物联网技术应用的新机遇和新挑战研究

付 鹏，杨 宁，占亮亮

(江苏亿云博通智能科技有限公司，江苏 南京 210000)

1 物联网的架构与价值分析

1.1 中国经济改革的“红利”

中国经济跨过了2018年，也意味着自改革开放跨过了整40周年，技术随着经济而发展，从1978—2018年，这40年可以看作是中国经济的上半场。自2019年开始，以技术发展为主导的中国经济下半场发展逻辑开始发生质的变化。

在此背景下，总结中国经济上半场的两大“红利”特点。(1)“人口红利”：集中体现在制造业和房地产业。(2)“流量红利”：互联网行业带来的社会产业变革。

“人口红利”模式的最大特点是按企业所提供服务能够圈到的用户人数为核算依据，哪个行业抢的用户多赚的就多。但是，中国经济社会发展的客观事实是人口高速增长的节奏已经开始丧失。2015年二胎政策放开后，2017年中国人口自然增长只有5.32‰(2016年是12.95‰)，开始出现明显回落，2018年该数据是3.81‰、2019年是3.34‰。即便如此，北京、上海这两座超级城市却已经开始在控制流入人口增长。2018年的统计数据[1-2]显示，北京、上海两地常住人口近40年首次同时出现负增长。很显然，传统的依靠人口进城红利的房地产行业和依赖大量廉价劳动力的制造业企业都开始经历发展的关键拐点。实体企业经济的上半场，做了业务A，之后会进一步开拓业务B，因为社会基本结构和产业结构都在完善中，所以有更多的选择机会。如今，实体企业经济的下半场，如果选定了业务A，只有不断地深挖业务才有出路，还要营造防御壁垒，才能让竞争者望而却步。

从“流量红利”来看，互联网经济伴随计算机技术的发展，可以分为两大部分：PC互联网时代和移动互联网时代，这被看作是互联网发展的上半场。在PC互联网盛行时代，中国出现了诸如百度、阿里、腾讯、京东、搜狐、新浪等互联网公司。在移动互联网盛行时代，淘宝让用户逐渐养成了使用手机淘宝的习惯；腾讯也完成从QQ到微信的变革，以使自己在社交领域站得更稳；新浪微博也随之变更客户端；还有针对移动互联网用户使用特点和习惯，今日头条、抖音、美团、滴滴、拼多多等小巨头也应时诞生，并迅速占领细分市场。无论是PC互联经济还是移动互联网[3]经济，都是以“流量称王”的时代，流量主导一切。但当今经济社会高速增长的人口趋势没有了，随着互联网技术的普及，线上流量和数据基本不再增长，显而易见，互联网[4]的流量红利也顶到了“天花板”。

不论是传统企业还是互联网行业，在中国经济发展的下半场即将进入到“深挖用户”和“服务实体”的阶段。当今经济社会的技术服务需求焦点开始向如何提升企业或组织的工作效率转移，当人均GDP达到一定程度时，管理成本也会越来越高，企业的存亡与管理成本息息相关。所以，能够促进实体之间协作的企业，能够真正提升实体运作效率的企业以及能够彻底掌控实体供应链的企业，都将是中国经济社会下半场的主角。

1.2 物联网产业核心竞争领域

随着现代信息社会的快速发展，计算机技术和互联网技术都为人们的生活和工作提供了极大的便利，也促进了我国其他领域的技术发展研究。在我国，物联网产业体系已基本形成的大趋势下，各相关企业具备了一定的技术，也形成了一定的产业和应用的基础。2017年，我国物联网市场规模突破1万亿元，2019年我国物联网产业规模已超1.2万亿元，物联网业务较上年增长72.9%，其中，物联网云平台成为竞争核心领域，预计2021年我国物联网平台支出将位居全球第一。

具体来看，不论是C端用户(个人用户)关注的物联网设备带来的实际智能体验，还是B端用户(行业用户或企业)关注的物联网服务的投入产出比，都在激发着国内物联网平台领域的演进和提升，同时，这个领域将呈现出更为激烈的竞争态势。

1.3 平台层服务能力凸显核心竞争力

互联网经济开启了深挖用户的阶段，从B端用户的需求角度也要面对企业管理效率成本的问题，而具备强大的软件平台能力是实现一切需求的关键支撑，在这一“风口”下的物联网平台必将大有所为。从功能框架来看，物联网平台可划分为4个部分，从底层到上层分别是连接管理平台(Connectivity Management Platform，CMP)、设备管理平台(Device Management Platform，DMP)、应用使能平台(Application Enablement Platform，AEP)和业务分析平台(Business Analytics Platform，BAP)。每一个部分都可以看作是物联网生态层的独立环节，在生态上实现数据共享、数据交互以及信息的快速传递和处理。结合物联网技术演进规律和经济社会发展特点，连接CMP和AEP将会在行业内大放异彩。

