全球物联网产业发展现状:中国火力全开

标签:物联网

访客:7892  发表于:2016-11-22 10:53:28

2005年11月17日,国际电信联盟(ITU)正式提出物联网概念,宣告无所不在的物联网时代即将来临。比如从北京开车到天津,上车后,只要设置好目的地便可随意睡觉、看电影,车载系统会通过路面接收到的信号智能行驶;不住在医院,只要通过一个小小的仪器,医生就能24小时监控病人的体温、血压、脉搏;下班了,只要用手机发出一个指令,家里的电饭煲就会自动加热做饭,空调开始降温。这些不再是科幻电影中的场景,通过“物联网”的逐步实现和提升,每个人的生活都将向此靠拢。

在2009年1月IBM提出的智慧地球战略被美国总统奥巴马积极认可之后,物联网概念再次引起了全球范围内的关注,主要经济技术发展强国也加快了对物联网发展的研究进度,对各国政府来讲,发展物联网产业可以提高综合国力和社会经济效益,带来庞大的产业集群效应,以期在未来的智能化社会中扮演重要的角色。本期报告将为你把握物联网产业的发展脉搏提供一个全新的视野。

全球物联网产业发展现状:中国火力全开

一、 物联网

1、 物联网概念

所谓物联网,在中国也称为传感网,指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

2005年11月17日,国际电信联盟正式提出“物联网”(The Internet of things)概念。“物联网”颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起,使得政府管理、生产制造、社会管理,以及个人生活实现互联互通,被成为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。

2、 物联网的架构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”,从而实现人与物、物与物之间的沟通,物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此,物联网由三个部分组成:感知部分,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别;传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输;智能处理,即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。

在物联网体系架构中,三层的关系可以理解为:

感知层是物联网的皮肤和五官–识别物体,采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等,主要作用是识别物体,采集信息,与人体结构中皮肤和五官的作用相似。

网络层是物联网的神经中枢和大脑–信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心和信息处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理,类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

应用层是物联网的“社会分工”—与行业需求结合,实现广泛智能化。应用层物联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合,实现行业智能化,这类似于人的社会分工,最终构成人类社会。

3、 物联网的主要技术

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”,是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术;其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通讯。在物联网应用中有三项关键技术。

传感器技术,这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。传感器是摄取信息的关键器件,它是物联网中不可缺少的信息采集手段。目前传感器技术已渗透到科学和国民经济的各个领域,在工农生产、科学研究及改善人民生活等方面,起着越来越重要的作用。

RFID(Radio Frequency Identification)标签也是一种传感器技术,也可称为射频识别技术,他利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。RFID可以看做是一种设备标识技术,也是物联网感知层的一个关键技术。由于RFID具有无需接触、自动化程度高、耐用可靠、识别速度快、适应各种工作环境、可实现高速和多标签同时识别等优势,因此RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。如物流和供应链管理、门禁安防系统、道路自动收费、航空行李处理、文档追踪、图书管理、电子支付、生产制造和装配、汽车监控等。

二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息,因此能在很小的面积内表达大量的信息。与RFID相比,二维码最大的优势在于成本较低,一条二维码的成本仅为几分钱。《物联网“十二五”发展规划》中提出二维码作为物联网的一个核心应用,物联网终于从“概念”走向“实质”。

由于物联网网络层时间里在Internet和移动通信网等现有网络基础上,所以为了实现“物物相连”的需求,物联网网络层还需要网络的技术支持。

二、 全球物联网产业发展现状

2009 年世界经济陷入衰退的泥潭,表象是金融行业过度创新引起国际金融秩序紊乱,为摆脱金融危机,实现经济持续发展,主要国家均将培育新的经济增长点作为“治病良方”。物联网则被广泛认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。与互联网类似,物联网在生产生活中具有极强的渗透性,具备发展成为新经济增长点的巨大潜能,可为全球经济复苏提供技术动力。

