本文刊登于《网信军民融合》杂志2019年7月刊
【编者按】当前，物联网已经成为新经济、新产业、新技术的代表，引领着经济发展的新潮流，所取得的各项成果也让人目不暇接。发达国家纷纷推出物联网产业发展政策，推进行业不断进步。目前，我国物联网产业市场稳步发展，新技术的部署应用层出不穷。
我国物联网产业稳步发展 取得阶段性成果
中国航天系统科学与工程研究院 张辉
当前，物联网已经成为新经济、新产业、新技术的代表，引领着经济发展的新潮流，所取得的各项成果也让人目不暇接。物联网通信、智能制造、智慧生活、智慧交通、智慧城市……人们生活的场景越来越智能化，需求的“痛点”被物联网技术逐步破解。在今年人大“代表通道”的集中采访活动中，全国人大代表、小米董事长雷军就表示：“有人说5g+aiot 是下一代的超级互联网，我非常认同这个观点。5g 在物联网领域，比如说智能家居，比如车联网，比如无人驾驶这些领域都有广阔的前景，而且在智慧城市、智慧医疗、智慧农村也都非常有前景，所以大家非常关心物联网这个领域的发展。”近年来，发达国家纷纷推出物联网产业发展政策，推进行业不断进步。目前，我国物联网产业市场稳步发展，新技术的部署应用层出不穷。
物联网产业发展取得阶段性进展
2018 年，物联网产业领域大事不断，驱动着行业加速发展。阿里巴巴、华为等一众行业巨头涌入加码，推动物联网逐步走进人们的生活。4g、ai 等技术更为物联网的创新提供支撑，由万物互联到万物“智”联，物联网黄金时代已悄然来临。
从产业发展来看，近年来我国物联网产业保持了高速增长，2017 年工信部印发的《信息通信行业发展规划物联网分册（2016-2020 年）》就指出我国物联网加速进入“跨界融合、集成创新和规模化发展”的新阶段。规划还提出了到 2020年，物联网总体产业规模突破 1.5万亿元，公众网络 m2m（机器与机器）连接数突破 17 亿，研究制定 200 项以上国家和行业标准，打造 10 个具有特色的产业集聚区，培育和发展 200 家左右产值超过 10亿元的骨干企业等多项发展目标。根据中国信通院数据，截至 2018 年 6月，根据测算预计 2018 年我国物联网总体产业规模将达到 1.2 万亿元；我国公众网络m2m 连接数共计 5.4 亿，其中中国移动物联网连接数达到 3.8 亿，中国电信达到 7419万，中国联通达到 8423万，完成目标值的 31.8%，由于此前 nb-iot 处于网络建设阶段，相关应用将在之后规模推进，预计连接数将呈现加速增长态势；已经设立江苏无锡、浙江杭州、福建福州、重庆南岸区、江西鹰潭等 5 个物联网特色的新型工业化产业示范基地，其中鹰潭为 2017 年审核通过；产值超 10 亿元的骨干企业超过 120 家；新制定物联网行业标准达到 81 项，其中包括 30 项国家标准。今年 3月，工业和信息化部无线电管理局（国家无线电办公室）编制的《中国无线电管理年度报告（2018 年）》显示，2018 年我国物联网业务收入比上年增长 72.9%。物联网及智慧家庭等新业务增长迅猛，截至 2018 年12月底，中国电信、中国移动、中国联通三家基础电信企业发展蜂窝物联网用户达 6.71 亿户，全年净增 4 亿户。
从通信技术来看，我国物联网通信技术目前 nb-iot 和 lora 两大阵营并存。一方面，在电信运营商、设备厂商、芯片厂商的推动下，nb-iot 在国内形成庞大的产业生态群体，应用行业数量不断增多。2017 年 6月，工信部发布了《关于全面推进移动物联网（nb-iot）建设发展的通知》，进一步夯实物联网应用基础设施，推进 nb-iot 网络部署和拓展行业应用，加快 nb-iot 的创新和发展，从政策层面给予 nb-iot产业大力支持。另一方面，从 2015 年开始，国内大量中小企业涉足 lora 领域，逐步形成产业生态。特别是 2018年阿里巴巴、腾讯两家互联网公司继中兴之后，以最高级别成员身份加入lora 联盟，在技术标准、认证和全球市场中发挥作用，通过搭建平台方式吸引生态圈企业，并在杭州、深圳等地部署城域级试点网络。另外，全国多地广电厂商将 lora 作为其布局物联网业务的网络部署主要选择，lora 在国内的产业生态力量大大加强，形成低功耗广域网络的另一较为明显的阵营。
