新型冠狀病毒 （COVID-19） 改變了人們的生活方式。這影響到全球經(jīng)濟和工業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域，當(dāng)然物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的管理和結(jié)構(gòu)也無法擺脫這一影響。

與此同時，我們的棲息地越來越多地被日常物體的各種傳感器記錄下來。物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 技術(shù)無縫銜接了在線網(wǎng)絡(luò)中與自動執(zhí)行，無需人工干操作。

物聯(lián)網(wǎng) （IoT） ，也被稱為傳感器網(wǎng)絡(luò)，可在本地和遠程收集數(shù)據(jù)，并在電子健康管理領(lǐng)域非常有用。它將體域網(wǎng) （BAN） 與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備相結(jié)合，以收集重要的患者信息并追蹤，并為流行病學(xué)管理提供必要跟蹤服務(wù)。您當(dāng)?shù)氐碾娮咏】迪到y(tǒng)可能會收集健康信息，例如血壓、體溫和心率。此信息可能存儲在本地，可供醫(yī)療保健專業(yè)人員訪問。對于新冠病毒，患者數(shù)據(jù)可用于啟動感染診斷以及跟蹤其在社區(qū)中的傳播方向。所需的基本數(shù)據(jù)包括體溫、位置和行蹤軌跡歷史。這些參數(shù)可以提醒官員是否需要進一步研究和測試。

在 2019 年冠狀病毒 （COVID-19） 等全球大流行期間，遵守社交距離準(zhǔn)則至關(guān)重要，并且成功追蹤患者的軌跡和跟蹤患者。這兩個方面對控制病毒在世界范圍內(nèi)的傳播有很大幫助。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)為隔離患者提供遠程數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控的能力使其成為抗擊病毒大流行傳播的關(guān)鍵方面。

以可穿戴設(shè)備、手機、相機和無人機形式存在的異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)迅速融入社區(qū)。低功耗通信協(xié)議 （LPWAN） 可以滿足在非常大的區(qū)域內(nèi)收集和監(jiān)控數(shù)據(jù)。手機和無人機等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在收集數(shù)據(jù)，修改物聯(lián)網(wǎng)治理平臺以滿足政策要求，并利用研究創(chuàng)新應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來有效管理病毒爆發(fā)。

新冠病毒的物聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)

下圖是分層計算架構(gòu)，涉及感知層、網(wǎng)絡(luò)層、霧層、云層四層。

新型冠狀病毒的物聯(lián)網(wǎng)平臺感知層（Perception Layer）

感知層由捕捉環(huán)境和人的各種設(shè)備組成。在這個級別上，數(shù)據(jù)的接收就像普通的物聯(lián)網(wǎng)傳感器一樣。這些物聯(lián)網(wǎng)傳感器已在人類健康和活動的非臨床診斷中進行了廣泛測試。傳感器包括慣性傳感器（加速度計和陀螺儀）、 磁力計、麥克風(fēng)、 毫米波雷達、射頻識別（RFID）和相機。

網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）

網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)將感知層中的信息數(shù)據(jù)或指令傳遞給整個物聯(lián)網(wǎng)平臺。信息傳輸基于公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)，采用無線或有線通信方式，包括4G/5G網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

霧層（Fog Layer）

思科引入的霧計算與云計算相比具有更低的延遲，因為它更接近實體的物聯(lián)網(wǎng)傳感器。能夠處理、存儲和網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備都可以是霧節(jié)點，例如嵌入式路由器或服務(wù)器。霧節(jié)點不是一個強大的服務(wù)器，而是一個去中心化和低端系統(tǒng)的集合。由于低延遲，霧計算可用于時間和位置敏感的應(yīng)用程序，用于接觸者追蹤、新冠癥狀診斷、社交距離和隔離監(jiān)控。

云層（Cloud Layer）

在云層面，有一個集中的服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心，具有強大的存儲和處理能力。云層負責(zé)它無法處理的任務(wù)，例如預(yù)測復(fù)雜事件。由于其強大的處理能力，可以使用大數(shù)據(jù)分析算法和深度學(xué)習(xí)算法等高級算法來提高系統(tǒng)性能。新冠病毒的突變跟蹤和BA5變種的爆發(fā)預(yù)測在這一層中實現(xiàn)。

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大流行情況下的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在非臨床環(huán)境中對病人進行診斷并與醫(yī)生共享數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)遠程醫(yī)療保健。以下是一些現(xiàn)實世界的物聯(lián)網(wǎng)場景，這些場景已被證明在大流行情況下很有幫助：

呼吸監(jiān)測

呼吸的頻率和模式可能反映一個人的身體狀況，而異常的呼吸模式可能表明新冠患者的病情更嚴(yán)重。因此，呼吸監(jiān)測在臨床應(yīng)用中非常重要。傳統(tǒng)的呼氣測量需要到醫(yī)院就診，需要貼在人體上的專業(yè)醫(yī)療設(shè)備，在疫情期間這對很多人來說這種方式很不方便。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，呼吸監(jiān)測變得無處不在。許多研究使用各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器，例如慣性傳感器、攝像頭、麥克風(fēng)、毫米波雷達和 WiFi，以持續(xù)監(jiān)測室內(nèi)和室外的呼吸活動。

