物聯網的發展和應用

湖南省常德市芷蘭實驗學校 肖逸寒

物聯網的發展和應用

湖南省常德市芷蘭實驗學校 肖逸寒

物聯網作為一種信息與通信系統,受到了政府、學界、工業界等廣泛關注.本文首先介紹了物聯網的基本意義和內涵,隨后簡介了物聯網在國內外的發展狀況.最后,展望了物聯網在智能物流、智能交通、智能農業、智能畜牧業、智能家居、智能礦業、智能醫療、智能化工業以及智能防護業等領域的可能應用.

1.前言

隨著社會的不斷發展,科學技術也日新月異.物聯網作為一種新型的信息與通信系統,開始逐步走進我們的視野.物聯網被譽為是繼計算機、互聯網之后的第三次技術革命.然而,目前人們還沒有對物聯網的概念做過一個明確的定義,各類科研工作者的報道是基于各自的見解.如李航[1]和張云霞[2]等人認為物聯網就是將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡.劉志杰[3]認為物聯網是一種傳統的信息通訊網絡對物理世界的延伸.楊震[4]也得到類似于劉志杰的觀點,即物聯網是連接物理的、真實世界的網絡.郭苑等人[5]認為物聯網是智能地將物與物、人與物聯系起來的新型網絡.因而,非常有必要將物聯網的基本定義解釋清楚,了解其基本功能,從而更好的為我們所用.

2.物聯網的基本意義和內涵

物聯網與互聯網的一個根本區別就是物聯網具有直接連接物品、感知和處理物品信息的能力.物聯網的體系架構基本由感知層、網絡層和應用層組成.物聯網作為一種新型的信息與通信系統,不僅具有現有互聯網的信息存儲和傳遞的能力,而且具有物品信息的自動采集和處理能力.其對物品信息的自動采集和處理能力可以用一個簡單的列子來說明:一道簡單的數學題:99!/98!=?.傳統的計算機面對這一問題就無能為力.傳統的互聯網下的計算機通常采用以下的算法,即先通過計算得出99!=99X98X97X96...4X3X2X1,這很顯然超過了它的量程,而物聯網下的計算機具備的人工大腦的機能,發現99!=99X98!,也就是很容易得出99!/98!=99.因此,物聯網的發展極具應用前景和市場規模.

3.物聯網在國內外的發展現狀

3.1 物聯網在美國的發展現狀

美國作為頭號經濟強國,自1999年,物聯網這一概念在美國麻省理工學院問世以來,受到美國各界人士的廣泛關注.2003年,美國沃爾瑪零售商迎來了物聯網的最新應用.2009年,奧巴馬政府進一步加大物聯網在智能電網、智能醫療等領域的投資.最近,美國政府已經明確提出促進物聯網產業發展作為振興美國經濟發展的重要武器.

3.2 物聯網在日本的發展現狀

日本作為二號經濟強國,對物聯網的發展也投入了巨大的人力和物力.2004年,日本啟動了U-Japan計劃,目標是在六年內將日本建設成為一個"泛在網絡社會".隨后,在2009年,日本提出了I-Japan計劃,進一步將信息技術融入電子商務、醫療健康、人才培育等領域.最近,日本進一步提出將物聯網產業與傳統產業融合,實現數字化社會.

3.3 物聯網在韓國的發展現狀

韓國作為一個電子信息強國,對物聯網這一新興產業也投入了大量的人力和物力.2004年,韓國提出了U-Korea計劃,明確提出將韓國建設成全球第一個泛在社會,希望最先到達物聯網這一新興產業的至高點.隨后,韓國啟動了U-City和U-Home等計劃來具體實施.2009年,韓國進一步明確要將物聯網市場作為經濟增長的新動力.2015年,韓國提出將物聯網這一新興高技術產業,作為國家主要的發展戰略目標.在這一些列措施下,目前韓國的物聯網普及率已經居世界首位,其物聯網市場規模超過40億美元.

3.4 物聯網在中國的發展現狀

相比于美日韓等國,我國對物聯網的發展相對滯后,但是對這一技術也積極響應.2006年,國務院提出要重點發展無線傳感器網絡.2009年,溫家寶總理提出要盡快建立感知中國中心.次年,又提出要加快推進三網融合.最近,我國明確了物聯網功能架構和聯網能力等內容,要加大對物聯網核心技術的研究.

4.物聯網的應用

4.1 物聯網在智能物流中的應用

現代的生活已經離不開網購.網購就離不開物流,目前傳統的物流模式是在購物網上選購自己喜歡的商品后,經各個網店店主登記,發貨,然后再經過中轉站接受貨物,通知顧客一取貨碼,使顧客憑取貨碼前來取貨.這樣的物流模式無法及時跟蹤物品信息,對物品信息的錄入和清點也多以手工為主,速度慢且容易出現差錯.如果引入物聯網,就是在商品上標記對應的電子標簽(接受和發射信息的功能),將電子標簽上的信息及時反饋給顧客,讓顧客知道自己的商品到了那里,沿途經歷了什么,何時可以取貨.這種智能的物流不僅節省了人力,更節省了物力和財力.