从传感器技术来看，我国 mems 传感器产业取得一定进展，但短板仍较为突出。目前，我国本土传感器市场规模保持较快增长，在 mems 设计、代工生产、封装测试、应用已形成完整的产业链。从地域分布来看，华东地区 mems 企业数量最多，约占全国企业总数的 60%，多集中在长三角，借助地方政府政策支持强劲和集成电路产业链完备的优势，聚集了丰富的半导体人才资源；珠三角地区约占 15.5%，以深圳为中心，侧重应用，市场嗅觉灵敏且长于资源整合，但关键部件的核心技术能力不强；环渤海及东北地区约占 16%，侧重研发设计，多数基于研究机构转变而来，技术来源和研发条件较好，但产线能力多偏向科研型，主要从事高端小批量产品研发；中西部地区约占8.5%，集中在省会城市，企业通常从传统的传感器厂家转变而来。不过，mems及先进传感器产业仍面临诸多问题：一是国内企业基础研发能力的不足，多数企业完成整个系统的开发需要采购核心器件或借助其他电路设计企业，不得不依靠国外的技术，从事技术含量较低的mems 产品，过早地陷入了红海市场；二是产业生态不完善，产业链总体发展不均衡，代工平台、研发用的专业软件等关键技术节点存在瓶颈，企业缺乏大批量量产能力；三是产品种类不完整，现阶段国内仅有 6000 多种传感器产品，而全球范围内已有 2万多种；四是国内缺乏领军企业，与国外企业相比，国内企业仅在终端应用领域稍有优势，其它环节技术能力差距明显。
车联网产业发展进入快速轨道
作为物联网的一项典型应用，2018年车联网技术发展成为全球热点。车联网发展聚焦于网联化和智能化，并由单车智能逐步转向多车协同以及“智慧的车”与“智慧的路”协同发展，这对车联网技术创新和产品研发提出了新的发展需求。汽车电子、v2x 无线通信、多接入边缘计算、云平台以及安全等为车联网网联化、智能化、协同化发展提供了坚实的技术基础。
2018 年，我国各级政府部门积极加快部署车联网产业发展。2 月，交通运输部发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》，支持九省市全面开展新一代控制网及智慧公路示范应用。11月，工信部印发了《车联网（智能网联汽车）直连通信使用 5905-5925mhz 频段管理规定（暂行）》，规划了20mhz 带宽的专用频率资源用于 lte-v2x 直连通信技术，对我国车联网产品研发、标准制定及产业链成熟起到重要的先导作用。12 月，工信部印发了《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》，提出了分阶段实现车联网产业高质量发展的目标，最终全面建成技术创新、标准体系、基础设施、应用服务和安全保障体系，逐步实现高级别自动驾驶功能的智能网联汽车和 5g-v2x 规模化商业应用，实现“人-车-路-云”的高度协同。此外，我国还出台了自动驾驶路测法规：4月，工信部、公安部、交通部联合发布了《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》，对测试主体、测试驾驶人及测试车辆，测试申请及审核、测试管理，交通违法和事故处理等方面作出规定；在地方层面，北京、上海、保定、重庆、深圳等城市先后出台了各地道路测试管理规定。
