我国发展物联网的对策和建议.doc

我国发展物联网的对策和建议熊三炉（中国科学技术信息研究所，北京100038)摘要：目前物联网概念的风行引起大众的广泛关注，文章追溯物联网的起源，介绍物联网国内外的情况，指出我国发展物联网的瓶颈和制约因素，并提出相应的对策和建议。关键词：物联网；对策；建议目前物联网概念的风行引起大众的广泛关注，物联网不仅仅是技术领域的概念，而且有实际应用，其应用领域很广泛，遍及物流、智能交通、智能电网、环境监测、城市管理、智能家居、工业监测、农业畜牧、森林防火监控、手机支付、远程医疗、护理和保健等等，可谓无所不在。物联网是继计算机、互联网、移动通信之后全球重大的科技革命，已成为国际新一轮信息技术竞争的关键技术和制高点。互联网的迅猛发展对人类社会影响深远，而物联网则是将世间万物相互连接，并与互联网相连的非常庞大系统，其影响将比互联网更大。1、物联网定义和技术架构1.1物联网定义物联网（Internet of Things）一词最早于1999年由英国工程师Kevin Ashton在宝洁公司的一次演讲中首次提出。物联网简体而言就是物体与物体之间的互通互联，其目的是让所有的物体都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，形成一个更加智能的生产生活体系，也就是把世上的每一件物品，都编码、扫描、感知，而后通过网络传输和处理，成为可以追踪、控制、操纵的对象。目前国际上并没有形成关于物联网的明确的通用官方定义。国际电信联盟在2005年物联网报告中，将物联网形容成为一个无所不在的计算及通信网络，在任何时间、任何地方，任何人、任何物体之间都可以相互联结。我国国务院在今年政府工作报告中，把物联网注释为：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络图。总之，物联网，也叫传感网，是指通过电子标签、传感器、智能芯片以及传输网络实现对物体进行标识、信息收集和处理以及信息传输，从而实现人对物或物对物的互联，最终实现对物体智能控制，并在此基础之上产生一系列行业应用的一种产业形态。1.2物联网三层技术架构物联网总体上由三层典型技术架构组成，即可以分成感知层、网络传输层和应用层（如图一所示）。从产业链的角度，物联网以传感感知、传输通信、运算处理为基础，形成面向最终用户的具体应用解决方案。传感感知是基础，传输通信是保障，运算处理是能力，并以行业应用解决方案为核心的。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、智能卡、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。网络传输层，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络、网络管理中心、智能处理中心、三网融合或未来的NCN网络，网络层将感知层获取的信息进行传递、计算和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。应用层面把感知和网络传输来的信息进行分析，作出决策和控制，实现智能化的管理、应用和服务。应用层是物联网技术与行业需求深度融合，实现行业智能化。物联网的工作机制：首先通过RFID标签对物体属性进行标识，接着通过传感器或识别设备对物体属性获取，最后将获取信息通过网络传输到信息处理中心，进行相关计算和处理。该过程可逆，控制者可通过网络系统来控制物体做出相应的动作，甚至以更加精细和动态方式管理生产和生活，达到“智慧”状态。也就是说，物联网可以做到全面感知、可靠传递和智能化处理。2、物联网国内外发展情况2.1 国外情况据美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，物联网这一新兴产业将会发展成为一个上万亿规模的高科技市场，是目前互联网30倍，而且将带来无数的就业机会。在未来，可以想象通过物物相连的庞大网络实现智能交通、智能安防、智能监控、智能物流以及家庭电器的智能化控制。传感器网络是物联网的核心产业，Intechno咨询公司估计全球的3000多家传感器制造商在2010年将增长到600亿美元以上;又据研究机构iDate估计，2010年全球约有1.9亿机器设备通过物联网连接和共享信息。到2020年之前，全球接入物联网的终端将达到500亿个，到2050年，传感器将无处不在。