物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用

湖南省常德市芷蘭實(shí)驗(yàn)學(xué)校 肖逸寒

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用

湖南省常德市芷蘭實(shí)驗(yàn)學(xué)校 肖逸寒

物聯(lián)網(wǎng)作為一種信息與通信系統(tǒng),受到了政府、學(xué)界、工業(yè)界等廣泛關(guān)注.本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本意義和內(nèi)涵,隨后簡介了物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r.最后,展望了物聯(lián)網(wǎng)在智能物流、智能交通、智能農(nóng)業(yè)、智能畜牧業(yè)、智能家居、智能礦業(yè)、智能醫(yī)療、智能化工業(yè)以及智能防護(hù)業(yè)等領(lǐng)域的可能應(yīng)用.

1.前言

隨著社會的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)也日新月異.物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的信息與通信系統(tǒng),開始逐步走進(jìn)我們的視野.物聯(lián)網(wǎng)被譽(yù)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次技術(shù)革命.然而,目前人們還沒有對物聯(lián)網(wǎng)的概念做過一個(gè)明確的定義,各類科研工作者的報(bào)道是基于各自的見解.如李航[1]和張?jiān)葡糩2]等人認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò).劉志杰[3]認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是一種傳統(tǒng)的信息通訊網(wǎng)絡(luò)對物理世界的延伸.楊震[4]也得到類似于劉志杰的觀點(diǎn),即物聯(lián)網(wǎng)是連接物理的、真實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò).郭苑等人[5]認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是智能地將物與物、人與物聯(lián)系起來的新型網(wǎng)絡(luò).因而,非常有必要將物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的基本意義和內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)根本區(qū)別就是物聯(lián)網(wǎng)具有直接連接物品、感知和處理物品信息的能力.物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)基本由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成.物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的信息與通信系統(tǒng),不僅具有現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)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(gè)簡單的列子來說明:一道簡單的數(shù)學(xué)題:99!/98!=?.傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)面對這一問題就無能為力.傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)下的計(jì)算機(jī)通常采用以下的算法,即先通過計(jì)算得出99!=99X98X97X96...4X3X2X1,這很顯然超過了它的量程,而物聯(lián)網(wǎng)下的計(jì)算機(jī)具備的人工大腦的機(jī)能,發(fā)現(xiàn)99!=99X98!,也就是很容易得出99!/98!=99.因此,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展極具應(yīng)用前景和市場規(guī)模.

3.物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 物聯(lián)網(wǎng)在美國的發(fā)展現(xiàn)狀

美國作為頭號經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國,自1999年,物聯(lián)網(wǎng)這一概念在美國麻省理工學(xué)院問世以來,受到美國各界人士的廣泛關(guān)注.2003年,美國沃爾瑪零售商迎來了物聯(lián)網(wǎng)的最新應(yīng)用.2009年,奧巴馬政府進(jìn)一步加大物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的投資.最近,美國政府已經(jīng)明確提出促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為振興美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要武器.

3.2 物聯(lián)網(wǎng)在日本的發(fā)展現(xiàn)狀

日本作為二號經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國,對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也投入了巨大的人力和物力.2004年,日本啟動了U-Japan計(jì)劃,目標(biāo)是在六年內(nèi)將日本建設(shè)成為一個(gè)"泛在網(wǎng)絡(luò)社會".隨后,在2009年,日本提出了I-Japan計(jì)劃,進(jìn)一步將信息技術(shù)融入電子商務(wù)、醫(yī)療健康、人才培育等領(lǐng)域.最近,日本進(jìn)一步提出將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化社會.

3.3 物聯(lián)網(wǎng)在韓國的發(fā)展現(xiàn)狀

韓國作為一個(gè)電子信息強(qiáng)國,對物聯(lián)網(wǎng)這一新興產(chǎn)業(yè)也投入了大量的人力和物力.2004年,韓國提出了U-Korea計(jì)劃,明確提出將韓國建設(shè)成全球第一個(gè)泛在社會,希望最先到達(dá)物聯(lián)網(wǎng)這一新興產(chǎn)業(yè)的至高點(diǎn).隨后,韓國啟動了U-City和U-Home等計(jì)劃來具體實(shí)施.2009年,韓國進(jìn)一步明確要將物聯(lián)網(wǎng)市場作為經(jīng)濟(jì)增長的新動力.2015年,韓國提出將物聯(lián)網(wǎng)這一新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè),作為國家主要的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo).在這一些列措施下,目前韓國的物聯(lián)網(wǎng)普及率已經(jīng)居世界首位,其物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模超過40億美元.

3.4 物聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀

相比于美日韓等國,我國對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展相對滯后,但是對這一技術(shù)也積極響應(yīng).2006年,國務(wù)院提出要重點(diǎn)發(fā)展無線傳感器網(wǎng)絡(luò).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(jìn)三網(wǎng)融合.最近,我國明確了物聯(lián)網(wǎng)功能架構(gòu)和聯(lián)網(wǎng)能力等內(nèi)容,要加大對物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的研究.

4.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

4.1 物聯(lián)網(wǎng)在智能物流中的應(yīng)用

現(xiàn)代的生活已經(jīng)離不開網(wǎng)購.網(wǎng)購就離不開物流,目前傳統(tǒng)的物流模式是在購物網(wǎng)上選購自己喜歡的商品后,經(jīng)各個(gè)網(wǎng)店店主登記,發(fā)貨,然后再經(jīng)過中轉(zhuǎn)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(shí)跟蹤物品信息,對物品信息的錄入和清點(diǎn)也多以手工為主,速度慢且容易出現(xiàn)差錯.如果引入物聯(lián)網(wǎng),就是在商品上標(biāo)記對應(yīng)的電子標(biāo)簽(接受和發(fā)射信息的功能),將電子標(biāo)簽上的信息及時(shí)反饋給顧客,讓顧客知道自己的商品到了那里,沿途經(jīng)歷了什么,何時(shí)可以取貨.這種智能的物流不僅節(jié)省了人力,更節(jié)省了物力和財(cái)力.

