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近年來(lái)，我國(guó)高度重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得顯著成效。自2009年提出“感知中國(guó)”以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)已被認(rèn)定為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)其發(fā)展。在各級(jí)政府主導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)界的努力推動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)，規(guī)模迅速擴(kuò)大，成為全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最活躍的地區(qū)。

我國(guó)陸續(xù)實(shí)施了“物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)項(xiàng)”、“強(qiáng)基工程”、“智能制造專(zhuān)項(xiàng)”等一系列產(chǎn)業(yè)政策，培育了不同體制的研發(fā)機(jī)構(gòu)和公共服務(wù)等配套體系，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設(shè)與完善，推進(jìn)了我國(guó)新型工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮了積極作用。

目前，我國(guó)已經(jīng)初步形成芯片、元器件、設(shè)備、軟件、系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)、應(yīng)用服務(wù)等完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并培育出一大批基礎(chǔ)技術(shù)扎實(shí)、應(yīng)用創(chuàng)新能力強(qiáng)、品牌優(yōu)勢(shì)突出、行業(yè)影響力大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)特色明顯、人才聚集良好的產(chǎn)業(yè)龍頭和領(lǐng)軍企業(yè)。

形成物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系

物聯(lián)網(wǎng)作為一種形式多樣的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及了信息技術(shù)自上而下的每個(gè)層面，具有產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、涉及領(lǐng)域廣泛、應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜等特征。圍繞物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)搭建產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同關(guān)系，可帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展。例如每個(gè)物體上都要加裝一個(gè)甚至多個(gè)芯片，為集成電路、通信設(shè)備、傳統(tǒng)制造業(yè)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。

從整體上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)可分為軟件、硬件兩大部分。軟件體現(xiàn)了其思想理念、系統(tǒng)規(guī)模、功能定位、模式創(chuàng)新、方案內(nèi)容等技術(shù)應(yīng)用的靈魂，猶如人體血液一樣，貫穿了整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)物理層。

硬件包括平臺(tái)，由符合設(shè)計(jì)要求和功能的所有物理實(shí)體構(gòu)件組成了完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我國(guó)基礎(chǔ)研究集中在軟、硬件關(guān)鍵核心技術(shù)的突破上，并將感知、傳輸、處理及信息安全列為關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程。內(nèi)容主要圍繞微處理芯片、敏感元件與傳感器、光通信、無(wú)線(xiàn)通信、計(jì)算機(jī)控制、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、軟件等技術(shù)領(lǐng)域，取得基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)的突破和成果。

業(yè)界普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈最長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)關(guān)系最復(fù)雜。其構(gòu)成包括敏感元件與傳感器、微處理芯片、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、軟件及應(yīng)用開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成、應(yīng)用設(shè)備供應(yīng)、運(yùn)營(yíng)及服務(wù)、用戶(hù)等7個(gè)環(huán)節(jié)。另外，在產(chǎn)業(yè)鏈中還有圍繞著政府機(jī)構(gòu)、行業(yè)監(jiān)管者、科研機(jī)構(gòu)、測(cè)試認(rèn)證商、管理咨詢(xún)服務(wù)商等市場(chǎng)應(yīng)用及服務(wù)機(jī)構(gòu)。目前，我國(guó)已經(jīng)初步形成了物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)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(lèi)型的敏感元件與傳感器和傳感設(shè)備;微處理芯片提供商可分為各種類(lèi)型的通信、微處理、存儲(chǔ)、導(dǎo)航、模擬放大等芯片和模塊的設(shè)計(jì)、封裝、銷(xiāo)售等，以及提供各種相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)備制造廠(chǎng)商。目前，該領(lǐng)域的市場(chǎng)化能力、專(zhuān)業(yè)化技術(shù)水平，特別是在產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的工藝技術(shù)和高端產(chǎn)品生產(chǎn)上，經(jīng)過(guò)努力取得了較大進(jìn)展。

第二是系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備及產(chǎn)品生產(chǎn)提供商。主要集中在數(shù)據(jù)采集智能終端裝置與設(shè)備、移動(dòng)終端設(shè)備、專(zhuān)業(yè)化服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與配套設(shè)備，包括電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器模塊、讀寫(xiě)設(shè)備、讀寫(xiě)器天線(xiàn)、智能卡、交換器、路由器、中間件等系統(tǒng)集成提供商。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)數(shù)量較多，但以中小企業(yè)為主。

第三是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商。以固網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)為主，其他諸如互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、專(zhuān)用網(wǎng)以及其他網(wǎng)絡(luò)等，都屬于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹魏头?wù)提供商。目前，國(guó)內(nèi)主要是移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大電信運(yùn)營(yíng)商。隨著新一代移動(dòng)通信技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，結(jié)合集成電路水平的提升，未來(lái)會(huì)有更多的局域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)與服務(wù)商，為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸提供更多的支持與選擇。