4.2 物聯網在智能交通中的應用

隨著車輛的日益增加,交通交通壓力越來越大,道路也由原來的兩車道,逐步升級為四車道,甚至是六車道和八車道,同時也提出了單雙號限行策略來緩解交通壓力但是交通擁擠問題依然存在.特別是一些發達的城市紛紛興建地鐵以緩解地上交通.然而縱然在這些努力下,交通事故依然是層不不窮,每年造成數以億計的財產損失.例如:2011年7月23日,溫州境內兩輛動車(D301次列車和D3115次列車)發生追尾,這一車禍就直接造成40人死亡、172人受傷,直接經濟損失近2億萬元.如果物聯網能在交通中獲得廣泛應用,以上的事故就可以完全避免.

4.3 物聯網在智能農業中的應用

對于農業主,在家里就可以及時知道大棚中的溫度、濕度以及二氧化碳的濃度,從而進行有效的調節,進而獲得最佳的收成.而對于科研工作者,可以積極探索溫度、濕度以及二氧化碳等一些列因素對不同農作物的生長的影響,而無需在農作物旁仔細觀察,同時通過物聯網對這些數據的智能處理,最終得出農作物最佳的生長環境.而對于消費者,通過物聯網對這些信息的反饋,可以了解這些農作物的生長環境,從而有效避免食用農藥蔬菜.

4.4 物聯網在智能畜牧業中的應用

近些年來,一些動物攜帶的疾病給我們的生命安全帶來了極大的隱患.豬流感、禽流感以及瘋牛病不斷影響這我們.倘若在剛出生的動物身上設置一個電子標簽,那么這個電子標簽就可以有效記錄它們的生長環境.而消費者可以通過某種識別技術清晰的知道動物的生長環境,是否攜帶疾病.這樣就可以有效防止問題動物肉在市場上的出現,最終避免了疾病的二次傳播.

4.5 物聯網在智能家居中的應用

隨著人類生活水平的不斷提高,人類對自己的生活環境的要求越來越高.如果物聯網能夠及時引入,那么住戶就可以及時覺察到自己生存環境中的空氣狀況以及噪音狀況,特別是對一些剛裝修過的房子中甲醛進行有效監測,觀察是否適于人類居住.此外,對于家用電器植入物聯網就可以對家用電器集中控制,并協調各電器之間的工作.

4.6 物聯網在智能礦業中的應用

中國礦產資源豐富,采礦業也非常發達.然而,在礦業工作中,礦難事故不斷,直接或間接對國家的經濟帶來巨大的損失.如果在礦業中植入物聯網,那么就可以實時對礦井中的環境進行檢測,預判是否可以進行礦業作業.同時,可以對礦井進行動態模擬,預判是否會發生安全事故,何時發生安全事故.

4.7 物聯網在智能醫療中的應用

看病難一直是一個經久不衰的話題,這一現象在農村和偏遠山區尤為嚴重.病人對醫院各部門的不熟悉以及看病流程的復雜化是造成看病難的直接原因.假如醫院有效的植入物聯網,病人在家里就可以依據自己的病癥預判自己應該看那個部門哪個科.同時,網絡一步收費也可有效避免了長時間的窗口排隊.

4.8 物聯網在智能化工業中的應用

化工企業作為一類高污染的企業,其生產環境極其惡劣.因而,對工作的工人們的健康帶來極大的隱患.如果能對這些儀器進行無人的智能調控,進行原料-產品一體化加工,那么就可以避免因人為因素而帶來的安全事故.同時,對化工企業產生的三廢(廢水、廢棄和廢渣)進行監控,智能處理,最終可使化工企業由高污染企業蛻變成為綠色環保的企業.

4.9 物聯網在智能防護中的應用

信息時代,人類的辦公已經離不開計算機,因而計算機中存儲著大量重要的信息.因此,保證計算機的有效工作以及安全就尤為重要.然而,在黑客日益昌盛的今天,各類信息屢屢被盜,對國家和人民造成不小的損失.例如:2017年5月,WannaCry病毒全球肆虐,我國的高校成了重災區,各類文件被該病毒鎖住.只有交了300美元的贖金,這些文件才能解鎖,否則將摧毀這些文件.如果計算機中植入了物聯網,那么物聯網憑借著人工智能就可以自行對異常的病毒進行處理,最終保護各類信息的安全.

5.結束語

物聯網作為一種新型的信息與通信系統,各方面的配置仍然不完善,很多的應用只僅僅是一個基礎階段.但是隨著科技技術的發展和進步,物聯網必將有效的將人與人、人與物、物與物連接起來,從而更好的為人類所服務.

[1]李航,陳后金.物聯網的關鍵技術及其應用前景[J].中國科技論壇,2011,1(1): 81-85.

[2]張云霞.物聯網商業模式探討[J].電信科學,2010,26(4):6-11.

[3]劉志杰.物聯網技術的研究綜述[J].軟件,2013,34(5):164-168.

[4]楊震.物聯網發展研究[J].南京郵電大學學報,2010,12(2):1-10.

[5]郭苑,張順頤,孫雁飛.物聯網關鍵技術及有待解決的問題研究[J].計算機技術與發展,2010,20(11):180-183.

【關鍵性】物聯網;通信系統;自動采集;智能應用