进入21世纪以来,一些发达国家为了推动信息社会发展,提出建设“无所不在的网络社会”,并将其作为国家或地区信息化发展的重要组成部分,纷纷出台相关的战略和政策。2010年,我国发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,也把新一代信息技术作为战略性新兴产业的重点领域,提出加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施,推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发与产业化,加快推进“三网融合”、促进物联网和云计算的研究和应用示范。
一、物联网是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成及其广泛与深度应用。
物联网是互联网的延伸与拓展,是新理念引导下新一代信息技术的应用集成创新。物联网以互联网为基础设施,是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成,及其广泛和深度应用。其功能是,各类实物信息被不同的传感器感知、采集、形成数字信号,通过各类网络快速传输到信息处理层,加工处理的信息形成信号或知识,一方面为管理服务提供信息依据,另一方面可以通过传输层反馈至传感设备,实现对实物的 *** 作。物联网既是网络技术的发展,又是自动控制技术在巨型复杂系统中的应用。物联网的应用是工业化与信息化的深度融合。过去,信息技术与制造业“两层皮”,信息基础设施与实物基础设施“两层皮”,信息基础设施建设、通信、互联网、数字内容等领域独立发展。物联网集合了许多现代信息技术,实现信息基础设施与实物基础设施相结合,把信息化融入产业发展、人民生活和社会管理的各个方面,推动信息技术、互联网技术、自动化技术在更多领域深度应用,促进更多行业、更大范围的信息化与工业化的融合。如智能交通是在车辆大幅度增加后,传统的交通管理模式不能满足交通安全需要的情况下发展起来的;城市智能化管理是在城市功能不断丰富和互联网普及的情况下,为了提高管理效率而发展起来的。物联网产业是传统产业与新兴产业的有机结合。物联网技术的应用与推广,将改造提升一批传统产业,带动一批新兴产业发展,扩大一批传统产业的市场规模。目前,物联网大都在传统产业应用,如交通、物流、电网、石油天然气、食品等行业,极大提升了这些传统产业的效率,改进了发展方式。同时,物联网的应用带动了相关制造业和服务业的发展,包括芯片、传感器、集成模块及设备、中间件制造业,以及应用系统设计与集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算等高技术服务业的发展,扩大了其市场规模。
二、物联网功能多、应用面宽,产业链中服务业比例高,产业发展潜力巨大。
从物联网本身的特点和规律看,物联网产业发展潜力巨大,大有作为。一方面,物联网功能多、应用面宽,以市场需求为发展动力。物联网技术的应用是运营、管理和商业模式创新引导的集成创新。发展物联网的动力是满足市场需求,节约能源、降低成本、改善管理、提高效率和便捷生活。物联网不仅应用于诸多影响国计民生的重要行业,而且在日常生活等领域拥有巨大潜在市场。一是以政府公共服务为主的公共管理和服务市场。如电子政务、城市管理、医疗、教育等领域。二是企业为主的行业应用市场。如电信、电力、物流、石油天然气等行业。三是以个人和家庭为主的消费市场。如购物、家用电器、休闲娱乐等消费领域。随着技术的不断发展,物联网服务的领域正在扩展。另一方面,物联网产业链长,是制造业与服务业的有机融合,对加快发展现代服务业具有重要意义。纵向看,物联网的产业链可以分为上、中、下游。上游是网络设施、终端设备、传感器、芯片、集成模块、中间件制造等相关制造业;中游是互联网及其运营服务;下游是物联网的用户和服务商,包括应用系统设计和集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算和系统运维等高技术服务业。