曾慶勇，劉遠仲

（南充職業(yè)技術學院電子信息工程系，四川 南充 637131）

0 引言

隨著人工智能、自動駕駛等成為近年的熱門名詞，說明與此密切相關的物聯(lián)網(wǎng)技術正越來越成熟，物聯(lián)網(wǎng)帶來的第三次信息技術浪潮離我們正越來越近。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈和萬億級的龐大市場，吸引著世界各國的政府、企業(yè)投入巨資到物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。

1 物聯(lián)網(wǎng)的定義

1.1 國際上的通用定義

國際電信聯(lián)盟( ITU)對物聯(lián)網(wǎng)（IoT：Internet of things）做了如下定義：通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

1.2 中國的定義

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)定義為：將無處不在的終端設備和設施與計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)合，通過各種無線和有線的長距離或短距離通信網(wǎng)絡實現(xiàn)物體與物體之間互聯(lián)互通，對環(huán)境以及狀態(tài)信息實時的共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮?、控、營”一體化。

1.3 歐盟的定義

歐盟委員會信息和社會媒體司 RFID部門負責人Lorent Ferderix博士給物聯(lián)網(wǎng)的定義是：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡基礎設施，它具有基于標準和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡無縫整合。

2 物聯(lián)網(wǎng)的主要相關技術

物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)物與物之間的感知、識別、通信等功能需要有大量復雜的技術支持。對其主要的相關技術，可以從以下兩個方面來認識：

2.1 物聯(lián)網(wǎng)應用中的關鍵技術

（1）數(shù)據(jù)采集技術：數(shù)據(jù)采集技術中最主要的是傳感器技術，它既是物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵技術，也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎技術，主要完成數(shù)據(jù)的感知和采集。數(shù)據(jù)采集要求傳感器種類多種多樣，感知要敏捷、準確、智能。同時傳感器還要完成將采集的信息從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這方面的技術有RFID、物理量傳感器、生物量傳感器、GPS定位器等，現(xiàn)在使用最廣泛的是RFID。

（2）嵌入式系統(tǒng)技術：將傳感器采集的信息進行快速處理是物聯(lián)網(wǎng)的又一項關鍵技術，嵌入式系統(tǒng)是當前使用的主要技術。嵌入式系統(tǒng)綜合了計算機軟硬件、集成電路等技術，具有微型化、可編程控制、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中起到中樞的作用。

（3）信息傳輸技術：物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)物物相連，實現(xiàn)網(wǎng)絡的大規(guī)模擴展，信息傳輸也是其關鍵技術。當前物聯(lián)網(wǎng)中主要使用短距無線通信技術，成熟廣泛使用的技術包括 Wifi、紫蜂(Zigbee)、藍牙(Bluetooth)、超寬頻(UWB)、短距通信(NFC)等。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的主要技術

物聯(lián)網(wǎng)從技術架構(gòu)上可分為三層：感知層、網(wǎng)絡層和應用層，因此其每一層都對應有相關的主要技術。感知層的主要技術是傳感器制造技術，核心是提高各種感知終端的靈敏度和分辨度；網(wǎng)絡層的主要技術是網(wǎng)絡技術和通信技術，核心是傳遞和處理信息的能力；應用層的主要技術是與用戶的接口技術，核心是與行業(yè)、個人終端需求靈活智能地結(jié)合。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展方向分析

3.1 傳感器的技術發(fā)展方向是標準化、通用化和低耗能

隨著物聯(lián)網(wǎng)在全球的大力發(fā)展，各種各樣的傳感器紛紛出現(xiàn)，但制造商的產(chǎn)品標準和型號各異，給物聯(lián)網(wǎng)的應用普及帶來了技術上的障礙。因此，實現(xiàn)傳感器的模塊化、標準化、通用化生成才能為物聯(lián)網(wǎng)中下游產(chǎn)業(yè)提供便利、有效的技術解決方案，降低物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)進入門檻，同時能減少生產(chǎn)成本、提高物聯(lián)網(wǎng)的可維護性、可擴展性。

在標準化方面，需要國家層面對大多數(shù)通用傳感器制定統(tǒng)一的國家標準。2014年 12月，由中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院牽頭承擔研制的國家標準《信息技術 傳感器網(wǎng)絡第701部分：傳感器接口信號接口》已通過國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會批準正式發(fā)布，標準號為GB/T 30269.701-2014。該標準的頒布標志著我國在傳感器標準化方面邁出了重要的一步。

