近兩個月，窄帶物聯(lián)網(wǎng)在政策和商業(yè)應用兩方面均出現(xiàn)重大突破。政策層面，政府部門在最近三年半要全力高速發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的決心意志堅定清晰。市場層面海內(nèi)外各大頂級科技通信公司紛紛進行布局，可以預見巨頭們的跑馬圈地會使得事件性催化機會在未來一段時間不斷涌現(xiàn)。特別是在各級政府主導和產(chǎn)業(yè)界的努力推動下，產(chǎn)業(yè)高速增長，規(guī)模迅速擴大，成為全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最活躍的地區(qū)。
我國陸續(xù)實施了“物聯(lián)網(wǎng)專項”、“強基工程”、“智能制造專項”等一系列產(chǎn)業(yè)政策，培育了不同體制的研發(fā)機構(gòu)和公共服務等配套體系，促進了產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設與完善，推進了我國新型工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略的實施，為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮了積極作用。
目前，我國已經(jīng)初步形成芯片、元器件、設備、軟件、系統(tǒng)集成、運營、應用服務等完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并培育出一大批基礎技術(shù)扎實、應用創(chuàng)新能力強、品牌優(yōu)勢突出、行業(yè)影響力大，市場競爭特色明顯、人才聚集良好的產(chǎn)業(yè)龍頭和領軍企業(yè)。
形成物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系
物聯(lián)網(wǎng)作為一種形式多樣的復雜系統(tǒng)，涉及了信息技術(shù)自上而下的每個層面，具有產(chǎn)業(yè)鏈條長、涉及領域廣泛、應用場景復雜等特征。圍繞物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭建產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同關系，可帶動產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展。例如每個物體上都要加裝一個甚至多個芯片，為集成電路、通信設備、傳統(tǒng)制造業(yè)等關聯(lián)產(chǎn)業(yè)帶來發(fā)展新機遇。
從整體上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為軟件、硬件兩大部分。軟件體現(xiàn)了其思想理念、系統(tǒng)規(guī)模、功能定位、模式創(chuàng)新、方案內(nèi)容等技術(shù)應用的靈魂，猶如人體血液一樣，貫穿了整個物聯(lián)網(wǎng)各個物理層。
硬件包括平臺，由符合設計要求和功能的所有物理實體構(gòu)件組成了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我國基礎研究集中在軟、硬件關鍵核心技術(shù)的突破上，并將感知、傳輸、處理及信息安全列為關鍵技術(shù)創(chuàng)新工程。內(nèi)容主要圍繞微處理芯片、敏感元件與傳感器、光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網(wǎng)絡、軟件等技術(shù)領域，取得基礎理論與應用技術(shù)的突破和成果。
業(yè)界普遍認為，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈最長，產(chǎn)業(yè)關系最復雜。其構(gòu)成包括敏感元件與傳感器、微處理芯片、網(wǎng)絡服務、軟件及應用開發(fā)、系統(tǒng)集成、應用設備供應、運營及服務、用戶等7個環(huán)節(jié)。另外，在產(chǎn)業(yè)鏈中還有圍繞著政府機構(gòu)、行業(yè)監(jiān)管者、科研機構(gòu)、測試認證商、管理咨詢服務商等市場應用及服務機構(gòu)。目前，我國已經(jīng)初步形成了物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系。
第一是敏感元件與傳感器、微處理芯片提供商。主要有力敏、磁敏、光敏、氣敏、聲敏、溫濕度、生物敏、RFID等各種類型的敏感元件與傳感器和傳感設備；微處理芯片提供商可分為各種類型的通信、微處理、存儲、導航、模擬放大等芯片和模塊的設計、封裝、銷售等，以及提供各種相關產(chǎn)品生產(chǎn)的設備制造廠商。目前，該領域的市場化能力、專業(yè)化技術(shù)水平，特別是在產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的工藝技術(shù)和高端產(chǎn)品生產(chǎn)上，經(jīng)過努力取得了較大進展。
第二是系統(tǒng)應用設備及產(chǎn)品生產(chǎn)提供商。主要集中在數(shù)據(jù)采集智能終端裝置與設備、移動終端設備、專業(yè)化服務器、網(wǎng)絡設施與配套設備，包括電子標簽、讀寫器模塊、讀寫設備、讀寫器天線、智能卡、交換器、路由器、中間件等系統(tǒng)集成提供商。目前，國內(nèi)企業(yè)數(shù)量較多，但以中小企業(yè)為主。