物联网涉及众多应用领域,是一个跨多学科多部门的细分市场。每个物联网应用领域又构成各自的产业链。物联网产业链中服务业比例较高。物联网产业的中、下游大都是信息技术服务业。发展物联网不仅将带动相关制造业发展,而且将极大促进高技术服务业的发展,形成服务业新业态。同时,由于物联网是根据应用系统特点设计的网络,解决的问题不同,应用方案也就不同。因此,发展物联网不能简单地引进技术,不能照搬照抄国外经验,必须有本国的技术支撑。物联网应用具有本地化优势和主动权,主要体现在应用设计自主权和采购主导权方面。
三、物联网应用一般在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。
目前,全球物联网产业部分领域处于重大技术突破的孕育期和产业发展初期,物联网技术的研发和应用主要集中在美、欧、日、韩和我国。从世界范围看,物联网技术发展和应用主要呈现以下趋势:
第一,需求导向,整体规划,目标明确。近些年来,欧美日韩等纷纷出台发展物联网的战略计划。一是在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。目前,各国政府主要在医疗、电子政务、电网、教育、交通、城市管理等领域推行物联网计划。如,近年来,美国政府以刺激经济为目标,重点支持宽带网、智能电网、卫生医疗信息技术应用等。欧盟从发展绿色经济的角度出发,优先发展智能汽车和智能建筑,2009年发布的《欧盟物联网战略研究路线图》又提出了航空航天、汽车、医药、能源等18个物联网主要应用领域。日本从营造“使国民安心和有活力的社会环境”出发,以交通、医疗、教育、环境监测、政府治理等公共领域的信息服务为重点。韩国则从寻求增长动力和发展优势产业出发,在食品和药品管理、交通和物流管理、环境监测、安全监测、工业自动化等方面进行应用示范;国际金融危机发生后,又提出发展智能通信、家庭应用和娱乐等,推动物联网在消费领域应用。二是根据实际需要确定物联网应用重点,有针对性地解决行业问题。三是市场需求驱动,企业自发创新发展。大部分物联网技术的应用是水到渠成,当信息技术发展到一定程度,就出现了应用物联网技术的市场需要。如物流行业最初应用物联网技术是出于对食品安全监控的需要;发展云计算是一些掌控信息资源的企业,为了利用剩余的计算资源,通过商业模式创新与技术创新发展起来的。
第二,坚持成本效益原则,提高社会整体效益。有些大规模应用的物联网投资巨大,只有当其整体效益超过提供者和用户负担的成本时,投资才有意义。与此同时,还要发挥各种合作机制的作用,多层次、多渠道、多方式推进国际科技合作与交流。鼓励境外企业和科研机构在我国设立研发机构;鼓励我国企业和研发机构积极开展全球物联网产业研究,在境外开展联合研发和设立研发机构,大力支持我国物联网企业参与全球市场竞争,持续拓展技术与市场合作领域。
第三,应用导向,技术和标准先行。目前,全球物联网产业的核心技术尚不成熟,标准体系正在构建中。研制与物联网有关的标准不仅有利于规范市场、指导产业发展,而且对各国掌握物联网产业发展的主导权具有重要意义。因此,发达国家在发展物联网的过程中,一方面根据应用需求进行技术研发,掌握关键核心技术;另一方面要在制订标准上狠下功夫。
(作者系国务院发展研究中心技术经济部部长)
处于市场验证期
物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换 和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网发 展历史悠久,可分为三个阶段:
物联网连接数超120亿个
根据全球移动通信系统协会(GSMA)统计数据显示,2010-2020年全球物联网设备数量高速增长,复合增长率达19%;2020年,全球物联网设备连接数量高达126亿个。“万物物联”成为全球网络未来发展的重要方向,据GSMA预测,2025年全球物联网设备(包括蜂窝及非蜂窝)联网数量将达到约246亿个。万物互联成为全球网络未来发展的重要方向。
