【摘要】 物联网已成为各国综合国力竞争的重要因素。我国在“十二五”规划中将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进，将物联网发展上升为国家发展战略。本文通过分析近几年我国关于物联网的政策，认为智慧城市已经成为物联网应用的主要平台，物联网应用呈现行业化、系统化的趋势。在新一轮科技革命和产业变革的浪潮中，我国有望在物联网等高新技术领域实现赶超。在“一带一路”的背景下，我国对海洋发展高度重视。应从国家安全与发展战略全局出发，以北斗卫星所提供的时间和空间信息、网络资源为基础，构建空天地海一体化的自主时空信息服务体系，提高我国对全球信息资源的掌控能力。
【关键词】 物联网 智慧城市 空天地海一体化
【中图分类号】TN911; G201 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.17.001
物联网——世界新技术革命的风口浪尖
2014年6月9日，习近平同志在两院院士大会上指出：“16世纪以来，世界发生了多次科技革命，每一次都深刻影响了世界力量格局……进入21世纪以来，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。从某种意义上说，科技实力决定着世界政治经济力量对比的变化，也决定着各国各民族的前途命运。”
在过去五个世纪里，全球科技大致发生了五次科技革命和三次产业革命，即近代物理学诞生，蒸汽机、冶金和机械革命，电力、化工和运输革命，相对论和量子论革命，电子和信息革命。其中第一次和第四次属于科学革命，第二次、第三次和第五次属于技术革命。第五次科技革命大致经历三个阶段，第一阶段是自动化与高技术阶段，第二阶段是信息化与全球化阶段，第三阶段是智能化与绿色化、网络化阶段。没有科学革命就没有技术革命，没有技术革命就没有产业革命，技术革命是产业革命的先导；一次技术革命对应一次产业革命。历史经验显示，国家的成功和繁荣与科技革命和产业革命有着紧密关系。那些抓住科技革命和产业革命历史机遇的国家，很容易成为发达国家或世界强国，如英国、德国和美国；忽视科技革命和产业革命所带来机遇的国家，国际地位有可能下降，如葡萄牙、西班牙、阿根廷。
理论界和产业界普遍认为，世界正处于新一轮技术创新浪潮引发的新一轮工业革命的开端。以移动互联网、物联网、云计算、大数据等为代表的新一代信息通信技术（ICT）创新活跃，发展迅猛，正在全球范围内掀起新一轮科技革命和产业变革。此时带来的创新机会，也将带来创造领先的机会和赶超的机会。这些新机会包括互联网、物联网、无线网、大数据、云计算、量子通信等在内的新一代信息技术，以及信息技术在经济和社会领域的渗透和应用，包括智能化和绿色化的先进制造、机器人、智慧城市、智能交通、智能电网、可再生能源和绿色技术等。目前，第五次科技革命进入第三阶段，智能化、绿色化、网络化和全球化互相交织，正改变着世界经济和人类社会。20世纪末的一系列新兴市场遭受金融危机的冲击后，诞生了互联网这一新兴行业；十余年后，在一次人类历史上数一数二的金融危机余波未了的时候，物联网产生。物联网的出现，一方面是由于进入新世纪以来，全球经济危机的推动以及政策的驱动；另一方面，成熟的传感技术、发达的网络以及高速的信息处理能力也为之提供了坚实的基础。
作为信息通信技术的突破方向，物联网蕴含巨大的增长潜能，是重要的战略性新兴产业，是继计算机、互联网和移动通信之后的新一轮信息技术革命，正成为推动信息技术在各行各业更深入应用的新一轮信息化浪潮。物联网的提出体现了大融合理念，突破了将物理基础设施和信息基础设施分开的传统思维，具有重要的战略意义。
物联网已成为各国综合国力竞争的重要因素，各个国家政府纷纷进行物联网战略布局，瞄准重大融合创新技术的研发与应用，寻求把握未来国际经济科技竞争主动权。我国亟须抓住新一轮的科技革命和产业革命的重要机遇，加快战略部署和专项行动计划实施，推动技术和应用创新，释放物联网潜力，深化物联网应用，推动物联网的健康可持续发展。
我国物联网的发展
自2009年以来，在近几年国家政策和产业技术创新的有力推动下，我国物联网呈现强劲发展势头，不断应用于智慧城市的各个领域，已经逐步进入深化发展的新阶段。
我国发展物联网的相关政策。近年来，美国、欧盟、日本等国纷纷出台物联网发展计划，进行相关技术和产业的前瞻布局。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进。
2010年3月，时任国务院总理温家宝在《政府工作报告》中，明确提出要“加快物联网的研发应用”，这表明物联网已经被提升到国家战略层面，我国开启物联网元年。2010年10月10日，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》出台，在这一决定中，物联网作为新一代信息技术里面的重要一项被列入其中，成为国家首批加快培育的七个战略性新兴产业之一。这标志着物联网被列入国家发展战略，对我国物联网的发展具有里程碑意义。
