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管窥物联网《蓝皮书》

木马童年 2019-6-10 04:15 23 0

  编者按:2010年10月,《中国物联网产业发展年度蓝皮书(2010)》在无锡发布,该书由中国物联网研究发展中心(筹)、中国科学院物联网研究中心、江苏中科物联网科技发展有限公司联合出版,《蓝皮书》包括环境篇、概 ...

  编者按:2010年10月,《中国物联网产业发展年度蓝皮书(2010)》在无锡发布,该书由中国物联网研究发展中心(筹)、中国科学院物联网研究中心、江苏中科物联网科技发展有限公司联合出版,《蓝皮书》包括环境篇、概述篇、产业篇、应用篇、技术篇、战略篇、展望篇、附录篇等内容,共二十章、二十多万字,对物联网产业进行了全面系统的阐述。本报将对该书作做节选,以飨读者。 中国论文网 https://www.xzbu.com/8/view-1074527.htm  

交叉学科之困

中科院“创新2050:科学技术与中国的未来,中国至2050年信息科技发展路线图”描述了物联网的发展路线图,其中提到了以下几个重点要素。

多学科交叉。传感网是典型的多学科交叉的综合研究,涉及到计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多领域,由于学科的交叉融合和相互影响,使得许多技术趋势成为可能,例如生物技术将极大地依赖于在芯片实验室里做分析的实验设备以及生物信息学的进步;微机电系统、智能材料和新材料将使普遍设置的低成本小型传感器成为可能;工程师将日益转向生物学家,理解生物体如何解决涉及自然环境的问题;这些“仿生物”的努力,把来自天然的最好的解决办法与人造的元件结合起来,能够开发出比现存生物体更好的系统。基础支撑技术的发展又可以进一步推动传感网/物联网的进步。

RFID技术。作为典型的传感网络应用的RFID是未来信息存储提取和处理的主流技术,越来越多的国际性大公司已经加入到这种技术的开发研究中,在近几年显现出大规模发展的态势,RFID受市场关注的程度不亚于任何一种新兴技术,该技术的发展使得服务器的客户端设备数量快速增加。

三维立体传感网。通过在所有道路、建筑、水域、危险地区和空间构成三维立体传感网络,建立具有强大计算能力的分布式监控预报中心,能够提前预测到台风、大雨、洪水、森林火灾等自然灾害和人为突发事件的发生和演变,迅速决策和处置,从而大幅度减少自然灾害和人为突发事件造成的损失。传感网络还可以在节能减排和智能家居等方面发挥作用。

大规模实时传输。传感网在大规模实时信息获取、协同感知、高抗毁性、微型灵活部署等方面具有明显优势,将成为实现“安全、可靠、智能”的路网智能交通和城轨交通安全的重要支撑技术之一。传感网络的发展可以在动态复杂环境下实时、协同地获取路况、车况和驾驶员的状态信息,形成全局、综合的决策、判断,来预防和处理交通事故的发生,提高道路利用率,以及准确、实时地监测突发事件,增强应急事件的协同处理能力。进一步发展的“尘埃”型传感器/执行器,可嵌入物流世界的各个领域,实现网络信息空间与物理世界的融合。

关注基础理论

物联网涉及从信息获取、传输、存储、处理到应用的全过程,材料、器件、软件、系统、网络各方面的创新都会促进物联网的发展。

在推进物联网的过程中需要发展微纳米智能集成传感器和低功耗、高性能芯片;要关注微电池与储能技术、能量采集技术、智能化能源管理技术;网络方面,要使多种接入方式兼容,创造新型安全、可靠异构的网络架构,以及满足低成本、可互动、模块抽象化等功能的开放式中间件平台。

软件方面,可重点关注低功耗微型OS,以及具备自优化、自配置、自愈功能分布式自适配软件,信息处理与应用软件,行业应用业务模式等。

欧盟《物联网研究路线图》将物联网研究分为十个层面:

1. 感知:ID发布机制与识别;

2. 物联网宏观架构;

3. 通信(OSI物理与链路层);

4. 组网(OSI网络层);

5. 软件平台、中间件(OSI网络层以上);

6.硬件;

7. 情报提炼;

8. 搜索引擎;

9. 能源管理;

10. 安全。

中科院“创新2050:科学技术与中国的未来,中国至2050年信息科技发展路线图”指出物联网典型的问题包括:网络规模在不断扩大,接入系统也在增加,异构网络结构复杂度不断提升,同时作为一项新兴的技术,物联网还需要在非常有限的资源条件下满足低成本、绿色节能、用户和环境友好、用户为中心、高效等极端要求。

