天津市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)應用及發(fā)展研究

閔 珊，姚瑞娟，張彥云

(天津市高技術(shù)研究發(fā)展中心 天津300051)

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)的典型代表，是全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力和促進經(jīng)濟社會健康、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎與重要引擎。近年來，在國家政策的大力扶持和業(yè)內(nèi)企業(yè)的不斷努力下，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭。天津市作為四大物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的重要組成部分，要緊緊抓住京津冀協(xié)同發(fā)展的重大歷史機遇，利用自身優(yōu)勢，搶抓新一輪物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機。

1 天津市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

天津市堅持“以應用促進產(chǎn)業(yè)，以產(chǎn)業(yè)帶動應用”的兩翼發(fā)展模式，充分發(fā)揮財政資金引導帶動作用，著力在三大領域推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的示范應用，有力促進了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，提升了城市管理和公共服務水平，方便了百姓生活。首先，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)性服務業(yè)等領域物聯(lián)網(wǎng)應用示范上，先后實施了天鋼、天鐵、榮鋼等重點企業(yè)能源中心建設、化學品去留監(jiān)管系統(tǒng)、全國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程、農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流信息化應用試點等建設，推進精細化管理和科學決策，提升生產(chǎn)和運行效率，促進產(chǎn)業(yè)升級，推動落實節(jié)能減排。同時，重點支持交通、電力、環(huán)保等領域的物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程，實施了智能電網(wǎng)、智能交通、景區(qū)監(jiān)控、天然氣和自來水管網(wǎng)安全檢測、橋梁安全檢測等應用示范工程，推動物聯(lián)網(wǎng)在重大基礎設施管理、運營維護方面應用模式創(chuàng)新，提升重大基礎設施監(jiān)管與安全保障能力。如中新生態(tài)城國家智能電網(wǎng)綜合示范工程，它是全國第一個進入實質(zhì)性建設和運行的城市智能電網(wǎng)示范工程，也是目前國際上最大區(qū)域、最綜合的一個智能電網(wǎng)示范區(qū)。在社會管理和民生領域，天津市重點支持公共安全、醫(yī)療衛(wèi)生等領域的物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程，開展了食品安全監(jiān)管平臺、景區(qū)監(jiān)控、電梯安全監(jiān)控等應用示范工程。下一步，天津市將著力打造云感知、云計算、云存儲、云安全、云方案、云災備“六云”產(chǎn)業(yè)，加快壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，健全完善創(chuàng)新體系，提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，不斷優(yōu)化市場環(huán)境，積極推進物聯(lián)網(wǎng)在政府、行業(yè)、公共領域的應用，將天津建設成為國家級物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用示范基地。

2 天津市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系

物聯(lián)網(wǎng)涉及感知、控制、網(wǎng)絡通信、微電子、計算機、軟件、嵌入式系統(tǒng)等多個技術(shù)領域，從技術(shù)架構(gòu)上來講，可將物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層，結(jié)合我國及天津市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展情況，按照上述分類，將物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)劃分為感知關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡通信關(guān)鍵技術(shù)、應用關(guān)鍵技術(shù)、支撐技術(shù)和共性技術(shù)五大類[1]。

2.2 天津市物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及方向建議

2.2.1 攻克RFID芯片設計技術(shù)

RFID(英文全稱 Radio Frequency Identification)即射頻識別技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，RFID芯片設計與制造技術(shù)正向著芯片功耗更低、作用距離更遠、讀寫速度與可靠性更高、成本更加低廉的方向發(fā)展。國外在 RFID芯片設計方面起步較早，并獲得了大量技術(shù)專利，而國內(nèi)起步較晚，基礎相對薄弱，取得的自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)量較少。目前國內(nèi)具備RFID芯片優(yōu)秀設計能力的企業(yè)(或單位)主要有無錫旗聯(lián)、華大電子、大唐、清華同方微電子、復旦微電子、坤銳、華虹以及軍民融合創(chuàng)新研究院等。天津市的科研院所與企業(yè)在自主標準 RFID芯片設計生產(chǎn)方面處于國內(nèi)領先地位，具有較強競爭優(yōu)勢。天津軍民融合創(chuàng)新研究院研發(fā)的符合中國自主空口協(xié)議標準的標簽芯片產(chǎn)品，讀取靈敏度達到了-20,dBm，各項指標均優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品。

2.2.2 傳統(tǒng)傳感器基地向新型智能傳感器基地轉(zhuǎn)變

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)重要的感知技術(shù)之一，作為數(shù)據(jù)采集的入口，可將其比作物聯(lián)網(wǎng)的“心臟”。天津是我國重要的傳統(tǒng)工業(yè)基地，自20世紀80年代國家將傳感器技術(shù)確定為國家重點攻關(guān)項目以來，天津一直將傳感器的研究與生產(chǎn)放在重要位置，通過不斷推進研發(fā)，已經(jīng)形成了較為完整的傳感器產(chǎn)業(yè)鏈。然而，全市從事敏感元件及傳感器研制生產(chǎn)的單位雖然有許多家，但存在規(guī)模較小、生存領域低端，技術(shù)水平較低、自主創(chuàng)新困難、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)化水平不高等問題。高端傳感器及芯片生產(chǎn)主要集中在NXP等外資企業(yè)中，國產(chǎn)化需求迫切。

