,这极大增加了组网和运维成本,同时这类组网模式的可扩展性、可维护性和稳定性也相对较低。

区块链基于P2P组网技术和混合通信协议处理异构设备间的通信,能够显著降低中心化数据中心的建设和维护成本,同时还可以将计算和存储等能力分散到物联网网络各处,有效避免由单一节点失败而导致整个网络崩溃问题。

区块链中分布式账本的防篡改特性,能有效降低工业互联网中任何单一节点设备被恶意攻击和控制后带来的信息泄露和恶意操控风险。利用区块链技术组建和管理工业互联网,能及时掌控网络中各种生产制造设备的状态以及参与分工协作的各相关方的状态,提高设备的利用率和维护效率,从而能提供更加精准、高效的供应链服务。

3、物联网支付

物联网的快速发展也推动了支付方式的创新,未来支付方式及平台也必然会和物联网有更深层次的结合,“互联网支付”势必会升级到“物联网支付”。现有的系统架构和中心化的商业运作模式将无法支撑物联网时代数据的指数级增长。同时各行业、各设备的数据结构的不一致性、数据信息不联通、数据被恶意篡改、终端数据的隐私保密性等等问题,会进一步阻碍物联网支付的发展。

客户隐私和数据安全是未来最重要的两个课题,物物之间支付的海量数据处理和账务处理,低时延需求等特点要求未来的技术必须是分布式的。区块链的分布式存储,分布式计算,内容分发等技术是数据的指数级增长处理的必然选择。

区块链具有的可溯源,防篡改,数据保护,安全控制等特性,可以提升支付的信用等级。目前,区块链在物联网支付领域比较典型的应用是利用区块链技术,为现有的物联网行业提供一种人对机器或者机器对机器的支付解决方案,并据此建立基于区块链的微支付体系,实现对物联网设备的实时接入支付,有效促进物联网数据的交易与流通。

4、供应链管理

供应链是一个由物流、信息流、资金流等要素共同组成的复杂体系,连接各行业的供应商、制造商、分销商、零售商及用户。未来,物联网中将存在数量庞大的供应链,如何有效管理供应链,建立数据透明、通信流畅、责任明确的信息传递机制是提升供应链效率所面临的重要问题之一。

区块链技术作为一种适用于规模化生产的协作工具,可用于物联网供应链管理,其“去中心化”特性能使数据在交易各方之间公开透明,保证信息流的完整与流畅,这可确保参与各方能及时发现供应链系统运行过程中存在的问题,找到应对问题的方法;其数据不可篡改性和时间戳的存在能很好地运用于解决供应链体系内各参与主体之间的纠纷,实现有效举证与追责;其可追溯性可协助去除供应链内产品流转过程中的假冒伪劣问题。

5、物流与物流金融

区块链在物流和物流金融领域的应用,是当前的一个研究和应用热点。区块链的数字签名和加解密机制,可以充分保证物流信息安全以及寄、收件人的隐私。区块链的智能合约与金融服务相融合,可简化物流程序、提升物流效率。

基于区块链的物流快递是一个比较典型的物联网区块链应用。在快递交接过程中,交接双方需通过私钥签名完成相关流程,货物是否签收或交付只需要在区块链中查询即可。在最终用户没有确认收到快递前,区块链中就不会有相关快递的签收记录,此机制可有效杜绝快递签名伪造、货物冒领、误领等问题。同时,区块链的隐私保护机制可隐藏收、发件人实名信息,从而有效保障用户信息安全。

6、溯源防伪

利用区块链的不可篡改、数据完整追溯以及时间戳等功能建立物品溯源平台,可针对食品、药品、艺术品、收藏品、奢侈品等商品,提供防伪溯源服务。比较典型的应用有:

商品防伪溯源:运用区块链技术搭建防伪追溯能力开放平台,可通过联盟链的方式,实现线上、线下零售商品的身份认证、流转追溯与交易记录等,从而更有效地保护品牌和消费者的权益,帮助消费者提升购物体验。

食品溯源:通过区块链技术与物联网的结合,使整个食品链都有证可查,每一个环节都能追根溯源,从而加强食品的可追溯性和安全性,提升食品供应链的透明度,保障食品安全。

医药溯源:区块链服务的可追溯能力和“去中心化”能力可应用在医药的交易、运输及溯源等方面,用于建立药品需求预测化、采购流程简洁化、库存容量合理化、物流运输高效化的医药服务行业体系,解决供应链上下游之间的信息不透明和不对称难题。

