全球物联网技术与应用发展趋势

2019-01-20 10:52:50 caoyu 7

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一、球物联网发展整体态势 

二、物联网技术产业进展 

三、我国物联网发展情况和特点 

四、推进我国物联网产业的主要任务和发展方向 


 

全球物联网技术与应用发展趋势


一、全球物联网发展整体态势

自2005年以来,全球物联网进入“概念探索、政府主导、应用示范”的1.0市场培育期。随着技术加快突破和需求扩大升级,物联网发展条件和技术构成等方面已发生重大变化,目前进入“跨界融合、集成创新、规模应用、生态加速”的2.0产业爆发期,呈现“万物互联、泛在智能、平台服务、数据变现”的新特点,可以说,物联网进入全新的发展轨道,转折点已经到来。

受各国战略引领和市场推动,全球物联网应用三大主线呈现加速发展态势。一是面向需求侧的消费性物联网,即物联网与移动互联网相融合的移动物联网,自2010年以来创新高度活跃,孕育出可穿戴设备、智能硬件、智能家居、车联网、健康养老等规模化的消费类应用。各类消费类应用正在加快普及,2015年智能硬件出货量已达14亿台,且增长速度不断加快。二是面向供给侧的生产性物联网,即物联网与工业、农业、能源等传统行业深度融合形成产业物联网,2013年以后发展提速,技术能力在传统行业技术体系中的位置不断“下沉”,成为转型升级所需的基础设施和关键要素。当前,产业物联网已是美国工业互联网、德国工业4.0等战略布局的重点,成为全球新工业革命重要驱动力。三是智慧城市发展进入新阶段,基于物联网的城市立体化信息采集系统正加快构建,智慧城市成为物联网应用集成创新的综合平台,物联网应用成为几乎所有智慧应用的内涵,如物联网和地理信息、大数据、人工智能等技术的融合,成就智慧交通、智慧城管、智慧环保等应用。预计2020年智慧城市领域联网设备数量将突破97亿个,物联网在各领域的应用显著提升了城市管理和服务的精细化水平,成为城市新基础设施。随着万物互联时代开启,数据蕴含价值的发掘将进一步推动物联网应用爆发性增长。总体来看,物联网正从小范围局部性应用向较大范围规模化应用转变,从垂直应用和闭环应用向跨界融合、水平化和开环应用转变,政府和产业重心正从消费物联网向与新工业革命紧密结合的产业物联网转变。

(一)发展动能不断丰富,物联网在全球持续发展

长期来看,三大周期性发展动能为物联网持续发展注入驱动力。物联网的发展受到基础设施建设、基础性行业转型和消费升级三大周期性发展动能的驱动。物联网概念兴起至今,庞大市场中各类应用长时间并存,处于不同发展水平的各领域和行业分波次地动态推进物联网发展。当前全球物联网进入了由基础性行业推动的新一轮发展浪潮。一是利用物联网技术重建工业/制造业竞争优势成为主要推动力量。工业/制造业作为国家的战略性基础行业,具有规模巨大、带动性强的特点,历来是世界各国发展竞争的焦点。随着世界经济下行压力的增加和物联网等新技术变革的出现,各国积极应对新一轮科技革命和产业变革带来的挑战,美国“先进制造业伙伴计划”、德国“工业4.0”、中国“中国制造2025”等一系列国家战略的提出和实施,其根本出发点在于抢占新一轮国际制造业竞争制高点。通过以物联网为代表的新一代信息技术持续创新并与工业/制造业融合,推动传统产品、设备、流程、服务向数字化、网络化、智能化发展,加速重构发展新体系。另一个巨大的发展动力是市场化的内在增长机制推动物联网行业逐步向规模化消费市场聚焦。具有市场规模的物联网应用,包括车联网、社会公共事业(水电气热抄表)、智能家居等成为当前物联网发展的热点行业,主要原因:一是规模效益显著,能够解决物联网的碎片化问题;二是业务分布范围广,利于释放物联网广域连接的潜力;三是面向消费市场具有清晰的商业模式并具有高附加值。另外,对于物联网而言,消费升级带来的物联网智能单品销售持续爆发。物联网能够有效解决行业痛点,催生新的发展热点。物联的趋势使得门锁迫切需要网络化、智能化,安防向预警及主动监测发展。目前以智能门锁、智能单品设备为代表的家居成为这类应用的代表。

2017年物联网的爆发式增长受到三大内生型驱动力的推进。一是连接技术的突破和扩大。截至2017年11月,全球已有28张移动物联网投入商用,其中23张为NB-IOT网络,5张为LTE-M网络。二是生态构建思路的一致。物联网平台从2016年的350家增长到现在的450家。目前主要集中在工业/制造业领域(占32%),智能城市和智能家居两个垂直领域紧随其后(21%)。三是新技术题材的不断注入。ITU-T SG20开展BoT(Blockchain of Things)相关项目研究。OFC和ECC联盟影响力不断增强,边缘计算理念逐渐被业界接受。

