物联网专业前景怎么样?

物联网专业前景怎么样?,第1张

物联网人才需求攀升,人才供不应求矛盾凸显

物联网产业的迅速发展,使得相关产业人才也备受关注。有调查显示,未来五年,物联网人才需求量将达到1000万人以上。其中,智能交通、车联网市场人才需求约为20万;智能物流、物流于智能仓储方市场人才需求约20万;智能电网、智能于系能源店里产业人才需求将达百万;智能医疗、智能医疗设备支持于技术服务、智能医护管理等人才需求将超百万。总体来看,由于物联网涉及领域广泛,可以在众多的应用领域实现就业,因此,各个应用领域均对物联网人才有一定的需求,物联网人才的职业前景一片向好。但与此同时,全国开设物联网专业的院校有1000多所,每年毕业生规模不足10万人,供不应求态势很明显。

一方面,从BOSS直聘2019年春招人才需求数据可以看到,与物联网相关的嵌入式工程师人才需求同比增速超过46%,同时,光传输工程师和无线射频工程师的需求同比增幅也均超过80%。表明物联网人才紧缺程度高于其他技术职位,市场对该类人才的需求旺盛。

另一方面,从薪酬水平来看,2019年春招旺季,与物联网相关的嵌入式工程师的平均招聘薪酬达到18132元,部分物联网嵌入式工程师的薪资在23万元/月以上,均处于相对较高的水平。而市场愿意给予物联网人才更好的薪资待遇,也与市场上人才相对稀缺密切相关。

此外,在2019年4月3日,我国人力资源社会保障部、市场监管总局、统计局正式向社会发布的13个新职业中,物联网工程技术人员、物联网安装调试员就在其中。预计未来在行业发展带动下,物联网相关人才需求还将日益增长。

具体来看,对于物联网工程技术人员来说,该职业是物联网行业最新诞生的、也是相对热门的一大人才需求。其定义及主要工作任务如下:

而对于物联网安装调试员来说,从2018年8月,支付宝宣布刷脸支付大规模商业化之后,不到一年时间已在全国300多个城市落地,这种连手机都不用掏“靠脸吃饭”的支付方式迅速占领了年轻人的市场。现在无人商店、刷脸支付已经成为未来的趋势,对物联网安装调试员的需求顺势产生。

值得一提的是,在物联网产业中,在与刷脸支付相关的产业链上下游,诞生的研发生产和安装调试人员就已经达到50万,且规模还在不断扩大中。据统计,支付宝刷脸设备、无人货柜的安装调试员平均年薪达到15-20万。而尽管未来物联网产业将蓬勃兴起,但物联网产业人才缺口却较大,尤其需要技能型、应用型人才。未来几年,物联网领域的安装调试员需求量在20万以上,职业前景备受看好。

2017年起,“智慧工地”逐步进入政策视野,此前则多为建筑施工企业出于自身需求开展的创新应用。尤其在国务院办公厅《关于促进建筑业持续健康发展的意见》印发后,“智慧工地”的应用价值及现实意义渐成共识。

当前,针对“智慧工地”的顶层设计尚未明确,各地关于“智慧工地”的概念界定和路径设计也各有千秋。综合多地文件,可以将“智慧工地”理解为基于信息技术,围绕建筑工程项目全生命周期,建立支撑现场管理、互联协同、智能决策、数据共享的信息化系统,实现信息技术与现场管理深度融合的新型施工管控模式。

要而言之,“智慧工地”旨在为工程施工项目装上“智慧大脑”,通过采集、集成和应用建筑施工数据,实现对于施工现场的信息化监管。

1、信息采集:打破“信息孤岛”

施工现场散落着类别多、数量大的信息,涉及政府监管部门、建设、施工、监理、设计和材料供应商等诸多主体,需服务于质量、安全、成本、工期等控制需要。

为改变传统工地中信息重复采集、信息交叉上报、信息冗余严重、信息更新滞后的信息管理现状,“智慧工地”充分利用互联网、物联网、传感器等先进信息化技术手段,提高数据获取的准确性、及时性、真实性和完整性,致力于满足项目管理者对现场作业过程所需数据的及时获取、共享和沟通。

