淺談物聯網技術的發展與應用

時代兒揚州大學物理科學與技術學院

淺談物聯網技術的發展與應用

時代兒
揚州大學物理科學與技術學院

物聯網實現了物品與網絡的連接，具有識別、管理和控制等功能。如今正是物聯網蓬勃發展的時代，該技術的使用和發展能為人類生活和生產帶來極大的便捷。本文將從技術和應用兩個層面來闡述物聯網，同時對物聯網發展的重大意義進行探討。

物聯網；技術結構；應用；發展

1　引言

物聯網是在互聯網、電信網、廣播電視網的基礎上延伸和擴展形成的，能夠實現人與物、物與物之間的溝通連接，使物體變得更加智能化。物聯網主要包括兩類：一類不僅體積小，而且儲存小，運算能力并不強，只能實現小物體之間的互聯，另一類是可以實現智能終端的互聯，能夠實現智能化。目前，物聯網通過物物互聯和長期記錄大量數據，讓人可以觸及到本來到達不了的功能和領域。物聯網在世界上不同的國家和科技巨頭企業有不同的發展模式，如德國工業4.0、中國互聯網+，思科倡導萬物互聯，IBM所提出的“智慧地球”等。本文將簡要介紹物聯網技術體系架構及關鍵技術，詳細論述物聯網的五個實際應用，并分析物聯網對人類生活、生產方式甚至整個中國經濟所起到的積極作用。

2　物聯網技術體系架構及關鍵技術

2.1物聯網技術體系架構

物聯網可以分為感知層、網絡層和應用層三部分。感知層是通過傳感器、RFID、GPS、自組織網絡、傳感器網絡來實現對物體的信息采集、捕獲和識別；網絡層是利用現有的互聯網、通信網絡、廣電網絡等，實現數據的傳輸。而應用層是使用云計算、數據挖掘、分布式計算、中間件等技術實現對物品的自動控制與智能管理。

2.2物聯網關鍵技術

物聯網的關鍵技術包括感知層關鍵技術、網絡層關鍵技術、應用層關鍵技術、物聯網共性技術和安全可信網絡構建技術。感知層由傳感器構成,可以識別物體和采集信息，包括溫度傳感器、RFID標簽和讀寫器、GPS等。由互聯網、網絡管理系統和云計算平臺等組成的網絡層能對感知層獲取的信息進行傳遞和處理。而作為物聯網和用戶接口的應用層則是實現物聯網的智能應用。QoS技術、設備管理技術、分布式信息處理和分布式資源管理技術、網絡虛擬化技術，內容聚合技術等屬于物聯網共性支撐技術。物聯網的安全在包含信息保密安全的同時，還增加了信息的真偽鑒別方面的安全。

3　物聯網的發展及應用

3.1物聯網的發展

1999年美國麻省理工學院的Ashton教授首先提出了物聯網這個概念。在2005年11月國際電信聯盟在突尼斯信息社會峰會上發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》中正式提出了物聯網概念。工信部總工程師朱宏任在中國工業運行2009年夏季報告會上表示，“物聯網”是傳感器和現有“互聯網”相銜接的新技術。同年8月，時任國務院總理提出“感知中國”以來，物聯網受到了全社會的極大關注，我國也采取了一系列對策措施重視物聯網技術的發展。該年歐盟委員會也正式出臺多項權威文件，發布了《歐盟物聯網行動計劃》。在2016年的國際消費電子展上，三星電子總裁兼CEO尹富根提出“物聯網不是趨勢，它是現實。”同年3月的阿里物聯網生態峰會上，阿里巴巴集團CEO張勇則表示“互聯網后的下一個風口是物聯網，從未來視角看現在，物聯網會讓產業發生根本性變化，每個產品都會是智能終端，可以和用戶產生化學反應。”雖然物聯網現在還處在非常早期的階段，但是暴風雨即將來臨。

據國際權威機構估算，未來20年內工業互聯網的發展至少能夠給中國帶來約3萬億美元的GDP增量。物聯網規模將會遠超移動互聯網，是下一個萬億元規模的產業。Gartner預測：在2020年，物聯網設備的數量將達到250億臺左右，與物聯網相關的邊際收益或能達到2630億美元。

3.2物聯網的應用

物聯網將信息與通訊技術充分地應用到各行各業，將傳感器嵌入到電網、橋梁、汽車、家電、建筑等物體中，通過網絡實現智能物體的互聯與信息采集，利用云計算平臺實現海量數據的高效處理，有效共享設備、信息、服務等資源。物理網絡與社會網絡的融合最終會在未來實現，將大幅提高人們生產和生活的智能化水平，也勢必會推動未來經濟的發展。下面將舉例目前物聯網在應用上的成果。

