文章发表于2024-12-19 09:33:08，归属【科技前沿】分类，已有121人阅读
物联网（IoT）通过连接物理设备并助力它们在互联网上共享信息，正在改变全球各个行业。从智能家居自动化到工业自动化，物联网的应用案例在我们的生活和工作方式方面具有革命性意义。通过涵盖传感器、设备、连接性、数据分析以及云基础设施等组件，现实生活中的物联网实例使人们能够利用互联网分析物理对象。
物联网设备可以使用蓝牙、Zigbee、Wi-Fi 以及低功耗广域网（LPWAN）等方式进行有线或无线连接，以实现长距离低功耗的连接。接下来我们将讨论七个创新的物联网应用案例，它们已经改变了多个领域，彰显出这项技术的应用范围之广。
1. 工业物联网或工业 4.0（IIoT）
工业物联网（IIoT）通过远程过程监控、可穿戴技术、数字孪生以及人工智能，在改变传统制造实践方面发挥了重要作用。它运用智能传感器和执行器来优化制造流程，实现实时监督与控制，提升性能优化水平，并能提前发现异常情况。
制造业中关键的工业物联网应用包括：
（1）远程设备监控：提供物联网平台的传感器有助于对工业设备进行远程监控，进而实现预测性维护，减少停机时间。
（2）数字孪生：作为实际物理交易、流程和系统的数字化替代方案，可用于模拟、测试以及优化操作。
（3）数据分析：物联网会产生大量数据，借助人工智能和机器学习工具对其进行分析，有助于做出更好的决策。
（4）资产追踪：工业物联网能够显示资产的位置和状况，监控库存管理以及供应链效率。
工业物联网在制造业中的益处众多，包括：
（1）提高生产质量：在线流程控制与监控可最大限度减少缺陷数量，有助于维持统一的质量水平。
（2）预测性维护：来自传感器的数据流有助于预测故障并防止设备故障，节省维护费用以及因意外情况导致的停机时间成本。
（3）增强决策能力：工业物联网基于数据驱动的分析有助于就最佳流程管理方式做出合理决策。
（4）可靠的远程管理：先进的远程监控和控制功能将使分布在更广泛地理位置的设施管理更加高效。
（5）提升工人安全保障：可穿戴技术和自动化系统的使用能够减少工作场所中与高风险相关的事故和伤害。
然而，尽管工业物联网带来了诸多益处，但在成功部署之前，旧有设备集成、设备稳定性以及技能差距等方面仍需加以关注。
2. 农业与智能农业
在农业领域，物联网（IoT）让农民能够获取诸如土壤湿度、天气状况以及作物健康状况等数据，使他们能够合理管理并精准施用肥料、水以及进行病虫害防治。农业领域的物联网旨在收集环境和机器传感器上的数据，并据此做出明智的决策。
智能农业市场有望实现高增长潜力，据估计，到 2030 年，其市场价值可能达到 552.1 亿美元，年复合增长率为 9.9%。到 2025 年，全球智能农业市场规模将增长两倍，达到 153 亿美元。物联网在农业领域带来了诸多益处，例如：
（1）智能传感器的数据收集（2）更好地掌控内部流程（3）成本管理（4）提高业务效率（5）提升产品质量（6）减少碳排放
物联网在农业领域的应用案例包括：
（1）气候条件监测（2）温室自动化（3）作物管理（5）牲畜监测（6）精准农业（7）农业无人机（8）预测性分析（9）端到端农场管理系统（10）机器人 / 自主机器
在打造智能农业解决方案时，应考虑以下因素：硬件质量、数据分析、高效维护、移动性、基础设施安全、可靠的互联网连接、优化以及数据安全。像东方峰Eastern Peak这样的公司已经开发出了诸如 GreenIQ 之类的物联网灌溉应用程序，通过智能传感器和自动化技术，帮助减少 50% 的用水量。
物联网传感器可用于记录农业细节，如土壤湿度、牲畜状况以及环境条件等，以便农民更好地管理农场。物联网在农业领域的相关应用包括作物监测、牲畜定位、物联网灌溉、精准农业管理、环境监测以及物联网机器人。通过减少浪费和人工劳作、实现自动化以及提高作物产量、质量和健康状况，农业物联网有助于满足全球不断增长的粮食需求。然而，物联网设备安装成本以及数据安全和隐私问题，是在农业领域实施物联网时面临的重要挑战。
3. 门禁控制与安全系统
家庭安全和门禁控制部分在智能家居自动化市场收入中占比显著，达到 30.4%。基于物联网的门禁控制系统通过实现流程自动化并营造用户友好型环境，正在改变安全防护领域的现状。例如，Digital Keys公司推出了一款具备远程警报功能的 5G 物联网智能锁。
