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物联网从某种意义上说属于互联网的一部分,或者说是互联网的延伸。物联网是利用射频标签等可以标识物体的技术与无线传感网络技术的结合,其目的是构建成一个覆盖全球所有人与物、物与物的网络信息系统,实现的功能为物与人、物与物之间的信息交换。
1. 什么是物联网
物联网上的每个“物”一般来说具有四种能力,这四种能力分别为标识能力、感知能力、通信能力、可控能力。下面是对这四种能力的定义:
标识能力:可以对物联网中“物”进行标识,解决的问题是物是谁?物在什么地方?
感知能力:物联网中各种传感器可以感知感兴趣的数据,解决的问题是数据采集问题。
通信能力:将物联网中感知到的数据传输到主机,解决的问题是数据如何高速、稳定传输的问题。
可控能力:计算机根据用户设计的程序来分析传输过来的数据来决定应该做什么?怎么做?即解决“物”的可以控制问题。
由此可以将物联网定义如下:
物联网是一种具有标识物体能力,全面感知,可靠传送,智能处理特征的,连接世界万物的特殊网络,可以实现任何时间、任何地点、任何物体的连接。
2. 无线传感网络
上世纪末,随着现代新材料、集成电路等技术的发展,传感器体积变得越来越小,传感器朝网络化、智能化方向发展。由此一些公司研发出了许多具有感知能力、通信能力、计算能力的微型智能传感器。这些智能的传感器安装于被监测区域,智能传感器之间形成了一个无线传感网络(Wireless Sensor Networks ,WSN)。这种网络能智能自组网,具用信息采集、信息传输、数据处理、信息服务等功能,同时能把处理过的数据上传给用户,这种网络我们把它称为无线传感网络。
3. 泛在网
近年来通信技术、信息技术、射频识别技术迅速发展,在这一系列新技术的不断催生下,一种能够实现人与人、人与机器、人与物、物与物之间直接通信的泛在网络架构— U网络正逐渐形成,并逐步走进了人们的日常生活之中。在由ICT融合技术组成的U网络中,发展的焦点已经转向了具体的某一类服务而不再是“唯技术论”。泛在网络的建设目标也锁定为用户提供更好的应用和服务体验。
近年来,在物联网、互联网、电信网、传感网等网络技术的共同发展下,实现社会化的泛在网也逐渐形成。而基于环境感知、内容感知的能力运用,泛在网为个人和社会提供了泛在的、无所不含的信息服务和应用。如今,随着手机支付、车联网、智慧医疗等一批移动通信新应用的不断涌现,有望促成移动通信网向智能网络的成功转型。与此同时,为了适应泛在网兴起的需求,移动通信网也必须迎来一系列的变革。2019年在重庆举办的“智博会”上涌现出的许多产品也正体现了移动通信产品正朝着智能网络产品方向发展。
传感网、物联网和泛在网是三个不同的概念。传感器网可以看成是传感模块和组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号,并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林区域的温度,但并不一定需要标识哪根树木。物联网的概念比传感器网大一些。这主要是物联网具有人感知物、标识物的手段,同时除了有传感器网,还可以有二维码、一维码、RFID等标识手段。如用二维码、RFID标识桌椅,但二维码、RFID并不在传感器网络的范畴。从泛在的内涵来看,首先关注的是人与周边的和谐交互,各种感知设备与无线网络不过是手段。最终的泛在网形态上,既有互联网的部分,也有物联网的部分,同时还有 一部分属于智能系统。下图是物联网、传感网、泛在网的关系。
物联网应用领域
因特网的出现给人类的生活和工作带来了极大的便利,提供了如E-mail、WEB、FTP、IPTV等服务,同时也为企业、学校、科研机构、政府部门提供各种信息服务和信息共享。随着物联网应用的普及,各种物联网应用系统大量出现。这些系统服务于各行各业,在提高各产业的核心竞争力方面发挥着重要的作用。
1. 智慧物流
智慧物流是指以物联网、大数据、人工智能等信息技术为支撑,在物流的仓储、运输、配送等各个环节实现系统感知、全面分析及处理等功能。当前,应用于物联网领域主要体现在三个方面,仓储、运输监测以及快递终端等方面,通过物联网技术实现对货物的监测以及运输车辆的监测,包括货物车辆位置、状态以及货物温湿度,油耗及车速等,物联网技术的使用能提高运输效率,提升整个物流行业的智能化水平。
2. 智能交通
智能交通是物联网的一种重要体现形式,利用信息技术将人、车和路紧密的结合起来,改善交通运输环境、保障交通安全以及提高道路资源利用率。运用物联网技术具体的应用领域,包括智能公交车、共享单车、车联网、充电桩监测、智能红绿灯以及智慧停车等领域。其中,共享单车、共享汽车、车联网是近些年来各大厂商及互联网企业争相进入的领域。
