本文優(yōu)先出版自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2022年第4期

作者：李伯虎，柴旭東， 劉陽(yáng)， 陳磊， 韋達(dá)茵

來(lái)源：智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2022,24(4):1-11.

編者按

        物聯(lián)網(wǎng)作為新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，與第五代移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等技術(shù)深度融合，正在深刻改變技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系、推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，開(kāi)啟了萬(wàn)物智聯(lián)的“智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”新階段。

         中國(guó)工程院李伯虎院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2022年第4期發(fā)表《智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究》一文。文章梳理了我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)2.0）概念并闡述了其內(nèi)涵、體系架構(gòu)、技術(shù)譜系、使能關(guān)鍵技術(shù)；針對(duì)智能制造、智能農(nóng)業(yè)、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能交通、智能環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，提煉了智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)踐案例，展示了智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。文章建議，實(shí)施“物聯(lián)網(wǎng)+人工智能+新一代信息通信技術(shù)+新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)”技術(shù)融合創(chuàng)新專項(xiàng)，關(guān)注智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) / 云原生平臺(tái) / 低代碼（無(wú)代碼）應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境及工具集、面向智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的高端傳感器、物聯(lián)網(wǎng)芯片 / 專用器件等智能產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)展云邊端協(xié)同、自主可控、安全可信的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用示范。  

一、前言

         數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為重要的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)步伐加快，物聯(lián)網(wǎng)已是數(shù)字經(jīng)濟(jì)中新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，成為新一輪產(chǎn)業(yè)革命的重要方向和推動(dòng)力量，對(duì)于培育數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

         物聯(lián)網(wǎng)概念在2005年國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中被正式提出；本研究將其解讀為物聯(lián)網(wǎng)1.0，認(rèn)為“它通過(guò)泛在網(wǎng)絡(luò)，借助物體識(shí)別技術(shù)（如射頻識(shí)別）、傳感技術(shù)、嵌入式智能技術(shù)、小型化技術(shù)（如納米結(jié)構(gòu)），將世界萬(wàn)物連接在一起，通過(guò)感知世界、認(rèn)識(shí)世界、改造世界，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)世界發(fā)展?！苯陙?lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家在物聯(lián)網(wǎng)使能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面積極布局。我國(guó)也高度重視物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展并提升至國(guó)家戰(zhàn)略高度，如《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》（2021年）要求，重點(diǎn)發(fā)展云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR） / 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等七大產(chǎn)業(yè)；《物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023）》（2021年）提出，到2023年國(guó)內(nèi)主要城市初步建成物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施。

         當(dāng)前正處于智能信息技術(shù)快速發(fā)展與突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急防控相交織的新時(shí)代，面臨著國(guó)際激烈競(jìng)爭(zhēng)與多邊合作的新態(tài)勢(shì)；我國(guó)進(jìn)入了“全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的新發(fā)展階段”，構(gòu)建“以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)”新發(fā)展格局的新征程。為適應(yīng)上述新時(shí)代、新態(tài)勢(shì)、新征程，“新時(shí)代、新態(tài)勢(shì)下新型‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目組認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也要邁進(jìn)新征程：開(kāi)啟“萬(wàn)物智聯(lián)”的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)2.0）新發(fā)展階段；貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”新發(fā)展理念；構(gòu)建“技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用、人才、政策、保障體系一體化創(chuàng)新”的新發(fā)展格局。

         本文內(nèi)容源自中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“新時(shí)代、新態(tài)勢(shì)下新型‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃發(fā)展戰(zhàn)略研究”。著眼于深刻理解我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，提出適應(yīng)新時(shí)代、新態(tài)勢(shì)的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)2.0）概念內(nèi)涵、體系架構(gòu)、技術(shù)體系框架；凝練智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中的共性賦能技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在代表性領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景和案例，進(jìn)一步形成智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展建議。

二、我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

（一）物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)

         物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)形成階段性突破，尤其是在感知、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、融合應(yīng)用等技術(shù)方向取得顯著進(jìn)展。例如，在新型感知網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)工程創(chuàng)新方面達(dá)到世界水平，以低代碼 / 無(wú)代碼為目標(biāo)的“物聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境迅速發(fā)展，小微智能傳感器、智能設(shè)備等透明電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與裝備獲得廣泛應(yīng)用，新型物聯(lián)網(wǎng)與基因編輯、分子設(shè)計(jì)育種等現(xiàn)代生物技術(shù)融合構(gòu)成農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)技術(shù)，自主可控的北斗高精度導(dǎo)航定位、第五代移動(dòng)通信（5G）等成為推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)與智能交通融合發(fā)展的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

         物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)取得顯著進(jìn)展。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化和工業(yè)化融合的切入點(diǎn)，促進(jìn)了諸多行業(yè)信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的加速應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)滲透，智能制造、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、智慧電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能交通、智慧環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)展，初步實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到產(chǎn)品再到服務(wù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，成為以技術(shù)改變生產(chǎn)關(guān)系的范例。在應(yīng)用領(lǐng)域的需求牽引下，不斷形成具有專屬領(lǐng)域特色的平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)集群。例如，制造領(lǐng)域形成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以種質(zhì)資源、育種等需求為核心構(gòu)建了國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(tái)，醫(yī)療領(lǐng)域形成了以智能器械、遠(yuǎn)程 / 移動(dòng)醫(yī)療等為核心的產(chǎn)業(yè)集群，環(huán)保領(lǐng)域構(gòu)建了針對(duì)環(huán)境管理需求的環(huán)境管理系統(tǒng)、衛(wèi)星環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)，能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了透明電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與裝備的應(yīng)用突破。

