什么是工业物联网智能控制系统？

工业物联网应用

工业物联网的主要目标是为制造业提供智能解决方案。IIoT
为制造商提供了一系列好处，包括创新、降低维护成本、提高效率和减少非生产期。物联网设备可以显着帮助公司改善运营。这项技术有许多应用，并且在不断发展。

工业物联网是一个连接对象和计算设备的生态系统。一切都可以连接到网络以交换收集的数据。将多个设备连接到 IP
网络并设置常规数据分析非常容易。这使得实时数据可以轻松地与参与工业流程的其他用户共享。它还可以帮助制造商降低成本并提高产品质量。制造商可以从 IIoT
技术带来的好处中受益匪浅。

2006至2020年，物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化，智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升，行业规模保持高速增长，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年，我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来，我国政府出台各类政策大力发展物联网行业，不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见，从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范，并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长，网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下，中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设，消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用，5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来，国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高国民经济和社会生活信息化水平，提升社会管理和公共服务水平，带动相关学科发展和技术创新能力增强，推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过对人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系，是数字化转型的实现途径，是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长，增速一直维持在15%以上，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明，随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展，中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著，但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家，其中中小企业占比超过85%，创新活力突出，对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下，2020年GSMA移动经济发展报告预测，2019-2025年复合增长率为9%左右，2020年中国物联网行业规模目标16亿元，按照目前物联网行业的发展态势，十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年，中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一，它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣，还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场，类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一，特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词，各种用户数据泄露或被滥用的事件频发，特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来，我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定，，用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击，在未来，以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注，特别是某些特定的基础行业，如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看，物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破，NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

摘要：物联网作为一种新的网络形式，相关理论研究和实践应用正在探索过程中。本文介绍了物联网的概念，给出了基于智能物体层、数据传输层、信息关联层、应用服务层的物联网四层体系架构，最后探讨了物联网在实现过程中所面临的问题和挑战。
关键词：物联网，RFID
一、概念
物联网（Internet of Things）这个概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出，其基本想法是将RFID和其他传感器相互连接，形成RFID架构的分布式网络。
欧洲委员会[1]提出“物联网是未来因特网的综合部分之一，可以被定义为一个动态的全球网络基础。基于标准的和互 *** 作的通信协议，无论物理的还是虚拟的“物”均有身份、物理属性和虚拟特质，具备自配置能力且使用智能接口，可以无缝地集成到信息网络中去。”
本文认为，物联网实质上是将真实世界映射到虚拟世界的过程：真实世界中的事物，通过传感器采集一定的数据，在虚拟世界中形成与之对应的事物。“相关物体可能在虚拟电子空间中被创造出来，源于物理物体空间，且与物理空间的物体有关联。”[2]传感器采集到数据的详细程度，将影响到该事物在虚拟世界中的抽象程度。在虚拟世界中，对该事物最简单也最重要的描述是物体提供了一个ID用于识别（如使用RFID标签），最详细的描述则是真实世界中该事物的所有属性和状态均可在虚拟世界中被观察到。进一步的，在虚拟世界中对该物体做出控制，则可通过物联网改变真实世界中该物体的状态。对于一个真实的事物，其所需的各种应用与 *** 作，只需在虚拟世界中对与之对应的虚拟事物进行应用和 *** 作，即达到目的。
这样将会对世界带来巨大的改变：实地实时监测和控制一个事物的成本是高昂的，通过物联网，所有事物都将在虚拟世界中被找到，以较低的成本被监测和控制，从而实现4A（anytime, any place, anyone, anything）[3]连接。虚拟世界提供了对所有事物的实时追踪的可能，所有的信息都不是孤立的，这将为各种海量运算和分析提供了最基础和最重要的信息源。真实世界存在于某一时刻，而当物联网发展到能将真实世界中的所有事物都映射到虚拟世界中时，无数个某一时刻的世界汇集起来，在虚拟世界中将形成一个可以追溯的历史，如同过去以纸质保存历史事件的发生，将来将以电子数据对所有事物进行全息描述的形式存储世界的历史。
二、体系架构
目前, 物联网还没有一个广泛认同的体系结构，最具代表性的物联网架构是欧美支持的EPCglobal和日本的UID物联网系统。EPC系统由EPC 编码体系、射频识别系统和信息网络系统3 部分组成。UID 技术体系架构由泛在识别码(uCode)、泛在通信器、信息系统服务器、和ucode 解析服务器等4部分构成。EPCglobal 和UID上只是RFID 标准化的团体，离全面的“物联网”体系架构相去甚远。
美国的IBM公司在2008年提出“智慧的地球”这一与物联网概念相近的概念，并提出通过INSTRUMENTED，INTERCONNECTED和INTELLIGENT这三个层面来实现智慧地球。在文献基础上，本文提出了物联网体系架构。
1、智能物体层：通过传感器捕获和测量物体相关数据，实现对物理世界的感知。同时具备局部的互动性，需要一定的存储和计算能力。
2、数据传输层：以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入，提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理。
3、信息关联层：通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合，屏蔽其异质性与复杂性，形成一个与真实世界对应的虚拟世界。
4、应用服务层：从虚拟世界中提取信息，提供丰富的面向服务的应用。如智能交通、智能电网、智能医疗等等。
需要指出的是，数据由底部的传感器通过网络到达应用服务层面，而实际上，在服务应用层面，各个中心、用户可以反向的通过网络由执行器对物体进行控制。
在该体系结构中，感知层面的各种传感器、执行器都是具体的，随着技术的发展会不断升级，新设备不断引入物联网。而服务应用层的各种需求也是不断提出的，并不是一层不变的。若是每个具体的服务应用和传感设备都形成一个独立的网络，最后可能形成许多套特殊的网络，这不利于推广和不便于维护。因此这需要物联网的网络层有一定前瞻性，物体设备层可以变化，服务应用层可以变化，但它们都是通过一个普适的网络进行连接，这个网络可以在一定的时间内保持稳定。
三、面临的挑战
1、统一标准
物联网其实就是利用物体上的传感器和嵌入式芯片，将物质的信息传递出去或接收进来，通过传感网络实现本地处理，并联入到互联网中去。由于涉及到不同的传感网络之间的信息解读，所以必需有一套统一的技术协议与标准，而且主要是集中在互联上，而不是传感器本身的技术协议。现在很多所谓的物联网标准，实际上还是将物联网作为一种独立的工业网络来看待的具体技术标准，而应对互联需要的技术协议，才是真正实现物联网的关键。
2、安全、隐私
在物联网中所有“事物”都连接到全球网络，彼此间相互通信，这也带来了新的安全和隐私问题，例如可信度，认证，以及事物所感知或交换到的数据的融合。人和事物的隐私应该得到有效保障，以防止未授权的识别和攻击。安全与隐私这个问题，是人类社会的问题，不论是物联网还是其他技术，都是面临这两个问题。因此，不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制，而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善。
参考文献
1 Commission, IDE, Internet of things Strategic Research Roadmap 2009
2 CASAGRAS Final Report: RFID and the inclusive model for the Internet of things 2010
3 ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things 2005, ITU

