物联网时代公共服务的热点问题

（一）物联网时代的城市——智慧城市

智能，引领城市未来。[8]图12－2为物联网模式下城市未来的生活。

图12－2 物联网模式下城市未来生活

人类社会一路走来，从石器时代到信息时代，创造了巨大的社会财富。但目前经济发展遭遇到了来自环境和资源方面的阻力，都认为智能经济能催生新的经济增长方式。

智慧城市，一个被越来越多的人所熟知的新概念，由于具备不占用资源和能耗、能提高效率等特点，将成为未来城市发展的趋势。

智慧城市案例1：

智慧城市的生活体验[9]

一个再平凡不过的工作日。

起床后，与往常一样，根据挂在窗口的天气指示牌，依据上面的指数确定今天的着装。

走到地下车库，你的爱车通过智能系统自动识别车主的特征已经提前把车门解锁，不需要你的车钥匙。更加便捷的是坐进车里后，输入你的工作地址，汽车缓缓发动，不需要你亲自驾驶，它会自动识别最畅通的路线，因为在道路两边的控制站，通过先进的系统对车流量进行监控，并将信息反馈到你的汽车上。汽车根据这些信息，整合出最优化的行车路线。

在路上，你很放心地在车上小憩了一会儿，不用担心公路上的车辆川流不息，通过雷达系统，每辆汽车各自之间保持着安全距离。在秩序井然的情况下，你顺利到达公司。

午餐时间，你通过手机通信或网络登录 “精美午餐”网站，选择心仪的午餐。下单后，电子商务中心通过点餐信息反馈给离你最近的餐厅，配送好你需要的午餐。十分钟后，你的午餐送到，你就可以开心地享受午餐了。

临近下班，通过智能提醒设备，你整理好需要带回家的资料，办公室里的感知设备在你离开后一分钟自动关掉所有电器。

在回家的路上，你用手机通过无线传感器提前打开家里的取暖器。同时，启动智能咖啡机煮好一杯你心仪的、香浓的咖啡。最主要的是，厨房里全自动式的微波炉通过家庭智能控制中枢，已经为你准备好一顿热乎乎的晚餐。

在准备就寝之前，通过智能温度调节设备，浴室里已经备好合适的热水。而隔壁书房里的打印机，在你洗澡期间，已经为你打印好了第二天开会需要的文件。

这就是未来你的一天生活，网络的泛在，深度的互联，无处不在的智能感知。生活因为智能，一切变得井然有序。再也不担心交通的拥堵，上下班的丢三落四，不会做饭所带来的烦恼……也许心急的你会想知道，这样的智能生活，距离我们还有多远？

1．智慧城市的提出

根据IBM在2009年8月发布的 《智慧的城市在中国》中的定义，所谓的 “智慧城市”，是指城市发展的一种新型策略，即在城市发展过程中，充分利用信息通信技术，在其管辖的环境、公共事业、城市服务、本地产业发展中，智慧地感知、精确地分析、智能地集成，用以应对地方政府在行使经济调节、市场监管和社会管理以及公共服务政府职能过程中的相关活动和需求，其最终目的是创造一个美好的生活、工作、休息和娱乐环境。[10]

智慧城市是新一轮信息技术变革和知识经济进一步发展的产物，它摒弃了城市就是若干功能简单叠加的看法，换了一种新的角度、新的思维，把城市看成一个生命体，一个系统。在结合城市现有信息化的基础上，融进了城市运营服务理念，建立了广泛覆盖、深度互联的城市信息网络，在城市化与信息化相融合的背景下，主动、有意识地综合利用物联网、云计算等现代先进的信息通信技术手段，对城市运行中的各个核心系统加以整合，对城市的基础设施、各类资源、不同环境等要素进行全面感知，对信息进行智能处理利用，构建协同共享的城市信息平台。给城市资源合理配置以及正常、有序运行提供智能控制；给政府社会管理明智决策提供依据，为公共服务均等化提供了有效手段；为方便企业和个人信息的查询，给企业和个人提供信息资源应用平台，提高了工作效率，从而加快了综合性区域信息化发展过程，达到了改善民生、增强企业竞争力、促进城市可持续发展等目的，使整个城市以一种更加智慧的方式运行。

2．智慧城市的特征

智慧城市的核心特征在于其 “智慧”。它借助最新一代的信息技术，通过感知化、网络化、智能化的方式将城市中各类基础设施连接起来，使城市中各个领域、各个系统之间形成一个可以指挥决策、快速反应、协调运作的大系统。注重市民需求，以智慧技术高度集成推动技术创新、智慧产业高端发展实现产业重组、智慧服务高效便民提供优质服务为主要特征的新型城市发展模式。它重点还在于：通过新一代信息技术的支撑实现信息的广泛覆盖；随时随地全面透彻的感知；无处不在的宽带泛在和深度的互联以及灵活、高效的智能处理；达到信息协同共享，突破信息孤岛，实现融合、开放地应用。除此之外，智慧城市中的 “智慧”，强调城市的发展最终是实现以人为本的可持续创新，包括开放创新、大众创新、协同创新。如图12－3所示，智慧城市的特征包括以下几个方面：

图12－3 智慧城市特征

第一，广泛覆盖，全面透彻地感知。感知技术的广泛覆盖是智慧城市的基础。通过物联网传感技术，信息感知网络应覆盖城市的各个角落，能够采集不同形式、密度、属性的信息，利用各类随时随地的感知设备和智能化系统，实现对城市管理各方面的监测和全面感知，并对感知数据进行精确的分析、智能的处理和有效的融合，然后与业务流程智能化集成，继而自动做出回应，促使城市各个关键系统能够和谐高效地运行。

第二，宽带泛在，深度互联。信息感知下的智慧城市是以多种信息网络为基础的。各类宽带网络技术的发展给城市中物与物、人与物、人与人之间架起了全面互动、互联、互通的桥梁。宽带泛在网络作为智慧城市的“神经网络”，将多个分隔独立的小网连接成互联互通的大网，提高信息之间的交互程度，挖掘了更多的有效信息，极大地提升了智慧城市获取并实时反馈信息、提供智能服务的能力。而以多种信息网络为基础的智慧城市的信息感知，必须保证多重网络能够形成有效连接，以实现信息传递的互通有无和接入设备之间互相调度具有可操作性，最终实现信息资源的一体化和立体化。

第三，智能处理，协同共享。拥有巨大体积、复杂结构的信息网络体系是智慧城市决策和控制的基础，而要做到真正的 “智慧”还需要城市对拥有的海量信息进行智能处理，根据不断触发的各种需求对数据进行分析，使信息的价值获得提升，变得更全面、更具体、更便于利用，从而实现智能决策。而信息智能处理的前提是需要实现信息的协同共享，在协调共享的智慧城市中，每一个环节都可以在授权后对其应用环节进行操作。打破传统城市中各资源主体之间出现信息壁垒、“应用孤岛”的局面，重新整理资源的组织方式，填补资源零散的缺陷，使各类资源各司其能地发挥其最大的价值，形成具有统一性的城市资源体系。

第四，融合、开放的应用。以物联网为基础的全面感知技术的应用增加了城市的海量数据，使现代城市及其管理变成一个开放、复杂的巨系统，通过智能融合技术的应用实现对海量数据的及时存储、精确计算与严密分析，通过人的 “智慧”参与，提升决策和应急指挥的能力。但是，智能处理不是信息使用过程的最终目标，智慧城市还应该具有信息开放、共享的能力，能将智能处理后的各类信息通过网络发送给信息的需求者，完成信息的完整增值利用。除此之外，智慧城市还应突破以往信息由政府或城市管理部门对信息统一掌控和分配的局面，搭建开放式信息应用平台，使信息能在个人、企业之间通过智慧城市的系统实现交互，丰富智慧城市的信息资源。

第五，以人为本的可持续创新。城市化进程在给社会发展带来机遇的同时，也给城市公共管理与服务、城市稳定与安全、城市可持续发展等提出了严峻的挑战。而 “智慧城市”的提出正是信息化与城市化高度融合的结果，它运用智慧的科技信息帮助人们克服城市发展的多种弊病，强调重塑现代科技以人为本的内涵，重新定义了在智慧创新管理中用户的角色、应用的价值、协同的内涵和大众的力量。尤其是市民的参与、社会协同开放创新空间的塑造以及公共价值与独特价值的创造，强调从市民需求出发，不断推动开放创新、大众创新、协同创新，以人为本实现经济、社会、环境的可持续发展。

3．物联网时代的智慧城市框架

（1）智慧城市感知层

感知层是物联网模式最基础的部分，是运用各种感知器和传感器等信息技术组成的感知体系，通过感知技术嵌入到物联网的 “物”中，承担“物”的信息接收、发送、控制功能，实现与 “物”的对话。简言之，感知层是运用感知技术收集 “物”的信息和控制 “物”的过程。

智慧城市感知层是指利用RFID、无线传感器、视频传感器、二维条码、M2M等传感设备和技术，实现对城市中物与物、人与物的全面感知。感知层建设是打造智慧城市的首要环节，主要进行信息的采集处理，为智慧城市的高效运行提供基础信息。它是人的感知延伸，扩大了人的感知范围，增强了人的感知能力，极大地提高了人类对外部世界的了解水平。图12－4为PFID无障碍通道人员身份识别工作流程。

图12－4 RFID无障碍通道人员身份识别工作流程[11]

（2）智慧城市传输层

实时、准确传输作为物联网技术三大联动特征的重要一环，它具备将感知层获取的海量数据和信息进行实时传导和输入的功能，是感知层与应用层可能进行双向良性互动的前置保障，具有 “承上启下”的重要作用。此外，智慧城市模式中感知层的搭建是通过使用各种有线网络、无线网络及设备将业已存在的通信网、互联网、广电网三网融合。[12]随着各种通信技术逐步走向融合，智慧城市传输层形成天地一体化的基础网络、服务化的信息系统、聚合化的运营平台和多样化的业务应用。

但我们要注意，智慧城市要实现资源的无障碍互通和信息交互的无壁垒，除了在法律法规、体制机制创新方面要推陈出新外，还必须在传输层的搭建上考虑利用专用网络做延伸，技术上要打破专用网络和局域网络信息与外界有效交互的桎梏，制定信息交互的标准。

（3）智慧城市云层

智慧教育的云层是打造智慧城市不可缺少的强力支撑，它是应用云计算技术建设的信息化系统，是智慧城市的基础架构，包括与城市管理相关的硬软件资源，这些资源经虚拟化之后，形成具有各种功能的城市子云，为城市管理提供服务。在大数据时代，智慧城市云层旨在将感知层采集到的与城市管理相关的数据进行分析处理、交互共享和有效使用。

智慧城市云属于混合云，由管理云、资源云、服务云等子云组成。智慧城市的打造离不开对城市中每个行业应用和服务的设计。例如在智慧商务，就要做好信息服务云、贸易交易云以及管理服务云的建设，如图12－5所示。

图12－5 智慧商务云层展示

除此之外，“智慧医疗”“智慧教育”“智慧交通”等云层建设都是智慧城市建设的一部分，要真正做到智慧城市建设的可用性、可靠性、可展性，就必须做好智慧城市的云层设计。无论是智慧城市建设后的内部纵向扩展，还是往上一级的提升或者形成跨区域的智慧生态链，云层建设都是为了最终创造一个智慧、自然、循环、安全、可持续发展的服务生态城市。