而低耗能則是物聯(lián)網(wǎng)大面積應用后對傳感器的迫切要求，因為物聯(lián)網(wǎng)的應用環(huán)境往往比較特殊，傳感器使用數(shù)量非常多，使用時間超長，需要傳感器長時間低功耗運行。實現(xiàn)傳感器的低耗能關鍵在于芯片的集成技術和低功耗技術，以及傳感器的電源架構(gòu)、新型能源技術、電池技術等。

同時，世界各主要工業(yè)國家需要達成共識，盡快制定物聯(lián)網(wǎng)、傳感器的國際標準，進行頂層技術設計，打破技術壟斷和標準壁壘，推行技術開源化。

3.2 傳感網(wǎng)的發(fā)展方向是智能化、天量化

物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)物與物、物與人、人與人的“萬物互聯(lián)互通”，需要傳感網(wǎng)能夠自主、智能、迅捷地實現(xiàn)信息交換。未來的物聯(lián)網(wǎng)需要給所有的物品都設定唯一標識，才能隨心所欲地實現(xiàn)萬物自由通信，這就需要天量化的標志地址、海量化的信息處理能力。下一代互聯(lián)網(wǎng)、“云計算”、IPV6、5G通信等技術將能為打造高速傳感網(wǎng)提供有效的技術支撐。

另外，新的計算機體系、存儲體系、網(wǎng)絡架構(gòu)體系、軟件編程體系等也是物聯(lián)網(wǎng)相關技術研究和發(fā)展的方向。

4 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涉及的主要方面

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是個龐大的領域，涉及面非常廣，很多行業(yè)都和物聯(lián)網(wǎng)密切相關，既包括傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，也包括新興產(chǎn)業(yè)。其中電子產(chǎn)品制造、IT業(yè)、通信業(yè)、微電子技術行業(yè)等與物聯(lián)網(wǎng)關聯(lián)度較高。下面從兩個角度來分析物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的主要領域：

4.1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈

按照物聯(lián)網(wǎng)的技術架構(gòu)，可以把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈分成設備制造商、網(wǎng)絡運營商、應用提供商三個環(huán)節(jié)。

4.1.1 物聯(lián)網(wǎng)設備制造商

物聯(lián)網(wǎng)設備制造商主要指生產(chǎn)制造物聯(lián)網(wǎng)中廣泛使用的各種電子產(chǎn)品、物理元件、通信設備等的廠家，如各種傳感器、射頻卡、網(wǎng)絡通信設備的制造商。物聯(lián)網(wǎng)設備制造商涉及眾多領域，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中類型最多的一環(huán)。

4.1.2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡運營商

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡運營商主要指提供信息傳輸、存儲服務的運營商，如中國電信、移動等各家通信運營商。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡運營商直接面向用戶，其網(wǎng)絡規(guī)模大且具有壟斷性，業(yè)務推廣能力強，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中是最容易獲益的環(huán)節(jié)。

4.1.3 物聯(lián)網(wǎng)應用提供商

物聯(lián)網(wǎng)應用提供商是指使用物聯(lián)網(wǎng)設備，在現(xiàn)有網(wǎng)絡的基礎上，根據(jù)用戶的需求，為不同的用戶提供系統(tǒng)集成、搭建應用平臺等實際應用的商家，如智慧城市、智能交通、智能醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)信息平臺、物聯(lián)網(wǎng)服務平臺等都是比較典型的物聯(lián)網(wǎng)應用。物聯(lián)網(wǎng)應用提供商在整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中處于中游地位，更注重用戶需求，對物聯(lián)網(wǎng)的推廣應用具有更加迫切的愿意。

4.2 中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點領域

4.2.1 重點示范工程

在國家工業(yè)和信息化部公布的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中，列出了我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的九大重點示范工程，分別是：智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。

4.2.2 重點產(chǎn)業(yè)集群

中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、工業(yè)和信息化部賽迪智庫發(fā)布的《物聯(lián)網(wǎng)及傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2015版）》將我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)按照地域劃分成長三角、珠三角、環(huán)渤海以及中西部地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)集群：

