第1章 物聯網與城鄉建設概述
1.1 物聯網
1.1.1 物聯網概述
物聯網(Internet of Things,IoT)的概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出,早期的物聯網是指依托射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術和設備,按約定的通信協議與互聯網相結合,實現物品信息的智能化識別和管理,實現物品信息互聯的網絡。隨著技術和應用的發展,物聯網的內涵不斷擴展。現代意義的物聯網可以實現對物的感知識別控制、網絡化互聯和智能處理有機統一,從而形成高智能決策。
2005年11月17日,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(World Summit on the Information Society,WSIS)上,國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)發布了《ITU互聯網報告2005:物聯網》,正式提出了“物聯網”的概念。報告指出,無處不在的“物聯網”通信時代即將開啟,世界上所有的物體,大到房屋、汽車,小到牙刷、紙巾,都可以通過互聯網主動進行交換。射頻識別(RFID)技術、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將賦能各個行業應用加速落地。物聯網概念的興起,在很大程度上獲益于國際電信聯盟(ITU)2005年以物聯網為標題的年度互聯網報告。然而,ITU的報告對物聯網缺乏一個清晰的定義[1]。
眾多國內外機構與專家就物聯網是“物物相連的智能互聯網”這一觀點達成共識。這包含3個意思:①物聯網是在互聯網基礎上延伸與擴展的網絡,其核心和基礎仍然是互聯網;②用戶端不再局限為桌面計算機或手機,而是擴展到任何物品,且任何物品之間可以通過物聯網進行信息交換和通信;③物聯網具有智能屬性,可進行自動監測、自動操作與智能控制。因此形成了現在公認的定義:物聯網是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理的一種網絡。
時任國務院總理溫家寶于2009年11月3日在人民大會堂向首都科技界發表了題為《讓科技引領中國可持續發展》的重要講話。他提出:“要著力突破傳感網、物聯網的關鍵技術,及早部署后IP時代相關技術研發,使信息網絡產業成為推動產業升級、邁向信息社會的‘發動機’。”這篇講話明確了中國物聯網發展的目標要求,推動物聯網概念的研究掀起了新高潮。在中國,“物聯網”一詞隨即成為炙手可熱的名詞。許多專家預言“物聯網”將是繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮,它將徹底改變人們的生活方式,帶動萬億級的產業發展,成為信息化發展新的推動力量。
1.1.2 物聯網的標準體系
1.標準化組織
物聯網涉及的標準組織繁多復雜,既有國際和國內標準化組織,也有行業協會和聯盟組織。依據物聯網的技術框架和參考體系結構,不同標準組織側重的技術領域也不同,有些標準組織的工作覆蓋多個層次,不同標準組織之間錯綜交互。
1)國際標準化組織
從射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)、機器類通信(Machine to Machine,M2M)、傳感網(Sensor Network,SN)、物聯網(IoT)到泛在網(Ubiquitous Networking,UN),國外標準組織開展了大量的物聯網相關標準工作。國際標準化組織包括美國電子和電氣工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)、國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)、歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)、國際電信聯盟—電信標準部(ITU Telecommunication Standardization Sector,ITU-T)、第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)、第三代合作伙伴計劃2(3rd Generation Partnership Project 2,3GPP2)等,如圖1-1所示。

圖1-1 國際標準化組織