1、 美国

美国IBM 公司2008 年11 月对外公布了智慧地球战略,其中提到,在信息文明的下一个发展阶段,人类将实现智能基础设施与物理基础设施的全面融合,实现IT 与各行各业的深度融合,从而以科学和智慧的方式对社会系统和自然系统实施管理。“智慧地球”提出“把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且被普遍连接,形成所谓物联网,并通过超级计算机和云计算将物联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合”。“智慧地球”其本质是以一种更智慧的方法,利用新一代信息通信技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式,以便提高交互的明确性、效率、灵活性。该战略预言,“智慧地球”战略能够带来长短兼顾的良好效益,尤其是在当前的局势下,对于美国经济甚至世界经济走出困境具有重大意义。在短期经济刺激方面,该战略要求政府投资于诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施,能够刺激短期经济增长,创造大量的就业岗位;其次,新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间,有利于增强国家的长期竞争力;第三,能够提高对于有限的资源与环境的利用率,有助于资源和环境保护;第四,计划的实施将能建立必要的信息基础设施。

2008 年12 月,奥巴马向IBM 咨询了智慧地球的有关细节,并共同就投资智能基础设施对于经济的促进效果进行了研究。2009 年1月7 日,IBM 与美国智库机构信息技术与创新基金会(ITF)共同向奥巴马政府提交了”The Digital Road to Recover A Stimulus Plan to Create Jobs,Boost Productivty and Revitalize America”,提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会。并且同时带动美国长期发展,其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。

目前,美国已在多个领域应用物联网,例如得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以在发生故障时自动感知和汇报故障位置,并且自动路由,10 秒钟之内就恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源,大大有利于新能源产业的成长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电,给居民提供便捷的服务。

2、 欧盟

欧盟围绕物联网技术和应用做了不少创新性工作。在2009 年11月的全球物联网会议上,欧盟专家介绍了《欧盟物联网行动计划》,意在引领世界物联网发展。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商,他们推动了M2M(机器与机器)的技术和服务的发展。

从目前的发展看,欧盟已推出的物联网应用主要包括以下几方面:随着各成员国在药品中开始使用专用序列码的情况逐渐增多,确保了药品在到达病人前均可得到认证,减少了制假、赔偿、欺诈和分发中的错误。由于使用了序列码,可方便地追踪到用户的产品,从而提高了欧洲在对抗不安全药品和打击制假方面的措施力度。

此外,一些能源领域的公共性公司已开始部署智能电子材料系统,为用户提供实时的消费信息。同时,使电力供应商可对电力的使用情况进行远程监控。在一些传统领域,比如物流、制造、零售等行业,智能目标推动了信息交换,提高了生产周期的效率。

3、 日本和韩国

日本和韩国在2004 年都推出了基于物联网的国家信息化战略,分别称作u-Japan 和u-Korea。“u”代指英文单词“ubiquitous”,意为“普遍存在的,无所不在的”。该战略是希望催生新一代信息科技革命,实现无所不在的便利社会。

物联网在日本已渗透到人们衣食住中:松下公司推出的家电网络系统可供主人通过手机下载菜谱,通过冰箱的内设镜头查看存储的食品,以确定需要买什么菜,甚至可以通过网络让电饭煲自动下米做饭;日本还提倡数字化住宅,通过有线通信网、卫星电视台的数字电视网和移动通信网,人们不管在屋里、屋外或是在车里,都可以自由自在地接受信息服务。

u-Japan 战略的理念是以人为本,实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接。为了实现u-Japan 战略,日本进一步加强官、产、学、研的有机联合,在具体政策实施上,将以民、产、学为主,政府的主要职责就是统筹和整合。

通过实施u-Japan 战略,日本希望开创前所未有的网络社会,并成为未来全世界信息社会发展的楷模和标准,在解决其高龄化等社会问题的同时,确保在国际竞争中的领先地位。

同样,韩国信息通信产业部在2004 年成立了“u-Korea”策略规划小组,并在2006 年确立了相关政策方针。2009 年10 月,韩国通过了物联网基础设施构建基本规划,将物联网市场确定为新增增长动力,据估算至2013 年物联网产业规模将达50 万亿韩元。韩国通信委员会相关人士表示,委员会已经树立了到2012 年“通过构建世界最先进的物联网基础实施,打造未来广播通信融合领域超一流ICT 强国”的目标,并为实现这一目标,确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4 大领域、12 项详细课题。