行业智能化发展进入新阶段,对技术发展提出新的要求。行业发展的互联网阶段处于行业智能化1.0阶段,以商业智能为核心,面向动态负载、海量数据等,以云计算、大数据等技术体系为核心。物联网阶段处于行业智能化2.0阶段,以万物互联为核心,侧重重型装备的预测性维护、市政设施监测等,以海量连接、异构数据等为核心,实现技术主要是LPWAN、物联网平台等。行业智能化3.0阶段则侧重于全流程协作,物体数据与行业数据联接协同,主要应用在于产品全生命周期服务、基于感知数据的计算决策等,需要新的技术和产业体系支撑发展。

(二)网络和平台加速规模部署,为物联网水平化全面推广奠定基础

随着各行业对物联网理解的不断加深,“先联网,后增值”和“以平台为核心构建物联网产业发展生态”的发展理念和思路在行业内逐步达成共识,带动了物联网网络和平台的快速部署。

对于市场的良好预期带动物联网广域网络的规模部署和网络技术的不断突破。首先,低功耗广域蜂窝网技术成熟并持续开展试商用,为低功耗、低成本、广覆盖、大连接业务的开展奠定了网络基础,在2017年率先成为全球的发展热点。2017年第三季度数据显示,全球正在计划中的、处于试验状态以及投入商用的公共低功耗广域网络(LPWAN)数量达到198个。NB-IOT、LoRa和Sigfox网络数量分别为69个、46个和29个。除了以上三种网络制式,Cat.M(eMTC)、Ingenu、Cat 1、EC-GSM也在全球逐步落地。

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图1 全球低功耗物联网部署情况(2015年第一季度至2017年第三季度)

另外,在LPWAN快速发展的同时,其他面向物联网应用的网络连接也在不断突破。据统计,企业在应用物联网时将平均使用3~4种连接方案。为了满足企业多样化的连接需求,2016年,蓝牙5.0标准正式发布并启用,新标准相比前代可提供2倍的传输速度、4倍的覆盖范围和8倍的广播数据乘载量。2017年,Zigbee联盟发布了最新的dotdot应用层协议。2018年,预计更低功耗更高速的第六代Wi-Fi技术也将落地。与此同时,利用卫星为物联网应用提供定位、大范围覆盖的技术方案正逐步兴起。随着5G相关技术的成熟,物联网将形成多连接、全覆盖的网络体系。

物联网平台步入规模化扩张的战略窗口期。一方面,物联网平台成为跨国巨头构建产业生态的核心与重要抓手,技术逐渐成熟,产业界投入持续加大,产业价值被普遍看好,热度较上年有进一步提升。据统计,全球物联网平台数量从2016年的360家增长到2017年的450家,目前主要集中在工业/制造业领域(占32%),智能城市和智能家居两个垂直领域紧随其后(21%)。2017年围绕物联网平台的并购和融资依旧活跃,截至2017年上半年,物联网平台的融资超过3亿美元。

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图2 全球物联网平台数量增长情况

虽然物联网平台整体仍处于开展初期,依然存在碎片化的问题,但巨头企业凭借技术优势、先发优势和生态优势在竞争中占据主导地位,平台营收、应用接入规模均大幅领先,物联网平台市场的“马太效应”正逐渐形成。从整体发展情况看,由大型企业建设的物联网平台,年增长率普遍超过50%,高于市场的平均值。思科公司的Jasper物联网连接管理平台的用户企业已从2016年的3500家增长到2017年的9000家,该平台管理的连接设备数量也从原本的1700万台增加到4000万台。中国移动OneNET商用仅两年,物联网管理平台接入企业超过20000家,接入终端突破600万台,吸引聚集近30000名创客参与应用开发。

(三)开放化和智能化的理念推动物联网技术和发展模式加速创新

从技术演进趋势看,ICT产业所倡导的泛在化、开放化、智能化理念推动物联网加速向万物互联和万物智能阶段发展。物联网平台系统、低功率广域网技术和泛终端智能化技术等物联网技术的加速变革极大增强了物联网的信息获取、广域连接和服务供给能力,为物联网形成规模化市场、构建产业协同的开放生态、发展快速迭代的行业应用开发模式提供了可能性。

物联网相关技术理念从面向行业需求的专用性向兼顾成本和效率的通用性转变。物联网“感知—传输—应用”的层级结构,决定了感知层设备是整个物联网的基础,而感知层设备的发展依赖于传感器、芯片等硬件。这也使得长期以来以智能硬件、可穿戴设备为代表的硬件产品成为物联网发展的重点。随着物联网平台的建设和部署,通过在各种终端设备配备传感器和无线通信模块,收集设备状态、用户行为等海量数据信息并存储于物联网平台,在物联网平台上利用大数据分析、建模与仿真技术充分挖掘数据信息价值,发现以往被忽略的生产、生活需求,为用户提供远程故障诊断、生命周期管理、设备管理等后市场增值服务,将加速推动物联网行业形成“感知驱动数据汇聚、数据衍生创新服务”的良性产业传导。同时,通过打造开放兼容的物联网平台,纳入设备供应商、产品制造商、运营商、软件开发商、应用提供商等产业链上下游企业以及行业专家,共享资源和数据,并与物联网应用开发者之间建立良好的合作共赢机制,形成互利共赢的生态圈。

