時(shí)代兒揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

時(shí)代兒
揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，具有識(shí)別、管理和控制等功能。如今正是物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，該技術(shù)的使用和發(fā)展能為人類生活和生產(chǎn)帶來極大的便捷。本文將從技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)層面來闡述物聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大意義進(jìn)行探討。

物聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；發(fā)展

1　引言

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展形成的，能夠?qū)崿F(xiàn)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(lián)網(wǎng)主要包括兩類：一類不僅體積小，而且儲(chǔ)存小，運(yùn)算能力并不強(qiáng)，只能實(shí)現(xiàn)小物體之間的互聯(lián)，另一類是可以實(shí)現(xiàn)智能終端的互聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。目前，物聯(lián)網(wǎng)通過物物互聯(lián)和長(zhǎng)期記錄大量數(shù)據(jù)，讓人可以觸及到本來到達(dá)不了的功能和領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)在世界上不同的國(guó)家和科技巨頭企業(yè)有不同的發(fā)展模式，如德國(guó)工業(yè)4.0、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+，思科倡導(dǎo)萬物互聯(lián)，IBM所提出的“智慧地球”等。本文將簡(jiǎn)要介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)論述物聯(lián)網(wǎng)的五個(gè)實(shí)際應(yīng)用，并分析物聯(lián)網(wǎng)對(duì)人類生活、生產(chǎn)方式甚至整個(gè)中國(guó)經(jīng)濟(jì)所起到的積極作用。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三部分。感知層是通過傳感器、RFID、GPS、自組織網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的信息采集、捕獲和識(shí)別；網(wǎng)絡(luò)層是利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。而應(yīng)用層是使用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、分布式計(jì)算、中間件等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的自動(dòng)控制與智能管理。

2.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括感知層關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)和安全可信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)。感知層由傳感器構(gòu)成,可以識(shí)別物體和采集信息，包括溫度傳感器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、GPS等。由互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成的網(wǎng)絡(luò)層能對(duì)感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理。而作為物聯(lián)網(wǎng)和用戶接口的應(yīng)用層則是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。QoS技術(shù)、設(shè)備管理技術(shù)、分布式信息處理和分布式資源管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，內(nèi)容聚合技術(shù)等屬于物聯(lián)網(wǎng)共性支撐技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的安全在包含信息保密安全的同時(shí)，還增加了信息的真?zhèn)舞b別方面的安全。

3　物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及應(yīng)用

3.1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院的Ashton教授首先提出了物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念。在2005年11月國(guó)際電信聯(lián)盟在突尼斯信息社會(huì)峰會(huì)上發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中正式提出了物聯(lián)網(wǎng)概念。工信部總工程師朱宏任在中國(guó)工業(yè)運(yùn)行2009年夏季報(bào)告會(huì)上表示，“物聯(lián)網(wǎng)”是傳感器和現(xiàn)有“互聯(lián)網(wǎng)”相銜接的新技術(shù)。同年8月，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理提出“感知中國(guó)”以來，物聯(lián)網(wǎng)受到了全社會(huì)的極大關(guān)注，我國(guó)也采取了一系列對(duì)策措施重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。該年歐盟委員會(huì)也正式出臺(tái)多項(xiàng)權(quán)威文件，發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》。在2016年的國(guó)際消費(fèi)電子展上，三星電子總裁兼CEO尹富根提出“物聯(lián)網(wǎng)不是趨勢(shì)，它是現(xiàn)實(shí)。”同年3月的阿里物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)峰會(huì)上，阿里巴巴集團(tuán)CEO張勇則表示“互聯(lián)網(wǎng)后的下一個(gè)風(fēng)口是物聯(lián)網(wǎng)，從未來視角看現(xiàn)在，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)讓產(chǎn)業(yè)發(fā)生根本性變化，每個(gè)產(chǎn)品都會(huì)是智能終端，可以和用戶產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。”雖然物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在還處在非常早期的階段，但是暴風(fēng)雨即將來臨。

