物聯網技術及其應用

文/楊 彬（合肥工業大學智能制造技術研究院）

物聯網技術正快速改變著人們的工作和生活，使人們生活更便捷、更智能，企業的業務模式也因物聯網技術的應用而更加安全高效。

一、物聯網的定義

物聯網意指物物相連，萬物互連，其英文表述為Internet of things，簡稱為IoT，即萬物相連的互聯網，它是互聯網的延伸和擴展，通過各種智能傳感設施與互聯網相融合，實現人、機、物之間隨時隨地的互聯互通。物聯網是指采用紅外感應器、射頻識別設備、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的通信協議，實現對任何物品的互聯、定位、追蹤、實時監測和管理[1]。在此基礎上，人類能夠進行更自動化、專業化、精細化的工作和生活。

二、物聯網的發展

早在1995 年，比爾·蓋茨就曾在《未來之路》一書中提到物聯網一詞，由于當時無線通信網絡及智能傳感系統設備的發展水平限制，該詞并未引起人們的重視。1999年，美國Auto-ID 在射頻識別、互聯網及物品編碼的基礎上，首次提出物聯網的概念，引發了人們對于物聯網的關注。直到2005 年，在突尼斯信息社會世界峰會上，國際電信聯盟才正式明確了“物聯網”的概念[2]，從此揭開了物聯網快速發展的序幕。

三、物聯網的特征

一般認為物聯網有如下三大特征[3]：

全面感知：物聯網主要是通過海量的高精度傳感器和二維碼，隨時隨地采集和捕獲各類物體的動態信息，實現對物體的全面感知。

可靠傳遞：物聯網是互聯網的延伸和擴展，通過各種有線或無線網絡與互聯網相互交叉融合，將感知的海量物品信息和實時數據快速而準確地傳遞出去。

智能處理：物聯網不僅提供了射頻識別技術和海量的傳感器連接，其自身利用云計算、大數據、區塊鏈等新一代人工智能技術，對采集的海量信息進行精準的分析、挖掘和處理，實現對物體自動化、智能化的控制，從而適應不同用戶的需求。

四、物聯網的架構

物聯網體系自上而下一般分為應用層、網絡層和感知層。感知層是由各種傳感器組成，包含溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID 標簽、攝像頭、GPS 等各類感知終端，處于物聯網體系架構的最底層，是物聯網體系中最核心的部分，實現對被感知物體信息的采集、傳輸、加工和轉換等任務，是物聯網識別物體、采集數據信息的來源。網絡層是感知層和應用層的紐帶，是整個物聯網體系的中樞神經系統，主要由各級私有和公有網絡組成，負責將感知層獲取的海量信息安全可靠地傳輸到應用層。應用層位于整個體系架構的最頂層，是物聯網和用戶的接口，通過對感知數據的深入挖掘、精準分析和高效處理，與特定的行業需求相結合，為用戶提供豐富多樣的服務[4]。

五、物聯網的優勢

一般而言，企業決定采用某種新技術主要從效率和生產力兩個最關鍵的激勵因素進行評估。物聯網可以簡化流程和提高工作效率，為企業帶來節省時間、降低成本、節約人力等實實在在的好處。一方面，物聯網技術能夠連接并控制世界各個角落的聯網設備，實現辦公和生產流程的自動化，推動物聯網設備之間實現精準、協同的操作，進一步節約時間，提升工作效率和服務質量。另一方面，生產效率、產量和質量的提升，意味著企業能夠減少業務開支、降低成本、增加利潤、提升投資回報率并增加客戶滿意度，促使公司實現更好更快的發展。

