介绍

自互联网诞生以来，其目标就是通过手机、台式机等简单的设备，将不同地点的人们连接起来，实现快速的沟通和互动，从而将世界缩小为一个地球村。

互联网有助于传感器和云之间的连接，以管理和传输信息并对不同协议提供帮助。

广泛的科学研究让互联网从仅仅连接人发展到连接数字系统、机器、电器、工业工具等“物”，并可以监控和调整连接物与互联网之间的交互。换句话说，物联网是一种连接事物、系统和人的技术，让他们成为具有适应性和响应能力的系统，并帮助其提高效率，从而降低成本。

本文将带您了解物联网、物联网的工作原理、物联网给人类带来的好处以及这个新兴行业的最新发展。

什么是物联网 (IoT)？

物联网（简称IoT）是指所有可以使用传感器和执行器从周围环境中收集数据并将其发送到互联网中进行处理的设备（如电话、电视、摄像头、报警系统、天气系统、门铃、可穿戴设备等）的集合。

物联网将日常事物或物品与互联网相结合，让这些物品之间进行可以进行有效的沟通和互动。任何可以连接到互联网、收集和共享数据的东西都是物联网的一部分。

大多数物联网设备的名称开头都有“智能”一词，例如智能手机、智能手表、智能冰箱、智能农场、智能家居等。

互联网背后的技术将日常物品/事物与互联网相结合。物联网的底层技术是部署传感器和执行器——它们帮助智能对象从互联网自动来回传输数据，从而允许交互在这些对象中直接发生。

1985年，美国国会黑人核心基金会成员Peter T. Lewis首先使用了物联网的概念。据刘易斯所说，“物联网是人、流程和技术与联网设备和传感器的融合，以实现对此类设备的远程监控、状态控制、实时操作和趋势评估。”

此外，NetSilicon的首席执行官Cornelius Peterson将物联网定义为“连接到互联网的事物或物体比人多的时间点”。

然而，1999年，麻省理工学院 (MIT) Auto-ID中心的联合创始人Kevin Ashton在他向宝洁 (P&G) 所做的一次演讲中阐述了“物联网”这个词。他认为射频识别 (RFID) 对物联网非常重要。物联网的核心是将短距离移动收发器嵌入到各种小工具和日常用品中，以实现人与物以及物与物之间的新型通信。[3]

物联网旨在通过与互联网的连接来促进对象之间的交互，从而将关注从人身上转移到物品上。

此外，廉价计算机芯片和高带宽电信的出现使数十亿设备连接到互联网，实现爆炸式增长，预计到2050年将有500亿件设备连接到互联网。 [4]

工业物联网 (IIoT)

工业物联网 (IIoT) 是物联网技术在不同行业和企业中的应用，它通过传感器、处理器和执行器的集成来帮助行业或企业提高效率、增加产品产量、降低劳动力成本并减少监控设备的使用。

工业物联网是与现有技术（如云、分析、机器学习、机器人和人工智能）协同工作以实现新的自动化层。这有助于设备之间信息或信号的连接和传输。

这项新技术将工业生产力提高到了新水平，同时减少了工作中的危险并以更低的成本确保了效率。

物联网的应用

物联网正在彻底改变我们的生活方式、我们与环境中的物体交互的方式，以及我们在家中、行业或公司以及我们社区中日常执行任务的方式。具体在以下领域中可感受到其重要性：

制造业

物联网技术和人工智能、机器人技术和云计算等一些相关技术的应用大大提高了制造业的产量、效率和安全性。技术的自动化取代了许多手动工作。

物联网技术在制造业中广泛应用，并在制造业中衍生了更多创新运用。

物联网不仅可以增加交互性，还会提高效率、生产力和安全性。

医疗保健

技术的应用，尤其是物联网的应用，已经让患者可以触及医疗保健服务并让其在舒适的家中也能享受到此类服务。物联网使医生和患者之间能够进行有效的远程交互，尤其是在患者患有致命疾病（例如 COVID -19）的情况下也能进行交互。医生不一定要密切接触患者才能进行治疗，而是使用物联网设备和技术来进行远程治疗。

此外，由于这些技术是自动化的，因此非常有利于医生对患者的医疗数据进行分析，医生从而能做出明智的决定和正确的诊断。

农业

该技术在农田中的最优利用能确保农产品的生产力并获得高产。

通过使用智能拖拉机、智能播种机和收割机等智能农业设备，并将这些设备与互联网连接，物联网技术能极大地保障粮食生产和供应。这将有利于人们对土壤和农业设备的数据进行分析，更好地安排易腐作物的供应链。

