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什么是物联网?

 

什么是物联网(IoT)?一般来说,物联网包括可以接入互联网的任何物体或事物,比如,工厂设备、汽车、移动设备、智能手表等。但如今,物联网的定义更加广泛,其可以代指配备了传感器、软件和其他技术,能够彼此收发数据的互联事物。过去物联网连接技术主要依靠无限网络,如今,5G 和其他类型的网络平台也越来越能够高效、可靠地处理大型数据集。

 

当然,采集数据的目的不仅仅是拥有数据,而是要利用数据。物联网设备采集和传输数据后,我们最终需要分析这些数据,支持企业采取明智的行动。因此物联网的关键技术还包括智能系统,比如,人工智能技术(了解什么是人工智能)此时就能派上用场:利用高级分析机器学习的力量,增强物联网功能。

 

物联网的定义:利用传感器、智能网络、嵌入式系统等物联网关键技术,能够彼此收发数据的互联物体和设备(即事物)

什么是物联网

物联网技术的发展历程

物联网技术有哪些?随着物联网设备越来越多样化,数据量不断增加,物联网技术也面临着新的挑战。据统计,2021 年,全球物联网设备数量超过 100 亿,IDC 预计,到 2025 年,全球物联网设备产生的数据量将超过 73 ZB,相当于 73 万亿 GB。尽管我们无法真正按实物计算数字数据的数量,但是,如果将所有数据都转换为 90 年代的软盘,并首尾相连地排列起来,它们可以往返月球 5,000 多次。

 

短短几十年间,物联网数据呈指数级增长,并且这种增长势头可能还将继续。那么,究竟是什么引发了这一波物联网热潮?为了推动物联网的发展,一系列特定的技术必须齐头并进。

 

 

  • 连接性:连接技术是物联网的关键技术,随着物联网数据激增,只有足够强大的互联网和云连接才能满足数据收发需求。目前,许多物联网设备都依赖本地无线网络,来传输大规模的复杂数据。然而,5G 和其他蜂窝网络正在不断完善。麦肯锡最近发表了一篇文章介绍这些网络技术可能产生的影响,及其如何让物联网设备告别无线网络。
  • 传感器技术:随着人们对物联网传感器创新的需求稳步增长,传感器市场从只有少数供应商参与的高价利基市场发展成为了高度全球化、且价格极具竞争力的传感器制造行业。自 2004 年以来,物联网传感器的平均价格下降了 70% 以上,与此同时,这些产品的功能和多样性正在不断提高。
  • 计算能力:物联网设备目前每年生成约 40 ZB 数据,而这一数字预计将在未来五年内增加近一倍,之后更是将呈指数级增长。为了充分利用所有这些数据,现代企业需要不断提高内存计算和数据处理能力。这个领域的发展速度非常快,且竞争激烈,同时也让物联网技术的相关性和适用性不断提高。
  • 人工智能和机器学习:这两种技术让企业不仅能够管理和处理大量物联网数据,还能分析这些数据,从数据中学习。大数据是人工智能和机器学习最喜爱的食粮。数据集越大,种类越多,基于人工智能的高级分析提供的洞察和智能就越强大、越准确。随着物联网设备显著增加,人工智能也在不断发展,其适应的数据类型也越来越多。
  • 云计算:连接性是物联网发展不可或缺的技术,同样,云计算的兴起也与其发展密切相关。由于能够按需提供处理能力和大容量存储,物联网云服务为物联网设备采集和传输日益庞大且复杂的数据集铺平了道路。私有云解决方案还能帮助企业管理更大规模、更多类型的物联网数据,同时维护封闭系统的安全性。 
  • 边缘计算:物联网中的设备通常广泛分布在各个地区,但它们都能将数据传输到统一的中央系统。随着物联网数据量日益增长,它们开始垄断公司的带宽和云存储空间。此外,数据的捕获、传输、处理以及在最终目的地的接收都需要时间。这种滞后(常被称为“延迟”)会进一步拉低效率,尤其是对数据处理时间高度敏感的企业来说,更是如此。边缘计算解决方案可以让系统更加接近数据源,分散系统的处理能力。这些解决方案将集成本地化的计算系统,并把处理能力融入物联网设备中。处理后的数据将即时在原地触发行动,之后再以更加结构化和更有条理的格式定期发送到中央系统,进行高级分析和处理。

物联网是怎么实现的?关键步骤是什么?

物联网设备犹如我们的眼睛和耳朵,可以触达我们身不可至的地方。如何自己搭建一个物联网平台?首先我们需要了解物联网运行的四个关键步骤:为设备装上传感器,这些设备就能够捕获我们可能看到、听到或感知到的数据。然后,设备按指示共享这些数据,我们再对数据进行分析,获取所需洞察,自动触发后续的行动或决策。这个过程可以概括为:

物联网技术如何运作

物联网的四个关键步骤

 

  1. 捕获数据。物联网设备通过传感器捕获环境中的数据,可以是简单的温度数据,也可以是复杂的实时视频流。
  2. 共享数据。物联网设备利用可用的网络连接,按照指示将数据发布到公有云或私有云环境中。
  3. 处理数据。在数据处理阶段,软件按照程序设计基于以上数据执行操作,比如打开风扇或发送警告。
  4. 基于数据采取行动。分析所有物联网设备采集的数据,获取深入的洞察,助力企业自信地制定业务决策和采取行动。

