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华经纵横:物联网产业发展分析

中国产业竞争情报网  2011-10-13  浏览:


  一、物联网概况

 

  什么是“物联网”:

 

  物联网,从广义上来理解,就是一个在环境感知的基础上,深度融合了计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。

 

 

 

  互联网”一路走来:

 

 

 

 

  物联网技术框架:

 

 

  从技术架构上来看,物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器网关构成,包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢,它是物联网获识别物体,采集信息的来源,其主要功能是识别物体,采集信息。

 

 

  网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。

 

 

  应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用。

 

 

 

 

 

  物联网关键领域:

 

 

  1. RFID: 电子标签属于智能卡的一类,物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来的,RFID技术在物联网中重要起“使能”(Enable)作用;

  2.传感网:借助于各种传感器,探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络,也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一;

  3. M2M:这个词国外用得较多,侧重于末端设备的互联和集控管理,X-Internet,中国三大通讯营运商在推M2M这个理念;

  4. 两化融合:工业信息化也是物联网产业主要推动力之一,自动化和控制行业是主力,但目前来自这个行业的声音相对较少。

  二、物联网的“链条”

  物联网产业链构成:

  物联网的产业链结构主要包括芯片与技术提供商、应用与软件提供商、系统集成商、网络提供商、系统集成商、运营及服务商、用户七个环节,产业链各方责任如下:

  1、芯片与技术提供商

  芯片与技术是物联网产业发展的基础上游市场,主要包括RFID芯片设计、二维码码制等技术提供商。目前,国内物联网这一领域技术水平比较国外发达国家还有很大差距,特别是在高端产品市场。

  2、应用设备提供商

  应用设备产品主要集中在数据采集层面,包括电子标签、读写器模块、读写设备、读写器天线、智能卡等提供商。我国物联网设备市场是较其他产业链环节发展较快领域,企业数量较多,但以中小企业为主。

  3、网络提供商

  物联网网络提供商指数据的传输承载网络服务商,以通信网为主,包括固网和移动通信网。国内三家电信运营商都已经涉足了这一领域,另外,也有广电网络运营商的参与。

  4、软件与应用开发商

  软件与应用开发商市场包括中间件厂商,在国内已经发展了相当数量的企业。由于物联网应用的行业特性比较明显,因此,应用软件开发商也主要是针对特定行业的企业,提供专业性的软件产品及解决方案。

  5、系统集成商

  系统集成商是根据客户需求,将实现物联网的硬件和软件集成为一个完整解决方案提供给客户的厂商。系统集成商的发展一方面反应了物联网业务的应用推广程度,另一方面也是影响应用推广的重要因素。国内在物联网应用集成方面企业多数规模不大,并且以专注于某一行业的集成商为主,还缺乏关注多行业的大型公司。

  6、运营及服务提供商

  物联网运营及服务提供商主要是为客户提供统一的终端设备鉴权、计费等服务,实现终端接入控制、终端管理、行业应用管理、业务运营管理、平台管理等服务。目前,我国物联网运营及服务市场受制于应用的推广,还没有发展起来。未来,随着物联网应用范围的不断托大,运行状态、升级维护、故障定位、维护成本、运营成本、决策分析、数据保密等运营管理的需求将越来越多,对运营及服务提供商的要求也将非常高。

  三、物联网在实际中的应用

  应用模式:

  根据其实质用途可以归结为三种基本应用模式:

  对象的智能标签: 通过二维码,RFID等技术标识特定的对象,用于区分对象个体,例如在生活中我们使用的各种智能卡,条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息;此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息,例如智能卡上的金额余额,二维码中所包含的网址和名称等。

  环境监控和对象跟踪: 利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络,可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控,如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染,通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度,通过GPS标签跟踪车辆位置,通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。

  对象的智能控制: 物联网基于云计算平台和智能网络,可以依据传感器网络用获取的数据进行决策,改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度,根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。

  物联网管理平台:

  物联网用途非常广泛,遍及智能运输、只能建筑、医疗、环境保护、公共安全、智能消防、军事、金融、各行各业、气象、移动POS、工业自动化、集等多个领域。

  物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

  物联网实际应用展示:

  下面我们从工业生产领域融合、车辆融合、家居融合、有限电视业务融合,四个方面来展示物联网在现实中的实际应用。

  国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网在物流领域内的应用则比如:一家物流公司应用了物联网系统的货车,当装载超重时,汽车会自动告诉你超载了,并且超载多少,但空间还有剩余,告诉你轻重货应该怎样搭配;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”,或者说“亲爱的,请你不要太野蛮,可以吗?”;当司机在和别人扯闲话,货车会装作老板的声音怒吼“笨蛋,该发车了!”

