“十二五”规划下物联网产业发展案例分析及展望

“十二五”规划下物联网产业发展案例分析及展望陈景君天津锐敏科技发展有限责任公司天津市华苑产业园区榕苑路16号鑫茂科技园D2座CD单元6层,邮编300100电话：[e-mail]【摘要】物联网是世界范围内的又一次技术浪潮，发展物联网在“十二五”期间被提升到国家战略的高度。本文介绍物联网的发展及技术方向，以物联网与交通运输行业和电力行业的融合为案例论证了发展物联网的重大意义，深入探讨了在“十二五”规划下物联网发展的前景。【关键词】十二五规划；物联网；RFID；智能交通系统；智能电网；政府政策；自主知识产权【Abstract】TheIoT(InternetofThings)setsoffbrightwaveoftechnologyworld-wideandhasbecomenationaltechnologystrategyofChina’sTwelfthFive-YearPlan.ThearticlefirstintroducesthedevelopmentofIoTanditstechnologicaltrendsandthenusestwocasestudywhichelaboratetheintegrationofIoTwithbothtransportationsectorandtheelectricityindustrytodemonstratesthesignificanceofdevelopmentofIoT.Atlast,wediscusstheprospectsforthedevelopmentofIoTintheTwelfthFive-YearPlan.Keywords:TwelfthFive-YearPlan.；IoT(InternetofThings)；RFID；IntelligentTransportationSystems；SmartGrid；Independentintellectualpropertyrights一．物联网定义及简介“物联网”（InternetofThings）这一概念于1999年提出，定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通过对物体实现智能化的控制与管理，实现物与物之间的交流，以及人与物之间的沟通。物联网在内涵和外延上较现有的互联网更为广泛。互联网给每一台计算终端（计算机、手机等）分配一个IP地址，实现计算终端之间的通讯；而在物联网中，任何物体，大到建筑、汽车，小到杯子、水壶，只要搭载了RFID芯片，便能与其它物体交流、通讯或共享数据。一方面，物联网是各种感知探测技术的广泛应用。物联网中部署了海量的RFID、二维码、红外扫描器等传感器，每个传感器从所在环境中实时地采集捕获信息。另一方面，它又具有智能处理的能力。物联网中海量的信息能够互相交换，相互共享，通过这种机制，物联网能够对物体实施智能控制。在云计算、人工智能、数据挖掘等技术的支持下，物联网的应用可以触及生产与生活的每个角落，可以从环境中采集的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应日新月异的社会需求，并发现新的应用领域和应用模式。二．国外物联网发展现状物联网自问世以来，便受到了极大的重视，被国内外业界视为是继计算机、互联网与移动通信网络之后的又一次革命性的信息浪潮。国外政府普遍将物联网浪潮视作塑造国家长期竞争力的重大历史机遇，并为之制定了相应的扶持战略，提出了发展方针。2005年11月17日，国际电信联盟（ITU）在举行于突尼斯的信息社会世界峰会（WSIS）上发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，指出无所不在的“物联网”通信时代即将到来，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用[3]。