2.3 基于服务场景解码物联网
物联网最终是要为人类的各种社会活动提供服务的。因此，在现实生活中需要人类完成但是又可能被物联网终端设备取代的工作，都是物联网的潜在应用场景。通过具体的应用场景，我们可以更好地理解物联网，目前被大家熟知的面向服务的物联网应用场景包括工业互联网、智能交通、智慧农业、智慧医疗、智慧城市等。
2.3.1 工业互联网
工业互联网是一个开放的、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来，属于泛互联网的目录分类。它是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术和互联网的高度融合。工业互联网的概念最早由通用电气于2012年提出，随后美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC），将这一概念大力推广开来。除了通用电气这样的制造业巨头，加入该联盟的还有IBM、思科、英特尔和AT＆T等IT企业。
工业互联网的本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。工业互联网可以帮助制造业拉长产业链，形成跨设备、跨系统、跨厂区、跨地区的互联互通，从而提高效率，推动整个制造服务体系智能化。例如，目前的钢铁行业、船舶行业、汽车行业、光伏制造行业都应用工业互联网解决行业痛点问题。工业互联网还有利于推动制造业融通发展，实现制造业和服务业之间的跨越发展，使工业经济中的各种要素资源能够高效共享。
以下以钢铁行业、船舶行业、汽车行业、光伏制造行业的应用为例，介绍工业互联网的具体应用。
2.3.1.1 钢铁行业
钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业。目前我国钢铁行业具备较好的信息化基础，开展工业互联网的探索是为了提升钢铁行业的自动化改造和数据高效利用。钢铁行业的产业链较短，冶炼企业占据核心地位，下游覆盖广泛，主要存在安全环境压力大、生产运营增效难、产业链协同不足等痛点问题。工业互联网助力钢铁行业解决痛点需求，形成安全环境管理优化、生产运营优化、产业链协同优化三大应用模式。例如，浦项制铁在生产设施中部署传感器，对设施所处的模式和正在进行的动作进行监测、分析，实现钢厂设备、材料等信息全呈现，预测安全风险并予以告警，从而加强了安全和质量管理［10］。
2.3.1.2 船舶行业
船舶工业是制造各种船舶的工业部门，为航运业、海洋开发和国防建设提供技术装备。我国船舶工业设计软件、管理软件基本普及，自动化基础较好，目前主要聚焦于软件集成和智能化覆盖，从而提高模型转化能力，打通生产各个环节，探索更高层次的智能化。船舶行业产业链覆盖广、规模大、成分复杂，主要存在供应链管理难、产品生命周期复杂、生产管控难等痛点问题。工业互联网助力船舶工业解决痛点需求，主要形成市场需求响应、产品全生命周期管理、新领域探索三大应用模式。例如，运用二维码、RFID技术识别和标识追踪物料、人员、设备等，通过信息集成和系统建模优化制造排程，实现生产排程最优化，最大化整合企业现有资源。
2.3.1.3 汽车制造行业
汽车制造行业是指汽车整车制造、装配，或者车用发动机、零部件和配套件生产的产业。汽车制造环节自动化程度较高，主要存在两个方面的问题：一是市场需求变化快，客户要求越发精细，行业定制化程度越来越高，供应链难以快速响应；二是由于新车型研发复杂且周期长，质量管控严且产品零部件数据量多，难以对产品进行管理。工业互联网助力汽车行业解决痛点需求，具体体现为两大应用模式：一是需求预测，通过数据挖掘、人工智能等技术，实现用户需求预测，提前了解需求，及时指导后续制造计划；二是质量检测，通过在生产过程中部署传感器，实现质量精准检测，提高产品良品率。
2.3.1.4 光伏制造行业
