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1、物联网应用场景1. 什么是物联网？ 2 物联网应用场景 32. 1 工业和制造业 42. 2 消费者 52. 3 零售、金融和营销 62. 4 医疗保健 62. 5 运输业和物流业 72. 6 农业和环境 82. 7 能源产业 9 2. 8 智慧城市 9例如，巴塞罗那等多个城市已经采用物联网技术，根据当前容量以及自上 次取 货以来的时间监控垃圾容器和垃圾箱。这提高了垃圾收集效率，使城市在 运输垃圾时 使用的资源和税收更少，同时也消除了腐烂有机物的潜在气味和臭 味。智能城市部署的一个特点可能是使用的传感器数量。例如，在纽约的每个 街角 安装一个智能摄像头需要 3000 多个摄像头。像巴塞罗那这样
2、的城市将部署 近 100 万 个环境传感器来监测电力使用、温度、环境条件、空气质量、噪声水 平和停车位。与流媒体视频摄像机相比，这些设备的带宽需求较低，但传输的数据总量 与纽 约的监控摄像机几乎相同。在构建正确的物联网架构时，需要考虑数量和 带宽的这些 特性。智慧城市还会受到政府命令和法规的影响，因此与政府细分市场有联系。 智慧 城市物联网的一些用例如下：-通过环境感知进行污染控制和监管分析-利用城市范围内的传感器网络进行小气候天气预报-通过按需废物管理服务提高效率并改善本钱-通过智能交通灯控制和模式化，改善交通流量和燃油经济性-按需城市照明提高能源使用效率-根据实时道路需求、天气状况和附近的
3、铲车进行智能扫雪-根据天气和当前使用情况对公园和公共场所进行智能灌溉智能摄像机监控犯罪和实时自动 AMBER 警报-智能停车场，可根据需要自动找到最正确停车位-桥梁、街道和基础设施的磨损和使用情况检测，以提高使用寿命和服务质1.什么是物联网？我们将从连接设备的角度来研究物联网，这些设备之前未必相互连接或接 入互联 网。它们可能一直没有太多的计算或通信能力。我们假定这些设备历来 在本钱、功率 空间、重量、尺寸或散热方面有局限性。正如我们在物联网设备的历史中所看到的，自20世纪80年代初以来，己经可以 实现连接传统上不可连接的物体(如卡内基-梅隆大学的冰箱)，但其 本钱相当高。它 需要DEC PD
4、P 11大型计算机的处理能力。摩尔定律证明了硅芯片组中晶体管的数量和密度的增加，登纳德缩放比例 定律那 么改善了计算机的功率配置。遵循这两种趋势，我们现在生产的设备可以 使用更强大 的CPU和更大的内存容量，运行能够执行完整网络栈的操作系统。只有满足了这些要 求，物联网才能成为一个独立的产业。对于物联网设备的基本要求如下：-具有计算能力，可以运行Internet协议软件栈-能够利用802.3等网络传输的硬件和电源-不是传统的互联网连接设备，如个人计算机、笔记本电脑、智能手机、服 务器、数据中心设备、办公生产力设备(office productivity machine)或平板电 脑此外还包括“
5、边缘”设备。边缘设备本身可以是物联网设备，也可以是物 联网设 备的“主机”。边缘设备通常是管理计算机节点，它们延伸到更接近数 据产生或数据 动作的源。它们可能不是数据中心的典型服务器和集群，而是现 场的空间、电力和环 境加固设备。例如，数据中心刀片服务器由针对可控环境进行优化的电子器件组成，其 服务环 境包含冷热通道、热交换器和不间断电源。边缘设备有可能会被放置在 室外，暴露在 天气因素下，以及在无法持续供电的区域。其他时候，它们可能 包括传统的服务器节 点，但其不受数据中心的限制。鉴于这些限定因素，物联网市场的实际规模小于分析机构的预测。当我们 将传统 的IT和互联网连接设备与物联网设备划分