针对现场管理中较为突出的“信息孤岛”现象(表现为功能上不关联互助、信息不共享互换、信息与业务流程和应用相互脱节),“智慧工地”着力打破信息之间的互联互通障碍,构建横向到边、纵向到底的信息交互关系,既在“信息孤岛”间架设桥梁、实现大数据融合,也为破除“信息壁垒”、填平孤岛重建奠定基础。

响应《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》针对施工类企业提出的“建立基于BIM的项目管理信息系统”号召,各地也要求逐步推进BIM技术,以降低信息在各环节传递过程中的衰减,实现信息的有效传递和共享。

2、系统集成:汇集多元力量

在优化信息采集的基础上,“智慧工地”还需将软件、硬件、技术和信息等集成到相互关联、统一协调的系统之中,使信息达到充分共享,在此基础上可以对施工现场的人、机、料、法、环等资源进行集中管理。

针对市场上施工现场管理信息系统多而杂的近况,“智慧工地”通过完善并集成项目管理、劳务管理、物资材料管理等系统,将施工现场所应用的各类小而精(杂)的专业化系统集成整合为各功能模块集成统一的系统平台。如《重庆市2020年“智慧工地”建设工作方案》明确智慧工地应具备人员实名制管理、危险性较大的分部分项工程安全管理、工程监理报告、工程质量验收管理、建材质量监管、工资专用账户管理6项元素,江苏省《关于推进智慧工地建设的指导意见》也明确智慧工地应涵盖现场应用、集成监管、决策分析、数据中心和行业监管等五个方面内容。

与此同时,“智慧工地”还有意提高BIM、LBS、VR、AR等技术应用软件和系统的集成程度,一方面提高信息技术集成应用能力,另一方面也有助于解决市场存在的软硬件集成难、系统选型难等问题。

3、数据应用:升级项目管理

信息的采集和系统的集成都是为了发挥大数据智能化对提升施工项目管理效能的价值。在前两步骤的基础上,“智慧工地”得以在数据应用环节发挥巨大潜能:“了解”工地的过去,“清楚”工地的现状,“预知”工地的未来。

对于各方建设主体而言,“智慧工地”有利于施工精细化管控的实现:通过集中获取、传递、处理、再生与利用项目信息,应用人员安全管理、施工进度监督、车辆未冲洗抓拍、现场设备监控等功能,能够提高施工现场决策能力和管理效率,助力项目管理“耳聪目明”,长远来看对于项目管理各方而言也是降低施工成本的创新选择。

对于监管部门而言,一方面可通过“智慧工地”优化对于施工项目的微观管理,如《成都市智慧工地线上巡查管理办法(试行)》要求各区(市)县住建行政主管部门(含质量、安全监督机构)负责所监管项目智慧工地线上巡查工作,督促相关责任单位及时整改和处理巡查问题;另一方面可应用“智慧工地”更好实现“现场与市场”联动管理,落实“现场优秀、市场优选”原则,在建筑企业中普及“以现场促市场、以市场保现场”观念,优化对于建筑市场的宏观管理。

“智慧工地”是建筑业信息化、智能化和精细化的有效载体,也是推进建筑产业现代化的重要环节,其应用能够提升行业监管和企业综合管理能力、驱动建筑企业智能化变革、引领项目全过程升级。当然,其推广还需以智能技术与智能设备的普及使用为出发点,政策支持、措施保障、督导监管加以辅助。

在过去年十几年互联网取得的高速发展毋庸置疑,随着时代的车轮不断前进,在5G的春风里,物联网生态逐步崛起,单纯的互联网企业,尤其技术服务型互联网企业已然走到了 历史 的尽头,同传统的制造企业一样,面临大浪滔沙终将被淹没的窘境。

2019年10月19日,在首届跨国公司青岛峰会上,海尔集团董事局主席张瑞敏表示,应对物联网时代带来的挑战,企业应实现三个转型。

第一个转型是导向的转型。企业应该从追求规模的扩大转向创建物联网时代的生态。物联网生态的本质就是人联网,就是创造人们在物联网时代的生活质量和最佳体验。

第二个是品牌的转型。企业应该从工业时代的产品品牌转向物联网时代的生态品牌。企业与用户共同创造场景生态,比如智慧厨房、智慧卧室、智慧客厅等等。在以5G为基础的物联网场景下 探索 应用场景生态,逐步提高物联网时代的竞争力。

