物联网(IoT):你需要知道的一切!

物联网(IoT):你需要知道的一切

  物联网(IoT)是一个由相互关联的计算设备、机械和数字机器、物体、动物或人组成的系统,这些设备具有唯一标识符(uid),并能够在网络上传输数据,而不需要人与人或人与计算机的交互。

  在过去的几年里,物联网已经成为21世纪最重要的技术之一。现在我们可以通过嵌入式设备将日常用品——厨房电器、汽车、恒温器、婴儿监视器——连接到互联网上,人、过程和事物之间的无缝通信成为可能。

  通过低成本计算、云计算、大数据、分析和移动技术,物理事物可以在最少的人为干预下共享和收集数据。在这个超连接的世界里,数字系统可以记录、监控和调整连接事物之间的每一次交互。现实世界与数字世界相遇,它们相互合作。

  物联网中的物可以是植入心脏监测器的人,植入生物芯片应答器的农场动物,内置传感器的汽车,轮胎气压低时提醒司机,或者其他任何可以分配互联网协议(IP)地址并能够通过网络传输数据的自然或人造物体。越来越多的行业组织正在使用物联网来更高效地运营,更好地了解客户,提供更好的客户服务,改善决策和增加业务价值。

  什么技术使物联网成为可能?

  “物联网”(IoT)正在成为工作场所内外日益热门的话题。这一概念不仅可能影响我们的生活方式,也可能影响我们的工作方式。但究竟什么是“物联网”,它将对你产生什么影响(如果有的话)?

  围绕“物联网”有很多复杂的问题,但我想坚持最基本的。许多技术和政策相关的对话正在进行,但许多人仍然只是试图抓住这些对话到底是关于什么的基础。

  虽然物联网的概念已经存在了很长时间,但许多不同技术的最新进展使其变得可行。

  ◆ 获得低成本、低功耗的传感器技术。负担得起且可靠的传感器正使更多制造商的物联网技术成为可能。

  ◆ 连通性。大量的互联网网络协议使得传感器与云和其他“东西”的连接变得很容易,从而实现高效的数据传输。

  ◆ 云计算平台。云平台可用性的增加使企业和消费者都能够访问他们需要扩展的基础设施,而不需要实际管理所有这些基础设施。

  ◆ 机器学习和分析。随着机器学习和分析技术的进步,以及对存储在云端的各种海量数据的访问,企业可以更快更容易地收集洞察力。这些联合技术的出现继续推动物联网的边界,而物联网产生的数据也为这些技术提供了支持。

  ◆ 会话人工智能(AI)。神经网络的进步将自然语言处理(NLP)引入了物联网设备(如数字个人助理Alexa、Cortana和Siri),并使它们具有吸引力、负担得起和家庭使用的可行性。

  那么什么是物联网呢?

  简单地说,这就是将任何有开关的设备连接到互联网(和/或彼此)的概念。这包括手机、咖啡机、洗衣机、耳机、台灯、可穿戴设备以及几乎所有你能想到的东西。这也适用于机器的部件,例如,飞机的喷气发动机或石油钻塔的钻机。

  正如我所提到的,如果它有一个开关,那么它就有可能成为物联网的一部分。分析公司高德纳(Gartner)表示,到2020年,将有超过260亿台联网设备……这是一个很大的数字(有人甚至估计这个数字要高得多,超过1000亿)。物联网是一个由相互连接的“事物”(也包括人)组成的巨大网络。这种关系是人与人、人与事、物与物之间的关系。

  物联网设备的一个例子是什么?

  只要能连接到互联网进行控制或信息交流,几乎任何实体都能转化为物联网设备。

  可以使用智能手机应用程序打开的灯泡是一种物联网设备,在你的办公室里的运动传感器或智能恒温器或连接的路灯也是一种物联网设备。物联网设备可以像儿童玩具一样蓬松,也可以像无人驾驶卡车一样严肃。一些较大的物体本身可能装满了许多较小的物联网组件,比如现在的喷气式发动机,它装满了数千个传感器,收集和传输数据,以确保其有效运行。在更大的规模上,智能城市项目正在整个地区安装传感器,以帮助我们了解和控制环境。

  物联网(IoT)一词主要用于那些通常不被期望拥有互联网连接的设备,这些设备可以独立于人类行为与网络进行通信。因此,PC通常不被认为是物联网设备,智能手机也不被认为是物联网设备——尽管后者塞满了传感器。然而,智能手表、健身手环或其他可穿戴设备也可以算作物联网设备。

  现实情况是,物联网提供了几乎无穷无尽的机会和连接,其中许多我们甚至无法想象或完全理解今天的影响。不难看出物联网如何以及为什么会成为当今的热门话题;这当然会带来很多机会,但也会带来很多挑战。安全性是一个经常被提及的大问题。

  随着数以亿计的设备连接在一起,人们该如何确保自己的信息安全呢?会不会有人能黑进你的烤面包机,从而进入你的整个网络?物联网还使世界各地的公司面临更多的安全威胁。

  然后是隐私和数据共享的问题。即使在今天,这也是一个热点话题,所以我们可以想象,当我们谈论数十亿的设备被连接时,对话和担忧将会升级。许多公司将面临的另一个问题是所有这些设备将产生的大量数据。公司需要找到一种方法来存储、跟踪、分析并理解将产生的大量数据。

  什么是工业物联网?