（1）長三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)模位列四大產(chǎn)業(yè)集群之首，是硬件傳感器、軟件開發(fā)及系統(tǒng)集成企業(yè)的主要聚集地和應用推廣地，是我國物聯(lián)網(wǎng)技術和應用的起源地。該地區(qū)以上海、無錫、昆山、南京、蘇州、杭州為中心，通過引進國外高技術公司，重點發(fā)展MEMS傳感器及產(chǎn)品線，逐漸形成較為完備的傳感器生產(chǎn)體系及產(chǎn)業(yè)配套。長三角地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要定位于產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)，從物聯(lián)網(wǎng)軟硬件核心產(chǎn)品和應用兩個核心環(huán)節(jié)入手，集聚了一大批物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的核心與龍頭企業(yè)。

（2）珠三角地區(qū)是我國整機產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地，在物聯(lián)網(wǎng)領域以智能設備制造、軟件及系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡運營服務三類產(chǎn)品帶動應用示范。該地區(qū)以深圳中心城市為主體，由附近中小城市的民企及外資企業(yè)組成傳感器產(chǎn)業(yè)體系，服務于周邊的電子信息產(chǎn)品制造業(yè)，成為下游應用市場最廣闊的地區(qū)。

（3）環(huán)渤海地區(qū)是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)重要的研發(fā)、設計、設備制造及系統(tǒng)集成基地。該地區(qū)主要以清華、北大、中科院等高等院校為主，從事新型傳感器、網(wǎng)絡通信等物聯(lián)網(wǎng)相關研發(fā)，同時擁有航天、兵器等軍工集團，其技術團隊在關鍵支撐技術研發(fā)方面實力強勁。

（4）中西部地區(qū)各重點省市結(jié)合自身優(yōu)勢，加快布局物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。鄭州、武漢、太原等地在儀器儀表、工業(yè)領域、煤礦安全、石化、冶金、汽車電子等方面積極發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應用。四川、重慶、云南等省市重點培育芯片設計、網(wǎng)絡通信、自動控制、軟件及信息服務等產(chǎn)業(yè)，大力推廣物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程，并且在原材料、生產(chǎn)設備等領域也有所建樹。其中重慶市南岸區(qū)建成國家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地，并成為全國首個物聯(lián)網(wǎng)應用服務標準化試點區(qū)域。

5 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景展望

5.1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模

許多專家學者都預計物聯(lián)網(wǎng)將是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信后的又一次產(chǎn)業(yè)革命，將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”，物聯(lián)網(wǎng)所帶來的產(chǎn)業(yè)價值將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，是又一個萬億級市場，其發(fā)展前景無比輝煌和誘人。

據(jù)思科報告稱，未來10年，物聯(lián)網(wǎng)將帶來一個價值14.4萬億美元的巨大市場，未來1/3的物聯(lián)網(wǎng)市場機會在美國，30%在歐洲，而中國和日本將分別占據(jù)12%和5%。

據(jù)工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)，2013年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為4670.23億元，比2012年同期增長28.24%；2014年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為6206.28億元，2015年我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為7976.34億元，比2014年同期增長28.52%。

5.2 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

2015年1月23日，谷歌董事長埃里克·施密特在參加瑞士“達沃斯世界經(jīng)濟論壇”時表示互聯(lián)網(wǎng)終將消失而被物聯(lián)網(wǎng)取代，“未來的世界是一個高度個性化、高度互動的世界，是一個非常非常有趣的世界”。

在當前全球經(jīng)濟發(fā)展處于低谷的背景下，世界各國更是對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)寄予了厚望。包括中國在內(nèi)，許多國家均把物聯(lián)網(wǎng)列入了新興產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略層級的地位，全球產(chǎn)業(yè)巨頭也紛紛投入巨資和科研人才到物聯(lián)網(wǎng)領域，欲搶占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)高地。

物聯(lián)網(wǎng)普及推廣以后，需要數(shù)億計的傳感器、電子標簽、存儲設備、接收終端等，這將大大延長傳統(tǒng)電子元器件制造業(yè)的生命力，極大地促進新興的信息技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。各種物聯(lián)網(wǎng)信息接收裝置、智能可穿戴設備等的數(shù)量將大大超過手機的數(shù)量，造就一個新的龐大的消費市場。

在中國，物聯(lián)網(wǎng)對于培育新的經(jīng)濟增長點、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、引導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、提升社會管理和公共服務的效率和水平都具有重要意義。

5.3 中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向

2009年8月上旬溫家寶總理在無錫視察時指出“要在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的傳感信息中心或‘感知中國’中心”。以無錫中國物聯(lián)網(wǎng)感知中心的成立為標志，我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)開始了高速發(fā)展。結(jié)合我國物聯(lián)網(wǎng)“十二五”期間的發(fā)展情況，根據(jù)部分省市已發(fā)布的物聯(lián)網(wǎng)“十三五”發(fā)展規(guī)劃、國家有關部門的物聯(lián)網(wǎng)相關會議信息等，分析在未來幾年我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向有以下幾個方面：