第三是商业模式的转型。企业应该从工业时代的商业模式(即迈克尔·波特提出的价值链)转化为物联网时代的商业生态系统模式。

张瑞敏的表述是基于传统企业的物理层面来理解物联网生态的,而全面的物联网,自然不是只有物还有网,如果说形形色色的传感器和5G通讯技术为物联提供了坚实的物理基础,近些年来丰富的互联网商业应用生态和多元的互联网开发技术则为物联网的未来提供了更大的想象空间,也为互联网企业向物联网转型提供了更多可能。

然而现在许多互联网企业却面临着向物联网转型的艰难,一方面是对过去十几年在互联网领域取得的辉煌恋恋不舍,总期待着互联网还能梅开二度;另一方面却是面对物联网的物理层面有点不知所措,一时不知从哪开始。

我们九米 科技 的开发工程师们习惯了在互联网空间里驰骋,也曾经一度想回避物联网的存在,不愿意去介入自己不熟悉的领域,然而基于智慧互联的现实,我们却接到了越来越多的业务需要在互联网的基础上与设备端连接,同时我们也发现许多传统的物联网企业对线下物理设备通讯管理信手拈来,可是对于云端管理构建和应用场景的想象表现出了束手无策。

而这恰恰就是一种机会,一种现场与云端双向互通所倒逼的机会。

作为互联网企业,我们要清楚认识到自已的不足,我们的目光不要对物理端有太多的锁定,但对物理端上云要充分发挥我们的互联网技术开发优势。我们的不足是要尽快熟悉物联网领域的MODEBUS协议、CDT协议和485通讯方式,然后结合我们对云上软件开发的经验,积极地开拓更多云端应用场景下的功能,更好地为线下物联网基础企业服务,这将是互联网企业向物联网转型的必经之路。

“没有成功的企业,只有时代的企业。企业所有的成功只不过是踏准了时代的节拍而已。今天我们的挑战在于踏准物联网时代的节拍。否则,不管你是多大的企业都会被时代所抛弃。”海尔董事长张瑞敏说的颇有些道理,审时度势,把握时代机会,互联网企业一定能够走出自已的春天。

作者:郑琼洁 刘 勇

近年来江苏省物联网产业规模保持25%以上的增长率,物联网产业整体规模位居全国前列。截至2019年,全省物联网相关产业规模近7000亿元,形成了以支撑层、感知层、传输层、平台层和应用层为代表的物联网产业结构。其中,应用层的占比不断增加,涌现出一批有技术、有市场、上规模的物联网企业,全省物联网企业已超3000家,年销售收入10亿元以上的企业达到40余家,从业人员达到30余万人。江苏物联网产业发展先发优势不断凸显、规模效应与集聚效应不断凸显、产业布局持续优化、产业链条不断延展、骨干企业的龙头效应不断显现,自主创新能力不断增强,尤其是在国际物联网产业标准制定中占据了重要的地位,已成为江苏产业发展的高地和区域名片。

与此同时,有三大因素制约江苏物联网产业的发展。

(一)技术与市场对接不畅,骨干企业创新带动力不强

近年来,江苏物联网企业数量迅速攀升,物联网技术研发能力也大幅提升,但从企业的盈利情况看,有近五成的中小企业处于亏损或不盈利状态,这些企业的可持续发展能力较弱,主要原因是这些企业的技术与市场无法实现有效对接,存在技术市场化和应用推广难的问题。从江苏物联网产业的总体来看,其产业总体规模和企业的规模较小,缺少产业发展带动力强的上游骨干企业,尤其缺少“专尖特精”的物联网企业。骨干企业带动作用不强。在传感器环节,缺乏具有自主知识产权的创新型骨干企业,在系统集成环节,缺乏具有软硬件、网络、平台、应用流程耦合的一体化高端综合集成服务能力的龙头企业和大型服务商。同时龙头和骨干企业与产业链相关企业合作不够紧密,技术与市场对接不畅,许多物联网产品和技术处于产业链的低端,核心技术链和产业链尚未形成,整体核心竞争力不强。

