我國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用總體上處于發(fā)展初期,許多領(lǐng)域積極開展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用探索與試點,但在應(yīng)用水平上與發(fā)達國家仍有一定差距。
目前已開展了一系列試點和示范項目,在電網(wǎng)、交通、物流、智能家居、節(jié)能環(huán)保、工業(yè)自動控制、醫(yī)療衛(wèi)生、精細農(nóng)牧業(yè)、金融服務(wù)業(yè)、公共安全等領(lǐng)域取得了初步進展。
工業(yè)領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)過程工藝優(yōu)化、設(shè)備監(jiān)控管理以及能耗控制等各個環(huán)節(jié),目前在鋼鐵、石化、汽車制造業(yè)有一定應(yīng)用,此外在礦井安全領(lǐng)域的應(yīng)用也在試點當(dāng)中。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)尚未形成規(guī)模應(yīng)用,但在農(nóng)作物灌溉、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(收集溫度、濕度、風(fēng)力、大氣、降雨量,有關(guān)土地的濕度、氮濃縮量和土壤pH 值)以及農(nóng)產(chǎn)品流通和追溯方面物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已有試點應(yīng)用。金融服務(wù)領(lǐng)域,在“金卡工程”、二代身份證等政府項目推動下,我國已成為繼美國、英國之后的全球第三大RFID 應(yīng)用市場,但應(yīng)用水平相對較低。正在起步的電子不停車收費(ETC)、電子ID以及移動支付等新型應(yīng)用將帶動金融服務(wù)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用朝著縱深方向發(fā)展。電網(wǎng)領(lǐng)域,2009 年國家電網(wǎng)公布了智能電網(wǎng)發(fā)展計劃,智能變電站、配網(wǎng)自動化、智能用電、智能調(diào)度、風(fēng)光儲等示范工程先后啟動。交通領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用較早并取得一定成效,在城市交通、公路交通、水運領(lǐng)域的示范應(yīng)用剛剛起步,其中視頻監(jiān)控應(yīng)用最為廣泛,智能車路控制、信息采集和融合等應(yīng)用尚在發(fā)展中。物流領(lǐng)域, RFID、全球定位、無線傳感等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在物流各個環(huán)節(jié)都有所應(yīng)用,但受制于物流企業(yè)信息化和管理水平,與國外差距較大。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,我國已經(jīng)啟動了血液管理、醫(yī)療廢物電子監(jiān)控、遠程醫(yī)療等應(yīng)用的試點工作,但尚處于起步階段。節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域,在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面進行了小規(guī)模試驗示范,距離規(guī)模應(yīng)用仍有待時日;公共安全領(lǐng)域,在平安城市、安全生產(chǎn)和重要設(shè)施防入侵方面進行了探索。民生領(lǐng)域,智能家居已經(jīng)在一線重點城市有小范圍應(yīng)用,主要集中在家電控制、節(jié)能等方面。
我國已形成基本齊全的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系,部分領(lǐng)域已形成一定市場規(guī)模,網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支持能力與國外差距相對較小,傳感器、RFID 等感知端制造產(chǎn)業(yè)、高端軟件與集成服務(wù)與國外差距相對較大。儀器儀表、嵌入式系統(tǒng)、軟件與集成服務(wù)等產(chǎn)業(yè)雖已有較大規(guī)模,但真正與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備和服務(wù)尚在起步。
傳感器產(chǎn)業(yè):我國已建立了較完整的敏感元件與傳感器產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。2009 年我國傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模接近600 億元,形成了長三角為主,以及珠三角、京津、中部及東北部分城市的空間布局。目前我國大陸共有450余家從事敏感元件及傳感器生產(chǎn)廠家,年產(chǎn)量突破24 億只,批量生產(chǎn)的產(chǎn)品涉及光敏、電壓敏、熱敏、力敏、氣敏、磁敏和濕敏7 大類約3,000 多個品種。主要傳感器企業(yè)中,外資企業(yè)比重達到67%。我國傳感器產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展仍存在突出問題:一是核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力缺乏,傳感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應(yīng)用的高端方面差距大,中高檔傳感器產(chǎn)品幾乎100%從國外進口,90%芯片依賴國外。二是共性關(guān)鍵技術(shù)尚未真正突破。設(shè)計技術(shù)、可靠性技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等方面都存在較大差距。三是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理,品種、規(guī)格、系列不全,技術(shù)指標(biāo)不高。四是企業(yè)能力弱,95%以上屬小型企業(yè)。