4.2 物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)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(shí)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(fā)達(dá)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(shù)以億計(jì)的財(cái)產(chǎn)損失.例如:2011年7月23日,溫州境內(nèi)兩輛動車(D301次列車和D3115次列車)發(fā)生追尾,這一車禍就直接造成40人死亡、172人受傷,直接經(jīng)濟(jì)損失近2億萬元.如果物聯(lián)網(wǎng)能在交通中獲得廣泛應(yīng)用,以上的事故就可以完全避免.

4.3 物聯(lián)網(wǎng)在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

對于農(nóng)業(yè)主,在家里就可以及時(shí)知道大棚中的溫度、濕度以及二氧化碳的濃度,從而進(jìn)行有效的調(diào)節(jié),進(jìn)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(nóng)作物的生長的影響,而無需在農(nóng)作物旁仔細(xì)觀察,同時(shí)通過物聯(lián)網(wǎng)對這些數(shù)據(jù)的智能處理,最終得出農(nóng)作物最佳的生長環(huán)境.而對于消費(fèi)者,通過物聯(lián)網(wǎng)對這些信息的反饋,可以了解這些農(nóng)作物的生長環(huán)境,從而有效避免食用農(nóng)藥蔬菜.

4.4 物聯(lián)網(wǎng)在智能畜牧業(yè)中的應(yīng)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(shè)置一個(gè)電子標(biāo)簽,那么這個(gè)電子標(biāo)簽就可以有效記錄它們的生長環(huán)境.而消費(fèi)者可以通過某種識別技術(shù)清晰的知道動物的生長環(huán)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(xiàn),最終避免了疾病的二次傳播.

4.5 物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用

隨著人類生活水平的不斷提高,人類對自己的生活環(huán)境的要求越來越高.如果物聯(lián)網(wǎng)能夠及時(shí)引入,那么住戶就可以及時(shí)覺察到自己生存環(huán)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(jìn)行有效監(jiān)測,觀察是否適于人類居住.此外,對于家用電器植入物聯(lián)網(wǎng)就可以對家用電器集中控制,并協(xié)調(diào)各電器之間的工作.

4.6 物聯(lián)網(wǎng)在智能礦業(yè)中的應(yīng)用

中國礦產(chǎn)資源豐富,采礦業(yè)也非常發(fā)達(dá).然而,在礦業(yè)工作中,礦難事故不斷,直接或間接對國家的經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失.如果在礦業(yè)中植入物聯(lián)網(wǎng),那么就可以實(shí)時(shí)對礦井中的環(huán)境進(jìn)行檢測,預(yù)判是否可以進(jìn)行礦業(yè)作業(yè).同時(shí),可以對礦井進(jìn)行動態(tài)模擬,預(yù)判是否會發(fā)生安全事故,何時(shí)發(fā)生安全事故.

4.7 物聯(lián)網(wǎng)在智能醫(yī)療中的應(yīng)用

看病難一直是一個(gè)經(jīng)久不衰的話題,這一現(xiàn)象在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)尤為嚴(yán)重.病人對醫(yī)院各部門的不熟悉以及看病流程的復(fù)雜化是造成看病難的直接原因.假如醫(yī)院有效的植入物聯(lián)網(wǎng),病人在家里就可以依據(jù)自己的病癥預(yù)判自己應(yīng)該看那個(gè)部門哪個(gè)科.同時(shí),網(wǎng)絡(luò)一步收費(fèi)也可有效避免了長時(shí)間的窗口排隊(duì).

4.8 物聯(lián)網(wǎng)在智能化工業(yè)中的應(yīng)用

化工企業(yè)作為一類高污染的企業(yè),其生產(chǎn)環(huán)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(jìn)行無人的智能調(diào)控,進(jìn)行原料-產(chǎn)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(shí),對化工企業(yè)產(chǎn)生的三廢(廢水、廢棄和廢渣)進(jìn)行監(jiān)控,智能處理,最終可使化工企業(yè)由高污染企業(yè)蛻變成為綠色環(huán)保的企業(yè).

4.9 物聯(lián)網(wǎng)在智能防護(hù)中的應(yīng)用

信息時(shí)代,人類的辦公已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī),因而計(jì)算機(jī)中存儲著大量重要的信息.因此,保證計(jì)算機(jī)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(zāi)區(qū),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(jì)算機(jī)中植入了物聯(lián)網(wǎng),那么物聯(lián)網(wǎng)憑借著人工智能就可以自行對異常的病毒進(jìn)行處理,最終保護(hù)各類信息的安全.

5.結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的信息與通信系統(tǒng),各方面的配置仍然不完善,很多的應(yīng)用只僅僅是一個(gè)基礎(chǔ)階段.但是隨著科技技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)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(wù).

[1]李航,陳后金.物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].中國科技論壇,2011,1(1): 81-85.

[2]張?jiān)葡?物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式探討[J].電信科學(xué),2010,26(4):6-11.

[3]劉志杰.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究綜述[J].軟件,2013,34(5):164-168.

[4]楊震.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2010,12(2):1-10.

[5]郭苑,張順頤,孫雁飛.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及有待解決的問題研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2010,20(11):180-183.

【關(guān)鍵性】物聯(lián)網(wǎng);通信系統(tǒng);自動采集;智能應(yīng)用