物联网，自动化行业新机遇、新挑战

本刊记者/宋慧欣

物联网被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，是实现物物相连，智能化的一种网络，已经被确定为中国七大新兴产业之一。巨大的应用空间，加上国家政策层面的鼎力支持，我国物联网产业发展正驶入快车道。业内专家预测，物联网产业将是下一个万亿元级规模的产业，甚至超过互联网30倍。中国物联网产业潜力无穷。

随着物联网概念一飞冲天，炙手可热。各地政府纷纷出台支持政策，企业摩拳擦掌，而与物联网产业紧密相关的自动化行业也不例外，很多自动化企业开始发力物联网应用开拓，然而虽然物联网各个层面的产业形态都具有一定基础，对于这一新领域我们仍需立足现实，梳理现状，理清优势劣势，确定正确的发展路线，本期专题特别邀请华东理工大学博士生导师凌志浩教授及其博士生袁宜峰、曹建福深度解读中国物联网产业的现状与未来，物联网给自动化行业带来的机遇与挑战。

Q&A

Q如何看待我国物联网行业当前的发展现状？我国物联网行业正处于怎样的发展阶段？

A物联网被认为是继计算机、互联网之后的又一次信息技术浪潮和新经济引擎，并且给人以巨大的想象空间：未来人们的生活将是智能的。近年来，我国在物联网领域发展迅猛，特别是从去年年底、今年年初开始，自工信部出台《物联网“十二五”发展规划》后，已经渐渐步入正轨。《物联网“十二五”发展规划》确立了未来五年内物联网产业的快速发展，感知制造业成为《规划》重点扶持和推进的方向。工信部预测至2015年，物联网产业规模将达5000亿以上，年均增长率为11%左右。被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

凌志浩

袁宜峰

曹建福

我国物联网产业尚处于初创阶段，标准、技术、商业模式以及配套政策等尚未成熟，但鉴于其广阔的应用前景，物联网将是下一个万亿级的产业。据业内人士介绍，在未来3年内中国物联网产业将在智能电网、智能家居、智慧城市、智能医疗、车用传感器等领域率先普及，预计将实现约3万亿的总产值。并且如今发展物联网已提到国家的战略高度，它不但是信息技术发展到一定阶段的升级需要，同时也是实现国家产业结构调整、推动产业转型升级的一次重要契机。目前正处于物联网关键技术研发和规模化应用的初始阶段，快速突破规模产业化的瓶颈技术，抢占制高点是最紧要的。只有这样，我国的物联网事业才能继续保持领先地位，在国际竞争中占据制高点，掌握主动权。

Q近期出台的一系列规划政策让很多人预言我国物联网行业将迎来蓬勃发展期，如何看待这一问题？

A物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。

到2020年之前，全球接入物联网的终端将达到500亿个。我国作为全球互联网大国，已经围绕物联网产业链，在政策市场、技术标准、商业应用等方面重点突破，打造全球产业高地。我国的物联网发展优势主要有以下几个方面：

第一，我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列；第二，在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；第三，我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一；第四，我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持；第五，我国已经成为世界第二大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。

目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。有理由相信，国内物联网产业必将迎来一个蓬勃的发展机遇。

Q当前物联网最具发展潜力的行业有哪些？物联网发展的亮点将会出现在哪些领域？

A当前，物联网最具发展潜力的行业包含：智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。并且，物联网技术已在安防、智能电网、智能交通领域有了典型的工程应用，可以预测，物联网技术在这些领域的应用前景将是一片光明。

物联网技术典型的工程应用有：

（1）物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。

（2）ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。

（3）智能交通系统(ITS)是以现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

（4）首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用。我国首家高铁物联网技术应用中心在苏州科技城投用，该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一，正在改变人类的生产和生活方式。据中心工作人员介绍，以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以摆脱拥挤的车站购票；与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据旅客的快速通行。为应对中国巨大的铁路客运量，该中心研发了目前世界上最大的票务系统，每年可处理30亿人次，而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次。

