关于物联网技术与业务发展方向的思考

物联网已成为社会进步、经济发展和科技创新的最重要的基础设施之一，通过物联网使信息技术如同空气一样渗透到物理世界的每一个角落。

在传感技术、云计算、大数据和移动互联网发展的推动下，全球物联网应用进入实质推进阶段。预计到2020年，将有300亿个原本不具有智能的物体连接到物联网，加上原本可以互联的物体，全球物联网连接的对象规模将达到大约2 120亿个(引用国际数据公司IDC发布的数据)。世界上“物连”的业务远远超过人与人通信的业务，物联网技术和产业的发展空间巨大。

目前，我国物联网发展与全球同处于快速上升阶段。在《物联网“十二五”发展规划》、《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》等一系列政策密集出台的影响下，全国各地物联网应用示范工程加快推动惠民应用，在食品溯源、车联网、智慧医疗、智能家居、智能电网、智能安防、智能建筑、智能农业、城市管理等众多领域涌现出了一大批成熟产品和应用。随着物联网技术开发、标准研究、应用示范等方面的工作进展，也暴露出我国物联网相关核心技术和产业基础相对薄弱、系统集成服务能力和应用水平较低、业务和商业模式创新不够等问题。解决这些问题有两个关键途径，一是充分认识物联网技术发展方向，引导和加强相关技术领域的创新研究；二是充分认识物联网产业与互联网产业本质特征的区别，引导和加强相关业务应用的研究和商业模式的创新。前者关注技术发展趋势，后者关注应用发展规律。

1 物联网技术发展方向

对智慧城市初期建设中的物联网示范工程，人们往往更关注其应用内容，而不是技术内容。或者可以说关注效果示范优于关注成本控制，导致许多应用停留在示范工程，难以推广。随着物联网产业应用的深入发展，物联网技术和产品的作用将日益显著。尽管物联网由于其对行业应用的渗透性，其技术涵盖范围很宽泛，我们仍然可以从共性支撑技术中分析梳理一些值得特别关注的技术发展方向。

1) RFID与传感器技术。RFID与传感器作为物联网信息获取的主要部件，其制造技术一直是物联网的核心技术之一。从目前国内的发展水平来看，RFID高端芯片和高端传感器等核心领域产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断。面向物联网产业发展的需求，开展RFID芯片、天线、读写器、中间件和系统集成等技术协同攻关，实现超高频和微波RFID技术的整体提升；开展传感器敏感元件、微纳制造和智能系统集成等技术联合研发，实现传感器的新型化、小型化和智能化。在RFID与传感器模块制造上，关注三类结合技术：一是微机械加工和半导体技术的结合；二是传感器与控制器的结合，由目前的松耦合模式变为紧耦合模式；三是传感器与RFID的结合—传感器标签技术，将超高频RFID与温湿度传感器集成到一块核心芯片中。上述技术是目前RFID与传感器制造领域认为解决“低成本、低功耗、微型化、智能化”的重要途径。

2) 纳米网络技术。纳米网络(nanonetwork)将成为传感网乃至无线通信与网络领域的崭新研究方向，是构建纳米级别物联网(Internet of Nano-Things)的关键性技术。

纳米网络指的是由一系列具有简单计算、存储、感知和执行能力的纳米机器(nanomachines)构成的网络。通过纳米机器之间的通信，能够大大扩展单个纳米机器的能力与应用范围。与现存的其他通信网络不同，纳米网络中的通信主要依靠太(百亿)赫兹宽带的电磁通信和分子通信，需要在纳米机器中增加相应的功能以及全新的网络协议设计。一方面，需要观察生物分子自然的通信过程；另一方面，又要考虑经典的网络协议与方法在分子纳米网络中的使用。纳米网络技术将使得传感网与物联网能够扩展到纳米尺度上，从而在生物医疗、环境监测、工业制造和军事领域产生颠覆性系统应用。

3) 基于智能移动终端的群智感知技术。随着无线通信和传感器技术的进步，大量的携带多种传感器(光传感器、距离传感器、麦克风、摄像头、GPS、加速度传感器等)的移动智能终端通过有意识或无意识的协作，可以随时随地的对人类经常活动的热点区域进行感知，满足物联网透彻感知的需求。这种群智感知方式，对有意识主动部署传感网进行信息感知方式构成了重要的互补。发展基于手机、车辆等的移动平台群智感知技术，一方面在手机、车辆里加入更多常用传感器，具有更强感知能力的智能终端能产生新的应用模式，进而执行更复杂的感知任务；另一方面可通过结合远距离通信与近距离通信技术，将手机、车辆变为移动传感网的中继节点或汇聚网关。

