基于物联网的智能家居和智慧医疗应用*

王 斌

(山西职业技术学院,山西 太原 030006)

1 移动物联网的基本定义和优势

1.1 移动物联网的基本定义

物联网是指基于RFID射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息感知设备，按照约定的通信协议，通过网络将物与物连接起来，实现物与物之间信息的交换，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监视和管理的技术的总和[1]。移动物联网是物联网发展的重要模式，是基于移动通信技术、NB-IOT等无线通信技术实现物联网的重要技术模式。

物联网的网络架构包括三层，分别是感知层、网络层和应用层[1]。感知层的作用可以类比做人的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等感知器官，用于感知和收集外部世界的信息。网络层的作用是信息传输，通过各种网络技术将感知层收集、传输来的信息传递并汇总到应用层。应用层的作用是对传输层传递来的信息进行汇总和分析，并且做出智能判断和决策。因此，网络层的作用相当于人的神经系统，负责将感知层收集的信息传递给大脑。而应用层的作用则相当于人的大脑，负责对传输层传递来的信息进行综合分析，并且做出判断和决策。物联网三层架构中，网络层的实现技术有很多种，包括蓝牙、WiFi、移动通信等技术。当物联网的网络层采用各种移动通信技术，比如4G、5G、NB-IoT技术来实现时，就称之为移动物联网。

1.2 移动物联网的优势

移动物联网因为网络层采用各种移动通信技术，所以在移动性、组网灵活性方面具有很大优势。因为移动通信的方式可以支持灵活多样的组网模式，因此很适合应用于一些低时延、高速率的物联网通信场景，比如：车联网、远程医疗、智能家居、智慧城市等场景。

2 移动物联网的常见应用

2.1 智能家居

移动物联网智能家居是指借助于手机智能终端，经由移动通信网络，对家居中的各种智能设备，如照明灯、空调、加湿器、热水器、电冰箱、窗帘、窗户、煤气阀门、自来水阀门、智能门锁等进行统一的管理和控制，实现这些智能设备之间的信息交互、信息共享，为人们生活起居营造更加安全、舒适、健康的家居生活环境[2]。

2.2 智慧医疗

智慧医疗是指将物联网技术、云计算、大数据等技术应用于医疗健康领域中，围绕患者的健康管理、疾病预防和疾病治疗，实现有限医疗资源共享、传统医疗服务流程得到改善的医疗体系[3]。智慧医疗主要包括三个方面，分别是数据获取、知识发现和远程服务[4,5]。其中，数据的获取由物联网的感知层来实现，知识的发现则依靠云计算和大数据来处理实现，远程服务在上面两者的基础上借助物联网和一些职能医疗终端设备来实现。

基于移动物联网的智慧医疗包括以下几个方面：智能医疗设备实现慢性病的治疗、智能医疗设备应对老龄化问题、智能医疗协助日常健康管理。智慧医疗包括前端监测设备、数据传输模块和中心数据处理模块。前端检测模块主要指各种传感器，感知人体生命体征、运动行为等数据。数据传输模块用于传输收集到的数据信息。中心数据处理模块用于完成数据分析，以及疾病预测和疾病治疗决策等任务[5]。

3 智慧家居与智慧医疗的结合

物联网发展迅速，借助于云计算，大数据、人工智能等新技术的加持，会有各种新兴应用场景产生，并且不同的应用场景之间因为云端数据共享也会有一些新的融合场景模式产生，为人们更加舒适便捷和健康的生活提供更多的可能[6]。比如，智能家居和智慧医疗就可以借助物联网、云计算、大数据等技术结合在一起。一方面智能家居产品可以实时收集人体日常起居、三餐饮食等方方面面的行为习惯数据以及运动数据，另一方面智慧医疗能够较为全面、及时地收集人体的生命体征信息、医院就诊信息、以往疾病历史、家族疾病历史等信息，借助云计算和大数据，以及人工智能等技术手段，可以实现这些数据之间的共享，再经过智能分析，可以实现在监控人体健康状况的同时，为已有疾病产生原因的分析或者为可能疾病的预防提供可能，并有效提出医治或者预防疾病的针对日常行为模式改善的建议。此外，在日常生活中，可借助智慧家居中的智慧牙刷收集人体的刷牙行为习惯数据、牙齿健康数据，如可以监控每天刷牙的次数、刷牙时间以及刷牙的方式等行为习惯数据，牙齿是否有蛀牙，是否有松动等牙齿健康情况数据；智慧家居中的智慧水杯可以收集人体每日的饮水量、碳水或其它不健康饮料在其中所占的比重以及每天喝水的时间、喝水的次数等行为习惯数据；智慧家居中的智慧马桶能够收集人体每天排泄物并且对其成分进行分析，从而实现对于人体健康情况的监测，对可能的疾病的预防；智慧家居中的智慧叉子可以监控对人体每餐的进餐时间、进餐种类、进食速度以及进餐量，对不良的饮食进餐习惯提出改良建议和行为监督；智慧家居中的智慧床垫可以对人体每天睡眠时间，睡眠质量，睡眠过程中的心率、血压、体温等生命体征信息进行监测；智慧家居中的智慧镜子可以对每天人体的皮肤健康情况进行监测，进而分析出人体的健康乃至情绪情况。这些智能家居产品所收集到的人的日常行为习惯、行为模式等方方面面的数据可以借助物联网回传到云端，与智慧医疗中的一些常规人体健康数据、就诊信息、病历信息进行数据共享，通过云计算、大数据、人工智能等技术手段对这些数据进行分析处理，就可以对人体的健康状况进行更为全面的监测，并且为从生活习惯和行为模式等日常生活细节方面进行疾病预防和疾病治疗提供可能。这对于一些慢性疾病，或者一些重大疑难疾病的早期发现和长期治疗具有积极的意义。

4 面临的技术挑战

智能家居产品收集到的是个人日常生活的各种行为习惯数据，不可避免地会涉及到一些个人隐私，所以在这些数据传输过程中的安全性是需要首先考虑和解决的问题，也将会是消费者首先关心的问题，一旦这些数据被别有用心的人窃取，很有可能会被用于一些违法事件中，对个人的人身财产安全造成危害[7-9]。另外这些个人数据共享范围的限制也是在智慧医疗与智慧家居结合时需要考虑的问题，如果数据共享范围有限，可能无法实现有效全面地数据分析，无法达到健康管理、疾病预防以及疾病治疗的目的。但是数据共享范围过大，又会面临泄露个人数据侵害个人隐私的问题。所以智慧家居与智慧医疗结合中，如何限制数据共享范围也是需要重点关注和讨论的问题。在智慧家居与智慧医疗结合的应用中，也可能会面临一些不确定性，这些不确定性主要来自于政策和法律法规。

5 结语

物联网是当前通信技术的发展趋势，在各个领域正在开展并且将会有其它各种各样的应用场景，比如智能家居、智慧医疗、智慧农业、智慧物流、智慧城市等领域。本文主要对智能家居和智慧医疗两个领域的应用进行讨论，并且提出基于云计算、大数据、物联网技术的智慧家居与智慧医疗相结合的应用场景以及在这些场景中所面临的技术挑战有哪些。随着通信技术、计算机技术、传感器技术、大数据、云计算、人工智能等技术的发展和融合，物联网必将会给人们带来更加舒适、便捷和健康的生活。