（4）智慧城市运用层

智慧城市的最终运用包括智慧政府、智慧社区、智慧商务、智慧服务四个方面。智慧政府是电子政务的进一步发展，主要涵盖政务管理信息化及城市经营网络化，涉及城市资源管理、规划管理、环境保护、旅游经营等各种智能；智慧社区是数字化社区的进一步深化，实现市民日常生活的信息化与行为决策的网络化；智慧商务是电子商务的智能化发展，主要实现企业生产管理的信息化及商业活动的网络化；智慧服务是面向广大民众开展智能化服务，涉及科普教育的信息化与信息获取的网络化。

在运用层还有一个反馈系统，即智慧城市决策支持系统。这个系统是在以上四个方面的基础上，结合专家知识、知识发现、数据挖掘、情景分析、决策模型等，对城市管理中出现的重大事件进行综合决策，为政府的最终决策提供技术和信息支撑，实现智能化的经营需求，实现城市的可持续发展。图12－6为基于物联网管理模式的智慧城市构架。

图12－6 基于物联网管理模式的智慧城市构架

4．智慧城市在中国的发展

对于中国来说，城市的发展关系到中国城市化和现代化的目标能否顺利实现。智慧城市的提出，一方面能够直接帮助城市管理者解决城市面临的诸如交通、环保等公共服务方面的问题，为地方政府管理城市、引导城市发展提供先进的手段；另一方面，智慧城市是新一轮信息技术变革发展的产物，利用新一代信息技术，将会开创一批具有广阔前景的市场，培育一批具有战略性的新兴产业，推动城市化的升级与转型，真正实现城市的可持续发展。

为此，国内几乎所有的一、二线城市均把智慧城市建设提上议程。北京、上海、武汉等城市已经将建设智慧城市纳入 “十二五”发展规划。2013年初，中华人民共和国住房和城乡建设部公布90个智慧城市建设试点城镇。显而易见，我国将迎来智慧城市建设的新一轮高潮。[13]智慧城市的建设是一个循序渐进的过程。依据各个城市提出的不同目标，建设智慧城市的时间也有所差别，有的可能只需要两三年，而有的则需要10年甚至更久。建设智慧城市过程可以是全面推进，也可以是重点突破。依据目前国内智慧城市的建设情况，我国的智慧城市建设模式主要分为以下五类。

（1）综合、创新推进智慧城市建设

这类城市通过智慧城市的建设来提升城市的创新能力，从而从整体上增强城市的综合实力。如深圳将建设 “智慧深圳”作为推进建设国家创新型城市的突破口，并且已经被有关部委批准为国家三网融合试点城市。通过逐步完善智慧城市的基础设施，满足智慧城市建设的基本条件；发展电子商务，并组建了华南地区的物联网感知认证中心等，做好智慧城市的技术支撑体系；推进智能交通，培育智慧产业基地，提升整个城市的智慧生活质量。[14]而 “智慧南京”以建设智慧基础设施、推动智慧产业、打造智慧政府、塑造智慧人文为突破口，以智慧城市的建设提升南京的科技创新能力，加快发展创新型经济，促进产业转型升级。智慧南京的建设，将是城市转型发展的载体、科技创新发展的支柱、经济跨越发展的动力，它从根本上提高了南京整体城市的综合竞争实力。[15]

（2）以发展智慧城市相关产业为核心

武汉城市圈以发展相关智慧产业为主来带动智慧城市的建设。武汉作为一个具有悠久历史的工业基地，发展智慧产业具有得天独厚的优势，在新一代信息浪潮下发展智慧产业是武汉城市圈不可错过的好时机。它与IBM合作，利用IBM全球领先的软件工程技术、平台、管理经验等，完善产业基础设施建设，给产业发展创造一个适宜的环境，加快信息服务业、服务外包、云计算等智慧产业的发展，推进信息化建设，增强产业的综合竞争力，提升城市圈的综合协调能力，促进城市圈的一体化建设，从而实现加快构建武汉两型社会的战略目标。[16]宁波作为江浙地区最主要的工业基地之一，借助新一代信息技术的力量，建设了6大智慧产业基地，即软件研发推广基地、智慧装备和产品研发与制造基地、智慧服务业示范推广基地、网络数据基地、智慧农业示范推广基地、智慧企业总部基地等[17]，从而加快推进了智慧产业的发展。

（3）以改善生态环境和发展智慧管理与服务为突破口

沈阳作为东北老工业基地之一，经济发展和环境保护是发展中不可回避的问题。在智慧城市建设浪潮的影响下，运用绿色科技和智慧技术，沈阳制定了 “生态沈阳”的战略目标，以物联网技术为手段，融合各种先进信息技术，为沈阳生态化建设提供一套完整的方法论，实现绿色沈阳、生态沈阳、和谐沈阳。[18]“十二五”期间，围绕城市智能发展、企业智能运营、生活智能便捷、政府智能服务 “智慧北京”的建设，重点是用智能化技术对城市进行管理和服务，同时为公众参与城市管理和公共决策提供各种便捷手段，以达到真正的为民服务。[19]

（4）以发展智慧技术和智慧基础设施为路径

“数字南昌”的提出是南昌建设智慧城市的突破口，通过搭建数字南昌综合指挥调度平台、市政府应急系统等，对城市进行实时监督、控制和管理；打造智能交通系统、“数字城运”“数字城管”等重大工程，推动公共服务的基础建设，提升城市居民生活质量和城市公共信息服务水平。作为中部地区的主要城市，“数字南昌”的提出使南昌实现了率先在中部地区建成具有区域竞争力 “数字城市”的战略目标。杭州把 “绿色”和 “智慧”作为城市发展的突破路径，因地制宜地提出了建设 “绿色智慧城市”，把建设 “天堂硅谷”和 “生活品质之城”作为城市的战略目标。以新一代信息技术为契机，重点发展以现代信息服务、环保和新材料等为主导的智慧产业。在加强城市环境保护的同时也实现了智慧杭州的战略目标。[20]

（5）以发展智慧人文和智慧生活为目标

以休闲著称的成都在推出智慧城市的建设时，以自身悠久的人文历史为基石，以发展智慧人文去构建智慧城市。山城重庆在建设智慧城市时，从以下几个方面出发：注重城市生态环境建设，打造 “森林重庆”；用新一代信息技术完善城市基础设施，打造 “畅通重庆”“平安重庆”；关注人们生活起居，如卫生服务、医疗保健、社会保障等，以提高市民的健康水平和生活质量为目标，打造 “健康重庆”“宜居重庆”。[21]上海世博会的主题是 “城市，让生活更美好”，上海借助新一代信息技术，向全球展示了智慧城市的新样板，描述了未来智慧人文和智慧生活的新方向。[22]

智慧城市案例2：

我国部分省市智慧城市建设规划[23]

近年来出现的平安城市、数字城市、智慧城市，各种术语不断更新，让人目不暇接，而它如旋风般的发展速度更令人们惊讶不已。自2009年IBM提出智慧地球的概念以来，中国已经掀起了智慧城市建设的浪潮。截至2012年年底，我国已有154个城市做出建设智慧城市的规划，在“十二五”规划或政府工作报告中已有41个地级以上城市正式提出建设智慧城市，并且80％以上的二级城市明确提出把建设智慧城市作为下一个发展目标。可以说，智慧城市建设在中国已经成为不可阻挡的趋势，智慧城市建设已经遍地开花了。

北京

2010年发布的 《智能北京行动纲要》，它涵盖智慧系列的60多个项目，包括智能家庭、智能交通、电子商务等。在2012年年底，北京已经实现互联网家庭入户频宽超20兆；到2015年，北京，无论是城市还是乡村，无线宽带将全部覆盖，届时，在北京的大街小巷，统一的物联基础网络将全部覆盖。

上海

数字化、网络化、智能化是上海智慧城市的主要特征。“十二五”期间，上海提出将初步建成智慧城市的基本框架，制订出具体步骤。同时，明确了4个主要的焦点，即营造信息化的发展环境、注重信息基础设施能级提升、开展信息技术的广泛应用、重视信息技术创新和产业化的发展。

天津

2012年，天津已形成 “一卡通”全面覆盖城乡的智能化社会服务体系，“一卡通”包括医疗、社保、交通等公共服务。在家庭生活上，加强智能家庭的建设；在医疗保健上，全面推进医疗保健智能化；在教育培训上，注重教育培训智能化；在科技创新上，将智能化的理念引入科技创新服务，并且到2020年光纤入户率将达到98％以上。届时，“智慧天津”将基本建成。

重庆

在建设智慧城市方面，重庆注重发展自己的优势，“山城重庆”是它独有的标志。因此，打造宜居重庆、畅通重庆、森林重庆、健康重庆和平安重庆是重庆建设智慧城市的战略目标。五个目标建设总计划投资约一万二千亿元，其中宜居重庆八千亿元，畅通重庆三千亿元，森林重庆五百亿元，健康重庆三百五十亿元，平安重庆一百五十亿元。

广州

“一个中心”和 “三个坚持”是广州智慧城市的发展思路：建立以国家中心城市为中心。构建以物联网为基础的应用体系，在应用体系上，坚持继续创新和需求驱动相结合的体制；构建以物联网为基础的产业体系，在产业体系上，坚持重点突破与长远谋划相结合的机制；构建以物联网为基础的创新体系，在创新体系上，坚持政、产、学、研相结合的模式。

武汉

武汉城市圈将用10年来打造智慧城市。2010—2011年，与智慧城市相关的规划与方案制订、标准研究、关键技术研发已初步完成，并已经确定典型的应用示范；2012—2015年，以光谷未来科技城为试验区，届时，将全面实践智慧城市的各项建设；2016—2020年，智慧城市将从光谷未来科技城推广到东湖开发区和武汉其他城区。

成都

“智慧政务”“智慧产业”“智慧民生”三大工程是成都智慧城市建设的标志，并率先打造了具有四川特色的 “天府新区”作为智慧城市建设的一个模板。接下来，如何把高效运转的政府、可持续发展的产业环境、便捷的民生环境有效连接起来，实现城市的良好运作，将是智慧成都重点解决的问题。

深圳

生态环境与经济发展是否和谐是当下城市关注的焦点。打造 “智慧城市生态系统”和 “智慧产业生态系统”，是智慧深圳的战略规划。它以无线城市为载体，充分利用信息技术，分析整合出城市运行的关键信息，向有需求各方做出智能响应，形成产业发展的智能性，创造出新的智慧生活，实现社会管理的智慧化。

佛山

针对智慧城市的建设，佛山提出了 《“四化融合智慧佛山”发展规划纲要》，提出了三大任务：以信息化带动工业化，实现产业信息化，提升产业综合竞争力；以信息化推动城市化，实现城市网络化，提升城市发展竞争力；以信息化加速国际化，实现经济国际化，提升经济发展国际竞争力。到2015年，佛山要建成战略性新兴产业聚集区，届时，智慧佛山将基本建成。

（二）物联网时代的养老——智慧养老

国家提出要推进社区养老。可平时子女要上班，不能随时在家陪伴，老人在家中一旦发生意外怎么办？通过物联网，我们可以做到这一切。我们可以将物联网应用到智慧养老：一是建立在家养老的智能养老监控体系，包括老年人智能健康监控系统、老年人智能家居监控系统以及老年人智能外出监控系统，如图12－7所示；二是建立智能老年公寓。

图12－7 智能养老监控体系

1．建立在家养老的智能养老监控体系

（1）老年人智能健康监控系统

为家里每个老人都装一张电子传感卡片，它可以翔实地记录老人在家里的起居情况，监控老人的健康信息，并通过无线网络将这些信息传输到社区服务中心的电脑上。如果老人生病了，监控系统会发出警示信息，提醒老人到医院做进一步的检查；如果出现紧急情况，医疗救护系统会立即启动，一方面通知社区服务中心的工作人员赶往现场对老人进行救助，另一方面通知附近的医护人员赶往现场。在赶往现场的途中，医生还可以通过物联网指导身边的非专业人士进行一些紧急的处理，以及及时通知老人的家人等。此外，这张卡片存储了老人的完整病历，到任何医疗机构，无须老人述说，所有的就医情况便可一目了然。图12－8为居家养老呼叫救助和远程健康管理服务体系。

