智慧生活场域下物联网技术创新应用发展探析

宋帅华，简小虎

（1.西安交通大学，陕西 西安 710049；2.西安理工大学，陕西 西安 710048）

0 引 言

物联网技术领域作为国家核心战略产业之一，其产业价值将是互联网的数十倍，它的发展是我国能否继续保持经济高速发展的关键因素之一，是决定我国能否成功迈入万物互联时代、能否实现社会主义现代化的关键因素之一。2021年第十三届全国人民代表大会提出加快建成具有先进水平的物联网基础设施，并在“十四五”规划纲要中明确提出推动物联网技术在家居、医疗、汽车等行业全面发展，提升物联接入、感知、通信能力，要推进智慧城市建设和市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。因此，创新物联网技术应用发展，实现万物互联，对加快实现全面建成社会主义现代化强国具有重要意义。

1 物联网技术概述

物联网基于互联网与嵌入式系统，是能够实时连接各物理对象的互联网，换言之即“物与物之间的互联网”。它以微处理器作为智慧内核，赋予所有网络节点、终端、服务器等以无限的智慧能力，能够实现物联状态下各物理对象之间的实时交互。依托于当下社会的网络通信，智能终端、大数据云平台、数据接口、智能传感等技术的发展，物联网在工业、农业、医学、环境、交通物流、安全等领域都有着广泛的应用。物联网是互联网与嵌入式系统的高级融合，它具有三大源头。其一是物联源头，即嵌入式系统，使得物联网和嵌入式系统一样具有感知能力、控制能力、人机交互以及信息传输通道；其二是智慧源头，通常指嵌入式微处理器，利用微处理器可以进行信号处理、数据分析、命令解码、建模、接收或发送控制指令、深度学习等复杂的智慧行为，数量庞大的微处理器与嵌入式系统结合，共同构建了物联网智慧地球；其三是网络源头，该源头将互联网的虚拟世界延伸到真实世界的物理对象上，使得许多虚拟行为都可以无缝延伸到真实世界，实现虚拟世界与真实世界的交互。得益于互联网的无限时空与多种接入形式，使得物联网也具有广域性的应用特点。

2 物联网技术创新应用发展研究

2021年4月8日至12日，为获得物联网技术在生活中的创新应用与发展情况，以及人们对物联网技术未来的应用渴望与忧虑，调察了来自全国19个省、自治区、直辖市各年龄段，各行业，各学历的人群，采取线上扫码填写问卷的方式，获得有效样本1 040份。

2.1 物联网技术创新应用的基础

物联网技术的创新应用首先要基于稳定的网络系统之中，才能谈其进一步发展，网络在物联网中主要承担着信息的传输与同步，是物联网的基础。大多数物联网设备的硬件是由不同厂家提供的，因此网络要求存在或多或少的差异，基本表现在数据延迟、吞吐量和准确性等方面。根据应用场景的不同，对性能的要求也不同，例如联网的计费停车厂，计时无需时刻报告，对实时性和数据吞吐量要求相对较低；网络会议、网上课程等对数据量和实时性要求相对较高；远程医疗、车联网等新兴应用对网络实时性、准确性要求非常高。可见，网络对物联网的重要性非同一般，基于网络对于物联网的基础性作用，分别调查了生活中的网络类型使用情况和生活中网络使用满意度情况。生活中的网络类型使用调查结果如图1所示。

图1 生活中的网络类型使用调查结果

通过对生活中的网络类型使用情况进行调查得出，56.73%的调查对象网络使用以4G为主，基本能够满足当下的日常使用需求，但仅限于某些网络要求不高的场景；WiFi使用率达28.85%，超过调查对象的25%；选择5G网络的调查对象占比为12.5%，低于预设数值，这是由于5G网络主要利用毫米和厘米波技术，导致信号穿透能力差，较4G而言需要更多的基站，这也将促进未来5G网络不仅仅应用在手机沟通交流领域，待技术成熟后，更重要的是应用于高实时性、高数据性的物联网技术发展中。

关于网络使用满意度（图2）的调查发现，对网络使用基本满意的调查对象占比高达62.5%，而十分满意的仅占18.27%。究其原因，一是网络基站覆盖不全或受建筑物的阻挡使信号衰减；二是受终端设备硬件性能限制，在网络接收上存在差异。无论是哪种原因，将直接导致物联网在建设和应用方面受限，并影响受众体验，降低使用满意度。

图2 生活中网络使用满意度调查结果

2.2 物联网技术创新应用的场景

伴随着物联网技术的飞速发展，其应用在生活中随处可见，这些技术的转化使人们的生活方式更加便捷与智能。为探究物联网技术在智慧生活中的发展状况，主要从智慧快递取件、公共交通支付、智能家居操控、多元生活服务等生活场景方面进行了问卷调查。