智能家居设备不断受到外部网络的威胁。防火墙是一种安全监控技术，用于保护这些设备。然而，智能家居中物联网的安全问题较为突出，例如暴力破解攻击、勒索软件攻击以及数据隐私和安全方面的担忧。开发用于智能家居防火墙的物联网应用所涉及的阶段包括应用程序开发、安全防护、组件制作与测试、部署以及后续维护。
使用物联网的智能门禁控制系统能够实现流程自动化并提升安全性。基于物联网的门禁控制系统通常使用 IP 地址进行通信，以识别每把锁、门禁控制器、读卡器以及其他设备。所有设备都通过无线网络与主要的物联网控制软件或应用程序相连，这有助于进行远程配置、监控或控制。
物联网在门禁控制方面的优势包括：
（1）完全集成的智能系统（2）可从任何地点访问（3）可配置的访问权限（4）自动和手动操作（5）便于事件追踪（6）全面的安全保障
其劣势在于容易遭受黑客攻击及其他安全问题，因为物联网技术尚未完全成熟。此外，物联网技术的实施较为复杂且成本高昂。
4. 智能家居自动化
预计到 2028 年，全球智能家居自动化市场规模将高达 1637 亿美元。2023 年至 2030 年期间，亚太地区将以 32.21% 的年复合增长率取代其他地区，成为该快速发展领域的第一名。像 LG、飞利浦 Hue、Gardena等科技巨头正在引领这一领域的创新发展。
LG 推出了一套基本完备的智能家居设备系统，涵盖冰箱、洗衣机、空调以及语音控制指令等。借助飞利浦 Hue 的智能照明产品，用户可以通过应用程序或语音指令轻松根据自己的喜好调节氛围。Gardena这个智能灌溉系统利用传感器检测湿度水平，并据此自动运行。
物联网在智能家居自动化方面的七大应用包括：
（1）照明控制（2）暖通空调（HVAC，即供暖、通风和空调）系统（3）安全摄像头（4）安全系统（烟雾探测器、一氧化碳探测器）（5）智能锁（6）智能家电（冰箱、烤箱、洗衣机）（7）园艺和灌溉系统
智能家居自动化的物联网架构包含多个层级：
（1）设备层：传感器、执行器以及智能设备；
（2）网络层：连接协议（Wi-Fi、蓝牙、Zigbee）；
（3）边缘处理层：数据预处理和本地决策；
（4）云数据管理：数据存储、分析以及远程控制；
（5）应用层：用户界面（移动应用、语音助手）。
一方面，智能家居自动化存在诸多益处，但也面临一些问题，例如数据隐私和安全问题、设备连接性和互操作性问题、系统复杂性以及用户体验不佳和可维护性问题。数据分析、人工智能、边缘计算和雾计算、计算机视觉、语音识别以及增强现实 / 虚拟现实（AR/VR）的融合能够解决这些问题并改进产品。
5. 消费电子产品与可穿戴设备
物联网使消费电子产品和可穿戴设备领域发生了重大变革，实现了更高的便捷性以及更个性化的体验。据统计，到今年，消费物联网市场的营收预计将达到 1924 亿美元。消费电子产品中的物联网连接了不同设备，实现了传感、驱动和控制等功能，从而催生了智能且节能的物联网设备。
消费物联网提供了哪些关键优势呢？
（1）增强客户体验：支持物联网的设备能够提供个性化体验，包括符合人们习惯和偏好的自定义设置及推荐内容。
（2）预测性维护：物联网传感器能够在设备出现故障前检测到故障，实现预测性维护，进而减少设备的停机时间。
（3）性能和消耗数据：此类设备能够提供性能、使用趋势以及能耗方面的优质数据，这些数据可作为不同优化措施的依据。
智能手表和健身追踪器等智能可穿戴设备的发展在可穿戴设备领域处于领先地位，它们已成为人们日常生活中的必需品。可穿戴设备的主要应用包括：
（1）健康和健身追踪：这些设备能够通过监测运动、睡眠、心率等指标来追踪人们的整体健康状况。
（2）定位和导航：借助具备定位服务的物联网可穿戴设备，可以提高安全性和便利性。
（3）增强现实（AR）：通过可穿戴设备提供互动体验或语音订购信息。
（4）通信和生产力：通过接收通知、电子邮件以及语音助手，智能可穿戴设备能够提升通信效率和工作表现。
虽然消费电子产品和可穿戴设备中的物联网带来了诸多益处，但也存在一些需要应对的挑战，例如：
（1）数据安全和隐私：保护用户数据安全并确保连接的物联网设备的隐私是主要问题。
（2）电池续航限制：许多可穿戴设备的电池续航时间较短，这意味着在使用功能方面可能会带来不便。
（3）兼容性问题：要确保各种连接的物联网设备和平台能够完全正常运行且无故障，可能会遇到一些障碍。
（4）数据准确性：物联网所附传感器的数据精度和可靠性至关重要，因为决策者依赖这些数据进行决策。
6. 智能能源管理
