1.4 物联网的应用领域

物联网是互联网、通信网络、传感器网络的应用拓展和延伸，它通过对传感器网络、通信基础设施和行业基础设施资源进行有效整合，使物联网成为一种潜在的服务提供商。在物联网的定义中，我们可以在任何时间、任何地点全面地感知“对方”，人类的生活将由“感觉”向“感知”变化，更进一步地，从“感知”向“控制”变化。感知、传输、应用是物联网产业链中的3个关键组成部分：感知是基础和前提条件；传输是平台和支持；应用则是目的，是整个物联网的具体体现。

物联网产业不仅需要发展技术，更需要发展应用，应用可以大大加快物联网产业的发展速度。目前，物联网应用涉及的领域很广，从简单的个人生活应用到工业的现代化与自动化控制，再到城市建设、军事、反恐等领域。物联网的应用涉及由传感器技术所推动的各个产业链领域，包括智慧社区、智慧家居、智慧医疗、智慧农场、智慧物流、智慧校园、智慧保洁、智慧旅游、智慧文博等。物联网发展的最终结果就是将现有的产业应用聚集成为一个新型的跨领域的新领域。毋庸置疑，当物联网应用普及时，人类将进入一个新的时代，生活也将发生巨大的变化。如图1-7所示为ITU-T提出的物联网架构，这种架构被广大学者和工程师普遍认可。

下面将重点介绍物联网的应用。

1.4.1 智慧生活

智慧生活概念的起源非常早，传统的智慧生活早在20世纪80年代初就已经出现了，但至今仍然存在一系列的问题。如今，无线网络和智能家电取得了飞速的发展，这给传统的智慧生活带来了革命性的发展机遇，物联网技术能够有效地运用到智慧生活领域，许多企业开始涌入新一代智慧生活的研发浪潮中。随着微型硬件设备成本的不断下降及通信技术的发展，智慧生活的愿景设想越来越接近人们的现实生活。智慧生活产品将计算机网络系统、自动化系统和通信技术融为一体，把各种家庭装置通过智慧生活系统联网实现人们的自动化管理。人们通过宽带和无线网络，可以实现对家庭设备的远程控制；通过安装智能化家庭电表、水表，可以实时掌控用电、用水情况；通过摄像等设备与智能系统相结合，可以远程监控家居安全等。随着物联网技术的飞速发展和不断成熟，人们对物联网智慧生活充满信心和希望。当先进的科学技术运用到日常生活中，并改变人们的生活习惯时，相信又一次产业革命离人们越来越近了。例如，在某超市提供的智慧冰箱的帮助下，超市可以清晰地知道下一年的芹菜销量，甚至精确到某天被哪些用户买走了多少芹菜，同时这些信息被菜农掌握。因此，智慧生活是实现集约化经济的有效途径。在阿里云智慧生活领域，率先使用了刷脸技术，通过生物识别技术支持智能门锁、车辆识别等应用，让人们解放双手、告别钥匙、移动支付等。相比2017年欧美刚刚实现了苹果手机和三星手机绑定信用卡移动支付，我国在智慧生活物联网领域已经遥遥领先，令欧美居民羡慕不已。