总体来看,物联网从应用牵引阶段向ICT技术驱动阶段发展。从智能化角度看,技术发展将从传统的行业专家系统实现的智能化向软件定义以及基于人工智能的自治方向发展。从网络化的角度看,目前物联网的网络,包括NB-IOT、LoRa等均是面向应用设计的独立网络。随着eMTC、LTE-V以及5G网络的发展,未来物联网的网络则趋于统一网络上基于虚拟化实现的弹性定制。从数字化的角度看,目前重点在利用传感器实现采集自动化,随着数字处理技术的发展,感知技术向着协议标准化和数字语义化的方向发展,本质是利用通用技术解决行业碎片化问题,实现已有利益最大化,目标是通过技术改造实现ICT企业向行业的延伸。

(四)国家和市场资本投入持续增加,物联网企业逐步走向成熟

根据IDC的统计,2016年全球物联网市场的总投入为7369亿美元,而到2020年将达到12899亿美元,年复合增长率约为15.02%。据咨询公司VentureScanner最新统计,截至2017年第一季度,全球物联网行业相关公司已经突破1800家,覆盖软件开发、智能家居、智能汽车等20余个领域,融资金额达320亿美元。2007年全年物联网领域融资金额达4亿美元。到2016年,该领域融资金额为62.5亿美元,同比增长93.6%。由此可见,在过去十年中,物联网行业发展较快。YoleDepartment数据显示,MEMS和传感器市场规模将从2016年的380亿美元增长至2021年的660亿美元,年复合增长率(CAGR)达12%。贝恩咨询公司预测,到2020年,出售硬件、软件和综合解决方案的物联网服务供应商年收入可达4700亿美元,可用利润达600亿美元。

第一季度全球物联网企业融资27亿美元,超过2012年全年。从融资轮次来看,主要集中在A、B、C三轮,物联网企业逐步成熟。

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图3 物联网领域融资情况

二、物联网技术产业进展

(一)平台作为物联网产业生态构建核心要素,热度持续提升

全球物联网领军企业纷纷将平台作为构建产业生态的核心和关键抓手,不断加大投入,驱动平台加速发展。技术创新方面,在亚马逊、谷歌、微软等企业引领下,平台正与人工智能、边缘计算等新的技术热点深度耦合,将进一步提升平台数据处理能力和面向各应用领域的业务分析能力。研究机构分析认为,物联网平台正处于新兴技术成熟度曲线的顶峰,在5年内将趋于成熟。市场增长方面,随着平台对物联网应用规模发展的作用不断显现,平台巨大的潜在价值受到各方关注,越来越多的企业基于自身优势打造物联网平台,驱动平台数量和市场价值不断增长。据统计预测,2017年全球知名平台数量已经突破450个,市场规模在未来几年将保持33%的年均增速。布局竞争方面,平台初创企业投资热度不减,2017年上半年投资规模已达305亿美元,而巨头企业围绕平台的并购事件仍不断发生。总体看来,物联网平台在未来几年仍将是产业界关注的热点。

从发展路径来看,物联网平台正由全功能一体化布局逐渐分化为不同的定位和方向。在平台布局初期,巨头企业致力于打造涵盖设备管理、连接管理、应用使能和业务分析全功能一体化的完整平台,以避免能力短板,尽快吸引规模用户构建产业生态。随着市场竞争不断加剧,短期难以实现整合的格局不断明确,驱使企业形成两种不同的发展路径。以GE、西门子等为代表的行业属性较强的企业倾向于打造专业性平台,聚焦能源、航空、医疗等自身优势领域,强化业务分析能力,打造规模化的成熟物联网应用,推进平台的商品化和业务开展。以亚马逊、微软等为代表的ICT领军企业则倾向于打造通用平台,夯实平台设备管理和连接管理等基础能力,发挥大数据、人工智能等优势,与各垂直领域企业广泛合作。这种发展路径分化的目的是一致的,即希望在物联网产业生态中能够变得“不可或缺”,而实质是不同产业阵营在争夺平台发展主导权过程中基于自身优势的战略选择。

