管窺物聯(lián)網(wǎng)《藍(lán)皮書》

管窺物聯(lián)網(wǎng)《藍(lán)皮書》

編者按：2010年10月，《中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度藍(lán)皮書（2010）》在無錫發(fā)布，該書由中國物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心（籌）、中國科學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)研究中心、江蘇中科物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展有限公司聯(lián)合出版，《藍(lán)皮書》包括環(huán)境篇、概迷篇、產(chǎn)業(yè)篇、應(yīng)用篇、技術(shù)篇、戰(zhàn)略篇、展望篇、附錄篇等內(nèi)容，共二十章、二十多萬字，對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的闡述，本文對該書做了節(jié)選，以便讀者對物聯(lián)網(wǎng)有更為深入的了解?？谖模臼澜徊鎸W(xué)科之困中科院“創(chuàng)新2050：科學(xué)技術(shù)與中國的未來，中國至2050年信息科技發(fā)展路線圖”描述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路線圖，其中提到了以下幾個重點要素。多學(xué)科交叉。傳感網(wǎng)是典型的多學(xué)科交叉的綜合研究，涉及到計算機(jī)、半導(dǎo)體、網(wǎng)絡(luò)、通信、光學(xué)、微機(jī)械、化學(xué)、生物、航天、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域，由于學(xué)科的交叉融合和相互影響，使得許多技術(shù)趨勢成為可能，例如生物技術(shù)將極大地依賴于在芯片實驗室里做分析的實驗設(shè)備以及生物信息學(xué)的進(jìn)步；微機(jī)電系統(tǒng)、智能材料和新材料將使普遍設(shè)置的低成本小型傳感器成為可能；工程師將日益轉(zhuǎn)向生物學(xué)家，理解生物體如何解決涉及自然環(huán)境的問題；這些“仿生物”的努力，把來自天然的最好的解決辦法與人造的元件結(jié)合起來，能夠開發(fā)出比現(xiàn)存生物體更好的系統(tǒng)?；A(chǔ)支撐技術(shù)的發(fā)展又可以進(jìn)一步推動傳感網(wǎng)／物旺網(wǎng)的進(jìn)步。RFID技術(shù)。作為典型的傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的RFID是未來信息存儲提取和處理的主流技術(shù)，越來越多的國際性大公司已經(jīng)加入到這種技術(shù)的開發(fā)研究中，目前RFID受市場關(guān)注的程度不亞于任何一種新興技術(shù)，該技術(shù)的發(fā)展使得服務(wù)器的客戶端設(shè)設(shè)備數(shù)量快速增加。三維立體傳感網(wǎng)。通過在所有道路、建筑、水域、危險地區(qū)和空間構(gòu)成三維立體傳感網(wǎng)絡(luò)，建立具有強(qiáng)大計算能力的分布式監(jiān)控預(yù)報中心，能夠提前預(yù)測到臺風(fēng)、大雨，洪水、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害和人為突發(fā)事件的發(fā)生和演變，迅速決策和處置，從而大幅度減少自然災(zāi)害和人為突發(fā)事件造成的損失。傳感網(wǎng)絡(luò)還可以在節(jié)能減排和智能家居等方面發(fā)揮作用。大規(guī)模實時傳輸。傳感網(wǎng)在大規(guī)模實時信息獲取、協(xié)同感知、高抗毀性、微型靈活部署等方面具有明顯優(yōu)勢，將成為實現(xiàn)“安全、可靠、[來自www.LW5u.coM]智能”的路網(wǎng)智能交通和城軌交通安全的重要支撐技術(shù)之一。傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以在動態(tài)復(fù)雜環(huán)境下實時、協(xié)同地獲取路況、車況和駕駛員的狀態(tài)信息，形成全局、綜合的決策、判斷，來預(yù)防和處理交通事故的發(fā)生，提高道路利用率，以及準(zhǔn)確、實時地監(jiān)測突發(fā)事件，增強(qiáng)應(yīng)急事件的協(xié)同處理能力。進(jìn)一步發(fā)展的“塵?！毙蛡鞲衅鳎瘓?zhí)行器，可嵌入物流世界的各個領(lǐng)域，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息空間與物理世界的融合。關(guān)注基礎(chǔ)理論物聯(lián)網(wǎng)涉及從信息獲取、傳輸、存儲、處理到應(yīng)用的全過程，材料、器件、軟件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)各方面的創(chuàng)新都會促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的過程中需要發(fā)展微納米智能集成傳感器和低功耗、高性能芯片；要關(guān)注微電池與儲能技術(shù)、能量采集技術(shù)、智能化能源管理技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)方面，要使多種接入方式兼容，創(chuàng)造新型安全、可靠異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以及滿足低成本、可互動、模塊抽象化等功能的開放式中間件平臺。軟件方面，可重點關(guān)注低功耗微型OS，以及具備自優(yōu)化、自配置、自愈功能分布式自適配軟件，信息處理與應(yīng)用軟件，行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)模式等。歐盟《物聯(lián)網(wǎng)研究路線圖》將物聯(lián)網(wǎng)硼究分為10個層面：1．