Q当前我国物联网行业发展面临的挑战有哪些？应如何来应对？

A第一，应用较少：物联网的一些相关应用已经出现产品，但其还仅停留概念阶段，进行实际应用的产品非常少，仅仅有手机控制空调、热水器等家用电器及家庭安防联网的概念性产品，智能家居也已经提出多年了，但产品及应用就是这几个，物联网概念下的创新应用明显不足；

应对方法：大力推进重点领域中的重大专项实施。通过在物联网领域的一批重点应用项目，将物联网关键技术研发与应用实际相结合，通过“局部试点，重点示范”产业发展模式，以点带面，推进物联网技术应用领域的快速发展。

第二，整合困难：物联网涉及多个行业，物流、交通、建筑、安防等等，产品多元、产业链复杂是该概念的明显特征，物联网作为一个新兴产业，如何整合这些产业，提出整体解决方案，现阶段看无从下手。

应对方法：各个行业主管部门与企业积极协调与互动，鼓励跨行业之间、产业上下游之间的物联网产品技术开发与合作。

第三，协议众多：近距通信技术协议众多：蓝牙(B luetooth)、W i-Fi、红外数据传输、ZigBee、超宽频(U ltra W ideBand)、短距通信（NFC)、W iM edia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等等，如何有效整合各种协议或进行有效兼容，也成为物联网开发及应用过程中的一个无法绕过的问题。

应对方法：建立物联网行业的标准化体系。当前世界范围内，仍然没有统一的标准体系出台，标准的缺失大大制约了物联网技术的发展速度和应用范围。

第四，地址短缺：为了实现真正的物联网，众多设备需要分配IP地址，而目前的IPV4所提供的IP地址数量无法满足需求，只有使用IPV6具有可行性，而IP地址过渡并不是短期内能完成的。

应对方法：加快进行IPV 4协议的升级，推广IPV 6协议的使用。

Q自动化技术在物联网产业的发展中起着怎样的作用？哪些自动化技术在物联网具有应用前景？

A自动化技术是物联网发展的基础。物联网的目的是实现全面感知、可靠传送、智能处理，这构成了物联网的三层体系架构——感知层、传输层、应用层。感知层需要的自动化产品包括传感器、RFID、条形码阅读器等，以实现视频、音频、温度、气体等众多信息的采集和提取。传输层通过无线和有线方式，如Wi-Fi、ZigBee、2G、3G、有线IP网络等，对上述信息进行传输。应用层对海量信息进行处理，得到符合业务需求的结果，例如云服务、云计算等。可见，自动化产品在物联网的各个层面上都将有着广泛的应用，传感技术、通信技术、智能处理技术，都将成为构建物联网的基础。

Q 物联网的未来发展对于自动化技术提出了哪些新的需求?

A

（1）安全

在传.统的自动化系统中，设备大多独立或组成局部网络运作，设备互联仅限于控制器与控制设备之间。而在物联网中，为了实现云服务、云计算等智能应用，设备将进行广泛、深度地互联。在这种背景下，信息安全问题日益凸显，传统的生产安全、机器安全需要结合新的需求加以改进。例如，黑客可以通过电脑或手机连入互联网，在云端渗透到工厂的ERP系统、SCADA系统、甚至是控制系统，因为这些系统在物理上都将是连在一起的了。事实上也正是如此。据公开资料显示，伊朗涉核的加工厂曾遭到来自互联网的震网病毒入侵。工厂的控制设备遭到病毒指令的恶意破坏，全厂设备瘫痪，工厂蒙受了巨大损失。另一个案例是英国谢菲尔德一家医院里，震网病毒通过一医生的笔记本电脑接入医院网络，整个医院网络，甚至多家联网医院的网络遭到入侵，5000多台电脑被感染。在正在进行的外科手术操作台上，视频显示突然消失，人命关天的手术无法正常进行，影响极其恶劣。

（2）海量信息处理

数量庞大的物联网节点将会产生海量的业务信息，如何对这些信息进行处理，提取、综合成真正需要的信息，成了传统自动化系统所面临的新需求。

以智能交通系统为例，7•21北京特大暴雨事故引发了人们对城市基础设施薄弱、应急措施不到位等一系列问题的诟病，而基于物联网的智能交通系统将使人们更加从容自如地应对这类问题。智能交通系统需要从海量的路况、车况信息中，提取出综合、全方位的交通信息，并提供给交通指挥中心和用户以做决策。

