物联网的发展历程及技术特征物联网

那么,物联网和互联网有什么关系呢?众所周知,互联网+商场=天猫,互联网+义乌小商品=淘宝,互联网+中关村=中关村,互联网+旅行社=携程,互联网+餐厅=美团,互联网+出租车=滴滴出行,互联网+聊天软件=腾讯,互联网+搜索=百度,互联网+直播=斗鱼,互联网+金融=虚拟货币,互联网+股权众筹=万众创新......那么,问题来了,互联网+以上所有=?没错!物联网!在这个崇尚连接的时代,越来越多的连接正在改变人们的生活,相应会塑造出无数的商业机会。

物联网的发展历程

全球公认的物联网起源,要追溯到1991年英国剑桥大学的著名的“特洛伊”咖啡壶事件。剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们在工作时,需要步行两层楼梯到地面看咖啡煮好了没有,但常常空手而归,这让他们觉得很苦恼。

为了解决这一麻烦,他们编写了一套程序,并在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机,镜头对准咖啡壶,利用计算机的图像捕捉技术,以180f/s的速率传递到实验室的计算机上,以方便科学家们随时查看咖啡是否煮好。后来这套简单的本地“咖啡观察”系统又经过其他同事的更新,以1f/s的速率通过实验室网站连接到互联网上。

没有想到的是,仅仅为了窥探咖啡煮好了没有,全世界互联网用户蜂拥而至,近240万人点击过这个名噪一时的“咖啡壶”网站。2001年8月,特洛伊咖啡壶在eBay拍卖网以7300美元价格售出。这项不经意的发明居然在全世界引起了巨大的轰动。“特洛伊咖啡壶”是全世界物联网最早获得应用的一个雏形。

1995年,比尔盖茨在《未来之路》一书中首次提到了“物物相连”的构想,但迫于当时无线网络、传感设备的局限,这一构想无法真正落地。但随着技术的进步,当初盖茨那些脑洞大开的想法,对未来的各种预测,许多都已经照进现实。

《未来之路》中还写道:“如果你想欣赏博物馆或美术馆的艺术作品,那么你可以‘走’进一种视觉显示画面,在作品之中自由切换,就像你亲自在现场般。你可以用超级链路来了解一幅画或一尊雕像的详细信息……”

艾什顿将其笼统地命名为“存储系统”。20世纪90年代,互联网刚刚面向大众。通过连接到互联网并在网上存储数据,该芯片能够节省开支和内存。为了帮助公司主管掌握这种将诸如口红之类的物品连接到互联网的系统,艾什顿给这种无须经由人类就能让物品相互交流信息的系统起了一个短而不合语法的名字—“物联网”。

中国物联网市场规模目前处于稳步上升阶段,十三五期间,年均复合增长率达到23.4%。2020年,疫情促进了数字化转型步伐,同比增长率明显上扬。2022年,在国际形式不稳定,国内疫情连绵的背景下,全国物联网市场规模同比增长率有所下滑。

物联网的技术特征

那么物联网有哪些技术特征呢?众所周知,物联网可以分为四个层级,包括感知层、传输层、平台层、应用层。

感知层是物联网的最底层,其主要功能是收集数据,通过芯片、传感器、执行器、模组等终端从物理世界中采集信息。

传输层是物联网的管道,主要负责传输数据,将感知层采集和识别的信息进一步传输到平台层。传输层主要应用无线传输方式,无线传输可以分为远距传输和近距传输。

应用层是物联网的最顶层,主要基于平台层的数据解决具体垂直领域的行业问题,包括安防、物流、交通、家居等领域。

总的来说,物联网的技术特征主要有以下三个方面:

物联网的应用场景

下面围绕物流、农业、消防等领域,介绍一下物联网在其应用。

①智慧物流

物流业作为国家经济支柱性产业,目前限制其行业发展的主要因素有两点,一是末端物流配送成本高,二是基础设施建设不完备。要降低我国物流成本,就必须减少中间的无效搬运,这就需要依靠互联网和信息化技术来解决。智慧物流则是指将物联网与传统物流业整合,通过以精细、动态、科学的管理,实现物流的自动化、可视化、可控化、智能化、网络化。

智慧物流系统架构的提出基于物联网技术在物流业的应用。因此智慧物流系统架构将从物联网技术属性、物流业固有属性这两个层面介绍。

②智慧农业

智慧农业是指利用物联网、人工智能等现代信息技术,将现代信息技术与传统农业相结合,实现信息化、精确化的农业生产全过程。智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,是中国农业4.0的核心内容。目前,我国智慧农业主要集中在农业种植和畜牧养殖两个方面,发展潜力巨大。