感知：ID發(fā)布機(jī)制與識別2．物聯(lián)網(wǎng)宏觀架構(gòu)3．通信（OSI物理與鏈路層）4．組網(wǎng)（OSI網(wǎng)絡(luò)層）[來自www.lW5u.Com]5．軟件平臺、中間件（OSI網(wǎng)絡(luò)層以上）6．硬件7．情報提煉8．搜索引擎9．能源管理10.安全中科院“創(chuàng)新2050：科學(xué)技術(shù)與中國的未來，中國至2050年信息科技發(fā)展路線圖”指出物聯(lián)網(wǎng)典型的問題包括：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，接人系統(tǒng)也在增加，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度不斷提升，同時作為一項新興的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)還需要在非常有限的資源條件下滿足低成本、綠色節(jié)能、用戶和環(huán)境友好、用戶為中心、高效等極端要求。發(fā)展傳感網(wǎng)面臨著布爾代數(shù)和連續(xù)代數(shù)共存的難題，需要高效實用的不確定性推理、先進(jìn)的復(fù)雜系統(tǒng)理論、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)理論，對物理世界的新型感知機(jī)理提出了很高的要求。對于傳感網(wǎng)，協(xié)同與控制理論等是重點需要發(fā)展的基礎(chǔ)理論。仍需跨過五道坎盡管國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作推進(jìn)比較快，但物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍然面臨巨大挑戰(zhàn)，還存在如下問題。1．物聯(lián)網(wǎng)正處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，仍有許多瓶頸等待突破，特別是缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系和成熟商業(yè)模式，被看做是制約發(fā)展的關(guān)鍵要素。2．作為新概念、新技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)缺少國家級的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略謀劃，需要成立高級別官產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟組織引導(dǎo)；3．研究機(jī)構(gòu)數(shù)量眾多，大多要么側(cè)重基礎(chǔ)理論，與應(yīng)用需求相距較遠(yuǎn)，缺乏大規(guī)模工程實踐牽引；要么側(cè)重工程，與中小型企業(yè)同質(zhì)化，重復(fù)性工作居多，難以全面迅速推廣，缺乏盈利的商業(yè)模式。4．缺乏具有系統(tǒng)綜合解決方案集成能力的龍頭企業(yè)，中小型企業(yè)居多，小雜散；5．基礎(chǔ)和核心技術(shù)仍然需要加大投入。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展諫言發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，首先要通過政府引導(dǎo)，全社會參與，鼓勵民營資本進(jìn)入，造就一大批科技型中小企業(yè)群；其次，應(yīng)結(jié)合我國低成本信息化的特點，選取若干與可持續(xù)發(fā)展、資源、安全、新媒體等相關(guān)的行業(yè)為切入點，圍繞需求，開展核心技術(shù)公關(guān)和技術(shù)集成研發(fā)，進(jìn)行技術(shù)示范、探索發(fā)展途徑；再次，應(yīng)結(jié)合節(jié)能、降耗、綠色、低碳、低成本、智能的發(fā)展戰(zhàn)略和地方需求，利用物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代，由政府支持開展感知、控制、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)技術(shù)研究，選取特色行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用示范；最后，可通過示范、政府采購和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展拉動內(nèi)需，扶持本土企業(yè)，避免買進(jìn)一個無內(nèi)生能力的信息化。在發(fā)展策略上，應(yīng)采取政府主導(dǎo)、市場運(yùn)作，以應(yīng)用為先導(dǎo)，兼顧軍用需求和民用市場。在發(fā)展前期，以滿足軍用需求為主帶動民用市場的開拓；民用市場的開拓則應(yīng)以應(yīng)急安全、環(huán)境監(jiān)控、政府綜合信息網(wǎng)為切入點，逐步在如電力、石油、環(huán)境、能源等領(lǐng)域應(yīng)用推廣，還需注重不同應(yīng)用平臺的建設(shè)以及相關(guān)增值服務(wù)的研究。我們在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的過程中一定要堅持以應(yīng)用牽引，結(jié)合中國國情來發(fā)展適合我國發(fā)展水平的低成本、綠色、開放平臺、高可靠的物聯(lián)網(wǎng)，走一條有中國特色、能帶動國內(nèi)核心技術(shù)企業(yè)發(fā)展的低成本信息化道路。我們已經(jīng)在國際標(biāo)準(zhǔn)制定方面獲得有份量的發(fā)言權(quán)，未來應(yīng)當(dāng)以應(yīng)用為導(dǎo)向開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，制訂我國相關(guān)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，廣泛開展國際合作。