中国物联网核心产业白皮书

易观发布的中国物联网核心产业白皮书1物联网概述1.1物联网的定义物联网（InternetOfThings）概念的提出已经有十余年的历史，并在世界范围内引起越来越高的关注。在国内，随着政府对物联网产业关注和支持力度的显著提高，物联网已经逐渐从产业愿景走向现实应用。但由于物联网的概念一直以来缺乏清晰可辨识的定义，以及一些利益相关方争相对这一概念进行基于自身利益的解读，使得市场各方对其内涵和外延认识不清，这既造成了产业应用界、技术投资界和证券市场在投资方向上的混乱，也可能使政府的支持方向产生偏差。为改变这一现象，驱散物联网概念上的迷雾，帮助产业获得更好的发展，易观经过对物联网所属行业和竞争性行业的广泛调研以及对多家权威机构的深度访谈，推出了国内第一份从广度和深度剖析物联网行业的报告。在本报告中，易观对物联网第一次给出了明确清晰的定义：物联网，是指通过各种手段，将现实世界的物理信息进行自动化、实时性、大范围、全天候的标记、采集、汇总和分析，并在必要时进行反馈控制的网络系统。物联网具有典型的层级特性，一个完整的物联网系统一般包含以下五个层面的功能：一．信息感知层该层的主要任务是将大范围内的现实世界的各种物理量通过各种手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可处理的数字化信息或者数据。物联网所采集的信息主要有如下种类：●传感信息：如温度、湿度、压力、气体浓度、生命体征等；●物品属性信息：如物品名称、型号、特性、价格等；●工作状态信息：如仪器、设备的工作参数等；●地理位置信息：如物品所处的地理位置等；信息采集层的主要任务是对各种信息进行标记，并通过传感等手段，将这些标记的信息和现实世界的物理信息进行采集，将其转化为可供处理的数字化信息。信息采集层涉及的典型技术如：RFID（射频识别）、各种传感器等。二．信息汇聚层该层的主要任务是将信息采集层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的信息整合到一起，以供处理。信息汇总层涉及的典型技术如：Ad-hoc（多跳移动无线网络），传感器网络，Wi-Fi等。三．信息处理层该层的主要任务是将信息汇总层汇总而来的信息，进行分析和处理，从而对现实世界的实时情况形成数字化的认知。信息处理层典型的技术如：GIS（地理信息系统）[k1]、ERP（企业资源管理计划）物联网主要有以下几个特点：●实时性由于信息采集层的工作可以实时进行，所以，物联网能够保障所获得的信息是实时的真实信息，从而在最大限度上保证了决策处理的实时性和有效性。●大范围由于信息采集层设备相对廉价，物联网系统能够对现实世界中大范围内的信息进行采集分析和处理，从而提供足够的数据和信息以保障决策处理的有效性，随着Ad-hoc技术的引入，获得了无线自动组网能力的物联网进一步扩大了其传感范围。●自动化物联网的设计愿景是用自动化的设备代替人工，三个层次的全部设备都可以实现自动化控制，因此，物联网系统一经部署，一般不再需要人工干预，既提高了运作效率、减少出错几率，又能够在很大程度上降低维护成本。●全天候由于物联网系统部署之后自动化运转，无需人工干预，因此，其布设可以基本不受环境条件和气象变化的限制，实现全天候的运转和工作。从而使整套系统更为稳定而有效。1.2物联网的核心技术（不同层面需要不同的技术）易观认为，物联网并不是一项单一的技术，而是多种技术的综合应用，在物联网系统中应用到的技术主要包括：感知层：传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统●传感器技术●射频识别（RFID）技术射频识别（RadioFrequencyIdentification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份证件、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛的应用。RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的身份甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。●微机电系统（MEMS）微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，简称MEMS）是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术近几年的飞速发展，为传感器节点的智能化、小型化、功率的不断降低制造了成熟的条件，目前已经在全球形成百亿美元规模的庞大市场。近年更是出现了集成度更高的纳米机电系统（Nano-ElectromechanicalSystem，简称NEMS）。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适合大批量生产等特点。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。信息汇聚层：传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术●无线传感器网络（WSN）技术无线传感器网络技术（WirelessSensorNetwork，简称WSN）的基本功能是将一系列空间上分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术相的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。●Wi-FiWi-Fi（WirelessFidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（AccessPoint）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。●GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService，通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域中也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。传输层：通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB等广域网络运营层：专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP●企业资源计划（ERP）企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning，简称ERP）是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。●专家系统（ExpertSystem）专家系统（ExpertSystem）是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。应用层：垂直行业应用、系统集成、资源打包图1-1物联网分层结构和各层相关技术易观分析认为，从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的发展方向。WSN技术的应用将极大的带动其它各层技术的发展。在现实应用中，WSN往往成为系统的核心，物联网技术中其它层面的技术，如MEMS、RFID等，都在WSN技术中有所应用，WSN技术和市场的不断发展将给这些技术带来不断扩大的市场。经过普遍调查我们发现，在WSN的组网方面每进行一元钱的投资，将拉动RFID、传感器、集成电路、软件、系统集成等相关产业10~15元的投资。WSN是物联网中最新鲜，最具增长性的技术，与RFID、MEMS等发展周期较长的技术不同，WSN能产生更新的应用，使产业产生更大的增量。因此，易观认为，推动WSN的发展对促进整个物联网产业的发展具有显著作用。1.3物联网的发展前景随着互联网技术的不断发展，人类社会存储、分析、处理信息的能力大幅度的提高。从而在人类生活中出现了真实的物质世界和虚拟的信息世界这样“两个世界”，这是对如此庞大的信息处理能力的浪费。而物联网技术的发展，正是将在这两个世界之间建立起一座桥梁。易观预测，物联网将构成一个日益整合的，由无数应用系统构成的全球性系统——包含60亿人、上亿个应用、1万亿个设备及其之间每天的100万亿次交互。这样一个庞大的系统给人们的生活带来的变化是不言而喻的，我们将不仅与信息相连，更将通过信息与远处的实物相连。物联网的出现，将极大的改变人们的生产和生活方式。它不仅将使我们的生活更舒适，更便捷，更环保，更安全，还将把现实世界和虚拟世界更和谐，更有效的联系起来，利用现有的并仍在不断发展的信息处理工具，物联网将影响和改变现实世界，将认识自然的工具应用到改变自然的实践之中。1.3.1物联网催生产业革命自从1965年首个集成电路计算机诞生以来，大约每隔15年，信息技术领域就会给世界带来一次信息产业革命。1980年个人计算机的问世，1995年以“信息高速公路”为代表的互联网革命。而如今，以“智慧的地球”为代表的新一代物联网革命已经摆到了我们的面前。易观判断：从信息处理到信息传播再到信息传感，信息发展越来越进入物质领域。物联网应用到生产环节，将能够实现更加智能化、针对性的生产管理，使得整个人类社会的生产活动更加环保、智能、安全。物联网的影响正在逐渐渗透到人类社会的各个产业环节中。为人类的生产活动带来巨大的变革：生产活动实现环保和智能化通过物联网，对产品的生产过程进行全程监控，并进行及时的反馈，将极大的提高成品率，并更加有针对性的利用能源。2008年，物联网技术已经为全球的各类企业节约能源开支数十亿美元，随着物联网技术的不断发展并更多的深入到生产活动，这一数字将不断扩大，一种依托物联网技术的新型节能、环保、智能化的生产方式将逐渐形成。这种新型的生产方式将降低人类的生产活动对能源的依赖，为解决全球范围内的环境污染问题和能源危机开辟一条新路。生产活动提升安全性通过物联网对生产环境进行实时监测，将能够提前预知和及时解决生产过程中的危险，极大程度的保障工作人员的人身安全，真正做到“以人为本”。如目前国内部分矿业企业已经开始使用物联网技术进行井下环境监测，有效的避免了矿难事故的发生，大幅提高了井下作业的安全系数，有效规避了企业的安全风险。生产活动实现针对性和计划性在物联网不断发展完善并最终与互联网紧密结合之后，每时每刻全球各类商品的生产和消费状况将都能够从互联网上得到，各个企业将能够更方便，更准确的了解到产品的供需和市场状况，据此调整自己的生产计划，从而避免过量生产造成产能浪费和各种经济问题。1.3.2物联网改变人们的生活方式物联网的出现并不仅仅会对人类社会的生产活动带来根本性的变化，同时也会从根本上改变我们的生活：人类生活将更加绿色、环保通过物联网和随之而来的各种智能家居系统，人们将能够更好的了解身边的自然环境，并更大限度的利用自然环境来为自己营造舒适安全的生活环境，从而实现人与自然的和谐共处。比如应用了物联网技术的智慧电网，把静态的、低效的电力输送网络转变为动态可调整的智能网络，对能源系统进行实时监测，根据不同时段的用电需求，将电力按最优方案予以分配。目前，应用物联网技术的节能空调、照明系统等已经开始展示出了物联网在这方面的魅力，随着物联网的不断发展，这一趋势将变的越来越明显。人类生活将更加信息化随着物联网技术不断应用到各行各业的生产活动中，人们获取信息的手段将更加的丰富和可靠，人们将能够更方便、更准确的了解自己周围的生活环境。比如：人们将很方便的知道自己所购买的商品的生产、加工、运输等一系列过程，从而更方便的对商品质量进行评定；应用物联网技术的城市交通基础设施可以将整个城市内的车辆和道路信息实时收集起来，并通过超级计算中心动态地计算出最优的交通指挥方案和车行路线；人们还可以随时监测自己的健康状况，并采取相应的应对措施等，这一切都将深刻的影响每个人的日常生活。信息化的生活方式，将极大的改变人们对自身和周围世界的认识，给予人类更大的自由和更广阔的选择空间。