物聯網技術應用的新機遇和新挑戰研究

付 鵬，楊 寧，占亮亮

(江蘇億云博通智能科技有限公司，江蘇 南京 210000)

1 物聯網的架構與價值分析

1.1 中國經濟改革的“紅利”

中國經濟跨過了2018年，也意味著自改革開放跨過了整40周年，技術隨著經濟而發展，從1978—2018年，這40年可以看作是中國經濟的上半場。自2019年開始，以技術發展為主導的中國經濟下半場發展邏輯開始發生質的變化。

在此背景下，總結中國經濟上半場的兩大“紅利”特點。(1)“人口紅利”：集中體現在制造業和房地產業。(2)“流量紅利”：互聯網行業帶來的社會產業變革。

“人口紅利”模式的最大特點是按企業所提供服務能夠圈到的用戶人數為核算依據，哪個行業搶的用戶多賺的就多。但是，中國經濟社會發展的客觀事實是人口高速增長的節奏已經開始喪失。2015年二胎政策放開后，2017年中國人口自然增長只有5.32‰(2016年是12.95‰)，開始出現明顯回落，2018年該數據是3.81‰、2019年是3.34‰。即便如此，北京、上海這兩座超級城市卻已經開始在控制流入人口增長。2018年的統計數據[1-2]顯示，北京、上海兩地常住人口近40年首次同時出現負增長。很顯然，傳統的依靠人口進城紅利的房地產行業和依賴大量廉價勞動力的制造業企業都開始經歷發展的關鍵拐點。實體企業經濟的上半場，做了業務A，之后會進一步開拓業務B，因為社會基本結構和產業結構都在完善中，所以有更多的選擇機會。如今，實體企業經濟的下半場，如果選定了業務A，只有不斷地深挖業務才有出路，還要營造防御壁壘，才能讓競爭者望而卻步。

從“流量紅利”來看，互聯網經濟伴隨計算機技術的發展，可以分為兩大部分：PC互聯網時代和移動互聯網時代，這被看作是互聯網發展的上半場。在PC互聯網盛行時代，中國出現了諸如百度、阿里、騰訊、京東、搜狐、新浪等互聯網公司。在移動互聯網盛行時代，淘寶讓用戶逐漸養成了使用手機淘寶的習慣；騰訊也完成從QQ到微信的變革，以使自己在社交領域站得更穩；新浪微博也隨之變更客戶端；還有針對移動互聯網用戶使用特點和習慣，今日頭條、抖音、美團、滴滴、拼多多等小巨頭也應時誕生，并迅速占領細分市場。無論是PC互聯經濟還是移動互聯網[3]經濟，都是以“流量稱王”的時代，流量主導一切。但當今經濟社會高速增長的人口趨勢沒有了，隨著互聯網技術的普及，線上流量和數據基本不再增長，顯而易見，互聯網[4]的流量紅利也頂到了“天花板”。

不論是傳統企業還是互聯網行業，在中國經濟發展的下半場即將進入到“深挖用戶”和“服務實體”的階段。當今經濟社會的技術服務需求焦點開始向如何提升企業或組織的工作效率轉移，當人均GDP達到一定程度時，管理成本也會越來越高，企業的存亡與管理成本息息相關。所以，能夠促進實體之間協作的企業，能夠真正提升實體運作效率的企業以及能夠徹底掌控實體供應鏈的企業，都將是中國經濟社會下半場的主角。

1.2 物聯網產業核心競爭領域

隨著現代信息社會的快速發展，計算機技術和互聯網技術都為人們的生活和工作提供了極大的便利，也促進了我國其他領域的技術發展研究。在我國，物聯網產業體系已基本形成的大趨勢下，各相關企業具備了一定的技術，也形成了一定的產業和應用的基礎。2017年，我國物聯網市場規模突破1萬億元，2019年我國物聯網產業規模已超1.2萬億元，物聯網業務較上年增長72.9%，其中，物聯網云平臺成為競爭核心領域，預計2021年我國物聯網平臺支出將位居全球第一。

具體來看，不論是C端用戶(個人用戶)關注的物聯網設備帶來的實際智能體驗，還是B端用戶(行業用戶或企業)關注的物聯網服務的投入產出比，都在激發著國內物聯網平臺領域的演進和提升，同時，這個領域將呈現出更為激烈的競爭態勢。

1.3 平臺層服務能力凸顯核心競爭力

互聯網經濟開啟了深挖用戶的階段，從B端用戶的需求角度也要面對企業管理效率成本的問題，而具備強大的軟件平臺能力是實現一切需求的關鍵支撐，在這一“風口”下的物聯網平臺必將大有所為。從功能框架來看，物聯網平臺可劃分為4個部分，從底層到上層分別是連接管理平臺(Connectivity Management Platform，CMP)、設備管理平臺(Device Management Platform，DMP)、應用使能平臺(Application Enablement Platform，AEP)和業務分析平臺(Business Analytics Platform，BAP)。每一個部分都可以看作是物聯網生態層的獨立環節，在生態上實現數據共享、數據交互以及信息的快速傳遞和處理。結合物聯網技術演進規律和經濟社會發展特點，連接CMP和AEP將會在行業內大放異彩。