图12－8 居家养老呼叫救助和远程健康管理服务体系[24]

（2）老年人智能家居监控系统

老年人经常会因为记性不好忘记关掉煤气、水、电等，这时智能家居系统就发挥了作用，相应的系统会发出警报提醒老人及时关闭，如果报警一段时间还是无人响应的话，系统会自行将其关闭。此外，老年人也会因为年龄的缘故对室内的温度、湿度和亮度有特别的要求，智能家居监控系统会根据其身体状况做出分析，智能调节老人适宜的温度、湿度和亮度，并且可以根据老人的喜好播放他们喜爱的音乐，使其身心愉悦。

（3）老年人智能外出监控系统

老年人如果是短距离的外出，如在社区散步、买菜等，身上携带的RFID腕带就可以随时监控老人的出入情况，同时可以使随身物品智能化，防止物品丢失；如果老年人是远距离外出，家人可以通过GPS定位系统自动搜索和跟踪，及时了解老人的动向，并随时传输老人的健康状况信息。

物联网有效整合了通信网络、智能呼叫、生命体征监测、互联网等科技手段，以 “信息化、智能化呼叫救助服务平台”为支撑，以 “建立老年人信息数据库”为基础，以 “提供紧急救援、生活照料、家政服务、精神关怀、健康管理、增值服务”为基本服务内容，以社区为依托，以有效“整合社会服务资源”为服务主体，建立完善的居家养老服务体系。其服务特点：一是随时随地；二是一键求助；三是服务全面。

由于中西文化的差异，外国强调独立自主，老了就去养老院；而在中国 “百事以孝为先”，自己家的老人辛苦了大半辈子，到老了应该在家享清福，颐养天年，所以这样的养老模式更适合中国国情，子女不仅可以随时照看老人，也能让老人随时随地感受家人的关爱。

2．建立智能老年公寓

一些没有子女的孤寡老人或不愿意在家养老的老人可以选择住进智能老年公寓进行养老。智能老年公寓中的智能养老信息管理系统可采用各类传感设备以及配套软件 （如平板电脑、服务器和网络设备等），其中平板电脑设备广泛运用于老年公寓的各个管理层面，并为老年人提供增值服务，通过平板电脑，可进行订餐、预约服务等；医护人员还可以利用平板电脑，通过无线网络将老人的病历信息、病程医嘱、病情观察信息等在房间的床头集中汇总展示，实现移动的医护保健。除此之外，还可建立养老院老人一卡通系统，即每一位老人入住时领取 “一卡通”，可以在查询机上轻松获取老年公寓里的服务导航、园内消费记录、账号信息等；同时，“一卡通”内将植入RFID芯片，所以还兼具门禁、定位以及紧急呼叫等功能，当老人遇到紧急情况时，可以通过随身携带的 “一卡通”进行服务请求呼叫，护理人员可以通过后台追踪，实时获知其位置信息。[25]北京昌平区汇晨老年公寓作为中国首个智能老年公寓已经开始运行，智能养老的时代已经开启。

智慧养老案例1：

物联网在老年健康管理上的应用[26]

用专门家用的仪器量好血压、血糖，几秒钟后即发到社区医院的家庭医生处，随即可收到指标是否正常、是否需要医生指导等信息。海淀区的部分老人用上了时下 “最时髦”的物联网技术治疗慢性病。截至2011年年底，试点已收到1600余条血压记录。

八旬老太用上物联网

家住海淀区花园路街道的方雯琪老人今年虚岁八十整，压根儿就不懂什么叫物联网，只知道用这个免费发下来的黑匣子 “看病”。老人足不出户，在家自己量血压，“黑匣子”上就显示出高压、低压和心率的数值，老人觉得这个数字显示得很大很清楚，就觉得挺好！

老人不知道，这些数值随着无线上传到了社区医院她的家庭医生处，经过检测，系统会自动反馈是否处于正常数值范围内，是否需要看医生，或者提示按时服药等信息。与此同时，老人的最新数值还会自动生成 “血压趋势图”，帮助医生判断老人最近的身体状况。

高血压控制率明显提高

“只要有手机信号的地方，这个机器就能通过无线发送传输数据，很方便，独自一人就能操作。”海淀区花园路社区服务中心的负责人告诉记者，这个名为 “We Health无线健康检测慢性病监护试点”是全国首个利用物联网技术对慢性病患者进行健康检测的项目。项目在中关村社区卫生服务中心、北邮社区卫生服务中心等9家单位进行试点已经一年有余，有望逐步推广至全区。

据介绍，其基本原理就是运用物联网技术，由患者用终端测试自己的基本生命体征，如血压、血糖、心电图等，数据会通过无线传输方式发送到互联网上，社区医院通过登录网页平台对获得的数据进行分析，即时向患者进行生活方式和就诊指导。

据统计，使用远程血压监护系统后，由于患者能够及时收到来自系统自动反馈的健康指导以及来自医院的专家指导，高血压控制率提高到28％，接近发达国家水平。

智慧养老案例2：

湖北省 “智能健康养老服务站”社区应用案例[27]

根据卫生事业 “十二五”规划以及 《中国老龄事业发展 “十二五”规划》的工作要求，为积极响应省政府 《“健康湖北”全民行动计划（2011—2015年）》的号召，方便社区居民日常体检，保障电子健康档案的翔实建立，侨亚公司研发推出了 “智能健康养老服务站”信息化产品，帮助社区居民进行日常健康检测，建立健康档案，改进疾病的预防、诊疗和康复，减少医疗支出，帮助社区委员会了解、管理、服务于社区居民。

智能健康养老服务站简介

侨亚公司的 “智能健康养老服务站”利用专业的健康检测设备与信息管理系统，为社区居民在居家养老服务中心或指定场所提供一站式自助健康体检、实时健康数据分析、电子健康档案服务以及养老生活服务，让社区居民能够随时在家门口进行健康体检，享受养老服务，并通过应用电子健康档案，帮助社区居民改进疾病的预防、诊疗和康复，如图12－9所示。

图12－9 智能健康养老服务站

智能健康养老服务站的特点

1．信息管理便捷化

智能健康养老服务站提供在线健康管理网站，用户、家人和机构管理者可随时通过网络查看个人健康数据，获取相关的统计和分析数据。

2．体检流程智能化

智能健康养老服务站提供智能化的体检流程，用户无须工作人员协助即可完成全部体检过程，操作简单明了。

3．健康数据信息化

智能健康养老服务站利用计算机技术和网络通信技术，为健康数据的采集、传输、储存、分析建立了全面的信息化过程。

4．健康管理专业化

智能健康养老服务站采用专业化的健康体检设备和检测方法，为用户的健康管理提供专业的医学保障。

5．健康体检日常化

智能健康养老服务站为用户提供日常的健康体检服务，建立日常化的持续健康管理模式。

6．养老生活现代化

智能健康养老服务站以 “侨亚爱爸妈智能居家养老服务平台”为基础，整合了优秀的第三方服务资源，为用户实现健康生活的现代化。

智能健康养老服务站系统与硬件

1．整机一体化设计

产品采用整机一体化设计，结构合理，性能稳定，数据准确，在配件、材质、工艺等方面精益求精，在功能上高度集成，符合国内外电子产品设计的主流方向和主要标准。

2．超灵敏触摸屏

产品采用19寸以上超灵敏触摸屏承载主要的人机交互界面，该屏幕具有解析度高、传输反应快的特点，表面硬度高，有减少擦伤、刮伤及防化学处理的设计，同点接触3000万次尚可使用，以导电玻璃为基材的介质，一次校正，稳定性高，不容易产生漂移。

3．超强数据处理能力

采用基于X86架构的处理器，数据处理能力是普通基于ARM架构的处理器的100倍以上，同时采用SMP多对称处理技术，尽可能降低数据处理对系统资源的需求。

4．优化的负载能力

通过优化Windows内核的TCP参数，及时关闭TIMEWAIT和FIN＿WAIT状态的端口连接，释放系统资源，最高可支持2000人同时访问和查阅数据。

（三）物联网时代的医疗——智慧医疗

我国政府十分关注物联网技术在医疗领域的应用。2008年，我国出台了 《卫生系统 “十一五”IC卡应用发展规划》，提出加强医疗行业与银行等相关部门、行业的联合，推进医疗领域的 “一卡通”产品应用。

2009年国务院正式颁布了 《关于深化医药卫生体制改革的意见》，明确提出医疗卫生体制改革的总体目标，在适应人民群众多层次医疗卫生需求的前提下，建立健全比较科学的医疗卫生机构管理体制和运行机制，规范的药品供应保障体系，完善的公共卫生服务体系、医疗服务体系和医疗保健体系，形成多元办医的新格局；为群众提供安全、有效、方便、价廉的医疗卫生服务，缓解 “看病难、看病贵”问题，使人人享有基本医疗服务，进一步提高人民群众的健康水平。[28]

依据国家医改意见要求，建立一个以物联网技术为基础的智慧医疗模式，可以促进患者、医务人员与医疗设备之间的互动，通过这种模式来解决现阶段存在的 “看病难、看病贵”问题。

打造智慧医疗可以从感知、互联、智能、创新四个方面进行，即通过全面、透彻的感知，及时有效地掌握医药卫生的动态信息；通过信息集成、共享，形成更全面的互联互通，实现信息联动与整合，跨业务、跨机构、跨行业、跨区域的信息共享；在透彻感知、互通有无的基础上，更深入的智能化，让各个环节更加智能，让信息集合，为用户呈现更加便捷、高效、有价值的信息资源。而智慧医疗基础设施的建设，需要在体制、机制的保障以及在业务、管理、运营等方面进行创新，以建立智慧医疗整体运作体系。

2009年5月23日，卫生部首次召开了卫生领域RFID应用大会，大会围绕医疗器械设备管理、药品、血液、卫生材料等领域的RFID应用展开了广泛的交流讨论。

“看病难、看病贵”是医疗保障制度改革以来一直困扰着政府、社会和民众的一大问题。在信息时代的层面上，通过物联网技术降低医疗成本、减少医疗资源的滥用等是切实可行的。

1．物联网时代解决看病难的问题

看病难的问题既关乎民生，也是医疗体制改革的重点与难点。看病难的问题是由医疗服务保障体系不完善、药品生产保障体系不健全、政策“双刃剑”等原因造成的，其主要表现：一是由于医疗资源不足，无法满足基本医疗服务需求，特别是经济落后、地广人稀的偏远地区；二是医疗资源分配不均，良好的医疗配置装备、人才基本上分布于大城市、大医院。物联网技术的发展与应用，为解决看病难问题提供了新途径及新思考。