6、开来时，会看到不同的增长率，如图1-4 所示。物联网与非物联网设备分布12108 6 4 2 (RKn)2015 2016 2017 2018物联网设备和M2M设备非物联网设备图 1-4 按定义将物联网设备与非物联网设备(如 IT 设备和移动计算)的销售量分开进一步分析物联网设备中使用的实际组件，会发现另一个有趣的模式。如 前所 述，大多数互联网连接设备需要一定水平的性能和硬件才能通过标准协议 进行通信。 然而，图1-5显示了通信芯片和处理器的数量与传感器出货数量的差异。这强化了一 个概念：从传感器到边缘计算机和通信设备有大量的“扇出(fan-out) o值得注意的是，大多数物联网装置并不是具
7、有运行互联网硬件和软件栈能 力的 单一设备。大多数传感器和设备没有直接连接互联网的能力。它们缺乏连 接互联网所 需的处理能力、内存资源和配电。更确切地说，很多真正的物联网 都依赖于星型网络 中的网关和边缘计算机。有大量设备的扇出通过本地个人区域网、非IP网络(蓝牙)、工业协议(ModBus)、传统的棕地(brownfield)协议(RS232)和硬件信号连接到边缘 计算机。2.物联网应用场景2. 1工业和制造业 按照连接数量和服务为制造业和工厂自动化带来的价值衡量，工业物联网(Industrial IoT, IIoT)是整个物联网领域中增长最快、规模最大的细分市场之一。 这一细分市场历来是运营
8、技术(0T)的领域。这涉及实时监控物理设备的硬件和软件工 具。这些系统在历史上一直是管理工厂车间的性能和输出的本地计算机和服务 器。我们称这些系统为监控和数据采集(SCADA)。传统的IT角色与0T角色的 管理方式不 同。0T将关注产量指标、正常运行时间、实时数据收集和响应以及系统平安。IT角 色将专注于平安性、分组、数据交付和服务。随着物联网在工业和制造业中的普及，这些领域会与成千上万的工厂和生 产机 器的预测性维护相结合，将前所未有的数据量传递到私有云和公有云基础 设施。40,0物联网专用半导体出货量图40,05. 0007.213 59.20i5.96215.015.6201520162
9、0176.617.516.411.412.41-5物联网销隹中传感器处理器和通信IC的趋连妾数传感器处理器物联网销售中传感器、处理器和通信的销售趋势这一细分市场的特点包括需要为0T提供准实时或实时的决策,2018这意味着时延是工厂车间物联网面临的主要问题。此外，停机时间和平安性也是最受关注的问题。这意味着需要数据冗余，可能还 需要私有云网络和数据存储。工业细分市场是增长最快的市场之一。它 的一个特点是 对棕地技术的依赖，意味着硬件和软件接口不是目前的主流技 术。有30年历史的生 产机器通常依赖RS485串行接口，而不是现代无线网络的网状结构。以下是工业和制造业物联网用例及其影响：-对新旧设备进
10、行预防性维护通过实时需求提高产量-节能-平安系统，例如热感应、压力感应和气体泄漏-工厂车间专家系统2. 2消费者消费类设备是最早接入互联网的细分市场之一。在20世纪90年代，消费 者物 联网最早出现在一所大学里，它是一个联网的咖啡壶。在21世纪初，随着 蓝牙技术 的应用，消费者物联网得到了蓬勃开展。目前，数百万个家庭拥有Nest温控器、Hue智能灯泡、Alexa助手和Roku机顶 盒。人们也把Fitbits和其他可穿戴技术联系在一起。消费者市场通常是最先米用这 些新技术的市场。我们也可以将它们当作小玩意。它们都经过精美 的包装，并可以即 插即用。消费者市场的一个制约因素是标准的分歧。例如，蓝牙
