厲害了！我國成為全球物聯網產業最活躍地區
http://www.moduwu.com 2017-08-02 15:28 來源：郭源生
近年來，我國高度重視物聯網產業發展，取得顯著成效。自2009年提出“感知中國”以來，物聯網已被認定為國家戰略性新興產業，大力推進其發展。在各級政府主導和產業界的努力推動下，產業高速增長，規模迅速擴大，成為全球物聯網產業發展最活躍的地區。
我國陸續實施了“物聯網專項”、“強基工程”、“智能制造專項”等一系列產業政策，培育了不同體制的研發機構和公共服務等配套體系，促進了產業生態體系建設與完善，推進了我國新型工業化發展戰略的實施，為產業結構調整和轉型升級發揮了積極作用。
目前，我國已經初步形成芯片、元器件、設備、軟件、系統集成、運營、應用服務等完整的產業鏈，并培育出一大批基礎技術扎實、應用創新能力強、品牌優勢突出、行業影響力大，市場競爭特色明顯、人才聚集良好的產業龍頭和領軍企業。
形成物聯網架構體系
物聯網作為一種形式多樣的復雜系統，涉及了信息技術自上而下的每個層面，具有產業鏈條長、涉及領域廣泛、應用場景復雜等特征。圍繞物聯網架構搭建產業上下游協同關系，可帶動產業鏈的整體發展。例如每個物體上都要加裝一個甚至多個芯片，為集成電路、通信設備、傳統制造業等關聯產業帶來發展新機遇。
從整體上來看，物聯網可分為軟件、硬件兩大部分。軟件體現了其思想理念、系統規模、功能定位、模式創新、方案內容等技術應用的靈魂，猶如人體血液一樣，貫穿了整個物聯網各個物理層。
硬件包括平臺，由符合設計要求和功能的所有物理實體構件組成了完整的系統結構。我國基礎研究集中在軟、硬件關鍵核心技術的突破上，并將感知、傳輸、處理及信息安全列為關鍵技術創新工程。內容主要圍繞微處理芯片、敏感元件與傳感器、光通信、無線通信、計算機控制、多媒體、網絡、軟件等技術領域，取得基礎理論與應用技術的突破和成果。
業界普遍認為，物聯網產業鏈最長，產業關系最復雜。其構成包括敏感元件與傳感器、微處理芯片、網絡服務、軟件及應用開發、系統集成、應用設備供應、運營及服務、用戶等7個環節。另外，在產業鏈中還有圍繞著政府機構、行業監管者、科研機構、測試認證商、管理咨詢服務商等市場應用及服務機構。目前，我國已經初步形成了物聯網架構體系。
第一是敏感元件與傳感器、微處理芯片提供商。主要有力敏、磁敏、光敏、氣敏、聲敏、溫濕度、生物敏、RFID等各種類型的敏感元件與傳感器和傳感設備;微處理芯片提供商可分為各種類型的通信、微處理、存儲、導航、模擬放大等芯片和模塊的設計、封裝、銷售等，以及提供各種相關產品生產的設備制造廠商。目前，該領域的市場化能力、專業化技術水平，特別是在產業化規模生產的工藝技術和高端產品生產上，經過努力取得了較大進展。
第二是系統應用設備及產品生產提供商。主要集中在數據采集智能終端裝置與設備、移動終端設備、專業化服務器、網絡設施與配套設備，包括電子標簽、讀寫器模塊、讀寫設備、讀寫器天線、智能卡、交換器、路由器、中間件等系統集成提供商。目前，國內企業數量較多，但以中小企業為主。
第三是網絡服務提供商。以固網和移動通信網為主，其他諸如互聯網、電信網、廣電網、專用網以及其他網絡等，都屬于物聯網數據傳輸的支撐和服務提供商。目前，國內主要是移動、聯通、電信三大電信運營商。隨著新一代移動通信技術的創新與發展，結合集成電路水平的提升，未來會有更多的局域網絡運營與服務商，為物聯網數據信息傳輸提供更多的支持與選擇。
第四是軟件設計與應用開發商。主要是針對特定行業應用的通用軟件和專用軟件開發企業，包括中間件接口軟件，提供專業性軟件產品及解決方案。主要包括平臺結構控制系統、網絡操作系統、嵌入式操作系統、實時數據庫、運行集成環境、信息安全軟件、中間件接口軟件、組網通信軟件等產品開發商。
第五是系統集成商。根據行業特征需求，為客戶提供完整解決方案、商業模式創新和管理流程再造的硬件和軟件系統集成廠商。系統集成商的水平與能力，一方面反應了物聯網的專業化技術發展水平，另一方面也是影響行業應用和市場推廣的重要因素。
第六是運營及服務提供商。主要是為客戶提供統一的終端設備鑒權、計費等服務，實現終端接人控制、終端管理、行業應用管理、業務運營管理、平臺管理等服務。目前，我國運營及服務市場開放性和資源持有各方的協同性不夠，相互信任度不高。未來，隨著物聯網市場應用范圍的不斷擴大和成熟，運行狀態、升級維護、故障定位、維護成本、運營成本、決策分析、數據保密等運營管理的需求將越來越多，對運營及服務提供商的要求也將逐漸提高。
第七是用戶方。主要是政府職能部門和公共資源持有者。其對物聯網的認知、認可和迫切程度，特別是投資規模、系統功能、技術標準、商業模式、運行維護等決定著市場應用的發展與走向。
以上七大方面構成了物聯網產業鏈中的上下游主體，存在著相互關聯與協同關系，是物聯網產業創新發展的關鍵，也決定著產業的市場需求與發展。
物聯網共性技術基礎與創新
隨著智慧城市、節能減排兩大戰略目標的確立，在龐大的市場需求牽引與帶動下，我國物聯網應用創新不斷涌現，滲透到了人們日常生活的每一個環節，形成了強大的創新推動力，商業與服務模式日新月異。此間，挖掘以基礎技術為主體、以應用技術為紐帶的產業“共性技術”是決定物聯網能否可持續發展的關鍵。