综合行业应用来看，物联网AEP以提供开发工具、标准接口、数据存储和行业套件为“服务”本质。平台以开放的方式吸引开发者和用户，通过和开发者或者用户的互动，不断完善平台的个性、兼容性、拓展性以及与第三方系统和应用的连接能力。这些切合开发者和终端用户需求的使用特点，必将为AEP在同类型平台竞争中占据优势。物联网CMP更侧重于对传感端的链接，以建立基础链接通信网络为主要目的，CMP是物联网平台建设的基础，从技术和业务复杂性上以及物联网产业支撑的重要性综合来对比，AEP特点更加鲜明。

在实际应用过程中，一方面，物联网AEP可以部署在公有云，为物联网应用开发者提供了快速开发、部署以及管理应用的功能，而无须考虑下层基础设施扩展、数据管理和归集、通信协议、通信安全等问题，降低开发成本，和独立开发相比，可以节省70%的时间。

另一方面，AEP也可以作为私有云部署，为每一个相对纵向的行业提供定制应用开发。AEP平台解决的一个重大问题是物联网应用的灵活扩展问题，即使物联网应用的终端规模或者用户人数迅猛增加，也无须担心在开发和支持上的资源投入，因为通常开发者或客户能在AEP上快速地扩展和管理其应用。

2 教育物联网新领域

随着教育信息化、现代化校园建设的推进，越来越多的设备被投入使用，教育管理信息化的矛盾也逐渐凸显。诸多的信息化设备在给学校日常教学工作提供便利的同时，也带来了一些新的问题。如数量众多，维护工作量大；靠人力进行管理，重复工作量大；管理粗放，使用率低等。

在校园物联网技术应用的早期阶段，学校和教育主管部门为了解决学校大量的设备使用管理问题，也在尝试制定各种规章制度，但是，面对庞大的设备种类和数量，只靠人力、经验和制度必然造成“管不过来，管不到位”的情况。教育信息化管理者面临的现实难题主要体现在以下几个方面。

(1)针对统一配发的设备无法实时掌握、实时监控、监管其使用状态。(2)电子设备使用率低，常常会造成设备故障率增加、使用寿命缩短的风险，但是，传统的粗放化管理模式必然会向这方面的风险导向。(3)不能第一时间将设备故障信息传递给管理和检修人员，影响设备使用效率。(4)数量庞大、品目繁多的设备的统计和管理，是一个耗费大量人工和时间的高强度工作，必然会出现统计和管理上的纰漏，无法保证数据的准确性和时效性。(5)由于教学设备和电气设备没有实现集中化和科学化的管理，所以无法做到设备的合理和综合利用。(6)随着物联网技术的发展，各级教育部门和学校也在不断尝试某些物联网单品和技术，如：智能化会议室、智能手环、校园能耗监控、人脸识别考勤机、物联网门禁系统。但是，这些单品配套的系统又带来许多新问题，例如：产品标准各异、差异性大；一体化及智能化程度低，设备联动配合场景困难；缺少统一的数据集成平台和监控平台；对传统设备束手无策，形成巨大浪费；跟物联网设备绑定的系统出现更多的信息孤岛等。

于是，教育信息化2.0[5]明确提出了校园信息化建设要由注重“物”的建设向满足“人”的多样化需求和服务方向转变，从“管理本位”的教育管理向“服务本位”的教育治理转型。信息技术和智能技术将会不断深度融合到教育全过程，教与学环境要为师生随时提供服务，才能达到“人人皆学、处处能学、时时可学”的目的。在提出校园信息化环境建设时，要以“数据建设为中心”，从数据贯通的角度，对区域及智慧校园建设进行统筹规划和顶层设计；从数据平台建设的角度，去整合或倒推各种软硬件建设；从数据平台设计的角度，消除架构零散、数据缺失、孤岛壁垒等诸多信息化建设问题。在此基础上，不断构建师生、事、物、场景、时间、地点的数据化虚拟空间，逐步实现事物数据化、终端一体化[6-7]。

种种迹象表明，物联网AEP在校园信息化建设过程中将会占据举足轻重的作用。

3 物联网技术面临的新机会和新挑战

3.1 物联网产业存在的问题

我国在物联网产业布局较早，尤其在近几年得到了持续发展，通过政策引导以及相关企业的共同努力，在关键技术上已经取得了一定的成果(如华为对NB-IoT标准的推进贡献)，竞争优势也在不断地加强。同时，物联网已经可以成熟应用在各个领域，如：零售、交通、物流、家居、建筑、能源、农业等[8]。