三、 中国物联网产业发展现状

自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。

在应用发展方面,物联网已在中国公共安全、民航、交通、环境监测、智能电网、农业等行业得到初步规模性应用,部分产品已打入国际市场,如智能交通中的磁敏传感节点已布设在美国旧金山的公路上;中高速图传传感网设备销往欧洲,并已安装于警用直升机;周界防入侵系统水平处于国际领先地位。智能家居、智能医疗等面向个人用户的应用已初步展开,如中科院与中移动集团已率先开展紧密合作,围绕物联网与3G 的TD 蜂窝系统两网融合的三步走路线,积极推动物物互联的新业务,寻求3G 业务的全新突破。

总体看来,中国物联网研究没有盲目跟从国外,而是面向国家重大战略和应用需求,开展物联网基础标准体系、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等方面的研究,形成了以应用为牵引的特色发展路线,在技术、标准、产业及应用与服务等方面,接近国际水平,使中国在该领域占领价值链高端成为可能。

1、产业规模

信息获取、信息传输、信息处理是信息领域的三大技术支柱。以物联网为代表的信息获取技术的突破,将从虚拟信息空间、人人互联发展到对现实物理世界的感知,为信息传输和信息处理提供更为丰富的需求源泉和强大的发展助力,将掀起第三次产业化浪潮。物联网市场潜力巨大,物联网产业在自身发展的同时,还将带动微电子技术、传感元器件、自动控制、机器智能等一系列相关产业的持续发展,带来庞大的产业集群效应。据赛迪顾问统计,2010 年中国物联网产业规模为1933 亿元,市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场。

2、物联网在中国的行业现状

2011年是“十二五”的开局之年,也是中国物联网发展从概念走向现实、加快推进“产业发展与应用引领”之年。随着物联网技术应用与产业发展的逐步深入,中国的物联网发展既具备了一些国际物联网发展的共性特征,也呈现出一些鲜明的中国特色和阶段特点。

一是多层面的政策投入成为推动现阶段中国物联网产业发展的最强动力。如果说国外物联网产业发展属于“市场驱动型”,国内更贴近“政策驱动型”。可以预见,未来中长期内,物联网将成为国家推进信息化工作的重点,政策支持力度可望继续加大。

二是中国物联网各层面技术成熟度不同,传感器技术是攻关重点。总体来看,物联网的技术门槛似乎不高,但核心环节关键技术的成熟度参差不齐,导致物联网产业标准制定和应用发展迟缓。虽然从全球物联网发展来看,中国与美欧日韩等并驾齐驱,但目前在物联网核心器件和软件方面尚做不到自主可控。

三是物联网产业链逐步形成,物联网应用领域逐渐明朗。经过业界的共同努力,国内物联网产业链和产业体系逐渐形成,产业规模快速增长。预计2011年中国物联网产业市场规模将达到2300亿元,比上年增长24%。安防、交通和医疗三大领域,有望在物联网发展中率先受益,成为物联网产业市场容量大、增长最为显着的领域。

四是标准化建设取得初步进展。中国与美欧日韩等一样在物联网技术方面领先,是物联网国际标准的主要制定国之一,在建立自主标准方面具有一定优势,并有主导标准的机会。不过,在物联网总体标准体系建设方面,由于目前国内外并没有统一标准,短期内还无法完成。

五是地方政府积极参与,成为物联网发展的重要推动力量。“智慧城市”建设是中国城市化推进到一定水平的必然产物,对目前刚刚起步的物联网产业发展意义重大。国家倡导发展物联网产业,借以实现经济转型和工业化与信息化的融合,各地政府纷纷响应,高度重视物联网产业。中国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一,不少一二线城市在建设或筹建物联网产业园。

六是自2009年8月国家提出在无锡建设国家传感网创新示范区(“感知中国”中心)以来,无锡以引领全国物联网发展为目标,以创新为驱动,以应用为牵引,以企业为主体,抢抓机遇,汇聚各类优势资源,把握产业发展制高点,优化创新创业环境,按照“一核多元”的产业布局,打造辐射全国的国家传感网创新示范区。