         物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐初見(jiàn)成效。例如，制造領(lǐng)域的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)推廣應(yīng)用成效明顯，涌現(xiàn)出了離散型智能制造、流程型智能制造等新模式和新業(yè)態(tài)；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域形成了面向政府、科研院所、種業(yè)市場(chǎng)等主體的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景；醫(yī)療領(lǐng)域建成了11個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”省級(jí)示范區(qū)，醫(yī)療數(shù)據(jù)共享水平持續(xù)改善，遠(yuǎn)程醫(yī)療縣（區(qū)）覆蓋率達(dá)到90%；交通領(lǐng)域建成了國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（武漢）測(cè)試示范區(qū)；能源領(lǐng)域完成了粵港澳大灣區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃及其應(yīng)用示范；環(huán)保領(lǐng)域建立了多層次、多角度、全天候（時(shí)）的“天空地一體化”環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用示范。

         也需清醒認(rèn)識(shí)到，物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)受制于人的基本局面尚未得到根本性改變，供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同基礎(chǔ)薄弱，應(yīng)用領(lǐng)域互聯(lián)互通困難，數(shù)據(jù)開(kāi)放共享及隱私保護(hù)力度不足等問(wèn)題仍有顯現(xiàn)。除了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展范式有待創(chuàng)新、平臺(tái)體系架構(gòu)及系統(tǒng)異構(gòu)集成 / 優(yōu)化 / 智聯(lián)亟待突破、新型應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的友好性不佳之外，諸多行業(yè)融合應(yīng)用方面的矛盾突出。例如，制造領(lǐng)域供給與市場(chǎng)需求適配性不佳，產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)，資源環(huán)境要素約束趨緊；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的現(xiàn)代種業(yè)底層驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展不成熟，商業(yè)化育種平臺(tái)尚未普及；能源領(lǐng)域支撐“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的新型能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展滯后，各類主體之間存在信息、技術(shù)、行業(yè)管理等方面的壁壘；醫(yī)療領(lǐng)域底層軟硬件技術(shù)的自主性、醫(yī)療數(shù)據(jù)處理的技術(shù)成熟度、AI應(yīng)用技術(shù)的臨床適用性等需要進(jìn)一步改善；與器械知識(shí)產(chǎn)權(quán)、地區(qū)協(xié)同、服務(wù)可持續(xù)能源運(yùn)營(yíng)等相關(guān)的能源領(lǐng)域多源數(shù)據(jù)共享及服務(wù)整合問(wèn)題較為突出；環(huán)保領(lǐng)域新技術(shù)在智慧環(huán)保中的創(chuàng)新應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求不相匹配，環(huán)境監(jiān)測(cè)與智能化治理設(shè)施的技術(shù)研發(fā)有待加強(qiáng)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

         隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代AI技術(shù)、新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展及其與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)新技術(shù)的不斷融合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)快速，呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。

① 海量連接產(chǎn)生的交互及數(shù)據(jù)分析需求，促使物聯(lián)網(wǎng)與AI更深層次融合并形成人工智能物聯(lián)網(wǎng)；

② 以智能傳感器為核心的傳感技術(shù)將深化發(fā)展；

③ 物聯(lián)網(wǎng)芯片向高性能、高可靠、低功耗、低成本方向發(fā)展；

④ 模組朝著定制化、多功能方向發(fā)展，窄帶物聯(lián)網(wǎng)模組、5G模組成為未來(lái)新方向；

⑤ 未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將在蜂窩通信、局域網(wǎng)技術(shù)方面不斷迭代，第六代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（即WiFi 6，作為局域網(wǎng)滿足小區(qū)域、高寬帶要求）和5G（大連接、高速度，面向大區(qū)域）/ 第六代移動(dòng)通信（6G）是技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)；

⑥ 發(fā)展中的新技術(shù)，如元宇宙技術(shù)開(kāi)始影響物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新發(fā)展，將用戶與互聯(lián)網(wǎng)交互的界面從“二維”上升到“三維”，物聯(lián)網(wǎng)的“升維”將催生新的生產(chǎn)力。

三、智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)涵與架構(gòu)

（一）智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的概念內(nèi)涵

         智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（物聯(lián)網(wǎng)2.0）指，在新發(fā)展理念（“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”）與新一代AI技術(shù)等的引領(lǐng)下，“人、信息（賽博）空間與物理空間”融合，“新智慧資源 / 能力 / 產(chǎn)品”智慧互聯(lián)并協(xié)同服務(wù)的復(fù)雜系統(tǒng)；涉及新產(chǎn)品 / 能力 / 資源體系、新網(wǎng)絡(luò) / 感知體系、新平臺(tái)體系、新標(biāo)準(zhǔn)安全體系、新應(yīng)用體系、新用戶體系等六大新體系。其中，新一代AI技術(shù)包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能、基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能、人機(jī)與腦機(jī)交互技術(shù)為導(dǎo)向的混合智能、跨媒體推理智能、自主智能系統(tǒng)等；智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“智慧”，指在新發(fā)展理念、新一代AI技術(shù)等的引領(lǐng)下，以人為中心的“人、信息（賽博）空間與物理空間”相互聯(lián)系、層層遞進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)字化、物聯(lián)化、服務(wù)化（云化）、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化。