ISO主要側重于傳感網、物聯網的體系結構及安全的研究;ITU-T與ETSI主要針對泛在網總體技術的研究,二者注重的角度不同,ITU-T是從泛在網的角度出發的,而ETSI則是從M2M的角度對總體架構開展研究的;3GPP和3GPP2針對通信網絡技術方面進行研究,IEEE針對設備底層通信協議開展研究。自2009年至今,物聯網標準研究已成為國外標準化組織工作熱點。
2)國內標準化組織
我國高度重視物聯網產業的發展,將物聯網標準作為物聯網產業發展的基礎予以重點關注和推進。2009年以來,在國家發展和改革委員會、國家標準化管理委員會、工業和信息化部的指導下,物聯網標準相關工作取得了很大的進展。我國主要的物聯網相關標準化組織如圖1-2所示。
作為物聯網相關技術的重要應用領域,智慧城市、智慧住/社區、智能建筑得到越來越廣泛的重視。2008年,國家標準化管理委員會批準成立全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會(簡稱“全國智標委”)(SAC/TC 426)(國標委綜合〔2008〕108號)。它是由住房和城鄉建設部負責業務指導的技術標準組織,秘書處承擔單位為住房和城鄉建設部信息中心和機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所。全國智標委主要負責智能建筑及居住區數字化領域國家標準的制修訂工作,其工作領域與國際標準化組織建筑物環境設計技術委員會建筑物控制系統設計工作組相關聯(ISO/TC 205/WG3)。歸口管理涉及智慧城市、智能建筑、智慧住區、智能家居、數字城管、智能卡等領域的國家標準30余項,現有成員單位210余家。

圖1-2 我國主要的物聯網相關標準化組織
為了引導和規范智慧住區及智能建筑的技術發展,全國智標委組建了“智慧居住區分技術委員會”“全國信息技術標準化技術委員會”“全國公共安全基礎標準化技術委員會”“智能樓宇控制標準工作組”“智能門鎖標準工作組”“綠色智慧社區標準推廣中心”“智能物業應用推廣中心”七個分支機構。
(1)智慧居住區分技術委員會(SAC/TC 426/SC1)。
全國智標委智慧居住區分技術委員會(簡稱“智慧居住區分技術委員會”)于2018年由國家標準化管理委員會批準成立,由住房和城鄉建設部負責日常管理和業務指導,秘書處承擔單位為中關村樂家智慧居住區產業技術聯盟。
智慧居住區分技術委員會主要圍繞智慧住區、智能家居方向,制定完備的智慧住區和智能家居標準體系,為行業企業提供標準化服務,開展相關的試點示范工作,積極探索研究智慧住區、智能家居綜合服務模式。第一屆智慧居住區分技術委員會由42名委員組成。
智慧居住區分技術委員會現已完成《物聯網智能家居 用戶界面描述方法》等國家標準,《智慧住區建設評價標準》《智慧社區及家庭網絡平臺建設標準》《國家智能化養老基地建設標準》團體標準的制修訂任務,正在開展《既有建筑節能改造智能化技術要求》等國家標準編制工作。
(2)全國信息技術標準化技術委員會(SAC/TC 28)。
全國信息技術標準化技術委員會(簡稱“全國信標委”),原全國計算機與信息技術處理標準化技術委員會,于1983年成立,是在國家標準化委員會和工業和信息化部的共同領導下,從事全國信息技術領域標準化工作的技術組織,對口ISO/IEC JTC 1(除ISO/IEC JTC 1/SC 27外)。
全國信息技術標準化技術委員會主要負責全國信息采集、表示、處理、傳輸、交換、描述、管理、組織、存儲和檢索的系統和工具的規范、設計和研制等專業領域標準化工作。
全國信息技術標準化技術委員現已制定了《建筑及居住區數字化技術應用》(系列標準)、《社區信息化》(系列標準),并制定了軟件工程、識別卡、數據通信、電子政務、大字符集、家庭網絡平臺、RFID等信息技術國家標準。
(3)全國公共安全基礎標準化技術委員會(SAC/TC 351)。
全國公共安全基礎標準化技術委員會于2008年成立,主要負責公共安全基礎性、通用性和綜合性要求(不涉及公安等行業)等領域的標準化工作。
全國公共安全基礎標準化技術委員會圍繞公共安全基礎和應急管理的標準制定,規范了我國公共安全和應急管理工作,促進了公共安全和應急管理的科學發展,已完成了《城鄉社區網格化服務管理規范》標準的制定。
(4)智能樓宇控制標準工作組(SAC/TC 426/WG1)。
智能樓宇控制標準工作組于2016年由全國智標委批準成立,組長單位由復旦大學信息科學與工程學院承擔,主要圍繞智能樓宇物聯網應用設計、智能樓宇控制信息安全、新一代智能樓宇控制數據通信協議及信息互聯互通、智能樓宇控制溯源管理等方面開展國際標準化、國家標準制修訂、標準宣貫等工作。