此外，地方政府也积极营造利于物联网产业发展的环境，以土地优惠、税收优惠、人才优待、专项资金扶持、产业联盟协调、政府购买服务等多种政策措施推动产业发展。到目前为止，基本形成了以北京—天津、上海—无锡、深圳—广州、重庆—成都为核心的四大产业集聚区，在交通、安全、医疗健康、车联网、节能等不同领域涌现出一批龙头企业；此外，物联网第三方运营服务平台崛起，产业发展模式也逐渐清晰。如上海近年来仅市级财政支持物联网技术研发、产业化、应用示范和公共服务平台类项目超过150个，支持金额超过3亿元，通过政策引导，带动社会资金投入50亿元；重庆政府高度重视物联网产业发展，出台多项政策举措力图将重庆打造成为有国际竞争力的物联网产业高地。
总而言之，随着“互联网+”“工业4.0”“智能制造2025”等概念风生水起，物联网已经从“概念阶段”跨步到了“稳步落地”，并且其行业应用也愈发凸显，呈现出从琐碎化到系统整体化的发展趋势。
智慧城市成为物联网应用的主要阵地。当今世界，一半以上的人口生活在城市，目前城市化已经成为全球最显著的经济特征之一，而不断衍生出的“城市病”，如交通拥堵、能源短缺、环境污染等也进一步催化了智慧城市概念的产生。智慧城市是数字城市的延续和提升，是人类为了解决一系列城市问题想出的一条可行之路。2014年，八部委联合印发的《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》提出，“智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式”。智慧城市是工业化、城镇化、信息化在特定历史时刻交汇的产物，也是调整经济结构的必然要求。
智慧城市建设，必须引入新一代的信息技术，包括物联网、大数据、云计算、三网融合等，其中物联网是智慧城市建设的重要途径，实现智慧城市是长远目标。智慧城市建设需要新一代信息技术做支撑，物联网为智慧城市服务，一个是目标，一个是途径。物联网是技术支撑，是途径；智慧城市有效运行的基础在于密布于城市各个方位的传感设备，其具备的智能感知、分析能力，配合数据高效传输，能实现无需人为干预的物与物之间协同工作，为提供准确、翔实的数据和具有预测功能的分析报告打下坚实基础，而这种基础能力的获取有赖于物联网技术的充分应用和蓬勃发展。
物联网应用于智慧城市的方方面面。在医疗方面，物联网通过实现医疗资源的互联互通，打造惠民可及的健康服务，让任何人在任何时间、任何地点都能获得各种医疗健康服务，为分级诊疗和远程医疗的实现提供强有力的支撑。在智慧社区建设方面，物联网助力基层服务模式创新，各地出现的“智慧民安”养老社区、“服务零距离”社区、“一刻钟社区服务圈”，有效提高了社区居民生活的便利性。在公共安全方面，物联网实现实时动态监测、监控和预警，时刻保障民众生活环境的安全，“电梯运行安全监测信息平台物联网应用示范工程”利用感知技术将电梯监察、维保管理、安全预警、应急处置有机整合，重塑了电梯安全管理理念；还有“电动自行车物联网防盗项目”已在无锡全市47万辆电动自行车上安装，并推广至我国16个省市。在城市管理方面，规模化部署的物联网设备大幅提升了城市运行监测能力；如北京市实现了对水、电、燃气消耗等12个方面316项城市运营日常信息的监测和数据分析，提升了城市管理精细化水平。在交通领域，物联网实现对运营车辆全程定位跟踪，有力支撑路况实时播报、拥堵预测预警和交通指挥调度，北京市65%的公交车、近7万辆出租车、客运车以及危化品运输车全部安装了卫星定位设备，实现了各类交通运营车辆的智能管理。此外，济南市通过深化城市网格化管理，初步建成发现、分析、协调、处置、监察“五位一体”的城市物联网管理平台，并且作为全国首个国家防震减灾示范城市项目试点通过了我国地震局组织的现场验收。
“一带一路”下构建“空天地海”一体化网络系统
实现互联互通是“一带一路”建设的必然要求。2013年9月和10月，习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间，先后提出共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”（简称“一带一路”）的重大倡议，得到国际社会高度关注。共建“一带一路”致力于亚欧非大陆及附近海洋的互联互通，建立和加强沿线各国互联互通伙伴关系，构建全方位、多层次、复合型的互联互通网络，实现沿线各国多元、自主、平衡、可持续的发展。
