智能物联网技术分析与应用探讨

樊玥彤

(天津市宝坻区第四中学，天津，301800)

0 引言

物联网技术近些年得到了广泛应用，借助物联网实现“互联网+”，实现人与物的互联互通，实现资源的共享等。典型的有滴滴出行借助物联网实现了车与车、车与人之间的连接，除此之外还有其他各种网络平台都可以认为是物联网技术的应用代表[1]。但当前的物联网技术还仅仅局限在功能的实现上，需要借助各种技术提升物联网的应用层次，以便更好地服务于生产生活[2]。而人工智能技术作为智能智慧的代表，得到了人们的关注，可以想象，一旦将人工智能技术应用于物联网实现智能物联网，则会进一步推动物联网技术向更高层的应用拓展。

本文立足于物联网技术，分析人工智能在物联网中的应用现状，为物联网的智能化的发展提供一定的参考。

1 基本技术概况

■1.1 物联网技术

1.1.1 物联网的定义

通俗的讲，“物联网”就是将物与物之间连接起来，英文名称是Internet of things，简称IoT[1][3][4]。其最先起源于美国，由Ashton教授提出。最开始的想法是利用信息传感技术，签订协议，利用特定的互联网域名，将世界各地的物品连接起来。在现代信息技术中，物联网是最基础的部分，它主要具有两方面的含义：一是利用互联网，对其客户端进行拓展，其次，物联网的目的是实现物品同物品间的交流。目前，物联网技术应用在农业、汽车、监控等各个领域中，为社会的进步发挥着关键作用。

1.1.2 物联网关键技术

虽然物联网涉及到的内容较广，但其关键技术主要有3个层面，分别是应用层、网络层、感知层[4][5]。其中，感知层是最基础的层面，这一层中涵盖的技术都相对成熟，例如无线技术、传感技术等，这些技术已经应用到各个领域中来获知物品的信息。在物联网技术中，中间一层是网络层，它起到信息传递的作用，主要将感知层获取的信息传递给应用层，网络层可以借助云技术、通信网等平台，可选择的通讯技术种类较多，比如PLC技术、移动通信技术、WIFI、蓝牙等。物联网技术最高层是应用层，在这层中含有多个协议，大部分是依据发布—订阅机制，该机制在物联网系统中应用广泛，比如MQTT、AMQP、STOMP等协议均使用该机制。在物联网信息处理中，应用层不仅仅是中心，也是用户需求同物联网相连的端口。整体来看，应用层发挥的作用是对数据进行加工、分析，从而有利于使用者进行科学决策。

■1.2 人工智能技术

1.2.1 人工智能的定义

人工智能属于计算机科学，指的是借助处理器实现对人的智能的模拟，并将其服务于人们的生产生活[5]。因此，最根本的是对人类智能的研究，并探寻其本质，并将机器赋予类似于人的反应。目前，人工智能技术应用面较窄，多用于机器人等一类具有语音识别和图像识别的领域。如图1所示，人工智能的定义考虑到了基础、应用和技术三方面。

图1 人工智能分类

目前，人工智能的开发方式主要是以人为参考，其根据人的思维方式进行设计，并且技术水平日益成熟，得到了大面积的应用。比如在三层神经网络中，主要包含输入层、隐含层和输出层，输入层主要实现对数据的感知，隐含层实现对数据的深层次处理分析，输出层则是对结果进行输出表达。

1.2.2 人工智能的算法

人工智能算法主要由两部分组成：深度学习和强化学习，深度学习就是多层人工神经网络，如图2所示，它包括了输入层、隐含层、输出层。输入层就是机器的输入数据，比如我们问它：“今天天气怎么样？”，而隐藏层就是对这句话的特征提取和分析的过程，机器会结合学习结果给予较为准确的输出。

图2 人工智能算法

强化学习相当于建立了一个机器与环境交互的过程。强化学习主要包括两个部分，一个是Agent（即机器），一个是环境，Agent可以对借助对周围环境的学习给予特定的动作执行。

2 物联网中的人工智能技术分析[5][6]

■2.1 车联网中的人工智能技术

智能驾驶是汽车的未来发展方向，其关键技术是利用车联网实现车与车、车与环境之间的信息交换。其中，车联网系统如图3所示，该系统的基础由车载移动互联网、车内网等组成，依据数据交互标准，最终在行人、车、路三者之间形成信息交互，实现车辆行驶智能化。

图3 车联网系统

图4 工业物联网

通过分析可知，车联网系统包括3个端口：

（1）端系统：该系统主要是智能传感器部门，对汽车的形式状态、周边环境等信息进行收集。该系统不仅仅是使汽车具有网络可信标识、IOV寻址等能力，也是车联网的通信终端。

（2）管系统：车联网的主要目标是实现车、网、人之间的信息互换，不同车辆之间相互组网，在异构网络之间形成通信，确保其满足网络互通性、实时性等要求。

（3）云系统：车联网中含有大量的数据，包括ITS、客运、货运、汽车租赁、汽车保险、紧急救援、汽车制造商等多个方面。

■2.2 工业物联网中的人工智能技术

自从德国率先喊出工业4.0后，相关技术也快速地跟进，包括工业物联网、工业数据分析和工厂智能设备技术，其本质都是实现生产现场的自动化、智能化与智慧化。如图4所示的是在部分现代化工厂使用的工业物联网技术。

智能制造作为生产现场的更高级别要求，也给相关技术发展带来了机遇，尤其是在人工智能与工业4.0的交叉发展，赋予了智能制造更加强大的生命力。借助技术明确分野自动化及智动化的差异，包括机器视觉、深度学习等利用算法分析为主的人工智能技术，已成为工业4.0未来发展的全新趋势。这不仅让生产现场自动化技术更为精准，也助推生产车间向无人工厂全面迈进。这主要得益于以下两方面的应用。

其一：对工业物联网来说，取得数据和分析数据是核心任务，而来自传感器的数据点经过多个阶段才能转化为可操作的见解，工业物联网平台则包括可扩展的数据处理流程，能够处理需要立即关注的实时数据和历史数据。

其二：人工智能应用于制造业，可让系统从生产大数据分析并找出规律，进而避免前面发生的错误，甚至做到提前预测，不仅可以提高产品质量，还可适时做出产线调整，为生产过程的优化提供有力措施。

■2.3 健康设备中的人工智能技术

在医疗领域中，越来越多的技术涉及到人工智能。比如说BOE，该公司将人工智能技术、显示技术以及医学相结合，打造信息化、智能化的医学服务，从而实现智慧健康的目标。同时为方便对健康状态的实时监测，部分健康设备也借助物联网实现了相互连接，为深层次对人体健康状态的观察提供了技术基础。有的智能健康设备实现了智能化管理，如对人体健康数据的可视化处理，并结合对数据的分析给予针对性的诊断意见，实现了与专家系统的连接，并借助人工智能技术确保诊断的准确与高效。

3 结论

物联网的智能化技术下一阶段的发展方向，在原有的实现互联互通基础之上，可以借助人工智能实现智能应用。本文主要结合物联网概念以及车联网、工业物联网和健康设备物联网中的人工智能技术应用状况，分析了人工智能在物联网的发展趋势。除此之外，如手机的刷脸支付、小度语音导航等已经初步得到应用，这些技术不仅仅使我们的生活更加方便快捷，也促进了计算机科学的发展。人工智能技术往往处于互联网科技中的领先位置，换句话说，人工智能的发展将影响着未来科技的走向。与此同时物联网技术在连接所有的物的应用过程中将借助人工智能技术实现在众多领域的突破，并将朝着智能物联网方向发展，为人类技术进步提供技术基础。