據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)估算，未來20年內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至少能夠給中國(guó)帶來約3萬億美元的GDP增量。物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模將會(huì)遠(yuǎn)超移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，是下一個(gè)萬億元規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。Gartner預(yù)測(cè)：在2020年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達(dá)到250億臺(tái)左右，與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的邊際收益或能達(dá)到2630億美元。

3.2物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)將信息與通訊技術(shù)充分地應(yīng)用到各行各業(yè)，將傳感器嵌入到電網(wǎng)、橋梁、汽車、家電、建筑等物體中，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能物體的互聯(lián)與信息采集，利用云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效處理，有效共享設(shè)備、信息、服務(wù)等資源。物理網(wǎng)絡(luò)與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的融合最終會(huì)在未來實(shí)現(xiàn)，將大幅提高人們生產(chǎn)和生活的智能化水平，也勢(shì)必會(huì)推動(dòng)未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。下面將舉例目前物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用上的成果。

3.2.1智能家居

面對(duì)傳統(tǒng)家具行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，智能家居將成為打破現(xiàn)狀的突破口。物聯(lián)網(wǎng)智能家居是將無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能家居有機(jī)結(jié)合。有研究機(jī)構(gòu)發(fā)布報(bào)告預(yù)測(cè)：未來幾年全球智能家居設(shè)備和服務(wù)市場(chǎng)將迅速增長(zhǎng)，到2018年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)680億美元。國(guó)內(nèi)外各巨頭及創(chuàng)新型創(chuàng)業(yè)公司如谷歌、蘋果、三星、華為、BAT以及以歐瑞博等創(chuàng)業(yè)型公司為代表的科技力量聞?dòng)嵍鴣?。歐瑞博CEO王雄輝認(rèn)為，智能家居在三年內(nèi)會(huì)有很大突破和發(fā)展，不同產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)互聯(lián)互通，通過智能家居“服務(wù)云”的方式來打通，最終會(huì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)APP來統(tǒng)管控不同品類和不同品牌的智能家居產(chǎn)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(gè)人偏好啟動(dòng)暖氣或空調(diào)。今年的CES上也出現(xiàn)了大量的智能家居產(chǎn)品，例如三星配備超大觸摸屏的冰箱、VR頭戴設(shè)備、嬰兒汽車座椅等等。

3.2.2人工智能

我們現(xiàn)在正處在弱人工智能的時(shí)代，即在特定領(lǐng)域等同或者超過人類智能或效率的機(jī)器智能，能夠感知周圍環(huán)境并作出相應(yīng)反應(yīng)，例如谷歌正在測(cè)試的無人駕駛車。手機(jī)也充滿了弱人工智能系統(tǒng)，包括和Siri聊天，導(dǎo)航，查詢天氣等。此外還有智能室溫調(diào)節(jié)、垃圾郵件過濾器、上網(wǎng)時(shí)電商網(wǎng)站產(chǎn)品推薦、社交網(wǎng)站好友推薦、網(wǎng)購時(shí)“買這個(gè)商品的人還購買了”推薦，其實(shí)都是收集數(shù)百萬用戶行為從而產(chǎn)生信息的弱人工智能。2016年3月，谷歌Al?phaGo人工智能系統(tǒng)與李九段的世紀(jì)之戰(zhàn)，最終以人工智能4:1戰(zhàn)勝李世石先生落幕，而這掀起了一股人們對(duì)人工智能前所未有的關(guān)注。雖然人工智能系統(tǒng)在這一次人機(jī)大戰(zhàn)中獲勝，但目前人工智能的能力還有限，預(yù)計(jì)將在未來5到10年獲得巨大發(fā)展，尤其在物聯(lián)網(wǎng)覆蓋到更多應(yīng)用場(chǎng)景后，世界將會(huì)被人工智能所包圍。目前科技界最熱門的領(lǐng)域當(dāng)屬人工智能，谷歌、Facebook、微軟、IBM等國(guó)際巨頭以及國(guó)內(nèi)以BAT代表的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，甚至歐美的發(fā)達(dá)國(guó)家也都致力于人工智能計(jì)劃。