下游制造业/工业占比最大
从下游领域来看,根据IoT Analytics的数据,2020年全球物联网行业下游占比中,制造业/工业占比22%排在首位,其次是交通/车联网,占比15%。智慧能源、智慧零售、智慧城市、智慧医疗和智能物流分别占比14%、12%、12%、9%和7%,排在第3至7位。
2020年物联网链接内容90%属低功耗、广域网领域
2020年整个物联网90%连接属于低功耗、广域网领域。万物互联趋势下,传统移动蜂窝网络的高使用成本和高功耗催生了专为物联网连接设计的低功耗广域连接技术,对应中低速率应用场景,拥有广覆盖、扩展性强等特征,更符合室外、大规模接入的物联网应用。
2026年市场规模接近155万亿美元
根据知名国际信息技术数据公司lDC的测算,2019年全球loT市场规模为6860亿美元,到2022年,这一数字将突破万亿美元;与此同时,2019年全球通过万物互联传输的数据规模已达到14ZB,2025年传输规模则将达到80ZB。在loT行业本身的从全球来看,目前全球物联网相关的技术、标准、产业、应用、服务处于高速发展阶段。整体上物联网核心技术持续发展,标准体系正在构建,产业体系处于建立和完善过程中。移动互联网连接和工业互联网连接是未来发展的主要趋势,根据lDC的测算数据,2020年全球物联网市场规模为7490亿美元,年平均增长率为1220%;预计2026年,全球物联网市场规模将会接近155万亿美元。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》
智慧城市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,以及改善市民生活质量。智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉,甚至与电子政务、智能交通、智能电网等行业信息化概念发生混杂。
一、物联网的基本组成
物联网技术不仅仅局限于传统的传感网络,也不仅仅局限在为人们提供服务的单一层面,就目前来说,大部分对物联网技术的研究,都认为物联网技术是一种集传感技术、应用服务等多方面体系为一体的综合性网络技术。物联网的组成,大致可以概括为如下四个部分:物联网终端、传感器、网络与物联网服务。
1物联网终端
物联网终端就是指前面提到的“物”。它上面会装有一种名为传感器的电子元件,并与网络相连接。比如大家拿着的智能手机和平板电脑就是物联网终端的一种。这些终端通常起着两个作用:感测和反馈。
感测指的是搜集终端本身的状态及周边环境的状态并通知系统。这里说的状态包括如灯是开是关、房间的温度和湿度、门口有没有人、机器运行的状态,等等。而终端是利用传感器这种电子元件来实现感测的。
反馈是指接收从系统发来的通知后,显示信息或执行指定的 *** 作。系统会基于从传感器搜集到的数据,经过处理后,进行一些反馈,并通常需要通过物联网终端针对现实世界采取相应的行动。反馈有多种形式,包括可视化、通知,以及控制等。通过“可视化”,用户能够使用电脑和智能手机上的Web浏览器或APP随时查看经物联网服务处理后的信息;通过“推送通知”,系统就能在检测到“物”的异常状态或触发某些指令后,将其通知给终端或信息接收者,以达到提醒和告警的目的;通过“控制”,系统就可以直接控制终端的运转,实现自动化 *** 作,而无需借助人工。
2传感器
在物联网终端中,要想搜集终端和环境的状态,就需要利用一个叫做传感器的电子元件。传感器负责把物理现象用电子信号的形式输出。例如有的传感器可以把温度和湿度作为电子信号输出,还有的传感器能把超声波和红外线等人类难以感知的现象转换成电子信号输出,等等。
通过传感器输出的电子信号,系统就能够获取现实世界中的“物”的状态或周边环境的状态了。人们很少单独利用这些传感器,通常都是将它们置入各种各样的物联网终端里来加以利用的。