  工业物联网(IIoT)是指物联网技术在工业环境中的应用,特别是涉及到仪器仪表和与云技术相关的传感器和设备的控制。近年来,各行各业都使用机器对机器通信(M2M)来实现无线自动化和控制。但随着云计算和相关技术(如分析和机器学习)的出现,行业可以实现新的自动化层,并由此创造新的收入和商业模式。工业物联网有时被称为工业革命的第四波,或工业4.0。以下是工业物联网的一些常见用途:

  ◆ 智能制造
  ◆ 预防性和预测性维护
  ◆ 智能电网
  ◆ 智能城市
  ◆ 互联智慧物流
  ◆ 智能数字化供应链

  用物联网解锁业务价值

  随着物联网在市场上变得越来越普遍,公司正在利用它所能提供的巨大商业价值。这些好处包括:

  ◆ 从物联网数据中获得数据驱动的洞察力,以帮助更好地管理业务
  ◆ 提高业务操作的生产力和效率
  ◆ 创造新的商业模式和收入流
  ◆ 轻松无缝地将实体商业世界与数字世界连接起来,快速实现价值

  什么是物联网应用?

  ◆ 业务就绪,SaaS物联网应用程序

  ◆ 物联网应用是预先构建的软件即服务(SaaS)应用,可以分析捕获的物联网传感器数据,并通过仪表板向业务用户呈现。

  ◆ 物联网应用使用机器学习算法来分析云中的大量连接传感器数据。通过使用实时物联网仪表板和警报,您可以查看关键性能指标、平均故障间隔时间的统计数据和其他信息。基于机器学习的算法可以识别设备异常并向用户发送警报,甚至触发自动修复或主动应对措施。

  通过基于云的物联网应用,企业用户可以快速增强现有的供应链、客户服务、人力资源和金融服务流程。不需要重新创建整个业务流程。

  最热门的物联网应用有哪些?

  物联网提供传感器信息以及实现设备对设备通信的能力正在推动一系列广泛的应用。以下是一些最流行的应用程序和它们的作用。

  ◆ 通过机器监控和产品质量监控在制造中创造新的效率。机器可以持续监控和分析,以确保它们在要求的公差内运行。产品还可以实时监控,以识别和解决质量缺陷。

  ◆ 加强对实物资产的跟踪和“圈护”。跟踪使企业能够快速确定资产位置。圈护使他们能够确保高价值的资产不被盗窃和转移。

  ◆ 使用可穿戴设备监测人类健康分析和环境条件。物联网可穿戴设备使人们能够更好地了解自己的健康状况,并允许医生远程监控患者。这项技术还使公司能够跟踪其雇员的健康和安全,这对在危险条件下工作的工人特别有用。

  ◆ 在现有流程中推动效率和新的可能性。其中一个例子是利用物联网来提高车队管理的效率和安全性。公司可以使用物联网车队监控来实时指挥卡车,以提高效率。

  ◆ 支持业务流程更改。这方面的一个例子是使用物联网设备来监控远程机器的健康状况,并触发服务调用以进行预防性维护。远程监控机器的能力也使新的“产品即服务”商业模式成为可能,在这种模式下,客户不再需要购买产品,而是为其使用付费。

  哪些行业可以受益于物联网?

  最适合物联网的组织是那些将受益于在业务流程中使用传感器设备的组织。

  制造业

  制造商可以通过使用生产线监控来获得竞争优势,当传感器检测到即将发生的故障时,可以对设备进行主动维护。当产量受到影响时,传感器实际上可以测量。在传感器警报的帮助下,制造商可以快速检查设备的准确性,或将其从生产中移除,直到修复。这使得公司能够降低运营成本,获得更好的正常运行时间,并改善资产性能管理。

  汽车

  汽车行业将从物联网应用的使用中实现显著优势。除了将物联网应用于生产线的好处外,传感器还可以检测已经上路的车辆即将发生的设备故障,并向司机提供详细信息和建议。得益于物联网应用收集的聚合信息,汽车制造商和供应商可以了解更多关于如何保持汽车运行和车主知情的信息。

