物联网的发展和应用

2017-04-14湖南省常德市芷兰实验学校肖逸寒

电子世界 2017年21期

湖南省常德市芷兰实验学校肖逸寒

物联网的发展和应用

湖南省常德市芷兰实验学校肖逸寒

物联网作为一种信息与通信系统,受到了政府、学界、工业界等广泛关注.本文首先介绍了物联网的基本意义和内涵,随后简介了物联网在国内外的发展状况.最后,展望了物联网在智能物流、智能交通、智能农业、智能畜牧业、智能家居、智能矿业、智能医疗、智能化工业以及智能防护业等领域的可能应用.

1.前言

随着社会的不断发展,科学技术也日新月异.物联网作为一种新型的信息与通信系统,开始逐步走进我们的视野.物联网被誉为是继计算机、互联网之后的第三次技术革命.然而,目前人们还没有对物联网的概念做过一个明确的定义,各类科研工作者的报道是基于各自的见解.如李航[1]和张云霞[2]等人认为物联网就是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络.刘志杰[3]认为物联网是一种传统的信息通讯网络对物理世界的延伸.杨震[4]也得到类似于刘志杰的观点,即物联网是连接物理的、真实世界的网络.郭苑等人[5]认为物联网是智能地将物与物、人与物联系起来的新型网络.因而,非常有必要将物联网的基本定义解释清楚,了解其基本功能,从而更好的为我们所用.

2.物联网的基本意义和内涵

物联网与互联网的一个根本区别就是物联网具有直接连接物品、感知和处理物品信息的能力.物联网的体系架构基本由感知层、网络层和应用层组成.物联网作为一种新型的信息与通信系统,不仅具有现有互联网的信息存储和传递的能力,而且具有物品信息的自动采集和处理能力.其对物品信息的自动采集和处理能力可以用一个简单的列子来说明:一道简单的数学题:99!/98!=?.传统的计算机面对这一问题就无能为力.传统的互联网下的计算机通常采用以下的算法,即先通过计算得出99!=99X98X97X96...4X3X2X1,这很显然超过了它的量程,而物联网下的计算机具备的人工大脑的机能,发现99!=99X98!,也就是很容易得出99!/98!=99.因此,物联网的发展极具应用前景和市场规模.

3.物联网在国内外的发展现状

3.1 物联网在美国的发展现状

美国作为头号经济强国,自1999年,物联网这一概念在美国麻省理工学院问世以来,受到美国各界人士的广泛关注.2003年,美国沃尔玛零售商迎来了物联网的最新应用.2009年,奥巴马政府进一步加大物联网在智能电网、智能医疗等领域的投资.最近,美国政府已经明确提出促进物联网产业发展作为振兴美国经济发展的重要武器.

3.2 物联网在日本的发展现状

日本作为二号经济强国,对物联网的发展也投入了巨大的人力和物力.2004年,日本启动了U-Japan计划,目标是在六年内将日本建设成为一个"泛在网络社会".随后,在2009年,日本提出了I-Japan计划,进一步将信息技术融入电子商务、医疗健康、人才培育等领域.最近,日本进一步提出将物联网产业与传统产业融合,实现数字化社会.

3.3 物联网在韩国的发展现状

韩国作为一个电子信息强国,对物联网这一新兴产业也投入了大量的人力和物力.2004年,韩国提出了U-Korea计划,明确提出将韩国建设成全球第一个泛在社会,希望最先到达物联网这一新兴产业的至高点.随后,韩国启动了U-City和U-Home等计划来具体实施.2009年,韩国进一步明确要将物联网市场作为经济增长的新动力.2015年,韩国提出将物联网这一新兴高技术产业,作为国家主要的发展战略目标.在这一些列措施下,目前韩国的物联网普及率已经居世界首位,其物联网市场规模超过40亿美元.

3.4 物联网在中国的发展现状

相比于美日韩等国,我国对物联网的发展相对滞后,但是对这一技术也积极响应.2006年,国务院提出要重点发展无线传感器网络.2009年,温家宝总理提出要尽快建立感知中国中心.次年,又提出要加快推进三网融合.最近,我国明确了物联网功能架构和联网能力等内容,要加大对物联网核心技术的研究.