(二)核心技术亟待突破,标准化建设有待加强

江苏虽然是我国物联网产业发展的先行区和物联网产业发展的重要示范区,但与国外发达国家相比仍存在一定的差距,主要表现在:规模化产能较小、核心技术不强、处于产业链的低端,感知与智能处理产业与国外差距较大。核心芯片、基础性系统、基础性架构等关键领域与国外相比存在较大差距,中高端传感器依赖进口,智能处理和云计算的基础架构由发达国家主导,缺乏能实现硬件、物联网、网络、平台、应用和业务流程端到端大系统综合集成企业,智能和微型传感器、超高频和微波射频识别(RFID)、地理位置感知等感知技术,以及近距离无线通信、低功耗传感网节点、人机/机器智能交互(M2M)终端、异构网络融合、网络管理等传输技术、基于MEMS 工艺、薄膜工艺技术形成的敏感芯片等相关技术研发水平和标准制定工作落后。物联网的整体研发能力不强,大多数领域的核心技术尚处在研发阶段,从物联网核心架构到各层的技术体制与产品接口大多未实现标准化,物联网标准化工作尚处于起步阶段,标准化建设有待于进一步加强。

(三)研发投入力度不够,创新人才不足

物联网产业技术研发需要投资大量的资金和人才。在研发资金投入方面,与广东(深圳市、广州市)相比,江苏每年对物联网产业发展资金投入力度不大,对物联网企业研发支撑不足,同时与广东企业(腾讯、华为、中兴等企业)相比,江苏物联网企业研发经费投入占比整体较小。在创新人才支持方面,与广东相比,江苏物联网产业发展人才引培力度较小,同时也存在着人才引培政策制度不完善和不够落地、对稀缺高端人才的招引和需求量最大的中端人才的引流不足、一流的人才梯队缺失等问题。

为此,建议从以下三方面入手推动江苏省物联网产业高质量发展。

(一)增强龙头效应,打造产业核心技术创新高地

一是打造一流物联网创新企业。大力支持引进国内外龙头企业,鼓励支持企业进行产业前瞻性与共性关键技术创新和应用试点创新,鼓励企业树立品牌意识,打造一批物联网行业的龙头和骨干企业,突出龙头骨干引领作用,建设一流创新企业。通过“以评促建”和“以评促改”,完善企业的评价考核体系,加大核心技术自主可控程度、研发成果质量、创新辐射带动作用等指标的权重,引导龙头骨干企业加大研发投入,优化研发支出结构,联合高校院所加强“卡脖子”技术相关的基础研究和应用基础研究,加快提升攻关引领能力。二是建设物联网产业重大创新平台。强化企业主体创新地位,鼓励重点领域龙头企业联合产业链企业开展协同创新,重点在物联网领域突破一批“卡脖子”技术和“杀手锏”技术。加快建设江苏物联网创新促进中心、国家高性能计算应用技术创新中心、江苏省先进封装与系统集成制造业创新中心、国家传感网工程技术研究中心等一批国家级、省部级重大创新平台。加强与高校院所合作对接,协同开展基础研究和技术攻关。三是提升物联网产业链协同能力。壮大产业集群,带动民营企业创新能力建设。推动产业集群式发展,强化企业专业化协作和配套能力。围绕“卡脖子”技术攻关,支持民企广泛参与龙头、骨干企业和高校院所等牵头的项目,组建创新联合体,加快形成强协同、弱耦合的创新生态。根据任务体量和条件要求,鼓励民企牵头申报。同时,通过完善 科技 创新政策,加强创新服务供给,激发创新创业活力,引导民企加大研发投入,完善技术创新体系,推动“小而美、小而精”的 科技 型中小企业蓬勃发展,与“国家队”之间形成优势互补的局面。


(二)强化技术与市场协同,搭建 科技 创新协同攻关体系

攻破物联网关键技术,提升物联网产业核心能力需要政府、企业、高校、科研机构、 社会 中介服务机构和个人等的创新行为主体,以及创新资源和创新环境协同实现。一是提升技术体系化能力,实施锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略布局。面对日益严峻的外部环境挑战,在推进物联网技术跨界创新时,应从战略高度、以战略思维系统谋划 科技 创新布局,优化 科技 计划,形成锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略部署路径规划,形成多维度、多循环的关键技术供给体系和对内对外开放合作格局。二是提高组织体系化能力,打通知识突破与商业实现的价值链接。对于物联网产业关键核心技术的攻关,要 探索 大纵深、跨学科的研发模式,打通产学研创新链、产业链、价值链,拓展包括产业大基金在内的各类创新投资渠道,实现集科学发现、技术跃升和产业化方向于一体的突破,实现知识突破与未来面向商用生态的有效衔接。聚焦全球竞争的源头技术供给,不仅是追逐“国际发表热点”,更需要形成核心技术突破后的持续改良机制,及时跨越技术商用的成熟度阈值。实现知识突破与商业实现的价值衔接,需要改革当前重大 科技 创新工程的组织实施方式。三是鼓励重大攻关计划的创新单元之间的知识共享。鼓励物联网创新能力强的创新型领军企业,与其他创新主体形成协同互动。在核心技术攻关上,借鉴重大公共创新平台的成功经验,制定权责分明的知识产权共享和保护机制,鼓励各类战略 科技 力量形成优势资源平台的吸引力和合作凝聚力,引领对领域的核心科学问题和共性技术的持续攻关。