“一带一路”是我国的重要战略部署，以经济为基础，交通、网络为纽带，提倡文化先行，科技是支撑、助推力量。推动实施“一带一路”战略构想，必将为实现中国梦开拓新局面、创造新机遇，必将给世界梦注入更多新动能、新活力。
加快“一带一路”建设，在促进沿线各国经济繁荣与区域经济合作，加强不同文明交流互鉴的同时，必然要求互联互通，需要信息技术的支持。因此，在推广物理高速公路、高速铁路的同时，也应该加强信息高速公路建设，实现相关国家在数据信息服务、互联网业务和国际通信业务领域的互+联互通，这是“一带一路”建设的必然要求。
“一带一路”战略下构建“空天地海”一体化网络系统。我国拥有300万平方公里的海洋国土，海岸线长达1.8万公里，居世界第四，是当之无愧的海洋大国。随着我国参与经济全球化和区域经济一体化的程度不断加深，面对的现实却是领海争端不断出现，海洋越来越多地涉及到我国的战略和核心利益，牵动着我国的经济命脉，影响着我国的安全和社会稳定。近年来，世界各国对海洋资源的争夺日益激烈，已经从20世纪90年代的在空天战场对信息优势的先机抢占逐步延伸到在海洋领域的信息优势先机抢占，尤其是在美国重返亚太平衡战略的实施、南海争端日趋显著及钓鱼岛问题亟待解决的各种海洋问题凸显的大背景下，海洋安全越来越引起国家的重视。
在新世纪新阶段，我们必须在全社会积极倡导树立符合我国国情的与时俱进的海洋强国意识、海洋可持续利用意识、海洋权益和安全意识，加强海洋信息科技建设，推动海洋网络部署，才能为保证我国的国土安全、能源安全、经济安全及航道安全提供有效技术支撑。另外，从民生的角度来说，海洋网络的构建也将会切实影响到人们的日常生活。技术上，它可以实现下一代移动通信网络“用户能在任何时间、任何地方与任何人进行通信”构想的进一步拓展，还可以监测和预警地震、海啸、台风等突发事件，有效降低自然灾害造成的生命财产损失。科学上，通过深海的立体探测，可以深入认知海洋动态过程，提高对海洋环境变化的预测能力，有效做好预防准备工作。同时，信息网络对于海洋环境的保护也能起到积极的作用。
随着我国海洋、太空等国家利益不断拓展，国内安全应急事件处置以及空间科学探索任务等的不断深入，对“空天地海一体化网络”跨地域、跨空域、跨海域网络传输建设提出了更高的要求。海洋网络空间基础设施的研究和发展将会很好地为“一带一路”的战略构想服务，加强信息交互，将世界格局以网络的形式连接起来，推进繁荣和发展，促进国家发展并确立我国信息领域的全球战略优势。这是一项有利于世界和平、造福世界各国人民的伟大事业。海洋网络空间基础设施是海洋信息网络的重要支撑部分，其显著特征就是强调对海洋的立体化监测和实现海洋环境中数据的有效传输，这对我国的海洋战略部署以及海洋权益的维护有着不可忽视的意义。其中，海洋观测与预测是认知海洋的最重要的手段，是走向深远海的必要条件。而我国海洋监测技术与发达海洋国家相比尚有较大差距。例如海洋监测站自动化水平较低，国内自主研发的一些监测设备也由于缺乏成果的标准化鉴定，一直未进入市场，国内高档海洋仪器市场大部分被国外产品所占据，因而没有真正意义上的海洋观测网。因此，亟须瞄准海洋环境监测的科技前沿基础和具有巨大应用需求潜力的关键工程技术，通过解决海洋多参量传感网络、海面水下无线通讯以及大数据智能处理等关键科学问题和关键技术，建设一个拥有自主知识产权的、技术先进的、在多个领域具有推广价值的广域、全方位、多参量交叉融合的覆盖大洋海底、海平面及海洋空中的立体式实时海洋监测物联网。
此外，就我国当前的通信系统现状而言，地面移动通信系统已经跻身世界前列，对于天基、空基和海基也进行了大量的研究工作，并取得了一定的成就。“空天地一体化网络”也早已提上日程，并取得重大进展，这为进一步构建海洋网络空间基础设施提供了充分的技术和理论研究基础。为适应我国海洋事业发展的需要，实现我国“海洋强国”之梦，在大数据、云计算、物联网等技术背景下，构建基于“空天地海一体的海洋信息网络”具有重要战略意义。我们应面向空天地海一体化海洋信息网络，建设硬件基础设施平台，建立海洋数据收集体系、海洋数据处理体系、海洋数据传输体系、海洋数据分析与挖掘体系和海洋数据可视化体系等，打造基于新型传感器的海洋立体数据监测与实时传输网络平台、基于云计算的多源异构海洋数据共享平台、基于大数据的复杂海洋数据分析与挖掘平台、海洋数据可视化输出平台和基于空天地海一体化信息网络的应用服务平台，从而实现并应用空天地海一体化的海洋信息网络。整体研究框架如图1所示，从下往上依次由传感层、信息传输层、数据处理层、应用层构成。
北斗助力“空天地海”一体化网络系统建设。北斗卫星导航系统简称北斗系统，是我国自主建设、独立运行，与世界其他卫星兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、测速、授时服务，并兼具短报文通信能力。北斗卫星导航系统于2000年底开始向我国及周边地区提供服务，2012年底正式向亚太大部分地区提供运行服务。根据北斗系统全球组网建设计划，2018年可为“一带一路”沿线国家提供基本服务，2020年形成全球服务能力。
