中國的大規(guī)模南水北調工程是一次工程學上的壯舉，令全世界嘆為觀止。這一項目共開鑿了3條人工運河，每條長度超過1000公里，3條運河如今分處于不同的完成階段，負責把水從中國多雨的南方地區(qū)運到干旱的北方地區(qū)。
 

 
　　運河上安裝的聯(lián)網傳感器包括：攝像機(左)、入侵檢測傳感器(右上)和水位傳感器(右下)。
 
　　南水北調的中線工程，一直由龐大到令人驚嘆的物聯(lián)網網絡默默監(jiān)控。1400公里的水道上散布著10萬多個傳感器，連接著丹江口水庫與京津兩地。在過去的一年中，這些傳感器一直在掃描中線運河的結構損壞，跟蹤水質和流速，同時監(jiān)視運河的入侵者們——無論是人類還是動物。
 
　　該系統(tǒng)每日惠及5000多萬人，這還沒算上運河沿岸的居民，系統(tǒng)物聯(lián)網網絡技術總監(jiān)楊旸說到，他同時也是中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所無線傳感網與通信重點實驗室的實驗室主任。楊旸介紹到，他們在該物聯(lián)網工程中積累的成功經驗可以被應用到其它大規(guī)模基礎設施項目中，比如南水北調的東西線工程，也可以應用到摩天大樓玻璃外墻監(jiān)控等相對較小的工程中。
 
　　這一物聯(lián)網工程規(guī)劃始于2012年。楊旸和他的團隊，包括國科學院物理系副教授張武雄博士，花了兩個星期的時間勘察了運河全段，對需求做出評估。
 
　　他們發(fā)現(xiàn)了許多嚴峻的挑戰(zhàn)。運河流經的區(qū)域屬于地震多發(fā)區(qū)，自然災害非常容易損害基礎設施建設。需要人為控制水流以避免浪費水資源。還需要定期檢查水質，以確保污染物或毒素不會進入城市飲用水供應系統(tǒng)。在一些地區(qū)，當?shù)卮迕駮郎匣h笆釣魚或在水中游泳，這些行為造成了安全隱患。
 
　　楊旸及其團隊將面臨的挑戰(zhàn)分為三大類：基礎設施、水質和安全。經過一番討論后，他們決定在運河沿線安裝130多種不同類型的聯(lián)網傳感器?；A設施傳感器被嵌入在運河附近的土地中、混凝土護坡和橋梁中，以及用來控制水流的50座水壩中，用來測量應力、應變、振動、位移、土壓力和滲水等參數(shù)。
 
　　測量水質和流速的探頭被安裝在橋梁底架的鋼支撐柱上。運河沿線每隔500米安裝有一個攝影機。
 
　　這些傳感器帶來了一個問題：收集到數(shù)據之后，如何將它們發(fā)送出去？雖然運河的一些路段可以用光纖互聯(lián)網來連通，但不是所有區(qū)域都如此，且一些地方位置偏遠，那里的蜂窩網絡服務時好時壞，或根本就不存在。為了解決這個問題，楊旸和他的團隊開發(fā)了所謂的智能網關(Smart Gateway)，從本地傳感器連續(xù)接收數(shù)據，然后使用當前可得的任何信號將其傳輸?shù)皆品掌鳌＿@種云服務器可能是光纖、以太網、2G、3G、4G、Wi-Fi或ZigBee。
 
　　智能網關可以學習與云服務器的連接的可用性。在成功傳輸一次之后，它在下一次就會跟蹤該網絡，不成功再嘗試使用另一個網絡。張武雄說。
 
　　智能網關會定期向最近的服務器發(fā)送數(shù)據，它可能是運河沿線的47個區(qū)域分支服務器中的任何一個。在正常情況下，傳輸時間間隔為5分鐘、32分鐘或每天一次，這取決于該地區(qū)的位置和水資源情況。如果發(fā)生地震或化學泄漏等特殊事件，數(shù)據將被即時連續(xù)地發(fā)送到云端。數(shù)據將在云端被存儲起來，或被轉發(fā)到五個管理服務器(位于丹江口水庫和北京之間的幾個省級城市)中的任意一個，最終到達北京的主服務器中心。
 
　　楊旸和他的團隊設計了一個網頁平臺和用戶界面，允許服務器站的工作人員通過網站讀取數(shù)據，并對任何類型的警報作出響應，也使北京的中央管理團隊能夠隨時了解遠程站點的最新情況，并及時做出正確的決策。張武雄說，由于該網絡是與萬維網相隔離的，因而受到外部黑客攻擊的風險更小。
 
　　“對我來說，這是物聯(lián)網在關鍵基礎設施應用方面的一個絕佳案例”。IEEE 物聯(lián)網活動委員會主席兼互聯(lián)網安全咨詢公司Open Tech Works總裁Adam Drobot說道。“你在一開始就建立好防護措施，不用事后再亡羊補牢”。
 
　　楊旸說，南水北調工程所面臨的最大挑戰(zhàn)，是在黃河下方建造一條長約4公里、直徑約7米的巨大隧道。他希望最終可以利用水下機器人來更有效和高效地對其進行監(jiān)測。
 
　　楊旸還致力于將更多在實驗室開發(fā)的物聯(lián)網技術轉變成新的產品和服務。例如，他的團隊正在開發(fā)一個物聯(lián)網網絡，用來監(jiān)控摩天大樓玻璃幕墻的完整性。如果玻璃面板變得脆弱或出現(xiàn)裂縫，物聯(lián)網就能夠感覺到并通知維修人員，還可以告知他們所需更換的玻璃面板的確切大小和形狀，從而面板破裂或掉落之前進行維修。
 
　　現(xiàn)在，傳感器正變得越來越豐富，技術手段也越來越多樣，智能化環(huán)境的發(fā)展空間也會越來越大，楊旸如是說。