光伏制造行业是以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。光伏行业的制造过程是典型的流程性工业，自动化、数字化基础较好。目前，光伏制造行业正在向智能化发展转型，其产业发展需求包括生产技术研发能力的提升、供电设备管理运维等制造端模式的创新。光伏制造行业的痛点主要有三个方面：一是由于工艺原因，在产业链中硅片、硅棒等的制造过程中，硅片表面易产生气泡，对原材料损耗和良品率有较大影响；二是在生产过程中，有强酸强碱的生产环境，人为操作具有一定的危险性；三是太阳能电池组件在应用过程中，常常布置于地广人稀的地方，对运维产生了一定的难度。工业互联网助力光伏制造行业解决痛点需求，具体体现在三大应用场景中：一是生产工艺参数优化，在生产实施过程中部署传感器，采集关键工艺技术，实现生产工艺参数优化，降低原料耗损成本，提高良品率，节能提效；二是生产流程管控，在硅生产、收获、运输、分拣、清洗、包装等环节部署传感器，对关键数据实时采集分析，实现有毒有害物质的自动检测和监控，降低生产过程中的安全风险，保障安全生产；三是远程运维，通过工业互联网平台对光伏发电产品进行远程运维，实现对发电系统的实时监测，降低运维成本。
2.3.2 智能交通
智能交通系统（Intelligent Traffic Systems，ITS）的前身是智能车辆道路系统（Intelligent Vehicle Highway System，IVHS）。ITS将先进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术和计算机技术等有效地综合运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统，主要应用范围包括智能公交车、共享单车、车联网、智能充电桩、智能红绿灯、智能停车场等。
ITS在世界上应用最为广泛的地区是日本，其次是美国、欧洲等国家和地区。中国的智能交通系统发展迅速，在北京、上海、广州等大城市已经建设了先进的智能交通系统。其中，北京建立了道路交通控制、公共交通指挥与调度、高速公路管理和紧急事件管理四大ITS系统；广州建立了交通信息共用主平台、物流信息平台和静态交通管理系统三大ITS系统。随着ITS技术的发展，ITS将在交通运输行业得到越来越广泛的运用。
2.3.2.1 智能公交
智能公交是运用先进的科学技术，结合公交车辆的运行特点，实现车辆定位、实时指挥调度、车辆信息查询、移动监控等功能，从而应对日益严重的城市交通拥堵问题。将物联网技术应用于智能公交，可通过RFID、传感等技术，实时了解公交车的位置，实现弯道及路线提醒等功能。同时结合公交的运行特点，通过智能调度系统，对线路、车辆进行规划调度，实现智能排班，提高公交车辆的利用率。此外，通过建设完善的视频监控系统，可实现对公交车内、站点及站场的监控管理，降低运营成本，使公交车辆运营调度管理实现智能化、实时化、科学化。
2.3.2.2 共享单车
共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供单车共享服务，其工作原理主要基于物联网技术实现，即手机-单车互联，在单车上配有GPS/NB-IoT模块和物联网卡的智能车锁，通过手机App远程控制单车实现车辆解锁，同时也可将单车的车辆状态、位置等信息上传至共享服务平台，实现共享单车精准定位，实时掌控单车运行状态等。
2.3.2.3 车联网
车联网即车辆物联网，是以行驶中的车辆为信息感知对象，借助新一代信息通信技术，实现车内、车与人、车与车、车与路、车与服务平台的全方位网络连接，提升车辆整体的智能驾驶水平，为用户提供安全、舒适、智能、高效的综合服务，同时提高交通运行效率，提升社会交通服务的智能化水平。基于物联网技术，可以在车载设备上部署传感器、RFID、摄像头等设备，随时感知行驶中的车辆周围的环境及车辆自身的信息，并借助无线通信网络将数据传输至车载系统，实时监控车辆运行状态，为交通信息服务的智能决策和车辆的智能化控制提供保障。