发展传感网面临着布尔代数和连续代数共存的难题,需要高效实用的不确定性推理、先进的复杂系统理论、异构网络理论,对物理世界的新型感知机理提出了很高的要求。对于传感网,协同与控制理论等是重点需要发展的基础理论。

跨过五道坎

尽管国内物联网相关工作推进比较快,但物联网产业化发展仍然面临巨大挑战,还存在如下问题:

1.物联网正处于产业发展初期,仍有许多瓶颈等待突破,特别是缺乏统一标准体系和成熟商业模式,被看做是制约发展的关键要素;

2. 作为新概念、新技术,物联网产业化推进缺少国家级的产业战略谋划,需要成立高级别官产学研联盟组织引导;

3. 研究机构数量众多,大多要么侧重基础理论,与应用需求相距较远,缺乏大规模工程实践牵引;要么侧重工程,与中小型企业同质化,重复性工作居多,难以全面迅速推广,缺乏盈利的商业模式;

4. 缺乏具有系统综合解决方案集成能力的龙头企业,中小型企业居多,小杂散;

5.基础和核心技术仍然需要加大投入。

物联网发展谏言

发展物联网产业,首先要通过政府引导,全社会参与,鼓励民营资本进入,造就一大批科技型中小企业群;其次,应结合我国低成本信息化的特点,选取若干与可持续发展、资源、安全、新媒体等相关的行业为切入点,围绕需求,开展核心技术公关和技术集成研发,进行技术示范、探索发展途径;再次,应结合节能、降耗、绿色、低碳、低成本、智能的发展战略和地方需求,利用物联网络技术实现传统产业的升级换代,由政府支持开展感知、控制、网络、系统技术研究,选取特色行业进行应用示范;最后,可通过示范、政府采购和新产业发展拉动内需,扶持本土企业,避免买进一个无内生能力的信息化。

在发展策略上,应采取政府主导、市场运作,以应用为先导,兼顾军用需求和民用市场。在发展前期,以满足军用需求为主带动民用市场的开拓;民用市场的开拓则应以应急安全、环境监控、政府综合信息网为切入点,逐步在如电力、石油、环境、能源等领域应用推广,还需注重不同应用平台的建设以及相关增值服务的研究。

我们在发展物联网的过程中一定要坚持以应用牵引,结合中国国情来发展适合我国发展水平的低成本、绿色、开放平台、高可靠的物联网,走一条有中国特色、能带动国内核心技术企业发展的低成本信息化道路。

我们已经在国际标准制定方面获得有份量的发言权,未来应当以应用为导向开发具有自主知识产权的核心技术,制订我国相关的协议标准,广泛开展国际合作。利用我国的巨大市场影响国际标准的制定,将有助于提高我国在国际标准竞争中的筹码,影响并参与国际标准的制定,使其朝着对我国有利的方向进行。

国家要给予政策扶持,鉴于国际上的竞争态势,应由国家根据不同应用特点,为物联网划出专用或共用的频率资源。可以由国家给予物联网产业类似软件产业、集成电路产业的相关优惠政策。官产学研各司其职,培育需求,应用研究和核心技术研究并重。

物联网的普及需要商业模式的创新,物联网未来要渗入到每一个行业,进入到相关业务中去,而商业模式方面每个行业都不相同,但物联网特别适合创业型企业或中小企业,为其提供了创新的机会。目前物联网在行业应用上的示范成本相对较高,但是在得到广泛的应用并形成规范后,价格会逐步下降。作为一项新的技术,物联网目前在一定程度上还需要政府进行产业引导。

  

图说物联网

中国传感器的主要应用领域及份额

整体上来看,我国传感器产业处于初期发展阶段,基础传感器芯片研发生产薄弱、企业规模偏小、技术标准缺乏、应用领域不广、层次偏低。作为构成物联网的基础单元,目前国内传感器芯片90%靠进口。未来几年主要靠进口的局面尚不能扭转,但三年后国产芯片可达30%。