智慧农业技术架构根据物联网层次可分为四层:感知层、网络层、平台层、应用层。

平台层利用大数据、云计算、人工智能等技术对网络层传输过来的数据进行分析处理,并产生决策指令,从而在应用层控制设备进行自动化操作。

应用层包括智慧种植、智慧家畜养殖、智慧水产养殖、农产品溯源、智慧粮食存储等典型应用,如下图所示。

③智慧消防

智慧消防核心由应用、平台、传输、汇聚及感知五层架构组成,其中应用及平台两层构成智慧消防的头部应用,传输层由智慧消防的无线传输设备构成,汇聚层及感知层由原传统消防的底层能力构成。

物联网+新技术应用

①物联网+区块链

这时候,区块链提供了新的思路。区块链是一种分布式加密数字分类技术,非常适合记录物联网机器之间发生的海量交易的详细信息。得益于区块链的交易共享性和不可篡改性,去中心化的价值传递将给物联网服务带来变革式的提升。面对未来IoT设备规模的爆发增长、应用区块链技术有望改善物联网平台的如下痛点:

●降低交易前的验证成本:利用区块链系统下记录的不可篡改的优势,平台下的用户和设备不需要验证双方信息,只需要在交易时判断对方给予的条件与先前是否不同。

●降低运营管理成本:利用区块链点对点网络技术,每个节点作为对等节点,因而整个物联网解决方案不需要引入大型数据中心进行数据同步和管理控制,从而降低数据通信和处理的成本。

●保护数据安全与隐私:区块链记录提供安全性,记录的副本在大量分布的物理位置和逻辑位置,没有一方拥有对其进行操作的集中控制能力。

●方便可靠的费用结算和支付:通过使用区块链技术,不同所有者的物联网设备可以直接通过加密协议传输数据,且可以把数据传输按照交易进行计费结算,这就需要在物联网区块链中设计一种加密“数字货币”作为交易结算的基础单位,所有的物联网设备提供商只要在出厂之前给设备加入区块链的支持,就可以在全网范围内在各个不同的运营商之间进行直接的货币结算。

②物联网+人工智能

随着人工智能底层技术的迅速发展,现在智能机器已经实现“从认识物理世界”到“个性化场景落地”的跨越。人工智能与物联网结合将逐渐深入各行各业并引起革命性变革,AI在科技和烦琐的工程中能够代替人类进行各种技术工作和部分脑力劳动,由此就造成了现在已形成的社会结构的剧烈变化。

人工智能负责识别、感知和处理,物联网则负责物物相连。目前,物联网行业已初步形成云—管—端三个层次,其中,端指各类智能硬件,如智能手机、智能音箱、智能汽车等;管指连接管理平台,云则包括基础设施服务、平台服务、软件服务、第三方服务等。随着和人工智能的深度融合,未来物联网将呈现如下功能:

●边缘智能:终端在断网离线的情况下,也可以进行智能决策;当需要对数据进行实时处理情况下,可以迅速产生行动应对突发状况。

●互联驱动:当智能产品处于“组网”的状态时,产品与产品之间能够实现不需要人为干预的智能协同。

●云端升级:当智能产品处于“联网”状态时,云端的人工智能可以更好地挖掘和发挥边缘硬件的价值,让智能产品发挥更大的功效。有了边缘智能的辅助,云端智能完成进一步的数据整合,创造系统与系统之间互相协同的最大价值。

设想在没有人工智能的情况下,物联网将是数以亿计的智能终端,不断地采集海量的数据,通过网络输送至后台,借助强大的服务器对数据和信息进行分析,那么如果后台数据的处理速度和准确度无法跟上终端数据的采集速度,后果将会是灾难性的,波及范围将从小到家用电器之间不能互相通信,大到危及生命——心脏起搏器失灵或上百辆车连环相撞。

③物联网+AR

将AR技术融入到物联网中,可以使信息的呈现及交互方式更加的便利、直观,交互界面更加友好。我们就能随时随地直观方便快捷地查看物体对象的运行状态、性能和各项重要参数。感知的数据可通过物联网反馈到后台,通过数据挖掘,可以让产品不断地优化和完善,为客户带来更好的体验。目前,已经有了如下应用:

●非现场远程操作功能:针对一些危险、人不在现场或不适合人类现场操作的环境,实现安全的远程操作,如核电站海底、外星球等。通过物联网采集现场数据参数,并传到中央控制中心,中央控制中心结合现场影像和数据并进行AR3D呈现,机器人、工程师可以完成远程交互、监测、操作控制。

●智慧城市基础设施维护:城市里面大多数的基础设施位于室外并且难以进入该区域,AR可以为公安机关对城市的L监督提供便利,为政府部门对水电暖等市政设施的监控提供便利,从实时数据可视化中定位故障点,轻松地记录基础设施的状态。

最后,引用一句《智能主义》一书的作者周鸿祎的描述,“到了智能时代,我们所有能看到的、能想象到的各种各样的硬件,无论是汽车、家居,还是可穿戴设....都将实现智能化以及与网络的实时连接。”

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