其它还需关注的相关关键技术包括：手机多无线电通信技术、手机/车辆多用户协作技术、手机/车辆P2P技术、移动终端中间件技术、基于移动终端的社会计算技术等。此外，基于手机的移动传感网络发展最好能与国产手机终端结合，借此推动我国手机制造业的发展。

4) 物联网共性平台技术与标准。目前，物联网领域产业碎片化、建设重复化情况严重，很多物联网应用系统在做低水平的平台重复开发，系统重叠性高，缺乏共性技术平台；因此，迫切需要提供基于同平台下的应用设备开发、接入环境，通过该平台向行业或社会提供物联网共性服务和终端接入能力，使行业系统提供商关注到应用上来，形成“共性平台+应用子集”的物联网产业模式。

物联网共性平台是综合物联网应用共性特点，贯穿感知、传输、应用服务三层的共性功能模块、协议和平台等的总称，提供统一的物联网运营服务能力、终端设备管理能力、业务抽象汇聚能力、业务开发和生成环境和云服务能力。构建物联网共性平台还需关注共性关键技术标准，重点支持物品统一编码、标识与解析、服务质量管理、终端接入等共性基础标准和传感器接口、超高频和微波RFID、智能网关、M2M、服务支撑等关键技术标准的制定。此外，共性平台技术的突破还需要一种机制来嫁接技术和市场、资本的结合。

5) 物联网中的多媒体信息处理技术。由于人类获得信息的80%以上都来源于视觉和听觉，因此，物联网应用也逐渐由基于RFID、传感器等简单数据的应用扩展到基于复杂多媒体信息的应用。视频感知网络(目前主要体现为各种视频监控网络)作为物联网多媒体信息的重要感知手段，在公共安全、交通管理、城市应急方面发挥着越来越重要的作用。

视频监控系统已由传统模拟时代过渡到现在的数字化时代，并逐渐向智能化转变，面临着海量多媒体信息的存储、管理和智能分析问题，需要围绕视频监控应用，开展海量多媒体数据新型存储介质、网络存储、虚拟存储、云存储等技术的研发，实现海量多媒体数据存储的安全、稳定和可靠；结合公共安全和智能交通的实际需求，开展图像视频智能识别技术与图像视频搜索技术的研发，实现对监控视频中的人、车、事件进行自动识别，并能够根据检索目标特征，在海量视频信息中进行基于内容的查找。

6) 车联网技术。我国机动车的年产销量都居世界第一，其快速增长所带来的诸如交通拥堵、交通安全、环境污染、能源消耗等问题都迫切需要包括车联网技术在内的智能交通的快速发展。车联网是物联网的具体应用以及表现之一，它以车为信息节点，通过无线通信等技术手段获取车本身以及车外部环境等属性，并加以有效利用，实现 “人-车-路-环境”的深度融合。在构建车联网的过程当中，其主要要素除了车以外,还包括数据获取的各种感应器、数据传输的网络、数据处理的应用平台、应用终端以及各种服务的运营等。

目前，车联网在技术应用上更多的是关注车载信息服务(Telematics)，主要是面向驾车人的行车和车况信息服务。未来车联网在汽车网络化和智能化方向上将快速发展，实现车内网(面向汽车电子)、车际网(面向智能交通)和汽车互联网(面向移动互联网)的多网融合，并借助云计算、大数据和人工智能技术快速提升汽车智能化水平。车联网将使得人们的生活方式和生活空间被重新塑造，也正在颠覆传统的汽车与交通概念。

7) 物联网供能技术。为了测量真实环境的具体物理值，大量各种类型的传感器节点会密集地分布于待测区域内，人工补充节点能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量，或者自己从环境汲取能量。传感器节点的供电问题一直是困扰物联网大规模应用的一个关键问题，特别是野外大规模部署的传感网或者部署在大量物品上的有源RFID标签等，其电池的维护和更换代价非常巨大；因此，传感器的供能技术在未来5～10年需要有革命性的技术出现。

目前，一种思路是传感器融入到大自然的物质能量交换系统中通过将自然环境的能量转换成传感器节点可以利用的电能，如太阳能、振动能量、地热、风能、地表温度变化等，实现传感器的自主供电，也就是仿生物的供电机制；另一种思路是通过快速充电与非接触充电技术来提供新的传感器供电模式，通过磁场的共振传递技术来远程传递能量，这项技术的成熟将对无线传感网技术的发展带来革命性的影响。