3. 智能安防
安防是物联网的一大应用市场,因为安全永远都是人们的一个基本需求。传统安防手段对人员的依赖性比较大,非常耗费人力,而智能安防能够通过设备实现智能判断。智能安防大大减轻了人的劳动,节约了成本,同时安全性也更高。目前,智能安防最核心的部分在于智能安防系统,该系统是对拍摄的图像进行传输与存储,并对其分析与处理。一个完整的智能安防系统主要包括三大部分,门禁、报警和监控,行业中主要以视频监控为主。目前我国在智能安防产品和系统方面已经非常成熟,如生产摄像机的海康威视、大华等公司已走在世界的前列。
4. 智慧能源环保
智慧能源环保属于智慧城市的一个部分,其物联网应用主要集中在水能、电能、燃气、路灯等能源以及井盖、垃圾桶等环保装置。如智慧井盖可以监测水位以及其状态,智能水电表实现远程抄表,智能垃圾桶自动感应等。将物联网技术应用于传统的水、电、光能设备,将这些设备进行联网,通过监测,提升利用效率,减少能源损耗。
5. 智能医疗
在智能医疗领域,新技术的应用必须以人为中心。而物联网技术是数据获取的主要途径,能有效地帮助医院实现对人的智能化管理和对物的智能化管理。对人的智能化管理指的是通过传感器对人的生理状态(如心跳频率、体力消耗、血压高低等)进行监测,主要指的是医疗可穿戴设备,将获取的数据记录到电子健康档案中,方便个人或医生查阅。除此之外,通过RFID技术还能对医疗设备、物品进行监控与管理,实现医疗设备、用品可视化,主要表现为数字化医院。如现在的社区慢病管理系统、婴儿防盗系统、特殊病人室内定位系统等就是物联网技术运用于医学的案例。
6.智慧建筑
建筑是城市的基石,技术的进步促进了建筑的智能化发展,以物联网等新技术为主的智慧建筑越来越受到人们的关注。当前的智慧建筑系统主要是感知建筑内相关设备信息、将设备感知到的数据进行传输进而实现远程监控。智慧建筑不仅能够节约能源同时也能减少楼宇人员的运维。目前智慧建筑主要体现在用电照明、消防监测、智慧电梯、楼宇监测以及运用于古建筑领域的白蚁监测等。
7. 智能制造
智能制造细分概念范围很广,涉及很多行业。制造领域的市场体量巨大,是物联网的一个重要应用领域,主要体现在数字化以及智能化的工厂改造上,包括工厂机械设备监控、工厂的环境监控、生产精益管理等。通过在设备上加装相应的传感器,使设备厂商可以远程随时随地对设备进行监控、升级和维护等操作,更好的了解产品的使用状况,完成产品全生命周期的信息收集,指导产品设计和售后服务;而工厂环境检测主要是采集温湿度、烟感等信息,并根据采集到的相关信息做出相应的处理。
8. 智能家居
智能家居指的是使用不同的方法和设备来提高人们的生活能力,使家庭变得更舒适、安全和高效。物联网应用于智能家居领域,能够对家居类产品的位置、状态、变化进行监测,分析其变化特征,同时根据人的需要,在一定的程度上进行反馈。智能家居行业发展主要分为三个阶段,单品连接、物物联动和平台集成。其发展的方向首先是连接智能家居单品,随后走向不同单品之间的联动,最后向智能家居系统平台发展。当前,各个智能家居类企业正在从单品向物物联动的过渡阶段。有些公司已经初步实现物物联动,如小米公司的智能家居套装UIOT,百度的度家智能家居平台已经实现物物联动。
9. 智能零售
行业内将零售按照距离,分为了三种不同的形式:远场零售、中场零售、近场零售,三者分别以电商、商场、超市、便利店、自动售货机为代表。物联网技术可以用于近场和中场零售,且主要应用于近场零售,即无人便利店和自动(无人)售货机。智能零售通过将传统的售货机和便利店进行数字化升级、改造,打造无人零售模式。智能零售通过数据分析,并充分运用门店内的客流和活动,为用户提供更好的服务,给商家提供更高的经营效率。如沃尔玛的扫码购大大提高用户的购物体验,同时也提高了经营效率。
10. 智慧农业
智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合,实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式,可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。物联网应用于农业主要体现在两个方面:即农业种植和畜牧养殖。
农业种植通过传感器、摄像头和卫星等收集数据,实现农作物数字化和机械装备数字化(主要指的是农机车联网)发展。畜牧养殖指的是利用传统的耳标、可穿戴设备以及摄像头等收集畜禽产品的数据,通过对收集到的数据进行分析,运用算法判断畜禽产品健康状况、喂养情况、位置信息以及发情期预测等,对其进行精准管理。(文章源于网络转载)