2.3.2.4 智能充电桩
充电桩是为电动汽车提供充电服务的充能设施，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。利用物联网技术，打通整个电动汽车产业链，可形成“App+云平台+智能充电桩”的模式，运用传感器采集充电桩电量、状态、位置等信息，将采集到的数据实时传输到云平台，通过App与云平台进行连接，实现各种类型充电桩的统一管理。
2.3.2.5 智能红绿灯
随着现代交通的快速发展，道路交通拥堵问题严峻，现有红绿灯系统通行时间格式化，不能随车流、人流的变化而自行调整自身的配时，导致在大型交通路口车辆拥堵问题更加严重。基于物联网技术，在交叉路口部署地磁传感器、摄像头等传感装置，收集道路周边车辆速度、位置等信息，实时监测路口的行车数量、车距和车速，同时监测行人的数量和外界天气状况，动态地调控交通灯的信号，提高路口车辆通行率，减少交通信号灯的空放时间，最终提高道路的承载力。
2.3.2.6 智能停车场
智能停车场是在停车区域的出入口安装自动识别装置，通过非接触式卡或车辆识别装置对此区域的车辆实施判断、识别、准入/拒绝、记录、收费等智能管理。基于物联网技术，在停车场安装地磁感应、摄像头等传感器装置，连接进入停车场的智能手机，具备车牌识别、车位查找和预定，以及通过智能手机支付停车费用等功能，全面实现停车场智能化管理。
2.3.3 智慧农业
智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中，运用传感器和软件通过移动平台或计算机平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除精准感知、控制和决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。
智慧农业是农业生产的高级阶段，它集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（感知环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。目前智慧农业主要的应用领域包括农业云平台服务、植保无人机、农机自动驾驶等。
2.3.3.1 农业云平台服务
农业云平台服务是指依托部署在农业生产现场的各种传感节点和无线通信网络，实现精准化种植、可视化管理和智能化决策。将物联网技术应用于智慧农业，将不同功能的传感节点布设在农田、草坪、园林、温室等目标区域，实时收集气候气象、农作物、土地土壤及病虫害等数据，建立云服务平台，通过对数据进行分析，为农场、合作社和大型农业企业提供可视化管理服务和决策支持，提升农业智能化管理效率。
2.3.3.2 植保无人机
植保无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，通过地面遥控或导航飞控来实现喷洒作业，可以实现智能化喷洒药剂、种子、粉剂等。植保无人机通过搭载先进的传感器设备，根据地形、地貌搭配专用药剂对农作物实施精准、高效的喷药作业，通过人、机、药三位一体达到节药、节水的目的。同时无人机可采用GPS导航，自动规划航线，自主按航线飞行，减少人工漏喷、重喷现象，也可避免喷洒作业人员暴露于农药中，提高了喷洒作业的安全性。
2.3.3.3 农机自动驾驶
农机自动驾驶是以计算机和传感器技术为基础，根据GPS卫星定位系统和机器视觉技术实现农机的精准定位，通过智能终端实时监测农机信息、作业状态和作业速度等。未来，以农机自动驾驶为起点，运用新技术实现农业的耕、种、管、收各个环节，不断地提高测量耕地范围的精度，改善感知避让的解决方案，同时实现变量控制、流量控制和测土配方等一系列功能，解放劳动人力投入，最终实现农机的无人驾驶［11］。
2.3.4 智慧医疗