(二)NB-IOT成为物联网网络技术发展热点,LPWAN技术竞争加剧

随着移动互联网及各类智能终端设备的普及、通信技术以及物联网技术的快速发展,物联网不仅融入了人们的日常生活,还逐步融入了各行各业。

在“万物互联”的大趋势下,物联网作为通信行业新兴应用产业,其市场规模不断扩大,并具备巨大的商业价值。据市场研究机构Gartner预计,到2020年全球物联网终端数量将达到260亿台,销售收入将超过3000亿美元,带动经济总量将超过1.9万亿美元。2016年中国物联网整体市场规模达到7500亿元,预计未来几年,中国物联网行业年均增速将保持在30%左右。预计到2018年底,全球物联网行业市场规模有望超过1.5万亿元。

目前已经出现了大量物与物的连接,然而这些连接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载,而非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求,根据物联网业务特征和移动通信网络特点,3GPP根据窄带业务应用场景开展了技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。2016年6月,基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)技术在3GPP Release13协议版本中被正式提出。

NB-IOT具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本等关键的技术特点。NB-IOT充分利用4G/LTE无线技术,对其物理层和高层协议进行创新改进与性能优化,重点解决窄带物联网应用的广覆盖、大连接、低成本、长寿命周期等场景和需求,实现设计目标包括:①与原有2G/GSM技术相比,信号强度提升20dB,可实现地下室等场景的深度覆盖;②可实现海量大连接,每基站单小区可支持5万个终端连接;③可实现低功耗和较长的免维护周期,终端芯片功耗极低,5Wh电池可维持芯片续航能力达10年;④可实现低成本,目前测算终端模组的单位成本将低于5美元,未来低至2美元,可依托运营商现有网络低成本、快速地升级实现。

NB-IOT在国内外受到广泛关注,主流移动通信企业积极投入NB-IOT研发产业。华为、中兴、爱立信、诺基亚等公司已经在2016年陆续推出NB-IOT商用/预商用系统。海思、高通、英特尔、Altair、Sequans等芯片纷纷投入NB-IOT的研发阵营中,各公司在2016年底2017年初纷纷推出了NB-IOT芯片。

运营商积极部署NB-IOT网络。国内方面,2016年至2017年初,中国移动、中国电信、中国联通先后在福州、鹰潭、深圳、杭州、无锡、唐山等多个城市开始启动NB-IOT网络建设和应用示范。2017年5月,中国电信率先宣布建成数量达到31万个的NB-IOT商用网络;随后,中国移动也在6月世界移动大会期间宣布年内实现全国范围内NB-IOT的全面商用。国际方面,德国电信于2017年在全欧洲推出NB-IOT,首先于第二季度在德国推出NB-IOT,其次将是荷兰、奥地利、克罗地亚、希腊、匈牙利、波兰和斯洛伐克。沃达丰计划于2017年上半年在德国、爱尔兰、荷兰、西班牙、澳大利亚等国家部署NB-IOT网络。预计到2020年,沃达丰所有的LTE基站都将支持NB-IOT,其中85%的基站可以通过软件升级的方式实现。

虽然NB-IOT凭借自身广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点,在移动物联网领域快速发展,但仍面临诸多挑战。首先,由于部署快捷,非授权频谱的LPWAN技术比NB-IOT更早地进入了移动物联网领域,在商用规模和成本上有很强的竞争力,如Lora和Sigfox等。其次,eMTC技术作为同样来自3GPP的LPWAN技术,虽然功耗和覆盖范围不如NB-IOT网络,但在终端移动性、峰值速率和语音方案等方面都优于NB-IOT。NB-IOT技术自提出以来,受到国内外广泛关注。它依靠突出的技术优势快速生根发芽,成为物联网网络技术发展热点的同时,也进一步加剧了LPWAN市场的竞争。

(三)工业传感器迈向网络化与智能化

受工业互联网等市场驱动,全球工业传感器市场保持较快增长。工业传感器是将各种工业场景中的物理量/化学量转换为电信号的传感器,它持续或者周期性地测量工厂中的关键参数,监控和维护过程变量,在工业自动化和过程控制中扮演着重要的角色。相比于应用在其他领域的传感器,因严苛的工作环境需求,工业传感器产品对于性能、可靠性、寿命等属性要求更高。从市场需求来看,作为工业传感器应用的新兴市场,当前全球工业互联网市场规模保持高速增长,预计2017年全年市场规模突破2000亿美元,增长率达24.9%,未来将有越来越多的工业设备、工业传感器接入网络,实现互联互通与实时感知。此外,工业机器人作为未来工业互联网的核心装备,也是工业传感器应用的重要市场之一。据统计,2016~2018年,全球工业机器人安装量年复合增长率将达15%,2018年全球工业机器人总销量将达到约40万台,工业机器人上诸多类型传感器的应用将为工业传感器发展创造机遇。在工业市场、工业装备应用的驱动下,全球工业传感器市场保持较快速增长,市场规模预计2020年达到521.7亿美元,市场年复合增长率在10%以上。