3.2.1智能家居

面對傳統家具行業的競爭，智能家居將成為打破現狀的突破口。物聯網智能家居是將無線物聯網技術和智能家居有機結合。有研究機構發布報告預測：未來幾年全球智能家居設備和服務市場將迅速增長，到2018年市場規模將達680億美元。國內外各巨頭及創新型創業公司如谷歌、蘋果、三星、華為、BAT以及以歐瑞博等創業型公司為代表的科技力量聞訊而來。歐瑞博CEO王雄輝認為，智能家居在三年內會有很大突破和發展，不同產品將實現跨平臺互聯互通，通過智能家居“服務云”的方式來打通，最終會實現一個APP來統管控不同品類和不同品牌的智能家居產品。例如連接到車庫大門的智能恒溫器能獲知正在回家的人，并按照個人偏好啟動暖氣或空調。今年的CES上也出現了大量的智能家居產品，例如三星配備超大觸摸屏的冰箱、VR頭戴設備、嬰兒汽車座椅等等。

3.2.2人工智能

我們現在正處在弱人工智能的時代，即在特定領域等同或者超過人類智能或效率的機器智能，能夠感知周圍環境并作出相應反應，例如谷歌正在測試的無人駕駛車。手機也充滿了弱人工智能系統，包括和Siri聊天，導航，查詢天氣等。此外還有智能室溫調節、垃圾郵件過濾器、上網時電商網站產品推薦、社交網站好友推薦、網購時“買這個商品的人還購買了”推薦，其實都是收集數百萬用戶行為從而產生信息的弱人工智能。2016年3月，谷歌Al?phaGo人工智能系統與李九段的世紀之戰，最終以人工智能4:1戰勝李世石先生落幕，而這掀起了一股人們對人工智能前所未有的關注。雖然人工智能系統在這一次人機大戰中獲勝，但目前人工智能的能力還有限，預計將在未來5到10年獲得巨大發展，尤其在物聯網覆蓋到更多應用場景后，世界將會被人工智能所包圍。目前科技界最熱門的領域當屬人工智能，谷歌、Facebook、微軟、IBM等國際巨頭以及國內以BAT代表的互聯網巨頭，甚至歐美的發達國家也都致力于人工智能計劃。

3.2.3可穿戴設備

Apple Watch、谷歌眼鏡等可穿戴設備在近幾年開始盛行。根據IDC預計，2016年全球可穿戴設備出貨量可達1.10億部，2019年出貨量將會超2億，2020年出貨量或至2.371億部。可穿戴設備市場經過兩年快速發展卻依然處于早期發展階段，然而資本、創業者或是巨頭們依然熱衷于可穿戴設備。在今年CES參展上，超過150家公司展示了可穿戴產品的相關產品，可穿戴設備企業數量已突破了歷史。盡管在Apple Watch，谷歌眼鏡發行之初不乏有爭論聲，但可穿戴設備已經越來越普及，在不久的未來它有可能會成為一種主流的產品形式。

3.2.4智慧醫療

智慧醫療是一種以患者數據為中心的醫療服務模式，主要分為數據獲取、知識發現和遠程服務三個階段。傳感器和醫療設備所產的龐大數據超出了傳統數據庫技術管理和處理能力，因此借助云端進行大規模運算。據了解，機智云平臺目前已為超過400萬臺設備提供了數據支撐，以預防老年人跌倒而設計的一款設備會以每秒100次的頻率來采集10多個維度的身體動作數據，通過這些原始數據的分析來識別老人跌倒前可能發生的細微的行動姿態變化，從而起到預防作用。由此可見，物聯網把傳感器，大數據，人工智能完美結合在了一起。

3.2.5車聯網

車聯網是由車輛位置、速度和路線等信息構成的巨大交互網絡。在今年CES的主題演講中演示了這樣的一個場景：開車出門時，向車庫的車下指令“來接我！”車就自動開出并準確停在大門口。汽車在車聯網的運用中成為了最大的移動終端。在GPS、RFID、傳感器、攝像頭圖像處理等裝置的配合下，車輛能夠采集自身環境和狀態的信息；通過互聯網技術，所有的車輛可以將自身的各種信息傳輸匯聚到中央處理器；利用計算機技術，分析和處理大量車輛的信息以獲得不同車輛的最佳路線，并實現及時匯報路況和安排信號燈周期等功能。預計2020年，90%的汽車將會聯網，聯網的汽車將極大的增強車內的娛樂功能，自動駕駛，及嵌入式系統市場。

4　物聯網的意義

物聯網是新一代信息技術高度集成和綜合應用，也是我國戰略性新興產業的重要組成部分。未來將會形成全方位、立體式、高覆蓋的物聯網絡，智能硬件、人工智能、大數據、機器人等領域也將迎來更多創新的機會，從而創造更多新的商業價值。從物聯網的發展前景獲悉，我國物聯網已經形成了較好的產業基礎，在很多行業已發揮積極的效果。在互聯網+時代下的物聯網，將深度融合并滲透傳統企業，通過變革進而帶動億萬級的產業發展。同時，物聯網也能為人類建立與物體進行溝通的智能系統，使生活更智能化。毫無疑問，物聯網時代的來臨將會使得人類的生活發生翻天覆地的變化，在各方面的共同努力之下，物聯網技術一定能對中國整個經濟起到積極的推動作用。

5　結語

本文從物聯網的概念出發，簡要介紹了物聯網技術體系架構及物聯網關鍵技術，詳細論述了物聯網的發展及五個重要的實際應用領域，并分析了物聯網對人們的生活、生產方式甚至中國整個經濟起到的積極作用。

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