1.4.2 智慧医疗

近年来，我国的医疗条件得到了很大的改善，医疗水平也取得了很大的进步，但是随着人们对医疗卫生要求的逐步提高，现有医疗设施仍难以满足人们的需求。医疗卫生的发展水平与人民群众的身心健康和社会的和谐密切相关，是当前社会关注的焦点。物联网技术的出现使人们更加关注自身的健康与智能设备的结合，进一步促进了医疗智能化产业的发展。智慧医疗利用物联网技术实时、快捷地感知各种与医疗相关的信息，实现全面互联互通的智能化医疗服务。通过智慧医疗系统，可以使医生对病人和药品进行智能化管理，实现医院内部的医疗、设备、药品和人员的信息化，设备管理的可视化，医疗信息、过程和流程的科学与数字化，医生服务人性化，能够满足医疗各个方面的智能化管理与安全监控的需求，从而弥补医疗设备水平低、服务不够人性化和存在医疗安全隐患等不足。通过家庭安装的医疗传感设备，智慧医疗系统还能对家中病人或老人的各项身体指标进行实时监控，并将各项指标通过无线网络传送到医疗单位。根据用户的需求，物联网服务提供商还能提供医疗相关的其他业务，如紧急救助、专家预约挂号、建立健康档案等。智慧医疗系统能够彻底解决子女因工作繁忙不在父母身边而无法好好照顾父母的问题。总之，物联网技术能够在智慧医疗领域广泛应用，应用前景也非常广阔。但是，成本高、标准不统一、隐私保护难度大和国内医疗器械企业竞争力弱等问题严重影响着智慧医疗的发展。只有成功地解决这些问题，才能极大地促进智慧医疗的发展，才能迎来惠及全国的智慧医疗时代。

1.4.3 智慧安防

随着21世纪我国社会主义市场经济的快速发展，人们对于安全的要求越来越高。但是，我国的安防产业起步比较晚，技术相对落后，安防的信息化、自动化水平较低，主要依靠人力资源来实现安全防范，我国的安防产业长期处于防护范围有限、防范成本较高等困境中。我国现有的安防体系普遍存在安防设备智能化不足、安防服务范围狭窄、安防系统功能单一、可靠性较差等一系列的问题。物联网技术的快速发展，给传统的安防产业带来了技术的创新。通过将物联网的快速感应、高效传输等特点应用到安防领域，使安防系统实现智能化，提高安防系统本身的自学习、自适应能力，最终让系统在无外界介入的情况下自动针对各种应急情况采取相应的措施。例如，为了保证上海世博会安防工作的有效进行，相关部门大力发展各类智慧安防系统：通过智能火灾监控系统，可以在第一时间发现烟雾并采取相应的应急措施，从而实现了世博会期间零火灾发生；通过车辆安全监控系统，实现对进出世博园区的590多万辆汽车的安全检查，等等。可见，将物联网技术应用到安全防范系统中，可以有效地减少灾害的发生，防范犯罪事件，为建设平安社区、平安城市提供智能化、多层次的应对手段，为社会的发展和人民生活的安定提供更全面的安全防范体系。

1.4.4 智慧环保

随着社会的发展，环境污染越来越严重，而随着人们生活水平的逐渐提高，人们的环保意识也在增强。我国在环境保护方面的信息化程度很低，实现环保自动化将成为我国未来环保工作的重点。当今世界基于环境保护的物联网已经具备一定的基础。例如，澳大利亚用于监测蟾蜍分布情况的生态监测系统，美国部署的用于实时监测城市环境污染数据的“CitySense”监测系统和用于监测大鸭岛海鸟栖息情况的生态监测系统，等等。同样地，我国也取得了一定的成果，如无锡部署的太湖水环境监测示范工程已经初步完善。这些智能化环保技术弥补了传统监测片面、不完整的缺点。智能化的环保提高了环保的效率，节省了很多不必要的开支，因此实现信息化、智能化环保是我国未来环境保护工程的主要发展方向。2013年以后，环保部门支持了海量资金，进行了空气污染指数（AQI）在线监测系统的建设，监测主要污染物为 PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳6项指标。河北省的每个乡镇，都安装了这样的小型站设备，招投标网站显示，每套设备价值几十万元，均为高档进口的传感器及第三方集成的空气监测系统。2020年，河北省各个县将开始建设生态系统，实现对企业和主要道路场所的全方位视频和空气质量在线监测。中国已经建成了世界最多、投入最大、功能最强的空气质量在线监测系统。