发达国家和国际组织已纷纷开展物联网领域的规划布局。2003年9月，美国EPC正式开始了首个电子产品代码网络（Electronic Product Code Network）平台的开发，目标是推动无线射频识别(RFID）技术进步与标准的制订。2005年11月，国际电信联盟(ITU）发布了其物联网报告，旨在进一步研究全天候通讯的应用，其目标是借助RFID、嵌入式系统、智能电脑、纳米等新技术，创造一个将所有装置都联系起来的网络，方便使用者即时获取相关内容与信息。2008年9月，欧盟EPoSS(The European Technology Platform on Smart Systems Integration)下属的RFID工作小组发布2020年的物联网未来路线的报告；2009年6月，欧盟委员会在布鲁塞尔发布“物联网欧洲行动计划”（Internet of ThingsAn action plan for Europe），这是第一个物联网联合行动计划，该计划推出物联网标准战略，确保物联网的可信度、接受度和安全性。IBM于2009年提出智慧地球的概念，实际上就是要把新一代的IT技术充分运用到各行各业之中，把感应器嵌入和装备到全球各个角落的各种物体中，形成物联网，再通过互联网和物联网整合起来，实现全球智慧状态，形成“互联网物联网智慧地球”图。美国2009年9月提出美国创新战略，将物联网作为振兴经济、确立优势的关键战略。韩国出台了物联网基础设施构建基本规划，提出“通过构建世界最先进的物联网基础设施，到2012年打造信息通信融合的超一流ICT强国”的目标，并制定了四大战略和12个重点项目。2.2国内情况中国科学院早在1999年就启动了传感网的研究。目前，我国已经建立了传感技术国家重点实验室、微米纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心等研发开发基地，初步建立了敏感元件与传感器产业。2007年传感器业总产量达到20.93亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。中国信息产业商会发布的中国RFID与物联网2009年度发展报告显示，2009年我国射频识别技术市场规模已达85.1亿元，同比增长29.3%，在全球居第三位，仅次于英国、美国。据赛迪顾问研究显示，2010年我国物联网产业市场规模将达到2000亿元，到2015年将达到7500亿元。根据Intechno咨询公司预测，我国2010年传感器市场的增长率超过15，到2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个。2009年8月7日温家宝总理在无锡表示：在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并尽快建立“感知中国”中心。我国已将物联网明确列入国家中长期科学技术发展规划(2O06_2020年）和2050年国家产业路线图，2010年已把物联网写进政府工作报告，并纳入到国家五大战略新兴产业发展规划，意味着物联网作为战略新兴产业已正式列入国家战略层次。3我国物联网发展的主要瓶颈和制约因素尽管我国物联网有一定发展基础，中央和地方也很重视，物联网发展仍然面临着一些瓶颈和制约因素。3.1战略规划滞后我国物联网产业发展战略尚不明晰，缺乏顶层设计和产业规划。全国各地、各行业纷纷上马物联网项目，地区之间和行业之间物联网发展处于一种各自为政状态，而国家物联网发展战略和路线图都没有出台，不利于我国当前及未来物联网产业的发展。3.2核心技术有待突破物联网的技术涉及到传感、射频识别(RFID）、统一编码、通信网络等技术，其中，RFID和传感器技术及其产品最为关键。我国在低频RFID(125或134.2kHz）、高频RFID(13.56MHz）比较成熟，但90以上超高频(868-956MHz)RFID芯片仍然依靠进口；而物联网的另一核心产品传感器及信息处理芯片也一直是短板。本土企业生产的压力传感器、惯性传感器、温度传感器、湿度传感器、图像传感器等产品以及搭载具有信息处理功能的传感器模块的技术参数(如精确性、稳定性、使用期限等指标）与国际企业(如英飞凌、飞思卡尔TI)差距明显，尤其是重金属传感器和光感应传感器，国内都没有相关的研发和生产单位。全球RFID专利布局已延续多年，这方面美国始终一马当先；而传感器技术，日本、欧洲则拥有巨大优势。