（1）智慧医疗感知层

感知层是收集最基础的手机病人健康资料的工作层。它以物联网为核心，主要用于物品标识和信息的智能采集。它由RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件，以及感应器组成融合的网络 （如传感网络等）两大部分组成。该层的核心技术包括电子射频技术、新兴传感器技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术 （FCS）等，涉及的核心产品包括医疗传感器、医疗电子标签、医疗传感器节点、无线路由器、无线网关等。例如，带有芯片的就诊卡就是物联网技术在智慧医疗感知层的最好运用。当患者去医院时，不需要带以往必备的身份证、医保卡、银行卡等，只需要带上含有芯片的就诊卡，在这张卡里，已经包含了个人信息、历次就诊资料和个人预交金等基本信息。患者在医院的电子设备上持卡挂号后，系统将自动将患者的信息传输到相应科室，不用担心信息传输错误，直接到相应科室就诊就成。医生依据患者的情况把检查、治疗信息输入到就诊信息治疗库，并将治疗方式、用药情况用网络传输到相应的部门，患者就可以凭借就诊卡到相应的部门检查、治疗，然后去药房取药。就诊结束后，可持卡到自动收费处打印发票和就诊费用清单，同时可在自助机上刷卡缴费，通过输入就诊卡号和发票流水号，自助打印检验报告单。假如依据检查情况患者需要住院，患者直接持卡到住院处办理住院手续，住院科室同时接收到患者的住院信息，及时打印住院需带的RFID腕带，并通过有线视频安排好相应床位。RFID腕带具备给医护人员提供患者准确定位的功能。患者收到RFID腕带后，到病房将RFID腕带交付给护士，护士确认身份后将加密后的RFID腕带佩戴在患者的手腕上。[29]在日常过程中，护理人员可用无线掌式电脑 （PDA）连接的扫描器对患者腕带进行扫描，通过医院的信息系统无线连接到医院的PDA屏幕，患者就可以了解到自己的病史、主诊医生、检查情况、医嘱和预付费情况等，如图12－10所示。物联网技术的运用，实现了治疗过程信息化系统与其业务对象的直接绑定，提高了医院的效率，也从一定程度上缓解了医患关系。同时，建立的 “医疗云”是各医院可以共享的患者病历数据库，不管患者去到哪里，在任何一家医院，只要凭借自己独一无二的RFID卡，就可以读取到所有的信息，这样就大大缩短了医生的就诊时间，提高了看病的效率。图12－11和图12－12分别为普通患者和物联网技术下的患者门诊就诊流程。

图12－10 医生用读写器读取病人腕带上的信息[30]

图12－11 普通患者门诊就诊流程

图12－12 物联网技术下的患者门诊就诊流程

在患者的生命体征采集上，物联网技术也得到了很好的运用。比如，利用电子血压仪、电子血糖仪可以实现对患者血压、血糖的精确、有效监测；通过血压仪、电子血糖仪里如黄豆般大小的嵌入式传感器，医生可以随时了解患者的血糖、血压情况，根据患者的情况及时制订治疗方案。更重要的是，通过这个传感器还可以实现异地治疗，解决因距离而产生的看病难问题。在危重患者的监护上，通过无线网络信息系统，能够实时、不间断地对人体生理和病理状态进行检测和监视，根据监测结果，查看患者不同时段的重要生命特征参数，依据监测报告，对危重患者进行有效、合理的诊治。

另外，可以通过感知层开发触感医疗技术。红外和触觉技术将允许智能手机的触摸屏和振动模拟触摸物体时的身体感受。这种技术将通过振动重现一种材质的感觉，只要将每种振动频率与实物匹配上，移动设备就可以通过发出振动频率来告诉用户物品的材质。比如有人受伤，在送医院前可以立即拍一张伤口的照片给医生，让医生远程触摸伤口并迅速给出诊断及治疗方案。等病人真正来到医院时，就可以直接对症下药，这将极大地节省治疗时间，可谓人类的福音。[31]

（2）智慧医疗传输层

传输层是传输医疗数据和病人数据的工作层。它完成接入和传输功能，是进行信息交换、传递的数据通路，包括传输网与接入网两种。传输网由公网和专网组成，典型的传输网包括电信网 （固网、移动网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网 （数字集群）。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络的最后一公里的接入。

（3）智慧医疗支撑层

支撑层是对感知的医疗信息进行处理和控制的工作层，是对处理层医生决策应用的支撑。支撑层由业务支撑平台 （中间件平台）、网络管理平台 （如M2M管理平台）、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成，完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘以及提供面向医生、医院和病人的服务等功能。典型技术包括中间件技术、虚拟技术、髙可信技术、云计算服务模式、SOA系统架构方法等，这些先进技术和服务模式可以被广泛采用。

从智慧医疗支撑层的层面出发，我们可以建立 “医疗云”，那什么是“医疗云”呢？我们可以将它定义为：基于互联网的相关医疗服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源，具有专业性、实时性、整合性。医疗服务的交付和使用模式，是指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的医疗服务。它将计算、医疗数据、应用等资源作为服务通过互联网提供给用户。在 “医疗云”的环境中，用户不需要了解 “云”中基础设施的细节，不必具备相应的专业知识，也无须直接进行控制，而只需关注自己真正需要的医疗资源，以及如何通过网络来得到相应的服务。在这个 “医疗云”当中，包含了无数专业的云，如诊断云、患者健康信息云、药品云、设备监管云等。诊断云里有专业的医护人员，为患者提供专业、实时、精确的医疗服务，相当于每个患者都有自己的私人医生，在技术支持的条件下，我们还可以通过物联网来实施即时手术；药品云里包含了所有药品的信息，如生产日期、保质期、存储条件、适用病症等，对药品进行智能管理，随时监控药品情况，如果过期、误用等会做出相应提醒；设备监管云里监管了所有医疗设备，每一个设备的信息都包含在内，当设备老化需要更新时，监控系统会发出警报。

医疗云可以进行大数据分析，因为现实生活中不是没有信息和数据，而是没有分析处理；同时也不是没有计算能力，不少云计算中心只是云存储，而没有把海量信息与强大计算能力结合起来的分析处理技术，或者说方法。基于物联网的 “医疗云”不仅可以进行数据挖掘分析，还可以进行数据整合、资源共享。

政府可以牵头，作为一级 “医疗云”的管理者，各地区的医疗行业作为二级 “医疗云”的管理者，地方医院则作为三级 “医疗云”的管理者来管理各级 “医疗云”，如图12－13所示。图12－14为 “医疗云”分层管理构架。

图12－13 “医疗云”工作模式

图12－14 “医疗云”分层管理构架

（4）智慧医疗应用层

智慧医疗应用层是将物联网技术与医疗行业专业领域技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案。智慧医疗通过应用层最终实现信息技术与医疗行业专业技术的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。智慧医疗应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及病人和医院信息安全的保障。图12－15为智慧医疗构架。

图12－15 智慧医疗构架

2．物联网时代解决看病贵的问题

看病贵，大多都是药贵，只要我们在源头上控制药价的成本，看病贵的问题也是可以得以解决的。比如，在药品的原材料上，只需要通过物联网技术中的RFID技术，采用带射频的EPC电子标签技术和EPC身份卡实时记录药品原材料名称、品种、产地、批次及生产等信息，形成唯一的初级电子标签，并将具有防伪功能的EPC电子标签绑定在原材料上，赋予产品的信息追踪记录，作为消费者获取信息以及将来出现质量问题进行追溯的原始数据。若患者在服用时出现问题，通过物联网追溯技术可以快速追踪查到原因，有效地解决了医药行业存在的安全、成本和管理问题。RFID卡还可以广泛应用于医疗设备、生物制剂和医疗垃圾等方面的管理。如生物制剂中蛋白质稳定性很差，日夜温差变化就容易导致制剂变质，为了防止制剂变质，可佩戴 “带温度传感器的RFID标签”，就可以轻松地解决生物制剂管理中的变质问题。而在医疗设备管理中，可将医疗设备的具体信息 （如设备的制作材质、生产商和供应商信息、设备的维修年限以及如何保养等信息）存入设备的RFID，使用者可以方便地查询设备的信息，也提升了设备的利用率。通过应用医疗设备RFID还简化了设备巡检、维护，并将设备维护巡检后的信息储存到设备上的芯片或者随带掌上电脑，然后上传到中央处理器内，方便进行相应的数据存储、更新及处理。[32]图12－16为RFID系统药品管理示意图。

图12－16 RFID系统药品管理示意图

3．构建基于物联网的全人全程大众健康信息系统

基于物联网的全人全程大众健康信息就是为居民制定唯一的身份识别，对居民的个人信息进行追踪，并管理该居民从生到死所有的健康信息。它是以居民为中心建立的感知系统，实现医疗卫生数据资料的流动性和各模块间之间信息的共享。在这里，“全人”是指系统收集到的人们在医疗机构、公共卫生、社区等检查、就诊所产生的健康信息；而 “全程”则是指个人从出生到死亡整个生命历程中的健康信息，是一个不断变化的过程。[33]

除此之外，信息的查询和利用也是物联网技术支撑的部分。通过登录不同权限设定的信息系统，医疗卫生管理者、社区医疗工作者、居民等可以通过网络平台查看权限范围内的信息。医疗卫生管理者通过系统了解各级医疗机构在用药、检查、诊断、治疗上是否做到合理、准确、有效等相关信息，这样就便于考核各级医疗机构的医疗质量和治疗水平；而社区医疗工作者登录系统后，可根据系统显示管辖区域内居民的具体健康情况，一一对应进行上门查询、治疗，并根据系统显示的日常工作提醒，定期对管辖区域内的老年人进行血压监测。当居民前来就诊时，也能立即了解病情，缩短问诊时间，迅速、准确地做出诊断治疗；而居民通过用户口令登录系统后，可以清晰地查看自己的健康信息，若需要就诊，可通过网络进行预约，与医疗工作者协商制订治疗方案。

基于物联网的全人全程大众健康信息感知系统的建立，是在新一代信息革命下对居民健康信息收集方式变革的突破，它能快速、准确地收集居民的健康信息，让医疗工作者、居民自身对健康信息有一个持续、完整的了解，有助于对居民健康信息进行科学的管理，推进社区首诊、分级医疗和双向转诊体制的建立，完善居民健康信息系统，最大限度地利用有限的医疗卫生资源[34]，这在一定程度上避免了医疗卫生资源的重复浪费，将是医疗改革和卫生信息化发展的必然趋势。

近年来，随着中国智慧医疗的应用发展，其大多数发展模式是在延承国际健康服务先进理念的同时兼顾具体国情，其经验具有借鉴价值。如何突破价格竞争 “瓶颈”，积累充足且合格的专业人才，梳理优化业务流程，加强信息化建设，建立适合中国国情的智慧医疗发展模式与发展战略，已经成为决定智慧医疗产业未来命运的主要因素。相信我们的智慧医疗将会为人们带来越来越多的便利和服务。

4．创新医疗模式＝医疗技术创新＋医疗制度创新

党的十八大以后，现行医疗制度的改革再次提上议程。物联网模式下的医疗改革创新可以从两方面入手：一是医疗技术的创新；二是医疗制度的创新。这两方面是相辅相成的，医疗技术的创新可以推动现有医疗技术的改进和完善，使公众更好地享受医疗服务，但是在技术创新的同时，还需要配套相应的规章制度以保障其顺利实施。

在技术创新方面，我们可以研发健康舱，就是尽量把一些检测信息智能化地与远程传输医疗设备集成在一起，群众在家门口就能知道健康信息，并能在舱内选择医生，将信息实时传输给远端医生，医生诊断后传来处方，患者就在身边药店或诊所拿药。比如，在西藏偏远地区，卫生医疗欠发达，如果配上这种设备和护士或助理医生，就能体检或找内地医生看病，如此解决医疗的信息不对称问题，是可以提高医疗服务效率的。2010年3月，四川省将物联网技术引入医疗；当年8月研发出的世界上第一台健康舱，是获得三项国家专利、获得药监局资质认证和生产许可的医疗集成设备。在省、市、县各部门领导的支持下，截至2012年12月，已有8家物联网连锁诊所在成都市投入运营，实现了让老百姓在家门口看病拿药。四川省正在展开的是世界上最大规模的分布式医疗试验，将让群众在家门口就能够享受到类似医院的在线综合医疗服务。

