物聯網關鍵技術指標評估體系研究

孫成虎，吳 昊，李連杰，王 毅，劉 光

（1.北京電信規劃設計院有限公司，北京 100044；2.北京歌華有線電視網絡股份有限公司，北京 100007）

1 引言

隨著城市物聯網應用的快速發展，物聯網發展水平在一定程度上反映了一個城市的智慧化、數字化程度。隨著信息化基礎設施中將物聯網作為一個重要基礎，對于如何評價其發展水平成為當前必須考慮的一個課題。當前學術界對于評價物聯網發展水平應考慮的因素、指標的取舍均無確定的標準，尚未形成成熟的研究。因此，如何系統性的分析評價一個城市的物聯網發展水平是一個較為新穎的研究方向。通過指標體系宏觀把握物聯網發展動向和趨勢以指導未來的物聯網發展規劃同樣具有重要意義。

2 指標體系構建原則

2.1 物聯網網絡架構

物聯網評估體系建立要從物聯網系統體系架構出發，標準的物聯網架構體系如圖1所示：

圖1 物聯網網絡架構示意圖

如圖1所示為典型的物聯網技術體系架構，包括感知層、網絡層、數據層、應用層和公共技術部分。

其中感知層是溝通信息世界和物理世界的橋梁，它是物聯網的核心技術。感知層不但包括RFID、無線傳感器等信息自動采集設備，還包含各種可穿戴智能電子產品用來以采集信息。網絡層將感知層數據接入互聯網，提供給應用層使用，互聯網是物聯網的核心網絡，處在邊緣的各種無線網絡則提供隨時隨地的網絡接入服務。數據層通過中間件軟件實現了感知硬件與應用軟件物理的隔離與邏輯的無縫對接，提供數據的高效、可靠地匯聚、整合與存儲，通過數據挖掘、智能決策計算和智能數據處理，為行業應用層提供安全的網絡管理與智能服務。應用層是由多樣化、規模化的行業應用系統構成，物聯網可以用于智能交通、智能家居、智能建筑、智能超市、智能電網、智慧校園、智慧城市、智能農業等領域。公共技術部分包括網絡安全、網絡管理等。

2.2 指標體系構建原則

物聯網發展評估屬于系統評價問題，需要對物聯網進行系統分析，運用系統評價的理論與方法進行分析、評價，在構建物聯網評估體系時應遵循以下原則。

（1）全面性、代表性。從上游的軟件開發和制造業，到下游的工業、農業、服務業等應用行業，物聯網應用均有滲透。為了更準確地評價城市的物聯網發展水平，應盡量全面地涵蓋能夠影響物聯網應用的指標。同時，在確保全面性的前提下，指標體系應具有一定的典型性與代表性，避免指標之間意義重復。因此，應當選擇能夠有效代表具體方面的指標，以實現評估體系的全面與客觀。

（2）科學性、獨立性。指標體系應當建立在科學理論與實際客觀的基礎上，符合當前我國物聯網產業發展的現狀和趨勢。同時評價指標體系中各指標應內涵清晰、相對獨立，同一層次的指標項含義應不相互重疊、不存在因果關系，不同層次間的指標應具有清晰準確的邏輯聯系。指標體系應層次分明并簡明扼要。

（3）可操作性、可行性。指標體系應可用于城市間物聯網發展水平的橫向對標，適用于當前國內主要城市物聯網發展水平的評估，在實際操作和對標中可操作、可實施，確保最終評價結論能夠準確反映評價意圖。

2.3 指標體系構建考慮因素

城市物聯網發展水平與城市的基礎設施、產業發展、網絡能力及政策環境密切相關。因此，物聯網發展指標體系的構建需考慮的因素包括網絡基礎設施、網絡體系架構、應用發展水平、產業鏈狀況及政策資金環境。

網絡基礎設施及網絡體系架構體現了物聯網數據的采集能力和傳送能力，決定了上層物聯網應用的發展水平，是城市物聯網發展的決定因素。

應用發展水平體現了城市對物聯網數據的處理能力及應用能力，涉及領域越廣、覆蓋范圍越大，越能體現物聯網在城市中的發展水平。

產業鏈狀況反映了城市對物聯網發展的技術支撐能力，物聯網上下游產業鏈的完善程度、物聯網相關企業的核心技術水平及企業規模均對城市物聯網的發展起到關鍵作用。

政策資金環境則體現了城市對物聯網發展的環境支撐能力，由于目前仍是物聯網發展的初級階段，物聯網的基礎設施、網絡能力、軟硬件產品的發展均存在不確定性，良好的政策資金環境能對涉及物聯網的產品研發、網絡建設、應用開發的相關企業起到幫扶作用，使城市物聯網發展形成良性循環。