7、智能交通

区块链技术可以在智能交通的诸多领域发挥作用,例如,车证管理、交通收费、道路管理等,主要体现在:

车辆认证管理:利用区块链数据的不可更改特性以及“去中心化”的共识机制,管理和提供车辆认证服务,并可以提供电子车牌号服务。

交通收费管理:使用区块链电子代币支付交通违规罚款、路桥通行费等,实现即时付款,节省管理和运营成本。

道路管理:使用区块链来记录车辆的实时位置,通过区块链平台的“去中心化”服务特性来判断不同区域的交通堵塞的程度,提供区域性的交通协调疏导方案。

8、医疗保健

区块链与医疗保健的结合,特别是电子医疗数据的处理,是当前区块链应用的重要研究热点之一。医疗数据有效共享可提升整体医疗水平,同时降低患者的就医成本。医疗数据共享是敏感话题,是医疗行业应用发展的痛点和关键难题,这主要源于患者对个人敏感信息的隐私保护需求。

区块链为解决医疗数据共享难题提供潜在的解决方案。患者在不同医疗机构之间的历史就医记录可以上传到区块链平台上,不同的数据提供者可以授权平台上的用户在其允许的渠道上对数据进行授权访问。这样既降低了运营成本也解决了信任问题。

区块链在医疗领域的一个比较典型的应用是慢病管理。医疗监管机构、医疗机构、第三方服务提供者及患者本人均能够在一个受保护的生态中共享敏感信息,协调落实一体化慢病干预机制,促进疾病得到有效控制。

9、环保

环保行业通常利用物联网技术建立相关监测系统,实现重点污染源自动监控、环境质量在线监测等功能,但这中间存在着对环保监测设备和监测数据的信任问题。企业在缺乏监管的情况下,可能直接改变设备状态和篡改相关数据。此外,环保数据的共享开放也是难题。

区块链和物联网的融合,可以解决环保监管过程中存在的末端监控、数据有效性低、监控手段单一等问题。应用区块链技术可以确保每个环保监测设备身份可信任、数据防篡改,这样既能够保证企业和机构的隐私,又能做到必要的环保数据开放共享。物联网区块链能够实现不同厂家、协议、型号的设备统一接入,建立可信任的环保数据资源交易环境,助力环保等政策的落地实施。

区块链在环保领域比较典型的应用主要有:

环保数据管理:污染数据从环保监测设备传送到网络过程中存在被篡改的可能性,区块链能为每次监测提供永久性记录,并通过应用加密技术防止篡改,提升数据的可靠性,加强对排污企业的监管。应用区块链技术还可以实现排污全程的数字化跟踪,避免人为因素对排污数据准确性的影响。

一源一档:环保部门使用区块链技术搭建排污企业基础信息库,对备案排污企业所有资料和污染设备进行集中管理,为每个污染源建立对应的档案,并将档案放在区块链上,防止伪造和篡改。同时采用区块链技术强化账户验证机制,防止账户数据被盗窃。

环保税实施:物联网区块链能为环保税的实施提供一种可行的技术方案。区块链技术可以实现数据全网共识和共同维护,与物联网结合可以更准确地采集排污企业的排污数据。

10、能源

能源行业目前存在常规能源产能过剩、新能源利用率和回报率低以及相关基础设施和硬件配置不完备等问题。同时,能源行业普遍采用传统人工运维方式,效率低、成本高,也存在安全风险。另外,能源领域存在的监测计量设备落后、采集数据精确度低、信息孤岛化等问题亦影响着能源行业的发展。运用区块链技术可一定程度上解决上述问题,典型应用主要包括:

分布式能源管理:区块链的分布式结构与分布式能源管理架构具有高度一致性;区块链技术可应用于电网服务体系、微电网运行管理、分布式发电系统以及能源批发市场。同时,区块链与物联网技术融合应用能为可再生能源发电的结算提供可行途径,并且可以有效提升数据可信度。此外,利用区块链技术还可以构建自动化的实时分布式能源交易平台,实现实时能源监测、能耗计量、能源使用情况跟踪等诸多功能。