然而通常情况下，消除信息的不对称，主要办法不是技术创新，而是制度创新，涉及医疗最短缺资源——医生如何实现高效配置、医保支付等问题。健康舱研发出来后，需要通过其试验性部署，才可能了解其满足需求的情况，了解技术是否完善。所谓的市场措施和技术措施，需要成立一个新型医疗组织来进行。但在现行制度政策框架内，尽管健康舱主要集成的是无创检测设备，对患者没什么风险，但也让医疗卫生管理部门很为难。因此，物联网连锁诊所的执照很难办。

针对这一方面的问题，首先在制度创新方面可以确定既与现行医疗制度法规兼容，又容纳先进医疗传感技术和信息分析处理技术的物联网连锁医疗模式 （IOTCS），即按政策法规注册传统诊所，吸引各专科诊所入驻；然后通过现代通信视频技术，将各专科诊所连锁起来，通过在线协同提供往常医院才能提供的综合医疗服务，让患者在任一诊所都能找到他所需要的科别服务。比如你到住家旁边一家内科诊所看皮肤病，这家内科诊所就在线选择皮肤科诊所，内科诊所就提供体查，将检测情况实时传输给皮肤科诊所，接受处方、拿药等协同。原来医院在特殊情况下才出现的这种会诊，在这个模式里成为日常服务。我们还利用连锁诊所的规模优势，直接向药品生产厂采购药品，既补贴医生在线协同，又降低药品价格，让个人和政府都减少医疗支出。物联网连锁医疗模式利用自己的统一组织优势，率先贡献一个标准化的、网络化的诊所系统，探索更有效率的基层医疗服务体系。

物联网连锁医疗模式是一次医疗最紧缺资源——医生配置方式的变革，将大大提高医生资源的使用效率。中国医院的专科医生就不再因缺乏信息而为患者的病症所困，医疗服务供求关系将大大改善；因供求紧张、看病难引起的过度治疗、医患矛盾等医疗问题，大多将迎刃而解，至少缓解许多，或者解决起来游刃有余。比如中国政府考虑要在城乡一体化背景下实现城乡医疗服务均等化，早已成熟的远程医疗技术是其实现办法；但在供求关系紧张的情况下就很难实现，医生处理面前的病人都只有四五分钟时间，自然没有心力顾及远程。医院不再拥挤后，他们就有了利用远程医疗为农村和偏远地区患者服务的时间条件。

物联网连锁医疗模式既有过去诊所近距离服务优势，同时在线协同又纳入了医院集中式治疗的综合医疗服务优势。四川省同时还在研究与物联网连锁医疗模式配套的医保制度安排。大城市大医院拥挤，还需要用市场价格调节供求关系，取消大医院门诊的医保支付，或者取消大医院门诊服务；大医院只提供急诊和住院服务，让更多医生加入IOTCS（Internet of Things Clinic System，物联网连锁医疗）的在线门诊协同服务。目前，四川省成都市给了医生多点执业自由，为更多医生到IOTCS服务在准备和创造制度条件。[35]

智慧医疗案例1：

智慧药丸[36]

伴随物联网技术的发展及应用领域的广泛性，物联网技术在医疗上的应用取得了巨大的突破，“智慧药丸”是物联网技术在医疗上取得的成功。据英国 《每日邮报》报道，“智慧药丸”是一种嵌入微型传感器的药片，将感知病患的服用时间、剂量、心率及体温等基本信息，并及时将感知信息发给应用端各类用户 （家人、医生等）。“智慧药丸”的主要功能是追踪病患何时服药、剂量大小等，它还可以提醒病患何时服药，并记录患者当天的睡眠、锻炼情况，相关信息以短信形式发送到手机、接收器、电脑等终端上，便于患者自身及医生、家人查看。尤其是现在一些老年人士或病患依靠药物保持健康、维持生命，需要记住一天服用某些药物，记住不同药物的剂量，而大多数患者未必能够按照医生嘱咐按时服药或自身记不住，从而难以达到最佳治疗效果。“智慧药丸”能改善、解决此类问题，家人不必为这种事情担心，可以收到来自 “智慧药丸”的信息，并且 “智慧药丸”的普及能减少药品浪费的数量。

赫利乌斯智能药丸系统是一个运用物联网技术与药品结合的智慧系统，是 “智慧药丸”运用成功的关键。赫利乌斯智能药丸系统运作是在药物中植入米粒般大小的传感器，该药丸内含有一些成分，与体内胃酸反应，发出与药物对应的信号，该信号由装置在患者皮肤表层接收。它能发送大约5分钟的数字信号，并通过蓝牙无线传输技术把服用药物信息、服药时间等发送给接收器。这一方面方便医生、病患及患者家人查看服药情况；另一方面提醒患者按时服药，体现智慧药丸的人性化及智慧化。

赫利乌斯智能药丸系统通过美国 FDA （Food and Drug Administration，食品药品管理局）审查，批准用于临床，并被英国引进。在过去，该系统一直在进行芯片和药丸试验，但是英国社区药房药品连锁店与美国数字医疗提供商合作，使得消费者可以购买到这种药物。从2012年9月开始，每位患者就能购买使用赫利乌斯智能药丸系统的 “智慧药丸”。而对于系统应用中查看信息的权力，英国民间维权机构 “老大哥观察”的尼克·佩克勒斯认为：“该项技术确实对医疗事业做出巨大的贡献，但是它不应该以患者私下付费的形式采用。患者服用这种药物后，他们的家人应该意识到他们正在做什么，并要查看收集到的所有信息，以及谁查看了这些信息。”

引进该系统的药品连锁店的医疗服务主任说：“人易于记住同时需要服用几种药物，但是容易忘记是多种药物在一起后各种药物的服用剂量，认为该系统是与你居住在一起的家人共同解决复杂的用药问题，提供家庭护理，你会感激此种信息服务带来的好处，它能帮助患者在治疗中获得最大效果，并能够在家人的帮助下更快地让患者恢复健康。”

智慧医疗案例2：

物联网技术的应用[37]

实时监测血压的植入式纳米线

美国乔治亚理工学院物理学家王中林先生设计出一种可植入式的纳米线，能持续不断地测量血压的波动，使病人在家里就能追踪他们自己的身体状况。该技术的出现一改过去只有在医院才能进行血压检查的情况，足不出户也能测量血压。

这个传感器在血管收缩这样的外力下，产生一个线内磁场，此磁场的存在影响纳米线可以测量的导电率，如果导电率发生变化，也就说明血压也在发生变化。随着此项技术的发展和改进，可以将传感器植入手臂并进行实时监测，一改过去测量仪器在手臂上裹上一块布的情况。患者可以只在手上戴上一个类似手表的装置来记录数据，一旦出现异常现象，手表就能及时向患者或家属甚至是医生发送报警信号。

游走于血液的微型机器人

植入式纳米线对常需测量血压的患者来说是一个巨大的福音，相似地，游走于血液的微型机器人给肿瘤切除或疏通阻塞等手术的患者带来福音。来自以色列技术研究所的工程师沃戴德索罗门先生研究出了一个蚊子大小的机器人，可使医生施行此类手术时无须留下大的切口，因此患者能够恢复得更快。

索罗门制作机器人的创意来自20世纪80年代的游戏 《激光手术：微观任务》中的一条线索，索罗门所制作的称为 “Vi Rob”的机器人直径只有1毫米，其倒钩状的金属臂可抓住静脉和动脉的内部，并利用内置的切刀切开少量的组织。在大多数普通手术中，为操纵探针，医生必须抓住一个伸出身体的外部把手，但 “Vi Rob”就没有这样的限制。机器人一旦注入静脉，操作者就可以通过将外部磁场调谐至不同频率来操纵其速度和方向。

索罗门称，利用 “Vi Rob”，医生不必从身体外部手动控制就可以进入其他手术不能到达的区域。伴随此项技术的发展，医生甚至可以为一个在家的患者进行远程手术。他预测，专业人员将在5年内使用该机器人进行活检和血管修复等程序。

智慧医疗案例3：

上海市智慧医疗

上海健康信息网工程

上海市基于市民电子健康档案的卫生信息化项目 （简称上海健康信息网工程）是上海市医改中重要的基础工作之一，于2011年启动，可以说是上海智慧医疗的基础。该项目的目标是以市民健康管理为核心，建设上海市健康信息网，实现人人享有电子健康档案，使得市民、医生、社区医疗中心、医疗机构和公共卫生机构共享健康信息，为市民开展自我健康管理，享有高效、方便、优质的医疗卫生服务提供信息支撑。该项目通过整合现有医联平台，构建市区两级数据共享交换平台的途径来达到建立健康信息共享的目标，平台构建如图12－17所示，其主要架构为1＋19，包括市级平台、医联平台和18个区县平台。

图12－17 上海市健康档案信息平台

该项目在共享患者个人信息、检查报告、出院住院信息、就诊信息等基础信息以及在互认医院所具有的医疗设备信息、人力信息等基础上，通过转换信息平台和统一数据标准，使得多家不同级别的医疗机构实现信息共享，包括市级公立医院、区县医院、社区卫生服务中心。通过搭建该平台，市民可以对简单的病情进行网络会诊、网上预约、查询和咨询相关医疗信息，为市民提供方便的就诊方案。此外，在其他信息系统进行数据交换、共享时，该健康档案信息平台是该市进行数据共享的平台和依据，比如死亡信息与公安系统进行共享、医疗保险信息与民政部门共享等。[38]

上海市智慧医疗云项目实施

“智慧医疗云服务”项目是在上海市智慧城市建设总体框架下，将信息化技术应用于医疗卫生领域的一次重要尝试。

上海医联中心、中国联通上海公司和泰富集团联合签署 《智慧医疗云服务协议》，计划将医疗信息服务与云计算充分结合，以满足广大市民日常医疗健康需求。三方将充分利用各自专业化的医疗信息管理、医疗服务、大数据挖掘、互联网应用以及IT运营等资源优势，引进全球领先的公共医疗信息服务模式，在国内率先尝试探索建设 “流行疾病分析预警”“应急医疗资源管理”“城市公共健康管理评价体系”“常驻居民便捷医疗信息服务”等城市医疗健康管理的关键服务能力。项目建成后，初期将对广大市民实现健康医疗档案查询、健康医疗信息服务、就医服务、远程诊疗、健康资信服务，并最终成为提升上海医疗保障体系的重要基础。[39]

在上海市智慧城市建设总体框架下，随着医疗信息服务与云计算的充分结合，患者就医信息共享即将成为现实。我国在近年来随着住院转院人次快速增长，患者医疗档案共享不仅有助于首次接收的医生能快速对症下药，而且也能为特殊病例患者群体找到最适合的医院，使患者能得到在其病例领域中的专家们的会诊。上海市智慧医疗的云服务建设经验是我国其他地方智慧医疗建设值得学习和借鉴的。

上海市闸北区：基于区域卫生信息化共享的智慧医疗

上海市闸北区启动 “智慧卫生”建设，提出 “智通、智联、智能、智盾、智库、智造、智感、智真、智钥、智警”十大项目建设。[40]

闸北区智慧卫生建设将以城市光网为依托，建设覆盖全区各级各类医疗卫生机构的健康信息网络。闸北区将为居民建立涵盖个人基本信息和主要卫生服务记录的电子健康档案，并在医疗机构内部建立以电子病历为核心的医院信息管理系统，开展远程影像会诊、远程医疗咨询等服务。此外，还将建设居民健康服务门户网站，为居民提供在线健康咨询、健康知识宣教、个人健康档案调阅等一站式服务。