软件细分领域份额

嵌入式软件2009年达到1674亿,但以基于中低端应用为主,嵌入式操作系统、数据库和开发工具等平台软件中,国外品牌占据了绝对优势。

嵌入式应用软件缺乏产业链协同,没有完全形成系统产业链,产品标准化、市场化、专业化和社会化程度较低,软硬件同步研发能力弱。

2009年软件产业收入9513亿元,同比增长25.6%。其中系统集成收入2203亿元,同比增长23.7%

软件核心能力不足,处于产业链的低端,利润率仅为10%左右。

中国RFID应用份额示意图

2009年中国RFID应用份额,证照防伪45.2%;电子支付24.9%;出入控制15.9%;仓储物流6.4%;物品追踪等其它7.6%。

中国RFID应用情况

RFID应用领域不断拓宽,但仍以局部的闭环应用和政府主导项目应用为主,跨行业、跨部门、应用链长的应用相对较少。RFID产业链虽已初步形成,但技术和企业实力与发达国家仍有差距,超高频、有源RFID等未形成整体产业能力;标签芯片自主知识产权贫乏,RFID中间件产品有较大差距。

RFID应用领域不断扩张,市场规模也在不断扩大。在食品安全、药品安全领域,去年一年就对200多个制药厂实施了RFID的管理,直接涉及民生改善,惠及百姓的生活。

(以上各图数据来源:网舟咨询;数据整理:中国物联网研究发展中心)

2010年中国物联网主要行业应用市场规模及份额(亿元)

中国的物联网产业是全球物联网产业的重要组成部分,并且正面临大发展的历史机遇。以安防、家居、电力、交通、医疗、物流等为代表的一些国民经济重点行业开始逐渐接受物联网概念,采用物联网相关技术和产品,应用于行业的生产、服务各个环节。

数据整理显示:2010年国内物联网主要行业应用中,安防(安全防护、防入侵、智能家居)、电力、交通3大行业位居前列。安防行业的应用遥遥领先,占据了接近一半的市场份额(43%),规模接近900亿元。其中,智能家居占26%,规模超过500亿元;网络视频监控市场也是其中一个重要应用领域,占到15%的市场份额。电力行业和交通行业是掌握国民经济命脉的重要行业,其物联网应用也获得了较快的发展,市场份额分别达到15%和9%左右,市场规模分别为大约300亿元和190亿元。重要的应用行业还包括物流、医疗、手机支付等,并正在逐渐渗透到其他各行业和经济领域。

物品编码助力产品质量追溯

■ 本报记者 许泳

由中国物品编码中心主办的“2010物联网与产品质量追溯论坛”于11月10日在北京展览馆召开,本次论坛主题为“物品编码助力产品质量追溯、质量提升服务大质检”。来自全国的食品、零售、物流及物联网领域的企业、系统集成商以及中国物品编码中心分支机构的代表,系统地介绍了以商品条码为基础的统一标识系统在我国产品追溯中的重要作用,并围绕物联网发展、产品质量追溯以及相关技术标准和行业应用等主题进行了全面的剖析和深入探讨。

食品、医疗卫生领域利用条码成功进行产品追溯,为我国开展产品质量安全追溯提供了典型的示范案例。目前,在食品安全追溯领域,中国物品编码中心建立了新疆哈密瓜、四川茶叶、山东蔬菜、海产品、肉制品等十多个食品质量追溯系统;医疗卫生领域,中国物品编码中心在全国广泛建立了药店条码自动扫描结算系统,在上海建立了植入性医疗器械追溯监管系统,在浙江、青岛等地建立了医药物流管理系统;物流领域,在深圳、浙江等地实现了全球统一标识系统在国际货运及储运配送中的应用;服装领域,上海、深圳等地开发完成了编码标识技术在服装行业的示范应用;此外,上海、山东等地开展了全球统一标识系统在建材家具领域的推广应用试点工作。

商品条码技术实现了由最初的零售扫描结算向产品追溯全过程的广泛应用,极大地促进了我国商业流通领域自动化水平的提高,同时也为各级政府部门进行产品质量安全追溯提供了必要的技术支撑。

全国质检系统继2009年成功启动 “质量和安全年”活动后,于2010年在全系统内开展了丰富多彩的质量提升活动。此次物联网与产品质量追溯论坛作为中国物品编码中心质量提升活动的一项重要内容,同时也是“2010物品编码宣传周”的一项主要活动。在宣传周期间,中国物品编码中心还将举办一系列宣传活动,包括同期举办的第十七届国际自动识别技术展览会设立的质量提升活动主题展区、召开商品条码质量提升座谈会等。

据了解,自2003年起国家质检总局批准实施“中国条码推进工程”以来,中国物品编码中心通过推进工程项目,在全国广泛建立了应用示范试点,内容涵盖食品、医疗卫生、家具建材、条码检测、特种设备管理、移动商务、电子政务、动物射频管理等多个领域。条码技术应用开始逐渐从商业零售业向运输、物流、服务等领域拓展,物品编码与自动识别技术应用的深度和广度在不断拓展。

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