我国物联网，年复合增长率超过25%

2016年6月，科技研究机构国际数据公司IDC表示，到2020年，全球物联网的市场将达到17万亿，从2014年的6558亿美元，以每年年复合增长率169%的速率快速攀升。物联网的整个市场形态，正在不断地呈现出新的玩家、新的商业模式以及各种各样的产品以及解决方案。

2017年9月13日，中国经济信息社在无锡发布的《2016-2017年中国物联网发展年度报告》中显示，中国已经形成了包括芯片和元器件、设备、软件、系统集成、电信运营、物联网服务等较为完善的物联网产业链。已部署的机器到机器终端数量突破1亿，物联网产业规模已从2009年的1700亿元跃升至2016年超过9300亿元，年复合增长率超过25%。

当然，这仅仅是整个国内物联网市场的一个缩影。随着移动互联网时代逐渐开始向万物互联时代转变，无论是工业、农业、制造业，物联网都正在成为一种划时代的革命性技术。

医疗，物联网的必争之地

医疗，这个与人类生存息息相关的行业，同样也有理由实现互联互通。

医疗改革的不断推进，迫使医疗机构的内部建设、经营管理在医院运行中的地位越来越高。在此背景下，医院要想进一步提高医疗质量，降低服务成本，提高医疗服务质量，就应该以确切的疗效和无微不至的服务来树立自己的品牌，以品牌的提升来带动医院的全面发展，维护医院正面形象，避免医患冲突。通过精细化运营管理，降低服务成本，让医院长久持续地发展。