在美国，奥巴马向IBM提出的“智慧地球”构想发出了积极回应，并将物联网发展提升到国家战略的方针。在美国经济刺激计划中，有数百亿美元投入到物联网相关应用中。美国国防部提出“智能微尘”计划，并计划将相关技术从军事领域转移到民用领域。在智能电网方面，美国政府出资34亿美元建立“智能电网”投资基金，加上民间资本，总投资规模将达到80亿美元。美国国家情报委员会NIC将物联网列为六大“具有毁灭性意义的民生科技”之一，认为其对一国国力有巨大的影响力，并预测到2025年，物联网节点将遍布国民经济的各个环节[5]。欧盟于2009年提出了《欧盟物联网行动计划》及《欧盟物联网战略研究路线图》，不仅投入了大量资金，还搭建了政策框架、作出了法律准备。三．物联网在中国我国一直对物联网的发展高度重视，在政策和资金上加以大力扶植。2009年8月，温总理指出尽快突破核心技术，把传感技术和通信技术结合越来，建立“感知中国”中心；随后温总理又在政府工作报告中指出，中国要大力培育战略性新兴产业，特别提出要加强物联网的研发应用[2]。“十二五”规划纲要中，物联网关键技术研发和产业示范应用被列为重点支持对象，已被国务院作为战略性新兴产业上升为国家发展战略[1]。中央财政将进健全支持物联网发展的财政政策体系，积极吸引投资。工信部《物联网“十二五”发展规划》等相关文件的出台，体现了政府发展物联网产业的决心，为后续发展奠定了强有力的政策支撑。地方政府也纷纷出台相关规划，而包括上海、江苏、广州等物联网发展较快的地区均将智能电网列入重点发展领域，其中江苏、上海分别发布《江苏省智能电网产业发展专项规划纲要(2009－2012年)》、《上海推进智能电网产业发展行动方案(2010－2012年)》，对当地智能电网的发展做出了规划性指引。四．物联网主要技术方向物联网从层次上分为三层：应用层、传输层与感知层：而整个产业链又可分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术是RFID、传感器、智能芯片与运营商的传输网络。物联网要实现万物相连，在以上技术中，无线传感技术是关键媒介，是目前需要大力研究与发展的技术问题。RFID[6]与MEMS传感器等芯片正是物联网发展的排头兵。现在的城市一卡通、图书馆电子借阅、大型建筑室内定位、汽车自动收费等等应用，都是依靠物品上的RFID芯片完成。(图：RFID市场规模)可以看出，由于金融危机的影响，RFID市场规模一度有较大下降，但近年来随着经济的回温，RFID呈现出较强的上升势头。MEMS传感器由于体积小，大规模量产后下降成本快，现在广泛应用于汽车和消费电子领域。2010年全球市场强劲增长，比2009增长25%，达86亿美元。然而，由于我国技术基础相对薄弱，我国在无线传感领域存在一定的发展瓶颈。如RFID等高端芯片等核心领域无法产业化，仅以低端产品为主；传感器存在严重的国外厂商垄断现象。在“十二五”规划下，发展具有自主知识产权的核心技术将成为物联网产业发展的重中之重。五．物联网在交通运输行业应用物联网从概念的提出到今天，已经有十多年历史；而物联网，也不再仅是一个专家学者挂在嘴边的技术名词，而是早就悄然走入了人们的生活，在社会建设中发挥着巨大的作用。物联网现阶段的一大重要作用，就是“智能交通”的实现。1.智能交通迅猛发展的背景工业化进程已经进行了一个多世纪，大多数发达国家与发展中国家已经实现了汽车化，变成了“轮子上的国家”。北京在2010年底机动车突破476万，全中国机动车保有量将突破2亿。汽车化社会带来的交通事故、交通堵塞、能源消费和环境污染等社会问题日趋恶化。2008年全球因交通事故死亡130万人，2000至5000万人受伤，直接经济损失达5180亿美元。美国因交通堵塞造成的年度经济损失高达872亿美元，占全国GDP的1.5%到4%，汽车排放的二氧化碳排放量占总量的22%。在汽车数量激增的今天，美国和日本的经验告诉我们，仅依赖道路建设来改善这些社会问题，而不引入高科技手段重新对交通进行规划，是不可行的。