  物联网可以应用于诸多领域,可以为人们创造各种便利的条件,如果通过加强建设,迎来了“物联网”的时代,那么人们的生活将迎来翻天覆地的变化,但这个过程需要很长的时间。

  四、发展现状

  我国物联网产业环境分析:

  一个产业环境对行业的发展有最直接的影响的,一个政策环境的改变,会对一个行业企业的建立和退出造成很大的影响。所以说产业环境的变化左右着物联网行业发展,也制约着企业发展的战略,因此,我们从四个方面分析物联网行业产业环境现状:

  我国物联网产业链模式分析:

  物联网产业链最主要的模式分为两种:一种被称为垂直合作,另一种被称为横向合作。目前我国的合作模式以横向合作为主,而垂直合作在我国产业量大部分尚未出现:

  我国国内产业链各个环节合作模型主要集中于产业联盟,各环节除运营商外,整体实力较弱,产业联盟是产业链主要的合作形式,而运营商是产业链的主导,扮演着集成商和服务商角色,通过产品和服务购买的形式向产业链下游渗透。

  从上图中我们可以看出,我国物联网中心的发展主要靠的是国家、RFID产业以及一些国内具有强大经济实力的运营商推动形成的,由此可见,我国物联网在产业模式上存在一些弊端,同时也为物联网产业链的发展和完善带来了一些机遇。而另一方面,我们需要看到的是,我国物联网行业产业链不单单只有模式的问题,在产业链中的各环节均存在的一些问题。

  目前物联网产业链商业模式存在的问题是,没有实现以应用带动产业发展的供应商业模式需要各环节有效协同。运营商更没有明确自身在整个商业模式中的定位和作用,从而防止产业链各环节衔接不畅,相互制约,口径不统一,造成规模化困难。此外、资金承担量不同,会集成环节压力大也是产业链存在的另一重大问题。

  我国物联网技术环境分析:

  从1999年中科院启动传感网研究后,我国的物联网与其他国家相比具有了一些相对的优势,而后我国不断加大投入,先后成立了“中国传感网产业联盟”“中关村物联网产业联盟”“中国物联网研究发展中心”等一批科研中心,并在无线智能传感器、网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等技术上取得重大的进步,但我们必须看到我国在技术环节上所存在的不足。

  技术薄弱导致成本很难下降,成为我国物联网产业发展的重要阻碍因素,另外,技术相对单一成为了满足用户需求的个性化解决方案的另一阻碍。

  物联网重点技术市场“容量”分析:

  物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节,每个环节的。关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。

  EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告分析预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域。2010-2015年物体互联,2015-2020年物体进入半智能化,2020年之后物体终端进入全智能化。而毫无疑问,RFID是物联网发展的排头兵。

  RFID技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术,最简单的RFID系统由电子标签(Tag)、读写器(Reader)和天线(Antenna)三部分组成,在实际应用中还需要其他硬件和软件的支持。

  MEMS(传感器)被誉为除RFID外另一拥有广阔前景的技术领域。传感器是能感受规定的被测量,并能按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器作为现代科技的前沿技术,被认为是现代信息技术的三大支柱之一。MEMS传感器能够将信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它还能够使得制造商能将一件产品的所有功能集成到单个芯片上,从而降低成本,适用于大规模生产。

  MEMS传感器目前主要应用在汽车和消费电子两大领域。任天堂公司的Wii无线游戏机允许使用者通过运动和点击互相沟通和在屏幕上处理一些需求,其原理是将运动(例如挥舞胳膊模仿网球球拍的运动)转化为屏幕上的游戏行为。另外在苹果公司的iPhone中,通过对旋转时运动的感知,iPhone可以自动地改变其显示格式,以便消费者能够以合适的水平和垂直视角看到完整的页面或者数字图片。人们认为在物联网时代,MEMS传感器凭借着其体积小、成本低以及可与其他智能芯片集成在一起的巨大优势,必将成为传感器的主要生产技术。

  物联网抛给中国三大难题:

  我们可以看到物联网存在了三大难题等待我们解决

  1、技术尚未成熟

  2、客户认知不足

  3、未形成完整的产业链

  五、物联网的“明天”

  2010年,中国物联网产业呈现出一片欣欣向荣的发展态势。中国物联网市场规模达到1933亿元,增长率达61.1%。随着中国物联网示范应用的推进、物联网面向各个行业应用的不断深入和完善,中国物联网市场将会持续增长。预计,到2013年,中国物联网市场规模将达到4896亿元,未来3年中国物联网市场增长率都将保持在30%以上。

  五、物联网的“明天”

  2010年,中国物联网产业呈现出一片欣欣向荣的发展态势。中国物联网市场规模达到1933亿元,增长率达61.1%。随着中国物联网示范应用的推进、物联网面向各个行业应用的不断深入和完善,中国物联网市场将会持续增长。预计,到2013年,中国物联网市场规模将达到4896亿元,未来3年中国物联网市场增长率都将保持在30%以上。

