物联网:数万亿元级战略性新兴产业
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物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后信息技术深度应用的又一重要领域,必将掀起新一轮信息产业浪潮
国际金融危机爆发以来,“物联网”一词引起了社会广泛关注。目前,物联网已被国家有关部门列入战略性新兴产业加以研究推进。
一些地方政府高度重视物联网产业发展,纷纷制定物联网产业发展规划,指导物联网产业发展。有的成立物联网产业联盟,为促进物联网协同创新和应用奠定良好基础;有的成立物联网国家示范区和技术研发中心,促进物联网产业化进程。
什么是“物联网”
目前关于“物联网”概念和内涵的认识大致可以分为以下五种观点。
第一种观点认为,物联网是把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。这一观点最早由MIT的Kevin Ashton于1998年提出,其实质上是认为物联网等于RFID技术加互联网,目前欧美等国仍沿用这一观点。
第二种观点认为,物联网=传感器网络。主要是指由各种传感器节点组成的自组织网络,能够通过传感器节点之间的协作实现进行时地监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对信息进行传输和处理。
第三种观点认为,物联网=传感网+互联网。这种观点强调传感网是物联网整个体系架构中的一部分,是物联网整个体系架构的底层和基础,必须与互联网及各种应用有机组合才能构成物联网。
第四种观点认为,物联网=传感网。这一观点将传感网包括的内容放大,不仅包括感知层的传感器网络、RFID,也包括传输层的各种网络平台,还包括传感网的各种智能应用。因此,物联网包括了感知、传输和应用三方面的内容,这一观点认为,物联网和传感网分别是从产业和技术角度对同一事物的不同表述。
第五种观点认为物联网是互联网或者说未来互联网的一部分。
我们感到,物联网的概念、内涵直接关系到其技术研发和产业化应用,必须加以明确界定。我们认为,物联网的发展不是简单的机器与机器的互联,其核心应该是强调以人为本,为人服务,满足人类需求的网络,包括感知、传输、处理以及在其基础上的应用环节。
其中,感知层主要涉及各种传感器、RFID、一维码、二维码、GPS、摄像头等;传输层主要包括互联网、下一代互联网、电信网、广播电视网、有线无线通讯技术等支撑的网络平台;处理层是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术对海量的数据信息进行处理;应用层包括智能交通、智能电网、电子病历、城市管理、环境监测等物联网创新服务环节,涉及经济社会生活的方方面面。
为什么要发展物联网产业
尽管各方对物联网概念的认识不尽相同,但普遍认为物联网产业发展前景巨大,代表未来信息通信技术的发展方向,具有重要的战略意义。
物联网产业门类众多,产业链条长,涵盖了感知、传输、处理及其应用在内的各个产业,发展空间巨大。未来随着大规模的应用,物联网产业规模可达数万亿元级。
仅感知领域的RFID产业,预计2009年全国市场容量就达70亿元,预计传感器领域全年市场容量可达数百亿元,未来3年可望达到数千亿元。若加上下一代互联网、移动互联网等各种网络基础设施的建设与投资,以及物联网在安防、环境监测、交通管理、医疗卫生、抗灾等领域应用与服务,其市场容量将成倍增长。
物联网产业是增强自主创新能力,抢占信息技术战略制高点的重要契机
物联网产业发展涉及的关键技术众多,代表着当前信息通信技术最前沿的发展方向,被称为未来全球三大高科技产业之一。加快物联网关键技术研发,将进一步提升我国数据采集技术、传输和组网技术、协同信息处理技术、数据管理技术、安全技术、传感器技术、智能嵌入技术等众多前沿科技水平,促进本国生产、服务企业技术创新能力提升,是我国抢占信息技术战略制高点,实现技术自主可控,维护国家信息安全,建设创新型国家的重要契机。
物联网产业是引领信息产业增长,促进信息产业结构升级的重要引擎