物联网的应用实例

物联网网络及其产生的数据几乎渗透到现代生活的方方面面,遍布我们的家庭、汽车、商店,甚至是身体。

 

  • 智慧家居:很多人都已经非常熟悉自己家中的物联网网络。利用通过 Z-Wave 或 Zigbee 等协议进行通信的智能开关、传感器和设备,家居自动化系统可以监控和控制照明、室温、安全系统以及电器设备等,甚至可以远程操控。如果出门前忘记关灯或关闭烤箱,你可以在手机上通过物联网设备进行关闭。
  • 智慧电网:智慧电网结合人工智能和高级分析技术,利用物联网解决方案集成技术,帮助消费者更好地了解用电情况并合理用电,甚至通过太阳能板等方式自己发电。覆盖整个电网的物联网传感器可以提前发现潜在风险,并根据需要重新分配供电,从而防止或尽可能减少停电等问题。这些传感器还可以检测机械问题,并根据需要提醒技术人员进行维修,这一切都有助于能源消费者深化洞察,提高控制力。
  • 智慧城市:“智慧城市指数 (SCI)”调查报告中对智慧城市的定义是“一种能利用技术来增强城市化带来的益处并消除其弊端的城市环境”。物联网能够帮助人们解决人口增加、交通拥堵和基础设施老化等诸多问题。城市规划人员可以利用传感器、仪表等物联网设备监控和收集数据,主动解决问题,防患未然。例如,雨水排放管道中安放的传感器可以检测水位,并自动采取措施,防止水位过高导致洪水泛滥。

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  • 互联汽车:如今,几乎所有新车都搭载了物联网和智能功能,预计未来五年及更长时间内,5G 汽车的普及率将持续上升。依托物联网技术的高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 能帮助驾驶员避免碰撞、规划路线、停入狭窄车位等。随着汽车物联网的发展,汽车与信号灯等外部设备、行人、新闻和天气信息源、流媒体娱乐提供商的连接将越来越紧密。
  • 零售业物联网:越来越多面向客户的物联网解决方案开始应用于提升实体店购物体验。借助动态感应式智能摄像头、智能货架、信标和 RFID 技术,顾客能够通过移动应用找到商品,零售商则能轻松共享库存信息,甚至当客户在店内浏览产品时就为其发送基于情境的促销信息。随着线上线下购物体验的界限日渐模糊,物联网解决方案能够帮助零售商跟踪配送和运输车辆,支持客户制定更完善的购物计划,从而提升客户体验。
  • 远程医疗:物联网驱动的消费型医疗设备(比如智能手表和药物分配装置)日益普及,这些设备可以帮助医生远程监控患者情况。不过,远程医疗领域最引人注目的进步还要归功于智能手术工具。对于偏远或欠发达地区的患者来说,这些工具尤为重要。利用这些工具,远程医生可以与世界上最优秀的外科医生建立联系,进行远程会诊,在他们的指导下完成手术,甚至在手术的关键阶段远程监控被麻醉的患者。
  • 交通管理:基于传感器、摄像头及其他设备组成的网络,物联网技术可以有效缓解交通拥堵,并帮助提供可行的路线调整方案。例如,实时数据流可以用于调整信号定时,在动态条件下确保车辆顺畅通行。光传感器可以检测并调整照明亮度,确保最佳能见度,道路传感器则可以发现事故并自动报告问题。

物联网数据的工业用途是什么?

物联网每年生成的数据多达数万亿 GB,其中工业物联网生成的数据规模最大、增速最快。大量数据来自全球近 10 亿台监控摄像头。互联汽车、制造和运输应用生成的数据量也十分庞大。如今,从供应链管理到医疗卫生,几乎每个行业都会生成、收集和利用工业物联网数据。

 

工业物联网技术增长最快的领域是制造和供应链。在智慧工厂中,传感器可以检测甚至预测机械问题,从而确保工厂顺畅运营。他们还可以采集和分析运营数据,从中找到速度最快、效率最高的工作流和流程,然后通过中央系统自动实施这些工作流和流程。在供应链领域,物联网解决方案有助于简化端到端的运营。借助这些解决方案,企业可以跟踪原材料和物料供应,确保安全和溯源,并实时监控货物、装运和最后一公里物流等情况。客户则可以实时掌握最新的产品原产地和订单状态等信息。

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物联网的发展前景

展望未来,物联网的发展将与AI、5G通信等现代技术紧密相连,并且技术与人类体验将进一步融为一体。虽然元宇宙的发展可能还需要数年的时间,但 3D 音频、高级虚拟现实、触觉感知和基于 AI 的实时个性化定制技术都将大力推动我们与周围设备的互动,带来越来越“真实”的感官体验。此外,随着 5G 的兴起和高速网络连接在全球普及,人类将具备类似量子的能力,世界各地的人们都能使用到这些技术。这项变化的影响将极其深远,有可能改变我们一些最基本的生活方式,以及我们与一些常规机构的互动方式,例如工作场所、手术和医疗、房地产、购物、旅行、人际关系等。

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