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(jiǎn)介了物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)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(huì)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(duì)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(duì)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(chǔ)和傳遞的能力,而且具有物品信息的自動(dòng)采集和處理能力.其對(duì)物品信息的自動(dòng)采集和處理能力可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的列子來說明:一道簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)題:99!/98!=?.傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)面對(duì)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(chǎng)規(guī)模.

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

3.1 物聯(lián)網(wǎng)在美國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)作為頭號(hào)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó),自1999年,物聯(lián)網(wǎng)這一概念在美國(guó)麻省理工學(xué)院?jiǎn)柺酪詠?受到美國(guó)各界人士的廣泛關(guān)注.2003年,美國(guó)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(guó)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(guó)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(hào)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó),對(duì)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(dòng)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(huì)".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(huì).

3.3 物聯(lián)網(wǎng)在韓國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

韓國(guó)作為一個(gè)電子信息強(qiáng)國(guó),對(duì)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(guó)提出了U-Korea計(jì)劃,明確提出將韓國(guó)建設(shè)成全球第一個(gè)泛在社會(huì),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(guó)啟動(dòng)了U-City和U-Home等計(jì)劃來具體實(shí)施.2009年,韓國(guó)進(jìn)一步明確要將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新動(dòng)力.2015年,韓國(guó)提出將物聯(lián)網(wǎng)這一新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè),作為國(guó)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(guó)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(chǎng)規(guī)模超過40億美元.

3.4 物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

相比于美日韓等國(guó),我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展相對(duì)滯后,但是對(duì)這一技術(shù)也積極響應(yīng).2006年,國(guó)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(guó)中心.次年,又提出要加快推進(jìn)三網(wǎng)融合.最近,我國(guó)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(duì)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(gòu).網(wǎng)購(gòu)就離不開物流,目前傳統(tǒng)的物流模式是在購(gòu)物網(wǎng)上選購(gòu)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(duì)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(cuò).如果引入物聯(lián)網(wǎng),就是在商品上標(biāo)記對(duì)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(jí)為四車道,甚至是六車道和八車道,同時(shí)也提出了單雙號(hào)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)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(duì)這些數(shù)據(jù)的智能處理,最終得出農(nóng)作物最佳的生長(zhǎng)環(huán)境.而對(duì)于消費(fèi)者,通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)這些信息的反饋,可以了解這些農(nóng)作物的生長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)環(huán)境.而消費(fèi)者可以通過某種識(shí)別技術(shù)清晰的知道動(dòng)物的生長(zhǎng)環(huán)境,是否攜帶疾病.這樣就可以有效防止問題動(dòng)物肉在市場(chǎng)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(duì)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(duì)一些剛裝修過的房子中甲醛進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),觀察是否適于人類居住.此外,對(duì)于家用電器植入物聯(lián)網(wǎng)就可以對(duì)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(guó)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(duì)國(guó)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(duì)礦井中的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè),預(yù)判是否可以進(jìn)行礦業(yè)作業(yè).同時(shí),可以對(duì)礦井進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,預(yù)判是否會(huì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)工作的工人們的健康帶來極大的隱患.如果能對(duì)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(duì)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(chǔ)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(duì)國(guó)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(guó)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(duì)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(guó)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(dòng)采集;智能應(yīng)用