3网络
在把终端连接到物联网服务时,网络是不可或缺的。物联网使用的网络大体上分为两种:一种是把终端连接到其他终端的网络,另一种是把终端连接到物联网服务的网络。
无法或不需要直接连接到互联网的终端是存在的,而通过把终端连接到其他终端,如连接到负责收集传感器数据的物联网网关设备,就能通过物联网网关把这些不能连接到互联网的终端再集中连接到互联网了。这种网络连接方式在工业领域应用极广,能够节省成本以及提高连接效率。而针对终端之间的连接,蓝牙、ZigBee、LoRa、WIFI是几种比较有代表性的网络标准。
对于技术人员来说,在网络层之上,物联网体系还会划分出如基础设施层、平台层、应用层等不同层次,但对于普通用户来说,可以统称为物联网服务。物联网服务有两个作用:一是从终端接收数据以及发送数据给物联网终端;二是处理和保存数据。
物联网接收从终端直接发来的数据。终端发来的数据内容包括终端搭载的传感器所采集到的信息,以及用户对终端进行的 *** 作等。
而仅仅采集传感器和终端发来的数据,那只不过是将一堆庞大的数据聚在一起而已,很难直接应用这些数据。为了实现具体的应用服务,就需要从采集到的数据中分析出有价值的信息。因此,只有通过对数据进行分析,才有可能掌握终端的运转情况,找出其中蕴含的趋势,提前检测出今后可能会发生的异常情况。这样才能把整个物联网服务从一个单纯的采集数据的系统升华到一项帮助使用者创造价值的服务。
二、物联网在智慧城市中的应用
物联网在智慧城市发展中的应用关系各方各面,从智慧政务、智慧物流、智慧交通、智能家居及其他应用智能化等方面,均可应用物联网技术,以下对其应用做详细的阐述。
1智慧政务应用
“互联网+政务服务”构建智慧型政府,运用互联网、大数据等现代信息技术,加快推进部门间信息共享和业务协同,简化群众办事环节、提升政府行政效能、畅通政务服务渠道,解决群众“办证多、办事难“等问题。
通过政务云、政务数据交换平台及完善的政务信息资源目录体系,实现跨部门的信息共享与资源整合,建立一体化的政务资源体系。
通过整合政府门户网站、呼叫中心等相关政务服务资源,实现政府、企业和公众随时随地通过互联网、电话、移动终端等多种渠道获取一致与整合的政务服务。
通过资源共享及流程整合,完善政务服务监管渠道,为企业、 社会 其它机构和公众等提供一站式服务,实现足不出户就可以随时随地办理相关业务。
2智慧物流应用
智慧物流是一种以信息技术为支撑,在物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节实现系统感知。全面分析,及时处理及自我调整功能,实现物流规整智慧、发现智慧、创新智慧和系统智慧的现代综合性物流系统。
多元化的数据采集、感知技术,基于物联网的智慧物流,面对的是形式多样、信息关系异常复杂的各类数据,多元化的数据采集、感知技术,为智慧物流提供了基本的技术支撑。
随着物联网的发展,泛在网络将成为信息通讯网络的基础设施,在于其它网络融合的基础上,提供给智慧物流可靠的数据传输技术,为人们准确的提供各类信息。
3智慧交通应用
紧急救援系统:当紧急情况发生时,车主按动车上安装的紧急按钮,通过无线通信接通客服中心。客服人员能够通过GPS技术精确定位,将救援送达车主。在救援过程中,客服人员不仅能一直与车主进行在线的交流,而且能够实时调度救援资源,最小化车主的生命财产损失。
智能导航系统:现行试用的路线推荐系统能够根据司机需求和实时交通信息,推荐最短路径、时间最优路径,甚至为出租车司机推荐最有可能搭载乘客的路线。
4智能家居系统应用
物联网技术在家居中主要应用于安防方面,借助物联网技术进行实时检测,并通过数据传送,启动安防报警器通知安保人员,这是物联网技术在家庭安全保障上的应用,也是当前由家居智能到智慧城市的一大体现。
另外,物联网技术还能够解决家庭琐事,例如其能够通过数据的读取,直接将家庭电表、燃气表、水表等的数据传送于远程的服务器端,并进行自动结算费用。总之,物联网技术在家居生活中的应用多种多样,是当前实现良好生活品质的关键内容。