物联网（IoT）为能源领域带来了革命性变化，实现了智能能源管理，进而优化资源利用，减少碳排放，还具备对能源使用情况进行深度分析的先进分析能力。通过低功耗广域网（LPWAN）、云计算、数据分析以及可持续发电、配电和用电的智能电网和不间断电源（UPS），基于数据实现了成本节约。
此外，物联网的远程任务功能使能源管理人员能够远程监控和控制能源消耗、调整设置以及安排任务，有助于实现更高效、响应更及时的能源管理实践。
智能能源管理的应用案例包括：
（1）公用事业和能源监测：借助物联网传感器和设备实时监控太阳能 / 风能发电、用水量、备用电力系统以及智能电表，有助于实时获取数据。这能确保所发电量及时、有计划地分配，有效降低居民能源需求。
（2）能源消耗优化：制造业利用物联网监控多个环节的能源使用情况。通过改进优化策略来精准定位能源浪费情况，从而降低能源消耗。
（3）智能计量与电网管理：采用物联网技术的智能电表能够实时提供能源数据，服务供应商利用这些数据提高能源分配效率、减少停电情况，并为客户提供透明的账单。
（4）智能能源分配：物联网系统使电力供应商能够应对不断增长的用电需求，提升服务质量，甚至增强能源输送的弹性。在需要更好的运营观察和更详细的诊断时，能源供应商可以巧妙利用物联网来调配电力负荷并分摊电费。
据估计，到 2029 年，全球智能能源管理市场规模将达到 476.4 亿美元，年增长率为 15%。基于物联网的智能能源管理系统的优势包括：
（1）减少碳排放（2）降低能源支出（3）实现能源管理流程自动化（4）识别并预防设备故障（5）预测未来能源消耗（6）用于能源管理的物联网功能包括：（7）支持 Wi-Fi 的 LED 灯，可进行远程控制和监测（8）实时监测能源使用数据
此外，物联网公用事业管理系统通过改进预算和投资规划、借助智能电表减少能源误用、实时配送以及基于数据分析进行预测，实现了成本节约。
随着物联网能源管理市场以超过 25% 的年复合增长率增长，设备、应用程序以及它们之间系统的互操作性将成为实现顺利整合以及充分发挥这项技术潜力的关键因素。
7. 车队管理
车队管理系统通过物联网连接系统，为交通运输和物流行业带来了变革性变化。它能够确保对货物运输进行密切监控，并采用自动路线规划以提高可视性，从而实现货物按时运输。这些物联网解决方案具备以下多项益处：
（1）实时追踪：全球定位系统（GPS）导航仪和射频识别（RFID）发射器能够实现实时追踪，无论车辆、货物和资产位于何处，都能提供它们的位置、状态和状况的可视化图像。
（2）路线优化：物联网分析可根据交通流量、天气、车辆性能以及准确的交付时间来优化路线，从而降低燃油消耗并减少延误。
（3）预测性维护：传感设备追踪车辆健康状况，以确保实现预测性维护，同时减少故障和停机时间，进而大幅降低成本。
（4）驾驶员监控：通过监控驾驶员行为，物联网设备能够检测到驾驶员急刹车、超速和空转等情况，有助于推广更安全的驾驶习惯并减少事故发生。
（5）供应链可视性：物联网解决方案能够全面覆盖供应链，追踪货物运输、监控环境条件，并确保满足所有相关规定。
（6）资产管理：这种基于物联网的实时资产追踪为物流公司提供了一种有效管理车队、设备和库存的方法，从而减少损失。
特别是工业物联网，作为物流链的一部分，有助于资产和车队追踪。关键应用包括：
（1）预测性维护：将传感器安装在车辆、机械和设备上，使其可用于预测性维护，进而减少停机时间。
（2）远程生产控制：物联网解决方案提供了在大规模运营中监控和管理制造流程的能力，还便于进行实时调整和优化。
（3）互联运营：最后，物联网连接将在供应链、物流和生产之间的运营中建立起各要素之间的共生关系，从而提高效率和协作水平。
通过实施物联网技术，企业能够改变其物流运营方式，以满足客户需求，进而降低成本、缩短交付时间并获得竞争优势。
结论
物联网技术革命正通过创建易于操作的物联网络、实现数据共享以及智能决策，推动全球各个行业飞速发展。智能农业、制造机器人、绿色能源项目以及物流追踪只是物联网在不同场景下应用的几个例子。物联网正在使各类流程更加精简、便捷，并更注重可持续性。展望未来，物联网领域面临的最大问题之一将是数据安全、设备互操作性以及充分利用智能系统所有优势所需的技能。
简而言之，物联网革命瞄准了更大的机遇，展示出数据利用和连接性作为打造一个更全面、可持续和智能世界的工具的重要性。随着技术不断发展，将会涌现出大量创新的物联网应用，它们反过来将改变各个行业，改善我们的生活，让我们拭目以待它能带来哪些新变化。