智慧医疗是最近兴起的专有医疗名词，它通过打造健康档案区域医疗信息平台，利用先进的物联网技术，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步达到信息化。
由于国内公共医疗管理系统不完善，医疗成本高、渠道少、覆盖面低等问题困扰着很多人。尤其以“效率较低的医疗体系、质量欠佳的医疗服务、看病难且贵的就医现状”为代表的医疗问题成为社会关注的焦点。大医院人满为患、社区医院无人问津、病人就诊手续烦琐等问题都是由医疗信息不畅、医疗资源两极化、医疗监督机制不全等引起的，这些问题已经成为影响社会和谐发展的因素。因此，我们需要建立一套智慧的医疗信息网络平台体系，使患者用较短的等疗时间、支付基本的医疗费用，就可以享受安全、便利、优质的诊疗服务，从根本上解决“看病难、看病贵”等问题，真正做到“人人健康，健康人人”。智慧医疗的主要应用包括远程监护、远程医疗、智慧导诊、移动医护、应急救援等。
2.3.4.1 远程监护
远程监护是利用无线通信技术辅助医疗监护，实现对患者生命体征进行实时、连续和长时间的监测，并将获取的生命体征数据和危急报警信息以无线通信方式传送给医护人员的一种监护形式，实现生命体征信息、图片视频、电子病历、专家会诊意见、医师医嘱的全面整合和在线共享。物联网技术应用于体温、脉搏、心率、血压等医疗监测设施，可以将收集到的病员生命体征数据实时远程传输至医院监护中心，远端医护人员可以及时掌握监护对象的病情并提供及时的医疗指导。特别是在传染性疾病高发期间，远程监护能够有效减少医护人员查询监护参数的次数，减少医护人员因近距离接触病患而感染病毒的概率。
2.3.4.2 远程医疗
远程医疗是指以计算机技术、遥感、遥测、遥控技术为依托，充分发挥大医院或专科医疗中心的医疗技术和医疗设备优势，对医疗条件较差的农村、边远地区的病患进行远距离诊断、治疗和咨询，旨在提高诊断和医疗水平、降低医疗开支、满足广大人民群众保健需求的一项全新的医疗服务。物联网技术应用于远程医疗领域，可以让一线医护人员与远在千里之外的医疗专家打破时间、空间和地域限制，开展“面对面”交流和多学科联合会诊，并实时、清晰地分享患者病例、影像等资料，提高诊断效率和准确率，让患者得到更好的救治，促进优质医疗资源下沉。
2.3.4.3 智慧导诊
智慧导诊基于移动端精准的院内导航服务，集导诊、分诊为一体，为医院打造移动化、自助化、智能化的院内导航、移动导诊服务体系，优化就医流程，有效改善患者就诊体验。将物联网技术和人工智能技术应用于智慧导诊领域，医院通过部署智慧导诊机器人，提供基于自然语义分析的人工智能导诊服务，可以提高医院的服务效率，改善服务环境，让广大患者有序、轻松就医，减轻大厅导诊台护士的工作量，提高导诊效率。
2.3.4.4 移动医护
移动医护是指将医生和护士的信息查询、采集等诊疗护理服务延伸至患者病床，使医护人员随时随地掌握病人信息，完善医嘱，还能使查房过程执行得更为准确，减少医疗差错和事故，提高医疗质量。将物联网技术应用于移动医护领域，利用二维码、RFID技术识别和标识药品、设备、病人身份等信息，同时可以在智慧手持终端部署医疗、护理软件，实现医护移动查房、床前护理、病人信息核对等功能，有效提高查房和护理服务的质量和效率。
2.3.4.5 应急救援
应急救援是指在短时间内对威胁人类生命安全的意外灾伤和疾病采取紧急救护措施。在物联网时代，通过在急救车上安装全景、高清的摄像头，以及利用救护车中的监护设施设备，可以收集急救人员的相关信息，通过移动通信网络将医疗设备监测信息、车辆实时定位信息、车内外视频画面等信息实时回传至医院急救中心，利用远程会诊、全息影像等技术，使急救中心的专家犹如置身现场，第一时间贴近患者进行现场抢救指导，实现“上车即入院”，大大缩短抢救时间，为病人争取更大的生机。
2.3.5 智慧城市
智慧城市起源于传媒领域，是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，改善市民生活质量。