         智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將具備“新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)，新特征、新內(nèi)容、新目標(biāo)”，服務(wù)于應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

① 新技術(shù)，基于新型互聯(lián)網(wǎng)，在新發(fā)展理念、新一代AI技術(shù)等的引領(lǐng)下，借助新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新信息通信技術(shù)、新智能科學(xué)技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、新生物技術(shù)、新綠色技術(shù)、新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等8類新技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化技術(shù)工具，將人、信息（賽博）空間與物理空間中的人 / 機(jī) / 物 / 環(huán)境 / 信息進(jìn)行智能連接，提供智慧資源、智慧產(chǎn)品、智慧能力的隨時(shí)隨地按需服務(wù)。

② 新模式，以用戶為中心、人 / 機(jī) / 物 / 環(huán)境 / 信息優(yōu)化融合，進(jìn)行數(shù)字化、物聯(lián)化、服務(wù)化（云化）、協(xié)同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化的智慧協(xié)同互聯(lián)。

③ 新業(yè)態(tài)，具有萬(wàn)物智聯(lián)、智能引領(lǐng)、數(shù) / 模驅(qū)動(dòng)、共享服務(wù)、跨界融合、萬(wàn)眾創(chuàng)新等特點(diǎn)。

④ 新特征，在全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中，人 / 機(jī) / 物 / 環(huán)境 / 信息“自主智能”地感知、互聯(lián)、協(xié)同、學(xué)習(xí)、分析、認(rèn)知、決策、控制、執(zhí)行。

⑤ 新內(nèi)容，促使全系統(tǒng)及全生命周期活動(dòng)中的人、技術(shù) / 設(shè)備、管理、數(shù) / 模、材料、資金（“六要素”）以及人才流、技術(shù)流、管理流、數(shù) / 模流、物流、資金流（“六流”）的集成優(yōu)化，形成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、云化、智能化的產(chǎn)品、設(shè)備 / 系統(tǒng)和全生命周期活動(dòng)。

⑥ 新目標(biāo)，支持系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智慧化升級(jí)，追求創(chuàng)新、綠色、開(kāi)放、共享、個(gè)性。

（二）智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系架構(gòu)

? ? ? ? ?智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系架構(gòu)包括：新智慧資源 / 能力/產(chǎn)品層，新智慧感知 / 接入 / 通信層，新智慧邊緣處理平臺(tái)層，新智慧系統(tǒng)云端服務(wù)平臺(tái)層，新智慧云服務(wù)應(yīng)用層，新的人 / 組織。各層具有相應(yīng)的新標(biāo)準(zhǔn)及新安全管理支撐。

圖1智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系架構(gòu)

注：IaaS表示基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)；PaaS表示平臺(tái)即服務(wù)；SaaS表示軟件即服務(wù)；DaaS表示數(shù)據(jù)即服務(wù)；PROaaS表示產(chǎn)品即服務(wù)；CaaS表示能力即服務(wù)；RFID表示無(wú)線射頻識(shí)別；GPS表示全球定位系統(tǒng)。

         智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系架構(gòu)，特色主要體現(xiàn)在七方面。

① 邊緣 / 云端協(xié)同的新架構(gòu)；

② 云計(jì)算 /AI/ 大數(shù)據(jù) / 新互聯(lián)網(wǎng) / 建模仿真 / 數(shù)字孿生等為代表的新信息通信技術(shù)，與新應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)相融合；

③ 感知 / 接入 / 通信層的虛擬化及服務(wù)化，采用云網(wǎng)超融合、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、新型網(wǎng)絡(luò)承載架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)控制編排、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)融合、網(wǎng)絡(luò)安全組件等功能，提高物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率、安全性、可靠性；

④ 模型驅(qū)動(dòng)、云原生的新型應(yīng)用程序（APP）開(kāi)發(fā)環(huán)境，突破傳統(tǒng)意義上的“開(kāi)發(fā)環(huán)境”概念，轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持的開(kāi)發(fā)環(huán)境，更適合智慧物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的應(yīng)用開(kāi)發(fā)；

⑤ 各層具有新時(shí)代的內(nèi)涵與內(nèi)容，如以用戶為中心的新智能資源 / 新智能產(chǎn)品 / 新智能能力 / 智慧共享服務(wù)；

⑥ 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)在各應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行智慧化拓展；

⑦ 人、信息空間、物理空間的深度融合，通過(guò)新一代賦能技術(shù)與各領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)的交叉應(yīng)用，構(gòu)建由人、信息（賽博）空間與物理空間所形成的智能應(yīng)用系統(tǒng)，以系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化達(dá)到人機(jī)共生的和諧生態(tài)。

四、智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)譜系與使能關(guān)鍵技術(shù)

（一）智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)譜系框架

         智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)譜系分為整體架構(gòu)子體系、支撐技術(shù)子體系、軟件技術(shù)子體系、安全技術(shù)子體系、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)子體系、應(yīng)用技術(shù)子體系。

① 整體架構(gòu)子體系包括總體技術(shù)體系、智慧產(chǎn)品專業(yè)技術(shù)體系、感知 / 接入 / 通信層技術(shù)體系、邊緣處理平臺(tái)技術(shù)體系、云端平臺(tái)技術(shù)體系、“智慧物聯(lián)網(wǎng)+”融合應(yīng)用技術(shù)體系等；