綜合行業應用來看，物聯網AEP以提供開發工具、標準接口、數據存儲和行業套件為“服務”本質。平臺以開放的方式吸引開發者和用戶，通過和開發者或者用戶的互動，不斷完善平臺的個性、兼容性、拓展性以及與第三方系統和應用的連接能力。這些切合開發者和終端用戶需求的使用特點，必將為AEP在同類型平臺競爭中占據優勢。物聯網CMP更側重于對傳感端的鏈接，以建立基礎鏈接通信網絡為主要目的，CMP是物聯網平臺建設的基礎，從技術和業務復雜性上以及物聯網產業支撐的重要性綜合來對比，AEP特點更加鮮明。

在實際應用過程中，一方面，物聯網AEP可以部署在公有云，為物聯網應用開發者提供了快速開發、部署以及管理應用的功能，而無須考慮下層基礎設施擴展、數據管理和歸集、通信協議、通信安全等問題，降低開發成本，和獨立開發相比，可以節省70%的時間。

另一方面，AEP也可以作為私有云部署，為每一個相對縱向的行業提供定制應用開發。AEP平臺解決的一個重大問題是物聯網應用的靈活擴展問題，即使物聯網應用的終端規模或者用戶人數迅猛增加，也無須擔心在開發和支持上的資源投入，因為通常開發者或客戶能在AEP上快速地擴展和管理其應用。

2 教育物聯網新領域

隨著教育信息化、現代化校園建設的推進，越來越多的設備被投入使用，教育管理信息化的矛盾也逐漸凸顯。諸多的信息化設備在給學校日常教學工作提供便利的同時，也帶來了一些新的問題。如數量眾多，維護工作量大；靠人力進行管理，重復工作量大；管理粗放，使用率低等。

在校園物聯網技術應用的早期階段，學校和教育主管部門為了解決學校大量的設備使用管理問題，也在嘗試制定各種規章制度，但是，面對龐大的設備種類和數量，只靠人力、經驗和制度必然造成“管不過來，管不到位”的情況。教育信息化管理者面臨的現實難題主要體現在以下幾個方面。

(1)針對統一配發的設備無法實時掌握、實時監控、監管其使用狀態。(2)電子設備使用率低，常常會造成設備故障率增加、使用壽命縮短的風險，但是，傳統的粗放化管理模式必然會向這方面的風險導向。(3)不能第一時間將設備故障信息傳遞給管理和檢修人員，影響設備使用效率。(4)數量龐大、品目繁多的設備的統計和管理，是一個耗費大量人工和時間的高強度工作，必然會出現統計和管理上的紕漏，無法保證數據的準確性和時效性。(5)由于教學設備和電氣設備沒有實現集中化和科學化的管理，所以無法做到設備的合理和綜合利用。(6)隨著物聯網技術的發展，各級教育部門和學校也在不斷嘗試某些物聯網單品和技術，如：智能化會議室、智能手環、校園能耗監控、人臉識別考勤機、物聯網門禁系統。但是，這些單品配套的系統又帶來許多新問題，例如：產品標準各異、差異性大；一體化及智能化程度低，設備聯動配合場景困難；缺少統一的數據集成平臺和監控平臺；對傳統設備束手無策，形成巨大浪費；跟物聯網設備綁定的系統出現更多的信息孤島等。

于是，教育信息化2.0[5]明確提出了校園信息化建設要由注重“物”的建設向滿足“人”的多樣化需求和服務方向轉變，從“管理本位”的教育管理向“服務本位”的教育治理轉型。信息技術和智能技術將會不斷深度融合到教育全過程，教與學環境要為師生隨時提供服務，才能達到“人人皆學、處處能學、時時可學”的目的。在提出校園信息化環境建設時，要以“數據建設為中心”，從數據貫通的角度，對區域及智慧校園建設進行統籌規劃和頂層設計；從數據平臺建設的角度，去整合或倒推各種軟硬件建設；從數據平臺設計的角度，消除架構零散、數據缺失、孤島壁壘等諸多信息化建設問題。在此基礎上，不斷構建師生、事、物、場景、時間、地點的數據化虛擬空間，逐步實現事物數據化、終端一體化[6-7]。

種種跡象表明，物聯網AEP在校園信息化建設過程中將會占據舉足輕重的作用。

3 物聯網技術面臨的新機會和新挑戰

3.1 物聯網產業存在的問題

我國在物聯網產業布局較早，尤其在近幾年得到了持續發展，通過政策引導以及相關企業的共同努力，在關鍵技術上已經取得了一定的成果(如華為對NB-IoT標準的推進貢獻)，競爭優勢也在不斷地加強。同時，物聯網已經可以成熟應用在各個領域，如：零售、交通、物流、家居、建筑、能源、農業等[8]。