1.4.5 智慧交通

目前，由于汽车数量的增加，交通运输已经渗透到人们的日常生活中，交通管理的难度随之逐渐增大，这使得交通运输安全迎来了更大的挑战，交通行业运行状态的信息监测、汇总和处理越发得到重视。交通运输系统的发展水平是国家兴旺发达的重要标志之一。我国传统的交通系统面临着一系列的难题，如交通阻塞严重、汽车能耗高且尾气排放量大、交通安全事故的发生频率高等。只是简单地通过控制汽车数量的增加或建设更多的公路基础设施来解决传统交通面临的困境是远远不够的。只有掌握更加准确、实时的信息，才能准确把握行业的脉搏，使交通行业的运营、服务管理更加高效。随着物联网感知技术、网络服务范围、传输能力、信息系统处理和计算能力的提升，发展智慧交通的时机已经成熟。将物联网技术应用到交通领域，不仅可以缓解交通堵塞问题，而且对交通安全、车辆实时监控、交通事故的处理和救援等方面都将产生巨大而深远的影响。通过物联网，人们可以更直接、快速地从海量数据中感知、获得精准信息，使决策更加科学、运输服务组织更有成效、服务更加人性化和多样化，从而实现交通运输行业革新性的发展。在这种智慧交通体系中，物联网把交通的参与方、基础设施及社会环境联系在一起，使得交通成为一种更加方便、快捷的以用户为中心的服务体系。

1.4.6 智慧农业

传统农业主要依靠自然资源和劳动力，其成本低、效率低、工作量大、难度高，已不能满足现代农业高产、优质、高效、安全的要求。随着物联网技术被引入农业中，农业的现代化、信息化得以大大提高，使智慧农业成为可能。智慧农业通过对温度、湿度信号及光照、土壤温度、二氧化碳浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数的采集，而实现对设备开/关等的智能控制。此外，还可以根据用户的个性化需求，随时进行处理，从而为设置农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。同时，这些信息经由无线信号收发模块传输，可以实现对农业设施的远程控制。在传统农业中，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。在智慧农业中，由于利用了智能化的物联网技术，由以前的基本靠人力变为现在的自动浇水、施肥、打药。田间的温度、湿度也改为自动控制，使得作物的一切信息变得精确化，这大大减少了劳动力的需求和浪费。智慧农业产品还包括如智慧粮库系统等的其他系统，智慧粮库系统通过将粮库内温度、湿度变化的感知与计算机或手机进行连接，实现实时观察，记录现场情况，以保证粮库内的温度、湿度平衡。通过智慧农产品销售系统可以准确地知道产品的去向，甚至预测产品什么时间在谁家的餐桌上被食用。可以说，将物联网应用于农业具有巨大而深远的意义，农民把芹菜铲掉当肥料的时代已成为历史。在行业标准方面，目前土壤墒情在线监测、预测和治理是农业物联网行业的一个主要抓手，但是目前国家还没有起草相关的数据传输标准。

1.4.7 智慧物流

在物流领域，物联网技术已得到了广泛应用，并且取得了很好的应用效果。智慧物流以传感器和GPS等技术为支撑，能够对物品的配送、运输，以及仓库的储存情况等重要环节进行跟踪，从而对配送的物品进行高效、智能的管理，减少了人力资源的浪费。智慧物流集电子商务、物流配载等众多功能于一体。当今物流业已经渐渐发展成为物联网技术应用较为成熟的产业。未来，随着物联网的不断发展和完善，物流产业会越来越智能化，并且成为智慧农业等行业的基石。例如，通过超市免费赠送的物联网冰箱，可以准确地感知最终用户的需求，因此超市可以通过智慧物流系统直接把用户需要的农产品送到最终用户的家中。当然，智慧农业系统最始端的农民会在农作物种植前预知超市这个行为，对相应的农作物进行精心耕种。智慧物流在这个场景中使超市省掉了现场销售环节，可以实现最终用户、农民及超市的三方共赢。

1.4.8 智慧校园

随着时代的发展，一所学校的综合能力在很大程度上取决于其智慧校园的建设程度，建设智慧校园已经成为一种趋势。在数字化和网络化建设的同时，利用物联网技术构建一个基础管理平台是当前智慧校园的主要目标。自从教育部提出实施“校校通”工程之后，很多地区学校的信息化、数字化建设已经形成一定规模。利用物联网技术可以进一步提高教学质量、管理水平、科研水平。例如，学生可以了解自习室的情况，教师可以准确地了解教室和学生的情况，管理人员可以准确地了解校园灯光、道路等基础设施的情况，研究者可以准确地了解科研设备的使用情况，教师和学生可以准确地知道校内停车场的可用车位等动态信息。