RFID 產(chǎn)業(yè):我國形成了RFID 低頻和高頻的完整產(chǎn)業(yè)鏈和京、滬、粵為主的空間布局,2009 年市場規(guī)模達到85 億元并成為全球第3 大市場;我國低頻和高頻段RFID 技術(shù)相對成熟,超高頻和微波頻段產(chǎn)業(yè)鏈與國外技術(shù)差距較大,超高頻、有源RFID 等領(lǐng)域還沒有形成整體產(chǎn)業(yè)能力。RFID 產(chǎn)業(yè)鏈主要由標(biāo)簽芯片設(shè)計、標(biāo)簽天線設(shè)計、標(biāo)簽封裝技術(shù)與設(shè)備、讀寫機具設(shè)計與制造、系統(tǒng)集成與軟件開發(fā)等幾個部分組成,各環(huán)節(jié)實力較強的企業(yè)仍然集中在美國和歐洲國家。我國在射頻芯片、封裝、應(yīng)用支撐軟件、系統(tǒng)集成領(lǐng)域逐漸壯大,但整體實力不強。RFID 標(biāo)簽芯片方面,自主知識產(chǎn)權(quán)比較貧乏,但標(biāo)簽芯片設(shè)計上取得了長足發(fā)展。標(biāo)簽封裝環(huán)節(jié),產(chǎn)品性能已達到國際先進水平,RFID 卡片形式封裝技術(shù)已十分成熟,但欠缺封裝超高頻、微波標(biāo)簽?zāi)芰?,在提供防水、抗金屬的柔性?biāo)簽方面仍需提高生產(chǎn)工藝。讀寫機具設(shè)計與制造方面,13.56MHz RFID的識別系統(tǒng)設(shè)計與生產(chǎn)技術(shù)成熟,競爭力較強。RFID 中間件產(chǎn)品與國外仍有較大差距。系統(tǒng)集成與系統(tǒng)軟件開發(fā)上,國內(nèi)企業(yè)具備一定的大型系統(tǒng)集成能力。標(biāo)簽打印機和貼標(biāo)機領(lǐng)域,目前基本上被國外壟斷。
儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè):我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)連續(xù)多年實現(xiàn)20%以上的增長,2009 年產(chǎn)值超過5000 億元,企業(yè)數(shù)約為5000 多個,小型企業(yè)數(shù)量占比達到90%4。我國儀器儀表行業(yè)以機械系統(tǒng)開發(fā)生產(chǎn)通用儀器儀表為主,主要集中在電力、交通、安防、環(huán)保、安全等應(yīng)用領(lǐng)域,但目前基本上不具備真正意義物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的特點。區(qū)域分布上除重慶、西安、上海等三大傳統(tǒng)基地以外,近年來還涌現(xiàn)出一些各具特色的新興產(chǎn)學(xué)研集聚地。我國儀器儀表業(yè)部分產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列(如數(shù)字萬用表、電度表、水表、煤氣表等公共能源計量儀表),但同國際相比,總體技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模上還存在著很大差距,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需要的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化儀器儀表尚在起步,未來將隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展而向高端制造轉(zhuǎn)型。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)業(yè):我國物聯(lián)網(wǎng)M2M 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保持高速增長勢頭,目前M2M 終端數(shù)已超過1000 萬,年均增長超過80%5,應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋公共安全、城市管理、能源環(huán)保、交通運輸、公共事業(yè)、農(nóng)業(yè)服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育文化、旅游等多個領(lǐng)域,未來幾年仍將保持快速發(fā)展,預(yù)計“十二五”期間將突破億級。三大電信企業(yè)在資源配臵方面積極籌備,加緊建設(shè)M2M 管理平臺并推出終端通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),以推進M2M 業(yè)務(wù)發(fā)展。