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        2021 年物聯網 (IoT) 初學者指南

            我們可以從幾英里外辦公室的辦公桌上打開家里的燈。冰箱中嵌入的內置攝像頭和傳感器讓我們可以輕松地密切關注貨架上的物品以及物品何時即將到期。當我們回到家時,恒溫器已經根據我們的喜好調整了溫度,使其變得不冷不熱。
        物聯網
            這些不是未來科幻小說中的例子。這些只是當今部署的數百萬個物聯網(IoT)框架中的一小部分。
         
            物聯網重新定義了我們互動、交流和開展日常工作的方式。從家庭到維護再到城市,物聯網設備生態系統正在使我們的世界更具創新性和效率。
         
            在本指南中,我們將帶您了解有關日益互聯的物聯網世界所需的一切信息。本指南深入討論:
         
            物聯網(IoT)包含連接到互聯網和其他設備的所有物理對象(即“事物”)。
         
            物聯網的定義正在不斷發展,因為該術語越來越多地用于描述相互交互和“交談”的對象,因此我們可以有機會更高效地做事。
         
            更具體地說,物聯網設備的特點是能夠收集周圍環境的數據,與其他電子設備共享這些數據,并最終幫助最終用戶獲取信息、解決問題或完成任務。
         
            為了形象化這個概念,想象一下你去酒店洗手間的時候,燈自己打開了。有沒有想過這是怎么發生的?可能有一個運動檢測傳感器來檢測運動,它會自動連接到燈來打開它。
         
            這只是物聯網解決方案的最簡單形式之一,因為該技術現在被用于創建更大的生態系統,例如智能家居和智能城市。如果您通過語音控制的虛擬助手閱讀電子郵件,使用智能手表測量您的步數和心跳,或者通過您的手機控制您的安全系統,您每天都可以從IoT解決方案中受益。
         
            物聯網的歷史
         
            物聯網一詞由凱文·阿什頓(KevinAshton)于1999年提出。不過,這個想法已經存在了很長時間,可以追溯到80年代初在卡內基梅隆大學的可口可樂機器上。
         
            該大學的一群學生設計了一個系統,讓他們的校園可口可樂自動售貨機報告其內容,以避免必須檢查機器是否沒有可樂的麻煩。除了庫存報告,他們還能夠讓設備讓他們知道新裝的飲料是否冷。
         
            后來,在1990年,JohnRomkey第一次將烤面包機連接到互聯網。不久之后,劍橋大學的另一組學生使用網絡攝像頭監控計算機實驗室中可用的咖啡量。
         
            最后,在1999年,KevinAshton在為跨國消費品公司Procter&Gamble做演講時創造了物聯網一詞。在那里擔任品牌經理時,Ashton被指派幫助推出化妝品系列。他注意到一種特定顏色的棕色唇膏似乎總是售罄,盡管供應鏈中的許多員工會報告這種顏色在倉庫中有售。因此,Ashton進行了“物聯網”演講,并建議每個產品都有一個射頻識別(RFID)標簽,可以識別和跟蹤整個供應鏈中的特定對象。
         
            到2000年代末到2010年代初,世界各地的組織開始對物聯網感到興奮——類似于他們今天對人工智能和機器學習的熱情。國際商業機器(IBM)公司開始致力于智慧地球計劃,麥肯錫開始發表關于物聯網技術條件的研究。2011年,思科宣布物聯網在2008年和2009年左右“誕生”,當時連接到網絡的機器或物體比地球上的人還多。
         
            物聯網最初對商業和工業發展最具吸引力,它的使用通常被稱為機器對機器(M2M)。盡管如此,重點已經轉移到用智能設備填充我們的家庭和工作場所,為幾乎每個人帶來好處。截至目前,全球安裝的物聯網設備多達350億臺——預計到2021年底,這一數字將達到460億臺。
         
            物聯網示例
         
            根據它們的用途,我們將物聯網設備分為四大類:消費者、組織、工業和基礎設施應用。
         
            消費者物聯網是指數十種個人設備,包括智能手機、可穿戴技術、時尚產品和越來越多的與互聯網相連的家用電器,不斷收集和分發信息。
         
            在組織環境中,物聯網主要廣泛應用于醫療和設施管理領域。具體來說,物聯網設備被用于遠程監控和為人員、建筑物和資產創建緊急通知系統。COVID-19大流行還敦促將物聯網用于智能清潔和智能占用,以便所有類型的工作場所都可以在技術的幫助下返回辦公室。
         
