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2021 年物联网 (IoT) 初学者指南

    我们可以从几英里外办公室的办公桌上打开家里的灯。冰箱中嵌入的内置摄像头和传感器让我们可以轻松地密切关注货架上的物品以及物品何时即将到期。当我们回到家时,恒温器已经根据我们的喜好调整了温度,使其变得不冷不热。
物联网
    这些不是未来科幻小说中的例子。这些只是当今部署的数百万个物联网(IoT)框架中的一小部分。
 
    物联网重新定义了我们互动、交流和开展日常工作的方式。从家庭到维护再到城市,物联网设备生态系统正在使我们的世界更具创新性和效率。
 
    在本指南中,我们将带您了解有关日益互联的物联网世界所需的一切信息。本指南深入讨论:
 
    物联网(IoT)包含连接到互联网和其他设备的所有物理对象(即“事物”)。
 
    物联网的定义正在不断发展,因为该术语越来越多地用于描述相互交互和“交谈”的对象,因此我们可以有机会更高效地做事。
 
    更具体地说,物联网设备的特点是能够收集周围环境的数据,与其他电子设备共享这些数据,并最终帮助最终用户获取信息、解决问题或完成任务。
 
    为了形象化这个概念,想象一下你去酒店洗手间的时候,灯自己打开了。有没有想过这是怎么发生的?可能有一个运动检测传感器来检测运动,它会自动连接到灯来打开它。
 
    这只是物联网解决方案的最简单形式之一,因为该技术现在被用于创建更大的生态系统,例如智能家居和智能城市。如果您通过语音控制的虚拟助手阅读电子邮件,使用智能手表测量您的步数和心跳,或者通过您的手机控制您的安全系统,您每天都可以从IoT解决方案中受益。
 
    物联网的历史
 
    物联网一词由凯文·阿什顿(KevinAshton)于1999年提出。不过,这个想法已经存在了很长时间,可以追溯到80年代初在卡内基梅隆大学的可口可乐机器上。
 
    该大学的一群学生设计了一个系统,让他们的校园可口可乐自动售货机报告其内容,以避免必须检查机器是否没有可乐的麻烦。除了库存报告,他们还能够让设备让他们知道新装的饮料是否冷。
 
    后来,在1990年,JohnRomkey第一次将烤面包机连接到互联网。不久之后,剑桥大学的另一组学生使用网络摄像头监控计算机实验室中可用的咖啡量。
 
    最后,在1999年,KevinAshton在为跨国消费品公司Procter&Gamble做演讲时创造了物联网一词。在那里担任品牌经理时,Ashton被指派帮助推出化妆品系列。他注意到一种特定颜色的棕色唇膏似乎总是售罄,尽管供应链中的许多员工会报告这种颜色在仓库中有售。因此,Ashton进行了“物联网”演讲,并建议每个产品都有一个射频识别(RFID)标签,可以识别和跟踪整个供应链中的特定对象。
 
    到2000年代末到2010年代初,世界各地的组织开始对物联网感到兴奋——类似于他们今天对人工智能和机器学习的热情。国际商业机器(IBM)公司开始致力于智慧地球计划,麦肯锡开始发表关于物联网技术条件的研究。2011年,思科宣布物联网在2008年和2009年左右“诞生”,当时连接到网络的机器或物体比地球上的人还多。
 
    物联网最初对商业和工业发展最具吸引力,它的使用通常被称为机器对机器(M2M)。尽管如此,重点已经转移到用智能设备填充我们的家庭和工作场所,为几乎每个人带来好处。截至目前,全球安装的物联网设备多达350亿台——预计到2021年底,这一数字将达到460亿台。
 
    物联网示例
 
    根据它们的用途,我们将物联网设备分为四大类:消费者、组织、工业和基础设施应用。
 
    消费者物联网是指数十种个人设备,包括智能手机、可穿戴技术、时尚产品和越来越多的与互联网相连的家用电器,不断收集和分发信息。
 
    在组织环境中,物联网主要广泛应用于医疗和设施管理领域。具体来说,物联网设备被用于远程监控和为人员、建筑物和资产创建紧急通知系统。COVID-19大流行还敦促将物联网用于智能清洁和智能占用,以便所有类型的工作场所都可以在技术的帮助下返回办公室。
 