2.2.1 智慧快递取件应用场景

对“快递取件”这一日常行为的调查，结果显示超70%的地区，尤其是学校、小区等人群高密度聚集区域都能实现“智慧快递取件”，即菜鸟驿站凭身份码取件。用户通过手机身份码和包裹条形码同屏扫描取件，免去人工操作，省时省力且准确性高，这也是物联网给我们带来的便利之一。手机身份码取件是物联网技术背景下智慧物流发展的一次创新，智能化是物流行业必然的发展趋势，在今后物联网领域，类似专属于物的“身份证”也将越来越多，使物品从传递到收货全过程都能通过唯一的身份码识别。快递取件方式调查结果如图3所示。

图3 快递取件方式调查结果

2.2.2 公共交通支付应用场景

城市人群乘坐公交、地铁时的购票支付手段亦有物联网的应用。公共交通支付方式调查（图4）结果表明，超过80%的乘客采用手机二维码支付，通过安装在公交或地铁进站口的嵌入式设备扫描手机电子乘车码，即可实现乘车扣费，相较于交通卡或现金，更加节约自然资源且省时便捷。许多城市公共交通均开通了电子乘车码支付方式，反映出物联网技术发展背景下智慧城市绿色生态建设的创新与探索。

图4 公共交通支付方式调查结果

2.2.3 智能家居操控应用场景

智能家居是物联网技术发展的又一大趋势，问卷中调查了当前普通家庭家居联网使用情况（图5）和有无使用终端控制家居的经历（图6）。调查显示，超80%的家庭电视可以联网，少部分家庭具有可联网的监控摄像头、扫地机器人、音箱，其他家居设备包括空调、大门、冰箱、洗衣机、烤箱、电磁炉、微波炉、热水器等，大量的家居设备都不具有可联网性。当前市场中大量可联网智能家居设备如雨后春笋般涌现，但由于家居设备更新换代慢、市场占比较少、价格居高不下等原因，普通家庭选择可联网家居的空间狭窄，更换智能家居对于普通家庭来说经济负担大，相对于未联网家居来看，普及率较低，这也成为智慧家庭建设与推进的一大难题。在调查中，超过47%的人有过使用终端控制家居的经历，说明智能家居发展多年，已在家庭中有所应用，今后会被越来越多的人接受。智能家居是实现智慧家庭建设的关键，智慧家庭建设是物联网技术创新发展的重要组成。万物互联的技术虽已不存在技术障碍，但从智能家居应用情况来看，智慧家庭建设仍有很长的路要走，要实现平民化、标准化、规范化还需要各行各业共同推进。

图5 家庭中家居的联网使用调查结果

图6 有无使用终端控制家居的经历调查结果

2.2.4 多元生活服务应用场景

得益于物联网技术的发展，生活服务也逐渐变得便利，水、电、燃气综合管理系统快速建立，用户可以在手机上查询当前余额，进行实时缴费。针对家庭中水、电、燃气等费用是否可以网上缴纳的调查结果（图7）表明，近80%的区域可以实现全缴纳，约14%的区域可部分缴纳，仅6%的区域不能实现网上缴纳。关于是否有医院电子病历的调查问卷结果（图8）表明，超过50%的人有电子病历或健康档案，通过电子病历，用户可以实时查看患者基本信息和医疗信息，同时可以实现在线挂号，查看治疗用药记录及定位跟踪等。生活缴费及电子病历的应用是物联网技术在智慧互联城市建设和智能数字医疗建设上的创新，如今已成功融入我们的医疗生活。

图7 是否可以网上缴纳水、电、燃气的调查结果

图8 是否有医院电子病例的调查结果

综上所述，物联网技术在当前智慧生活中的应用创新发展在移动支付、生活缴费、公共交通等方面虽较为成熟，但仍有发展空间，5G网络、智慧家庭、智慧城市建设等亟待完善。

2.3 物联网技术创新应用的社会价值

我国在疫情防控工作中取得了举世瞩目的成就，“健康码”就是其中之一。就陕西健康码来看（图9），依据大数据检测到的健康状态，绿码代表正常，凭码通行；黄码代表欠佳，实施7天内隔离；红码代表危险，实施14天隔离。健康码最基本的功能是证明用户是否感染新冠病毒，但它的作用除报备个人健康状态外，还能便于后台掌握用户的行动轨迹。健康码极大地缩短了人和信息之间的时间与空间距离，从侧面反应出可以利用科技的力量监测疫情、预防疫情、战胜疫情。此外，健康码利用物联网一物一码技术，赋予物品唯一身份特征，是物联网产业实现万物互联的重要基础之一。健康码的使用有助于社会和城市管理实现智能化、智慧化、便捷化，疫情期间更能依据健康码的不同颜色快速判断居民健康状态，实现疫情简便化、精准化管控，以及“人-机-环境”的协调发展。健康码是在疫情发生情况下出现的“产品”，是我国进入“数据人”时代的契机与开端，是个人在所在地区出入通行的电子凭证。