我国的城镇化进程也带动着智能交通系统迅猛发展。目前在城镇人口约20万左右的中等城市，只有60%有高速公路连接。而根据规划，高速公路网将连接全国所有中等以上城市，覆盖10亿多人口。与此同时，我国城市的机动车保有量以15%的速率增长，而道路增长速度只有3%。目前人均道路面积仅10.6平方米，远低于国外的15-20平方米的数值。在土地资源有限，环境问题日趋严重的情况下，只有通过交通智能化与信息化建设，才能有效缓解交通供需矛盾。2.用物联网技术实现智能交通物联网技术在智能交通系统中的应用，大体上分为以下几个部分：车载智能控制系统、道路监视系统、交通规划系统。车载智能系统：RFID芯片装在车辆上，可以实现车辆之间的通信、车辆与基站的通信、自动识别、定位、监控等功能，在智能交通系统中起到不可替代的作用。RFID芯片与人工智能技术结合，可以起到自动驾驶、路线规划等等作用。RFID芯片与路标通信后，车载智能终端可以自动作出相应的驾驶指令，例如遇到红灯时阻止驾驶员强行闯过；车与车之间的RFID相互通信，动态调节车速与车向，可以避免追尾、抢道等事故发生。交通监控系统：目前的交通监控基本完全依靠视频监视和电子眼实现，信息处理量和处理精度均存在一定的问题。车辆联入物联网后，车辆的实时驾驶情况可以被交通监控系统精准地记录下来作为执法人员判罚的依据。交通规划系统：汽车连入物联网后，交通管理中心可以得到整个城市任何一条道路上的实时车流量，并通过卫星系统或其它通讯手段实现驾驶员与调度中心的双向通讯，来提供更好的道路规划。对公共交通设施，如公交、地铁、轻轨、出租汽车，系统可以根据车流量作出最合理的安排。具体地说，智能交通系统的工作流程为：通过RFID与传感器技术将物理世界的海量实时、真实信息采集下来，通过互联网、3G网络或其他方式发送到交通指挥中心，在大规模运算集群上进行智能分析，实现交通路线诱导、交通环境控制等功能。除此之外，智能交通系统还能实现不停车收费、按热点差价收费等等附加功能。3.智能交通系统运用的实例北京智能交通物联网北京十年来构建了一个集成视频监控、GPS警车定位、信号控制、集群通信等近百个系统，实时处理733T海量异构数据的智能交通管理系统。在快速路、主干路网上分布着上万个检测线圈，埋在接近路口的地下面，和大量的超声波、微波、视频等设备一起采集实时道路信息，将数据返回后台进行整合处理，当数据超过历史平均值时会向交管部门警告，要求交管部门相应部署警力。采集到的实时信息不仅用来执法，在城市交通中更多地体现在微观的交通控制与诱导上。系统根据整个城市的车流状况，通过复杂度极高的处理，来计算出最佳方案，反馈给子系统以实现对车辆通行的规划。在智能交通系统的帮助下，北京地铁的发车间隔成功地从2分中缩短到1分半中。在某些路段上，智能交通系统实现了遥测汽车尾气污染数据的功能，在大规模普及后将成为空气治理的一项重要参考指标，改善现有的空气质量监测体系。在总投入14亿元的北京智能交通系统三期建设中，RFID技术得到了大规模应用。车辆电子注册管理系统给注册车辆加上RFID电子车牌，每个车对应的车牌中存储着全球唯一的UID，起到了防伪、打击黑车的作用。同时交通管理系统通过道路口的显示屏、电台、手机短信的方式，向市民发布实时的全城路况情况，帮助驾驶员作出合理决策。在未来，随着后台系统的改进，类似于天气预报的路况预报也将向公众公开。不停车收费系统随着社会、经济的快速发展，特别是跨省市国道主干线高速公路网络的形成，传统的人工收费方式由于需要停车、人工操作，通行能力已经不能满足高峰交通的需要。收费标准的统一、收费站建设的费用、停车对交通压力和环境污染的影响，都迫切地需要物联网技术加以解决。电子不停车收费系统（ETC）是智能交通系统提供的服务之一，过往车辆在通过道口时无须停车即可实现全自动收费，特别适合在高速公路或者交通繁忙的桥隧环境下使用。ETC利用射频识别技术RFID，实现车辆的快