智能樓宇控制標準工作組現已完成《中國智能建筑標準體系研究報告》《建筑自動化和控制系統 第6部分:數據通信協議一致性測試》國家標準編制工作及《建筑自動化和控制系統 數據通信協議》國際標準轉化工作等。
此外,智能樓宇控制標準工作組協助全國智標委開展了智能樓宇控制領域標準制修訂、課題申報、技術研討及智能樓宇控制的技術開發等工作。其中主要參與了住房和城鄉建設部建筑節能與科技司“以問題為導向,推動安全、節能技術在我國智能建筑領域的應用”課題。
(5)智能門鎖標準工作組。
智能門鎖標準工作組是全國智標委下屬分支機構,是由國內企、事業單位自愿聯合組織,經全國智標委批準成立,用于組織開展智能門鎖領域標準制定和研究活動的非營利性技術工作組織。
智能門鎖標準工作組匯集了芯片企業、系統集成商、門鎖企業、互聯網企業等,主要圍繞智能門鎖領域,開展國家標準的研制,以及產品認證、應用推廣、試點示范工程建設等工作,有效推動了智能門鎖行業健康有序發展。
主要工作內容包括:①提出針對智能門鎖領域相關標準制定、項目修訂和相關標準研究課題的建議;②開展相關標準的起草、意見征求和審查協調等標準的制修訂工作;③開展相關標準在國內外的研討、宣貫、咨詢、服務、培訓及第三方認證等活動,推動相關標準的有力實施;④開展與對口的國際標準化組織的交流與合作,推薦、提交相關國際標準的提案;⑤受全國智標委委托,辦理有關事務。
(6)綠色智慧社區標準推廣中心。
綠色智慧社區標準推廣中心是全國智標委下屬分支機構,秘書處單位由青島海納云科技控股有限公司承擔,致力于為全國智標委在綠色智慧社區領域提供標準、技術和應用支撐,圍繞市場應用開展需求調查、技術研究、參與標準制定和推廣、平臺建設、社區平安和諧機制共建、試點和示范工程建設等促進行業發展的基礎性工作。以論壇、研討會、標桿示范社區落地等建設及推廣形式,促進全國開發商、物業企業及美好生活產業集群共同推進綠色智慧社區國家標準的實施和建設。
主要工作內容包括:①研究符合中國國情的綠色智慧社區領域技術架構和標準體系的建議;②參與綠色智慧社區領域技術標準制定和推廣;③與各標準推廣中心進行溝通銜接并做好平臺建設、社區平安和諧機制共建、試點和示范工程建設等促進行業發展的基礎性工作;④負責相應全國標準推進工作。
(7)智慧物業應用推廣中心。
智慧物業應用推廣中心是全國智標委下屬分支機構,秘書處單位由深圳住房和城市建設發展研究中心承擔,支撐建筑及居住區信息化標準研制工作,探索智慧物業運營新模式,引導行業健康有序發展。
智慧物業應用推廣中心將廣泛吸收智慧社區、智能物業管理、智能家居等領域成員單位,充分發揮成員單位的力量和專家智慧,共同推進我國智慧物業的發展。通過調研、分析和總結全國各地物業管理行業、物業服務企業和生態鏈相關產業的現狀及發展趨勢,形成具有行業影響力的、權威性的綜合報告。以推進智能建筑及智慧住區示范項目為突破口,開展智能門鎖信息安全等應用推廣,推進智慧物業試點示范項目的實施。發揮物業服務相關行業組織的優勢,組織成員單位面向相關行業領域進行標準宣貫和經驗交流研討會,對我國智慧物業工作及相關標準進行宣貫及應用推廣。
通過研討會、論壇、試點示范項目參觀交流等活動,在全國智標委、試點項目和相關產業鏈之間發揮橋梁紐帶作用,提升全國智標委智慧物業應用推廣中心的社會影響力和行業凝聚力。
2.物聯網標準體系
物聯網標準體系的建立遵照全面、明確、兼容、可擴展的原則。在綜合分析物聯網應用生態系統設計、運行涵蓋領域的基礎上,將物聯網標準體系劃分為六大類,分別為基礎類、感知類、網絡傳輸類、服務支撐類、業務應用類、共性技術類。物聯網標準體系總體框圖如圖1-3所示。
1)基礎類標準進展
一般基礎類標準屬于物聯網標準體系的指導性文件,負責規范指導物聯網通用系統體系結構、數據體系結構設計、技術參考模型等。一般基礎類標準也是物聯網標準體系的頂層設計,包含了體系結構和參考模型標準、術語和需求分析標準等。
在物聯網的總體架構方面,國際電信聯盟(ITU)提出了泛在網(USN/UN)的概念,并成立了SG20工作組專門從事物聯網標準工作,ETSI對M2M體系架構進行分析,ISO/IEC對物聯網、傳感網相關的術語和架構進行了研究。不同的標準組織針對不同的概念和對象進行了研究,從不同的角度規范了物聯網術語和框架。物聯網基礎類標準如表1-1所示。

圖1-3 物聯網標準體系總體框圖
表1-1 物聯網基礎類標準

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2)感知類標準進展