六、物聯網的應用

物聯網技術具有十分廣闊的應用和發展前景，目前已普遍應用于各種行業、各種領域，對社會的發展和人民生活水平的提高起到了巨大的作用。

1.智慧城市

智慧城市主要基于人工智能、物聯網、大數據等先進技術應用到城市的各個領域，改善城市狀況，提升城市品質，推動城市管理更加方便智能，實現人民生活更加便捷美好，進一步提高城市管理水平和管理效率，增加城市居民的幸福感和滿意度。例如，通過電子政務系統和城市各個角落的人臉識別系統，警察可以根據失蹤者的姓名、身高、體重、相貌等個人特征快速地找到這個人在最近一段時間出現的地點和最后出現的地點，為尋找失蹤者提供快速而精準的信息支持。

2.智慧交通

將物聯網技術應用于交通領域將大大緩解和改善目前大中型城市中市內交通擁堵的現狀，進一步提升運輸效率和交通安全性，有利于降低汽車污染和改善大氣環境，提升居民出行的舒適感。例如，利用物聯網技術可以實時獲取周圍路況和停車場車位信息并對車輛進行定位，從而引導車輛實時優化行程，并為智慧停車等方面提供幫助。交通管理部門可以通過物聯網技術實時獲取車輛行程和違法信息，進一步提高交通違法行為判定的精度和準確度。

3.智慧安防

智慧安防是指在傳統簡單人防的基礎上，采用先進的物聯網技術，實現自動化、智慧化、體系化的智能安防，更好地保障居民的人身財產安全和公共安全。例如，基于物聯網技術的消防報警系統，幫助消防單位隨時隨地查看消防信息，盡早發現和快速響應，將火災消滅于萌芽階段，并提供高效的管理手段，增加全體民眾對消防預防工作的重視和落實程度，促進消防安全責任制和體系化。物聯網技術的引入使家庭安全防護變得更加低調和親民，人們較為熟知的家庭版高清攝像頭、智能安全鎖、智能煙感等，就是通過智慧監控APP 實現在手機上更加快速和便捷地查看家庭安全狀況，極大地提升了家庭安防的性能和效率。

4.智慧教育

將物聯網技術引入教育領域，可以為各級教師提供高效率、高質量的網絡教學和教案管理系統，實現云端備課、互動教學、個性化練習和智能評測等豐富的教學功能，幫助師生共同提高教學質量和學習效率。特別是在新冠肺炎疫情期間，在線課堂的使用既滿足了學生的學習進度要求，又起到了保護師生人身安全的作用。同時智慧教育系統采用先進的設計理念，自動化地采集和統計學生各個階段的學習成績，并有針對性地對學生的學習情況和教師的教學效果進行系統分析統計，不斷總結教訓和積累經驗，實現教學質量和教學效果的有效提升。物聯網技術還可以為智慧校園和安全校園提供強大有力的技術保障，如在校園大門、道路、路燈等場所增加高清晰的遠紅外設備，實現對整個校園全方位、無死角的監控和管理。

5.智慧醫療

利用物聯網、大數據、區塊鏈等先進技術，可以實現更清晰、更準確、更直觀、更智能的疾病檢查、病例分析、報告生成及共享，同時也可以實現對病人的實時監控和對醫療資產的實時跟蹤，進一步提高醫院的服務效率和服務質量，提升醫院綜合管理和信息化水平，降低公眾醫療成本。例如，在醫院新生兒管理方面，通過給嬰兒佩戴一個防拆卸物聯網腳環，可以實現對嬰兒的高清監控、實時定位、精準用藥、防偷預警等功能；同時媽媽也可以通過APP 實現母嬰配對功能，母嬰距離超出設定距離，手機將報警，起到安全雙保險的作用。

綜上所述，物聯網通信技術有著廣闊的發展前景，被廣泛應用于各種行業和領域，正悄無聲息地融入和改變人們的生活。物聯網是信息產業發展的一個新的浪潮，是傳統互聯網技術的應用拓展，它將傳統的信息網絡擴展到一個更加廣闊的新世界，已經成為我國乃至全球信息化發展的重要趨勢，必將引領和帶動新一輪信息技術產業的重大變革。