  运输和物流

  运输和物流系统受益于各种物联网应用。借助物联网传感器数据,携带库存的汽车、卡车、船舶和火车车队可以根据天气状况、车辆可用性或司机可用性更改路线。库存本身也可以配备用于跟踪和温度控制监测的传感器。食品和饮料、花卉和制药行业通常有温度敏感库存,当温度上升或下降到威胁产品的水平时,物联网监测应用程序会发出警报,这将大大受益。

  零售

  物联网应用允许零售公司管理库存,改善客户体验,优化供应链,并降低运营成本。例如,装有重量传感器的智能货架可以收集基于rfid的信息,并将数据发送到物联网平台,以自动监控库存,并在商品短缺时触发警报。beacon可以向客户推送有针对性的优惠和促销信息,为客户提供吸引人的体验。

  公共部门

  物联网在公共部门和其他服务相关环境中的好处也同样广泛。例如,政府所有的公用事业公司可以使用基于物联网的应用程序通知用户大规模的中断,甚至是较小的水、电或下水道服务中断。物联网应用程序可以收集有关中断范围的数据,并部署资源,以帮助公用事业以更快的速度从中断中恢复。

  医疗保健

  物联网资产监控为医疗行业提供了多种好处。医生、护士和看护人员通常需要知道轮椅等病人辅助设备的确切位置。当医院的轮椅安装了物联网传感器后,可以通过物联网资产监控应用程序对其进行跟踪,以便寻找轮椅的人可以快速找到最近的可用轮椅。许多医院的资产可以通过这种方式进行跟踪,以确保每个科室的实物资产的正确使用和财务核算。

  所有行业的通用安全

  除了跟踪实物资产,物联网还可用于提高工人安全。例如,矿山、油气田、化工厂和发电厂等危险环境中的员工需要知道可能影响他们的危险事件的发生。当它们连接到基于物联网传感器的应用程序时,它们可以收到事故通知或尽快从事故中获救。物联网应用也用于可监测人类健康和环境条件的可穿戴设备。这些类型的应用程序不仅帮助人们更好地了解自己的健康状况,还允许医生远程监控患者。

  有了物联网(IoT),我们可以了解环境(客户的时间和地点),以确定客户何时需要帮助或购买动机,我们可以主动回应。

  物联网的利弊

  物联网的一些优势包括:

  ◆ 能够随时随地在任何设备上访问信息;

  ◆ 改善连接电子设备之间的通信;

  ◆ 在连接的网络上传输数据包,节省时间和金钱;和

  ◆ 自动化任务有助于提高业务服务的质量并减少对人工干预的需求。

  物联网的一些缺点包括:

  ◆ 随着连接设备的数量增加,设备之间共享的信息也越来越多,黑客窃取机密信息的可能性也在增加。

  ◆ 企业最终可能不得不处理大量——甚至数百万——的物联网设备,从所有这些设备收集和管理数据将是一个挑战。

  ◆ 如果系统中有漏洞,很可能所有连接的设备都会被损坏。

  ◆ 由于物联网没有国际兼容标准,不同厂商的设备之间很难进行通信。

  物联网标准和框架

  有几个新兴的物联网标准,包括以下:

  ◆ IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN)是由IETF (Internet Engineering Task Force)定义的开放标准。6LoWPAN标准允许任何低功耗无线电与互联网通信,包括804.15.4、蓝牙低能耗(BLE)和Z-Wave(用于家庭自动化)。

  ◆ ZigBee是一种低功耗、低数据速率的无线网络,主要用于工业环境。ZigBee是基于电气和电子工程师协会(IEEE)的802.15.4标准。ZigBee联盟创建了物联网通用语言Dotdot,使智能对象能够在任何网络上安全工作并相互理解。

  ◆ LiteOS是一个用于无线传感器网络的类unix操作系统。LiteOS支持智能手机、可穿戴设备、智能制造应用、智能家居和车联网(IoV)。操作系统还可以作为智能设备开发平台。

  ◆ OneM2M是一个机器对机器的服务层,可以嵌入到软件和硬件中来连接设备。全球标准化机构OneM2M成立的目的是开发可重复使用的标准,使不同垂直领域的物联网应用实现通信。

  ◆ 数据分发服务(DDS)由对象管理集团(OMG)开发,是一种用于实时、可扩展和高性能M2M通信的物联网标准。

  ◆ 高级消息队列协议(AMQP)是一个开源发布的有线异步消息传递标准。AMQP支持组织和应用程序之间加密和互操作的消息传递。该协议用于客户机-服务器消息传递和物联网设备管理。

  ◆ 约束应用协议(CoAP)是由IETF设计的协议,它规定了低功耗、计算受限的设备在物联网中可以如何运行。

  ◆ Long Range Wide Area Network (LoRaWAN)是一种面向广域网的协议,旨在支持拥有数百万低功耗设备的巨型网络,如智能城市。

  物联网框架包括以下内容:

