智慧生活場域下物聯網技術創新應用發展探析

宋帥華，簡小虎

（1.西安交通大學，陜西 西安 710049；2.西安理工大學，陜西 西安 710048）

0 引 言

物聯網技術領域作為國家核心戰略產業之一，其產業價值將是互聯網的數十倍，它的發展是我國能否繼續保持經濟高速發展的關鍵因素之一，是決定我國能否成功邁入萬物互聯時代、能否實現社會主義現代化的關鍵因素之一。2021年第十三屆全國人民代表大會提出加快建成具有先進水平的物聯網基礎設施，并在“十四五”規劃綱要中明確提出推動物聯網技術在家居、醫療、汽車等行業全面發展，提升物聯接入、感知、通信能力，要推進智慧城市建設和市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造。因此，創新物聯網技術應用發展，實現萬物互聯，對加快實現全面建成社會主義現代化強國具有重要意義。

1 物聯網技術概述

物聯網基于互聯網與嵌入式系統，是能夠實時連接各物理對象的互聯網，換言之即“物與物之間的互聯網”。它以微處理器作為智慧內核，賦予所有網絡節點、終端、服務器等以無限的智慧能力，能夠實現物聯狀態下各物理對象之間的實時交互。依托于當下社會的網絡通信，智能終端、大數據云平臺、數據接口、智能傳感等技術的發展，物聯網在工業、農業、醫學、環境、交通物流、安全等領域都有著廣泛的應用。物聯網是互聯網與嵌入式系統的高級融合，它具有三大源頭。其一是物聯源頭，即嵌入式系統，使得物聯網和嵌入式系統一樣具有感知能力、控制能力、人機交互以及信息傳輸通道；其二是智慧源頭，通常指嵌入式微處理器，利用微處理器可以進行信號處理、數據分析、命令解碼、建模、接收或發送控制指令、深度學習等復雜的智慧行為，數量龐大的微處理器與嵌入式系統結合，共同構建了物聯網智慧地球；其三是網絡源頭，該源頭將互聯網的虛擬世界延伸到真實世界的物理對象上，使得許多虛擬行為都可以無縫延伸到真實世界，實現虛擬世界與真實世界的交互。得益于互聯網的無限時空與多種接入形式，使得物聯網也具有廣域性的應用特點。

2 物聯網技術創新應用發展研究

2021年4月8日至12日，為獲得物聯網技術在生活中的創新應用與發展情況，以及人們對物聯網技術未來的應用渴望與憂慮，調察了來自全國19個省、自治區、直轄市各年齡段，各行業，各學歷的人群，采取線上掃碼填寫問卷的方式，獲得有效樣本1 040份。

2.1 物聯網技術創新應用的基礎

物聯網技術的創新應用首先要基于穩定的網絡系統之中，才能談其進一步發展，網絡在物聯網中主要承擔著信息的傳輸與同步，是物聯網的基礎。大多數物聯網設備的硬件是由不同廠家提供的，因此網絡要求存在或多或少的差異，基本表現在數據延遲、吞吐量和準確性等方面。根據應用場景的不同，對性能的要求也不同，例如聯網的計費停車廠，計時無需時刻報告，對實時性和數據吞吐量要求相對較低；網絡會議、網上課程等對數據量和實時性要求相對較高；遠程醫療、車聯網等新興應用對網絡實時性、準確性要求非常高。可見，網絡對物聯網的重要性非同一般，基于網絡對于物聯網的基礎性作用，分別調查了生活中的網絡類型使用情況和生活中網絡使用滿意度情況。生活中的網絡類型使用調查結果如圖1所示。

圖1 生活中的網絡類型使用調查結果

通過對生活中的網絡類型使用情況進行調查得出，56.73%的調查對象網絡使用以4G為主，基本能夠滿足當下的日常使用需求，但僅限于某些網絡要求不高的場景；WiFi使用率達28.85%，超過調查對象的25%；選擇5G網絡的調查對象占比為12.5%，低于預設數值，這是由于5G網絡主要利用毫米和厘米波技術，導致信號穿透能力差，較4G而言需要更多的基站，這也將促進未來5G網絡不僅僅應用在手機溝通交流領域，待技術成熟后，更重要的是應用于高實時性、高數據性的物聯網技術發展中。