（3）智能业务提供

发展物联网的最终目的是为社会和公众提供更好的服务。传统自动化行业由于缺乏物联网中丰富的感知信息和无所不在的联通能力，而在智能业务提供上存在局限性。物联网应用将集中在交通、物流、智能家居和智能医疗上，这些领域应该能占到整个市场份额80%以上的比例。

Q 对于传统的工业自动化系统来说，物联网的发展将给其带来哪些变革？

A传统的工业自动化系统需要在各个环节与先进物联网技术融合，并在物联网专用芯片、终端应用系统开发、互联互通、信息安全、测试技术、标准体系等方面进行全面升级。物联网化的工业自动化产品，将趋于小型化、网络化、低成本化，有利于加强对生产过程的控制，提高生产力。从当前技术发展和应用前景来看，物联网在工业领域带来的变革将主要集中在以下几个方面：

（1）制造业供应链管理

物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域，通过完善和优化供应链管理体系，提高了供应链效率，降低了成本。例如，空中客车（Airbus）通过在供应链体系中应用传感网络技术，构建了全球制造业中规模最大、效率最高的供应链体系。

（2）生产过程工艺优化

物联网技术有利于提高生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平。生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平也将不断提高。例如，钢铁企业应用各种传感器和通信网络，在生产过程中实现对加工产品的宽度、厚度、温度的实时监控，从而提高产品质量，优化生产流程。Oil&Gas集团在全球建立了13个面向不同产品的i-Center，通过传感器和网络对设备进行在线监测和实时监控，并提供设备维护和故障诊断的解决方案。

（3）环保监测及能源管理

物联网与环保设备的融合将实现对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各环节关键指标的实时监控。在重点排污企业排污口安装无线传感设备，不仅可以实时监测企业排污数据，而且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故的发生。其中，电信运营商已开始推广基于物联网的污染治理实时监测解决方案。

（4）工业安全生产管理

物联网通过将各种传感设备部署到矿山设备、油气管道、矿工设备中，可以感知危险环境中工作人员、设备机器、周边环境等方面的安全状态信息，将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现实时感知、准确辨识、快捷响应、有效控制。

Q物联网行业的蓬勃发展将给自动化行业带来哪些机遇和挑战？

A物联网行业的发展主要以业务驱动为主，其在自动化行业的切入点包括装备制造业供应链管理、食品安全追溯体系、石化设备智能测控、煤矿安全生产管理、工业排污实时监控等。目前，物联网还处于起步阶段，其大规模应用还面临一些关键技术问题，概括起来主要有以下几个方面。

（1）工业用传感器

工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。物联网对工业用传感器提出了网络化、安全化、智能化等新的需求。

（2）工业无线网络技术

工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。物联网中的工业无线网络技术具有低耗、自组织、泛在协同、异构互连等特点。

（3）工业过程建模

物联网在工业领域的大规模应用面临着工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。

（4）工业应用拓展

物联网将推动工业应用由垂直应用向聚合应用拓展。垂直应用是指企业结合自身的特点、行业的特点进行生产过程的控制。垂直应用与行业生产和业务流程紧密结合，通过提供集成化的行业解决方案，为行业内企业的生产管理提供各种服务。如在汽车行业中，产业链环节中的企业各自建立物联网应用系统，感知车辆实时状态，车载控制模块汇聚和发送车辆信息，完成对车辆的控制。

聚合应用是跨行业的应用，是基于公共服务平台的信息化服务。聚合应用是运营商和解决方案提供商以行业用户、家庭用户和个人用户为重点，规模化推广和普及基于物联网的相关业务和服务。如集成应用车载传感网、GPS定位、通信等技术的汽车，可以提供全方位和全天候的检测、导航、娱乐、呼救等信息服务，再通过公共服务平台完成信息维护和综合服务运营。消费者、整车厂、维修商、车辆管理机构均可共享信息和服务，从而进一步完善整车和零部件的设计和工艺流程，实现车辆全生命周期管理。