國內(nèi)通信模塊廠商發(fā)展較為成熟,正依托現(xiàn)有優(yōu)勢向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擴展。國內(nèi)M2M 終端傳感器及芯片廠商規(guī)模相對較小,處于起步階段。盡管我國在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)通信服務(wù)領(lǐng)域取得了不錯的進展,但應(yīng)在M2M 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、認(rèn)知無線電和環(huán)境感知技術(shù)、傳感器與通信集成終端、RFID 與通信集成終端、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等方面提升服務(wù)能力和服務(wù)水平。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)業(yè):雖然不是所有云計算產(chǎn)業(yè)都可納入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)范疇,但云計算是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)業(yè)中的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用也將大大推動云計算服務(wù)發(fā)展。
國內(nèi)云計算商業(yè)服務(wù)尚在起步,SaaS 已形成一定規(guī)模,而真正云計算意義的IaaS 和PaaS 商業(yè)服務(wù)還未開展。目前,我國在云計算服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施(IDC 中心)建設(shè)、云計算軟硬件產(chǎn)業(yè)支持和超大規(guī)模云計算服務(wù)的核心技術(shù)方面與發(fā)達國家存在差距。云安全方面,我國企業(yè)具有一定的特點和優(yōu)勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模推進、互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展和國家信息化進程的不斷深入,我國云計算服務(wù)將形成巨大的市場需求空間,“十二五”期間將呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。
物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息處理與數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè):信息處理與數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵技術(shù)主要是數(shù)據(jù)庫與商業(yè)智能。我國數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)非常薄弱,知名企業(yè)只有三四家,只占國內(nèi)市場10%左右的份額6。商業(yè)智能(BI)領(lǐng)域我國雖然技術(shù)相對落后,然而已形成了一定規(guī)模,國內(nèi)現(xiàn)有BI廠商有近500 家,但高端市場仍由國際廠商壟斷。整體而言,我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品、BI 產(chǎn)品和掌握關(guān)鍵技術(shù)的軟件企業(yè)少,產(chǎn)業(yè)鏈不完整,缺乏產(chǎn)品線完整、軟硬結(jié)合、競爭力強的國際企業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件開發(fā)與集成服務(wù)業(yè):我國軟件與集成產(chǎn)業(yè)連續(xù)多年保持高速增長,2010 年完成業(yè)務(wù)收入1.3 萬億元,同比增長31%,其中系統(tǒng)集成和支持服務(wù)實現(xiàn)收入2910 億元,同比增長31.8%。然而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需的軟件高端綜合集成能力,特別是軟件與各行業(yè)的業(yè)務(wù)流程深度融合和集成整合能力,我國與國際領(lǐng)先企業(yè)差距很大,總體上處于產(chǎn)業(yè)鏈低端。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè):整體上我國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè)尚未成形,已有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大多是各行業(yè)或企業(yè)的內(nèi)部化服務(wù),未形成社會化商業(yè)化的服務(wù)業(yè),外部化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)業(yè)還需一個較長時間的市場培育,并需突破成本、安全、行業(yè)壁壘等一系列制約。