② 支撐技術(shù)子體系涵蓋新信息通信技術(shù)、新智能科學(xué)技術(shù)、新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等；

③ 軟件技術(shù)子體系包括系統(tǒng)軟件技術(shù)、平臺(tái)軟件技術(shù)、新型應(yīng)用軟件技術(shù)等；

④ 安全技術(shù)子體系涵蓋物理安全防護(hù)、技術(shù)安全防護(hù)、管理安全防護(hù)、商業(yè)安全防護(hù)等安全防護(hù)技術(shù)；

⑤ 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)子體系包括基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái) / 支撐標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品及服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等；

⑥ 應(yīng)用技術(shù)子體系涵蓋智慧工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧能源物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)、智慧交通物聯(lián)網(wǎng)、智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)等方面的應(yīng)用技術(shù)。

（二）智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的使能關(guān)鍵技術(shù)

         梳理形成的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使能關(guān)鍵技術(shù)分為共性使能關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)兩類，涵蓋物聯(lián)網(wǎng)與制造、農(nóng)業(yè)、能源、醫(yī)療、交通、環(huán)保等領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)深度融合6類應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。使能技術(shù)是智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)譜系的重要支撐，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)的核心要素。在新發(fā)展理念指引下，借助新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新信息通信技術(shù)、新一代AI技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、新生物技術(shù)、新綠色技術(shù)、新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)等多學(xué)科融合新技術(shù)的交叉應(yīng)用，推動(dòng)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各領(lǐng)域技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用方面的深入發(fā)展。

1. 共性使能關(guān)鍵技術(shù)

         智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的共性使能關(guān)鍵技術(shù)包括12類技術(shù)。

① 傳感技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供各種形式信息的采集、處理、識(shí)別相關(guān)使能技術(shù)；

② 泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供隨時(shí)隨地按需獲取信息的傳輸使能技術(shù)；

③ 平臺(tái)技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)、模型、資源等要素的解耦、整合、重構(gòu)相關(guān)使能技術(shù)；

④ 大數(shù)據(jù)技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供全生命周期活動(dòng)的精準(zhǔn)化、高效化、智能化使能技術(shù)；

⑤ 云服務(wù)技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供信息、資源、能力的存取 / 共享 / 協(xié)同及智能計(jì)算相關(guān)使能技術(shù)；

⑥ AI技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供人 / 機(jī) / 物 / 環(huán)境 / 信息的智能感知、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、分析、融合、運(yùn)算、監(jiān)控、處理相關(guān)使能技術(shù)；

⑦ 邊緣計(jì)算技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供快速端計(jì)算使能技術(shù)；

⑧ 高性能計(jì)算技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供求解復(fù)雜問(wèn)題、開(kāi)展大規(guī)模智能協(xié)同相關(guān)使能技術(shù)；

⑨ 系統(tǒng)集成 / 優(yōu)化技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供優(yōu)化的綜合統(tǒng)籌設(shè)計(jì)使能技術(shù)；

⑩ 嵌入式建模仿真 / 數(shù)字孿生技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供基于模型的高效智能研制與運(yùn)行使能技術(shù)；

?標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供技術(shù)、產(chǎn)品的相互協(xié)調(diào)與配合標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)使能技術(shù)；

?安全技術(shù)為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供安全使能技術(shù)。

2. 應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

         一是智慧工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，分為工業(yè)智能、工業(yè)AR、工業(yè)大數(shù)據(jù)等。其中，工業(yè)智能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模式創(chuàng)新、生產(chǎn)智能決策、資源優(yōu)化配置等創(chuàng)新應(yīng)用使能，工業(yè)AR將信息轉(zhuǎn)化為圖文、三維動(dòng)畫、視頻等可視內(nèi)容，工業(yè)大數(shù)據(jù)使工業(yè)系統(tǒng)具備描述、診斷、預(yù)測(cè)、決策、控制等智能化功能的模式與結(jié)果。

         二是智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，包括生命信息傳感器技術(shù)、表型信息獲取技術(shù)、表型組數(shù)據(jù)解析技術(shù)、表型組大數(shù)據(jù)管理及建庫(kù)技術(shù)等。其中，生命信息傳感器技術(shù)將種子及其繁種 / 制種環(huán)境的信息集合起來(lái)，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化和AI數(shù)據(jù)處理得到相應(yīng)的生理及生態(tài)信息；表型信息獲取技術(shù)從海量信息中自動(dòng)抽取重要表型特征和邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)表型性狀自動(dòng)精準(zhǔn)識(shí)別；表型組數(shù)據(jù)解析技術(shù)覆蓋從初始數(shù)據(jù)采集到最終細(xì)化分析的完整過(guò)程；表型組大數(shù)據(jù)管理及建庫(kù)技術(shù)用于對(duì)表型數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、存儲(chǔ)和共享。

         三是智慧能源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，包括電力知識(shí)圖譜技術(shù)、終端智能管控平臺(tái)及透明電網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)等。其中，電力知識(shí)圖譜技術(shù)根據(jù)圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將各電力業(yè)務(wù)的對(duì)象信息組成巨大關(guān)系網(wǎng)絡(luò)；終端智能管控平臺(tái)及透明電網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)指通過(guò)智能終端為透明電網(wǎng)提供感知功能以及海量的多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)資產(chǎn)，對(duì)智能終端工作狀態(tài)進(jìn)行管控。