            工業物聯網(IIoT)將設備、云、分析和人員聚集在一起,以提高工業流程的執行力和生產力。工業物聯網(IIoT)支持設備監控、預測性維護、狀態監控、錯誤檢測等解決方案。
         
            最后,基礎設施物聯網設備可以監控和控制可持續城市和農村基礎設施的運行,如橋梁、鐵路軌道以及陸上和海上風電場。這些技術通過節省成本、優化時間、提高工作日質量、無紙化工作流程和提高生產力來幫助建筑行業。
         
            物聯網生態系統:它是如何運作的?
         
            物聯網在一個無限的網絡上運行,因此它需要各種組件來形成一個有凝聚力的系統。我們將這些組件分為三個主要類別:輸入、分析和輸出。
         
            首先,您需要一個從現實世界收集輸入的設備。這通常是通過傳感器來完成的,這些傳感器可以從周圍環境中收集實時數據。它們通常也被稱為“探測器”,因為它們的主要目的是探測周圍環境中最細微的變化。例如,智能空調或恒溫器通過檢測器來感應室溫和濕度并進行相應調整。
         
            通常情況下,這些傳感器/檢測器也可以捆綁在一起作為設備的一部分,不僅可以感知事物:手機由多個傳感器組成,例如GPS、相機、指南針、指紋檢測,以幫助我們執行少數任務。
         
            為了讓傳感器連接到其他設備并最終將數據轉化為行動,它需要一種“傳輸媒介”,即連接性。連接負責將數據傳輸到在線世界。最流行的物聯網無線協議和標準包括藍牙、Wi-Fi、DDS、蜂窩BLE、Z-wave等。網絡的選擇取決于幾個因素,例如所需的數據速度、傳輸、范圍、功耗,以及網絡的整體效率。
         
            在收集數據并通過通信介質傳輸到云端后,需要對其進行處理。這是物聯網生態系統的第二個組成部分,所有“智能事物”,即上下文和分析,都在其中發生。分析工具的主要作用是調查情況并根據洞察力做出決定。這可以像分析房間溫度何時落入所需范圍一樣簡單,也可以像分析接近碰撞的汽車一樣復雜。
         
            物聯網系統的最后一個元素是最終用戶設備或用戶界面。這是用戶用來訪問、控制和設置其首選項的可見設備或應用程序。在當今的物聯網世界中,用戶友好且有吸引力的設計是一個重要的考慮因素。公司不斷致力于集成方便的工具,例如觸摸界面或顏色、字體、語音,以便為出色的客戶體驗打下堅實的基礎。
         
            傳感器技術與物聯網
         
            為了使要連接的對象和物聯網栩栩如生,必須有一個設備來收集傳輸的信息(輸入)。正如我們所提到的,對于許多應用程序,這是通過傳感器完成的。
         
            傳感器收集什么取決于單個設備及其任務。但從廣義上講,傳感器是檢測和響應環境變化的工具,環境變化可能來自各種來源,例如光、溫度、壓力和運動。
         
            由于物聯網傳感器可以收集的輸入范圍很廣,因此它們被廣泛用于各個領域,并已成為當今許多企業運營的關鍵。這些傳感器最重要的優勢之一是它們能夠觸發分析功能,警告您潛在的問題,使公司能夠執行預測性維護并避免代價高昂的損壞。
         
            基于傳感器的物聯網的好處
         
            物聯網對醫院和餐廳的好處
         
            物聯網非常適合醫療保健和醫院服務。
         
            首先,物聯網提高了患者的舒適度。通過智能恒溫器、智能床和可定制的照明控制等解決方案,患者可以獲得更愉快的體驗,減輕壓力,并更快地康復。
         
            接下來,物聯網通過可穿戴技術實現遠程健康監測和緊急通知系統——包括電子腕帶、高級助聽器、可穿戴心臟監測器等。此類設備使醫生能夠更精確地監測患者,并最終提出更明智的治療方案。
         