另外，從物聯網技術架構和產業鏈來看，共性技術也是影響和制約產業發展和創新應用的“新瓶頸”。集中表現在共性基礎技術、數字編碼技術、通信協議與標準技術、云計算與存儲技術、大數據分析模型與算法等五個方面。
在眾多共性基礎技術中，物聯網對傳感器技術的依賴和迫切程度尤為突出。在物聯網系統中，傳感器處于連接被測物體的接口位置，成為信息獲取并輸入的“窗口”，承擔著感知并獲取被測物體的一切數據信息，為物聯網系統提供控制、處理、決策、執行所必須的原始數據，決定著物聯網系統的功能。
傳感器可直接也可間接接觸被測對象，是大數據的主要構成和來源。毫不夸張地講，沒有傳感器就沒有大數據。許多物聯網的設計或特定功能因難以獲取被測信息而無法實現，成為影響物聯網技術提升和應用發展的最大障礙。
通俗地講，如果把人比擬為一個完整的信息系統，那么，五官和皮膚就是傳感器，承擔著信息獲取功能;通信就是神經網絡系統，承擔信息傳遞功能;大腦思維器官就是計算機，承擔信息認知、處理、再生功能;四肢等效應器官承擔信息執行功能。
如今，傳感器技術作為戰略競爭制高點，被認為是衡量一個國家科技水平的重要標志，已成為各國高度重視和爭相發展的基礎核心技術之一。傳感器產業被國際公認為是具有發展前景的高技術產業，以其技術含量高、經濟效益好、滲透力強、市場前景廣等特點為世人矚目。
西方發達國家正是依仗傳感器技術及應用，才拉開了與其他國家高技術應用及武器裝備產業發展水平的差距，不難想象兩個信息獲取不對稱的裝備和人進行對壘，其結果是怎么樣。
傳感器不僅能夠精準地探知宏觀和微觀世界，也可感知我們人類生命體征，獲取人體各種生理參數指標，如血糖、血脂、血氧、脈象、心電、腦壓、腦電、體溫等大數據信息。通過對不同人群健康樣本分析模型進行對比，就能夠形成完整的“智能化”與“智慧”健康管理系統，滿足各類人體健康管理需求。
這種樣本分析模型就是物聯網技術創新的難點和關鍵，也是“智能化”與“智慧”的最大瓶頸，是創新的目標、任務與方向，還是傳感器本身邁向智能化需要解決的核心問題。隨著物聯網廣泛應用，傳感器技術的戰略意義也更為突出。
當前，甚至今后幾十年內，在影響和改變著世界經濟格局和人們生活方式的十大科技領域中，傳感器名列首位。這些傳感器技術有些已經存在，更多的正在到來或即將來臨，可稱之為傳感器革命。
之所以稱為傳感器革命，是因為在信息化過程中，傳感器自身也會發生質的變化，不斷涌現出新原理、新技術、新工藝、新材料等創新類技術和產品。
未來傳感器重點發展的三大技術是MEMS工藝技術;數字化、網絡化、智能化技術;能量捕捉技術(即微能量獲取技術)。重點推廣的應用領域包括軍事工業、裝備制造、物流、生態環境監控(森林防控)、移動醫療、智能家居等。
目前，全球傳感器約有2.6萬余種類型，隨著新材料技術和敏感機理的創新，新品種和類型會不斷出現。我國約有1.2萬多種，不足全球的1/2，大多為常規類型和品種，在醫療、科研、微生物、化學分析等特種高端領域仍有大量品種短缺或空白。傳感器技術正在快速向多功能、技術復合與集成，以及微型化、模塊化、數字化、智能化、系統化、網絡化發展。
全球從事傳感器研制與生產廠家約為6500多家，其中美國、歐洲、日本均超過1000家、俄羅斯800多家，其它國家和地區2700多家。在市場銷售方面，美國居首位，占總銷售額的35%，日本約占20%，德國約占15%。三國的銷售總額占據了世界市場的70%。未來五年，傳感器市場增長率將超過15%(仍然是高增長行業)。
據行業統計和預測，我國已有1700余家企事業單位從事敏感元件與傳感器的研發與生產，門類基本齊全，可產品化的達10大類、42小類、6000多個品種，年總產量超過600億只。2014年，我國傳感器銷售額突破1000億元，2015年突破1200億元，2016年突破1300億元。
無論汽車、艦船、高鐵、航空航天飛行器，還是移動終端、機器人，都是多技術融合與聚集的“平臺”，也是安裝傳感器的“平臺”，其性能的優劣取決于裝了多少個傳感器和安裝了什么類型的傳感器。
例如機器人有內、外傳感器之分，內傳感器就是內部關節與機構之間的活動協調關系，需要通過傳感器獲取大量數據并傳輸;外傳感器是通過“五官”窗口來獲取環境數據信息，通過傳感器獲取聲音、溫濕度、壓力、流量、磁場、氣體、形態圖樣等各種參數指標的變化，來監控自身運行和安全狀況。
因此，安裝的傳感器種類與數量越多，獲取外界的信息數據就越多，結合軟件分析模型，其“平臺”的智能化水平和“智慧”程度就越高，服務功能就越強大。正如兩院院士陳俊亮所說，物聯網時代正向我們走來，過去人們所幻想的萬物聯網、智能社會的圖景，如今正隨著傳感技術的發展逐步成為現實。
(作者郭源生，系工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師 )
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