物聯網是新一代信息技術的高度集成和綜合運用，對新一輪產業變革和經濟社會綠色、智能、可持續發展具有重要意義。因其具有巨大增長潛能，已是當今經濟發展和科技創新的戰略制高點，成為各個國家構建社會新模式和重塑國家長期競爭力的先導。
一、什麼是物聯網
（一）物聯網的定義
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，指的是將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其英文名稱是“The Internet of things”，也稱作“The Internet of everything”。顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。其含義有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，“物聯網概念”是在“互聯網概念”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。
1991年美國麻省理工學院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出物聯網的概念。
1999年MIT建立了“自動識別中心（Auto-ID Center）”，提出“萬物皆可通過網絡互聯”，闡明瞭物聯網的基本含義。早期的物聯網是依託射頻識別（RFID）技術的物流網絡。
2005年11月，國際電信聯盟（ITU）發佈《ITU互聯網報告2005：物聯網》，引用了“物聯網”的概念。物聯網的定義和覆蓋範圍有了較大的拓展，不再只是指基於RFID技術的物聯網。
2009年歐盟執委會發表了歐洲物聯網行動計劃，描繪了物聯網技術的應用前景，提出歐盟政府要加強對物聯網的管理，促進物聯網的發展。
2009年1月28日，IBM首次提出“智慧地球”概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。當年，美國將新能源和物聯網列為振興經濟的兩大重點。
2009年8月，溫家寶總理在無錫視察時提出“感知中國”，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學院、運營商、多所大學在無錫建立了物聯網研究院。其後，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入十一屆全國人大三次會議政府工作報告。
2005年11月17日，ITU正式提出“物聯網”概念。“物聯網”顛覆了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將具有自我標識、感知和智能的物理實體基於通信技術有效連接在一起，使得政府管理、生產製造、社會管理，以及個人生活實現互聯互通，被稱為繼計算機、互聯網之後，世界信息產業的第三次浪潮。
目前，國際上公認的物聯網定義是：通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
（二）物聯網的發展歷程
物聯網發展第一階段：物聯網連接大規模建立階段，越來越多的設備在放入通信模塊後通過移動網絡、WiFi、藍牙、RFID、ZigBee等連接技術連接入網。在這一階段網絡基礎設施建設、連接建設及管理、終端智能化是核心。
物聯網發展第二階段：大量連接入網的設備狀態被感知，產生海量數據，形成了物聯網大數據。在這一階段，傳感器、計量器等器件進一步智能化，多樣化的數據被感知和採集，彙集到雲平臺進行存儲、分類處理和分析。該階段主要投資機會在AEP平臺、雲存儲、雲計算、數據分析等。