關于網絡使用滿意度（圖2）的調查發現，對網絡使用基本滿意的調查對象占比高達62.5%，而十分滿意的僅占18.27%。究其原因，一是網絡基站覆蓋不全或受建筑物的阻擋使信號衰減；二是受終端設備硬件性能限制，在網絡接收上存在差異。無論是哪種原因，將直接導致物聯網在建設和應用方面受限，并影響受眾體驗，降低使用滿意度。

圖2 生活中網絡使用滿意度調查結果

2.2 物聯網技術創新應用的場景

伴隨著物聯網技術的飛速發展，其應用在生活中隨處可見，這些技術的轉化使人們的生活方式更加便捷與智能。為探究物聯網技術在智慧生活中的發展狀況，主要從智慧快遞取件、公共交通支付、智能家居操控、多元生活服務等生活場景方面進行了問卷調查。

2.2.1 智慧快遞取件應用場景

對“快遞取件”這一日常行為的調查，結果顯示超70%的地區，尤其是學校、小區等人群高密度聚集區域都能實現“智慧快遞取件”，即菜鳥驛站憑身份碼取件。用戶通過手機身份碼和包裹條形碼同屏掃描取件，免去人工操作，省時省力且準確性高，這也是物聯網給我們帶來的便利之一。手機身份碼取件是物聯網技術背景下智慧物流發展的一次創新，智能化是物流行業必然的發展趨勢，在今后物聯網領域，類似專屬于物的“身份證”也將越來越多，使物品從傳遞到收貨全過程都能通過唯一的身份碼識別?？爝f取件方式調查結果如圖3所示。

圖3 快遞取件方式調查結果

2.2.2 公共交通支付應用場景

城市人群乘坐公交、地鐵時的購票支付手段亦有物聯網的應用。公共交通支付方式調查（圖4）結果表明，超過80%的乘客采用手機二維碼支付，通過安裝在公交或地鐵進站口的嵌入式設備掃描手機電子乘車碼，即可實現乘車扣費，相較于交通卡或現金，更加節約自然資源且省時便捷。許多城市公共交通均開通了電子乘車碼支付方式，反映出物聯網技術發展背景下智慧城市綠色生態建設的創新與探索。

圖4 公共交通支付方式調查結果

2.2.3 智能家居操控應用場景

智能家居是物聯網技術發展的又一大趨勢，問卷中調查了當前普通家庭家居聯網使用情況（圖5）和有無使用終端控制家居的經歷（圖6）。調查顯示，超80%的家庭電視可以聯網，少部分家庭具有可聯網的監控攝像頭、掃地機器人、音箱，其他家居設備包括空調、大門、冰箱、洗衣機、烤箱、電磁爐、微波爐、熱水器等，大量的家居設備都不具有可聯網性。當前市場中大量可聯網智能家居設備如雨后春筍般涌現，但由于家居設備更新換代慢、市場占比較少、價格居高不下等原因，普通家庭選擇可聯網家居的空間狹窄，更換智能家居對于普通家庭來說經濟負擔大，相對于未聯網家居來看，普及率較低，這也成為智慧家庭建設與推進的一大難題。在調查中，超過47%的人有過使用終端控制家居的經歷，說明智能家居發展多年，已在家庭中有所應用，今后會被越來越多的人接受。智能家居是實現智慧家庭建設的關鍵，智慧家庭建設是物聯網技術創新發展的重要組成。萬物互聯的技術雖已不存在技術障礙，但從智能家居應用情況來看，智慧家庭建設仍有很長的路要走，要實現平民化、標準化、規范化還需要各行各業共同推進。