家庭管理

智能房屋具有多项可实现舒适性的功能，这些功能包括自动灯，它可感应人进入房间从而自动开启，或通过声音控制开启。这一技术也可用于开关房屋门，仅授权人员可进入您的房屋。

此外，物联网可用于跟踪温度管理，并根据环境和天气条件自动将房屋内温度调整到最佳温度。物联网真正地让我们生活变得更加高级、舒适。

教育

利用增强现实，学生可更好地体验现实生活中的动物，甚至可以体验到那些已经灭绝的动物，例如恐龙。这也是物联网技术的应用。

物联网如何运作？

物联网通过收集和交换不同智能设备和互联网之间的数据来运作，同时集成了低成本计算、云计算、数据分析和移动技术等新兴技术。

物联网的基本工作原理有：

传感/设备层

智能设备是指那些基于某些触发器从周围环境中收集数据并通过物联网软件应用程序（IoT 应用程序）与云（互联网）通信的计算设备。
此外，智能/物联网设备包括能够感知、计算和连接到其他设备的传感器。唯一标识符 (UID) 是实现 IoT 理念的传感器，因为如果没有传感器，整个 IoT 理念将不能实现。

连接层

该层通过 RFID、蓝牙、WiFi、NFC 等使用互联网将数据发送到云端。

数据处理层（云）

该层处理从传感器层获得的全部数据，并根据收集的数据类型使用不同的算法进行分析，以获得有意义的信息和模式，并根据可用信息做出决策。分析完成后，将通过图形用户界面 (GUI) 将结果传送到物联网设备。

此外，云可以上传大量命令或传感器数据，将它们从一个对象传输到另一个对象，云计算通过端到端加密确保数据安全。

应用层或图形用户界面 (GUI)

该层对人可见，并传达处理层分析的数据。该层包含需要显示在物联网设备上的后端处理结果。

此外，该层是第三方应用程序和结构之间的接口。

物联网设计需考虑的因素

在选择物联网解决方案之前需要考虑以下几个因素：

• 互操作性
• 功能性
• 安全存储
• 接线和构建能力
• 密码控制
• 能源管理
• 器件表征

设计考虑的因素应该是所有这些组件的估计平均值和与用户要求的指数平衡的混合结果，从而能保证生产力和效率、并降低劳动力成本和提高安全性。

物联网带来的好处

部署物联网技术可以带来许多好处。

• 在家庭中应用物联网能带来很多便利。物联网可以更好地协调房子并将其变成一个活生生的奇迹，包括从早上叫醒你到打开百叶窗、加热水、控制室温、到为你准备早晨咖啡等等。

• 物联网让人们的工作和生活更智能。而且通过日常安排和在家中进行某些活动，物联网可完全控制人们的生活。

• 在医疗保健领域部署物联网技术不仅挽救了生命，且让患者有机会在家中舒适地与医生和其他护理人员互动，患者不一定要到医院进行检查。

• 此外，患者可使用手镯等小工具来测量他们的体温及其它健康指标。在出现健康紧急情况时，小工具可提醒患者、通知医院并呼叫救护车。

• 制造业是物联网技术的最大受益者，因为物联网的部署可增加收入并缩短制造时间。这是可实现的，因为物联网技术可以监控生产、设备维护、供应链和物流运营。

• 物联网支持自动化流程，降低劳动力成本并减少浪费，同时改善服务交付、降低制造和产品交付成本。

• 物联网还能让客户的交易透明可见。

物联网技术面临的挑战

“数据”的安全性以及由于黑客和其他网络安全攻击造成的安全漏洞而导致的重要信息泄露是这项新技术面临的一个主要挑战。

任何违规行为都可能暴露有关个人日常活动或组织运营系统的敏感和机密信息，因此需要对这些智能设备和底层技术进行定期检查。

此外，获取这些传感设备（传感器、处理器和执行器）需要很高的成本，这也是当今行业面临的最大挑战之一。

这些传感设备仍在开发中，而且非常昂贵，从而阻碍了该行业的发展。降低设备的成本将大大提高效率、生产力和可用性。

总结

物联网 (IoT) 是日常生活中最重要的技术之一。随着越来越多的企业和组织意识到互联设备的内在潜力，物联网的采用率将继续提升。

在过去几年中，这项技术迅速发展，世界上物联网设备的数量已达70多亿并且还在增长。在接下来的几年里，我们将见证一个巨大的增长：从热水器到警报系统，再到农田，甚至是婴儿玩具，每个家庭都将拥有一个物联网设备。

借助物联网技术，带有嵌入式传感器的对象可以在很少或无需人工干预的情况下进行通信，即无需人与人或人与计算机的交互。物理对象现在可以在极少或简单的人工帮助下连接和收集信息。