感知類標準是物聯網標準工作的重點和難點,它是物聯網的基礎和特有的一類標準,感知類標準要面對各類被感知的對象,涉及信息技術之外的多種技術,由于復雜性、多樣性、邊緣性、多領域性造成的難度是很突出的,其核心標準亟待突破。感知技術是物聯網產業發展的核心,目前感知類標準呈現小、雜、散的特征,嚴重制約物聯網產業化和規模化發展。感知類標準主要包括傳感器、多媒體、條碼、射頻識別、生物特征識別等技術標準,涉及信息技術之外的物理、化學專業,涉及廣泛的非電技術。當前主要相關的標準組織包括ISO、國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)、EPCglobal、IEEE、電子標簽工作組等。物聯網感知類標準如表1-2所示。
表1-2 物聯網感知類標準

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3)網絡傳輸類標準進展
物聯網網絡傳輸類標準包括接入技術和網絡技術兩大類標準,接入技術包括短距離無線接入、廣域無線接入、工業總線等,網絡技術包括互聯網、移動通信網、異構網等組網和路由技術。網絡傳輸類標準相對比較成熟和完善,在物聯網發展的早期階段基本能夠滿足應用需求。為了適應在特定場景下的物聯網需求,國內外主要標準組織展開了針對物聯網應用的新型接入技術和優化的網絡技術研究,并取得了一定的成果。物聯網網絡傳輸類標準如表1-3所示。
表1-3 物聯網網絡傳輸類標準

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4)服務支撐類標準進展
物聯網服務支撐類標準包括數據服務、支撐平臺、運維管理、資源交換標準。數據服務標準是指數據接入、數據存儲、數據融合、數據處理、服務管理等標準。支撐平臺標準是指設備管理、用戶管理、配置管理、計費管理等標準。運維管理標準是指物聯網系統的運行監控、故障診斷和優化管理等相關標準,也涉及系統相關的技術、安全等合規性管理的標準。資源交換標準是指物聯網系統與外部系統信息共享與交換方面的標準。
目前,海量存儲、云計算、大數據、機器學習、面向服務架構(Service-Oriented Architecture,SOA)等技術標準可為物聯網應用支撐提供幫助,但針對物聯網應用的支撐標準需求分析及現有標準評估工作尚處于探索階段。現有的標準組織對數據接入、設備管理、運行監控方面有相關的研究,但缺乏對系統合規性,以及除上述管理外的管理研究。在我國,為了推動物聯網信息資源共享和交換,已經開始進行物聯網資源交換標準的相關研究。服務支撐類標準如表1-4所示。
表1-4 服務支撐類標準

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5)業務應用類標準
物聯網業務應用標準具有鮮明的行業屬性,需要按照行業需求和配置推進。由于物聯網涉及的行業眾多、行業發展不平衡,現在缺失多的是行業應用標準,導致物聯網建設達不到最終應用的要求,這也是直接影響物聯網發展的主要因素。由于缺失標準,物聯網面臨豎井式應用、重復建設等問題。當前的物聯網應用呈現小、雜、散的特點,迫切需要規范與標準化。發展物聯網業務應用標準采取從國情出發,兼顧國際適用的方針。國家非常重視物聯網業務應用標準的建設,已經在公安、醫療、環保、農業、林業、交通6個行業開展先行的標準建設試點,有望在不久的將來取得顯著的突破。物聯網業務應用類標準如表1-5所示。
表1-5 物聯網業務應用類標準

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1.1.3 物聯網的應用領域
1.M2M物聯網應用高速增長
作為物聯網行業應用標志的M2M連接數量迅速增長,從應用市場來看,公共安全、交通運輸、工業控制、智能建筑等萬億級垂直行業市場正在全面興起,可穿戴設備、醫療衛生、家居等消費市場遍地開花。
2.工業物聯網成為新一輪焦點
物聯網是實現制造業智能化改革和國家競爭優勢轉換的關鍵技術基礎,以德國工業4.0所確立的信息物理系統(Cyber-Physical Systems,CPS)和美國工業互聯網為代表,正在加快全球生態構建,加速展開產業布局。在政府層面,美國和德國推動了CPS體系的發展,大力推動行業中相關標準、通用技術和產品在該領域的研發及推廣應用,成立指導小組、改善基礎設施、建立研究和創新機構。在企業層面,工業和信息通信技術領域的領先企業正在加速工業數據云平臺、工業數據連接和管理、工業網絡和新型工業軟件等方面的技術、標準、測試和解決方案的研發和使用,重點推進工業物聯網應用實施,并擴大到能源、醫療、交通等多個領域。
3.智能可穿戴設備出現爆發式增長
移動物聯網與互聯網形成從芯片到終端、操作系統的全方位融合,并依托于開源的軟件和硬件,掀起了全球性的智能硬件創新浪潮,可穿戴設備成為物聯網發展最快和最具創新性的領域之一。可穿戴設備按照佩戴的身體部位可以分為頭部設備、腕部設備、腰部及以下的輔助類設備;按照主要應用領域分為醫療領域,如監測血糖、血壓和心率的可穿戴設備;健康保健領域,如運動監測的可穿戴設備。