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后信息技术深度应用的又一重要领域,必将掀起新一轮信息产业浪潮。尽管我国已成为信息产业大国,在国民经济发展中占有重要地位,但附加值低、竞争力薄弱、过度依赖出口等问题依然突出。在这次国际金融危机冲击下,信息产业成为影响最大、恢复最慢的行业之一。
加快物联网产业发展,促进信息技术的深度应用,将对提升信息产业自主创新能力,实现低端制造向研发设计、营销服务等中高端高环节攀升,提高产业附加值,改变我国信息产业大而不强的局面具有重要意义。
物联网产业将带来经济社会的全面变革,显著改善生产生活方式
与互联网连接的虚拟世界网络不同,物联网连接的是物理的、真实的世界网络,人们可以通过物联网了解、搜集物体信息并观察其动态变化,可以实时地实施互动,可以增强对人、社会及自然的认知和处理能力,这必将带来经济社会的全面变革。如物联网在经济发展、社会管理、资源环境、军事国防等领域的应用,对于提高运行效率,实现便捷、高效、个性化、精细化的服务管理,改善生产生活方式都具有重要作用。
我国物联网产业链
初步形成
我国物联网产业技术研究启动较早。中科院早在1999年就启动了传感网研究,组成了2000多人的团队,先后投入数亿元,集中力量攻克物联网关键技术,在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展。哈尔滨工业大学、清华大学、北京邮电大学等高校和中国移动、中兴、华为等企业也较早开展了传感器网络的研究。
我国物联网产业标准制定与国际同步。我国已成立由40多家企业和科研院所组成的传感网标准工作组,共同开展组网、接口、标识、安全等八个标准项目的研究和标准制定工作,力图制定适合我国产业发展特点的传感器网络国家标准,并积极参与国际标准化组织的传感器网络标准化研究,将传感网标准化体系框架、网络系统架构、协同处理服务和接口标准体系等内容纳入国际传感网标准总体报告,成为国际标准制定的主导国之一。
目前,我国物联网已经开始在智能物流、交通、智能电网、安防、环境监测等领域开展应用,如上海浦东机场布置了防入侵传感网,采购金额已达4000万元,是国际上应用规模最大的案例之一。中国移动开发的M2M终端已达300万个,平均每个终端投资1万元,总计投资300亿元,在交通运输、智能电网、智能楼宇等方面得到广泛应用。
我国在标准研究、识别芯片、传感器、识读设备、传输网络、终端产品、应用服务等产业链各个环节都聚集了一批优秀的企业,如大唐微电子、同方微电子等芯片制造商;中科院上海微系统所、清华、北交大等传感器研究机构;新大陆、美新、远望谷等识读设备制造商;中兴通讯、烽火通信、武汉凡谷等通信设备制造商以及中国移动、中国电信、中国联通等运营商,初步构成完整的产业链。
六大因素制约
我国物联网产业发展
尽管我国物联网产业发展已具备一定基础,但通过调研我们发现,目前形成物联网概念热,而来自产业和用户层面的推动力不足;网络的研究基础较好,但核心传感器、芯片制造关键技术薄弱,信息数据处理和应用能力不足;产业链处于“零、散、乱”状态,缺乏系统解决方案;对物联网产业发展的意义及瓶颈的认识不同,对其见效时间长短、体制机制及安全隐私的问题认识存在较大差异,这些问题一定程度上制约了我国物联网产业的发展。
第一,核心技术有待突破
国内对传感网相关技术、体系架构等研究较多,但物联网产业化需要的相关核心技术、关键技术研究不够,高端传感器缺乏,核心芯片制造工艺和技术不成熟,中间件、开发环境和应用软件等软件开发薄弱,限制了应用的拓展等。据了解,仅太湖中一个用于监测叶绿素的传感器市场价就高达30万元,而国内厂商尚无生产制造能力,只能从国外购买。此外,国内生产的传感器的核心芯片也大多产自国外。
第二,行业融合难度较大
目前物联网处在零散应用的产业启动期,应用方案都是各自探索的独立应用方案,行业融合不够,缺少推广应用的系统解决方案。同时,部门、地区和行业间信息资源缺乏整合,行业参与度不够,资源开放度不高,产业链各环节不畅通,缺乏协同效应,使物联网应用受到局限。
第三,缺乏统一标准体系