4.物联网的应用

4.1 物联网在智能物流中的应用

现代的生活已经离不开网购.网购就离不开物流,目前传统的物流模式是在购物网上选购自己喜欢的商品后,经各个网店店主登记,发货,然后再经过中转站接受货物,通知顾客一取货码,使顾客凭取货码前来取货.这样的物流模式无法及时跟踪物品信息,对物品信息的录入和清点也多以手工为主,速度慢且容易出现差错.如果引入物联网,就是在商品上标记对应的电子标签(接受和发射信息的功能),将电子标签上的信息及时反馈给顾客,让顾客知道自己的商品到了那里,沿途经历了什么,何时可以取货.这种智能的物流不仅节省了人力,更节省了物力和财力.

4.2 物联网在智能交通中的应用

随着车辆的日益增加,交通交通压力越来越大,道路也由原来的两车道,逐步升级为四车道,甚至是六车道和八车道,同时也提出了单双号限行策略来缓解交通压力但是交通拥挤问题依然存在.特别是一些发达的城市纷纷兴建地铁以缓解地上交通.然而纵然在这些努力下,交通事故依然是层不不穷,每年造成数以亿计的财产损失.例如:2011年7月23日,温州境内两辆动车(D301次列车和D3115次列车)发生追尾,这一车祸就直接造成40人死亡、172人受伤,直接经济损失近2亿万元.如果物联网能在交通中获得广泛应用,以上的事故就可以完全避免.

4.3 物联网在智能农业中的应用

对于农业主,在家里就可以及时知道大棚中的温度、湿度以及二氧化碳的浓度,从而进行有效的调节,进而获得最佳的收成.而对于科研工作者,可以积极探索温度、湿度以及二氧化碳等一些列因素对不同农作物的生长的影响,而无需在农作物旁仔细观察,同时通过物联网对这些数据的智能处理,最终得出农作物最佳的生长环境.而对于消费者,通过物联网对这些信息的反馈,可以了解这些农作物的生长环境,从而有效避免食用农药蔬菜.

4.4 物联网在智能畜牧业中的应用

近些年来,一些动物携带的疾病给我们的生命安全带来了极大的隐患.猪流感、禽流感以及疯牛病不断影响这我们.倘若在刚出生的动物身上设置一个电子标签,那么这个电子标签就可以有效记录它们的生长环境.而消费者可以通过某种识别技术清晰的知道动物的生长环境,是否携带疾病.这样就可以有效防止问题动物肉在市场上的出现,最终避免了疾病的二次传播.

4.5 物联网在智能家居中的应用

随着人类生活水平的不断提高,人类对自己的生活环境的要求越来越高.如果物联网能够及时引入,那么住户就可以及时觉察到自己生存环境中的空气状况以及噪音状况,特别是对一些刚装修过的房子中甲醛进行有效监测,观察是否适于人类居住.此外,对于家用电器植入物联网就可以对家用电器集中控制,并协调各电器之间的工作.

4.6 物联网在智能矿业中的应用

中国矿产资源丰富,采矿业也非常发达.然而,在矿业工作中,矿难事故不断,直接或间接对国家的经济带来巨大的损失.如果在矿业中植入物联网,那么就可以实时对矿井中的环境进行检测,预判是否可以进行矿业作业.同时,可以对矿井进行动态模拟,预判是否会发生安全事故,何时发生安全事故.

4.7 物联网在智能医疗中的应用

看病难一直是一个经久不衰的话题,这一现象在农村和偏远山区尤为严重.病人对医院各部门的不熟悉以及看病流程的复杂化是造成看病难的直接原因.假如医院有效的植入物联网,病人在家里就可以依据自己的病症预判自己应该看那个部门哪个科.同时,网络一步收费也可有效避免了长时间的窗口排队.

4.8 物联网在智能化工业中的应用

化工企业作为一类高污染的企业,其生产环境极其恶劣.因而,对工作的工人们的健康带来极大的隐患.如果能对这些仪器进行无人的智能调控,进行原料-产品一体化加工,那么就可以避免因人为因素而带来的安全事故.同时,对化工企业产生的三废(废水、废弃和废渣)进行监控,智能处理,最终可使化工企业由高污染企业蜕变成为绿色环保的企业.

4.9 物联网在智能防护中的应用

信息时代,人类的办公已经离不开计算机,因而计算机中存储着大量重要的信息.因此,保证计算机的有效工作以及安全就尤为重要.然而,在黑客日益昌盛的今天,各类信息屡屡被盗,对国家和人民造成不小的损失.例如:2017年5月,WannaCry病毒全球肆虐,我国的高校成了重灾区,各类文件被该病毒锁住.只有交了300美元的赎金,这些文件才能解锁,否则将摧毁这些文件.如果计算机中植入了物联网,那么物联网凭借着人工智能就可以自行对异常的病毒进行处理,最终保护各类信息的安全.