            醫院中基于傳感器的物聯網設備的另一個顯著優勢與患者和工作人員的安全有關。溫度傳感器和冷藏確保食品、血液和藥物的安全儲存。水傳感器可防止潛在的泄漏和危險;占用傳感器監控等待區域以控制容量;消毒系統保持社區衛生;和更多。
         
            例如,英國的國民健康服務(NHS)通過傳感器自動執行日常醫院任務,例如藥品溫度檢查、防火門監控、患者舒適溫度等,提高了患者安全并降低了成本。
         
            另一個物聯網行業也受到重大影響的是食品行業,特別是餐館和連鎖餐廳。
         
            最突出的好處與食品安全和監控系統有關。借助物聯網溫度傳感器,餐廳可以全天候24/7遠程監控他們的制冷情況,以確保不會忽視溫度變化,從而降低食物變質和食物浪費的風險。IoT應用程序還可以遠程監控設備并解決潛在問題,以避免出現故障和維修成本。這些應用程序甚至向餐廳經理發送定期提醒以安排維護。
         
            物聯網對建筑物和工作場所的好處
         
            房地產和設施管理公司選擇物聯網傳感器技術和智能基礎設施,以幫助減少與COVID相關的擔憂和風險。
         
            例如,在浴室隔間放置一個接近傳感器;衛生人員可以了解工人使用洗手間的頻率。然后,團隊可以在需要時根據實際浴室占用情況進行清潔,而不是手動清潔程序。這可以驗證清潔計劃,優化辦公室的資源,并提高員工的整體健康和福祉。接近傳感器還可以通過提醒警報確保安全的社交距離,以便在房間的入住率開始增加時讓員工彼此保持適當的距離。
         
            工業環境中的物聯網優勢
         
            工業物聯網(IIOT)使用智能傳感器來增強制造和工業流程。
         
            IIoT設備最受贊譽的好處之一是它們支持預測性維護。預測性維護意味著企業可以根據對資產壽命的準確預測來安排維護活動。這些優勢可提高資產利用率、資產狀況的可見性以及優化維護活動計劃。
         
            預測性維護的第二個顯著優勢在于工業設施管理和智能變電站。傳感器可以監控振動、溫度、濕度和其他可能導致不良操作條件和警報管理的因素,以便他們可以采取措施修復或防止損壞。
         
            物聯網和數據安全與隱私
         
            由于所有這些設備不斷收集我們所做的一切,物聯網容易受到許多隱私和安全問題的影響。
         
            今天的主要問題是網絡犯罪和數據盜竊的風險。網絡犯罪分子不斷發展并尋找方法來破解密碼、電子郵件和冒充員工使用惡意軟件。隨著大流行迫使人們和企業完全遠離,人們越來越關注這個問題。
         
            物聯網的安全歷史對防止這些問題也沒有多大作用,因為許多物聯網設備沒有考慮基本的安全協議,例如數據加密、阻塞標簽、身份驗證等。它們在沒有監督或更新的情況下長期運行,并且使用容易出現網絡安全風險的廉價、低成本系統。
         
            話雖如此,一些負責任的制造商會加倍努力以完全保護其產品中內置的嵌入式軟件或固件。
         
            那么你能做些什么來擁有你的數據和隱私呢?
         
            最重要的一步是研究——了解您的物聯網解決方案供應商。他們遵守聯邦協議和法規的程度如何?他們的隱私標準是什么?他們是否實施了任何加密工具?
         
            盡管我們知道這可能很可怕,但您還必須每次都閱讀服務、設備和應用程序的條件條款,以了解您同意的內容。
         
            然后,為了在您購買或安裝產品后加強保護,禁用允許多臺設備與第三方共享數據的功能,不斷刪除數據歷史記錄,及時安裝更新,在適用時使用雙因素身份驗證,并始終創建復雜的,安全密碼。
         
            包起來
         
            這是我們的物聯網指南的總結!
         
            隨著連接設備數量的增加,我們的家庭和工作場所將越來越多地充斥著智能產品——假設我們準備接受一些隱私和安全權衡。有些人會對即將到來的先進事物世界感到高興。其他人會懷念過去一張桌子確實只是一張桌子的美好時光。

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