万物互联时代，气象如何玩转物联网？
物联网被视为继计算机、互联网之后的第三次信息产业浪潮，从进化的视角来看，物联网实际上就是人类社会进化出的“眼睛”。《商业内参》(BIIntelligence)今年发布的《2021年全球物联网发展研究报告》指出，预计到2025年全球物联网设备将超过640亿个，远高于2021年的100亿和2021年的90亿。据预测，到2035年将有超过1万亿个物联网器件能在云端保存传感器数据。
物联网的“寒武纪大爆发”正在来临。
万物互联时代 气象如何玩转物联网？
物联网的前世今生
物联网，顾名思义，就是物物相连的互联网。说来有些不可思议，物联网这个概念的提出最初来源于一款脱销的口红。
上世纪90年代，麻省理工学院教授凯文·艾什顿在宝洁公司做品牌经理时，发现一款棕色的口红总是缺货，但实际上库存里却还有不少。于是他开始思考：如果在口红的包装中内置一种应用了无线射频识别技术(RFID)的无线通信芯片，并且有一个无线网络能随时接收芯片传来的数据，那么零售商们就可以随时知道货架上有哪些商品，并且及时补货。“物联网”这个概念由此提出，凯文·艾什顿也因此被称为“物联网之父”。
RFID是物联网的核心技术之一，并且在第二次世界大战期间就出现了最早的雏形。当时，英国军队利用无线电发射器加上雷达来识别敌军和友军的飞机。2000年后，RFID技术得到大规模应用，基于物流和供应链管理的物联网开始构建起来。“当我们需要把所有‘物’连接在一起的时候，一个重要的问题就是如何判断出谁是谁，而射频识别技术就是为了解决‘唯一性’问题，为每一个‘物’贴上一个独一无二的身份标签。”张明说。
物与物之间除了要相互识别外，还要能进行数据收集和数据交换，这就不得不提到传感器了。这个词乍听之下你可能觉得有点陌生，但事实上我们周围无处不是传感器，比如气象卫星、监控摄像头、无人机等，都可以看作是采集数据的传感器。此外，手机上也有大量的传感器，比如GPS、重力感应器、红外感应器、摄像头、环境光感受器等。从这个意义上来说，手机其实就是一个物联网集成设备。未来，内置丰富传感器的智能手机可以发挥测量仪器的作用，收集气温、大气压和大气潮汐等数据。
除了射频识别和传感器技术外，物联网还包括智能处理和嵌入式技术。根据张明对未来趋势的分析判断，正在迅猛发展的5G技术将成为物联网发展历史上的重大里程碑事件，让“万物互联”从根本上摆脱网络环境的制约，极大地降低物联网的建设成本，并使物联网的服务水平突飞猛进。
总之，真正的物联网是由网络连接的感应器自动捕获、分析数据，自行作出决定，需要机器具备自主学习、自主决策的能力，整个过程不再需要人的干预。
气象+物联网
中国信息通信研究院发布的《2021物联网白皮书》指出，全球物联网产业规模由2008年的500亿美元增长至2021年的1510亿美元。在连接数快速增长和梅特卡夫定律的作用下，物联网在各行业的新一轮应用已经开启，落地增速加快，物联网在各行业数字化变革中的赋能作用已非常明显。
气象行业作为大数据的应用者，较早地接受了物联网的赋能。在一些发达国家，物联网技术已被广泛应用于气象监测预警、气象预报、气象信息传输和气象服务等各个层面。例如，美国应用物联网技术，已实现全自动地面观测。2012年6月，美国国家天气局成功应用物联网技术研发了无线紧急预警系统。该系统可根据恶劣天气经过的路径确定受影响区域，以此搜寻该区域内所有手机发出的信号，自动匹配发送人群，既提高了预警准确性，又避免了信息扰民。日本气象厅于2007年就建成了基于物联网的地震感知预警系统。
韩国气象厅采用RFID技术来监测天气变化，通过布设无线感应器，建立自动天气系统，实现对温度、气压、湿度、风、沉淀物、降雪、可视性、云层、地表地下温度等要素的实时监测和天气系统的追踪，有效提高了气象服务能力和保障水平。
“在国内，物联网技术已应用到气象信息监测、气象信息发布服务和专业气象服务等领域，并初步开发了部分应用系统和产品。”李建邦说。
目前，中国气象局气象探测中心正在研发下一代地面观测系统，这就是基于物联网技术的一个典型应用。该系统采用了具备嵌入式系统的全数字智能传感器和具备网络管理功能的智能集成处理器作为控制节点，在台站级组网上采用“紫蜂”(Zigbee)短距离无线通信方式，远距离通信则采用高速移动通信网络，配套辅以智能云计算平台。这套系统使得网络中的每一个传感器节点均可进行远程管理、升级和维护。同时，节点之间的数据可以通过相互“订阅”的方式实现台站间质量控制。
物联网将手机、车辆甚至雨伞等物件的潜力完全释放了出来，使其一一成为获取天气数据的手段。各种各样的传感器很快就将遍布各个角落，这意味着天气数据将无处不在。“物联网的发展最终将彻底改变气象行业。”张明说，在物联网设备急剧增加并相互连接的条件下，获取气象数据的渠道将被前所未有地拓宽，气象观测数据的质量和精度也将得到前所未有的提升。