血氧飽和度監(jiān)測

血氧飽和度 （SpO2） 是衡量紅細胞攜帶氧氣能力的指標(biāo)。健康人的 SpO2 大于 95%。在新冠患者中，SpO2過低是該疾病的警告信號。在臨床實踐中，脈搏血氧計是一種非侵入性設(shè)備，用于在人的手指上連續(xù)測量血液中的 SpO2。但是，這種脈搏血氧儀不適合日常使用。其他研究室則是使用手腕血氧計或手腕光電容積描記 （PPG） 傳感器來分析手腕血液反射光的吸收差異以測量血液中的SpO2 。通過將這些手腕傳感器集成到您的智能手表或手環(huán)中，您可以持續(xù)監(jiān)測血液 SpO2 的相對變化。

體溫監(jiān)測

發(fā)燒是新冠患者的常見癥狀，臨床數(shù)據(jù)顯示超過 80% 的新冠患者有發(fā)燒癥狀。在新冠爆發(fā)期間，許多醫(yī)院都在入口處安裝了紅外溫度傳感器，以檢測發(fā)熱的患者并將其與其他患者隔離以進行進一步評估。因此，監(jiān)測體溫變化以診斷和預(yù)防新冠是非常重要的。 為防止在醫(yī)院、學(xué)校和機場等高風(fēng)險地區(qū)出現(xiàn)發(fā)燒患者，紅外溫度傳感器經(jīng)常被用來連續(xù)和長期不接觸情況下測量體溫。研究人員建議使用無人機的紅外熱成像來識別在戶外環(huán)境中感染新冠的人。

檢疫監(jiān)控

一些研究室使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來監(jiān)控新冠隔離地點。綁在身體上的可穿戴設(shè)備可以監(jiān)控隔離人員的實時數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到新冠檢疫中心。同樣，物聯(lián)網(wǎng)框架也被用在隔離期間跟蹤和識別與新冠相關(guān)的問題。特別是，各種生物傳感器用于檢測人類新冠的癥狀，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到隔離區(qū)以進行進一步評估。

接觸者追蹤和社交距離

社交距離意味著人與人之間保持安全距離（2米或以上），以防止在冠狀病毒或流感病毒等傳染病通過咳嗽或說話時形成飛沫交叉感染。配備各種傳感器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，例如GPS、麥克風(fēng)和磁力計廣泛用于接近感應(yīng)，可用于社交距離和接觸者追蹤。

在 COVID-19 等疫情中實施物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療保健存在許多挑戰(zhàn)。本節(jié)概述了其中一些挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集的挑戰(zhàn)

正確監(jiān)控和控制新冠傳播需要多個傳感器節(jié)點來解釋和生成有用的信息，以收集各種格式的數(shù)據(jù)以用于高級應(yīng)用。挑戰(zhàn)之一，尤其是在這些場景中，是為同一物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)收集設(shè)備的異構(gòu)組合。傳感器設(shè)備供應(yīng)商的異質(zhì)性和特殊性導(dǎo)致了僵化的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。當(dāng)部署新的網(wǎng)絡(luò)策略或?qū)?yīng)用程序部署到現(xiàn)有平臺時，這會成為一個問題。

缺乏基礎(chǔ)的智慧城市技術(shù)

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成到智能城市的全球基礎(chǔ)設(shè)施中對于對抗新冠仍然至關(guān)重要。如今，大多數(shù)解決新冠的物聯(lián)網(wǎng)部署都將物聯(lián)網(wǎng)作為機器對機器 （M2M） 結(jié)構(gòu)的一部分，而不是將物聯(lián)網(wǎng)作為全球基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。根據(jù) 5G 計劃，物聯(lián)網(wǎng)作為全球基礎(chǔ)設(shè)施對于智慧城市的有效發(fā)展至關(guān)重要。此外，支持全球物聯(lián)網(wǎng)框架的 5G 基礎(chǔ)設(shè)施在大多數(shù)國家仍處于起步階段。人口的增加被認為是為智慧城市實施通用物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)之一。阻礙智慧城市發(fā)展的其他挑戰(zhàn)包括異質(zhì)性、運營成本、

開發(fā)自動化和快速的病毒大流行警報系統(tǒng)，以及在新冠研究和智能應(yīng)用方面會取得進展需要更多的研究投入。我們看到，在追求效率和降低成本的前提下，基于物聯(lián)網(wǎng)的熱傳感器和相關(guān)病毒檢測工具的硬件開發(fā)將會增加。智能手機預(yù)計將配備某種形式的嵌入式硬件和軟件，旨在幫助對抗新冠這樣的全球大流行病。

大數(shù)據(jù)分析也是物聯(lián)網(wǎng)對抗全球病毒大流行的有希望的推動力。由大數(shù)據(jù)和人工智能支持提出的幾種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們意識到它們在這個特定時期可能無法充分發(fā)揮其潛力。主要缺點是社區(qū)不愿意共享個人信息，例如位置和其他重要的健康數(shù)據(jù)。然而，我們預(yù)計未來會普遍接受數(shù)據(jù)共享，以造福全球社區(qū)。在病毒大流行迅速蔓延的時代，物聯(lián)網(wǎng)范式不斷發(fā)展，政府和社會有望了解技術(shù)如何減少病毒的傳播并挽救生命?！　?/p>