物聯網發展第三階段：初始人工智能已經實現，對物聯網產生數據的智能分析和物聯網行業應用及服務將體現出核心價值。Gartner預測，2020年物聯網應用與服務產值將達到2620億美元，市場規模超過物聯網基礎設施領域的4倍。該階段物聯網數據發揮出最大價值，企業對傳感數據進行分析並利用分析結果構建解決方案實現商業變現。這一階段主要投資者機會在於物聯網綜合解決方案提供商、人工智能、機器學習廠商等。
（三）物聯網的架構
標準的物聯網系統可以大致分為四個層面：感知識別層、網絡構建層、管理服務層、綜合應用層。
1、感知識別層：感知識別層位於物聯網四層模型的最底端，是所有上層結構的基礎。在這個層面上，把成千上萬個傳感器或閱讀器安放在物理物體上，比如氧氣傳感器、壓力傳感器、光強傳感器、聲音傳感器等，形成一定規模的傳感網。通過這些傳感器，感知這個物理物體周圍的環境信息；當上層反饋命令時，通過單片機、簡單或者複雜的機械可使物理物體完成特定命令。
2、網絡構建層：網絡是物聯網最重要的基礎設施之一。網絡構建層負責向上層傳輸感知信息和向下層傳輸命令。這個層面就是利用互聯網、無線寬帶網、無線低速網絡、移動通信網絡等各種網絡形式傳遞海量的信息。
3、管理服務層：管理服務層主要解決解決數據如何存儲（數據庫與海量存儲技術）、如何檢索（搜索引擎）、如何使用（數據挖掘與機器學習）、如何不被濫用（數據安全與隱私保護）等問題。簡言之，這個層面就是把收集到的信息進行有效整合和利用，是物聯網的精髓所在。
4、綜合應用層：物聯網產業鏈的最頂層，是面向客戶的各類應用。傳統互聯網經歷了以數據為中心到以人為中心的轉化，典型應用包括文件傳輸、電子郵件、萬維網、電子商務、視頻點播、在線遊戲和社交網絡等；而物聯網應用以“物”或者物理世界為中心，涵蓋我們現在常聽到比較新鮮的高級詞彙，比如物品追蹤、環境感知、智能物流、智能交通、智能電網等。
（四）物流網的主要技術
“物聯網技術”的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術;其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。在物聯網應用中有五項關鍵技術。
1、網絡通信技術。網絡通信技術包含很多重要技術，其中M2M技術最為關鍵。“M2M”是“Machine-to-Machine”的縮寫，用來表示機器對機器之間的連接與通信。從功能和潛在用途角度看，M2M引起了整個“物聯網”的產生。
2、傳感器技術。傳感器是攝取信息的關鍵器件，它是物聯網中不可缺少的信息採集手段。目前傳感器技術已滲透到科學和國民經濟的各個領域，在工農生產、科學研究及改善人民生活等方面，起著越來越重要的作用。
3、RFID標籤也是一種傳感器技術，也可稱為射頻識別技術，該技術利用射頻信號通過空間電磁耦合實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息實現物體識別。由於RFID具有無需接觸、自動化程度高、耐用可靠、識別速度快、適應各種工作環境、可實現高速和多標籤同時識別等優勢，因此RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。
4、嵌入式系統技術：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的複雜技術。經過幾十年的演變，以嵌入式系統為特徵的智能終端產品隨處可見。如果把物聯網用人體做一個簡單比喻，傳感器相當於人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網絡就是神經系統用來傳遞信息，嵌入式系統則是人的大腦，在接收到信息後要進行分類處理。
5、雲計算。雲計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。
二、全球物聯網發展現狀和態勢