利用我國的巨大市場影響國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，將有助于提高我國在國際標(biāo)準(zhǔn)競爭中的籌碼，影響并參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，使其朝著對我國有利的方向進(jìn)行。國家要給予政策扶持，鑒于國際上的競爭態(tài)勢，應(yīng)由國家根據(jù)不同應(yīng)用特點，為物聯(lián)網(wǎng)劃出專用或共用的頻率資源。可以由國家給予物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)類似軟件產(chǎn)業(yè)、集成電路產(chǎn)業(yè)的相關(guān)優(yōu)惠政策。官產(chǎn)學(xué)研各司其職，培育需求，應(yīng)用研究和核心技術(shù)研究并重。物聯(lián)網(wǎng)的普及需要商業(yè)模式的創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)未來要滲入到每一個行業(yè)，進(jìn)入到相關(guān)業(yè)務(wù)中去，而商業(yè)模式方面每個行業(yè)都不相同，但物聯(lián)網(wǎng)特別適合創(chuàng)業(yè)型企業(yè)或中小企業(yè)，為其提供了創(chuàng)新的機(jī)會。目前物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用上的示范成本相對較高，但是在得到廣泛的應(yīng)用并形成規(guī)范后，價格會逐步下降。作為一項新的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)目前在一定程度上還需要政府進(jìn)行產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)。圖說物聯(lián)網(wǎng)整體上來看，我國傳感器產(chǎn)業(yè)處于初期發(fā)展階段，基礎(chǔ)傳感器芯片研發(fā)生產(chǎn)薄弱、企業(yè)規(guī)模偏小、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏、應(yīng)用領(lǐng)域不廣、層次偏低。作為構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)單元，目前國內(nèi)傳感器芯片90%靠進(jìn)口。未來幾年主要靠進(jìn)口的局面尚不能扭轉(zhuǎn)，但3年后國產(chǎn)芯片可達(dá)30%。1．軟件開發(fā)情況嵌入式軟件2009年達(dá)到1674億，但以基于中低端應(yīng)用為主，嵌入式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和開發(fā)工具等平臺軟件中，國外品牌占據(jù)了絕對優(yōu)勢。嵌入式應(yīng)用軟件缺乏產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，沒有完全形成系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、市場化、專業(yè)化和社會化程度較低，軟硎牛同步研發(fā)能力弱。2009年軟件產(chǎn)業(yè)收入9513億元，同比增長25.6%。其中系統(tǒng)集成收入2203億元，同比增長23.7%軟件核心能力不足，處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端，利潤率僅為10%左右。2009年中國RFID應(yīng)用份額，證照防偽45.2%；電子支付24.9%；出入控制15.9%；倉儲物流6.4%；物品追蹤等其他7.6%。2．中國RFID應(yīng)用情況RFID應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，但仍以局部的閉環(huán)應(yīng)用和政府主導(dǎo)項目應(yīng)用為主，跨行業(yè)、跨部門、應(yīng)用鏈長的應(yīng)用相對較少。RFID產(chǎn)業(yè)鏈雖已初步形成，但技術(shù)和企業(yè)實力與發(fā)達(dá)國家仍有差距，超高頻、有源RFID等未形成整體產(chǎn)業(yè)能力；標(biāo)簽芯片自主知識產(chǎn)權(quán)貧乏，RFID中間件產(chǎn)品有較大差距。RFID應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張，市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。在食品安全、藥品安全領(lǐng)域，去年一年就對200多個制藥廠實施了RFID的管理，直接涉及民生改善，惠及百姓的生活。（注：文中各圖數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)舟咨詢；數(shù)據(jù)整理：中國物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心。）中國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，正面臨大發(fā)展的歷史機(jī)遇。以安防、家居、電力、交通、醫(yī)療、物流等為代表的一些國民經(jīng)濟(jì)重點行業(yè)開始逐漸接受物聯(lián)網(wǎng)概念，采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，應(yīng)用于行業(yè)的生產(chǎn)、服務(wù)各個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)顯示：2010年國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)主要行業(yè)應(yīng)用中，安防（安全防護(hù)、防入侵、智能家居）、電力、交通3大行業(yè)位居前列。安防行業(yè)的應(yīng)用遙遙領(lǐng)先，占據(jù)了接近一