第三是網(wǎng)絡服務提供商。以固網(wǎng)和移動通信網(wǎng)為主，其他諸如互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、專用網(wǎng)以及其他網(wǎng)絡等，都屬于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹魏头仗峁┥獭Ｄ壳?，國?nèi)主要是移動、聯(lián)通、電信三大電信運營商。隨著新一代移動通信技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，結(jié)合集成電路水平的提升，未來會有更多的局域網(wǎng)絡運營與服務商，為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸提供更多的支持與選擇。
第四是軟件設計與應用開發(fā)商。主要是針對特定行業(yè)應用的通用軟件和專用軟件開發(fā)企業(yè)，包括中間件接口軟件，提供專業(yè)性軟件產(chǎn)品及解決方案。主要包括平臺結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫、運行集成環(huán)境、信息安全軟件、中間件接口軟件、組網(wǎng)通信軟件等產(chǎn)品開發(fā)商。
第五是系統(tǒng)集成商。根據(jù)行業(yè)特征需求，為客戶提供完整解決方案、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理流程再造的硬件和軟件系統(tǒng)集成廠商。系統(tǒng)集成商的水平與能力，一方面反應了物聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)化技術(shù)發(fā)展水平，另一方面也是影響行業(yè)應用和市場推廣的重要因素。
第六是運營及服務提供商。主要是為客戶提供統(tǒng)一的終端設備鑒權(quán)、計費等服務，實現(xiàn)終端接人控制、終端管理、行業(yè)應用管理、業(yè)務運營管理、平臺管理等服務。目前，我國運營及服務市場開放性和資源持有各方的協(xié)同性不夠，相互信任度不高。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場應用范圍的不斷擴大和成熟，運行狀態(tài)、升級維護、故障定位、維護成本、運營成本、決策分析、數(shù)據(jù)保密等運營管理的需求將越來越多，對運營及服務提供商的要求也將逐漸提高。
第七是用戶方。主要是政府職能部門和公共資源持有者。其對物聯(lián)網(wǎng)的認知、認可和迫切程度，特別是投資規(guī)模、系統(tǒng)功能、技術(shù)標準、商業(yè)模式、運行維護等決定著市場應用的發(fā)展與走向。
以上七大方面構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游主體，存在著相互關聯(lián)與協(xié)同關系，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關鍵，也決定著產(chǎn)業(yè)的市場需求與發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)基礎與創(chuàng)新
隨著智慧城市、節(jié)能減排兩大戰(zhàn)略目標的確立，在龐大的市場需求牽引與帶動下，我國物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，滲透到了人們?nèi)粘Ｉ畹拿恳粋€環(huán)節(jié)，形成了強大的創(chuàng)新推動力，商業(yè)與服務模式日新月異。此間，挖掘以基礎技術(shù)為主體、以應用技術(shù)為紐帶的產(chǎn)業(yè)“共性技術(shù)”是決定物聯(lián)網(wǎng)能否可持續(xù)發(fā)展的關鍵。
另外，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈來看，共性技術(shù)也是影響和制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新應用的“新瓶頸”。集中表現(xiàn)在共性基礎技術(shù)、數(shù)字編碼技術(shù)、通信協(xié)議與標準技術(shù)、云計算與存儲技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析模型與算法等五個方面。
在眾多共性基礎技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)對傳感器技術(shù)的依賴和迫切程度尤為突出。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測物體的接口位置，成為信息獲取并輸入的“窗口”，承擔著感知并獲取被測物體的一切數(shù)據(jù)信息，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供控制、處理、決策、執(zhí)行所必須的原始數(shù)據(jù)，決定著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能。
傳感器可直接也可間接接觸被測對象，是大數(shù)據(jù)的主要構(gòu)成和來源。毫不夸張地講，沒有傳感器就沒有大數(shù)據(jù)。許多物聯(lián)網(wǎng)的設計或特定功能因難以獲取被測信息而無法實現(xiàn)，成為影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升和應用發(fā)展的最大障礙。