         四是智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，包括人體生理與體征傳感技術(shù)，面向醫(yī)療的5G技術(shù)、醫(yī)療個(gè)性化服務(wù)技術(shù)等。其中，人體生理與體征傳感技術(shù)通過(guò)傳感方式全面采集人體生理與體征信號(hào)，作為臨床診斷與治療的基礎(chǔ)；面向醫(yī)療的5G技術(shù)通過(guò)5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物的海量連接，解決傳統(tǒng)低效率通信方式對(duì)智慧醫(yī)療建設(shè)的限制，從而提高醫(yī)療服務(wù)效率；醫(yī)療個(gè)性化服務(wù)技術(shù)指感知計(jì)算、個(gè)性化健康管理、行為識(shí)別等與人體健康相關(guān)的健康物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

         五是智慧交通物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，包括多源協(xié)同高精度定位與感知技術(shù)、“北斗+5G”車聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)控制技術(shù)、智能高精度地圖等。其中，多源協(xié)同高精度定位與感知技術(shù)指發(fā)揮多種信息源優(yōu)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)精度高、可用性及連續(xù)性好的室內(nèi)外無(wú)縫定位導(dǎo)航處理技術(shù)；“北斗+5G”車聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)控制技術(shù)提供高階道路感知、精確導(dǎo)航、遠(yuǎn)程控制等服務(wù)；智能高精地圖技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)成交通資源全時(shí)空實(shí)時(shí)感知的載體、交通工具全過(guò)程運(yùn)行管控的基礎(chǔ)。

         六是智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，包括環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能預(yù)警環(huán)境大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)、環(huán)境系統(tǒng)多模超級(jí)集合模擬技術(shù)等。其中，環(huán)保大數(shù)據(jù)技術(shù)面向環(huán)境保護(hù)與管理決策的應(yīng)用服務(wù)需要，對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資源進(jìn)行高效、有序的組織管理和應(yīng)用；智能預(yù)警環(huán)境大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘方式建立科學(xué)的事件模型，在環(huán)境監(jiān)管中發(fā)揮空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警等作用；環(huán)境系統(tǒng)多模超級(jí)集合模擬技術(shù)指單項(xiàng)模型技術(shù)與復(fù)合模型技術(shù)、分析技術(shù)相結(jié)合，在環(huán)境模擬中進(jìn)行綜合應(yīng)用，強(qiáng)化環(huán)境模型與地理信息系統(tǒng)（GIS）的一體化集成應(yīng)用。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐案例

（一）智慧工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

         智慧工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的代表性應(yīng)用場(chǎng)景有：

① 在研發(fā)設(shè)計(jì)階段，利用5G、物聯(lián)網(wǎng)、AR / VR技術(shù)，實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的畫面與數(shù)據(jù)，生成工業(yè)部件、設(shè)備、系統(tǒng)、環(huán)境等數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)跨地域在線聯(lián)合攻關(guān)以解決包括異地協(xié)同設(shè)計(jì)在內(nèi)的各類問(wèn)題；

② 在生產(chǎn)制造階段，基于數(shù)字孿生系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多維度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用虛實(shí)映射方式開(kāi)展針對(duì)柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng)的主動(dòng)感知、動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制、智能決策；

③ 在銷售服務(wù)階段，基于AI技術(shù)建立高精準(zhǔn)度的預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)各類預(yù)測(cè)功能并制定相關(guān)銷售策略。

2. 實(shí)踐案例

         5G賦能某工廠智能制造實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控案例如圖2所示。原有工廠中的生產(chǎn)任務(wù)配合產(chǎn)線頻繁調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)存在移動(dòng)設(shè)備多、布線復(fù)雜、工期長(zhǎng)、點(diǎn)檢難等劣勢(shì)以及時(shí)延大、不穩(wěn)定、閃斷等問(wèn)題。在應(yīng)用5G技術(shù)改造后的工廠內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)快速、穩(wěn)定的收集、回傳與分析，通過(guò)仿真生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程數(shù)字化；車間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率超過(guò)85%，設(shè)備運(yùn)維效率提升超過(guò)25%。

圖2 5G賦能某工廠智能制造實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控示意圖

注：IP表示網(wǎng)際互連協(xié)議；UPF表示移動(dòng)機(jī)房。

         基于區(qū)塊鏈的智能供應(yīng)鏈管控案例。新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情暴發(fā)以來(lái)，政府、企業(yè)對(duì)防疫物資的各環(huán)節(jié)存在信息透明、安全、可追溯的迫切需求。某公司運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，開(kāi)發(fā)了區(qū)塊鏈防疫物資可信追溯系統(tǒng)，提供了防疫物資上鏈可視化展示、供需信息審核標(biāo)注等功能，為企業(yè)、管理部門提供了及時(shí)可靠的抗疫物資數(shù)據(jù)，獲得社會(huì)好評(píng)。

（二）智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

         智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景有：

① 面向管理部門的種業(yè)監(jiān)管場(chǎng)景，覆蓋種業(yè)行業(yè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)品種可追溯、種子質(zhì)量可追溯、市場(chǎng)主體可追溯、一站式信息查詢與業(yè)務(wù)辦理；

② 面向科研單位的種質(zhì)資源管理場(chǎng)景，用于作物種質(zhì)資源、遺傳材料的數(shù)字化管理及利用，支持育種資源保管與優(yōu)良品種選育；