  “应用引领产业发展”。在此思路下,物联网应用已经扩展到安防、电力、交通、医疗卫生、工业控制、农业、环境监测、金融服务业等多个领域,其中基于低、高速传感网的太湖水质监测系统已投入使用;基于传感网的智能交通系统在流量监测、红绿灯控制、停车信息服务等方面已投入应用,部分产品还打入北美市场。

  2010年,安防和电力两大行业居于中国物联网应用市场前两位,合计占据了接近六成的市场份额;交通、医疗、物流行业应用市场规模均超过了50亿元。

  然而,统一标准的缺失、产业链发展不均衡、商业模式不成熟等问题,影响了物联网在我国行业应用的推广速度。如何有效应对这些挑战,推动物联网在我国大规模应用成为政府和产业链各环节关注的焦点所在。

  政策导向:

  2011年时“十二五”规划的规划年,在这一年中,从中央到地方,从政府到企业,都处在总结“十一五”谋划“十二五”计划发展之际。“十二五”规划的起始时间是2011-2015年。规划编制工作答题包括前期调研、编制起草、论证衔接、审批发布四个阶段。需要注意的是,“十二五”同以往规划所面临的背景不同,尤其是人口发展红利丧失、能源环境承载力严重不足、产业空壳化、外部冲击较严重等内外压力。国际金融危机,是国际政治经济格局改变,导致新技术、新产业的不断涌现,使得国内外的形式也更为复杂。

  物联网将是一个万亿元级产业,是继计算机、通信网络之后的信息产业第三次浪潮,已被发达国家定位为国家战略性计划。我国也将物联网纳入“十二五”专题规划,上升到国家战略的高度,计划在2011~2015年,初步形成从传感器、芯片、软件、终端、整机、网络到业务应用的完整产业链,并培育一批具有国际竞争力的领军企业。

  据相关专家介绍,“十二五”期间,物联网重点投资智能电网、智能交通、智能物流等十大领域,其中“十二五”期间智能电网的总投资预计达2万亿元,居十大领域之首,预计到2015年将形成核心技术的产业规模2000亿元。

  十大物联网应用的重点领域分别是智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事。十大领域中智能电网的投资总额最大。自2009年开始至2020年,我国“坚强智能电网”将分为三个阶段发展,从初期的规划试点阶段到“十二五”期间的全面建设阶段,“十三五”时期的引领提升阶段,智能电网建设总投资规模约4万亿元。2011-2015年为规划的全面建设阶段,此阶段投资约2万亿元,2016-2020年智能电网基本建成阶段的投资1.7万亿元。预计到2015年建成50个面向物联网应用的示范工程,5到10个示范城市,形成核心技术的产业规模2000亿元,其中传感器100亿元,系统和试验检测700亿元,芯片、中间件和集成模块及设备产业的产业规模600亿元,工程实施、服务开发系统和运维600亿元。

  国家发改委副主任张晓强在出席2010中国国际物联网(传感网)博览会时表示,国家“十二五”规划已经明确提出,要发展宽带融合安全的下一代国家基础设施,推进物联网的应用。据悉,发改委已委托中国工程院组织专家编写物联网“十二五”规划,工业和信息化部也已经将物联网规划纳入到“十二五”的专题规划,现在正在积极研究和推进。

  另据了解,目前智能交通每年以超过1000亿元的市场规模在增长,专家透露,“十二五”规划预计到2015年交通运输管理将达400亿元。

  专家还介绍,目前智能电网的主要项目应用有电力设备远程监控、电力设备运营状态检测、电力调度应用等。智能交通和智能物流主要应用于在车辆信息通信、车队管理、商品货物监测、互动式汽车导航、车辆追踪与定位等。

  目前国内在建或拟建的物联网应用项目90%以上都是由政府推动,企业自发产生的项目还比较少。前期政府推动是产业发展的必经阶段,因为前期的不确定因素较多,产业发展模式不清晰,行业用户的安全性、隐私性得不到保障,导致用户顾虑较多。通过政府推动以及示范项目的开展,可以逐步摸索发展物联网应用的有效商业模式。政府应该选择具有发展前景、信息化程度相对较高、适合大规模推广的物联网行业应用,从而起到示范推广的作用。

  物联网“十二五”规划作为产业的指导方针,具有极强的引导性,因此预测国家优先发展的智能交通、智能环保、精细农牧业三大领域将获投资青睐。对于物联网产业将向民营企业敞开大门,由于物联网产业涉及行业复杂,上下游企业众多,资金链长,大型企业若进入其中,在产业发展初期并不一定会起到推动作用。而鼓励民营企业进入,既有助于产业各领域和上下游共同发展,又会给民营企业带来更多发展机会和投资机遇。