但是，物聯網產業過快發展的同時，也給物聯網行業帶來一些亟待解決的應用和技術問題。

(1)標準規范問題。物聯網使用多種技術，在一個行業中，各企業使用的標準不一，設備兼容是個問題，建設泛物聯網兼容應是個很好的選擇。(2)底層技術問題。物聯網發展的基礎在于感知層，當前，我國自主研發的傳感器芯片還不足以滿足大規模的物聯網應用，且傳感器精度遠不如國外的同類產品，需要著重鉆研底層技術。(3)網絡安全問題。物聯網核心在于“聯網”，保證網絡安全以及個人隱私安全是物聯網必須解決的問題之一。(4)行業應用問題。物聯網已經應用于多個行業，但現在只是簡單地將設備進行連接，激發創新更多應用，將AEP迅速規模化，都是值得思考的問題。(5)商業模式問題[9]。物聯網在發展中，企業不但要明確自己的角色定位，最重要的是解決誰買單的問題，目前成本較高，還需探索更多的商業模式。

3.2 5G技術帶來的新挑戰

2019年6月，國家工信部正式為企業頒發5G牌照，5G用戶從2020年開始將用5年時間完成“全民滲透”，用戶規模在2025年將達到12.8億。5G產業作為通信基礎設施，其市場規模不會暴漲，到2030年產業規模將達到6.6萬億[10-12]。

5G技術給通信領域帶來最顯著的變化就是通信速度的大幅提升，隨著通信速度的提升，用戶的需求和關注點也在不斷地變化。在通信領域，以往從2G到3G的演進過程打開了移動互聯網的“潘多拉魔盒”；3G到4G的跨變對移動互聯網開始了深度數據挖掘；現在，迎來了5G時代，類似需求變更還將會繼續發生，而每一輪被弱化的用戶需求點恰恰是技術在該輪革命中所彌補的缺陷。5G時代的用戶需求轉移，可能會發生在以下3個層面。

(1)鏈接媒介更換。5G的出現大幅度弱化了服務本身對媒介功能的要求，因為傳輸速度足夠快，基本可以實現異地對接傳輸，這就意味著用戶不必下載繁雜的操作系統或軟件，通過“云”來完成業務。對物聯網來說，運營商的CMP與方案商的AEP之間要么合作得更加緊密，要么進入到相互同化的階段。

(2)5G帶來的另一個市場模式變革是智能設備物權與使用權的分離，即可能導致未來所有帶有移動網絡功能的設備免費化，而這樣的商業模式變革遠比5G帶來速度上的提升更加深刻。彼時，幾乎所有的大型科技公司甚至包括某些方案商、設備商，都會將重點轉移到云平臺業務，而那些僅依靠提供設備鏈接服務生存的物聯網企業，將會越來越步履維艱。

(3)互聯網服務模式也會迎來大的轉變，即2C模式向2B2C模式的深層轉變。從產業鏈的角度不難發現，5G時代[13]更多貼近生活的數據掌握在那些智能設備制造商的手中，所以，過去互聯網企業專注于服務C的模式，要轉變成服務B的新2B2C模式。提供物聯網平臺服務的互聯網公司固有的優勢將下沉到更底層，這對擅長做上層應用業務開發的眾多互聯網公司而言，將是一個不小的挑戰。

3.3 物聯網企業的新機會

截止到2020年，以物聯網技術為主營業務的企業多集中在中小規模企業，尤其是以各細分行業物聯網應用為主的創業公司居多，這些企業面臨的新機會包括以下幾個方面。

(1)隨著智能硬件的應用普及，人工智能必然會成為下一代通用技術，智能硬件的傳感和鏈接是產業變革的關鍵，更多的基礎鏈接會變為智能鏈接，越來越多的硬件會通過越來越簡單的方式完成互聯通信，為產品創新和經濟發展帶來新一輪的歷史機遇。在新經濟增長模式下，相比較而言能夠快速迭代創新的企業一定會有更大的發展空間。

(2)在技術推動的新經濟增長模式下，用戶需求焦點一定在平臺即服務(Platform as a Service，PaaS)的全能和通用性特點上。雖然有些企業已經在各自的細分市場取得了設備連接數領先，例如小米的智能家居、通用領域應用的機智云、工程機械領域的根云、航空設備領域的航天云網等，但是這樣的服務體系局限于內部生態和同類型產品的使用范圍，一體化解決方案的服務能力尚不足，用戶體驗感不強。所以，能在供應鏈、生產流程優化、產品創新、PaaS泛物聯、應用一體化方面超前的企業會有更好的發展機會。

(3)在新的互聯網+物聯網產業模式下，智能硬件產生的海量數據對傳統的中心式計算體系形成了挑戰，因此，數據存儲的切片和下沉成為亟待解決的技術關鍵。利用邊緣計算進行數據篩選是當前階段不錯的選擇，邊緣計算是一種計算拓撲，其中信息的收集、處理和交付更接近于信息源或者終端。一旦在邊緣計算的框架下形成點對點的數據交互，能極大地降低中心節點的負擔。同時，如果能夠在本地實現復雜內容和負載數據的篩選、細化，對服務效率的品質將會有極大的提升。物聯網的邊緣計算領域將會為物聯網企業創造更多的業務拓展機會。