③ 面向育種單位的商業(yè)化育種場(chǎng)景，搭建各類功能模塊，實(shí)現(xiàn)育種過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、數(shù)字化，提供育種選擇效率效果、育種數(shù)據(jù)科學(xué)分析等功能；

④ 面向育 / 繁種基地的種業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，采用傳感器網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控、移動(dòng)通信等信息技術(shù)以及作物表型觀測(cè)技術(shù)，以全過(guò)程的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化來(lái)實(shí)現(xiàn)制種、繁種的提質(zhì)增效；

⑤ 面向市場(chǎng)的種業(yè)社會(huì)化服務(wù)場(chǎng)景，打通種子等農(nóng)資行業(yè)信息流，提供基于電子交易信息系統(tǒng)的融資與交易服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)種業(yè)社會(huì)化服務(wù)。

2. 實(shí)踐案例

         農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)是國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(tái)的應(yīng)用案例。相關(guān)平臺(tái)的服務(wù)類型有作物種質(zhì)信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享服務(wù)、科普宣傳等。在農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建立之后，實(shí)現(xiàn)了200種作物、4.1×105份種質(zhì)的信息共享，為國(guó)家作物種質(zhì)資源、育種、栽培、植保等方向的科研提供了查詢參考服務(wù)，向50多個(gè)國(guó)家級(jí)科技項(xiàng)目提供了技術(shù)與數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。

         “金種子育種云平臺(tái)”案例。作為一體化的商業(yè)育種云平臺(tái)，支持農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整，提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的精準(zhǔn)化與信息化水平；集成了計(jì)算機(jī)、GIS、AI等技術(shù)，支持大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)的融合創(chuàng)新，提供了性狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、二維條碼種質(zhì)資源管理系統(tǒng)等商業(yè)化育種的信息化解決方案。

（三）智慧能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

         智慧能源物聯(lián)網(wǎng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景主要是透明電網(wǎng)系統(tǒng)。透明電網(wǎng)以數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可見(jiàn)、可知、可控以及狀態(tài)任意透明；應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、AI、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字化改造，發(fā)揮數(shù)據(jù)的生產(chǎn)要素作用，以數(shù)據(jù)流引領(lǐng)來(lái)優(yōu)化能量流及業(yè)務(wù)流。

2. 實(shí)踐案例

         在粵港澳大灣區(qū)，透明電網(wǎng)智能運(yùn)維廣泛采用小微智能傳感器、無(wú)線傳感器來(lái)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)，發(fā)揮小微智能傳感器具有的小微化、智能化、低功耗、自取能、自組網(wǎng)、高精度、高可靠性等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的全面、及時(shí)、可靠感知；構(gòu)建大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)電網(wǎng)設(shè)備并測(cè)量大電網(wǎng)的廣域大數(shù)據(jù)；利用小微智能傳感控制器、5G等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算、自適應(yīng)控制算法的工程應(yīng)用；結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)等AI算法，快速匯總、分析、處理海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康、環(huán)境狀態(tài)等的在線實(shí)時(shí)智能感知，支持故障診斷和運(yùn)維決策的高效開(kāi)展，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（四）智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

智慧醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景有：

① 智慧臨床場(chǎng)景，通過(guò)5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)普通智慧病房的床旁智能交互、專家遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)診療等功能；

② 智慧就醫(yī)服務(wù)場(chǎng)景，以5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建醫(yī)院院內(nèi)系統(tǒng)，支持患者自助醫(yī)療，提高醫(yī)院服務(wù)水平和管理效率；

③ 健康管理場(chǎng)景，通過(guò)AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對(duì)社區(qū)進(jìn)行全方位慢病管理和疾病篩查，達(dá)到預(yù)防疾病發(fā)生的效果；

④ 智慧醫(yī)院管理場(chǎng)景，提升智慧醫(yī)院后勤、醫(yī)院物資物流管理、醫(yī)療廢物管理能力。

2. 實(shí)踐案例

5G遠(yuǎn)程治療案例。在COVID-19疫情防控過(guò)程中，借助5G技術(shù)的高可靠、低時(shí)延特性，異地專家或醫(yī)療團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程控制醫(yī)學(xué)診療設(shè)備，接收治療現(xiàn)場(chǎng)影像，進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行診療或進(jìn)行手術(shù)。某醫(yī)院遠(yuǎn)程超聲波醫(yī)學(xué)中心的專家利用5G 網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)手柄遠(yuǎn)程控制異地醫(yī)院的超聲機(jī)器人，為患者進(jìn)行超聲檢查治療。

智慧養(yǎng)老平臺(tái)案例。發(fā)展數(shù)字化的智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)，匯集民政、衛(wèi)健、公安、財(cái)政等領(lǐng)域的涉老數(shù)據(jù)，健全老年人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、養(yǎng)老設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)、養(yǎng)老服務(wù)組織數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)老年人服務(wù)需求評(píng)估、服務(wù)提供與反饋跟蹤、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)管理、特殊老年人巡訪探視等基本業(yè)務(wù)的數(shù)字化管理。

（五）智慧交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

智慧交通物聯(lián)網(wǎng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景有：

          ① 智能道路場(chǎng)景，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI等信息技術(shù)，構(gòu)建以數(shù)據(jù)為核心的城市交通信息采集與發(fā)布的智慧載體，實(shí)現(xiàn)道路交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)自動(dòng)感知與辨別，為智能汽車實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同提供技術(shù)支撐，創(chuàng)造安全、高效、舒適的出行環(huán)境及服務(wù)；