4.智能家居成為競爭的重點
谷歌、蘋果等互聯網企業,高通、英特爾、思科、三星等信息通信技術企業,以及ABB、博世等工業企業均加快推進智能家居的布局,推出了智能家電、智能家居等一系列創新產品。創新產品可與智能手機、可穿戴設備等智能終端和移動App應用進行充分互聯和集成,實現協同化、服務化、智能化和個性化發展。
5.全面支撐智慧城市
物聯網成為各國智慧城市發展的核心要素,廣泛應用于城市管理、節能減排、能源管理、智能交通等領域,“前端設備智能化+后端服務平臺化+大數據分析”成為一種普遍模式。智慧城市中物聯網應用呈現兩大特點。
第一,智慧城市通過物聯網應用采集匯聚海量感知數據,依托城市綜合管理運營平臺進行大數據分析,實現對城市運行態勢的精確掌握和智能管理。國際智慧城市建設的一個重要方向就是打破傳統物聯網應用小而分散的特點,構建多種應用互聯互通、海量數據采集匯聚共享的智慧城市綜合性管理平臺。西班牙巴塞羅那智慧城市平臺,可將環境和生活質量、水資源管理、能源、交通等多個領域的傳感數據進行綜合分析處理;西班牙桑坦德“城市脈搏”項目智慧城市平臺的搭建,采集匯聚“人體傳感器”和遍布全城的傳感器數據,各類應用程序通過API調用平臺的大數據處理能力,利用移動App提供生活服務和城市管理。
第二,國際智慧城市建設重點推進物聯網技術在城市重要基礎設施管理方面的應用,如提升交通、能源等重點領域服務能力,促進城市綠色、低碳發展。在電力領域,物聯網感知與國家電網、分布式電源等基礎設施深度融合,實現能源生產消費全流程實時監測及預測預警,如英國布里斯托的3e住宅項目通過物聯網對家庭能源消耗的實時監管與控制,集成了太陽能等可再生能源,實現二氧化碳排放減少、能源節省;在交通領域,利用物聯網建設“人—車—路”高效協同的互動型基礎設施,利用網絡互通的控制中心、充電樁、收費點等基礎設施,為使用者提供隨時隨地繳費、交互式地圖導引等服務。如德國法蘭克福正在開發多場景交通導航系統,基于對各種交通設施地上地下全面立體的感知和定位,實現行人、公共汽車、出租車、私家車、火車等交通工具的協同高效出行。
1.1.4 物聯網產業現狀
近幾年,在國家政策有力扶持和產業技術創新推動下,物聯網發展勢頭強勁,圍繞著北京—天津、上海—無錫、深圳—廣州、重慶—成都各具特色的四大核心產業集聚區,在交通、健康、安全、節能等領域涌現出一大批龍頭企業,物聯網第三方運營服務平臺崛起,產業發展模式逐漸清晰。
1.物聯網產業鏈
從元器件到設備、軟件產品到信息服務,物聯網產業鏈結構是非常完善的。物聯網每個功能層都涉及從元器件產品和硬件設備,再到軟件產品和系統方案及行業系統的運維服務。一般認為,較為完整的物聯網產業鏈主要包括芯片與技術提供商、應用設備提供商、軟件與應用開發商、運營及服務提供商、網絡提供商、系統集成商六大環節。
1)芯片與技術提供商
芯片與技術是物聯網產業發展的基礎上游市場,主要包括核心芯片設計和生產商,如RFID芯片(包括電子標簽、二維碼等技術應用)、傳感器芯片、系統芯片等。目前,在該領域我國的技術水平與發達國家還存在差距,尤其在高端市場差距較大。
2)應用設備提供商
物聯網應用設備主要是感知層的末端設備,并具有一定的獨立功能。物聯網應用設備類型眾多,如傳感節點設備、傳感器網關等典型的末端網絡產品設備,以及傳感系統及設備、射頻識別設備、智能控制系統及設備等。我國物聯網產業發展的關鍵取決于感知層末端設備的制造和廣泛應用。
3)網絡提供商
在物聯網數據傳輸方面提供技術支撐和服務,包括互聯網、廣電網、電信網、電力通信網及其他網絡等。
4)軟件與應用開發商
物聯網的核心軟件如下。
(1)感知層相關的主要軟件產品包括微操作系統、實時數據庫、嵌入式操作系統、信息安全軟件、運行集成環境、組網通信軟件等。
(2)處理層相關的軟件產品包括網絡操作系統、數據庫、中間件、信息安全軟件等。其中,中間件是物聯網應用中較為關鍵的軟件,它是相關硬件設備和業務應用相連接的紐帶,通過初步加工傳感層采集來的數據,使得來自眾多采集設備的數據能夠統一。數據的統一便于信息處理與表達、使語義具有互操作性、實現共享,便于后續處理應用。傳感網中間件普遍分為兩類:一類是傳感數據采集中間件,主要完成傳感數據在硬件設備的采集、過濾與合并;一類是傳感數據管理中間件,主要完成傳感數據的存儲、訪問、聚合與維護。目前,IBM、Oracle、EPCglobal、SAP等廠商和研究機構都在傳感器中間件方面加大投入,中間件研究成為競爭的焦點。