车联网的关键技术是 v2x（vehicle to everything，车用无线通信技术）。世界各国都已经将 v2x 技术发展看作是未来技术创新、产业培育和交通运输服务变革的重要方向。目前国际上v2x 技术有ieee 802.11p 和 c-v2x（cellular-v2x）两条主流技术路线，其中，c-v2x 是基于 3gpp 全球统一标准的通信技术，包含 lte-v2x 和 5g-v2x，从技术演进角度讲，lte-v2x 支持向 5g-v2x平滑演进。我国在 c-v2x 的标准规范、产业技术、示范案例、测试验证等方面都取得了积极进展。在标准规范方面，已经基本完成包括总体技术要求、空中接口技术要求、安全技术要求以及网络层与应用层技术要求等各个部分在内的 lte-v2x标准体系与核心规范的建设。在产业技术方面，我国不但建成全球最大的 4g 网络，而且初步形成了覆盖 lte-v2x 系统、芯片、终端的产业链。在示范案例方面，工信部、交通部从车联网、车路协同等角度积极推动国家示范区建设：无锡建成世界首个车联网（lte-v2x）城市级开放道路示范样板，并于 2018 年 9月进行了集中展示，为跨行业产业协同营造有力条件；11月，上海支持开展了世界首个跨通信模组、跨终端设备、跨整车的“三跨”互联互通应用展示，验证了中国 v2x 标准的全协议栈有效性。在测试验证方面，imt-2020 5g 推进组的 c-v2x工作组协同跨行业各方完成了实验室和小规模外场环境下的 lte-v2x 端到端通信功能、性能和互操作测试，为大规模应用示范和商用部署奠定了基础。
我国车联网产业正快速发展，产业链主体更加丰富，跨行业融合创新生态体系初步形成。一方面，以可提供车联网智能服务的 ict 创新企业和汽车电子产业链中芯片、车载显示等关键零部件生产商为代表的新兴汽车企业重要性日益显著。新兴汽车企业在智能电动汽车领域发力，相对于传统汽车企业，具有敢于实践创新，决策机制灵活的优势。新兴车企最突出的发展思路是“软件定义汽车”和“生活方式改变出行”，已经成为汽车智能化增速发展的引擎，未来有竞争汽车行业核心地位的可能。另一方面，传统汽车企业积极拥抱人工智能和信息通信技术，在渐进式推动自动驾驶发展。传统车企在资金规模、汽车制造设计上具有明显优势，也有成熟的供应销售链和生产线，商业化落地也更容易被消费者接受。由于要衡量产品销售利润与技术研发推进之间的折中，传统车企多数采取了由 l1至 l5 逐级商业化产品和直接进入 l3/l4 级技术产品发展的并行发展策略。当前，一汽、长安、上汽、北汽、吉利和长城等国内车企均已组建研发团队开展 l1 到 l3 级别自动驾驶的研发和测试，并制定了明确的未来发展规划。总而言之，传统汽车厂商与 ict 创新企业、新兴汽车企业由竞争走向合作，正在逐步构建互联网汽车行业生态体系。
在自动驾驶领域，从产业发展看，传统汽车厂商与 ict 创新企业、新兴汽车企业都意识到自动驾驶技术、应用以及商业模式的发展是一个长期演进的过程，产业的跨界合作得到一致认可，强强合作的产业联盟是这种趋势下的最佳选择，逐渐形成多方参与、竞争合作的复杂生态体系。从技术路线看，业界逐步形成了网联式自动驾驶技术路线的共识，车路协同概念备受关注。车路协同通过加强路侧智能设备与智能网联汽车的信息交互与融合，可以有效降低车载终端的计算压力与性能成本，促进更高效地开展车辆主动安全控制和道路协同管理策略。从具体实践来看，百度、阿里巴巴等企业积极推动车路协同领域的产业合作。百度发布了支持车路协同的 apollo 版本，并于 2018 年底开源，全面支持网联式自动驾驶；随后百度与中国信科签署战略合作协议，推进在车路协同等领域的全面合作。2018年 9月，阿里巴巴宣布全面升级汽车战略，打造车路协同系统，联合交通部公路院等成立了“2038 超级联盟”，协同产业力量共同落地“智能高速公路”。