（一）全球物聯網發展進入新階段，當前正處於產業爆發前的戰略機遇期
2013年-2017年，全球物聯網市場規模由398億美元增長至798億美元，2018年將達到1036億美元，整體規模呈現加速擴張趨勢。預計到2020年，全球聯網設備數量將達到260億個，年複合增長率達到20%；全球聯網設備帶來的數據將達到44ZB，這一數據將是2012年的22倍，年複合增長率48%。據預計，2020年世界總人口將處於73億和85億人的區間，如果按70%的互聯網滲透率計算，2020年全球互聯網人數規模將在51億和60億之間。
圖1：2013-2018年全球物聯網市場規模及預測圖（單位：億美元）
圖2：2013年-2020年全球物聯網設備數量及預測圖（億臺）
1、技術進步和產業的逐步成熟推動物聯網發展進入新階段。一是產業成熟度提升促使物聯網部署成本不斷下降。相比10年前，全球物聯網處理器價格下降98%，傳感器價格下降54%，成本的降低為物聯網大規模部署提供了基礎。二是聯網技術不斷突破。目前在全球範圍內低功率廣域網（LPWAN）技術快速興起並逐步商用，面向物聯網廣覆蓋、低時延場景的5G技術標準化進程加速，同時工業以太網、LTE-V、短距離通信技術等相關通信技術也取得顯著進展。三是數據處理技術與能力明顯提升。隨著大數據整體技術體系的基本形成，信息提取、知識表現、機器學習等人工智能研究方法和應用技術發展迅速。四是產業生態構建所需的關鍵能力加速成熟。雲計算、開源軟件等有效降低了企業構建生態的門檻，推動全球範圍內水平化物聯網平臺的興起和物聯網操作系統的進步。
2、產業要素的完備和發展條件的成熟推動物聯網發展進入新的階段。這一階段物聯網主要特徵是：一是平臺化服務。利用物聯網平臺打破垂直行業的“應用孤島”，促進大規模開環應用的發展，形成新的業態，實現服務的增值化。同時利用平臺對數據的匯聚，在平臺上挖掘物聯網數據價值，衍生新的應用類型和應用模式。二是泛在化連接。廣域網和短距離通信技術的不斷應用推動更多的傳感器設備接入網絡，為物聯網提供大範圍、大規模的連接能力，實現物聯網數據實時傳輸與動態處理。三是智能化終端。一方面是傳感器等底層設備自身向著智能化的方向發展，另一方面通過引入物聯網操作系統等軟件，降低底層面向異構硬件開發的難度，支持不同設備之間的本地化協同，並實現面向多應用場景的靈活配置。
（二）全球抓搶物聯網產業機遇意向突出，物聯網發展處於產業生態的關鍵佈局期
1、在政府層面，各國高度重視物聯網新一輪發展帶來的產業機遇。其中，美國以物聯網應用為核心的“智慧地球”計劃、歐盟的十四點行動計劃、日本的“U－Japan計劃”、韓國的“IT839戰略”和“u－Korea”戰略、新加坡的“下一代I－Hub”計劃、臺灣的“U－Taiwan”計劃等都將物聯網作為當前發展的重要戰略目標。資本市場同樣看好物聯網發展前景，對從事物聯網相關公司的投資持續增加。自2012年以來，物聯網領域創業企業融資達到1260億美元。2015年以來，工業相關投資增長迅速，成為最熱門的物聯網投資領域。
2、在產業層面，產業巨頭紛紛制定其物聯網發展戰略，通過併購、合作等方式快速進行重點行業和產業鏈關鍵環節的佈局，意圖爭奪物聯網未來發展的戰略導向。2015年5月，華為公司公開“1+2+1”的物聯網發展戰略，明確了向物聯網進軍的發展戰略；同年10月微軟公司正式發佈物聯網套件Azure IOT Suite，協助企業簡化物聯網在雲端應用部署及管理；2016年3月，思科公司以14億美元併購物聯網平臺提供商Jasper，併成立物聯網事業部；7月，軟銀公司以322億美金收購ARM，明確表示看好ARM在物聯網時代的發展前景；12月，谷歌對外公佈物聯網操作系統Android Things的開發者預覽版本，並更新其“Weave”協議。除此之外，亞馬遜、蘋果、Intel、高通、SAP、IBM、阿里巴巴、騰訊、百度、GE、AT&T等全球知名企業均從不同環節佈局物聯網，產業大規模發展的條件正快速形成，未來2-3年將成為物聯網產業生態發展的關鍵時期。