第四是軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)商。主要是針對(duì)特定行業(yè)應(yīng)用的通用軟件和專(zhuān)用軟件開(kāi)發(fā)企業(yè)，包括中間件接口軟件，提供專(zhuān)業(yè)性軟件產(chǎn)品及解決方案。主要包括平臺(tái)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行集成環(huán)境、信息安全軟件、中間件接口軟件、組網(wǎng)通信軟件等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商。

第五是系統(tǒng)集成商。根據(jù)行業(yè)特征需求，為客戶(hù)提供完整解決方案、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理流程再造的硬件和軟件系統(tǒng)集成廠(chǎng)商。系統(tǒng)集成商的水平與能力，一方面反應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)化技術(shù)發(fā)展水平，另一方面也是影響行業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)推廣的重要因素。

第六是運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商。主要是為客戶(hù)提供統(tǒng)一的終端設(shè)備鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)終端接人控制、終端管理、行業(yè)應(yīng)用管理、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理、平臺(tái)管理等服務(wù)。目前，我國(guó)運(yùn)營(yíng)及服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)放性和資源持有各方的協(xié)同性不夠，相互信任度不高。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和成熟，運(yùn)行狀態(tài)、升級(jí)維護(hù)、故障定位、維護(hù)成本、運(yùn)營(yíng)成本、決策分析、數(shù)據(jù)保密等運(yùn)營(yíng)管理的需求將越來(lái)越多，對(duì)運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商的要求也將逐漸提高。

第七是用戶(hù)方。主要是政府職能部門(mén)和公共資源持有者。其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知、認(rèn)可和迫切程度，特別是投資規(guī)模、系統(tǒng)功能、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、商業(yè)模式、運(yùn)行維護(hù)等決定著市場(chǎng)應(yīng)用的發(fā)展與走向。

以上七大方面構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游主體，存在著相互關(guān)聯(lián)與協(xié)同關(guān)系，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵，也決定著產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求與發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)基礎(chǔ)與創(chuàng)新

隨著智慧城市、節(jié)能減排兩大戰(zhàn)略目標(biāo)的確立，在龐大的市場(chǎng)需求牽引與帶動(dòng)下，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，滲透到了人們?nèi)粘Ｉ畹拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)，形成了強(qiáng)大的創(chuàng)新推動(dòng)力，商業(yè)與服務(wù)模式日新月異。此間，挖掘以基礎(chǔ)技術(shù)為主體、以應(yīng)用技術(shù)為紐帶的產(chǎn)業(yè)“共性技術(shù)”是決定物聯(lián)網(wǎng)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

另外，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，共性技術(shù)也是影響和制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新應(yīng)用的“新瓶頸”。集中表現(xiàn)在共性基礎(chǔ)技術(shù)、數(shù)字編碼技術(shù)、通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)、云計(jì)算與存儲(chǔ)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析模型與算法等五個(gè)方面。

在眾多共性基礎(chǔ)技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器技術(shù)的依賴(lài)和迫切程度尤為突出。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器處于連接被測(cè)物體的接口位置，成為信息獲取并輸入的“窗口”，承擔(dān)著感知并獲取被測(cè)物體的一切數(shù)據(jù)信息，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供控制、處理、決策、執(zhí)行所必須的原始數(shù)據(jù)，決定著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能。

傳感器可直接也可間接接觸被測(cè)對(duì)象，是大數(shù)據(jù)的主要構(gòu)成和來(lái)源。毫不夸張地講，沒(méi)有傳感器就沒(méi)有大數(shù)據(jù)。許多物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)或特定功能因難以獲取被測(cè)信息而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，成為影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升和應(yīng)用發(fā)展的最大障礙。

通俗地講，如果把人比擬為一個(gè)完整的信息系統(tǒng)，那么，五官和皮膚就是傳感器，承擔(dān)著信息獲取功能;通信就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，承擔(dān)信息傳遞功能;大腦思維器官就是計(jì)算機(jī)，承擔(dān)信息認(rèn)知、處理、再生功能;四肢等效應(yīng)器官承擔(dān)信息執(zhí)行功能。

如今，傳感器技術(shù)作為戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志，已成為各國(guó)高度重視和爭(zhēng)相發(fā)展的基礎(chǔ)核心技術(shù)之一。傳感器產(chǎn)業(yè)被國(guó)際公認(rèn)為是具有發(fā)展前景的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透力強(qiáng)、市場(chǎng)前景廣等特點(diǎn)為世人矚目。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家正是依仗傳感器技術(shù)及應(yīng)用，才拉開(kāi)了與其他國(guó)家高技術(shù)應(yīng)用及武器裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的差距，不難想象兩個(gè)信息獲取不對(duì)稱(chēng)的裝備和人進(jìn)行對(duì)壘，其結(jié)果是怎么樣。

