智慧物聯網系統發(fā)展

物聯網作為新型數字基礎設施的重要組成部分，與第五代移動通信、大數據、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、數字孿生等技術深度融合，正在深刻改變技術產業(yè)體系、推動數字經濟快速發(fā)展，開啟了萬物智聯的“智慧物聯網系統”新階段。

中國工程院李伯虎院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第4期發(fā)表《智慧物聯網系統發(fā)展戰(zhàn)略研究》一文。文章梳理了我國物聯網的發(fā)展現狀，提出了智慧物聯網系統（物聯網2.0）概念并闡述了其內涵、體系架構、技術譜系、使能關鍵技術；針對智能制造、智能農業(yè)、智能電網、智能醫(yī)療、智能交通、智能環(huán)保等領域的應用場景，提煉了智慧物聯網系統的實踐案例，展示了智慧物聯網系統的應用價值。文章建議，實施“物聯網+人工智能+新一代信息通信技術+新應用領域專業(yè)技術”技術融合創(chuàng)新專項，關注智慧物聯網系統 / 云原生平臺 / 低代碼（無代碼）應用開發(fā)環(huán)境及工具集、面向智慧物聯網系統的高端傳感器、物聯網芯片 / 專用器件等智能產品的研發(fā)與產業(yè)化，開展云邊端協同、自主可控、安全可信的智慧物聯網系統應用示范。

一、前言

數字經濟成為重要的新經濟形態(tài)。隨著經濟社會數字化轉型、智能化升級步伐加快，物聯網已是數字經濟中新型基礎設施的重要組成部分，成為新一輪產業(yè)革命的重要方向和推動力量，對于培育數字經濟增長點、支撐產業(yè)轉型升級具有重要意義。

物聯網概念在2005年國際電信聯盟（ITU）發(fā)布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》中被正式提出；本研究將其解讀為物聯網1.0，認為“它通過泛在網絡，借助物體識別技術（如射頻識別）、傳感技術、嵌入式智能技術、小型化技術（如納米結構），將世界萬物連接在一起，通過感知世界、認識世界、改造世界，進而推動整個世界發(fā)展?！苯陙?，發(fā)達國家在物聯網使能技術、數字技術以及相關產業(yè)發(fā)展方面積極布局。我國也高度重視物聯網發(fā)展并提升至國家戰(zhàn)略高度，如《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》（2021年）要求，重點發(fā)展云計算、大數據、物聯網、工業(yè)互聯網、區(qū)塊鏈、人工智能（AI）、虛擬現實（VR） / 增強現實（AR）等七大產業(yè)；《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021—2023）》（2021年）提出，到2023年國內主要城市初步建成物聯網新型基礎設施。

當前正處于智能信息技術快速發(fā)展與突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急防控相交織的新時代，面臨著國際激烈競爭與多邊合作的新態(tài)勢；我國進入了“全面建設社會主義現代化國家的新發(fā)展階段”，構建“以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進”新發(fā)展格局的新征程。為適應上述新時代、新態(tài)勢、新征程，“新時代、新態(tài)勢下新型‘互聯網+’行動計劃發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目組認為，物聯網發(fā)展也要邁進新征程：開啟“萬物智聯”的智慧物聯網系統（物聯網2.0）新發(fā)展階段；貫徹“創(chuàng)新、協調、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念；構建“技術、產業(yè)、應用、人才、政策、保障體系一體化創(chuàng)新”的新發(fā)展格局。

本文內容源自中國工程院咨詢項目“新時代、新態(tài)勢下新型‘互聯網+’行動計劃發(fā)展戰(zhàn)略研究”。著眼于深刻理解我國物聯網發(fā)展，提出適應新時代、新態(tài)勢的智慧物聯網系統（物聯網2.0）概念內涵、體系架構、技術體系框架；凝練智慧物聯網系統應用中的共性賦能技術和應用關鍵技術，總結智慧物聯網系統在代表性領域的應用場景和案例，進一步形成智慧物聯網系統的發(fā)展建議。

二、我國物聯網發(fā)展現狀分析

（一）物聯網發(fā)展態(tài)勢

物聯網關鍵核心技術形成階段性突破，尤其是在感知、網絡、平臺、融合應用等技術方向取得顯著進展。例如，在新型感知網絡的技術工程創(chuàng)新方面達到世界先進水平，以低代碼 / 無代碼為目標的“物聯網+”應用開發(fā)環(huán)境迅速發(fā)展，小微智能傳感器、智能設備等透明電網關鍵技術與裝備獲得廣泛應用，新型物聯網與基因編輯、分子設計育種等現代生物技術融合構成農業(yè)現代化的關鍵驅動技術，自主可控的北斗高精度導航定位、第五代移動通信（5G）等成為推動智能網聯與智能交通融合發(fā)展的新型基礎設施。