(3)行業解決方案提供商是應用和服務于各領域、各行業的系統軟件企業,并用于提供各種解決方案。目前,圍繞智能電網、智能物流、智能交通、智能家具、智能環保、金融服務、公共安全、醫療衛生、國防軍事等領域的物聯網應用,根據不同行業應用特點,需要提出個性化的解決方案。
(4)系統集成商是圍繞客戶需求,集成物聯網的軟、硬件及網絡,為客戶呈現一個完整解決方案的廠商。部分系統集成商除了提供行業解決方案,還提供軟件產品。
(5)運營及服務提供商是指各領域、各行業物聯網應用系統的專業運營服務商,為客戶提供統一的終端設備鑒權管理、計費等服務,實現終端接入控制、終端管理、業務運營管理、行業應用管理、平臺管理等服務。
2.物聯網產業現狀
1)各級政府大力支持
國務院和各部委持續推進物聯網相關工作,從頂層設計、機制體制等多個方面持續完善政策環境。為強化決策支撐和統籌協調能力,國家建立了物聯網發展部際聯席會議制度及物聯網發展專家咨詢委員會。先后出臺了物聯網“十三五”發展規劃、《關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》,進一步明確了物聯網的發展目標和思路,提出了物聯網發展十項專項行動計劃及具體任務。除此之外,在國家發布的《關于促進信息消費擴大內需的若干意見》(國發〔2013〕32號)中也提到要推動物聯網產業發展,重點支持智能傳感器等新興產業發展。在《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》(發改高技〔2014〕1770號)中要求重視物聯網在智慧城市發展中的重要作用。國家出臺的多項政策均有助于提高產業信心、推動產業發展。
地方政府積極推出人才優待、稅收優惠、土地優惠、專項資金扶持、政府購買、產業聯盟協調等各種政策措施,營造物聯網產業發展環境,推動產業發展。如近年來上海僅市級財政支持金額超過3億元,物聯網相關項目超過150個,主要涉及技術研發、應用示范、產業化、公共服務平臺等領域,帶動社會資金投入高達50億元。重慶政府對物聯網產業發展高度重視,多措并舉,打造具有國際競爭力的重慶物聯網產業高地。
2)傳統領域擁抱物聯網
當前,物聯網以泛在感知、精益控制、數據決策等能力要素集的形式向傳統行業的上下游各個環節加速滲透、多維融合,促進產業升級和結構優化,推動新興業態不斷涌現。在工業制造領域,物聯網在產品設備監控管理、生產過程工藝優化、供應鏈管理、工業安全生產管理、環保監測及能源管理等環節得到廣泛應用。例如,工程機械行業通過使用GPS、傳感技術和M2M,實現了數百萬臺重工設備的在線狀態監控、故障診斷及后臺大數據分析,使傳統的機械制造智能化。在油田單井野外輸送原油過程中,利用無線傳感器技術實時監測溫度、壓力、溫控系統等,摒棄了傳統的人工監控方式,大量降低能耗。在農業領域,物聯網從田間地頭的耕種、施肥、灌溉,再到農產品的收割、晾曬、儲存等各個環節得到了廣泛的應用,如應用于農機定位耕種、測土配方施肥和智能節水灌溉等。物聯網的應用推動了田地耕種精準化、畜禽養殖高效化、園藝種植智能化,推進了現代農業經營方式和組織形態的形成。根據統計測算,有效應用物聯網系統后,可使總體經濟效益提高約10%,種植人員成本降低約50%;利用傳感技術自調節功能高精度地控制設施內環境,培育出高品質農產品,可使單位產品增值10倍左右。在能源領域,借助能源管理虛擬化,有效利用大數據建立動態能效模型,精確定位峰谷電力消耗量,實現錯峰調谷,此項技術應用在大型工業園區,單照明能耗優化這一項便可節省30%左右。
3)智慧城市全面依托物聯網
《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》(發改高技〔2014〕1770號)指出智慧城市在規劃、建設、管理及服務等環節要善于運用物聯網、大數據、空間地理信息集成、云計算等新興技術,從而促進了城市管理精細化、生活環境宜居化。近年來,我國智慧城市的建設如火如荼,項目建設的重點領域主要有公共安全、交通、醫療、社區、環保、地下管網監測、水務、教育等,項目多是依托于物聯網及其他新興技術的融合應用,以自動感知為基礎、數據采集為手段、智能控制為核心、精細化管理和精準化服務為目標,實現城市智慧化可持續的高質量發展。
物聯網被廣泛應用于公共安全、醫療、交通、教育、社區等領域,使民生服務在時間和空間上得到了延伸,極大地提升了服務的便捷性。在醫療方面,物聯網本著打造惠民可及的健康服務,疏通信息脈絡,活化醫衛資源,讓使用者通過網絡智能地連接醫療設備,方便快捷地獲取各種醫療健康服務;在智慧住區建設方面,物聯網助力住區服務模式創新,各地涌現“智慧民安”住區智慧養老、“服務零距離”“一刻鐘社區服務圈”等多種便捷式服務,有效提高了居民生活質量,提升了幸福感;在公共安全方面,利用物聯網技術實現動態實時的監測、預警和管控,時刻保障民眾生活環境的安全。物聯網應用示范工程——電梯運行安全監測信息平臺就是利用物聯感知技術有機整合了電梯監察、安全預警、應急處置與維保管理,重塑了電梯安全管理理念。