圖5 家庭中家居的聯網使用調查結果

圖6 有無使用終端控制家居的經歷調查結果

2.2.4 多元生活服務應用場景

得益于物聯網技術的發展，生活服務也逐漸變得便利，水、電、燃氣綜合管理系統快速建立，用戶可以在手機上查詢當前余額，進行實時繳費。針對家庭中水、電、燃氣等費用是否可以網上繳納的調查結果（圖7）表明，近80%的區域可以實現全繳納，約14%的區域可部分繳納，僅6%的區域不能實現網上繳納。關于是否有醫院電子病歷的調查問卷結果（圖8）表明，超過50%的人有電子病歷或健康檔案，通過電子病歷，用戶可以實時查看患者基本信息和醫療信息，同時可以實現在線掛號，查看治療用藥記錄及定位跟蹤等。生活繳費及電子病歷的應用是物聯網技術在智慧互聯城市建設和智能數字醫療建設上的創新，如今已成功融入我們的醫療生活。

圖7 是否可以網上繳納水、電、燃氣的調查結果

圖8 是否有醫院電子病例的調查結果

綜上所述，物聯網技術在當前智慧生活中的應用創新發展在移動支付、生活繳費、公共交通等方面雖較為成熟，但仍有發展空間，5G網絡、智慧家庭、智慧城市建設等亟待完善。

2.3 物聯網技術創新應用的社會價值

我國在疫情防控工作中取得了舉世矚目的成就，“健康碼”就是其中之一。就陜西健康碼來看（圖9），依據大數據檢測到的健康狀態，綠碼代表正常，憑碼通行；黃碼代表欠佳，實施7天內隔離；紅碼代表危險，實施14天隔離。健康碼最基本的功能是證明用戶是否感染新冠病毒，但它的作用除報備個人健康狀態外，還能便于后臺掌握用戶的行動軌跡。健康碼極大地縮短了人和信息之間的時間與空間距離，從側面反應出可以利用科技的力量監測疫情、預防疫情、戰勝疫情。此外，健康碼利用物聯網一物一碼技術，賦予物品唯一身份特征，是物聯網產業實現萬物互聯的重要基礎之一。健康碼的使用有助于社會和城市管理實現智能化、智慧化、便捷化，疫情期間更能依據健康碼的不同顏色快速判斷居民健康狀態，實現疫情簡便化、精準化管控，以及“人-機-環境”的協調發展。健康碼是在疫情發生情況下出現的“產品”，是我國進入“數據人”時代的契機與開端，是個人在所在地區出入通行的電子憑證。

圖9 陜西健康碼

人和信息的融合是全球發展的趨勢。健康碼是二維碼的一種，存儲著人的信息，是物聯網的最佳入口。如今，二維碼技術不斷創新，我國已擁有完整自主知識產權的技術標準，二維碼產業鏈也日漸豐富，其應用越來越多的出現在人們的生活中?？梢哉f，二維碼是信息化發展的基礎，是我們進入物聯網時代的先鋒。

3 物聯網技術創新發展趨勢及阻力探析

3.1 創新發展趨勢調查分析

在國家政策的支持和引導下，物聯網技術雖已獲得重要發展和技術突破，但許多技術創新仍不能被應用于現實生活。技術的最終目的是服務于人，人的意愿左右著物聯網技術的發展方向。因此，本問卷調查涵蓋了兩項針對人民群眾關于物聯網未來應用意愿的選項，具體行為意愿和模糊行為意愿。

第一項是物聯網使用具體行為意愿調查（圖10）。具體行為意愿指愿意通過物聯網技術采取具體行為的方式實現具體動作。64.42%的調查對象認為超市購物無需排隊，掃碼支付方便快捷，只需在離開超市時檢測本人手機號即可。62.5%的調查對象認為出行只需檢測人臉即可驗票，這兩種基礎服務最值得推廣；51.92%和53.85%的調查對象認為通過手機或電腦遠程控制家中的家居，實時檢測物體位置信息，實現遠程防護，查詢家中設備的購買信息最實用；網約公交，回家路上通過手機操作家中家電等行為的支持率相對較低。