但是，物联网产业过快发展的同时，也给物联网行业带来一些亟待解决的应用和技术问题。

(1)标准规范问题。物联网使用多种技术，在一个行业中，各企业使用的标准不一，设备兼容是个问题，建设泛物联网兼容应是个很好的选择。(2)底层技术问题。物联网发展的基础在于感知层，当前，我国自主研发的传感器芯片还不足以满足大规模的物联网应用，且传感器精度远不如国外的同类产品，需要着重钻研底层技术。(3)网络安全问题。物联网核心在于“联网”，保证网络安全以及个人隐私安全是物联网必须解决的问题之一。(4)行业应用问题。物联网已经应用于多个行业，但现在只是简单地将设备进行连接，激发创新更多应用，将AEP迅速规模化，都是值得思考的问题。(5)商业模式问题[9]。物联网在发展中，企业不但要明确自己的角色定位，最重要的是解决谁买单的问题，目前成本较高，还需探索更多的商业模式。

3.2 5G技术带来的新挑战

2019年6月，国家工信部正式为企业颁发5G牌照，5G用户从2020年开始将用5年时间完成“全民渗透”，用户规模在2025年将达到12.8亿。5G产业作为通信基础设施，其市场规模不会暴涨，到2030年产业规模将达到6.6万亿[10-12]。

5G技术给通信领域带来最显著的变化就是通信速度的大幅提升，随着通信速度的提升，用户的需求和关注点也在不断地变化。在通信领域，以往从2G到3G的演进过程打开了移动互联网的“潘多拉魔盒”；3G到4G的跨变对移动互联网开始了深度数据挖掘；现在，迎来了5G时代，类似需求变更还将会继续发生，而每一轮被弱化的用户需求点恰恰是技术在该轮革命中所弥补的缺陷。5G时代的用户需求转移，可能会发生在以下3个层面。

(1)链接媒介更换。5G的出现大幅度弱化了服务本身对媒介功能的要求，因为传输速度足够快，基本可以实现异地对接传输，这就意味着用户不必下载繁杂的操作系统或软件，通过“云”来完成业务。对物联网来说，运营商的CMP与方案商的AEP之间要么合作得更加紧密，要么进入到相互同化的阶段。

(2)5G带来的另一个市场模式变革是智能设备物权与使用权的分离，即可能导致未来所有带有移动网络功能的设备免费化，而这样的商业模式变革远比5G带来速度上的提升更加深刻。彼时，几乎所有的大型科技公司甚至包括某些方案商、设备商，都会将重点转移到云平台业务，而那些仅依靠提供设备链接服务生存的物联网企业，将会越来越步履维艰。

(3)互联网服务模式也会迎来大的转变，即2C模式向2B2C模式的深层转变。从产业链的角度不难发现，5G时代[13]更多贴近生活的数据掌握在那些智能设备制造商的手中，所以，过去互联网企业专注于服务C的模式，要转变成服务B的新2B2C模式。提供物联网平台服务的互联网公司固有的优势将下沉到更底层，这对擅长做上层应用业务开发的众多互联网公司而言，将是一个不小的挑战。

3.3 物联网企业的新机会

截止到2020年，以物联网技术为主营业务的企业多集中在中小规模企业，尤其是以各细分行业物联网应用为主的创业公司居多，这些企业面临的新机会包括以下几个方面。

(1)随着智能硬件的应用普及，人工智能必然会成为下一代通用技术，智能硬件的传感和链接是产业变革的关键，更多的基础链接会变为智能链接，越来越多的硬件会通过越来越简单的方式完成互联通信，为产品创新和经济发展带来新一轮的历史机遇。在新经济增长模式下，相比较而言能够快速迭代创新的企业一定会有更大的发展空间。

(2)在技术推动的新经济增长模式下，用户需求焦点一定在平台即服务(Platform as a Service，PaaS)的全能和通用性特点上。虽然有些企业已经在各自的细分市场取得了设备连接数领先，例如小米的智能家居、通用领域应用的机智云、工程机械领域的根云、航空设备领域的航天云网等，但是这样的服务体系局限于内部生态和同类型产品的使用范围，一体化解决方案的服务能力尚不足，用户体验感不强。所以，能在供应链、生产流程优化、产品创新、PaaS泛物联、应用一体化方面超前的企业会有更好的发展机会。

(3)在新的互联网+物联网产业模式下，智能硬件产生的海量数据对传统的中心式计算体系形成了挑战，因此，数据存储的切片和下沉成为亟待解决的技术关键。利用边缘计算进行数据筛选是当前阶段不错的选择，边缘计算是一种计算拓扑，其中信息的收集、处理和交付更接近于信息源或者终端。一旦在边缘计算的框架下形成点对点的数据交互，能极大地降低中心节点的负担。同时，如果能够在本地实现复杂内容和负载数据的筛选、细化，对服务效率的品质将会有极大的提升。物联网的边缘计算领域将会为物联网企业创造更多的业务拓展机会。