“智慧卫生”可实现挂号、门诊，到各项检查、付费、取药等全流程的数字化，居民凭借一张身份识别卡，可实现各个环节的无纸化。今后，居民在家中就能方便地进行血压、血糖、血氧、心电图等多种检查，各种数据会自动记录到个人健康档案中。此外，通过 “健康电子屏”，还可以及时给居民提供医疗机构服务信息，包括就诊人数、医生情况等，同时借助该屏进行健康教育和健康提示。针对残疾人、贫困老年人等特殊人群，开展 “一键呼叫”应急救治项目，通过为贫困老人、残疾人等免费发放一键通呼叫器，让他们在紧急情况下将信息传至最近的医疗机构，从而可以获得及时的应急救治，保障生命安全。闸北区卫生局局长王光荣表示，通过智慧卫生建设，将形成 “家庭—医院—社区—城区”的有效健康服务体系。

（四）物联网时代的公共教育——智慧教育

信息世界的又一次历史性变革正在进行。这场变革将以云计算和物联网的综合运用而对我们的生活生产方式产生极为深刻的影响。人类的文明正在迈上一个新的台阶。在竞争日益激烈的今天，教育对于个人和国家的发展起着关键性的作用。公共教育问题被提上日程，未来教育的发展必将是面对全民教育的趋势。21世纪是信息时代，也是学习时代，每个人都需要教育，充分利用 “教育云”和物联网技术解决我国现阶段教育中存在的问题，优化教育质量，提高全民素质势在必行。

1．物联网远程教育解决教育资源城乡差异、地区差异

通常我们可以看到采取南水北调、西气东输等方式来解决资源分配的问题，物联网技术的产生，为教育资源分配问题的解决提供了新的思路和途径。我国幅员辽阔，地理环境、社会经济等因素使得某些地区的学生无法获得正规的学校教育，教师资源十分稀缺。“物联网送教下乡”能为偏远地区和山村的学生提供远程教育机会，即使在没有教师面对面的情况下，通过物联网教室所提供的平台，学生不仅可以学习知识，还能与教师互动，教师也能在不到偏远地区的情况下为学生答疑解惑，改变地区之间、城乡之间教育不均衡的现状。

Smart Classroom是清华大学开展的一项普适计算研究，提出了基于普适计算的网络教育思路，开发出以智能教室为代表的融合远程教育和课堂教育的系统平台 （如图12－18所示）。

图12－18 远程教育模式

通过物联网技术的使用，它描述了未来教室的原形，在未来教室的设计中，人与物联网技术是主要组成部分。Smart Classroom教学理念使得远程学生与课堂之间的交互就像本地学生与课堂交互一样。具体的操作就是应用高科技于教学之中，强化教学的基础设施，如教师可以用激光笔指向一个学生的图像，用画一个圈的方式来选中一个远程学生。教室里装有很多摄像头，有些用于捕捉教师的动作，有些用于捕捉教室的图景，教师的动作将被识别和解释。这样利用物联网技术的教学模式，使得教育资源不均衡地区、城乡之间的教育差异逐步减少。

因此，物联网技术在教育上的使用，会进一步促进政府投资对象的变更及加强，一方面不仅投资于教学楼或教学环境等方面，也会趋向于信息设备的投资，加强通信网络的建设；另一方面在教育人力资源方面，基于物联网技术的应用，注意人力资源的培训和选择增强偏远地区的教师资源。

2．“教育云”促进信息共享

“教育云”指的是应用云计算技术建设的教育信息化支撑系统，是智慧教育的基础架构，它包括与教育相关的硬软件资源，这些资源经虚拟化之后，形成具有各种功能的教育子云，为教育用户提供个性化的教育服务。在大数据时代，教育云旨在将感知端采集到的与教育相关的数据进行分析处理、交互共享和有效使用。

首先，智慧教育云属于混合云，由教学资源云和教育管理云组成，其中教学资源云基于专业团队打造和公众分享，属于公有云，教育管理云则是各个学校针对该校学生建立的私有云，通过统一的系统登录，统一授权用户，统一数据存储标准，统一数据交互标准，以消除信息孤岛现象的发生。其中，打造 “教育云”的过程中，政府发挥着至关重要的作用，不仅需要相关政策的保障，更需要相关部门、学校的支持。在我国，教育部发布的 《教育信息化十年发展规划 （2011—2020年）》中提到 “建设教育云资源平台，建设20000门优质网络课程及其资源”的目标，并要求 “在整合和利用各级各类教育机构的信息基础设备的基础上，建设覆盖全国、分布合理、资源开放的基础云环境，支撑形成云基础平台、云资源平台和云教育管理服务平台的层级架构”。

其次，打造 “教育云”，依赖于云技术的发展与应用，云计算是云教育工程最重要的技术依托。目前，我国的云计算技术发展成绩喜人。“云海OS”的研发成功，标志着我国在全球云计算竞争焦点领域取得了重大突破。截至2012年12月底，我国围绕云计算标准立项的有31项，有关数据中心的约有30％，有关关键技术的约有31％。这些都表明我国在云计算领域拥有着绝对的优势，这就为云教育提供了坚实的技术基础。

最后，“教育云”的应用，将专业人员、信息资源、精准服务等整合在一起，为需要的组织和人员提供了更为个性、实时、准确的服务。我们可以将国内外所有学校的学习资源放到 “云”里供人们在网上学习和下载，从而实现学习资源的共享。

云教育的优势在于整合各个教育机构的教育资源，不同的教育信息通过不同的形式展现给学生。云教育具有强大的储存功能，并对教育资源进行智能处理。使用者可以从云教育平台获得自己想要的信息，也可将自己的信息与别人共享，实现校际之间、教育机构之间，甚至是班级与班级之间、个体与个体之间的信息共享。在云教育下，对边远地区的教育资源缺乏、城乡之间的教育不均衡现象具有改善作用。在边远地区，多元因素致使教学质量相对落后，通过云教育模式，边远地区教育可以享受优质的教学资源，有效改善教育不均衡现状。同时，云平台使用者不仅是教育资源的享受者，也是教育资源、教育信息更新的创造者、提供者，借助物联网技术及云教育资源整合，使得多方应用者互相沟通，达成相互共赢的局面。

“教育云”可以作为一个国家与市场共同经营的 “云”，随时随地为知识需求者提供所要学习的知识。政府主导、控制 “教育云”，将采集知识、分析知识、处理知识等过程外包给市场。在费用收取上，采用个人付费，国家补贴，市场收益由国家统一收缴费用后支付的方式。这样一来，就能够避免市场进入教育领域后所存在的 “马太效应”。“教育云”通过使用者所提供的资料，实名制登记，每一位学生都能拥有一个ID，对选择初等教育、中等教育和高等教育的学生收取不同的费用，家庭贫困的学生可申请免费使用。

图12－19为 “教育云”工作模式。图12－20为 “教育云”平台，其构架见图12－21。

图12－19 “教育云”工作模式

图12－20 “教育云”平台[41]

图12－21 “教育云”平台构架

3．物联网改善教育环境，促进教育质量提高

教学绩效直接受教学环境特性的影响，物联网技术在智慧教育上的应用改变教学环境，从而影响教学质量。传统的课堂教学应用信息技术在于幻灯片、影片等展示，所包含的教学资源比较受限制，也比较有限；远程教学的教学环境也缺乏与现实世界的交互，远程教学中的物理、化学教学难以与现实相交互。物联网可以很好地应用在教育各领域，见表12－2。物联网技术的使用，特别是云计算技术中的资源整合和应用，为虚拟教学提供了资源、智慧处理的基础。物联网技术的广泛应用，不仅使得虚拟教育与现实更具有交互性，而且使得现实中的每个物品都具有数字性、网络性，甚至可以与虚拟教学环境进行整合，及时分析学生和教师在教学过程中的需求，从而进行整合，为师生提供教学资源、教学信息。比如，物联网技术应用在远程教学中，根据学生信息 （学习水平、爱好兴趣等），向学生推送符合学生水平的教学课程，并且可以向学生推送实时的教学课堂，可以与教师在线交流，实现与现实教学无差别的课程。在具体的应用上，在教室里可以有感知光线的传感器，根据教室的采光情况自动调整适合学生学习的光线强度，也可以进行光线亮度调节；同时还可以根据光线强度调控学生所用计算机屏幕的亮度。

表12－2 物联网教育领域应用分类

4．物联网提供个性化和特色化的教育

在物联网的时代，我们通过建立 “教育云”可以收集所有学生的教育信息，同时在 “教育云”里学生可以上传自己的信息，比如兴趣、爱好、就业方向等。“教育云”根据每个学生的不同特点，通过感知、计算，可以分析出适合每个学生的课程，以便学生进行有选择性和针对性的学习，从而实现个性化、特色化、精准化教育，真正做到因材施教。同时，物联网的出现可以让学校成为没有围墙的校园——网络校园。以后，学生考取大学后可以不用千里迢迢地去学校上课了，物联网根据每个学生的具体情况制订相应的课程，在家就可以完成大学的学习。这与现在的网络教学是不一样的，现在的网络教学大多都是视频教学，而未来的物联网网络校园是可感知、实时、个性化的教学。当然，这样的未来学校还需要多方的技术和政策环境支持，相信不久的将来一定会实现。

5．创新教育模式＝教育技术创新＋教育制度创新

正如智慧医疗一样，物联网时代的教育模式创新也可以分为两方面：一是教育技术创新；二是教育制度创新。

未来的教育我们假想是这样的：互动电子教室＋移动互联终端＋云服务平台。建立面向全国基础教育领域的云计算系统，继续提高教育信息化整体解决方案的优势和竞争力。互动电子教室 （简称 “教育舱”）为虚拟教学提供了现实场所，教室不需要豪华的楼宇建设，可以是简易的可移动的教室，但是教室里的设备必须符合云教育的需求。这个互动电子教室是跟云端相连的，云端里包含了不同领域、不同专业、不同层次的专业团队，可以满足不同类别、不同层次人员的教育需求。教室的建设、选址可以根据不同地区教育的需求来确定，真正地做到及时的、便捷的、个性化的学习。以后在教育资源不充足的边远山区就可以建立这样的 “教育舱”，山区的孩子们就可以和城市的孩子们享受一样的教育，从而改变教育资源不均衡的现状。另外，因为乡村教师自身的受教育程度有限，并不能全方面教授学生，所以建设了 “教育舱”以后，乡村教师就可以作为导学员，辅导学生的功课预习、复习等。但是资金、政策、相关配套措施还需有关部门积极推动，一方面既要出台相关政策制度确保创新的教育制度能顺利实施，另一方面又要与现行教育制度相兼容。

在智慧教育应用的基础上，特别是物联网技术在教育上的应用，对于教育的服务水平、资源共享、环境改变、制度创新等方面都有所影响和改变，这有利于面向社会的信息化教育的落实。为了使教育资源共享更具有普遍性，扩大信息化教育的范围，使云教育成为家喻户晓且能用、会用的教育平台，逐渐探索云计算技术、网络技术在教育领域的应用是必须的。伴随着科技的进步，我们坚信智慧教育在公共教育中将发挥更大的作用。

智能教育案例1：

“三网合一”下的智慧教育云平台[42]