新能源汽车管理:物联网与区块链融合技术可以提升新能源汽车管理能力,主要包括:新能源汽车的租赁管理、充电桩智能化运营和充电场站建设等。同时亦可以促进电动汽车供应商、充电桩供应商、交通运营公司、商户和市名之间数据共享。

能源交易:通过区块链技术及智能合约,可以为能源交易提供更加便捷的支付方式和信任机制,提高交易效率,降低违约率,保障交易数据的安全,提升能源行业的资金流转率。例如,针对能源批发交易、居民售电、居民使用公共电力交易结算等场景,均可使用物联网区块链技术进行结算,提升交易效率,减少人工错误。

11、农业

国内农业资源相对分散和孤立,造成了科技和金融等服务资源难以进入农业领域。同时,农业用地和农业产品的化学污染泛滥,产业链信用体系薄弱等问题使消费者难以获得安全和高质量的食品。物联网与传统农业的融合,可以一定程度上解决此类问题,但由于缺乏市场运营主体和闭环的商业模式,实际起到的作用还比较有限。这些问题的根源在于在农业领域缺乏有效的信用保障机制。

物联网区块链能够有效解决当前农业和农产品消费的痛点:一方面,依托物联网提升传统农业效率,连接孤立的产业链环节,创造增量价值;另一方面,依托区块链技术连接各农业数字资源要素,建立全程的信用监管体系,从而引发农业生产和食品消费领域革命性升级。比较典型的应用有:

农产品溯源:农产品的生产地和消费地距离远,消费者对生产者使用的农药、化肥以及运输、加工过程中使用的添加剂等信息无从了解,造成了消费者对产品的信任度降低。基于区块链技术的农产品追溯系统,可将所有的数据记录到区块链账本上,实现农产品质量和交易主体的全程可追溯,以及针对质量、效用等方面的跟踪服务,使得信息更加透明,从而确保农产品的安全,提升优质农产品的品牌价值,打击假冒伪劣产品,同时,保障农资质量、价格的公平性和有效性,提升农资的创新研发水平以及使用质量和效益。

农业信贷:农业经营主体申请贷款时,需要提供相应的信用信息,其中信息的完整性、数据准确度难以保证,造成了涉农信贷审批困难的问题。通过物联网设备获取数据并将凭证存储在区块链上,依靠智能合约和共识机制自动记录和同步,提高信息篡改的难度,降低获取信息的成本。通过调取区块链的相应数据为信贷机构提供信用证明,可以为农业、供应链、银行、科技服务公司等建立多方互信的科技贷款授信体系,提高金融机构对农业的支持力度,简化贷款评估和业务流程,降低农户贷款申请难度。

农业保险:物联网数据在支持贷款、理赔评定等场景中具有重要的作用,与区块链结合之后能提升数据的可信度,简化农业保险申请和理赔流程。另外将智能合约技术应用到农业保险领域,可在检测到农业灾害时,自动启动赔付流程,提高赔付效率。

12、车联网

车联网(包括车内网、车际网和车载移动互联网)是物联网的重要应用领域。据不完全统计,中国机动车保有量已超过3亿多辆,这将使得中国将会是全球车联网的主力潜在市场。我国车联网在发展过程中持续受到数据安全和可持续性发展等诸多方面的挑战。区块链技术可促进车联网数据管理、安全与效率等方面的能力提升,主要包括:

车联网的大数据管理:随着接入网络的车辆越来越多,车联网中收集到的驾驶习惯和行为模式数据将成几何级数增加。区块链技术是有效处理这些庞大数据问题的潜在解决方案。

车联网的安全及效率:区块链技术可以被用于解决车联网的安全保障和身份认证问题,相关技术可通过较少的成本投入,在车联网的节点之间建立沟通桥梁,区块链的“去中心化”的共识机制和智能合约等技术可有效提升车联网系统的安全私密性和便捷性。

物联网和区块链这两个技术可谓是当今科技领域的大热门,随着物联网的发展,大量部署在传统数据中心、云内的基础设施(存储、计算、网络)将不可避免部署在边缘和终端设备上,这样做的直接后果就是数据的安全性受到极大挑战。物联网最大的问题是没有落地场景。所以区块链提供的防篡改、分布式的记录保存机制,使其极其适用于解决物联网安全问题,而物联网则给区块链提供了大量的落地场景。所以,区块链和物联网这两大趋势的结合可说是“天作之合”。

(文章来源:创敏科技公众号,侵删)

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