在智慧校园中，智慧学习将是未来的发展方向。通过智慧学习系统，学生可以随时随地通过无处不在的免费无线网络进行学习。例如，学生可以利用智能手机在宿舍远程实时旁听课程，同时实现和教师的互动。

1.4.9 智慧电网

随着科技的不断发展，越来越多的电器出现在人们的日常生活中，随之而来的就是不断扩大的用电需求和不断转变的用电模式。传统电网在自然灾害和很多不确定因素面前显得束手无策，而智能电网可以大大减少这些情况的发生和造成的损失。因此，构建具有智能判断能力和智能调节维护能力的智能电网成了必然的发展趋势。这必然涉及云计算和物联网技术。现有电网利用自动化技术，实现了电力系统发电、输电等各个环节的自动化、信息化，产生了一定的社会效益和经济效益，但系统还无法感知电网中的每个零配件情况及通信线路准确、实时的环境变化情况。物联网的加入使智能电网具有感知能力，同时为智能电网提供了云计算能力。另外，智能电网将有效降低能源消耗，减少环境污染，为经济发展奠定基础。随着物联网技术的成熟，以“能源路由器”为基础，中国将建设世界最大、最强的能源互联网和电力大数据平台。在民用领域，华为、海康、大华、中国三大通信运营商及大型企业积极参加相关领域建设，很多小微企业成为上市公司的供应商，其中上海积成能源依托行业经验基础，与华为云深度整合，推出智慧能源云联合解决方案，成为华为综合能源服务解决方案的唯一合作伙伴，先后落地了合肥庐阳能源大数据平台和义乌能耗双控云等项目。

1.4.10 智慧水利

智慧水利被行业命名为水联网，相关城市应用命名为海绵城市建设，农村应用为智慧灌溉，行业应用为地下水监测系统、水库一体化综合管理等。关键词包括水文遥测终端机、水资源信息化管理、智慧供水、城市内涝防汛监测预警、水雨情监测、管网监测、水源井远程监控、农业节水灌溉等。智慧水利是典型的物联网应用。

“海绵城市”指城市像海绵一样，能够在雨季进行储水、旱季进行释放，日本的每个城市都是海绵城市。2017年，中国西安制订了海绵城市实施方案，全市将在20%以上的面积实现70%的降雨就地消纳和利用。以曲江文化运动公园为例，通过安装有净水设备的蓄水池，对公园的花草进行灌溉和景观补水。负责公园海绵城市设计的工程师表示，“通过渗、蓄、滞、用、净、排所形成的这套水循环系统，每年可减少20%的自来水使用量。”在取得试点成果的基础上，2017年7月，总投资约200亿元的62个海绵城市项目在西安集中开工。从此中国进入了海绵城市建设的热潮。

“河长制”，由各级党政主要负责人担任“河长”，负责组织领导相应河湖的管理和保护工作。2018年，《人民日报》报道了“全面建立河长制任务提前完成，河长制制度优势初步显现”，标志着我国在河流物联网管理领域已经世界领先。在小微企业中，浙江河长科技有限公司已经是中国联通的合作伙伴，其中河长制“五水共治”管理信息系统正在助力“河长制”的全国实施。

智慧水利的核心是监测站建设，其中包括雨量监测站、河流水位监测站、地下水监测站、土壤含水率监测站、管网流量监测站、水质监测站和图像监测站等。为了保障这个行业的健康发展，水利部规定了《水资源监测数据传输规约》（SZY206—2016）、《水文监测数据通信规约》（SL 651—2014）、《水文自动测报系统设备遥测终端机》（SL 180—2015）等一系列的规约。国家规定设备检测认证单位为水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心。在智慧水利项目实施方面，我国已经远超欧美国家。