图9 陕西健康码

人和信息的融合是全球发展的趋势。健康码是二维码的一种，存储着人的信息，是物联网的最佳入口。如今，二维码技术不断创新，我国已拥有完整自主知识产权的技术标准，二维码产业链也日渐丰富，其应用越来越多的出现在人们的生活中。可以说，二维码是信息化发展的基础，是我们进入物联网时代的先锋。

3 物联网技术创新发展趋势及阻力探析

3.1 创新发展趋势调查分析

在国家政策的支持和引导下，物联网技术虽已获得重要发展和技术突破，但许多技术创新仍不能被应用于现实生活。技术的最终目的是服务于人，人的意愿左右着物联网技术的发展方向。因此，本问卷调查涵盖了两项针对人民群众关于物联网未来应用意愿的选项，具体行为意愿和模糊行为意愿。

第一项是物联网使用具体行为意愿调查（图10）。具体行为意愿指愿意通过物联网技术采取具体行为的方式实现具体动作。64.42%的调查对象认为超市购物无需排队，扫码支付方便快捷，只需在离开超市时检测本人手机号即可。62.5%的调查对象认为出行只需检测人脸即可验票，这两种基础服务最值得推广；51.92%和53.85%的调查对象认为通过手机或电脑远程控制家中的家居，实时检测物体位置信息，实现远程防护，查询家中设备的购买信息最实用；网约公交，回家路上通过手机操作家中家电等行为的支持率相对较低。

图10 物联网使用具体行为意愿调查结果

第二项是物联网使用模糊行为意愿调查（图11）。模糊行为意愿指愿意通过物联网技术在某方面、某方向实现即将发生行为的想法。该调查结果和第一项调查结果相似。80.77%的调查对象希望物联网技术应用于日常生活购物，72.12%的调查对象希望物联网应用于购票验票和安全领域，74.04%的调查对象认为物联网用于智能家居更为合适，而得知物品来龙去脉得票率最低，为51.92%。

图11 物联网使用模糊行为意愿调查结果

从这两项调查不难看出，用户更愿意物联网技术应用于基础设施领域。对于消费购物而言，不应当局限于购买某种产品或服务，更应考虑提升消费者的购物体验，让消费者享受购物过程。如何将物联网技术应用于日常生活和购物，以此提升体验感，将是物联网发展创新的方向。其次，关于出行购票验票的系统建设，虽然12306已经实现了扫描人脸或刷身份证的验票方式，但许多共场所如游乐场、旅游景点、长途客运站等仍采用检验纸质票的方式。因此加强人脸数据库建设，实现数据库互通，将物联网技术应用于购票验票，将是今后物联网发展的重要方向。此外，智慧家庭、安全防护、智能汽车等仍是物联网技术领域重要的发展方向。

3.2 创新发展阻力调查分析

物联网的发展并非一帆风顺，调查对象对物联网技术发展产生的忧虑调查结果（图12）表明，73.08%的调查对象对物联网发展的安全性与信息的准确性表示担忧，约50%的调查对象担心人们逐渐丧失某些技能，产生物联网发展的伦理问题，超过40%的用户担心当前物联网产品登录未统一，需下载多个APP，占用手机内存，增加操作负担。

图12 对物联网技术发展产生忧虑的调查结果

物联网发展受阻原因为二。其一，物联网发展的技术难题。物联网实现基本功能的各项技术虽已取得突破，但技术标准多而杂，不同的企业和国家有不同的技术标准，因此如何建设规范、统一的行业标准，是物联网技术能否长久发展的基本保障。同时，加强网络通信与服务器建设是提升物联网技术响应速度的关键。另外，在技术的安全与可靠性方面，个人及家庭信息隐私安全防护还需完善，如果在技术未能确保安全的前提下，将家居、摄像头等接入网络意味着家庭信息可能会被非法人员窃取。最后，如何整合功能，实现物联网生态建设仍是一大难题。其二，物联网发展的道德伦理问题。如调查中提到的物联网给人们带来便利的同时，是否会使人们逐渐丧失一些技能，再如不法分子入侵物联网系统窃取相关隐私信息等。技术和道德的发展并不是相互孤立的，它们在生活中以各种方式汇合和交叉，社会的进步是技术和道德伦理的共同作用，因此物联网的创新发展还将受到更多考验。

4 结 语

随着城市人口的不断增加，技术的不断发展，基于智慧生活场域下的物联网技术创新应用场景也在逐渐增多。尤其受新冠肺炎疫情的影响，加快了物联网技术的使用脚步。充分使用物联网技术可创新智慧城市生态管理模式，利用物联网技术万物互联的特性，使社会向高级形态的智慧社会发展，达到一种数字化、智能化、协同化共生的社会生态系统，将会是我国物联网技术促进智慧生活发展的主要趋势。同时，破除创新发展物联网技术的阻力因素，其一，攻克物联网发展技术难题；其二，提高公民对待物联网技术的道德要求及素质要求，为加快我国智慧技术平台建设、提升治理智慧化水平、大力推进智慧社会建设创造契机。