因此，人财物的管理必然要更加精细化，以最低的成本提供最优质的服务。

物联网技术的出现，能够帮助医院实现对医疗对象（如医生、护士、病人、设备、物资、药物等）的智能化感知和处理，支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输等。帮助医院实现解决医疗平台支撑薄弱、医疗服务水平整体较低、医疗安全生产隐患、医疗管理成本高等问题。

简单来说，物联网既提升了医疗服务水平，也帮助医院实现了开源节流。

埃森哲（Accenture）在2017年发布的《2017年医疗物联网调查》中指出，到2020年，物联网在医疗领域的市场价值将达到1630亿美元，2015年至2020年间复合年增长率为381％。

报告显示，当今的医疗机构对于IoHT解决方案的投资比例，正随着IT预算的整体规模而增加。IT预算总额低于2600万美元的医疗机构，将其预算的58％用于投资物联网；预算总额为2600万-5000万美元的医疗机构，投资比例为96％；预算总额为5100万-1亿美元者，投资比例为104%；预算总额为1亿-2亿美元者，投资比例为126％；预算总额超过2亿美元者，投资比例则达到了137％。

国家智慧医疗评价指标体系的构建与物联网应用场景

2016年8月，中国医院杂志发表了一篇《国家智慧医疗评价指标体系的构建》的研究文章。该研究项目组受国家卫生计生委规划信息司委托，采用德尔菲法建立一套科学的国家智慧医疗评价指标体系。用于综合评价医院的智慧应用于管理水平，指导和促进医疗机构的智慧应用与建设。

参与咨询的专家主要来自信息化程度较高的三级医疗机构长期从事医院管理、卫生信息管理的管理者，专家权威系数较高。经过两轮咨询，专家在评价指标体系的构成及权重系数上基本达成一致。目前该评价指标体系已经在北京、上海、广东、浙江、江西、内蒙古、河北、黑龙江等多个省份开始进行内部测评。

其中标黄的部分为医疗物联网企业的潜在切入场景

在智慧医疗评估体系中，与医疗物联网应用场景相关的二级指标主要为基础设施（0764）、智慧患者（0237）、智慧管理(含行政、业务)（0130）、智慧护理（0085）、智慧后勤（0036）和智慧保障（0142）。根据这些信息，我们能够判断出物联网企业发力重点应该为两个方面，一是围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施；二是围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理。

事实果真是这样吗？

无锡，中国物联网起航之城

为了解目前医疗物联网的落地场景，动脉网整理和分析了国内的24家知名医疗物联网企业。

从图表中的数据发现，目前国内物联网企业最为集中的地方分别是北京、杭州、深圳和无锡。北京、深圳、杭州作为国内互联网企业最为集中的几个地区，并不让人意外。值得一提是无锡，这个有着“中国物联网起航之城”称号的城市。

从上世纪70年代起，无锡就开始引进半导体产业，在90年代，无锡实施了国家“908”工程。迄今，无锡已形成完整的IC设计、制造、封测产业链，是仅次于上海的中国IC产业产值第二大城市。

也正是由于IC产业是物联网产业链中不可或缺的一环，因此近年来，大量无锡IC设计企业将研发方向转入传感及RFID领域。几乎所有的设计企业都与物联网的配套相关，良好的IC产业基础使无锡成为物联网产业的天然襁褓。

在这24家企业中，本文整理出了14个医疗物联网的应用场景。分别是体征监测（心电、血糖、睡眠质量等）、移动护理（移动查房）、人员管理（护理人员定位、婴儿防盗、老人定位等）、输液管理、资产管理（血液管理、器械管理、高值耗材管理等）、远程转诊会诊、报警求助、手术室管理、环境监控（PM25、温湿度、光照等）、院内导航、标本送检、药品管理、冷链管理以及床旁交互。

根据应用场景的不同特性，本文将这14个场景分为两大属性，分别是医疗服务需求和成本控制需求。正如我们之前预料的那样，围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施。以及围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理是物联网企业在医疗的落地重点。以下为这两种需求的分布图（仅供参考）：

由图可知，目前医院对于物联网的需求基本重点放在了提升医疗服务质量上。而成本控制方面，包括设备管理、耗材管理等应用还相对较少。

由于设备和耗材管理并不能为医院非常直观地反映成本控制的效果。再加上药品零差率和医疗付费方式改革，让医院不太愿意再在医疗器械等环节加大投入，所以这也导致了医院对于这方面的物联网应用热情度不高。但长期来看，医院通过物联网实现资产管理是必然的趋势，但仍然需要一定的接受时间。