目前，我国各地已建成大量校园网和教育城域网，教育信息化完成了第一阶段的任务。然而进入新时期后，素质教育和课程改革的深入发展，要求各校园网、城域网必须打破信息孤岛局面，实现互通互联、共建共享，以推动教育信息化的进一步发展。2012年，教育部发布 《教育信息化十年发展规划》，提出全面实施 “中国数字教育2020行动计划”（包括“优质数字教育资源建设与共享”“学校信息化能力建设与提升”“国家教育管理信息系统建设”“教育信息化可持续发展能力建设”“教育信息化基础能力建设”5项行动），明确提出建设国家资源云，中小学校必须从传统的局域网数字校园升级为开放共享的教育云。在成都，由亚洲教育网自主研发的国内首个 “三网合一”智慧教育云平台，以云计算技术为依托，消除了信息孤岛现象，迅速将校园网、城域网升级为云平台，使得先进的教育理念、灵活的教育形式、优质的教育资源均能实现全国乃至全球的开放共享，推动了教育均衡化、公平化发展。这一由成都七中育才学校联合亚洲教育网建成的国内首个 “三网合一”智慧教育云平台，作为国家 “十二五”规划教育云课题应用示范校被大力推广。

“云”上的教育

“三网合一”智慧教育云平台是基于广电网、电信网、互联网三网融合的智能化教育平台，对未来面向大众和社会具有战略意义，能够促进教育资源的普及和共享，满足教育行业资源开放共享需求，满足各类学习者和教育者多样化的需求。该平台建设保护、利用现有的校园网、区域教育网等，通过整合、管理现有信息、基础设备，增添、创新的信息技术，依托传统的信息技术应用推向利用现代信息技术整合教育信息资源。通过依托原有的设施、平台和系统，利用现代信息技术收集、补充教育信息，建成学校、教育部门和教育行业的私有云，从而整合、统一为教育 “混合云”。例如，学校私有云中各自拥有学校办公系统、网络阅卷系统、网络试题库等；教育行业拥有家教系统、各类学科培训系统、各类培训机构系统等；教育部门拥有教育公共云、社区教育系统、小初高教育系统等。

成都市七中育才学校以创建全国一流的示范性学校为追求，努力建成一所让师生、社会共同向往、热爱、眷念的学校。在校园里，学生 “享受学习、选择发展、快乐成长”，教师 “勤奋工作、享受成功、精彩生活”。七中育才的校园文化蕴涵的是师生内心更加舒畅、心灵更加舒展的成长、成功、成才的美好画图。在校长张军看来，学校的 “三网合一”智慧教育云对学校愿景的实现起到了很好的促进作用。

借助教育信息化，学校每间教室都安装了电子白板，多媒体演播厅能实现网络在线直播、录制等功能。学校的优质课通过网络实时传送到教育云平台上，提供给全省的近百所学校，对边远学校和农村学校的发展起到了很好的推动作用。教务处主任何刚说，现代教育技术以信息技术为基础，同时具备教育和技术的特性。七中育才把信息中心的职能融入教务日常管理，为学校教育教学服务，发挥了最大的效益。

据了解，学校的选修课云系统、成绩分析云系统、招生报名云系统等已经运行两年，电子阅卷云系统、教师评价云系统、学生综合素质云系统也已正式启动。传统校园网、数字校园网大多为局域网环境，师生只能在校内使用。建成 “三网合一”智慧教育云后，师生、家长都可以在校外、家中或工作单位使用。而实现广电网、电信网、互联网三网融合后，通过手机、电脑、电视都可以使用学校的云平台，短信功能可实现移动、电信、联通家长的全网覆盖，家长也无须换号，不受电信运营商的限制。特别是电视云平台开通后，通过电视就能点播名师名课，分享班级达人、优秀班级、教师明星等活动，孩子们告别孤独上网时代，回归客厅，进入家人分享时代。

搭起成功的桥梁

云平台不但搭起了学校内部成功教学的平台，也实现了与教育主管部门的相互联系。云平台的实施，对于身兼多职的老师来说犹如雪中送炭，比如育才学校校导处主任及班主任叶玲老师，她说：“对于自己既要管理学校教学事务，又要管理班级事务来说，经常是手忙脚乱的，在教育云平台的OA系统使用下，教学事务、班级事务坐在电脑前基本上都能解决，对于我这样身兼多职的老师，该系统完全给减负了。”

基于云平台搭建，我们可以看到学校未来的景象，“学校管理云平台”使得学校环境更加安全、管理更加有序。“智能一卡通”使得家长、校方随时了解学生在校情况。从学生进入校园时起，系统就开始记录学生的一天，包括在校活动路径、消费、借阅、离校等信息。 “学校综合管理系统”，使得学校管理事务更加方便快捷，正如叶玲老师所说的一台电脑就能轻松搞定琐碎的管理事务，省去不少麻烦，为老师减负；“学校综合管理系统”涵盖了学校管理各方面的事务，促使学校管理方式、途径的改变，使得学校管理更加高效、更加系统化。

教育云平台不仅为家长提供了一个可以有效连接学校、连接孩子的平台，而且家长在加强与学校联系的同时，可以详细了解孩子在校生活、学习的方方面面。通过这个平台，家长可以随时与学校、教师取得联系，随时了解到孩子的成绩状况，改变了过去只能在开家长会时亲自到校才能了解的状况。家长可以通过这一平台把一些好的教育经验分享给大家，同时也能看到其他家长或者老师上传的好的教子方法，比如说 “亲子沟通”“教育博客”等栏目，很多家长都反映受益良多。

中国教育技术协会首席专家李龙表示，“三网合一”智慧教育云以孩子为中心构建绿色强大的 “泛在教育社区”，将为每个孩子建立学习、德育、心理、健康档案，将孩子的考勤、消费、成绩、试卷、借阅、学习过程等信息录入云端，对孩子终身发展意义重大，与学习相关的服务以减负和提高效率为主，为教师和家长提供了良好的教育沟通平台，对孩子的成长非常重要。

智能教育案例2：

未来校园网 “模型”：无处不在，无所不载[43]

随着现代科技日新月异的发展，未来校园网络是否如好莱坞大片所设想一样？未来的校园网络应该是什么样？基于物联网技术的发展，解除现实社会中各种机制的制约，摆脱现有技术框架和制约条件的困境，构想网络应用的未来场景。

网络无处不在

校园Wi Fi全覆盖，食堂、宿舍、操场、教学楼……在校园里可以随时随地接入校园网络。

未来的校园网络是一个整合宽带有线网络、无线局域网 （WLAN）、高速移动互联网 （3G）等技术的，泛在的泛、载 （数据、语音、电视）的网络。

智能网络

同学A会准时收看新闻联播；同学B会在晚饭过后浏览各大网站，挖掘各种各样的信息；同学C会每天保持看一部电影来缓解压力……这时，聪明的校园网络就发挥其自动调节的作用。

未来的校园网络是可以根据感知用户上网时段、习惯信息，做出自我调节、自我配置的网络，在带宽的分派上可以支持用户对带宽资源进行“预约预订”，根据用户的上网习惯、应用趋好等进行灵活调度。

绿色网络

在校园里，无处不见覆盖校园的无线设备的能量源——太阳能。

未来校园网络是一个绿色、低耗能、低碳的网络。室外设备通常使用太阳能，并且自动调节、存储能量。室内设备根据使用情况自动调节用电功率，支持在无人使用或放假时启动无数据流量的休眠模式。

我的网络我做主

在简单配置之后，同学之间可以利用校园网络资源临时组建一个专属于自己的 “私有网络”，即使处于寝室和图书馆不同的地方，也可以实现成员之间资源共享、数据高速交换。

智慧校园

基于校园网络的覆盖，每一座建筑都配备通信网络和监控设备，安保人员不用坐在保安室，可以通过收集查看各座楼层的监控情况，也可以通过手机上网查看消防报警控制器的运行情况；基于校园网络采集信息渠道，主管后勤的工作人员可以随时了解校内各运行系统的用电情况。

在未来的校园网络运行下，从操场照明系统、监控视频，到校园一卡通感知技术，校园网络实现信息技术之间的无缝、无障碍连接，管理者可以对校园里的情况进行远程监控。

一步到位的管理

未来校园网络的网络管理系统具备优秀的人机接口和强大的数据处理能力，让网络管理工作者足不出户就能获得他所要的数据和信息，对网络运行状态和网络节点达到无空间距离的一步管理，也为网络管理工作者提供了更细致的管理方式、更丰富的管理功能和更广的管理维度。

具备 “自洁功能”的网络

学校用网环境安全、绿色，使用者不会受到病毒的侵扰。

分布式的病毒防范体系将在未来的校园网络管理中采用，在每个路由器、网络交换机上设置病毒防范体系，在网关、接入层等各个层次运用病毒防护和隔离的手段。在这样的防备情况下，整个校园网络具备了 “自洁功能”，即校园网络不仅能自动感知病毒的传播并自动屏蔽病毒传播源，还能自动更新病毒库，确保了病毒防护功能的及时更新和有效。

（五）物联网时代的交通安全——智慧交通

在 “感知中国”“智慧城市”等战略口号下，智慧交通被提上日程。物联网的不断普及为我们开启了智慧交通时代。智慧交通是未来交通系统发展的方向，它是以物联网技术为标志，充分整合及应用资源，集体制创新和机制创新于一体的一种新的交通管理形态。它具有实时传递信息、智慧调节路线、分析路况等功能。它能有效地将现有的交通设备与物联网技术相结合，减少交通负荷，保证交通安全和提高运输效率。

在公共安全服务中，交通安全是关系民众安全最基础的服务，所以预防及减少交通事故发生，保证交通安全，在智慧交通中是必不可少的。应用物联网，交通安全问题可以做到事前预防事故、事中控制事故、事后减小伤害。

交通事件不仅给公民带来损失，也造成交通延误、经济财产损失及安全问题等；交通事件是不可避免的，如何减少交通事件发生概率，减小交通事件的影响呢？智慧交通是改善交通事件发生频率及带来影响的信息化途径。智慧交通就是让交通智慧化，为出行者提供交通信息路况分析，为驾驶者提供路径参考，改善交通拥堵现状，并避免因天气变化而造成的交通事故。总之，智慧交通的应用为社会带来更多的便利，通过信息服务，缩短人们的时间距离感，提高运输效率，降低路程时间，加强应对交通突发事件的能力。

基于物联网技术构建的智慧交通模式如图12－22所示。

1．感知端的构成及功能

在图12－22中，环形感应线圈、微波探测器、测速雷达等传统的交通信息资源采集方式，已经无法满足当前的交通信息采集需求。在物联网技术广泛应用下的感知端，不仅发挥传统的交通信息资源采集方式的作用，同时运用当前最先进、最科学的物联网技术，主要包括自动识别技术、传感器技术、可穿戴技术等。除了各类技术的使用，人也是感知信息的重要来源之一。

图12－22 基于物联网技术构建的智慧交通模式

感知端是智慧交通的底层，是智慧交通正常运行的基础和保证，具备全面感知、获取交通信息资源、传达指令信息的功能。

2．传输端的构成及功能

传输端主要通过现有的互联网、卫星、移动通信网等网络接入到物联网中，实现将感知端所获得的信息和数据在一定范围内进行转换、处理、融合、传递，通过一定的形式，有效和安全地将处理后的信息传输到云端。传输端由各种现有网络、专用网络、基站节点和接入网关组成。

信息资源在传输过程中容易受到攻击、冲突、更改和堵塞，应采用数据安全控制和融合技术来提高容错能力，以保证数据的完整性和一致性。从感知端获取数据之后，需要通过传输端来完成信息汇聚、数据融合、数据处理以及可靠传输的功能。

3．云端的构成及功能

交通信息资源从感知端获取，经传输端送达云端，通过运用云计算相关技术将海量信息进行存储、计算、分析和挖掘，完成交通信息资源的智能处理和存储功能，并按照分类标准和协议做出决定分配到云端的各类子云中，以便应用端调用云端的信息资源。