从技术发展的视角看，智慧城市通过物联网基础设施、云计算基础设施、地理空间基础设施等新一代信息技术，以及社交网络、融合通信终端等应用，实现城市全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用。从社会发展的视角看，智慧城市还要实现以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的知识社会环境下的可持续创新，强调通过价值创造，以人为本，实现经济、社会、环境的全面可持续发展。
智慧城市的主要应用包括智慧社区、智慧校园、智慧环卫、智能家居等。
2.3.5.1 智慧社区
智慧社区是指通过利用各种技术和设备，整合社区现有的各类服务资源，为社区群众提供娱乐、教育、医护及生活互助等多种便捷服务的模式。物联网技术应用于智能门禁、智能电梯、智能安防、智能监控、智能停车场等社区的日常管理和服务中，可实现设施智能、服务便捷、管理精细、生态宜居的智慧社区，使社区群众生活更加人性化和便捷。例如，社区通过智能化改造，在停车场出入口部署具备传感器的智能车牌识别系统，可以智能显示车位使用情况，并帮助业主进行停车引导，甚至智能找车，让社区停车场管理更加人性化、科学化、便捷化［12］。
2.3.5.2 智慧校园
智慧校园是指以促进信息技术与教育教学融合、提高学与教的效果为目的，以物联网、云计算、大数据分析等新技术为核心技术，提供一种集环境全面感知、智慧型、数据化、网络化、协作型于一体的教学、科研、管理和生活服务，并能对教育教学、教育管理进行洞察和预测的智慧学习环境。物联网技术应用于智慧校园领域，可利用感知技术和智能装备对校园的方方面面进行感知识别，将校园内人与人、人与物、物与物实现信息交互和全面连接，实现智能化、信息化、人性化的校园服务和管理，改进校园管理质量和效率，推动教育、科研模式创新，达到对校园工作和校园物理环境的实时控制。例如，智慧校园可以按照学校的课程表要求自动操控各物联网智慧教育中心的多媒体设备、录播设备、环境监测（照度、温度、湿度、空气质量等）、设备设施（校车、空调、新风、安防、消防等）和人员（人员信息和位置动态）等，可以自动或远程控制各种教学设备按教学情景需求开关及运行，对各教室设备、校园各场所实现24小时监控管理，实现学校教学设备的自动化控制。
2.3.5.3 智慧环卫
智慧环卫是指使用各种技术和设备，对环卫管理中涉及的人、车、物、事进行全过程实时管理，合理设计规划环卫管理模式，提升城市环卫工作的质量和水平。物联网技术应用在智慧环卫领域，能够实现对环卫工人和环卫设备的实时监控，及时分配任务，提高突发事件应急能力，大大提高企业环卫管理效率，有效降低管理成本，使环卫工作向智能化、信息化、精细化的方向发展。智慧环卫针对不同的应用场景和业务需求，在相应的人、设备、车辆上部署传感器，以监测和捕捉各种环卫相关的数据，并对数据进行分类、挖掘、分析等处理，将分析后的数据应用到具体的环卫场景中，从而具备环卫作业可视化调度指挥、人员/车辆自动化监管、环卫事件精细化管理等功能，全面实现对保洁人员、环卫车辆、环卫事件、环卫设施的监管［13］。
2.3.5.4 智能家居
智能家居是指使用各种技术和设备，为人们日常生活提供一个更加舒适、安全的居住环境，有效提升人们的生活水平。物联网技术应用在智能家居领域，能够对照明、空调、摄像头、音响等家居类产品的位置、状态、变化情况进行全面感知和连接，分析其特征，同时根据人们的需要，在一定程度上对家居产品进行调节、控制和管理，使现代人的生活变得更加智能化、科学化，为人们的工作、生活带来更多的便利。现代智能家居系统主要包括灯光智能控制、家庭智能安防等功能，其中灯光智能控制可通过物联网技术将室内照明灯与使用者联系起来，根据不同场景和光照变化自动调节灯光亮度，还可通过手机终端对房间的照明系统进行远程控制；家庭智能安防是将物联网技术应用于摄像头、烟雾传感器等传感器上，对室内情况进行采集、分析和预警，使用者可通过手机对室内情况进行全面监控，提高生活的安全性。