(三)加大要素投入,优化物联网产业发展政策环境

一是加大资金投入,创新财政资金支持政策。统筹利用现有资金资源,加大对物联网产业发展的支持。采用政府引导、市场化运作方式, 探索 建立国家物联网产业专项投资基金。鼓励运用政府和 社会 资本合作模式,引导 社会 资本参与重大项目建设。深化产融合作,在风险可控的前提下,推动商业银行创新信贷产品和金融服务,推动政策性银行在国家规定的业务范围内,根据自身职能定位为符合条件的企业提供信贷支持。健全融资担保体系,完善风险补偿机制,鼓励金融机构开展股权抵押、知识产权质押业务,试点信用保险、 科技 保险,研究合同质押、资质抵押的法律地位和可行性。二是完善人才引育体系,打造人才技术梯队。鼓励高校面向产业发展需求,优化专业设置和人才培养方案,培育物联网和信息技术人才力量和后备干部。支持高校院所高层次人才到企业任职或兼职,选聘优秀 科技 企业家到高校担任“产业教授”,实现人才双向流动。鼓励产业园区、企业、实训(实习)机构,以及江苏高校、职业(技工)院校,联合或独立开展江苏物联网集群产才融合示范基地评估,打造一批特色化示范性物联网学院、物联网实训(实习)基地。三是加大对外宣传,提升政策效度。通过举办展会、大赛等多种形式搭建企业技术交流平台为本地企业营造良好的发展氛围。力争更多国家级、省级改革试点、创新平台落户江苏,进一步强化产业发展和企业需求导向,进一步加大宣传力度,对外推广重点项目、产品,帮助企业快速发展,进一步彰显全链扶持和分类施策原则,不断提升新政策的覆盖面、含金量、精准度。

作者单位:南京市 社会 科学院、江苏省扬子江创新型城市研究院/江南大学中国物联网发展战略研究基地

本文刊于《中国发展观察》杂志2021年第3-4期合刊


《中国发展观察》由国务院发展研究中心主管、中国发展出版社主办、中国发展观察杂志社编辑出版,是以发展为主线、以经济为重点的综合性半月刊,开设有战略、宏观、区域、世界、法治、 社会 、文化、前沿、产业、智库论坛等栏目,具有较强的前瞻性、权威性、可读性。《中国发展观察》在学术理论界、各级党政机关以及企业家阶层拥有广泛而稳固的读者群,并被中国 社会 科学院、国家发展改革委等重要机构和中国知网、维普资讯等权威数据库列为核心期刊或来源期刊。

中国发展观察杂志社:

北京经济技术开发区荣华中路22号院亦城财富中心A座7层(邮编:100176)