物联网(IoT)是指具有嵌入式识别、传感和驱动功能的空间分布设备,通过互联网和Web扩展到物理领域。近年来,随着科技的迅猛发展,物联网技术不断升级与积累,产业链得到不断完善与成熟,将带动全球物联网市场的持续发展。
在应用方面,物联网应用前景广阔。首先,在智能家居方面,物联网可以实现智能家居设备之间的互通和联动,让人们能够在家中更加方便舒适地生活。其次,在工业自动化方面,物联网可以实现设备之间的信息交换和数据共享,提高生产效率和质量。除此之外,物联网在智慧城市、医疗保健等领域都有广泛的应用。
尤其值得一提的是,随着5G技术的推广,物联网的应用前景更加广阔。5G网络的高速低延迟性能将有助于物联网设备之间更加快速地进行数据交互,为物联网的广泛应用提供了更好的支持。
家居智能化代表了社会发展的一种趋势。目前我国家电物联网技术发展尚处初级阶段,但是其发展趋势有目共睹,智能家居将会集体发力。家电企业、计算机技术、家居制造业纷纷加入这场智能市场的大战,不止于此,国内外的各大通信商也将物联网提上了日程,智能家居市场迎来了新一轮爆发,市场竞争更为激烈。建设部计划2011年60%以上的新房都具有一定的“智能型家居”功能,因此智能家居正在成为一个大的产业,它蕴含着巨大的市场潜力。
一,电力行业智能节电通
国家电网公司在北京城区范围内推出电力“智能家庭计划”的试点。市民只要通过一个小小的终端机,就能搞好自家的节电计划,省去不少的电费支出国家电网公司通过在电缆上铺设信息传送的光缆,再在试点家庭安装一个可双向互动的终端机,即可让这些家庭达到节电,最终节省电费支出的目的。
二,家庭使用的U-home智能通家居产品
U-home智能家居携其在物联网时代为客户打造的多网融合智能化解决方案其特点实现通过有线和无线网络相结合的方式,实现了电信网、广电网、互联网、电力网的“多网融合”,将“家庭小网”联向“社区中网”,并最终与“世界大网”网网互联、互联互通。消费者生活中的楼宇对讲、安防功能、视频监控功能,以及家庭内的灯光、窗帘控制和家电控制等,乃至家庭能源管理、社区信息查询和社区服务等等,都最终融合汇总到一起,形成一个有机的整体解决方案。家中的电视屏、电脑屏、智能终端屏以及3G手机等任何一块屏都是家庭的信息中心和管理中心。U-home的智能终端作为家庭的管理中心,不仅可以管理家中各类家电,还可以打电话、可视对讲、视频监控、进行外出布防、看天气预报、查询各类社区资讯等,真正实现了电视、手机、电脑以及小区对讲屏等多个终端的“N屏合一”,让消费者在生活中切实享受到“多网融合”的便利与舒适。
三,智慧屋产品
智慧屋产品的特点,用户可以通过iphone手机、电脑等对家中的灯光、窗帘、电气设备进行远程控制与管理;在家中,可以随意通过智能遥控器、移动终端等设备实现家电的控制与管理以及回家、外出、就餐、会客、睡眠等各种个性化场景模式的一键切换,非常方便实用。
这个产品的特点就是安全、无线通讯。不用布线,安装简单、使用方便,即使是对于已经装修好家庭,在安装上也不需要大动干戈,对于希望享受智能化生活的单户家庭来说是不错的选择。
我国智能家居的现状的是2010年以后,随着房价的上涨,以及精装住宅比例不断上升,智能家居呈现向中高端市场普及的趋势发展。2010年10月18日国务院常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。《决定》指出,加快培育和发展以重大技术突破、重大发展需求为基础的战略性新兴产业,必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合,科技创新与实现产业化相结合,深化体制改革,以企业为主体,推进产学研结合,把战略性新兴产业培育成为国民经济的先导产业和支柱产业。
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