（三）傳統產業智能化升級和規模化消費市場的興起推動物聯網創新突破和應用加深
從物聯網概念興起發展至今，各類應用長時間並存，併成波次、接力式推進物聯網的發展。以2018年為例，工業/製造業將成為物聯網領域支出佔比最大的產業，預計支出金額將達到1890億美元，佔總體比重為24.47%；運輸業和車聯網、智能建築等跨產業物聯網的支出金額將分別達到850億美元和920億美元;消費者物聯網支出金額將達620億美元，位居第五大產業類別，主要應用包括智能家庭、家庭自動化以及智能家電。
圖3：2018年各領域物聯網應用支出分佈圖
1、工業/製造業等傳統產業的智能化升級成為推動物聯網突破創新的重要契機。隨著世界經濟下行壓力的增加和新技術變革的出現，各國積極應對新一輪科技革命和產業變革帶來的挑戰，美國“先進製造業夥伴計劃”、德國“工業4.0”、中國“中國製造2025”等一系列國家戰略的提出和實施，其根本出發點在於搶佔新一輪國際製造業競爭制高點。工業/製造業轉型升級將推動在產品、設備、流程、服務中物聯網感知技術應用，網絡連接的部署和基於物聯網平臺的業務分析和數據處理，加速推動物聯網突破創新。
2、規模化消費市場的興起加速物聯網的推廣。目前車聯網、智慧城市（社會公共事業、公共管理）、智能家居、智能硬件、智能安防等成為當前物聯網發展的熱點領域。
三、中國物聯網發展現狀
在我國，物聯網概念的前身是傳感網。中國科學院早在1999年就啟動了傳感網技術的研究，並取得了一系列的科研成果。2009年以後，國內出現了對物聯網技術進行集中研究的浪潮；2010年物聯網被寫入了政府工作報告，發展物聯網提升到發展戰略高度。“十二五”時期，我國在物聯網發展政策環境、技術研發、標準研製、產業培育以及行業應用方面取得了顯著成績，物聯網應用推廣進入實質階段，示範效應明顯；“十三五”規劃綱要明確提出“發展物聯網開環應用”，將致力於加強通用協議和標準的研究，推動物聯網不同行業不同領域應用間的互聯互通、資源共享和應用協同。近年來，在“中國製造2025”、“互聯網+”等戰略帶動下，物聯網產業呈現蓬勃生機。
（一）生態體系逐步完善
隨著技術、標準、網絡的不斷成熟，物聯網產業正在進入快速發展階段，2017年產業規模已突破11000億元，複合增長率達到25%，形成了完整的產業鏈條，湧現諸多優秀的芯片、終端、設備生產商以及解決方案提供商。
從我國物聯網產業鏈中各層級發展成熟度來看：設備層當前已進入成熟期。其中M2M服務、中高頻RFID、二維碼等產業環節具有一定優勢，但基礎芯片設計、高端傳感器製造及智能信息處理等高端產品仍依賴進口。目前，我國從事傳感器的研製、生產和應用的企業有2000多家，市場銷售額突破1000億，但小型企業佔比超過七成，產品以低端為主。高端產品進口占比較大，其中傳感器約60%，傳感器芯片約80%，MEMS芯片基本100%進口。連接層（包括通信芯片模塊及網絡傳輸）在國內發展較為成熟，競爭度較為集中。其中華為海思、中興物聯等開發的面向物聯網的通信模塊，在國際市場競爭力突出。平臺層分為網絡運營和平臺運營。其中，網絡運營主要是三大電信運營商，平臺運營相對於國外IBM\\PTC\\Jasper等巨頭，我國仍處於起步階段，還尚未出現平臺層巨頭。應用層當前處於成長期。隨著上述基礎設施的不斷完善，物聯網對工業、交通、安防等各行業應用滲透不斷提高，應用市場將成為物聯網最大細分市場。其中智能製造、車聯網、消費智能終端市場等已形成一定的市場規模，均處於成長期。
（二）市場規模迅速增長
我國物聯網產業規模從2009年1700億元躍升至2017年11860億元，年複合增長率超過25%。未來幾年，我國物聯網市場仍將保持高速增長態勢。預計到2022年，中國物聯網整體市場規模在3.1萬億元，年複合增長率在22%左右，並將在智能穿戴設備、無人機等領域出現龍頭企業。