圖10 物聯網使用具體行為意愿調查結果

第二項是物聯網使用模糊行為意愿調查（圖11）。模糊行為意愿指愿意通過物聯網技術在某方面、某方向實現即將發生行為的想法。該調查結果和第一項調查結果相似。80.77%的調查對象希望物聯網技術應用于日常生活購物，72.12%的調查對象希望物聯網應用于購票驗票和安全領域，74.04%的調查對象認為物聯網用于智能家居更為合適，而得知物品來龍去脈得票率最低，為51.92%。

圖11 物聯網使用模糊行為意愿調查結果

從這兩項調查不難看出，用戶更愿意物聯網技術應用于基礎設施領域。對于消費購物而言，不應當局限于購買某種產品或服務，更應考慮提升消費者的購物體驗，讓消費者享受購物過程。如何將物聯網技術應用于日常生活和購物，以此提升體驗感，將是物聯網發展創新的方向。其次，關于出行購票驗票的系統建設，雖然12306已經實現了掃描人臉或刷身份證的驗票方式，但許多共場所如游樂場、旅游景點、長途客運站等仍采用檢驗紙質票的方式。因此加強人臉數據庫建設，實現數據庫互通，將物聯網技術應用于購票驗票，將是今后物聯網發展的重要方向。此外，智慧家庭、安全防護、智能汽車等仍是物聯網技術領域重要的發展方向。

3.2 創新發展阻力調查分析

物聯網的發展并非一帆風順，調查對象對物聯網技術發展產生的憂慮調查結果（圖12）表明，73.08%的調查對象對物聯網發展的安全性與信息的準確性表示擔憂，約50%的調查對象擔心人們逐漸喪失某些技能，產生物聯網發展的倫理問題，超過40%的用戶擔心當前物聯網產品登錄未統一，需下載多個APP，占用手機內存，增加操作負擔。

圖12 對物聯網技術發展產生憂慮的調查結果

物聯網發展受阻原因為二。其一，物聯網發展的技術難題。物聯網實現基本功能的各項技術雖已取得突破，但技術標準多而雜，不同的企業和國家有不同的技術標準，因此如何建設規范、統一的行業標準，是物聯網技術能否長久發展的基本保障。同時，加強網絡通信與服務器建設是提升物聯網技術響應速度的關鍵。另外，在技術的安全與可靠性方面，個人及家庭信息隱私安全防護還需完善，如果在技術未能確保安全的前提下，將家居、攝像頭等接入網絡意味著家庭信息可能會被非法人員竊取。最后，如何整合功能，實現物聯網生態建設仍是一大難題。其二，物聯網發展的道德倫理問題。如調查中提到的物聯網給人們帶來便利的同時，是否會使人們逐漸喪失一些技能，再如不法分子入侵物聯網系統竊取相關隱私信息等。技術和道德的發展并不是相互孤立的，它們在生活中以各種方式匯合和交叉，社會的進步是技術和道德倫理的共同作用，因此物聯網的創新發展還將受到更多考驗。

4 結 語

隨著城市人口的不斷增加，技術的不斷發展，基于智慧生活場域下的物聯網技術創新應用場景也在逐漸增多。尤其受新冠肺炎疫情的影響，加快了物聯網技術的使用腳步。充分使用物聯網技術可創新智慧城市生態管理模式，利用物聯網技術萬物互聯的特性，使社會向高級形態的智慧社會發展，達到一種數字化、智能化、協同化共生的社會生態系統，將會是我國物聯網技術促進智慧生活發展的主要趨勢。同時，破除創新發展物聯網技術的阻力因素，其一，攻克物聯網發展技術難題；其二，提高公民對待物聯網技術的道德要求及素質要求，為加快我國智慧技術平臺建設、提升治理智慧化水平、大力推進智慧社會建設創造契機。