网址:>可以这样讲,物联网是一个全新的技术领域,而不是一个全新的技术。随着物联网国家战略级地位的日渐明朗,业界对它的讨论更是一步步升温。在中国,由于非对称性管制对通信产业有着巨大影响,业内各方就更加关注国家政策变化。易观国际分析师指出,在国家政策引导下,未来两年将是物联网发展的爆发期,对于物联网的政策性投资也会在未来两年内得以集中投放。 尽管如此,业内对物联网的质疑声还是接连不断。它究竟只是一个空洞的概念还是一个真实的产业,市场出现了很大分歧。有观点指出,物联网市场的发展必须以行业用户需求为根本推动力。仅靠政府的支持并不足以支撑市场的健康发展,更不能持续推动整个产业。就现阶段而言,物联网的市场需求还不明朗,其涉及的各个环节都处于各自为政的状态,并且物联网还没有一个统一的技术标准和相对成熟的商业模式,因此物联网难以在短期内有效推动产业快速发展。 这样的分析的确很有道理,但笔者觉得,虽然近期物联网还只是一个概念,看似虚无飘渺,但从长远来看,它一定是一个充满生机的产业。根据物联网的定义推断,它的用途应相当广泛,涉及交通、环保、物流、通信、政府、金融、电力、消防、工业监测等诸多领域。它的发展有赖于各个环节的协同工作,没有统一的规划和部署,物联网很难健康持续发展。在相对开放的市场环境中,投资者往往更关注短期收益,而物联网的发展是一个长期项目,因此国家的管制和引导就尤为重要。在全球各国争相进军物联网之时,中国政府的高调跟进实为明智之举。中国的市场环境比其它任何国家都要复杂,所以中国政府从来都没有放弃宏观调控,包括前面提到的非对称管理、包括电信重组……这些都是着眼于长期的发展战略。 抛开政策管制,技术的成熟也是不容忽视的关键因素。笔者认为,物联网的前途还依赖于七大技术基础。 1、实时无线传输物联网是一个物物相连的网络,它超越了空间的限制。有线传输显然不适合物联网的发展,任何有效信息的交互最终都要由无线技术来传输。而物联网大多数应用,对实时性要求较高。所以,没有实时无线传输技术的物联网是缺乏智慧的物联网。 2、高精度传感 从物联网的系统构成来看,主要包括信息采集层、终端处理层及传输网络三大部分。信息采集是物联网结构体系中至关重要的一环,甚至有人把物联网直接叫作传感网。而传感技术是物联网信息采集的最主要手段,它直接制约着物联网的发展。没有高精度传感的物联网就是失去灵魂的物联网。 3、标准化M2M在M2M行业应用中,工业级的技术标准要求非常高,到现在为止还没有一个统一的标准。然而物联网要求任何物品之前都能进行有效信息的交换,所以标准化的M2M就成为物联网体系的一个关键环节。标准化的M2M旨在为不同体系间物品信息交互提供一个统一的平台。 4、IPv6 随着电信网与互联网融合的不断加深,All IP已不是什么秘密。我们知道,网络中的任何一个独立设备要想与其它设备交互信息,都要有一个唯一合法的IP地址进行标识。随着网络接入设备的增加,IPv4地址危机愈演愈烈。物联网的到来,使IP地址需求呈爆炸式增长,IPv4地址将极度匮乏,IPv6地址规划迫在眉睫。 5、纳米级高智能嵌入物联网是一个极其复杂的网络,交互的信息量也将成指数性增长。这一点也不难理解,你的手机既要与你的电脑通信,还要与你的电视机甚至是你的手表进行通信。在此过程中,高智能识别技术尤为重要。另外,随着人们要求的不断提高,物联网中设备嵌入的芯片一定会越来越小,甚至达到纳米级或者更小。 6、高可靠RFID物联网源于RFID又超越RFID。新物联网对RFID的可靠性要求将更高。除了高精度传感技术之外,RFID也是物联网信息采集的一个重要手段。物联网应用的很多领域对可靠性要求都非常高。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。 7、卫星通信 卫星通信以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点成为未来全球信息高速公路的重要组成部分,作为其它网络的补充,它也必将与物联网紧密结合起来。从目前来看,它们的结合还存在诸多困难,不仅仅表现在技术层面,国家、国际政策也是很重要因素。

物联网教案课后反思简短如下:

整节课的教学,着重引导学生去感知、去体验、去寻找存在于我们身边的物联网技术。通过探究任务先引导学生感知、寻找生活中的物联网产品,并借助平板等多媒体设备去解析蕴含于其中的物联网技术。

最后在体验、感知、探究的基础之上,畅想物联网技术的未来及其带给我们的惊喜。通过三个任务,循序渐进、由浅入深地引导学生进一步、深层次去“初始物联网”,从而较为扎实地完成本节课的教学目的。但仍有不足需改进,例如学生情绪不高等。

物联网是指:

物联网(Internet of Things,简称IoT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息。

通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。

按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。

这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。

根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……

在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。

物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。

物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。

现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。

我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。

物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。

中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。

从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。

从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……

因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。

由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。

例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。

目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。

比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。

无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。

例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。

所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。

技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。

LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。

因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。

NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。


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