工业传感器正快速迈向网络化与智能化。伴随工业4.0、工业互联网、“中国制造2025”等一系列概念的提出,新一轮工业“军备竞赛”开启,面向未来智能制造时代的工业场景云侧、网络侧(边缘侧)、感知侧的全面智能化将成为支撑国家制造业创新发展的核心力量。与此同时,在现代化工业场景应用中,传统单一的、低精度、高成本的传感器已无法适应未来的发展趋势,而MEMS、WSN(无线传感器网络)等多种技术的集成与创新逐步聚焦在工业传感器技术领域,以满足工业、制造业的智能化升级需求。在应用需求与技术创新的双轮驱动下,一方面,工业传感器进一步拓展网络连接能力,实现信息世界与物理世界的融合,制造协同优化并提升生产效率,如FAUNC、罗克韦尔联合开发FIELD系统,通过统一软件平台接入传感器、机器人,提升整体效率;另一方面,工业传感器整合执行器、控制器、连接器,构建链接本地与云端的智能感知分析能力,如博世主导德国AMELI4.0项目开发未来工业传感器产品,能够自主检测设备噪声,并通过自我学习,分析机器状态提示保养维修。

(四)智能控制器将成为构建“物联网+AI”时代的重要基础

智能控制器赋予物联网终端互联、感知、学习、执行的基础能力。智能控制器是由MCU以及外围器件共同构成的具备信息采集、信息处理、自动控制等能力的信息中枢。伴随物联网产业的蓬勃发展,家用电器、电动工具、汽车电子、工业装备等各类终端产品联网化、智能化水平不断提升,其中智能控制器已经成为智能家居、车联网、工业互联网等国民生产生活重点领域产品中的信息处理核心。随着智能控制器技术与产品的不断迭代升级,与FPGA、ASIC等新兴计算技术产品融合创新形成的具备更加优异的能效比、并行计算能力的智能控制器产品,已经成为支撑未来物联网以及人工智能创新发展广阔蓝图中的重要一环,为物联网各类智能终端提供终端感知、处理能力,成为万物互联、万物智能时代的重要基础。

分散市场需求驱动智能控制器产业链走向垂直分工模式。当前,智能控制器产业链下游应用市场,包括智能家居、工业设备、车载终端等,整体处于高度分散的状态。以智能家居为例,2016年全球智能家居商家营收前五名共占市场总营收的36%,全球共有19家厂商年出货量超过50万美元,46家制造商销售收入过1000万美元。相比于下游市场,智能控制器上游环节,即MCU市场则较为集中,2016年全球八大MCU供应商市场份额占比接近90%。传统智能控制器产品设计生产模式通常是由下游终端厂商采购上游MCU原型产品后,根据需要自行集成封装形成产品,但是由于产品线众多且性能、功能需求差异较大,造成了产品定制化过程中较大的人力、物力浪费,且无法适应较快的市场变化。当产业链由集中的上游延伸到分散的下游时,针对传统智能控制器产业组织模式存在的成本高、灵活性低等问题,产业链专业化分工应运而生。在此背景下,下游终端企业转向将智能控制器的设计制造交给更专业的第三方公司,以求降低成本、提高灵活性,如近年来西门子、TI等企业将自家产品中的智能控制器等配件交给专业厂商设计生产,如朗科智能。

三、我国物联网发展情况和特点

(一)NB-IOT商用元年开启,网络部署全球领先

NB-IOT作为发展最为迅速的LPWAN(低功耗广域网)技术之一,具备低功耗、低成本、广覆盖、大连接等优势,对于提升物联网应用基础设施具有重要作用,成为国内外物联网发展热点。以中国移动、中国电信和中国联通三大运营商为主力,我国大力推进NB-IOT网络部署。中国移动于2017年初率先在江西省鹰潭市建成全国第一张地级市全域覆盖的NB-IOT网络,并陆续推进全国300多个城市的网络部署,带动物联网用户数量净增过亿,并提出2018年实现全网规模商用的发展计划。中国电信于2017年5月宣布建成全球首个覆盖最广的NB-IOT商用网络,完成全网31万个基站升级,发布全球首个NB-IOT业务资费套餐。中国联通重点在上海、北京、广州和深圳等全国重点城市开展NB-IOT商用试点,计划在2018年全面推进全国范围商用部署,形成千万级连接支持能力。与全球相比,我国NB-IOT网络在覆盖范围、连接规模和网络质量等多方面取得一定领先,为应用规模化发展打下较好的基础。

以网络部署为牵引,我国NB-IOT产业和应用也呈现加速发展态势。领军企业围绕NB-IOT全产业链加大投入,华为、中兴等厂商陆续推出NB-IOT芯片、模块等产品,中国电信宣布针对NB-IOT模块产品投入2亿元专项资金补贴,中国移动也宣布推出10亿元的NB-IOT专项补贴,将推动我国NB-IOT产业链加速成熟,有效降低应用部署成本。随着网络部署日趋完善和模块成本不断下降,NB-IOT在多个领域的应用活力正在显现,一批创新应用相继涌现。智慧城市领域,运营商和设备厂商积极与地方政府展开合作,面向路灯、井盖、售货机、门禁和停车等城市管理和服务项目开展NB-IOT应用试点,并形成如江西鹰潭、山东潍坊等NB-IOT应用样板城市和杭州余杭梦想小镇等样本小镇,实现各类应用的综合部署。传统产业领域,以畜牧养殖业为例,中国电信和华为基于NB-IOT推出“牛联网”应用,实现对奶牛养殖的精细管理和增收,连接规模已达百万级。