綜上所述，物聯網發展指標體系應從硬件環境、軟件環境、技術及政策等各方面綜合考慮。并根據各種因素在物聯網發展的各個階段的影響程度，動態調整指標體系的參數。

3 評估指標體系建立

3.1 指標選取說明

為系統全面的評價一個城市的物聯網發展水平應從物聯網基礎設施、應用發展水平、創新環境進行分析評價，遵循全面性評價原則、代表性原則，選取主要指標如下。

3.1.1 網絡基礎設施

感知層：參照工信部發布的《工業物聯網白皮書（2017版）》，選取物聯網感知層代表性指標RFID、傳感器、視頻終端及攝像頭、智能模組及終端的數量密度作為評價感知層的關鍵指標。

網絡層：按照物聯網應用對網絡速率和移動性適配要求，網絡層可通過NB-IOT、eMTC、蜂窩網、5G和光纖寬帶網絡作為典型網絡指標進行評價分析。

數據層：對物聯網海量連接、海量數據的處理能力也是評價物聯網基礎設施發展水平的關鍵因素，根據《“十三五”國家信息化規劃》，物聯網的信息數據處理能力反映了一個城市物聯網核心技術的發展水平。數據處理能力通常包括數據中心能力、設備管理能力和應用支持能力三方面。

表1 物聯網評估體系詳表

3.1.2 應用發展水平

物聯網是一門應用學科，物聯網通過應用貼近用戶，實現各種智慧應用，由于物聯網已經滲透入城市生活的方方面面，故評價指標無法一一列舉所有應用，只能選取安全監控、物聯交通、智能表類、健康養老、醫療衛生、現代農業、環境監測等具有代表性的應用水平作為主要參考指標。

3.1.3 創新環境

該類指標主要用于評價一個城市的物聯網發展環境保障指數，主要涉及物聯網有關的核心企業數、核心專利數、示范工程數、特色產業集聚區數量等。

綜上分析，得出物聯網評估體系詳細表格如表1所示。

3.2 評價方法論研究

綜合評價是對評價對象的系統評價，被廣泛應用于社會與經濟活動之中。綜合評價是進行科學決策時一項必要的工作，是科學決策中一項基礎性的工作。綜合評價中常用的方法有很多，如德爾菲法、層次分析法、熵值法等。

通常綜合評價包括五個基本要素，評價對象、評價指標、權重、綜合評價模型及評價者。在研究綜合評價問題中，最關鍵的因素是如何合理地確定各評價指標的權重。

利用上述評估體系指標對一個城市的物聯網發展水平進行評價時遇到一個典型問題，即當前物聯網極少作為一個單獨的產業類別進行分類統計，尤其是對于以社會力量驅動、以市場需求為牽引的物聯網產業發展情況當前條件下數據統計極為困難，故對采用上述綜合評價法進行城市物聯網發展水平評價無法進行，因此有必要結合可以評價的典型指標體系進行提煉簡化。

3.3 評估體系指標簡化

通過上述分析，在當前各城市物聯網發展仍處于起步階段，統計數據欠缺，評估體系有待進一步完善條件下，需要在保證網絡評估三個主要因素即網絡基礎設施、應用發展水平、創新環境不變的情況下，進一步提煉簡化物聯網評估指標體系，以求既能夠保證科學和準確的條件下，能夠定量、定性分析評估一個城市的物聯網發展水平，隨著物聯網技術和物聯網發展產業的蓬勃發展，指標體系仍需進一步完善和修訂以適應物聯網發展的未來。對于指標的提煉簡化，具體分析描述如下。

（1）網絡基礎設施。以網絡基礎設施的核心網部分網絡層指標作為代表性指標，取定網絡指標中的NB-IOT、eMTC、蜂窩網網絡覆蓋率指標，在當前網絡基礎設施以三大運營商為主的情況下，可以有效代表一個城市的物聯網網絡基礎設施的發展水平。

（2）應用發展水平。簡化應用發展門類，以單位面積內物聯網蜂窩連接數、窄帶連接數、eMTC 的連接數統計指標作為應用滲透和發展效果的評價指標，可以有效評價城市應用發展效果。

（3）創新環境。以物聯網產業規模即人均物聯網GDP貢獻作為創新環境的關鍵指標。

提煉簡化后的物聯網評估體系指標如表2所示。

表2 物聯網評估體系簡表

4 結束語

物聯網評估體系的建立是一個逐步完善成熟的過程，本文總結提出的物聯網評估體系的兩套評估指標體系，為評估一個城市的物聯網發展水平提供了有利的參考。為后續物聯網評估體系的完善發展奠定了基礎。■