2 物联网业务发展方向

不同于传统的互联网产业对市场全局的影响力，物联网产业更具有明显的细分市场的特征，物联网产业也加速了消费型网络经济向产业型网络经济的转移；因此，相比关注物联网的各个具体行业应用来说，我们更应该关注其影响业务发展的新型服务业态、物联网网络体系和与行业相关的业务体系等若干规律。

1) 物联网新型服务业态。目前互联网也正在由消费互联网向产业互联网演进。在消费互联网时代，用户规模是最主要的驱动力，眼球经济或注意力经济是企业的核心价值，并因此产生了一批互联网企业。然而，社会经济的发展要依赖于实体经济的发展，在产业互联网时代将转向注重价值经济，用户规模不再等于盈利，起步阶段靠烧钱扩大用户规模的套路已经失灵。在产业互联网生态圈中将会涌现出一批对上服务于行业企业，对下服务于行业企业客户和用户的实体经济(例如B2B2C+O2O)，形成一种生产型现代服务业。例如，基于车联网衍生出来的UBI(Usage Based Insurance)车辆保险，改变传统保险公司按年保险的粗放模式，改为根据车辆动态行驶里程保险和根据驾车行为习惯给予不同折扣的精准模式。其中的车联网企业对保险公司提供车辆数据感知和分析能力，对车主提供数据感知服务。而物联网技术的发展及其向传统产业的渗透，使产业链更长，形态更为复杂，对接产业链各类要素(甚至跨行业)的需求更加突出，围绕物联网大力发展生产型现代服务业不仅实现对传统产业的改造升级，甚至可以颠覆性地改变企业经营方式、盈利模式。

2) 物联网网络体系。尽管说物联网是互联网的感知延伸，但对于较大应用领域，物联网除了传感层面，其网络层仍然依托互联网基础设施，但这些都是物理表象。实际上，由于物联网的应用与互联网应用存在本质特征差别，决定了构建业务网络体系架构的思维方式的不同。首先，互联网是先有网络，然后再逐步发展业务应用，网络技术伴随着业务应用发展，全网互联互通不成问题。而在物联网这个术语出现之前，行业产业中大量属于物联网的应用原本已经存在，众多局部物联网涉及不同企业、不同专业、不同层面、不同范围，其专业性、私密性、独立性的特征明显，这些“信息孤岛”天生就不具备互联互通的潜质。其次，互联网的连接感知对象是人，满足人对各种信息的需求，因此，需要互联网在信息流层面的全网互联。而物联网的连接感知对象是物，由于物的千差万别和相关应用的专业性，对于物的信息流并不需要全网互联互通，基于信息流的感知、认知等处理和控制均可以在局部的、专业的物联网中；因此，物联并不需要在网络层实现，真正需要互联的是应用层的服务。正是众多不同行业的物联网提供的服务和智能的互联支撑整个智慧城市的建设。换句话说，未来智慧城市的建设不仅需要建设各行业产业的专业物联网系统，更需要建设这些系统之上的系统，实现服务(业务)互联。

3) 引领行业革新的业务体系。随着物联网技术的发展，实体物理世界与虚拟网络世界走向融合，人们通过信息物理融合系统(CPS)，将资源、信息、物品和人进行互联，建立高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。这种技术的进步被描述为工业4.0。工业4.0也被称为继机械、电气和信息技术之后的第四次工业革命，在工业4.0时代，通过网络虚拟生产与现实生产相结合的方式，使制造业实现更高效率、低成本、资源节约、生产更加灵活、个性化的目标。生产系统将如同“社会机器”，以类似于社交网络的方式运转，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。长期以来占据产业主导地位的传统制造业技术，由于其系统的封闭性会面临被淘汰的可能。制造企业可以实现从产品设计、生产规划、生产工程到生产执行和服务的全生命周期的高效运行，以最小的资源消耗获取最高的生产效率。工业4.0借助物联网重构生产体系，推动工业整个转型升级和新产业革命的发展。物联网与工业的融合将带来全新的增长机遇，新的产业组织方式，新的企业与用户关系，新的服务模式和新的业态。

3 小结

物联网概念初期被提出的时候，被认为是感知、传输和计算(包括控制)的能力集合，因此，需要传感网+互联网+云计算的网络体系。但随着物联网技术和产业的发展，在物联网细分行业市场和众多不同于互联网产业特征的影响下，低成本高效率的感知技术、由物联到务(服务)联的网络体系演化以及与大数据和人工智能技术的深度结合成为未来物联网发展的主要趋势。