利用北斗卫星导航系统，可以实现交通运输、海洋渔业、气象监测、森林防火、救灾减灾等领域的物联网系统解决方案。例如，2016年1月，上海已初步建成重点车辆监控、大众位置服务、社区矫正监管、智能公交应用、高精度位置服务、WiFi室内定位等六大应用系统，以及重点实验室、产业技术创新基地、产品质量监督检验中心等三大公共平台，部署完成78275台套北斗终端，引领全国北斗导航产业发展。
海洋是潜力巨大的资源宝库，也是支撑未来发展的战略空间。卫星、网络和海洋是密不可分的，要高度重视海洋，把海洋作为信息科学和航天应用的主要方向之一。要从国家安全与发展战略全局出发，以北斗所提供的时间和空间信息为基础，整合多种信息技术资源、网络资源和数据资源，构建空天地海一体化的自主时空信息服务体系，在推动万物互联的进程中，加速我国信息服务业规模化发展，提高我国对全球信息资源的掌控能力。
（天津市智慧物联信息技术研究院王娟对此文亦有贡献）
参考文献
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The StrategicSignificance of the Development of the Internet of Things in China
Yao Jianquan
Abstract: The Internet of Things (IOT) isbecoming an important factor in comprehensive national strength competitionaround the world. China has determined IOT as one of the strategic emergingindustries in the Twelfth Five-Year Plan and thus attached special importanceto its development, and promoted it to be a national development strategy. Byanalyzing the Chinese policies on the development of IOT in recent years, thispaper believes that “smart city” has become the main platform IOT can beapplied to, and the application of IOT tends to be industry-based andsystematic. In the new wave of technological and industrial revolution, it ispossible for China to catch up with the developed countries in the high-techfields including IOT. Under the background of the "Belt and RoadInitiative", China regards marine development highly. Taking the nationalsecurity and development strategy into consideration, China should build anintegrated and independent "space-air-earth-ocean" temporal-spatialinformation service system using the information and network infrastructure ofBeidou, so as to be better able to control the global information resources.
Keywords:IOT, Smart City,"Space-air-earth-ocean" Integration
【作者简介】
姚建铨，中国科学院院士，天津大学精密仪器与光电子工程学院教授、博导、院学位委员会主任、名誉院长、激光与光电子研究所所长，天津市科协副主席、天津市专家协会会长、天津市留学人员联谊会会长。研究方向为激光与非线性光学频率变换技术、太赫兹波辐射。主要著作有《非线性光学频率变换及激光调谐技术》《全固态激光及非线性光学频率变换技术》等。