(二)产业规模稳步增长,基地引领作用日益凸显

我国物联网产业发展总体向好,已形成包括芯片和元器件、软件、电信运营、物联网服务等较为完善的产业链,产业规模截至2017年已突破9000亿元,年复合增长率超过25%。长三角、珠三角、环渤海和四川、重庆等中西部地区成为我国物联网产业发展集聚区,分布有一批具有较强竞争力的企业和研发机构,公共服务体系不断完善。产业集聚区重点省份呈现蓬勃发展态势,以江苏省为例,近年来全省物联网产业收入年均增长达到28%,总体规模达到数千亿元,对经济转型发展的驱动作用凸显。福建、江西等多个省份均制定了推进物联网发展的政策文件,并提出打造千亿级产业的战略目标。

无锡、重庆、杭州、福州等“十二五”期间形成的国家级物联网产业示范基地建设成效较为突出,成为推动我国物联网产业发展的重要战略支点。无锡高新区已经形成较为完善的物联网产业链,在芯片、传感器等基础环节的技术和产业积淀不断强化,并在交通、环保、安防等多个应用领域发展了一批较为成熟的产品,积极参与全球物联网应用工程项目的建设。重庆市南岸区积极发展物联网硬件制造、软件与平台、应用与服务三大产业类别,聚集物联网相关企业超过250家,在智能交通监管、电梯安全远程监控、货运/客运监控等领域开展了多项大规模示范应用项目,年营业收入突破300亿元。杭州高新区积极推进物联网产业园建设,集聚了海康威视、大华技术、华三通信、宇视科技、中威电子等骨干企业,在产业基础、关键技术研发和应用示范等方面形成先发优势。福州经开区不断加大物联网产业在项目用地、技术改造、融资服务等方面的政策支持力度,形成物联网应用软件、精准识别、光电感知、智能仪表和低功耗广域网等优势集群。

江西鹰潭等中部城市成为我国物联网产业发展的新亮点,有力带动了中部地区发展。鹰潭紧抓移动物联网研发、产业化和应用探索的关键窗口期,以全市战略高度推进移动物联网发展,取得积极成效。截至2017年底,鹰潭NB-IOT网络领先全国实现全域覆盖,打造技术研发、检测等公共服务平台,引入国内140余家物联网龙头企业,并在智能抄表、智能路灯、智能停车等领域推出多个影响力较大的创新应用。鹰潭已成为我国物联网发展最为活跃的地区之一,以电子信息(物联网)产业入选特色产业示范基地,成为我国第五家国家级物联网产业示范基地。此外,河南省提出到2020年建设物联网特色产业园区5~8个,湖北省积极打造武汉物联网产业园,中部省份布局物联网产业发展的力度正在不断加大。

(三)市场需求全面激活,规模化应用窗口期到来

我国深入推进传统产业数字化升级,驱动物联网应用不断深化。围绕传统制造业,随着“中国制造2025”战略深入实施,推进物联网应用成为制造企业数字化升级的必然路径。沃达丰研究报告显示,物联网应用正在全球企业加快普及,企业应用物联网的比例已从2013年的12%提升至2017年的29%,且取得了显著的投资回报。在此形势下,我国以国家战略高度部署工业互联网发展,推动物联网应用广泛融入制造业企业研发、制造、管理、服务等业务全流程。围绕农业、物流、零售等传统产业,通过开展物联网集成应用实现产业转型升级也已成为共识,各地积极开展相关应用示范带动企业加快部署。当前,我国数字经济发展进入快车道,对经济增长影响显著,而传统产业数字化则是数字经济发展的主引擎。我国从中央到地方大力发展数字经济,推动实体经济和数字经济融合发展,将进一步推动物联网在传统产业中的应用规模化加速。

健康养老、智能家居等生活领域物联网应用正加速普及。健康养老领域,随着我国人口老龄化不断加剧,居家养老、社区养老和机构养老更加需要通过物联网应用提升服务效能,将带动基于物联网的健康管理,包括可穿戴设备、健康监测设备、养老监护设备、家庭服务机器人等产品加快普及。智能家居领域,智能洗衣机、智能空调等智能家电产品销售占比稳步增长,智能门锁、智能水表等小型家居产品在NB-IOT带动下呈现爆发趋势,但总体渗透率相比发达国家仍有差距,具有较大提升空间。在我国信息消费不断扩大升级的大趋势下,物联网应用在生活领域的市场潜力正逐步释放。