          ② 智能網(wǎng)聯(lián)汽車場(chǎng)景，搭載傳感器，運(yùn)用信息通信、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能，催生單車自動(dòng)駕駛與網(wǎng)聯(lián)式汽車融為一體的新產(chǎn)品、新模式、新生態(tài)。

2. 實(shí)踐案例

          智能道路案例。在車路協(xié)同體系中，智能路側(cè)系統(tǒng)通過(guò)智能傳感器設(shè)備并結(jié)合智能車載信息，提供危險(xiǎn)駕駛提醒、車輛違章預(yù)警、道路異常提醒、道路擁堵分析、交叉路口、協(xié)調(diào)調(diào)度等功能。“北斗+5G”賦能自動(dòng)駕駛基礎(chǔ)設(shè)施具有自主核心技術(shù)和算法，為測(cè)試道路提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，提升自動(dòng)駕駛與智慧城市融合發(fā)展水平。

          智能網(wǎng)聯(lián)汽車案例。未來(lái)智能高精地圖的應(yīng)用場(chǎng)景必然是協(xié)同感知與協(xié)同精密定位技術(shù)支撐下的車路協(xié)同一體化（見(jiàn)圖3）。在“北斗+5G”地基增強(qiáng)或星基增強(qiáng)的支持下，疊加高精地圖、慣性導(dǎo)航等技術(shù)，滿足信號(hào)遮擋等復(fù)雜場(chǎng)景下智能網(wǎng)聯(lián)車對(duì)厘米級(jí)位置、納秒級(jí)精準(zhǔn)感知、位置與時(shí)間多級(jí)精準(zhǔn)協(xié)同控制的需求。

圖3智能網(wǎng)聯(lián)汽車示意圖

注：4G表示第四代移動(dòng)通信；RSU表示路側(cè)單元；V2I表示車輛 ? 基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)；V2V表示車輛 ? 車輛互聯(lián)；V2P表示車輛 ? 行人互聯(lián)；OBU表示車載單元。

（六）智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)踐

1. 應(yīng)用場(chǎng)景

         智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的代表性應(yīng)用場(chǎng)景有：

① 天空地一體化立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，獲取大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的各類數(shù)據(jù)資源；

② 在水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，以流域控制單元為基礎(chǔ)，獲取衛(wèi)星遙感、無(wú)人船、監(jiān)測(cè)子站等監(jiān)測(cè)手段的數(shù)據(jù)，建立立體且精細(xì)化的流域單元監(jiān)測(cè)功能；

③ 精準(zhǔn)治霾立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，集成衛(wèi)星遙感、高空視頻、無(wú)人機(jī)等技術(shù)，全面采集空氣質(zhì)量和污染源數(shù)據(jù)，通過(guò)環(huán)境大數(shù)據(jù)、多元模型分析，快速診斷污染排放趨勢(shì)，支持空氣質(zhì)量動(dòng)態(tài)調(diào)控。

2. 實(shí)踐案例

         城市大氣污染網(wǎng)格智能監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)案例。建立了大氣污染網(wǎng)格智能監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)，集成氣象數(shù)據(jù)、污染源、各站（微站、市控站、省控站、國(guó)控站）、雷達(dá)、走航車、無(wú)人機(jī)、手持設(shè)備、視頻設(shè)備等的多樣化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多渠道數(shù)據(jù)融合及聯(lián)動(dòng)分析；構(gòu)建天地空一體化大氣熱點(diǎn)監(jiān)測(cè)體系，準(zhǔn)確反應(yīng)區(qū)域內(nèi)大氣污染的變化情況，結(jié)合預(yù)警、預(yù)報(bào)、上報(bào)機(jī)制，形成對(duì)污染區(qū)域的網(wǎng)格化管控。

         城市立體監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)案例。構(gòu)建“精確預(yù)報(bào) ? 精確分析 ? 精準(zhǔn)施策 ? 精細(xì)評(píng)估”的二次污染協(xié)同防治技術(shù)體系，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)來(lái)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)污染過(guò)程；采用快速識(shí)別技術(shù)與快速量化解析技術(shù)，識(shí)別污染類型、熱點(diǎn)區(qū)域以及污染成因；依據(jù)總量控制量化技術(shù)及相關(guān)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)施策，動(dòng)態(tài)總量核算及監(jiān)管技術(shù)進(jìn)行精細(xì)評(píng)估。

六、我國(guó)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展建議

         為適應(yīng)新時(shí)代、新態(tài)勢(shì)、新征程，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正從物聯(lián)網(wǎng)1.0邁上了物聯(lián)網(wǎng)2.0階段——智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。智慧物聯(lián)網(wǎng)作為新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，與5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等技術(shù)深度融合與群體突破，保持能力快速演進(jìn)，將推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，發(fā)揮對(duì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)放大、疊加、倍增等作用。一方面，利用融合的新技術(shù)來(lái)賦能并驅(qū)動(dòng)企業(yè)的生產(chǎn)方式、運(yùn)營(yíng)模式、管理體系等的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)，支持產(chǎn)品創(chuàng)新、用戶服務(wù)等核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，從而顯著提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；另一方面，提供智慧物聯(lián)網(wǎng)新的技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施，形成適應(yīng)新時(shí)代的一類戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到放大、疊加、倍增效應(yīng)。

         在需求牽引、技術(shù)推動(dòng)下，智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的模式、技術(shù)、業(yè)態(tài)還將持續(xù)發(fā)展。