圖4：2013-2018我國物聯網產業規模及預測（單位：億元）
2016年底，移動物聯網連接數為1.4億，其中M2M應用終端數量超過1億，佔全球總量的31%。預計到2020年，M2M連接數有望達到3.36億，年複合增長率約為29%，而LPWAN技術將另外提供7.3億連接，使得全市場連接總數達到10億。
（三）行業應用領域加速突進
現階段，國家物聯網正廣泛應用於電力、交通、環保、物流、工業、醫療、水利、安防、電力等領域，並形成了包含芯片和元器件、設備、軟件、系統集成、電信運營、物聯網服務在內的較為完善的產業鏈體系，為諸多行業實現精細化管理提供了有力的支撐，大大提升了管理能力和水平，改變了行業運行模式。在這些領域，湧現出一批較強實力物聯網領軍企業，初步建成一批共性技術研發、檢驗檢測、投融資、標識解析、成果轉化、人才培訓、信息服務等公共服務平臺。
（四）標準體系局部取得突破
近年來，我國在物聯網國際標準化中的影響力不斷提升，國內越來越多企業開始積極參與國際標準的制定工作，我國已經成為ITU相應物聯網工作組的主導國之一，並牽頭制定了首個國際物聯網總體標準——《物聯網概覽》。我國相關企業和單位一直深入參與3GPPMTC相關標準的制定工作。標準體系方面，制定了物聯網綜合標準化體系指南，梳理標準項目共計900餘項，物聯網參考架構、智能製造、電子健康指標評估、物聯網語義和大數據等多個我國主導的國際物聯網分佈。國內標準研製方面，我國對傳感器網絡、傳感器網絡與通信網融合、RFID、M2M、物聯網體系架構等共性標準的研製不斷深化。
（五）創新成果不斷湧現
目前，國內在物聯網領域已經建成一批重點實驗室，匯聚整合多行業、多領域的創新資源，基本覆蓋了物聯網技術創新各環節，物聯網專利申請數量逐年增加，2016年達到7872件。2017年，工信部確定正式組建組網方案及推廣計劃，國內三大基礎電信企業均已啟動窄帶物聯網(NB-IOT)網絡建設，將逐步實現全國範圍廣泛覆蓋，NB-IOT發展在國際話語中的主導權不斷提高。2017年，中國移動、中國電信、中國聯通分別計劃新增物聯網用戶1億、0.25億、0.2億，累計總用戶分別達到2億、0.47億、0.63億戶，全網基站規模超過40萬站，一批省市已經開始了商用網絡。江西鷹潭、福建福州等很多地方政府都支持NB-IOT發展，正在推進數十萬臺基於NB-IOT的智能水錶部署；西藏正在嘗試將NB-IOT網絡引入到犛牛市場。
圖5：2017年三大基礎電信企業NB-IOT建設工作
（六）產業集群優勢突顯
目前，我國物聯網產業發展逐漸呈現集群性、區域性的分佈特徵，已初步形成環渤海、長三角、泛珠三角以及中西部地區四大區域集聚發展的空間格局，並建立起無錫、重慶、杭州、福州四個國家級物聯網產業發展示範基地和多個物聯網產業基地，圍繞北京、上海、無錫、杭州、廣州、深圳、武漢、重慶八大城市建立產業聯盟和研發中心。以無錫示範區為例,2017年無錫物聯網企業超過2000家，物聯網產業營業收入約2500億元，無錫企業累計牽頭和參與制定的物聯網國際、國家標準52項，承接的物聯網工程遍及30個國家400多座城市，無錫已經成為全國首個物聯網全域覆蓋的地級市，成為中國乃至世界物聯網發展最具活力的地區之一。
各區域產業集聚各有特色，物聯網應用發展各有側重，產業領域和公共服務保持協調發展。其中，環渤海地區是中國物聯網產業重要的研發、設計、設備製造及系統集成基地；中西部地區物聯網產業發展迅速，各重點省市紛紛結合自身優勢，佈局物聯網產業，搶佔市場先機；長三角地區物聯網產業發展主要定位於產業鏈高端環節，從物聯網軟硬件核心產品和技術兩個關鍵環節入手，實施標準與專利戰略，形成全國物聯網產業核心，促進龍頭企業的培育和集聚；泛珠三角地區是國內電子整機的重要生產基地，電子信息產業鏈各環節發展成熟。