3、物联网在中国的重点应用领域

目前物联网与安防、电力、交通、医疗、物流几大行业的联系更加紧密,应用层面更加广泛和深入:在安防领域,物联网在安防入侵、网络视频监控以及智能家居等细分安防领域得到了良好的应用;在电力行业,无线电表的远程抄表、对配电变压器的运行状态进行实时监测、用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求管理等应用正在逐步拓展;在交通领域,通过在出租车及公交车上安装无线终端设备,实现对车辆的管理和调度;在物流领域,食品、药品等物品仓储、运输、监测等多个环节都不断释放出对物联网的需求;在医疗领域,面向病房、手术室、保健室等应用场景的物联网产品及解决方案正在日趋成熟。除此之外,物联网在智能楼宇、路灯监控、动物溯源、环境监测等方面应用步伐也在不断加快。

2010 年,安防和电力两大行业居于中国物联网应用市场前两位,它们合计占据了接近六成的市场份额。交通、医疗、物流市场规模也均超过了50 亿元,所占比例分别为9.3%、5.0%、3.4%。电力14.8%、交通9.3%、物流3.4%。

3.1、智能安防

中国安防电子市场的快速发展为物联网面向安防领域渗透发展提供了良好的环境。目前中国有三大安防产业基地:以深圳、广州为代表的珠江三角洲产业基地;以杭州、上海为代表的长江三角洲产业基地;以天津、北京为代表的京津环渤海经济区产业基地。

近几年,中国安防市场保持较快增长态势。2010 年,中国安防市场规模达到了869.8 亿元,较上年增长12%。目前,从中国安防电子企业所生产的产品应用领域来看,产品主要体现在视频监控、出入控制、社区防范、防盗报警等几大方面。而从技术和产品两个层次来看,这几大方面均有物联网的应用拓展空间。随着中国经济的发展,智能建筑、大型公共场所、商场、新型社区、工厂企业等的大量增加,以及居民消费水平和结构的变化,人们对安防产品的需求不断提高,此外,安防产品本身正在朝向数字化、智能化、网络化、移动化、集成化与自动化的不断发展,所以未来中国安防电子市场的需求将会不断释放,产品将持续升级,这将会使得物联网面向安防领域渗透发展面临良好的机遇。

3.2、智能电力

中国智能电网理论和实践的发展为物联网在电力行业的应用奠定了基础。综观中国智能电网理论和实践发展历程,中国智能电网研究起步相对较早,早在2000 年,卢强院士就提出“数字电力系统”(DPS)的概念。数字电力系统是将信息技术和电网技术结合的最原始最朴素的想法,同时也是中国智能电网的理念雏形和理论奠基石。

2010 年4 月20 日,国家电网公司发布的《国家电网公司绿色发展白皮书》披露的数据显示,国家电网公司预计在2020 年基本建成坚强智能电网,全力提升消纳清洁能源能力,助力电力系统提升能源利用效率,积极推动电力装备业和全社会节能。

2010 年,中国各地智能电网工程也在加速布局。2010 年3 月,国家电网公司宣布,未来10 年将在三峡库区投资243 亿元建设坚强智能电网。此外,国家电网在北京、天津、浙江、陕西等地的下属各公司,都己分领域启动智能电网试点工作。2010 年4 月,南京江宁经济技术开发区与国内四家智能电网企业签订合作协议,1000 多亩智能电网与低碳经济示范园区开工建设。同期,扬州“智谷”暨智能电网展示中心在扬州经济技术开发区正式启动。

3.3、智能交通

一些具体城市的ITS智能交通系统 (Intelligent Transport System,简称ITS) 建设可显示出中国在ITS 建设方面取得的初步成果。北京建立了交通管理中心,上海实施了高架路速度管理和诱导以及可变标志指引,青岛建立了公交调试系统、长途管理系统等。而广州在ITS 建设方面取得了较大进展,例如,他们建立了交通综合信息平台,可将公交车、出租车及客运车联系起来,依靠7000 多辆车上的GPS 系统,将交通信息传到交通综合信息平台,使信息平台可以提供各个路段的交通拥堵情况。再如,广州还建立了高速公路综合管理示范项目,可将通信、监控、收费集成到一个系统中。此外,广州还研发了不停车收费系统,已有2100 公里的高速公路装备了不停车收费系统,3 个月来有3 万多台不停车收费车载装置售出,可见市场潜力巨大。与此同时,有关单位还在积极进行一些项目的开发,如清华大学、国家ITS 中心都在进行智能车辆系统的开发。物联网在交通行业的主要应用场景包括:不停车收费系统(ETC)、车辆定位与调度、车辆智能导航以及道路交通状况实时监控。