    工业物联网(IIoT)将设备、云、分析和人员聚集在一起,以提高工业流程的执行力和生产力。工业物联网(IIoT)支持设备监控、预测性维护、状态监控、错误检测等解决方案。
 
    最后,基础设施物联网设备可以监控和控制可持续城市和农村基础设施的运行,如桥梁、铁路轨道以及陆上和海上风电场。这些技术通过节省成本、优化时间、提高工作日质量、无纸化工作流程和提高生产力来帮助建筑行业。
 
    物联网生态系统:它是如何运作的?
 
    物联网在一个无限的网络上运行,因此它需要各种组件来形成一个有凝聚力的系统。我们将这些组件分为三个主要类别:输入、分析和输出。
 
    首先,您需要一个从现实世界收集输入的设备。这通常是通过传感器来完成的,这些传感器可以从周围环境中收集实时数据。它们通常也被称为“探测器”,因为它们的主要目的是探测周围环境中最细微的变化。例如,智能空调或恒温器通过检测器来感应室温和湿度并进行相应调整。
 
    通常情况下,这些传感器/检测器也可以捆绑在一起作为设备的一部分,不仅可以感知事物:手机由多个传感器组成,例如GPS、相机、指南针、指纹检测,以帮助我们执行少数任务。
 
    为了让传感器连接到其他设备并最终将数据转化为行动,它需要一种“传输媒介”,即连接性。连接负责将数据传输到在线世界。最流行的物联网无线协议和标准包括蓝牙、Wi-Fi、DDS、蜂窝BLE、Z-wave等。网络的选择取决于几个因素,例如所需的数据速度、传输、范围、功耗,以及网络的整体效率。
 
    在收集数据并通过通信介质传输到云端后,需要对其进行处理。这是物联网生态系统的第二个组成部分,所有“智能事物”,即上下文和分析,都在其中发生。分析工具的主要作用是调查情况并根据洞察力做出决定。这可以像分析房间温度何时落入所需范围一样简单,也可以像分析接近碰撞的汽车一样复杂。
 
    物联网系统的最后一个元素是最终用户设备或用户界面。这是用户用来访问、控制和设置其首选项的可见设备或应用程序。在当今的物联网世界中,用户友好且有吸引力的设计是一个重要的考虑因素。公司不断致力于集成方便的工具,例如触摸界面或颜色、字体、语音,以便为出色的客户体验打下坚实的基础。
 
    传感器技术与物联网
 
    为了使要连接的对象和物联网栩栩如生,必须有一个设备来收集传输的信息(输入)。正如我们所提到的,对于许多应用程序,这是通过传感器完成的。
 
    传感器收集什么取决于单个设备及其任务。但从广义上讲,传感器是检测和响应环境变化的工具,环境变化可能来自各种来源,例如光、温度、压力和运动。
 
    由于物联网传感器可以收集的输入范围很广,因此它们被广泛用于各个领域,并已成为当今许多企业运营的关键。这些传感器最重要的优势之一是它们能够触发分析功能,警告您潜在的问题,使公司能够执行预测性维护并避免代价高昂的损坏。
 
    基于传感器的物联网的好处
 
    物联网对医院和餐厅的好处
 
    物联网非常适合医疗保健和医院服务。
 
    首先,物联网提高了患者的舒适度。通过智能恒温器、智能床和可定制的照明控制等解决方案,患者可以获得更愉快的体验,减轻压力,并更快地康复。
 
    接下来,物联网通过可穿戴技术实现远程健康监测和紧急通知系统——包括电子腕带、高级助听器、可穿戴心脏监测器等。此类设备使医生能够更精确地监测患者,并最终提出更明智的治疗方案。
 