綜上所述,我國尚未形成真正意義的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形態(tài)和爆發(fā)點,物聯(lián)網(wǎng)有形成巨大市場的潛力,但潛在空間轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實市場還需要較長時間培育,關(guān)鍵點是通過技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新形成新興業(yè)態(tài)和新增市場。我們預(yù)計,“十二五”期末我國物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到5000多億規(guī)模,而真正可能形成萬億級規(guī)模的時間節(jié)點預(yù)計在“十三五”后期。
我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀
(1)技術(shù)現(xiàn)狀
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略機遇推動了我國在不同技術(shù)領(lǐng)域的全面提升。我國在傳感器、RFID、網(wǎng)絡(luò)和通信、智能計算、信息處理等領(lǐng)域的技術(shù)研究能力不斷提升,技術(shù)創(chuàng)新能力也取得了一定突破。但是由于信息產(chǎn)業(yè)長期的基礎(chǔ)性瓶頸和大型應(yīng)用系統(tǒng)綜合集成能力薄弱,我國在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)上與國外發(fā)達國家還存在一定的差距,部分技術(shù)領(lǐng)域沒有掌握核心技術(shù),長期受制于人;大部分技術(shù)領(lǐng)域落后于國際先進水平,以跟隨為主,處在產(chǎn)業(yè)鏈低端。傳感器技術(shù):我國企業(yè)基本掌握了低端傳感器研發(fā)的技術(shù),但高端傳感器和新型傳感器的部分核心技術(shù)仍然未掌握。我國僅有組件式傳感器的通用標(biāo)準(zhǔn),新型傳感器標(biāo)準(zhǔn)基本為空白。
識別技術(shù):缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和自主可控的標(biāo)簽芯片和讀寫器芯片,標(biāo)簽制造技術(shù)有待提高,封裝技術(shù)基本成熟,RFID 中間件技術(shù)與國外相比,仍有較大差距。
微機電系統(tǒng):我國MEMS 技術(shù)在新原理微器件、通用微器件、新工藝及測試技術(shù)、初步應(yīng)用等方面取得了顯著進展,初步形成微慣性器件和微慣性測量組合、微傳感器和微執(zhí)行器、微流量器件和系統(tǒng)、生物傳感器、生物芯片和微操作系統(tǒng)等研究方向。
通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù):目前近距離無線通信技術(shù)基本采用IEEE802.15.4、WLAN 等國外提出的技術(shù),芯片以國外產(chǎn)品為主,國內(nèi)在面向應(yīng)用的無線傳感器組網(wǎng)技術(shù)方面尋求突破。在2G/3G 無線接入增強、IP 承載和網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)上,我國技術(shù)研發(fā)水平與國外基本相當(dāng),我國主導(dǎo)了3GPP RAN(無線接入)優(yōu)化項目立項,并爭取關(guān)鍵技術(shù)突破。
物聯(lián)網(wǎng)軟件和算法:物聯(lián)網(wǎng)底層基礎(chǔ)軟件、中間件技術(shù)的研究水平較國外存在一定差距。系統(tǒng)集成方面,國內(nèi)使用和代理國外產(chǎn)品的情況較多,自主研發(fā)較少。SOA 方面,國內(nèi)主要集中在現(xiàn)有架構(gòu)的優(yōu)化和改造或重新設(shè)計階段,相比國外仍然存在較大差距。
海量信息智能處理:國內(nèi)海量信息智能處理技術(shù)研究和發(fā)展比較滯后。目前國內(nèi)有少數(shù)研究單位和企業(yè)正在開展研究,以跟隨為主,技術(shù)水平和影響力較弱。
(2)標(biāo)準(zhǔn)化
我國物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步,標(biāo)準(zhǔn)化體系尚未形成。我國相關(guān)研究機構(gòu)和企業(yè)積極參與物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作,在ISO/IEC、ITU-T、3GPP 等標(biāo)準(zhǔn)組織取得了重要地位。我國有多個標(biāo)準(zhǔn)化組織開展物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。同時在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,在物聯(lián)網(wǎng)概念發(fā)展之前,已經(jīng)有不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織開展相關(guān)研究,總體看來,我國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了業(yè)界的普遍重視,但整體標(biāo)準(zhǔn)化工作需要重視頂層設(shè)計,客觀分析物聯(lián)網(wǎng)整體標(biāo)準(zhǔn)需求;其次還需統(tǒng)籌協(xié)調(diào)國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的推進策略,進一步優(yōu)化資源配置。