智慧城市作为物联网集成创新的综合平台,在我国已由分批试点步入全面建设阶段。2017年以来,全国掀起新型智慧城市建设热潮,上海、南京、武汉、福州等全国大中城市开启新一轮规划建设,各大国家级新区均将智慧城市作为高水平发展的必经之路。面向精准治理、惠民服务、生态宜居等新型智慧城市发展愿景,物联网作为核心与大数据、人工智能等技术加速融合,推动智慧安防、智慧交通、智慧环保、智慧水务等城市各类智慧应用不断升级,形成城市新的基础设施。

(四)本土企业积极布局,关键环节有所提升

我国产业界积极布局,在物联网产业链基础环节有所突破。平台方面,包括电信运营商、互联网企业和行业巨头在内的物联网领军企业均已推出物联网平台,加快推进技术升级和市场拓展,打造开放产业生态。在工业互联网等热点带动下,我国物联网平台不断提升面向工业领域的数据分析能力,丰富工业应用和微服务,成为工业互联网平台发展主力。与国际对比,我国领军物联网平台已具备一定竞争优势,据权威咨询公司IHS Markit分析,华为OceanConnect物联网平台已经进入全球领导者阵营。操作系统方面,主要企业对应用推广和开发者生态打造的投入力度不断加大,呈现较好发展态势。华为、阿里巴巴、庆科等领军企业以LiteOS、YunOS、MICO OS等为基础,与硬件厂商积极合作,在多个领域形成一批成熟产品和解决方案;RT-Thread、Ruff等中小企业推出的物联网操作系统也已集聚规模化开发者,近期获得新一轮融资,展现较强的发展活力。传感器方面,产业链基本完备,以歌尔声学、瑞声科技等为代表的领军企业竞争力不断提升,产业规模保持快速增长,尤其在智能装备等应用需求拉动下,长三角集聚和中西部分散分布的多个本土工业传感器企业发展迅速。在智能控制器方面,下游智能家居等细分应用领域市场规模不断增长,上游MCU厂商加强技术研发以拓展高端市场,推动产业链整体保持快速发展。

(五)产业联盟蓬勃发展,资源整合不断推进

我国已发展形成一批层级化、区域化的物联网产业联盟,有效推动地方资源整合和产业链分工优化,成为促进物联网快速发展的重要推手。自“十二五”以来,北京、天津、广东、上海、江苏、山东、辽宁、浙江、福建、湖北、重庆、陕西、四川、河南、台湾等大多数重点省市,纷纷依照自身的产业规划与布局组织建立物联网产业联盟,并取得显著成效。例如,中关村物联网产业联盟积极推进物联网产品开发、系统集成、行业标准制定、应用示范推广等方面的工作,天津市物联网产业联盟致力于围绕产学研合作推动建立以自主知识产权为核心的产业链,上海物联网产业联盟力图形成企业优势互补、资源共享、协同发展的格局。此外,各地方还根据自身发展特色,设立具有区域特色的产业联盟。例如,深圳的“智能视觉物联网产业技术创新战略联盟”致力于智能安防的研究与应用推广,北京的“北京汽车物联网产业联盟”致力于将物联网技术应用到汽车领域,台海两岸的“闽台物联网合作联盟”致力于海峡两岸物联网产业的合作交流。这些物联网产业联盟从更加专业的角度设置联盟的组织架构与发展目标,促进物联网特色技术研发、产业发展和应用推广。

四、推进我国物联网产业的主要任务和发展方向

当前国际竞争格局对我国物联网发展提出了新的挑战。全球范围内,物联网正迅速从浅层次的工具和产品演变为重塑生产组织方式的基础设施和关键要素。近年来,全球物联网产业竞争日益加剧,我国面临严峻挑战。一方面,物联网与大数据、人工智能等其他新一代信息技术融合互动的系统化、集成化创新趋势明显,硬件、软件、服务等核心技术体系加速重构,快速迭代。另一方面,物联网与制造、材料、能源、生物等技术的交叉渗透日益深化,创新活跃。发达国家依托传统优势仍然占据制高点,在战略设计、产业生态组织、政策环境建设、大规模应用示范方面大力推进,提升对整个产业的把控能力,对我国物联网发展形成严峻挑战。

我国重大战略实施对发展物联网提出新要求。发展物联网日益成为经济社会发展的新动力。一方面,物联网在工业、农业、能源、物流等传统产业提质增效、转型升级中的作用不断凸显,在智能家居、可穿戴设备、车联网等消费领域市场规模显著,助力共享经济蓬勃发展,“双创”活力迸发,成为供给侧结构性改革的驱动要素和促进信息消费扩大升级、发展数字经济的重要引擎。另一方面,物联网大幅提升城市管理和民生服务的质量和效率,有力推进国家治理体系和治理能力现代化。发展物联网成为国家落实创新驱动、培育发展新动能、建设制造强国和网络强国,以及实现“互联网+”、军民融合等一系列国家重大战略部署的重要举措。