傳感器不僅能夠精準(zhǔn)地探知宏觀和微觀世界，也可感知我們?nèi)祟?lèi)生命體征，獲取人體各種生理參數(shù)指標(biāo)，如血糖、血脂、血氧、脈象、心電、腦壓、腦電、體溫等大數(shù)據(jù)信息。通過(guò)對(duì)不同人群健康樣本分析模型進(jìn)行對(duì)比，就能夠形成完整的“智能化”與“智慧”健康管理系統(tǒng)，滿(mǎn)足各類(lèi)人體健康管理需求。

這種樣本分析模型就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新的難點(diǎn)和關(guān)鍵，也是“智能化”與“智慧”的最大瓶頸，是創(chuàng)新的目標(biāo)、任務(wù)與方向，還是傳感器本身邁向智能化需要解決的核心問(wèn)題。隨著物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，傳感器技術(shù)的戰(zhàn)略意義也更為突出。

當(dāng)前，甚至今后幾十年內(nèi)，在影響和改變著世界經(jīng)濟(jì)格局和人們生活方式的十大科技領(lǐng)域中，傳感器名列首位。這些傳感器技術(shù)有些已經(jīng)存在，更多的正在到來(lái)或即將來(lái)臨，可稱(chēng)之為傳感器革命。

之所以稱(chēng)為傳感器革命，是因?yàn)樵谛畔⒒^(guò)程中，傳感器自身也會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，不斷涌現(xiàn)出新原理、新技術(shù)、新工藝、新材料等創(chuàng)新類(lèi)技術(shù)和產(chǎn)品。

未來(lái)傳感器重點(diǎn)發(fā)展的三大技術(shù)是MEMS工藝技術(shù);數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù);能量捕捉技術(shù)(即微能量獲取技術(shù))。重點(diǎn)推廣的應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事工業(yè)、裝備制造、物流、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控(森林防控)、移動(dòng)醫(yī)療、智能家居等。

目前，全球傳感器約有2.6萬(wàn)余種類(lèi)型，隨著新材料技術(shù)和敏感機(jī)理的創(chuàng)新，新品種和類(lèi)型會(huì)不斷出現(xiàn)。我國(guó)約有1.2萬(wàn)多種，不足全球的1/2，大多為常規(guī)類(lèi)型和品種，在醫(yī)療、科研、微生物、化學(xué)分析等特種高端領(lǐng)域仍有大量品種短缺或空白。傳感器技術(shù)正在快速向多功能、技術(shù)復(fù)合與集成，以及微型化、模塊化、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

全球從事傳感器研制與生產(chǎn)廠(chǎng)家約為6500多家，其中美國(guó)、歐洲、日本均超過(guò)1000家、俄羅斯800多家，其它國(guó)家和地區(qū)2700多家。在市場(chǎng)銷(xiāo)售方面，美國(guó)居首位，占總銷(xiāo)售額的35%，日本約占20%，德國(guó)約占15%。三國(guó)的銷(xiāo)售總額占據(jù)了世界市場(chǎng)的70%。未來(lái)五年，傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)率將超過(guò)15%(仍然是高增長(zhǎng)行業(yè))。

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，我國(guó)已有1700余家企事業(yè)單位從事敏感元件與傳感器的研發(fā)與生產(chǎn)，門(mén)類(lèi)基本齊全，可產(chǎn)品化的達(dá)10大類(lèi)、42小類(lèi)、6000多個(gè)品種，年總產(chǎn)量超過(guò)600億只。2014年，我國(guó)傳感器銷(xiāo)售額突破1000億元，2015年突破1200億元，2016年突破1300億元。

無(wú)論汽車(chē)、艦船、高鐵、航空航天飛行器，還是移動(dòng)終端、機(jī)器人，都是多技術(shù)融合與聚集的“平臺(tái)”，也是安裝傳感器的“平臺(tái)”，其性能的優(yōu)劣取決于裝了多少個(gè)傳感器和安裝了什么類(lèi)型的傳感器。

例如機(jī)器人有內(nèi)、外傳感器之分，內(nèi)傳感器就是內(nèi)部關(guān)節(jié)與機(jī)構(gòu)之間的活動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系，需要通過(guò)傳感器獲取大量數(shù)據(jù)并傳輸;外傳感器是通過(guò)“五官”窗口來(lái)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)信息，通過(guò)傳感器獲取聲音、溫濕度、壓力、流量、磁場(chǎng)、氣體、形態(tài)圖樣等各種參數(shù)指標(biāo)的變化，來(lái)監(jiān)控自身運(yùn)行和安全狀況。

因此，安裝的傳感器種類(lèi)與數(shù)量越多，獲取外界的信息數(shù)據(jù)就越多，結(jié)合軟件分析模型，其“平臺(tái)”的智能化水平和“智慧”程度就越高，服務(wù)功能就越強(qiáng)大。正如兩院院士陳俊亮所說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正向我們走來(lái)，過(guò)去人們所幻想的萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)、智能社會(huì)的圖景，如今正隨著傳感技術(shù)的發(fā)展逐步成為現(xiàn)實(shí)。

(作者郭源生，系工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師 )