物聯網在數字城管、智慧交通、管網監測領域的應用極大地豐富了城市管理手段、強化了城市管理能力。在數字城管方面,規模化部署的物聯網設備大幅提升了城市運行監測能力。如北京市已實現了對城市運行的12個方面、316項指標(水、電、燃氣消耗等)進行監測和數據分析,大幅提升了城市管理精細化水平。在設施管理方面,物聯網感知采集城市部件的運行狀態,實時提供準確全面的信息,支撐著城市的規劃和管理。如太原全面整合通信、給水、排水、路燈、煤氣等地下管線資源,使用傳感器監測管線的物理量、化學量,減小事故發生概率,提升城市安全。在交通領域,利用物聯網技術實現對運營車輛全程跟蹤定位,有力支撐路況實時播報、擁堵預警預測和交通指揮調度。北京市在營運車輛上大面積安裝部署衛星定位設備,涵蓋了65%的公交車、近7萬輛出租車、客運車及危化品運輸車,實現了各類交通營運車輛的智能管理。
4)物聯網與移動互聯網融合
移動互聯網業務的快速發展帶動物聯網駛入規模化發展新階段。我國移動互聯網市場的繁榮和產業優勢,帶動物聯網發展勢頭強勁。物聯網通過移動互聯網應用開放的接口進行連接,借助移動互聯網的用戶優勢及接口開放的入口優勢,打造國民級物聯網應用。微信公眾號可通過開放的硬件接口連接各類智能設備,常見的有家居設備、兒童玩具、路由器、運動設備、可穿戴設備等,實現了廣大的微信使用者與智能設備之間的連接。在不到一年的時間里,微信平臺已接入硬件廠商達到2400多個,設備激活量達到2500萬臺。開通“微信運動”功能的用戶數已超過1000萬人,推動了運動手環規模化發展。
融合應用廣泛涉足養老、安全、家居、醫療健康等領域。在養老方面,移動App結合可穿戴式設備融合應用,可實現老人所在位置定位、異常情況報警、日常健康檢測及大數據分析等功能,協助養老機構解決老人走失找人難、老人遇險報警難、遇到問題追溯難等問題,并在部分養老機構開展示范項目。在安全方面,推出的兒童防丟設備受到家長們的歡迎,如360兒童衛士3個月銷售50萬臺,已更新到第三代產品。設備具有防走散、定位、安全區域報警等功能。孩子佩戴后,家長可通過手機App隨時了解孩子動態、確定孩子的位置。在家居方面,移動App發揮控制中心與數據匯聚中心的作用,一方面獲取通過各類傳感設備監測到的信息(溫度、濕度等),一方面作為遙控器反向控制各種家用電器(燈光、窗簾等),華為、小米等眾多企業已推出以智能手機為核心的智能家居解決方案。此外,個人健康管理、運動統計等與可穿戴設備的融合應用引發的流量占比越來越大。
5)產業多樣化、高速化發展
我國物聯網產業持續快速發展。我國的移動M2M連接數已超過2.49億個,占全球M2M連接數的45%,市場地位持續保持全球第一;我國M2M規模還將繼續擴展,預計到2022年達到29億個。當前,國家政策引導、行業應用示范、企業創新為物聯網發展創造了良好的環境,各類企業加快物聯網發展的布局和資源配置。
物聯網產業中,涌現出一批具有實力的領軍企業。深圳先施科技和遠望谷兩家企業在超高頻RFID、RFID讀寫器領域占國內1/3以上的市場份額,遠望谷和海恒在圖書館領域占國內80%的市場份額;海格電子推出的北斗導航GPS定位系統已在廣州實現了公務車的全面部署;南京聯創科技集團的汽車生活服務平臺已實現1000萬名車主的業務覆蓋;上海萬達信息公司推出基于物聯網的居民健康管理服務,在已部署區域的使用效果顯著,慢性病識別率提升了20%以上;上海儀電物聯技術股份有限公司計劃面向青浦產業園區600家工業企業提供合同能源管理服務,電力節能效果顯著;重慶城投金卡信息產業股份有限公司專注于在電子車牌領域的發展,已有17年的積累;成都鼎安華物聯網工程應用有限公司通過安全生產綜合監管信息平臺接入200家危險源企業。
第三方運營平臺嶄露頭角,物聯網即服務漸成主流。經過多年的發展,物聯網第三方運營平臺持續不斷地整合各類要素形成健康有序的發展局面,平臺化、服務化的發展模式逐漸清晰,初步形成“政府公共服務+市場增值服務”的可持續運營模式。交通、節能、安全、健康等領域的運營平臺發展迅猛,平臺相關的建設者、運營者也因市場發展需要成長為龍頭企業。如成都的重大危險源安全監管信息平臺、重慶的車輛信息管理平臺、重慶南岸區的“兩客一危”車輛一級管理與服務平臺、南京的車聯網平臺、上海的物聯網健康公共服務平臺和居家養老公共服務平臺等。