云端的主要构成包括交通管控子云、决策支撑子云和信息服务子云等，每个子云负责对它们所需要的信息资源进行计算、存储、分析、挖掘和融合，并将处理后的信息资源传输到应用端各个系统中。

基于云端各个类型的子云对各类交通信息资源的整合，可以为应用端的各个子系统提供科学的、精确的、及时的、一致的信息资源支撑，能够降低交通管理部门信息存储的成本，实现将信息资源分类并归结到各个“云”中，为各类使用者提供数据支持。

4．应用端的构成及功能

应用端主要包括交通管控系统、决策支撑系统和信息服务系统等应用系统，每个系统负责将从云端获得的已经整合了的信息资源应用到各个应用系统中，通过系统设置，满足不同使用者的需求。

应用端作为物联网管理模式的最高层，能够将感知端、传输端和云端已经整合完成的、准确的、完整的、高质量的交通信息资源应用到交通管控系统、决策支持系统和信息服务系统等各个系统中去，能够实现高质量、高水平、高效率的交通管理和交通信息资源公共服务。应用端中的交通管控系统、决策支持系统、信息服务系统等各个分支系统可以为交通管理、政府决策、交通公共服务等各方面的工作提供有效的支撑，同时也可以提高交通管理各个方面工作的效率和效益。通过应用端，可以实现当前交通运输基础设施的利用效率最大化，可以提高交通运输的前瞻性、应急能力和安全性。例如，应用端的交通管控系统，政府部门运用云端所整合的信息、提供的决策，结合感知端所感知的实时信息，通过系统调度，能够缓解特殊时间内的交通拥堵。而对于社会公众来说，可以通过门户网站和客户软件终端的信息服务系统获得及时、可靠的交通信息服务，能够为社会公众选择交通方式和交通路线等提供有效的依据。

应用端的具体运用如下：

2011年9月26日6时50分左右，山西灵石县冷泉村一辆接送学生的微型面包车在108国道介休段与一辆大货车相撞。目前山西晋中市已经成立了事故调查组，灵石县负责事故善后工作，介休市负责伤员救治工作，具体事故原因还在调查中。

2011年11月16日9时40分左右，甘肃省庆阳市正宁县榆林子镇下沟砖厂门口，一辆大翻斗运煤货车与正宁县榆林子小博士幼儿园学生接送面包车迎面相撞，该事故造成校车司机与4名幼儿当场死亡，多名幼儿重伤，15人在送往医院抢救途中死亡，至此，事故遇难人数达20人，其中包括18名幼儿以及校车司机和1名教师。

2011年11月26日，辽宁凤城一辆载有30多个孩子的校车发生侧翻。事故导致35个孩子受伤，截至27日下午，两个脑部受伤的7岁女孩已经脱离危险，另外33个轻伤儿童继续留院观察。事故主要原因是当时气温低、路面因降雨结冰，司机操作不当造成了侧翻。

近年来校车事故频频发生，为了学生和社会的安全，可以将物联网技术应用于校车安全中，监控校车的行驶、路况环境、数据监控等。政府可以发挥引导作用，联合学校组建智能校车队。这样做一是可以随时观察车内学生的情况，如有突发情况立即采取相应措施；二是可以随时观察校车行驶情况，如可以调整校车行驶路线、避免高峰期等；三是可以随时观察路面情况，如雨雪天湿滑，智能系统会根据具体情况做出相应的路段评估、路线分析等，为校车提供安全保障；四是可以让学校和家长精确了解学生上、下车时间及到校、回家的时间。

当物联网技术用于校车管理时，甚至运用到学生管理时，政府、学校可以实现对校车的管理远程监控，以及收发指令，家长可以及时了解学生上学、放学情况，减少学生在学校与家之间无人看管的危险系数。如图12－23所示，当学生进入校车时，学校与家长及时了解学生上车人数；在校车行驶过程中，学校及时监控车内情况；若遇到交通拥堵的情况，政府部门可以提供切实可行的交通路线，保证校车及时到达学校；若遇到雨雪湿滑天气，政府部门可以第一时间通知校车司机小心驾驶，并提供安全路线；校车抵达学校时，家长通过应用端知晓学生已安全到校。

图12－23 基于物联网技术的校车联网

智慧交通案例1：

物联网添力智能交通，保奥运交通顺畅[44]

2012年7月，伦敦奥运会开幕，社会各界对这一盛事给予了高度关注。然而，英国首相卡梅隆表示，虽然已经做好了迎接这一盛事的准备，但交通问题仍旧是他们面临的一大困扰。此前，伦敦已经投入了数十亿英镑用于改进交通系统，但最近的一份专项评估报告指出，伦敦的交通网络目前已经处于接近满负荷运转的状态。也就是说，交通问题将成为2012年伦敦奥运会面临的最大 “隐忧”。

伦敦奥运会的交通状况让世人充满了猜想，那4年前的中国北京奥运会是如何解决同一问题的呢？

为了实现 “人文奥运、科技奥运、绿色奥运”的宗旨，顺利举办全国关注的北京奥运会，预防交通问题成为北京奥运会期间的重要项目。国家以现代化的公安交通为龙头，把智能交通作为奥运会安保的有力支撑，保障奥运场馆外交通畅通、安全，也保障北京市内交通有序，在奥运会期间为中国形象塑造良好的口碑。而智能交通中的重要部分之一是保定维特瑞交通设施公司开发的物联网智能交通信号控制系统。北京奥运会综合智能交通科技系统以物联网智能交通信号控制系统为基础，构建了奥运勤务和城市运行指挥体系，实现了场馆及周边交通的信息化指挥、过程管理、动态化控制，在奥运场馆及北京五环以内实现物联网设备覆盖，对交通的整体掌控能力明显提升。

奥运会期间物联网智能交通信号控制系统取得成功的原因在于应用和整合了现有信息设备与物联网技术。保定维特瑞交通设施公司开发的该系统，将现代信息技术 （数据通信传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等）与绿色交通相结合，并结合运用交通流量采集系统和交通信号控制系统实现智能交通管理；实时感知信息，迅速传递信息，为信号控制系统提供信息支撑；在收集到的数据的基础上，经过物联网远程交通管理平台的智能处理，及时对收集到的数据做出分析，并结合整个交通系统进行整合分析，为管理者提供科学、合理的方案。

北京奥运会期间，在奥运场馆及五环以内应用物联网智能交通信号控制系统，合理地控制了交叉路口车辆候灯和通行时间，提高了交叉路口车辆通行效率，从而使得交通网络通行能力有所提高，保障了奥运场馆及重大活动周边交通的动态控制，做到时间到秒、车到位，切实提高了奥运会期间的交通便捷度，解决了北京交通拥堵的难题，使得奥运会期间的交通更加安全、准点、可靠、便捷，社会交通更加和谐运转。

实际上，物联网智能交通信号控制系统在举办北京奥运会之前就已通过验收，正常运行。该系统的成功应用，不仅在奥运会期间有效地改善了北京道路交通质量，还为2011年巴基斯坦洪涝灾害中的受灾民众提供了安全畅通的交通环境。2011年9月，受夏季季风性雨季影响，巴基斯坦的暴雨导致其最大城市卡拉奇陷入瘫痪，市内交通被彻底摧毁，我国向巴基斯坦受灾民众提供了包括物联网智能交通信号控制系统在内的3000万元紧急人道主义救灾物资。物联网智能交通信号控制系统在卡拉奇安装完毕后，由于其多种供电方式、采用物联网技术进行智能交通控制的特点，很快恢复了卡拉奇城市交通管理控制系统的运行，保障了民众的正常生产生活。

物联网智版交通信号控制系统改变了传统的实行交通控制时需要拉网、布线等的状况，防止了影响市容和公民出行及耗费大量人力、物力情况的发生；物联网智版交通信号控制系统采用太阳能供电系统，节约用电，达到 “绿色奥运”的要求，同时采用同步控制系统、无线数据传输和采集系统等多种物联网技术，促使 “科技奥运”的目标实现。此种交通控制系统的使用，不仅改变了传统的破坏道路埋下设备的途径，实现了利用物联网远程控制平台对交通进行智能控制的目的，使得交通管制变得便捷、高效、科学，而且该系统的使用成本和维护成本也比较低，对于缓解北京交通拥堵压力、提升道路疏导能力和服务能力具有重要意义。

“十二五”规划中，物联网智能交通信号控制系统也有着其相应的地位。作为物联网最重要的应用领域之一，基于物联网技术的交通信号控制，利用感知技术、全球定位系统、传感技术、网络技术、云计算技术，对道路信号灯进行控制和调整，控制车辆通行时间，通过技术创新和使用，将使政府改变交通领域的服务方式，提升服务质量和效率，最终实现交通的智慧通行。

智慧交通案例2：

洛杉矶市自动交通监测和控制中心[45]

洛杉矶市自动交通监测和控制中心 （ATSAC）兴建于1984年的奥运会之前，最初ATSAC应用只限于洛杉矶纪念体育场地区，随后逐渐扩展到全市。

迄今为止，整个洛杉矶市有4285个有信号灯控制的交叉口，而ATSAC控制了其中的57％。ATSAC控制了一半以上有信号灯控制的交叉口，另外有286个交叉口的ATSAC工程正在建设中。

在ATSAC内，计算机交通控制系统监控全市的交通状况和系统性能。道路上埋设的感知设备可以监测、感知车辆的车速、流量，并且以每秒钟的速度及时修改数据。另外，全市大约还安装了上百个闭路电视摄像机。

自动交通监测和控制中心 （ATSAC）可以根据现实环境的需要，通过增加软件来扩充系统，对其他交通工具实行信息化管理，例如需要对轻轨铁路进行监控，可增加对轻轨铁路监控的系统。ATSAC的最新技术发展是建造自适应车流控制系统 （ATCS），可以根据车辆的流量来合理安排信号时间，使得道路的通行能力得到最有效地利用，缩短旅途时间。

洛杉矶市公共汽车信号优先技术主要应用智能交通运输系统 （ITS）技术，以此来提高公共汽车运行速度，使得公共汽车更加准时，并提高其运行效率。

公共汽车信号优先技术的关键是要确保公共汽车和交叉口信号机之间有无线通信。其主要方法是根据当时感知设备所发送的信息，对交叉口的晚点公共汽车在红灯时提前给予绿灯，同时对正在交叉口内行驶的晚点公共汽车延长绿灯时间，使其有足够的时间来通过交叉口。一般来说，对于准点的公共汽车不必给予信号优先。

公共汽车信号优先过程包括以下四个阶段：

第一阶段：定位。确定公共汽车位置及其到达的地点，以判定交叉口是否需要进行信号优先。这一功能也提供位置数据给公共汽车上的处理器以确定汽车是否晚点。

第二阶段：发送请求。公共汽车上的设备向交叉口的信号机发送信号优先请求。由公共汽车上的处理器来执行，对汽车到达设定点后是否要提供信号优先做出决定。

第三阶段：做出反应。交叉口的信号机同意公共汽车提出的信号优先请求。是否给予信号优先取决于许多因素，例如，一方面当时当地的交通状况，信号机的状况；另一方面，特殊交叉口执行信号优先也需要由市交通局的公共交通规划管理人员同意请求。

第四阶段：实施信号优先。根据所收集的信息，判断公共汽车和前方交叉口的相对位置，通过信号机调整信号时间，确保信号灯提前变绿灯或延长绿灯时间，以便公共汽车能够顺利地通过前方的交叉口。