四、我國物聯網行業發展趨勢
（一）從行業整體發展態勢來看，國內物聯網行業未來應用的廣度和效益更加巨大
隨著連網設備技術的進步、標準體系的成熟以及政策的推動，物聯網應用領域在不斷拓寬，新的應用場景將不斷湧現。未來幾年內，我國物聯網產業將在智能電網、智能家居、數字城市、智能醫療、智能物流、車用傳感器等領域率先普及，預計將實現三萬億的總產值，成為產業革命重要的推動力。
1、智能物流將成為行業發展趨勢。目前，我國物流成本相當於GDP的16%，而美國通過大規模應用智能物流將物流成本佔比降到10%以下。因此，在物流管理領域應用物聯網，對於大幅降低物流成本、促進物流信息技術相關的標準化體系建設、建立依託在集成化物聯網信息平臺基礎之上的現代物流系統意義重大。預計到2020年，我國物聯網在物流領域的市場規模將達到2802億元，較2016年翻一番。
2、物聯網智能醫療前景看好。目前，醫療衛生信息化是國家信息化發展的重點，已納入“十三五”國家網絡安全和信息化建設重點，將實現重點突破。未來幾年，我國醫療信息化規模將持續增長，預計到2021年醫療信息化規模將超過870億元，物聯網在智能醫療市場規模的年複合增長率將維持在20%左右。醫療物聯網未來在醫療領域的應用模式主要有以下幾個方面：
圖6：物聯網在醫療領域應用模式
3、智能家居領域將迎來較快發展機遇。預計在“十三五”期間，國內物聯網在家居領域需求規模將繼續迎來較快發展機遇，特別是美的、小米等企業跨界合作形式的湧現，堅定了行業快速發展的信心。預計到2021年物聯網在智能家居市場規模能突破500億元。
4、車聯網發展更加成熟。目前，車聯網市場內生動力強大，相關技術標準日趨成熟，全面推廣的各方面條件基本具備，將成為物聯網應用的率先突破方向。預計2020年汽車網聯化將與汽車智能化交匯融合。
（二）按區域結構分析，國內物聯網分工協作格局進一步明顯
目前，國內物聯網產業已初步形成環渤海、長三角、泛珠三角以及中西部地區等四大區域集聚發展的總體產業空間格局。未來中國物聯網產業空間演變將呈現出三大趨勢:
1、產業發展“多點開花”，熱點地區將不斷湧現。天津、昆明、寧波等城市將物聯網產業作為本地區重點發展的產業領域。吉林、山西、河南、湖南、貴州等省，以及合肥、廈門、大連等城市，也在積極謀劃本地區物聯網產業的發展。
2、產業分佈“星火燎原”，二、三線城市紛紛投身物聯網產業發展。徐州、佛山、四川雙流縣、河北固安縣、山東微山縣等市縣開始積極培育發展物聯網產業。
3、產業演變“合縱連橫”，區域分工將進一步顯現。目前，國內物聯網產業分佈呈現相對集中的態勢，隨著未來國內物聯網產業規模的不斷壯大，以及應用領域的不斷拓展，產業鏈之間的分工與整合也將隨之進行，區域之間的分工協作格局也將進一步顯現。
（三）按技術應用來看，物聯網與5G、大數據、雲計算、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術的融合進一步加深
作為新一代信息技術的重要組成部分，物聯網的跨界融合、集成創新和規模化發展，在促進傳統產業轉型升級方面起到了巨大的作用。當前，NB-IOT、5G、人工智能(AI)、雲計算、大數據、區塊鏈、邊緣計算等一系列新的技術和題材將不斷地注入物聯網領域，助力“物聯網+行業應用”快速落地，促使物聯網在工業、能源、交通、醫療、新零售等領域不斷普及，也催生了智能門鎖、智能音箱、無人機等諸多單品成為物聯網的新應用。未來幾年，人工智能、區塊鏈、大數據、雲計算等和物聯網的關係將會被理順，進而構建出一個新的、泛在的智能ICT(信息、通信和技術)基礎設施，應用於全社會和行業。同時，隨著物聯網的壯大，安全問題將被提上日程。
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