天津市可以采取以下措施促使天津由傳統(tǒng)傳感器基地向新型智能傳感器設計及生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)變：首先，以工業(yè)控制、汽車、通訊、環(huán)保為重點服務領域，以傳感器、彈性元件、光學元件、專用電路為重點對象，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性技術(shù)和產(chǎn)品；同時，以增加產(chǎn)品種類、提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益為主要目標，加速產(chǎn)業(yè)化，提升市場占有率；最后，以MEMS工藝為基礎，以集成化、智能化和網(wǎng)絡化技術(shù)為依托，加強制造工藝和新型傳感器及儀表元器件的開發(fā)，使主導產(chǎn)品達到和接近國外同類產(chǎn)品的先進水平。

2.2.3 發(fā)力LPWAN技術(shù)，打通萬物數(shù)據(jù)流

近些年，低功率廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)發(fā)展迅速并進入商用領域，面向物聯(lián)網(wǎng)廣覆蓋、低時延場景的5G技術(shù)標準化進程加速，同時工業(yè)以太網(wǎng)、LTE-V、短距離通信技術(shù)等相關(guān)通信技術(shù)也取得顯著進展。

天津市在 LPWAN產(chǎn)業(yè)鏈上具有先天優(yōu)勢，一方面，擁有如恩智浦、中芯國際等實力較強的芯片、MCU等原件供應商，以及電信設備供應商。另一方面，本地運營商對推動 LPWAN業(yè)務的發(fā)展十分積極，中國電信(天津)NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)開放實驗室已正式對外開放，網(wǎng)云融合為 LPWAN提供支撐的天翼云3.0也已上線運行，天津是聯(lián)通首個NB-IOT網(wǎng)絡商用地域，天津市 NB-IOT協(xié)會也正在積極籌備組建。

2.2.4 提升創(chuàng)新識別技術(shù)

近幾年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，識別技術(shù)也進入一個新的快速發(fā)展時期。天津市在識別技術(shù)領域有較為深厚的積累：易華錄研發(fā)的語義圖像與視頻檢索技術(shù)產(chǎn)品、天地偉業(yè)專注的智能視頻分析技術(shù)和產(chǎn)品，中國科學院自動化研究所與濱海新區(qū)人民政府共建的天津中科智能識別產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、天津理工大學的“計算機視覺與系統(tǒng)”省部共建教育部重點實驗室、天津大學計算機視覺實驗室、專注于邊緣計算的南開大學程明明團隊等都在各自領域有著較高聲譽，為天津識別技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了不竭動力與市場運作經(jīng)驗。

天津市可利用現(xiàn)有優(yōu)勢，瞄準識別技術(shù)發(fā)展趨勢，重點攻研以下方向：通過將特征表示和學習方法與深度學習方法相結(jié)合，進一步提升性能或降低計算消耗；深入推進將圖像數(shù)據(jù)重建與其他數(shù)據(jù)高效融合的研究；進一步提升視頻分析與監(jiān)控目標跟蹤魯棒性和行為識別模型的泛化能力，加大遠距離、多模態(tài)、非干擾、高通量、大規(guī)模用戶、輕便快捷型新一代生物特征識別研究力度；解決語音識別方面如何利用副語言現(xiàn)象或通過聽覺模型提高語音識別的準確率和完整性問題。

2.2.5 緊盯大數(shù)據(jù)與云計算，完善標準和測評體系，培育優(yōu)勢行業(yè)生態(tài)圈

天津市大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已具備一定基礎，目前，開發(fā)區(qū)、高新區(qū)、保稅區(qū)和武清區(qū)逐漸成為大數(shù)據(jù)領域產(chǎn)業(yè)集聚地，在數(shù)據(jù)挖掘與分析領域、數(shù)據(jù)存儲領域、數(shù)據(jù)庫研發(fā)應用領域匯集了海量信息、搜狐視頻、58同城、騰訊等龍頭企業(yè)。特別是國家工業(yè)云創(chuàng)新示范工程平臺集成了遙感數(shù)據(jù)處理、動漫與影視特效渲染等服務功能；國家超算天津中心利用大數(shù)據(jù)與高性能計算融合技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)成果，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)應用平臺，成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新的重要源頭和提升企業(yè)創(chuàng)新能力的支撐平臺。

我國用戶選擇云服務和大數(shù)據(jù)計算服務時，首要考慮的 3個因素是穩(wěn)定性、安全性和網(wǎng)絡質(zhì)量。完善大數(shù)據(jù)和云計算相關(guān)的標準體系和測試評判是今后推廣的重點，因此如何針對不同行業(yè)用戶開發(fā)出更為適用的技術(shù)和產(chǎn)品成為未來一段時間內(nèi)的關(guān)注重點。