3.4、智能物流

在国家信息化建设全面升级的今天,物联网在铁路运输、民航管理、水运管理和仓储物流等方面也发挥着巨大作用。物流产业与物联网产业的结合发展已经成为趋势。现代物流产业和物联网产业的融合发展,物联网技术已经成为整合优化资源,提升物流能力,促进物流业与制造业良性互动的重要途径,同时为物联网技术的应用提供了广阔的平台。

目前,中国的物流企业群体正加速成长,物流集聚区逐步形成,物流运作的设施设备、信息化水平、行业基础工作和政策环境有了较大改善,出现了持续平稳快速发展的势头。

中国以市场为主导的物联网应用需求仍处于前期培育阶段,主要的几种应用包括:车辆定位与调度、货物溯源、智能物流配送中心以及企业智能供应链。

3.5、智能医疗

在医疗行业,人体健康监测传感器网络已经成为业界关注的热点之一。人体健康监测传感器网络主要可用于人体的监护,生理参数的测量等,可以对于人体的各种状况进行监控,将数据传送到各种通信终端上。监控的对象不一定是病人,也可以是正常人。各种传感器可以把测量数据通过无线方式传送到专用的监护仪器、或者各种通信终端上,如PC、手机、PDA 等。目前研究认为,人体上或者内部大约可以布置10-20 个各类传感器。每在疾病预防上投资一元,可以在将来节省数十元乃至上百元的医疗开支。据统计,美国医疗系统每年花费近2 万亿美元,但与美国人的健康维护和促进几乎没有什么关系。人群中最不健康的1%和患慢性病的19%的人口共用了70%的医疗卫生费用,而最健康的70%的人口只用了10%的医疗费用。粗略估算,假设每个人体传感网的成本在5000 元,能够被全国百分之一的人口采用,则市场规模在650 亿元以上。以每投入1 元健康监测、预防换来10 元的医疗开支减少估算,预计每年节省的开支达6500 亿元。

智能医疗是物联网的重要研究领域,物联网利用传感器等信息识别技术,通过无线网络实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备间的互动。目前中国物联网在医疗行业的主要应用包括:远程医疗监护、无线查房、患者位置监控以及移动医护。

四、结论

物联网本身并不是全新的技术,而是在原有基础上的提升、汇总和融合。物联网作为一种融合发展的技术,其产业在自身发展的同时,同样会带来庞大的产业集群效应。据保守估计,传感技术在智能交通、公共安全、重要区域防入侵、环保、电力安全、平安家居、健康监测等诸多领域的市场规模均超过百亿甚至千亿。据预测,到2020 年,物物互联业务与现有人人互联业务之比将达到30:1,物联网产业将有可能成为下一个万亿级的产业。美国《福布斯》杂志评论未来的物联网将比现有的Internet 大得多,市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场。

总体而言,全球物联网发展还处于初级阶段,但已具备较好的基础。未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长,2010 年全球物联网产业规模超过1000 亿美元,据估计,2013 年将超过1700 亿美元,年增长率接近30%。其中,微加速度计、压力传感器、微镜、气体传感器、微陀螺等器件也已在汽车、手机、电子游戏、生物医疗、传感网络等消费领域得到广泛应用,大量成熟技术和产品的诞生为物联网大规模应用奠定了基础。

随着发达国家和地区纷纷出台物联网相关政策进行战略布局,希望在新一轮信息产业发展中抢占先机,全球物联网产业将呈现快速增长的态势,这样的增长态势持续下去,未来10 年全球的物联网无疑都将实现数量和质量的飞跃,实现大规模普及和商用,走进普通人家。

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