  产业协同:

  任何一个产业的发展壮大必须要有巨大的市场自发需求作为基础。对于物联网产业来说,最大的原动力来自应用市场的需求,因此如何尽快培养我国物联网应用的市场需求,由政府推动变成企业自发需求,是物联网市场发展壮大最终迈向万亿元市场规模的关键。

  企业的自发需求需要有效的商业模式,这就要求产业链各环节相互协同,特别是系统集成商和终端企业应该重点深度研究某个行业的特点,重点攻关某项应用模式,为企业带来实实在在的效益,总结成功经验,然后在该领域推广应用,最后逐步推广到其他行业。

  市场发展潜力决定市场机会的大小,而应用成熟度决定了市场的效益与风险,两者综合则可以给物联网行业应用细分领域的投资策略提供选择依据。因此,根据应用发展潜力和应用环境成熟度两个维度对细分应用领域进行分析可以发现,智能导航、门禁控制和考勤、货物溯源、不停车收费等细分领域,由于应用成熟度高且市场发展潜力大,将成为未来投资发展的重点领域;停车管理、物品防伪等领域,虽然市场发展潜力较大,但由于应用成熟度不高,因此应该采取“通过市场细分追求主导地位”的投资策略。

  技术支撑:

  从1999年开始发展物联网行业开始,我国一方面大力加强网络技术联盟的建设,先后在北京和无锡建设了四个技术研究发展中心,加大科研力度。另一方面对于自发形成的产业联盟又给予相应的补贴和相应的优惠政策。

  据2011年7月18日消息,从(第三届)中国(深圳)国际物联网技术与应用博览会组委会传来消息,博览会的筹备工作进展顺利。今年新增报名的海外采购商已经超过了500家,有此可以看出,“十二五”期间,我国将进入到物联网投资研发热,这也将预示着我国物联网技术将飞速发展。

  此外,21日从正在举行的中国·江苏第二届产学研成果展示洽谈会上了解到,中科院上海微系统与信息技术研究所、南京航空航天大学、西北工业大学等科研单位正加紧研发“物联网”技术,通力合作解决我国物联网产业一直存在的“通信距离瓶颈、外部环境指标、网络安全” 三大技术短板问题,以占领国际“物联网”技术的最高地,以迎来即将到来的“物联网”时代。

  需求推动:

  物联网的应用大致包括三个层次的理念:底层是传感网络,在传统意义上是终端的层面,现在已经不只是终端,已经延伸到其他网络当中;往上是数据传输的网络通道,这是通信领域最熟知的接入网(比如2G、3G、Wi-Fi等),业务网也是一样的(比如中国移动的云计算系统等);最上面则是内容应用,除了个人应用以外,大量的行业应用、企业应用、社会应用会在这个层面扩展。

  应用都是基于功能的。目前,物联网主要实现了三种功能。一是智能化识别,即利用射频识别(RFID)和星状拓扑结构的WSN,可实现对物体的智能身份识别;二是定位跟踪,基于WSN的定位跟踪技术,通过计算信标结点和目标结点的电磁波传输时间来实现跟踪定位;三是智能监控,可集成多种传感器,通过自组无线网络实现数据采集和汇总,具有不依赖基础设施、组网灵活、免布线、免维护、低功耗等特点。

  结合物联网的三类功能,我们可以从下面的实例中见证一下日益增长的物联网应用需求。目前有些国家已经逐渐在药剂产品上使用独特的序列编码,确保对药剂产品进行确认之后才递交给病人使用,这就减少了造假、欺诈与分发错误的发生。如果一般消费产品也具备了可追溯性,我们就可以更好地解决造假问题并应对危险产品。在农业信息化方面,通过在不同的农田里布置物联网节点,再配以一些网端可以在后方获取实时的土壤信息、湿度信息及其他农作物生长相关的环境信息。物联网技术在农业中的应用既能改变粗放的农业经营管理方式,也能提高动植物疫情疫病防控能力,确保农产品质量安全,引领现代农业发展。

  目前物联网的应用形式多种多样,而且随着技术的创新和用户壁垒的逐渐消除,应用种类还在不断增加。我们可以从四个方面了解物联网的需求:从个人的角度看,物联网能够提升人们的生活质量,提供更好的工作,优化我们的生活;从企业角度出发,物联网可以提供更多的商业机遇,提高效率,创造效益;就政府而言,物联网的应用推动已被提升到国家战略层面,以应用为导向带动技术进步,将推动我国物联网发展抢占新一轮科技革命制高点;就社会而言,物联网让我们避免浪费时间、金钱,节省能源并促进整个世界的可持续发展。

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  (中国产业竞争情报网编辑:Jack)