针对体征监测、移动护理、人员管理、输液管理和资产管理这5大重点领域，本文分别采用了具体案例，来详细说明它们的真实落地情况。

4大应用场景落地案例

体征监测

随着医院重症病人、传染病人和发热病人的不断增加，护理人员需要频繁测量体温、脉搏等生命体征。传统测量体温等生命体征的方法和数据记录方法，不仅时间长、效率低，而且测量工作也费时费力。

物联网体温标签，采用物联网技术，对病人体温实现实时、连续、自动采集，变传统的体温测量为体温监护，为医院提供简约、智能的体温监测方案。

1、可连续采集，变体温测量为体温监护，第一时间发现病情拐点

2、24小时实时显示，提供体温信息可视化界面。

人员定位

基于物联网技术的人员定位管理系统，是Wi-Fi技术和RFID技术在医疗行业的典型应用。通过加强对特殊患者位置及动态的监管，能够真正做到“以患者管理为中心”。

该系统实现了对医院各类人群的精细化和智能化管理，精确的RoomLevel级和BedLevel级定位服务、自定义事件机制及多样化提醒方式，更加切合医院实际应用场景，物联网产生的感知信息丰富医疗信息数据的同时也为医护人员的日常工作带来极大的便利。

常见定位人员包含：医生、护士、病患、新生儿以及发送人员等其他医务工作者。

此外，三甲医院的新生儿普遍较多，如果不采用有效的标识，往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题，给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。

该婴儿防盗系统通过为婴儿和母亲佩戴有源的RFID远距离标签，实现母亲和婴儿的匹配。其中，母婴身份信息匹配管理功能包含在母亲标签中，婴儿标签一旦被佩戴至婴儿脚踝后，（未经允许） 私自取下，系统将自动产生报警信息。同时，系统可在婴儿活动空间内布置物联网AP用于采集婴儿的信息。配合在病区出入口安装出口监视器，从而实现对婴儿全方位，全时段的24小时监控。

输液管理

作为国家重点大学研究型附属医院的中山医院，每年门急诊量达280万余人次，收住病人6万人次。如此巨大的患者量，给医院的医护人员带来了极大的服务压力。对此，医院希望用物联网技术来帮助护士减轻工作量。

中山医院信息科的相关人员希望搭建一个部署简单、不绑定业务软件厂商的物联网平台，既能稳定支撑业务系统，又可以和现有的无线网络无缝对接的物联网方案。

由于这套系统可以实时监测输液余量，因此医护人员在工作中可以根据屏幕显示输液量，做到提前备药，提前换液。一旦出现某个病人输液速度过快的情况，系统便会自动报警，让医护人员实时掌握输液滴速，保证输液安全。

中山医院护理部主任表示：“过去，我们一直在寻求能提升护理质量和护理安全的好方法。使用了这套全闭环输液管理系统，既缩短了护理工作中输液所占用的时间，同时也极大程度规避了医疗风险事件，有效提升了患者的就医满意度。如今，工作轻松很多，呼叫铃声也变得很少，病区很安静，病人也比较满意，一切都变得井然有序。”

资产管理

过去医院的高值耗材，设备科发出去给科室，并不知道科室到底用在哪一位病人身上，是用了还是丢了。但如果引进物联网之后，就能形成一个全流程的闭环管理。比如耗材是在哪个科室申请的，哪个供应商供应的，采购价格是多少，进入库房之后，被哪个科室领用走了，最后用到哪个病人身上，医院都能一清二楚，因为这些信息都被系统一一记录在案。

在医疗设备方面，现阶段三甲医院固定资产较多，却少有医院能有准确的数据。财务科与设备科的报表差异大，在业内来看却十分正常。

某三甲医院院长称：“我们以前用的条码管理，每年盘点也至少要2个月，有些条码污损还读不出来，而且条码信息量比较少，不能确保数据准确，如果用上RFID电子标签读取，信息量会很完善，全程可追溯，估计1周就能全部完成。”

过去，医院在总体效益好的时候会倾向于增购设备。但在精细化管理之后，医院设备科会先对每台设备的效益进行分析，如果发现其中某台设备的使用率较低，那么就意味着，医院并不需要再购买新的设备，只需要提高这台设备的利用率即可。

很多时候医院修一套设备，比买台新的还贵，因为没参考数据。现在管理人员通过物联网平台，买设备的费用、设备的营收、维修的花销，整个产品的利用曲线都能了如指掌。

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