3.2.3可穿戴設(shè)備

Apple Watch、谷歌眼鏡等可穿戴設(shè)備在近幾年開始盛行。根據(jù)IDC預(yù)計(jì)，2016年全球可穿戴設(shè)備出貨量可達(dá)1.10億部，2019年出貨量將會(huì)超2億，2020年出貨量或至2.371億部?？纱┐髟O(shè)備市場(chǎng)經(jīng)過兩年快速發(fā)展卻依然處于早期發(fā)展階段，然而資本、創(chuàng)業(yè)者或是巨頭們依然熱衷于可穿戴設(shè)備。在今年CES參展上，超過150家公司展示了可穿戴產(chǎn)品的相關(guān)產(chǎn)品，可穿戴設(shè)備企業(yè)數(shù)量已突破了歷史。盡管在Apple Watch，谷歌眼鏡發(fā)行之初不乏有爭(zhēng)論聲，但可穿戴設(shè)備已經(jīng)越來越普及，在不久的未來它有可能會(huì)成為一種主流的產(chǎn)品形式。

3.2.4智慧醫(yī)療

智慧醫(yī)療是一種以患者數(shù)據(jù)為中心的醫(yī)療服務(wù)模式，主要分為數(shù)據(jù)獲取、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和遠(yuǎn)程服務(wù)三個(gè)階段。傳感器和醫(yī)療設(shè)備所產(chǎn)的龐大數(shù)據(jù)超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理和處理能力，因此借助云端進(jìn)行大規(guī)模運(yùn)算。據(jù)了解，機(jī)智云平臺(tái)目前已為超過400萬臺(tái)設(shè)備提供了數(shù)據(jù)支撐，以預(yù)防老年人跌倒而設(shè)計(jì)的一款設(shè)備會(huì)以每秒100次的頻率來采集10多個(gè)維度的身體動(dòng)作數(shù)據(jù)，通過這些原始數(shù)據(jù)的分析來識(shí)別老人跌倒前可能發(fā)生的細(xì)微的行動(dòng)姿態(tài)變化，從而起到預(yù)防作用。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)把傳感器，大數(shù)據(jù)，人工智能完美結(jié)合在了一起。

3.2.5車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)是由車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成的巨大交互網(wǎng)絡(luò)。在今年CES的主題演講中演示了這樣的一個(gè)場(chǎng)景：開車出門時(shí)，向車庫的車下指令“來接我！”車就自動(dòng)開出并準(zhǔn)確停在大門口。汽車在車聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用中成為了最大的移動(dòng)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(huán)境和狀態(tài)的信息；通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，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(jì)算機(jī)技術(shù)，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(shí)現(xiàn)及時(shí)匯報(bào)路況和安排信號(hào)燈周期等功能。預(yù)計(jì)2020年，90%的汽車將會(huì)聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)的汽車將極大的增強(qiáng)車內(nèi)的娛樂功能，自動(dòng)駕駛，及嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)。

4　物聯(lián)網(wǎng)的意義

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)高度集成和綜合應(yīng)用，也是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。未來將會(huì)形成全方位、立體式、高覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，智能硬件、人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等領(lǐng)域也將迎來更多創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，從而創(chuàng)造更多新的商業(yè)價(jià)值。從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景獲悉，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成了較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在很多行業(yè)已發(fā)揮積極的效果。在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下的物聯(lián)網(wǎng)，將深度融合并滲透?jìng)鹘y(tǒng)企業(yè)，通過變革進(jìn)而帶動(dòng)億萬級(jí)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)也能為人類建立與物體進(jìn)行溝通的智能系統(tǒng)，使生活更智能化。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨將會(huì)使得人類的生活發(fā)生翻天覆地的變化，在各方面的共同努力之下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一定能對(duì)中國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)起到積極的推動(dòng)作用。

5　結(jié)語

本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)及物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)論述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及五個(gè)重要的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，并分析了物聯(lián)網(wǎng)對(duì)人們的生活、生產(chǎn)方式甚至中國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)起到的積極作用。

[1]胡銘.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景[J].信息通信，2015（10）.

[2]劉威.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2015（29）.

[3]沈蘇彬.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)[J].信息通信，2015(10).

[4]薛延峰.物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)探討[J].信息通信，2014(12).

[5]劉強(qiáng)，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010(06).