通俗地講，如果把人比擬為一個完整的信息系統(tǒng)，那么，五官和皮膚就是傳感器，承擔著信息獲取功能；通信就是神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，承擔信息傳遞功能；大腦思維器官就是計算機，承擔信息認知、處理、再生功能；四肢等效應器官承擔信息執(zhí)行功能。
如今，傳感器技術(shù)作為戰(zhàn)略競爭制高點，被認為是衡量一個國家科技水平的重要標志，已成為各國高度重視和爭相發(fā)展的基礎核心技術(shù)之一。傳感器產(chǎn)業(yè)被國際公認為是具有發(fā)展前景的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益好、滲透力強、市場前景廣等特點為世人矚目。
西方發(fā)達國家正是依仗傳感器技術(shù)及應用，才拉開了與其他國家高技術(shù)應用及武器裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的差距，不難想象兩個信息獲取不對稱的裝備和人進行對壘，其結(jié)果是怎么樣。
傳感器不僅能夠精準地探知宏觀和微觀世界，也可感知我們?nèi)祟惿w征，獲取人體各種生理參數(shù)指標，如血糖、血脂、血氧、脈象、心電、腦壓、腦電、體溫等大數(shù)據(jù)信息。通過對不同人群健康樣本分析模型進行對比，就能夠形成完整的“智能化”與“智慧”健康管理系統(tǒng)，滿足各類人體健康管理需求。
這種樣本分析模型就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新的難點和關鍵，也是“智能化”與“智慧”的最大瓶頸，是創(chuàng)新的目標、任務與方向，還是傳感器本身邁向智能化需要解決的核心問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)廣泛應用，傳感器技術(shù)的戰(zhàn)略意義也更為突出。
當前，甚至今后幾十年內(nèi)，在影響和改變著世界經(jīng)濟格局和人們生活方式的十大科技領域中，傳感器名列首位。這些傳感器技術(shù)有些已經(jīng)存在，更多的正在到來或即將來臨，可稱之為傳感器革命。
之所以稱為傳感器革命，是因為在信息化過程中，傳感器自身也會發(fā)生質(zhì)的變化，不斷涌現(xiàn)出新原理、新技術(shù)、新工藝、新材料等創(chuàng)新類技術(shù)和產(chǎn)品。
未來傳感器重點發(fā)展的三大技術(shù)是MEMS工藝技術(shù)；數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術(shù)；能量捕捉技術(shù)（即微能量獲取技術(shù)）。重點推廣的應用領域包括軍事工業(yè)、裝備制造、物流、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控（森林防控）、移動醫(yī)療、智能家居等。
目前，全球傳感器約有2.6萬余種類型，隨著新材料技術(shù)和敏感機理的創(chuàng)新，新品種和類型會不斷出現(xiàn)。我國約有1.2萬多種，不足全球的1/2，大多為常規(guī)類型和品種，在醫(yī)療、科研、微生物、化學分析等特種高端領域仍有大量品種短缺或空白。傳感器技術(shù)正在快速向多功能、技術(shù)復合與集成，以及微型化、模塊化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化發(fā)展。
全球從事傳感器研制與生產(chǎn)廠家約為6500多家，其中美國、歐洲、日本均超過1000家、俄羅斯800多家，其它國家和地區(qū)2700多家。在市場銷售方面，美國居首位，占總銷售額的35%，日本約占20%，德國約占15%。三國的銷售總額占據(jù)了世界市場的70%。未來五年，傳感器市場增長率將超過15%（仍然是高增長行業(yè)）。
據(jù)行業(yè)統(tǒng)計和預測，我國已有1700余家企事業(yè)單位從事敏感元件與傳感器的研發(fā)與生產(chǎn)，門類基本齊全，可產(chǎn)品化的達10大類、42小類、6000多個品種，年總產(chǎn)量超過600億只。2014年，我國傳感器銷售額突破1000億元，2015年突破1200億元，2016年突破1300億元。
無論汽車、艦船、高鐵、航空航天飛行器，還是移動終端、機器人，都是多技術(shù)融合與聚集的“平臺”，也是安裝傳感器的“平臺”，其性能的優(yōu)劣取決于裝了多少個傳感器和安裝了什么類型的傳感器。
例如機器人有內(nèi)、外傳感器之分，內(nèi)傳感器就是內(nèi)部關節(jié)與機構(gòu)之間的活動協(xié)調(diào)關系，需要通過傳感器獲取大量數(shù)據(jù)并傳輸；外傳感器是通過“五官”窗口來獲取環(huán)境數(shù)據(jù)信息，通過傳感器獲取聲音、溫濕度、壓力、流量、磁場、氣體、形態(tài)圖樣等各種參數(shù)指標的變化，來監(jiān)控自身運行和安全狀況。
因此，安裝的傳感器種類與數(shù)量越多，獲取外界的信息數(shù)據(jù)就越多，結(jié)合軟件分析模型，其“平臺”的智能化水平和“智慧”程度就越高，服務功能就越強大。正如兩院院士陳俊亮所說，物聯(lián)網(wǎng)時代正向我們走來，過去人們所幻想的萬物聯(lián)網(wǎng)、智能社會的圖景，如今正隨著傳感技術(shù)的發(fā)展逐步成為現(xiàn)實。
總結(jié)：我國物聯(lián)網(wǎng)正進入“跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)?；l(fā)展”的新階段，發(fā)展前景廣闊，面臨的國際競爭同樣嚴峻，可謂機遇與挑戰(zhàn)并存。
責任編輯：朱虹瑾