    医院中基于传感器的物联网设备的另一个显着优势与患者和工作人员的安全有关。温度传感器和冷藏确保食品、血液和药物的安全储存。水传感器可防止潜在的泄漏和危险;占用传感器监控等待区域以控制容量;消毒系统保持社区卫生;和更多。
 
    例如,英国的国民健康服务(NHS)通过传感器自动执行日常医院任务,例如药品温度检查、防火门监控、患者舒适温度等,提高了患者安全并降低了成本。
 
    另一个物联网行业也受到重大影响的是食品行业,特别是餐馆和连锁餐厅。
 
    最突出的好处与食品安全和监控系统有关。借助物联网温度传感器,餐厅可以全天候24/7远程监控他们的制冷情况,以确保不会忽视温度变化,从而降低食物变质和食物浪费的风险。IoT应用程序还可以远程监控设备并解决潜在问题,以避免出现故障和维修成本。这些应用程序甚至向餐厅经理发送定期提醒以安排维护。
 
    物联网对建筑物和工作场所的好处
 
    房地产和设施管理公司选择物联网传感器技术和智能基础设施,以帮助减少与COVID相关的担忧和风险。
 
    例如,在浴室隔间放置一个接近传感器;卫生人员可以了解工人使用洗手间的频率。然后,团队可以在需要时根据实际浴室占用情况进行清洁,而不是手动清洁程序。这可以验证清洁计划,优化办公室的资源,并提高员工的整体健康和福祉。接近传感器还可以通过提醒警报确保安全的社交距离,以便在房间的入住率开始增加时让员工彼此保持适当的距离。
 
    工业环境中的物联网优势
 
    工业物联网(IIOT)使用智能传感器来增强制造和工业流程。
 
    IIoT设备最受赞誉的好处之一是它们支持预测性维护。预测性维护意味着企业可以根据对资产寿命的准确预测来安排维护活动。这些优势可提高资产利用率、资产状况的可见性以及优化维护活动计划。
 
    预测性维护的第二个显着优势在于工业设施管理和智能变电站。传感器可以监控振动、温度、湿度和其他可能导致不良操作条件和警报管理的因素,以便他们可以采取措施修复或防止损坏。
 
    物联网和数据安全与隐私
 
    由于所有这些设备不断收集我们所做的一切,物联网容易受到许多隐私和安全问题的影响。
 
    今天的主要问题是网络犯罪和数据盗窃的风险。网络犯罪分子不断发展并寻找方法来破解密码、电子邮件和冒充员工使用恶意软件。随着大流行迫使人们和企业完全远离,人们越来越关注这个问题。
 
    物联网的安全历史对防止这些问题也没有多大作用,因为许多物联网设备没有考虑基本的安全协议,例如数据加密、阻塞标签、身份验证等。它们在没有监督或更新的情况下长期运行,并且使用容易出现网络安全风险的廉价、低成本系统。
 
    话虽如此,一些负责任的制造商会加倍努力以完全保护其产品中内置的嵌入式软件或固件。
 
    那么你能做些什么来拥有你的数据和隐私呢?
 
    最重要的一步是研究——了解您的物联网解决方案供应商。他们遵守联邦协议和法规的程度如何?他们的隐私标准是什么?他们是否实施了任何加密工具?
 
    尽管我们知道这可能很可怕,但您还必须每次都阅读服务、设备和应用程序的条件条款,以了解您同意的内容。
 
    然后,为了在您购买或安装产品后加强保护,禁用允许多台设备与第三方共享数据的功能,不断删除数据历史记录,及时安装更新,在适用时使用双因素身份验证,并始终创建复杂的,安全密码。
 
    包起来
 
    这是我们的物联网指南的总结!
 
    随着连接设备数量的增加,我们的家庭和工作场所将越来越多地充斥着智能产品——假设我们准备接受一些隐私和安全权衡。有些人会对即将到来的先进事物世界感到高兴。其他人会怀念过去一张桌子确实只是一张桌子的美好时光。

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