互聯網企業成為物聯網發展的重要新興力量。我國互聯網巨頭紛紛以投資、戰略合作、產品、服務等多種手段進駐物聯網市場,在多個領域積極布局和拓展業務,成為我國物聯網發展的一大特色。如在智能家居領域,阿里巴巴與美的合作,致力于實現智能家電的遠程控制管理;小米、百度、360、迅雷等互聯網企業,圍繞智能路由器打造智能家居的生態圈,并推出了智能攝像頭、智能插座、智能燈泡等智能家居周邊設備。在車聯網領域,百度推出了車聯網產品CarNet,完美結合車載系統與用戶智能手機;阿里巴巴與上汽集團合作,依托電商平臺和大數據處理技術,梳理車主價值鏈,打通物流、資金流和信息流;騰訊與中國人保、殼牌達成戰略合作,成立了“i車生活平臺”,共同打造一站式汽車生活服務。國內百度、阿里巴巴、騰訊三大互聯網企業均在智慧醫療領域投入大量資金,以多種形式開展互聯網醫療服務。此外,在智能可穿戴設備領域,小米以20%市場份額位居全球第二,360推出的兒童安全類可穿戴產品也取得了不錯的反響。
公共服務平臺和創新載體開始發揮支撐作用。面向產業,科研機構、產業聯盟、龍頭企業紛紛搭建公共服務平臺,提供設備管理、共性技術研發、標識管理等公共服務。由中國科學院計算機網絡信息中心、工業和信息化部電子科學技術情報研究所、工業和信息化部電信研究院和中國物品編碼中心聯合建設的國家物聯網標識管理公共服務平臺,已經為食品溯源、農業、交通、家居、林業等多個重點行業的上百家企業提供服務。由上海物聯網中心建立的物聯網共性技術研發公共服務平臺已初具規模,包括微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)集成制造技術平臺、無線通信節點極低功耗共性技術開發平臺、短距離無線通信關鍵技術測試平臺等。中國移動自主開發了物聯網設備云OneNET和業務管理平臺,對外開放接口,提供設備管理、客戶卡管理等服務。
6)形成四大產業聚集區
從空間分布來看,我國已初步形成分別以北京—天津、上海—無錫、深圳—廣州、重慶—成都為核心的環渤海、長三角、珠三角、西部地區四大區域集聚發展的總體產業空間格局。各產業集聚區相互獨立、各有特色,產業領域和公共服務基本保持協調發展,集聚區域研發機構、公共服務等配套體系完備。
(1)渤海區域。
渤海區域以北京為核心發展,由于經濟、位置、科技等優勢明顯,產業研究資源豐富,形成我國物聯網產業研發、設計、運營、公共服務平臺等領域的龍頭。
(2)長三角區域。
長三角區域以上海—無錫雙核心發展,屬于我國物聯網最早起步的區域,其產業規模在國內也是最大的,尤其是在無錫建設的“感知中國”中心,集聚了大批物聯龍頭企業。
(3)珠三角區域。
珠三角區域以深圳為核心,發揮傳統電子產品制造優勢,形成以物聯網產業制造、軟件、系統集成等引領的重要基地。
(4)中西部區域。
以重慶—武漢為代表的中西部區域,緊抓物聯網產業發展的窗口期,在傳感器、軟件、信息服務等領域發展迅猛,成為第四大產業基地。
產業集聚各有特色。長三角區域是我國經濟發展最活躍、創新能力最強、開放程度最高的區域之一,其物聯網產業在全國也處于領先地位,在傳感器、芯片等基礎環節具有較強的產業積淀,特別是在新型MEMS力敏傳感器的研發和產業化方面一枝獨秀,依托高鐵城市群聯動效應,整體產業匯集力較強;珠三角區域市場化程度最高、產業鏈條銜接最為緊密,各環節對市場的感應程度較為明顯,市場轉向靈活。深圳匯集了遠望谷、國民技術、先施科技等一批龍頭企業,在傳感器、無線傳感網絡和微機電領域,發展了近600家企業;在國內超聲波傳感市場,廣州奧迪威成功取代了國外品牌;在工控、汽車電子等領域受到市場的高度認可。西部地區發展平穩,重慶通過地方立法以保障推行電子車牌試點工作,全市車輛全部實現了標簽安裝;成都集聚了一批研發機構、企業,以新區為基點出臺優惠政策,以中移物聯為核心形成產業聚集,開展基于RFID的區域行業應用,效果突出。北京地區則主要依靠資源優勢與京津冀區位優勢,以集成和模式創新為主發展物聯網產業。
東、中、西部及沿海地區均根據自身優勢、市場環境和產業基礎發展相應的物聯網典型示范應用,其中,長三角地區在節能環保領域與區域智能交通應用方面較為突出,如上海浦東軟件園、上海中心大廈等建筑節能管理項目相繼落成,分期國產化已提上日程;西部地區RFID應用成熟并廣泛推廣;重慶市智能交通物聯網大數據服務平臺、成都重大危險源安全監管信息平臺已平穩運行;我國無源超高頻RFID的涉車應用規模較大,在全球處于領先地位,其中重慶無源超高頻RFID的涉車綜合應用規模為全球最大。
沿海地區面向港口物流等區位特征的應用效果明顯,我國已建成跨國進出境貨物質量管理、溯源服務、第三方進出口商品溯源鑒別、智能電子標簽免檢通關等物聯網應用平臺。此外,沿海地區的企業資本運作、創新更為活躍,應用市場化程度優于中西部地區,對市場的信心普遍較強,技術和應用更易于貼近市場需求。