3 天津市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)推廣應用重點領域

根據(jù)我市產(chǎn)業(yè)發(fā)展及“天津智港”戰(zhàn)略需求，精選市場需求旺盛、應用模式清晰的重點領域闡述如下：

①智能交通，打造網(wǎng)聯(lián)車示范區(qū)，開展自動駕駛、汽車電子標識等應用示范和推廣。智能交通是天津市科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃重點謀劃的領域，規(guī)劃中提出：重點發(fā)展京津冀區(qū)域智慧交通一體化系統(tǒng)建設技術(shù)，支持互聯(lián)網(wǎng)汽車等智能車輛的研發(fā)、集成和生產(chǎn)技術(shù)，支持車載智能傳感器、智能終端、聯(lián)網(wǎng)通信、汽車智能操作系統(tǒng)建設，支持車輛遠程管理與云服務技術(shù)等。天津市有著成熟的傳統(tǒng)汽車制造工業(yè)(如：一汽、長城)，以及強勢成長的新能源汽車工業(yè)(如：天津比亞迪、國能新能源汽車等)，各種車輛配套產(chǎn)業(yè)豐富且成熟，在智能交通車端、路端、控端3個主要環(huán)節(jié)已有提前布局。

②智慧醫(yī)療，爭做大健康產(chǎn)業(yè)領跑者，建立醫(yī)療數(shù)據(jù)中心，推動智能穿戴產(chǎn)品和智慧養(yǎng)老應用發(fā)展。智慧醫(yī)療是醫(yī)療行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，其融合了云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等物聯(lián)網(wǎng)先進技術(shù)，目前已步入啟動期。天津為京冀紐帶，醫(yī)療衛(wèi)生基礎雄厚。居民對新事物接受程度高、醫(yī)療養(yǎng)生意識足，醫(yī)療電子、云計算及數(shù)據(jù)處理技術(shù)積累充分，為智慧醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展提供了沃土。

③智慧城市，以社會公共事業(yè)和公共管理智慧建設為入口，重點發(fā)展環(huán)保監(jiān)測、安防監(jiān)控、智慧政務、節(jié)能減排等領域。利用科技的力量建設智慧城市已成為全社會的普遍共識。2016年，黨中央和國務院提出了“建設新型智慧城市”的戰(zhàn)略。從城市到智慧城市再到新型智慧城市，“智慧”成為城市發(fā)展方式轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵詞。天津市也于 2016年末推出了《天津市智慧城市建設“十三五”規(guī)劃》，其中提到，到2020年，初步建成“智能、融合、惠民、安全”的“智慧天津”，打造面向未來的智慧城市。

④智慧儲運，依托區(qū)域優(yōu)勢，借勢京津冀交通一體化規(guī)劃，利用創(chuàng)新技術(shù)打造智能儲運新典范。天津擁有大型港口、豐富的公路鐵路運輸網(wǎng)、高效成熟的航空運輸，海陸空物流儲運都有著良好行業(yè)基礎和國內(nèi)優(yōu)勢，同時也是國家京津冀協(xié)同發(fā)展及“一帶一路”倡議中重要的一環(huán)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應用可使天津的儲運優(yōu)勢繼續(xù)保持、儲運產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。現(xiàn)代化倉儲和物流是倉儲的兩個重要組成部分，合理的倉儲、調(diào)度和高效運輸是決定儲運先進的關(guān)鍵因素，無人化的智慧倉儲、調(diào)度和運輸是未來儲運業(yè)的趨勢。

天津市在智慧儲運領域已有積極布局：天津與京東已計劃建設全球首個智慧物流產(chǎn)業(yè)集群基地，力圖實現(xiàn)無人倉、無人車、無人機等高科技產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，打造產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的生態(tài)閉環(huán)。這為儲運行業(yè)實現(xiàn)無人化提供了硬件基礎。

4 結(jié) 論

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”“工業(yè) 4.0”“中國制造2025”等概念的興起，物聯(lián)網(wǎng)已從“概念階段”跨入了“落地階段”，在各地區(qū)、各領域發(fā)揮的作用愈加凸顯。京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略給天津帶來了前所未有的機遇，作為環(huán)渤海地區(qū)的中心，天津在與國際物聯(lián)網(wǎng)對接上有著得天獨厚的優(yōu)勢，不僅可以輻射京冀，還可以聯(lián)通東三省、華北、華東地區(qū)乃至全國。我們相信物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景是巨大的，天津的發(fā)展前景也是不可限量的[3]。

[1]鐘方偉，周平，馬斌. 淺談物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展與應用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2017(30)：279-282.

[2]包順華，李世成. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用及發(fā)展研究[J]. 中國新通信，2017(15)：87.

[3]馮科，竇子豪，王憲偉，等. 淺談山西省物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與未來[J]. 科技與創(chuàng)新，2017(16)：52-55.