11、、Zigbee和Z-Wave等主 要的WPAN协议都是不可互操作的。这一细分市场和医疗保健市场有一些共同特点，医疗保健市场也有可穿戴 设备 和家庭健康监护设备。医疗保健将超越简单的可联网家庭健康设备（例 如，超越 Fit bi t智能手环的功能）。以下是一些消费者物联网用例：-智能家居类：智能灌溉、智能车库门、智能锁、智能灯、智能恒温器和智能平安-系统-可穿戴设备类：健康和运动跟踪器、智能服装/可穿戴设备-宠物类：宠物定位系统、智能狗狗门2. 3零售、金融和营销这一类别是指任何以消费者为基础的商业交易场所，可以是实体店，也可 以是 快闪售货亭。这些服务包括传统的银行服务和保险公司，也包括休闲和
12、接 待服务。零 售物联网正在开展，目的是降低销售本钱和改善客户体验。这是通 过大量的物联网工 具实现的。为了简化，我们还将广告和营销添加到此类别。这一细分市场衡量即时金融交易中的价值。如果物联网解决方案不能提供 这种 响应，那么必须对它的投资建设进行慎重考虑。这会限制人们寻找新的方法 来节约本 钱或增加收入。提高客户的效率可以使零售商和服务行业提供更好的 客户体验，同时 将开销和销售本钱损失降到最低。一些此类物联网用例如下：-定向广告，如近距离定位或潜在客户并提供销售信息 -信标（如近距离感知客户、业务模式和间歇时间）作为营销分析 -资产跟踪，如库存控制、损失控制和供应链优化-冷库监控，例如分
13、析易腐存货的冷藏。将预测分析应用于食品供应-资产保险跟踪-驾驶员的保险风险测量-商场、酒店或市区的数字标牌娱乐场所、会议、音乐会、游乐园和博物馆内的信标系统2.4医疗保健医疗行业将与制造业和物流业争夺物联网领域收入和影响的首位。对于几 乎每 个兴旺国家，所有能提高生活质量和降低医疗本钱的系统都是最受关注 的。物联网己 经做好了准备，无论患者身在何处，都可以对其进行远程和灵活 的监控。先进的分析和机器学习工具将用于观察患者，以诊断疾病和给出治疗方 案。在 需要危重症护理的情况下，这些系统还可以作为监控器。目前，可穿戴 健康监视器约 有5亿台，未来几年将以两位数的速度增长。医疗系统的严管是非常重要
14、的。从 HIPAA 合规到数据平安，物联网系统需 要像 医疗级别的工具和设备一样工作。如果患者在家接受监控，那么现场系统 需要与医疗 中心进行全天候、可靠且无停机时间的通信。系统可能需要在医院 网络中同时监视救 护车辆中的患者。一些医疗保健物联网用例如下：-家庭患者护理-预测性和预防性医疗的学习模型,痴呆症患者和老年人护理和跟踪 -医院设备和供应资产跟踪-药物追踪和平安-偏远地区远程医疗-药物研究患者跌倒指示灯2. 5运输业和物流业运输和物流在物联网方面即使不是主要驱动力，也是非常重要的驱动力。 这些 用例涉及使用设备跟踪正在交付、运输或装运的资产，无论是在卡车、火 车、飞机还 是船上。这也是
15、车联网的领域，它们通过通信向驾驶员提供帮助， 或代表驾驶员进行 预防性维护。现在，一辆普通的新车会有大约100个传感器。随着车-车通信、车-路通信和自 动驾驶成为实现平安性或舒适性的必备功能，这一数字将会翻倍。它 的重要作用不仅 局限于消费性车辆，还延伸到无法承受任何停机时间的铁路线 和航运船队。我们还将看到能够跟踪工人工具、建筑设备等资产和其他有价值资产的服 务卡 车。有些用例可能非常简单，但也非常昂贵，比方监控服务车辆在运送货 物时的位置 系统需要根据需求和常规设定将卡车和服务人员自动运送到各个 地点。这种移动型的系统有地理定位的要求，其中大局部来自GPS导航。从物联网的角度看，分析的数据将包括资产和时间，也包括空间坐标。以下是一些运输业和物流业物联网用例：-车队跟踪和位置感知-市政车辆的规划、路线和监控（除雪、垃圾处理）-冷藏运输和食品配送平安-轨道车辆识别和跟踪-车队内的资产和包裹跟踪-道路车辆的预防性维护2. 6农业和环境