① 注重“政產(chǎn)學(xué)研金用”結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)，加強(qiáng)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域協(xié)作機(jī)制以形成統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生態(tài)；

② 注重培養(yǎng)各領(lǐng)域復(fù)合型人才，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息通信技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)融合的人才；

③ 注重全球 / 國(guó)家 / 地方多層級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；

④ 注重全球 / 國(guó)家 / 地方的政策及資源支持；

⑤ 注重實(shí)現(xiàn)“技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)”的協(xié)調(diào)發(fā)展（具體闡述如下）。

         在技術(shù)研究方面，建議7個(gè)“重視”。

① 重視新一代AI技術(shù)的引領(lǐng)作用，以5G、新一代AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生、現(xiàn)代建模仿真等為代表的信息通信技術(shù)與新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)的深度融合，驅(qū)動(dòng)智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)體系及平臺(tái)進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新；

② 重視發(fā)展如智能感知技術(shù)、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型通信技術(shù)等核心關(guān)鍵技術(shù)；

③ 重視開(kāi)展智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的新模式、新流程、新技術(shù)手段、新業(yè)態(tài)研究，覆蓋相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域全生命周期活動(dòng)的各個(gè)階段；

④ 重視物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、算法庫(kù)、模型庫(kù)、平臺(tái)、計(jì)算能力等基礎(chǔ)能力的研究與建設(shè)；

⑤ 重視智慧物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式研究；

⑥ 重視物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、評(píng)估體系研究；

⑦ 重視未來(lái)技術(shù)與生態(tài)發(fā)展，特別是融入正在快速發(fā)展中的元宇宙理念及技術(shù)，驅(qū)動(dòng)諸多領(lǐng)域在全生命周期活動(dòng)中降低成本、提高效率、保持綠色 / 柔性，強(qiáng)化智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字孿生能力，實(shí)現(xiàn)智智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，建議5個(gè)“加強(qiáng)”。

① 加強(qiáng)云原生平臺(tái)、低代碼 / 無(wú)代碼應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境及工具集等產(chǎn)品，重點(diǎn)提升嵌入式工業(yè)軟件及集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、面向細(xì)分行業(yè)的集成化工業(yè)軟件平臺(tái)，吸引更多企業(yè)共建服務(wù)型生態(tài)；

② 加強(qiáng)面向智慧物聯(lián)網(wǎng)的高端傳感器、物聯(lián)網(wǎng)芯片、嵌入式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)等智能產(chǎn)品，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)向高端演進(jìn)，構(gòu)建國(guó)產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)控制器和操作系統(tǒng)并推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化和白盒化；

③ 加強(qiáng)基于隱私計(jì)算、分布式泛在計(jì)算，構(gòu)建以健康醫(yī)療數(shù)據(jù)與技術(shù)共享平臺(tái)為代表的一系列國(guó)家級(jí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)要素等的安全可信、隱私保護(hù)能力；

④ 加強(qiáng)知識(shí)軟件化、架構(gòu)開(kāi)源化、軟件云化，形成自主可控的新型“物聯(lián)網(wǎng)+”開(kāi)發(fā)環(huán)境與應(yīng)用生態(tài)；⑤ 加強(qiáng)與元宇宙有關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在應(yīng)用實(shí)踐方面，建議5個(gè)“突出”。

① 突出行業(yè)、企業(yè)特點(diǎn)；

② 突出問(wèn)題導(dǎo)向、價(jià)值導(dǎo)向的模式技術(shù)與業(yè)態(tài)變革；

③ 突出智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)“六要素”“六流”的綜合集成優(yōu)化與智慧化；

④ 突出以系統(tǒng)工程理念為實(shí)施原則；

⑤ 突出各類應(yīng)用示范，如構(gòu)建云邊協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)，面向應(yīng)用領(lǐng)域且通用性良好的自主可控開(kāi)源嵌入式操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)與AR/VR、4K/8K業(yè)務(wù)的聯(lián)合應(yīng)用，基于自主可控開(kāi)發(fā)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)應(yīng)用，元宇宙有關(guān)的應(yīng)用等。

注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。

作者介紹

李伯虎，系統(tǒng)仿真及制造業(yè)信息化專家，中國(guó)工程院院士。

         在系統(tǒng)仿真領(lǐng)域，提出大型模擬機(jī)整機(jī)精度與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)新方法。領(lǐng)導(dǎo)研制成混合計(jì)算機(jī)上參數(shù)、曲線、統(tǒng)計(jì)尋優(yōu)器。主持研制成國(guó)內(nèi)首例大型連續(xù)系統(tǒng)仿真語(yǔ)言及首例復(fù)雜系統(tǒng)仿真語(yǔ)言。合作提出間斷非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)仿真及基于連分式仿真等新算法。提出并發(fā)仿真工程、仿真網(wǎng)格、云仿真、虛擬樣機(jī)工程、高性能仿真計(jì)算機(jī)等理念、技術(shù)體系、總體方案并領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施。在制造業(yè)信息化領(lǐng)域，合作提出現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理念、技術(shù)體系。提出復(fù)雜產(chǎn)品集成制造系統(tǒng)、制造網(wǎng)格、云制造等理念、技術(shù)體系、總體方案并領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施。

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本文轉(zhuǎn)載自“中國(guó)工程院院刊”，原標(biāo)題《智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究丨中國(guó)工程科學(xué)》。
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