物联网技术及其应用

文/杨 彬（合肥工业大学智能制造技术研究院）

物联网技术正快速改变着人们的工作和生活，使人们生活更便捷、更智能，企业的业务模式也因物联网技术的应用而更加安全高效。

一、物联网的定义

物联网意指物物相连，万物互连，其英文表述为Internet of things，简称为IoT，即万物相连的互联网，它是互联网的延伸和扩展，通过各种智能传感设施与互联网相融合，实现人、机、物之间随时随地的互联互通。物联网是指采用红外感应器、射频识别设备、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的通信协议，实现对任何物品的互联、定位、追踪、实时监测和管理[1]。在此基础上，人类能够进行更自动化、专业化、精细化的工作和生活。

二、物联网的发展

早在1995 年，比尔·盖茨就曾在《未来之路》一书中提到物联网一词，由于当时无线通信网络及智能传感系统设备的发展水平限制，该词并未引起人们的重视。1999年，美国Auto-ID 在射频识别、互联网及物品编码的基础上，首次提出物联网的概念，引发了人们对于物联网的关注。直到2005 年，在突尼斯信息社会世界峰会上，国际电信联盟才正式明确了“物联网”的概念[2]，从此揭开了物联网快速发展的序幕。

三、物联网的特征

一般认为物联网有如下三大特征[3]：

全面感知：物联网主要是通过海量的高精度传感器和二维码，随时随地采集和捕获各类物体的动态信息，实现对物体的全面感知。

可靠传递：物联网是互联网的延伸和扩展，通过各种有线或无线网络与互联网相互交叉融合，将感知的海量物品信息和实时数据快速而准确地传递出去。

智能处理：物联网不仅提供了射频识别技术和海量的传感器连接，其自身利用云计算、大数据、区块链等新一代人工智能技术，对采集的海量信息进行精准的分析、挖掘和处理，实现对物体自动化、智能化的控制，从而适应不同用户的需求。

四、物联网的架构

物联网体系自上而下一般分为应用层、网络层和感知层。感知层是由各种传感器组成，包含温湿度传感器、二维码标签、RFID 标签、摄像头、GPS 等各类感知终端，处于物联网体系架构的最底层，是物联网体系中最核心的部分，实现对被感知物体信息的采集、传输、加工和转换等任务，是物联网识别物体、采集数据信息的来源。网络层是感知层和应用层的纽带，是整个物联网体系的中枢神经系统，主要由各级私有和公有网络组成，负责将感知层获取的海量信息安全可靠地传输到应用层。应用层位于整个体系架构的最顶层，是物联网和用户的接口，通过对感知数据的深入挖掘、精准分析和高效处理，与特定的行业需求相结合，为用户提供丰富多样的服务[4]。

五、物联网的优势

一般而言，企业决定采用某种新技术主要从效率和生产力两个最关键的激励因素进行评估。物联网可以简化流程和提高工作效率，为企业带来节省时间、降低成本、节约人力等实实在在的好处。一方面，物联网技术能够连接并控制世界各个角落的联网设备，实现办公和生产流程的自动化，推动物联网设备之间实现精准、协同的操作，进一步节约时间，提升工作效率和服务质量。另一方面，生产效率、产量和质量的提升，意味着企业能够减少业务开支、降低成本、增加利润、提升投资回报率并增加客户满意度，促使公司实现更好更快的发展。

六、物联网的应用

物联网技术具有十分广阔的应用和发展前景，目前已普遍应用于各种行业、各种领域，对社会的发展和人民生活水平的提高起到了巨大的作用。

1.智慧城市

智慧城市主要基于人工智能、物联网、大数据等先进技术应用到城市的各个领域，改善城市状况，提升城市品质，推动城市管理更加方便智能，实现人民生活更加便捷美好，进一步提高城市管理水平和管理效率，增加城市居民的幸福感和满意度。例如，通过电子政务系统和城市各个角落的人脸识别系统，警察可以根据失踪者的姓名、身高、体重、相貌等个人特征快速地找到这个人在最近一段时间出现的地点和最后出现的地点，为寻找失踪者提供快速而精准的信息支持。

2.智慧交通

将物联网技术应用于交通领域将大大缓解和改善目前大中型城市中市内交通拥堵的现状，进一步提升运输效率和交通安全性，有利于降低汽车污染和改善大气环境，提升居民出行的舒适感。例如，利用物联网技术可以实时获取周围路况和停车场车位信息并对车辆进行定位，从而引导车辆实时优化行程，并为智慧停车等方面提供帮助。交通管理部门可以通过物联网技术实时获取车辆行程和违法信息，进一步提高交通违法行为判定的精度和准确度。

3.智慧安防

智慧安防是指在传统简单人防的基础上，采用先进的物联网技术，实现自动化、智慧化、体系化的智能安防，更好地保障居民的人身财产安全和公共安全。例如，基于物联网技术的消防报警系统，帮助消防单位随时随地查看消防信息，尽早发现和快速响应，将火灾消灭于萌芽阶段，并提供高效的管理手段，增加全体民众对消防预防工作的重视和落实程度，促进消防安全责任制和体系化。物联网技术的引入使家庭安全防护变得更加低调和亲民，人们较为熟知的家庭版高清摄像头、智能安全锁、智能烟感等，就是通过智慧监控APP 实现在手机上更加快速和便捷地查看家庭安全状况，极大地提升了家庭安防的性能和效率。

4.智慧教育

将物联网技术引入教育领域，可以为各级教师提供高效率、高质量的网络教学和教案管理系统，实现云端备课、互动教学、个性化练习和智能评测等丰富的教学功能，帮助师生共同提高教学质量和学习效率。特别是在新冠肺炎疫情期间，在线课堂的使用既满足了学生的学习进度要求，又起到了保护师生人身安全的作用。同时智慧教育系统采用先进的设计理念，自动化地采集和统计学生各个阶段的学习成绩，并有针对性地对学生的学习情况和教师的教学效果进行系统分析统计，不断总结教训和积累经验，实现教学质量和教学效果的有效提升。物联网技术还可以为智慧校园和安全校园提供强大有力的技术保障，如在校园大门、道路、路灯等场所增加高清晰的远红外设备，实现对整个校园全方位、无死角的监控和管理。

5.智慧医疗

利用物联网、大数据、区块链等先进技术，可以实现更清晰、更准确、更直观、更智能的疾病检查、病例分析、报告生成及共享，同时也可以实现对病人的实时监控和对医疗资产的实时跟踪，进一步提高医院的服务效率和服务质量，提升医院综合管理和信息化水平，降低公众医疗成本。例如，在医院新生儿管理方面，通过给婴儿佩戴一个防拆卸物联网脚环，可以实现对婴儿的高清监控、实时定位、精准用药、防偷预警等功能；同时妈妈也可以通过APP 实现母婴配对功能，母婴距离超出设定距离，手机将报警，起到安全双保险的作用。

综上所述，物联网通信技术有着广阔的发展前景，被广泛应用于各种行业和领域，正悄无声息地融入和改变人们的生活。物联网是信息产业发展的一个新的浪潮，是传统互联网技术的应用拓展，它将传统的信息网络扩展到一个更加广阔的新世界，已经成为我国乃至全球信息化发展的重要趋势，必将引领和带动新一轮信息技术产业的重大变革。