  ◆ 亚马逊网络服务(AWS)物联网是亚马逊发布的一款物联网云计算平台。该框架旨在使智能设备能够轻松地与AWS云和其他连接设备进行连接,并安全地进行交互。

  ◆ Arm Mbed IoT是一个基于Arm微控制器的物联网应用开发平台。Arm Mbed物联网平台的目标是通过集成Mbed工具和服务,为物联网设备提供一个可扩展、连接和安全的环境。

  ◆ 微软的Azure物联网套件是一个由一组服务组成的平台,使用户能够与他们的物联网设备交互和接收数据,并对数据执行各种操作,如多维分析、转换和聚合,并以适合业务的方式可视化这些操作。

  ◆ 谷歌的Brillo/Weave是一个快速实现物联网应用的平台。该平台由两个主要骨干组成:Brillo是一个基于android的操作系统,用于开发嵌入式低功耗设备;Weave是一个面向物联网的通信协议,作为设备和云之间的通信语言。

  ◆ Calvin是爱立信发布的一个开源物联网平台,旨在构建和管理分布式应用程序,使设备能够彼此交谈。Calvin包含了一个用于应用程序开发人员的开发框架,以及一个用于处理运行中的应用程序的运行时环境。

  物联网的安全

  物联网安全和隐私问题

  物联网将数十亿设备连接到互联网,涉及数十亿数据点的使用,所有这些数据点都需要得到保护。由于其扩展的攻击面,物联网安全和物联网隐私被列为主要问题。

  2016年,最近最臭名昭著的物联网攻击之一是Mirai,这是一个僵尸网络,它渗透到域名服务器提供商Dyn,并在一段时间内关闭了许多网站,这是有史以来最大的分布式拒绝服务(DDoS)攻击之一。攻击者通过利用不安全的物联网设备进入网络。

  由于物联网设备紧密相连,黑客所要做的就是利用一个漏洞来操纵所有数据,使其无法使用。那些不定期更新或者根本不更新设备的制造商很容易受到网络犯罪分子的攻击。

  物联网的安全

  此外,联网设备经常要求用户输入他们的个人信息,包括姓名、年龄、地址、电话号码,甚至社交媒体账户——这些信息对黑客来说是无价的。

  黑客并不是物联网的唯一威胁;隐私是物联网用户关注的另一个主要问题。例如,生产和分销消费者物联网设备的公司可以使用这些设备来获取和出售用户的个人数据。

  除了泄露个人数据,物联网还对关键基础设施构成风险,包括电力、交通和金融服务。

  物联网的历史

  “物联网”一词由企业家凯文·阿什顿创造,他是麻省理工学院自动识别中心的创始人之一。阿什顿所在的团队发现了如何通过RFID标签将物体连接到互联网。在1999年的一次演讲中,他首次使用了“物联网”这个词——从那时起,这个词就一直沿用至今。

  阿什顿可能是第一个使用物联网这个词的人,但联网设备的概念——尤其是联网机器——已经存在很长时间了。例如,自从19世纪30年代晚期发明了第一份电报以来,机器之间就一直在相互通信。接入物联网的其他技术包括无线电语音传输、无线(Wi-Fi)技术以及监控和数据采集(SCADA)软件。

  1982年,卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的一台改造过的可乐机成为了第一个联网的智能电器。利用大学的本地以太网或阿帕网(今天互联网的前身),学生们可以找到哪些饮料储备好了,以及它们是否凉了。

  今天,我们生活在一个物联网设备比人类还多的世界。这些物联网设备和机器包括智能手表等可穿戴设备和RFID库存跟踪芯片。通过物联网连接的设备通过连接到物联网的网络或云平台进行通信。

  从该物联网收集到的实时见解收集了数据,以推动数字化转型。物联网有望为健康和安全、商业运营、工业性能以及全球环境和人道主义问题带来许多积极的变化。

  那么现在呢?

  关于物联网的讨论正在(并且已经持续了好几年)世界各地进行,因为我们试图了解它将如何影响我们的生活。我们也在努力了解,随着越来越多的设备开始加入物联网,将会有哪些机遇和挑战。就目前而言,我们能做的最好的事情就是教育自己什么是物联网,以及它对我们工作和生活方式的潜在影响。

  物联网也是监控和数据采集(SCADA)的自然延伸,SCADA是一种用于过程控制的软件应用程序,从远程位置实时收集数据,以控制设备和条件。SCADA系统包括硬件和软件两部分。

  硬件收集数据并将数据输入安装了SCADA软件的计算机,然后在计算机上进行处理并及时呈现。SCADA的发展使得后期的SCADA系统发展成为第一代物联网系统。

  然而,物联网生态系统的概念直到2010年年中才真正出现,当时中国政府表示将在其五年计划中把物联网作为战略重点。

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