智慧城市中的物联网应用全面升温
“数字孪生城市”等新理念、新技术正驱动物联网在智慧城市建设中的应用全面升温。“数字孪生城市”正在成为全球智慧城市建设热点，通过交通、安防、消防、家居、公用事业等各系统海量的物联网感知终端，可实时全面的表述真实城市的运行状态，构建真实城市的虚拟镜像，支撑监测、预测和假设分析等各类应用，实现智能管理和调控。目前全球已经有一批领先城市开展了智慧城市的建设探索：新加坡国家研究基金会和相关政府部门 2015 年启动了“virtual singapore（虚拟新加坡）”项目，与法国达索系统等多家公司、研究机构合作打造全球首例城市数字孪生模型；法国城市雷恩也开展“数字孪生城市”试点，计划在 2017-2019 年利用3d 技术打造城市数字模型，支撑城市规划、决策、管理和服务市民；2018 年4月，《雄安新区规划纲要》提出建设数字城市，提出“坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设，适度超前布局智能基础设施，推动全域智能化应用服务实时可控，建立健全大数据资产管理体系，打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市”。同时还提出了加强智能基础设施建设，构建全域智能化环境，建立数据资产管理体系等建设目标。在“数字孪生城市”建设理念引领下，城市物联网应用正向更大规模、更多领域、更高集成的方向加快升级。
在城市交通方面，物联网不但能够解决电动自行车管理的痛点，还促进了共享单车的发展。作为城市中除自行车外最主要的代步工具，电动自行车的广泛使用带来了诸多问题：盗窃案件高发且破案率低，引起的交通事故和交通违法层出不穷，违规充电引发的火灾隐患事件频发。物联网技术的应用为有关部门解决电动自行车管理的痛点提供解决方案：2018 年 10月，中国移动中标郑州市公安局 300 万辆电动自行车 nb-iot防盗终端采购项目，采用物联网技术对电动自行车进行管理；新华三推出基于窄带物联网技术的电动自行车综合治理方案并在多个城市开始试点。电动自行车管理方案试点成功后，会迎来大范围复制，成为智慧城市中又一规模化连接群体。共享单车则是物联网技术在交通出行领域的典型应用，通过智能锁和物联网平台的联动，赋予自行车分时租赁的功能。虽然共享单车在资本热潮退去后有所沉寂，但在其短时间内对城市居民出行方式产生了巨大的影响，甚至成为很多市民短距离出行的主要方式。共享单车业务催生了一个规模化的智能硬件产品和管理千万级终端的物联网平台，同时也给芯片、模组等企业带来了一轮批量的出货。由物联网技术赋能的共享经济，虽然其逻辑和商业模式仍然饱受质疑，但让普通消费者能直接体验到物联网带来的生活方式的改变。
在城市安防方面，安防市场的规模化发展加速了物联网的应用落地。随着平安城市、雪亮工程等政策的实施，安防行业迎来快速发展，2017 年全国安防市场规模超过 6300 亿，同比增长17.6%，安防生产商数量超过 7000 家。规模发展的安防行业为物联网提供了最佳应用环境，物联网在智慧安防中的渗透率不断提升，联网智慧安防设备快速增加，其中“ai+ 安防”成为物联网在安防领域应用的典型特征。目前不论是前端芯片、板卡、设备模块供应商，还是后端安防软件、平台供应商，均不遗余力地将人工智能技术融入到各应用中，当前热门的人工智能独角兽也将安防行业作为重要应用领域之一，通过提供更加强大的图像识别与图像处理算法，为公安、交通、社区管理等智能应用提供支持。除了公共安防应用，物联网和人工智能也已渗透到特种行业安防，如野生动物监测、林业防火防灾监测、监狱安防等垂直领域。