在RFID底层专利上，目前我国并无主导权。我国物联网核心技术研发力量薄弱而分散，体系架构尚未建立，关键技术有待攻关和突破。总之，拥有自主知识产权的核心技术是物联网产业可持续发展的根本驱动力，也是抢占物联网产业制高点的关键，否则，就不能形成产业核心竞争力，在未来国际竞争中就会受制于人。3.3标准问题全球不少国家或国际组织已制订出RFID的应用标准，如EPCglobal、AIMglobal、ISO、UID均已在我国推广应用；而我国RFID标准至今仍未有统一说法，这是制约我国RFID发展的关键因素之一。而且，物联网的应用本身是异构的技术体系，不同应用之间采用不同协议，要规模化应用，必须有一致性通信协议标准。我国物联网标准的缺失将很大程度制约技术的发展和产品的大规模应用。如果物联网没有统一标准，就不能实现互联互通，就很难形成产业的规模应用，也就没有产业链。物联网标准工作涉及到方方面面，在国内存在标准制定竞争协调问题，物联网核心标准体系急待构建；在国际上，全球统一的标准体系尚未确立，物联网各类标准有待中国、日本、美国及欧洲发达国家共同协商。3.4产业链和商业模式问题我国物联网发展处于早期起步阶段，产业链比较薄弱，业务模式仍不够成熟，也就是说商业模式、产业链不成熟问题同样制约物联网产业的发展。目前大部分示范应用由政府买单推动，但是任何商业模式的确立和规模化都需要企业主动性参与和积极开拓。3.5安全保障方面物联网的安全性就是物联网可控性问题。物联网越发展，其牵涉到的安全问题越突出，不仅涉及到网络系统自身的安全，如专有数据和信息安全传输问题，还涉及到公民个人隐私、企业商业秘密和国家军事安全等方面问题。总之，物联网的安全性可靠与否也是重要影响因素之一。3.6产业政策欠缺国家促进物联网产业发展的政策欠缺。可行性产业扶持政策是我国物联网产业谋求突破关键因素之一，政策先行是产业规模化发展的重要保障。4对策和建议基于上述的分析，为了物联网更好地发展，提出如下对策和建议：4.1加强前瞻研究，做好物联网战略规划、产业政策从国家战略规划层面对物联网产业的指导思想、发展方向、重点领域、关键技术等做出界定和规划，以及如何部署人财物等资源。我国发展物联网，总体战略就是以技术创新带动产业发展。跟踪国际物联网产业和技术发展趋势，加强物联网前沿技术的研究。科学规划，做好顶层设计，满足产业发展需要。重点谋划未来发展，着手制定物联网产业和技术发展中长期规划纲要。全面布局，区域之间物联网发展要避免同质竞争，要形成错位、差异化和互补发展。制定产业政策和后续配套政策，对物联网产业给以政策扶持、指导和促进。建议国家成立一坏跨部门物联网联合领导小组，规划指导、协调和处理各方面问题。4.2核心技术攻关和突破加强自主研发，实现技术创新。要加快研发、突破和掌握一批物联网核心关键技术。重点发展高端传感器、智能传感器、传感器网关、超高频RFID、终端设备和软件中间件等。在国家科技计划、国家重大科技专项中，重点支持物联网共性关键技术、行业应用关键技术、系统集成技术和标准规范等方面研究，加大科研资金投入，早日形成一批具有自主知识产权的物联网核心技术和产品。4.3加快物联网国内、国际标准制定工作组建中国物联网标准联合工作组，协调、整合国内相关标准组织力量，加快制定和健全符合我国发展需求的各类物联网技术标准，构建开放架构的物联网标准体系。促进与国际同行开放交流、合作互赢，积极参与国际标准提案工作，力争主导制定物联网国际标准，以掌握产业发展的主动权，提升我国在物联网领域的国际竞争力。总之，坚持国内标准和国际标准同步推进和兼顾的原则。4.4开创物联网商业模式在突破关键共性技术的同时，研发和推广应用技术，以应用技术带动产业的发展模式，消除制约物联网规模发展的瓶颈。加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设。在国民经济重点行业和公众服务等领域形成物联网的规模性应用，推动典型物联网应用示范工程和产业基地，如智能交通、智能电网、物流、远程医疗等领域的示范。通过应用引导和技术研发的互动式发展，带动物联网产业链良性循环发展。深度开发传感网的信息资源，提升物联网的应用过程产业链的整体价值。在物联网发展初期，政府为公共服务买单，启动一批典型应用工程，激发和引导物联网的应用需求，除了政府推动外，市场主体要开拓符合国情的物联网商业模式。也就是说，物联网产业要良性发展，必须从政府牵引过渡到市场驱动。4.5提升物联网安全保障能力提升物联网网络和重要信息安全