物联网与人工智能、云计算、区块链
不管一个人的能力有多强，他都只能观察到事物的某些切面，并且其观察范围主要限于人体感官所能达到的区域。要想获得宏观视角甚至“上帝视角”，我们就需要不断拓展自身的感知能力，让“触角”不断延伸。物联网最大的作用之一就是让人类社会拥有了“上帝视角”，极大地拓展了人类的感知能力，开辟了信息采集的新维度。
如果说物联网是人类社会进化出的“眼睛”，那么人工智能就是“大脑”。气象数据当前总量大约为23PB，仅每天产生的数据量就达几十个TB。事实上，这样体量的数据已经让气象工作者疲于应对，很多数据的价值根本没时间去挖掘。
试想一下，当物联网设备的数量达到千万级甚至亿级时，其产生的数据量将庞大得让人难以想象，之前的数据量根本无法与之同日而语。这时，运用人工智能来处理传感器数据几乎就成为唯一选择。
此外，如此海量的数据如果全部部署到业务端或本地，那么所花代价将随搬迁数据体量的倍增而呈几何倍数增长，原本已因系统过多而不堪重负的业务单位将雪上加霜。云计算可以将业务系统所需要的一切资源部署在云端，而人工智能就可以直接在“云”上处理海量气象数据。
更为重要的是，在海量气象数据的“喂养”下，人工智能成长的速度也将惊人的快。届时，“超级人工智能”或许就将出现，这种技术就会变成超级智力。最终，机器的智力会超过人类的集体智力。
“物联网与人工智能、云计算的发展是密不可分的，三者就像打开气象宝藏的三把钥匙一样，只有同时拧动才能开启宝藏之门。单纯把物物相连的意义非常有限，只有让这种连接变得智能才能将物联网的潜能完全释放出来。”张明说。
然而，物联网当前面临的最大问题之一就是信息安全问题，一旦被黑客或病毒侵入，后果将不堪设想。好在，具有高透明、可追溯和防篡改特性的区块链为这个问题提供了很好的解决方案。气象数据一旦上链，上链的时间和内容均是公开透明的，且一旦上链便难以篡改，上链的内容也将逐步具有法律效力，因此可溯源追责，这就为不同机构进行数据交换和共享提供了信任基础，用技术解决了信任和安全问题。
“物联网和区块链技术结合会产生区块链物联网，而区块链物联网可以大幅降低安全风险。”陈钻说，更为重要的是，区块链作为一种交易处理工具对物联网而言是革命性的创新，许多人机交互会被机器间基于规则的交互取代。
此外，成功的物联网解决方案必然有强大的价值主张，物联网中的每一个设备都可以充当独立的商业主体，以极低的交易成本与其他设备共享能力和资源。可以想象通过基于区块链的智能合约和智能账本等技术，我们可以使得每部气象物联网中的观测设备都转变为拥有者和用户之间的交易点和经济价值创造点。物联网和区块链技术结合所促成的一系列变革将使得物理世界像数字世界一样流动、个性化和高效。
随着计算机技术、信息技术、网络技术的迅速发展( 主要是云计算和现代网络技术的发展) ，世界各地、各行业、各单位每天都产生包括数字、文字、视频、音频等在内的海量信息，这些海量信息统称为大数据。在大数据的海洋中，利用“沙里淘金”的技术把有用数据提炼分拣出来，是大数据应用的重要内容之一。大数据应用技术大致可分为以下步骤: 数据库的搜集和挖掘，数据质量的甄别和校正，信息的处理( 数学模型的建立和校正) ，大数据的分析与成果的形成。自2021年大数据概念兴起至今，运用物联网端设施对数据库的搜集技术已经成熟，并且大数据是最先在气象中使用的，通过大型计算机的运算以及过去60年的气象数据，建立识别天气的模型，然后将这些模型与当前的气候条件进行比较，再运用预测性分析进行天气预报。
在万物互联的时代，气象大数据在大规模的收集与应用，气象数据是最用以与平衡领域产生交集和应用的大数据，例如旅游、农业、大健康等等。
以气象大数据和农业的应用为例，气象物联网大数据在农业领域的应用推动农业向“精准”和“智慧”方向发展。
1.农场气象实时监测，极端气象及时预报
实时监测空气温湿度、光照、降雨量、风速、风向、大气压力、气体浓度等数据，并通过设定相关报警阈值，实现即时报警，精准控制种植环境指标。
根据卫星数据，系统可预报未来72小时气象，24小时极端天气、降水概率、大风等异常气象预警，提醒用户及时做好防灾防险准备。
2.土壤墒情精准监测，异常情况快速预警
实时监测土壤水张力、土壤温湿度、水位、溶氧量、pH值等。
通过设定报警阈值，当土壤数据异常时，如湿度过高，系统自动发出预警消息提醒工作人员。
3.远程掌握田间虫情，无公害诱捕杀虫
系统可实现害虫类别自动分类及计数，并自动进行无公害诱捕杀虫，减少农药的使用
通过高清摄像机采集虫情图像，可远程查看田间虫情，并制定防治措施。
4.作物长势监测，突发情况可自动转向紧急录像
高清摄像头可720度旋转、拉近、拉远，查看园区实时生产情况；
发生预警时，摄像头可自动转向到预警点紧急录像，不放过任何异常；
可对视频进行截图，无需另外安装相机进行拍摄。