在消防安全方面，与物联网密切融合的消防安全市场已经开启。2017 年智慧消防政策出台，公安部发布《关于全面推进智慧消防建设的指导意见》，要求全面推进智慧消防和物联网远程防护系统，并开始制定新的消防设备规范，nb-iot、lora 等物联网技术被列为重要的基础。2015 年我国消防报警设备市场规模为 230 亿元，预计 2021 年市场规模突破 1000 亿元，年均增速达 30%。其中，低成本、易安装、高精度的物联网无线烟雾报警器具备形成规模化市场的潜力：一是目前欧美发达国家烟雾报警器覆盖率已接近 100%，相比之下我国差距很大；二是我国有大量存在严重火灾隐患但缺乏消防设施的场所；三是相当一部分既有消防设施已经陈旧老化，濒临瘫痪状态；四是传统的烟雾传感器存在误报问题。物联网无线烟雾报警器则可以解决以上痛点，从而形成巨大的市场空间。从 2017 年开始，智慧消防已成为智慧城市落地的热点领域，目前多个城市已实现百万级智能烟雾报警器的招标和施工，形成了规模化的示范效应。
在智能家居方面，以物联网和人工智能技术为基础的“全屋智能”将带来居住环境体验的进一步提升，以智能门锁为代表队智能家居产品市场潜力巨大。智能家居领域的参与群体越来越多，家居家电厂商、地产商、互联网公司、运营商、创业团队等均看好智能家居的潜在市场。2018 年全球智能家居设备、系统和服务的消费者支出总额将接近 960 亿美元，未来 5 年的复合年增长率为 10％，预计2023 年将达到 1550 亿美元。“全屋智能”作为智能家居的发展方向，通过软硬件一站式解决方案，提供智能安防、智能家电控制、智能照明、智能娱乐等综合服务。目前“全屋智能”已在大量家庭安装，通过家庭生活场景智能化提升用户体验。一些智能家居产品表现出可喜的市场潜力，例如传统上用于商业场所安防的智能门锁。目前，物联网和安全技术的进步推动着家庭中传统门锁向智能门锁的更新换代。在 b 端市场教育和消费升级大潮下，智能门锁逐渐扩展到楼盘，进而家庭消费者等 c 端用户对智能门锁的需求也会逐步发力。在未来的 5-10 年内，我国智能门锁的总需求量将超 3000万套，行业总产值将会突破千亿元大关。规模化的智能门锁设备部署将显著提升家庭智能化生活体验。
在公用事业方面，物联网技术助力公用事业实现智能化升级。城市供水、供气、供热等公用事业的智能化升级是智慧城市中民生应用项目的典型代表，nb-iot、lora 等低功耗广域网络的商用，给公用事业带来了更合适的网络接入技术。继全球首个 nb-iot 物联网智慧水务商用项目 2017 年 3 月在深圳发起之后，福建、湖南、宁夏等地快速开展基于 nb-iot 的智慧水务试点应用；华润燃气、深圳燃气、福州燃气、新奥燃气、北京燃气等公司也在开展基于 nb-iot 和 lora 技术的智慧燃气试点；除抄表外，基于物联网的城市管网监测、供水供气调度、城市公共资产管理等应用也在不断涌现，合同管理等新的建设运营模式也在积极探索。
总而言之，在智慧城市建设过程中，影响物联网应用发展的因素主要包括以下几个方面：首先是城市痛点的需求，智慧城市中的物联网应用必须依赖前期试点示范中探索出的商业模式，直击城市管理的痛点，满足城市的真正发展需求，才能够实现大范围落地，其中交通、安防、消防、家居、公用事业等已成为我国智慧城市建设的刚性需求，驱动物联网应用在这些领域的规模部署；其次是部署成本，成本问题是我国相对欠发达城市面临的共性挑战，如果完全由政府推动物联网应用的规模部署会对财政造成较大负担，未来需要鼓励建设运营模式创新以吸引社会资本投入；此外，技术成熟度、产业链完整程度、安全保障等因素对扩大智慧城市物联网应用范畴、助力解决应用规模化也将产生积极的作用。