虽然目前我国已开展物联网相关标准的制定,但整体来看,现有标准还很零散、缺失和不统一,标准制定由科研机构主导,与市场应用脱节,不利于相关产品和服务大规模的产业化应用推广。
第四,缺乏成熟商用模式
当前我国物联网产业尚处于技术研发和部分专业领域示范应用的起步阶段,来自科研院所和运营商层面的积极性比较高,研发和网络建设投入也很大,但应用需求还不足,缺乏规模经济效应,无法形成供给和需求相互促进的良性发展机制,制约了市场化盈利模式的形成。
第五,网络安全与隐私保护隐患较大
物联网作为一个新型信息共享网络平台,其发展建设涉及到海量的信息安全、隐私和数据保护问题,而目前缺乏技术上统一认可的手段以及监管上信息安全、隐私保护的法规,导致各界对物联网应用缺少信心和安全感,需要及早谋划应对。
第六,互联网地址资源面临枯竭
物联网联系的接点数目远超于互联网,需要有万亿级的IP地址支撑,而目前我国人均IP地址远远低于欧美发达国家,需要加快下一代互联网地址资源的争夺和技术研究,为我国未来物联网产业发展储备战略资源,增强长远发展能力和竞争力。
面对这些难题,目前我们要特别注重物联网产业发展的顶层设计,制定国家层面战略规划。结合“十二五”规划制订,从国家层面制定我国物联网发展的战略规划,规划包括整体产业发展目标、时间节点、技术研究、设备开发、应用开发、重大工程和示范建设等,作为我国物联网发展的纲领性文件,指导我国物联网产业发展。
加快物联网产业发展的主要思路应为:从建设国家战略性基础设施、抢占信息技术战略制高点和培育战略性新兴产业的高度出发,加紧实施国家层面战略部署,坚持标准先行,着力突破核心关键技术,做大做强本国企业,加强部门、地区间协作和资源共享,完善组织机制与利益协调机制,积极探索商业模式,打通产业链条,促进物联网推广和商用进程,努力使我国成为全球最大的物联网产业研发中心和关键产品生产基地,使物联网产业逐步成为国家战略性新兴支柱产业,实现信息产业和技术的跨越式发展。
我国物联网产业
应重点培育九大领域
综合考虑市场需求和支撑条件,我们初步考虑选择环境监测、地震监测、安防、食品安全、工业领域应用、智能电网、石油管线、智能城市与智能交通等9个领域作为物联网产业培育的重点。
第一,环境监测
环境监测主要是将地表水、空气等环境指标实施实时连续监测和远程监控,为预警预报环境污染,解决跨行政区域环境污染纠纷提供支撑。
第二,地震监测
地震监测主要是指通过在房屋、移动基站和重要地震带布下传感列阵,提高我国地震监测的密集度,提高地震监测与预报的及时性与准确性。
第三,安防
安防主要借助于物联网信息搜集与实时互动,特别是无线视频监控,实现对城市安全的统一监控、统一存储和统一管理,扩大听觉和视觉范围,大大提升智能城市、家居和重要部位的监控和管理能力。
第四,食品安全
食品安全的应用是指通过通信技术与射频识别技术,建立动物、植物及动物植物产品的电子防疫、检疫和监督系统,预防引发食品安全事故,让消费者随时查询到所购买的食品饲养或种植以及检疫等信息。
第五,工业领域应用
工业领域应用主要是指通过物联网在研发设计、生产制造、流程控制、供应链管理等方面的应用,促进传统产业改造和产业升级换代。
第六,智能电网
通过电网的智能化,为企业和用户监测重点设备能耗、电网运行状况,实施节能考核、能耗统计、能效评估提供准确数据,从而提高电网运营的安全性、可靠性和经济性,并提高能源利用效率,实现节能减排,优化电力结构。
第七,石油管线
物联网在石油管线中的应用主要是指在石油管线中引入智能传感器,在各种复杂环境下记录每段管线的温度、压力、油气运输、管线安全等方面的信息,促进石油运输安全。
第八,智能城市
智能城市包括对城市的数字化管理与城市安全的统一监控,如城市部件管理、市政道路施工监管、垃圾物流管理、停车场管理等。主要运用物联网和3S关键技术,建设覆盖城市人口、资源、环境和经济社会可持续发展的信息基础设施。
第九,智能交通
智能交通是指以交通需求为导向,以物联网信息技术为手段,充分利用交通的、空间的、时间的和移动的资源,形成全面可靠、便利获取、及时跟踪、高效运营、价格低廉的交通信息网络系统以及在此基础之上的运营系统。
(作者单位:上海理工大学中国人民大学商学院)