我国物联网产业发展面临的瓶颈和深层次问题依然突出。产业核心基础能力薄弱、高端产品对外依存度高、原始创新能力不足等问题长期存在,并随着应用的不断深化,一些新问题日益突出。一是产业链协同性不强,缺少整合产业链上下游资源、引领产业协调发展的龙头企业;二是物联网与行业融合发展有待进一步深化,发展新技术、新业态面临跨行业体制机制障碍;三是物联网中的网络与信息安全形势依然严峻。

(一)“建平台”与“用平台”双轮驱动,加快形成物联网平台的应用体系

面对当前综合性物联网平台缺乏和中小企业应用物联网的需求,从“供给侧”和“需求侧”两端发力,实施物联网平台培育工程和行业应用上平台工程,打造资源富集、良性互动的物联网平台生态。一是积极培育物联网平台。将平台作为物联网建设的核心内容,通过示范引领、分类施策,依托现有资源集中支持平台发展、参与全球竞争。围绕提升总体设计、数据采集、设备连接、互联互通、数据处理、人工智能等物联网平台基础能力,支持建设一批国家级、行业级、企业级的物联网平台。二是组织实施行业应用上平台工程,鼓励物联网平台在产业聚集区落地,加强资源整合和对接。鼓励地方政府通过补贴等方式支持行业物联网应用的数据和业务逻辑向云端平台侧迁移,打造平台能力建设与平台用户使用双向迭代、互促共进的技术、产业、人才支撑体系和商业模式。

(二)“补短板”和“建生态”相互促进,构建我国物联网的产业发展体系

物联网的发展既需要补齐技术产业短板,也需要加快构建新生态,“补短板”是“建生态”的基础,“建生态”为“补短板”创造新机遇。一是补齐核心技术的短板。针对我国高端传感器、工业总线技术、工业互联网的标识标准化、无线传感网的频率协调问题、物联网的管理与安全、物联网数据开放利用与隐私保护等物联网发展的主要短板,紧紧牵住核心技术自主创新这个“牛鼻子”,充分整合调动各类创新资源,打造产业联盟、创新中心、重点实验室等融合创新载体,增强公共服务能力,加强研发布局和协同创新,形成覆盖技术研发、标识解析、标准测试等的公共服务体系。二是打造具有竞争力的物联网产业生态。下大力气以终端、操作系统和云平台一体化为突破口,整合产业链上下游,构建完善的产业生态。深入推进“宽带中国”战略,加快建设4G,推动部署窄带物联网(NB-IOT)、5G等泛在信息基础设施。开展物联网“双创”,积极打造特色产业基地和产业园区,重点支持互联网企业、行业企业构建以龙头企业为核心,鼓励大型互联网企业、基础电信企业搭建专业创新创业孵化平台,打造大中小企业梯次协同发展格局。充分发挥产业联盟、行业协会整合产业链资源的优势,支持产业界建设共性技术开放、软件代码开源、开发工具共享的开源社区。推进城市级物联网感知设施的统筹布局,以城市部件标识体系和全域环境监测体系为基础打造数字孪生城市,助力智慧城市建设。

(三)“促应用”和“定标准”共同推进,实现我国物联网与行业发展的深度融合和规模应用

行业应用是物联网发展的核心目标,而要实现规模化应用,需要同步开展跨行业物联网标准制定,才能逐步形成“以产业促标准研制,以标准促规模扩大”的良性发展局面。一是大力推动物联网在热点行业中的应用。围绕车联网和智慧交通、智能制造和工业互联网等关系国计民生的重要行业和关键领域,大力推广物联网新技术、新产品、新模式和新业态,发展丰富的智能化服务。全力支持市场需求旺盛、应用模式清晰的领域,复制推广成熟模式,以规模应用带动技术、产品、解决方案不断成熟,不断降低部署成本。探索利用物联网关键环节的开放共享形成开环大规模应用的推进方式,推动物联网数据的共享利用和应用模式完善。二是推动跨行业物联网标准的制定。支持我国行业企业、行业标准化组织等参加物联网国际标准化工作,与电信网络运营商、设备制造商、互联网服务提供商共同推进国际标准建设,加速对窄带物联网、短距离网络技术等物联网技术的自主创新和国际标准研制,通过产业联盟主导、设立试验性物联网测试床等措施,实现跨行业、跨产业共同制定物联网标准。

(四)“保安全”与“促发展”相互促进,加快构建可信的物联网安全保障体系

推进物联网架构安全、异构网络安全、数据安全、个人信息安全等关键安全技术研发和产业化,强化安全标准的研制、验证和实施,加强安全技术服务平台建设,满足公共安全体系中安全生产、防灾减灾救灾、社会治安防控、突发事件应对等保障要求,确保工业、能源、电力、交通等重要系统的安全可控。对医疗、健康、养老、家居等物联网应用,加强相关产品和服务的评估测评和监督管理。


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