（1）做大做強優(yōu)勢領域。我國在數(shù)字安防、網(wǎng)絡通信設備與集成領域，以?？低?、大華、華為、中興通訊等公司為代表，已經(jīng)處于該領域的世界領先水平。未來的發(fā)展方向是對這些優(yōu)勢領域繼續(xù)保持領先，并且不斷拓展上下游相關領域，與世界主要對手競爭。

（2）引導投入新興領域。在這個方向，主要是與物聯(lián)網(wǎng)應用相關的新型傳感器、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療設備及系統(tǒng)、可穿戴設備等領域，國家加大政策支持和優(yōu)惠，引導企業(yè)研發(fā)投入，緊跟物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展潮流，籌備技術力量，從而形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

（3）關鍵技術、標準等取得突破。這方面主要是對芯片制造技術、物聯(lián)網(wǎng)技術標準等進行重點研發(fā)、突破，提升我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

2016年11月17日，在結(jié)束的3GPP RAN1 87次會議的 5G短碼方案討論中，中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，從美國主推LDPC，法國主推Turbo2.0兩大競爭對手中脫穎而出，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案，從而打破高通壟斷，拿下5G通信的短碼標準。

未來5G網(wǎng)絡終端連接數(shù)量可多達1000億。很多智能感應器，包括光線感應、觸摸感應、重力感應、加速度感應、聲音感應、輻射感應等，都可以被整合到網(wǎng)絡中去。5G網(wǎng)絡可將網(wǎng)絡能耗降低90%，使低功率電池續(xù)航時間提高10倍以上。因此5G網(wǎng)絡可能成為物聯(lián)網(wǎng)時代大力推廣的網(wǎng)絡，取得5G通信的技術標準就具有重要的戰(zhàn)略意義。

“十三五”期間，我國大力支持研究適用于物聯(lián)網(wǎng)應用的統(tǒng)一標識、解析與尋址技術體系和標準框架，發(fā)展支持多應用、安全可控的標識管理體系等關鍵技術。加快制定敏感材料和元件、傳感器、儀器儀表等感知技術和設備標準。組織制定無線傳感器網(wǎng)絡，窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IOT)、網(wǎng)絡虛擬化和異化網(wǎng)絡融合等網(wǎng)絡技術標準。

（4）加快物聯(lián)網(wǎng)與其他領域的融合，推廣和普及示范應用，鼓勵技術創(chuàng)新。在這個發(fā)展方向，國家相關部門已經(jīng)有明確的政策指引。

國家發(fā)改委在《關于組織開展 2014-2016年國家物聯(lián)網(wǎng)重大應用示范工程區(qū)域試點工作的通知》指出：重點支持物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)服務和增值服務應用示范類項目和物聯(lián)網(wǎng)技術集成應用示范類項目。

2016年5月9日， 工業(yè)和信息化部科技司副巡視員代曉慧在召開的“物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)專題論壇”上表示：“十三五”期間，工信部將推動物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模應用，推進物聯(lián)網(wǎng)在消費領域的應用創(chuàng)新，以及加快物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)、能源、環(huán)保等領域的深度融合，我國物聯(lián)網(wǎng)加速進入“跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)?；l(fā)展”的新階段。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)開環(huán)應用，在工業(yè)制造、健康服務、節(jié)能環(huán)保等領域形成規(guī)?；瘧谩９膭钗锫?lián)網(wǎng)商業(yè)模式創(chuàng)新，推廣成熟的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等新業(yè)態(tài)融合創(chuàng)新。

6 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)給世界經(jīng)濟發(fā)展描繪了一個美麗的藍圖，但從目前全球狀況來看，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及仍有眾多問題需解決。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景無比誘人，但要真正實現(xiàn)普及的目標未來還有很長的路要走，需要全球各國共同努力。在物聯(lián)網(wǎng)的推廣應用方面，最需要解決的是最后100米的問題，特別是在家庭物聯(lián)網(wǎng)應用這個熱門領域。另外，物聯(lián)網(wǎng)安全保障，配套的法律法規(guī)制度建設，多層次多類型的物聯(lián)網(wǎng)技術人才培養(yǎng)等，這些也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進程中應重點解決的問題。

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