物聯網相關產業(yè)取得顯著進展。物聯網作為信息化和工業(yè)化融合的切入點，促進了諸多行業(yè)信息化、數字化、網絡化、智能化的加速應用。隨著物聯網技術的持續(xù)滲透，智能制造、現代農業(yè)、智慧電網、智能醫(yī)療、智能交通、智慧環(huán)保等領域的應用場景不斷擴展，初步實現從生產到產品再到服務的轉型升級，成為以技術改變生產關系的范例。在應用領域的需求牽引下，不斷形成具有專屬領域特色的平臺應用系統及產業(yè)集群。例如，制造領域形成了工業(yè)物聯網平臺，農業(yè)領域以種質資源、育種等需求為核心構建了國家農作物種質資源平臺，醫(yī)療領域形成了以智能器械、遠程 / 移動醫(yī)療等為核心的產業(yè)集群，環(huán)保領域構建了針對環(huán)境管理需求的環(huán)境質量管理系統、衛(wèi)星環(huán)境遙感應用系統，能源領域實現了透明電網關鍵技術與裝備的應用突破。

物聯網應用實踐初見成效。例如，制造領域的工業(yè)物聯網平臺推廣應用成效明顯，涌現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)；農業(yè)領域形成了面向政府、科研院所、種業(yè)市場等主體的農業(yè)物聯網應用場景；醫(yī)療領域建成了11個“物聯網+醫(yī)療健康”省級示范區(qū)，醫(yī)療數據共享水平持續(xù)改善，遠程醫(yī)療縣（區(qū)）覆蓋率達到90%；交通領域建成了國家智能網聯汽車（武漢）測試示范區(qū)；能源領域完成了粵港澳大灣區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃及其應用示范；環(huán)保領域建立了多層次、多角度、全天候（時）的“天空地一體化”環(huán)境監(jiān)測應用示范。

也需清醒認識到，物聯網核心技術受制于人的基本局面尚未得到根本性改變，供應鏈、產業(yè)鏈協同基礎薄弱，應用領域互聯互通困難，數據開放共享及隱私保護力度不足等問題仍有顯現。除了網絡發(fā)展范式有待創(chuàng)新、平臺體系架構及系統異構集成 / 優(yōu)化 / 智聯亟待突破、新型應用軟件開發(fā)環(huán)境的友好性不佳之外，諸多行業(yè)融合應用方面的矛盾突出。例如，制造領域供給與市場需求適配性不佳，產業(yè)鏈、供應鏈穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)，資源環(huán)境要素約束趨緊；農業(yè)領域中的現代種業(yè)底層驅動技術發(fā)展不成熟，商業(yè)化育種平臺尚未普及；能源領域支撐“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標的新型能源產業(yè)生態(tài)發(fā)展滯后，各類主體之間存在信息、技術、行業(yè)管理等方面的壁壘；醫(yī)療領域底層軟硬件技術的自主性、醫(yī)療數據處理的技術成熟度、AI應用技術的臨床適用性等需要進一步改善；與器械知識產權、地區(qū)協同、服務可持續(xù)能源運營等相關的能源領域多源數據共享及服務整合問題較為突出；環(huán)保領域新技術在智慧環(huán)保中的創(chuàng)新應用與環(huán)境保護業(yè)務的發(fā)展需求不相匹配，環(huán)境監(jiān)測與智能化治理設施的技術研發(fā)有待加強。

（二）物聯網技術發(fā)展趨勢

隨著物聯網技術、新一代AI技術、新一代信息通信技術的發(fā)展及其與應用領域專業(yè)新技術的不斷融合，物聯網技術演進快速，呈現以下趨勢。

① 海量連接產生的交互及數據分析需求，促使物聯網與AI更深層次融合并形成人工智能物聯網；

② 以智能傳感器為核心的傳感技術將深化發(fā)展；

③ 物聯網芯片向高性能、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，窄帶物聯網模組、5G模組成為未來新方向；

⑤ 未來網絡發(fā)展將在蜂窩通信、局域網技術方面不斷迭代，第六代無線網絡技術（即WiFi 6，作為局域網滿足小區(qū)域、高寬帶要求）和5G（大連接、高速度，面向大區(qū)域）/ 第六代移動通信（6G）是技術發(fā)展重點；

⑥ 發(fā)展中的新技術，如元宇宙技術開始影響物聯網技術的新發(fā)展，將用戶與互聯網交互的界面從“二維”上升到“三維”，物聯網的“升維”將催生新的生產力。

三、智慧物聯網系統的內涵與架構

（一）智慧物聯網系統的概念內涵

智慧物聯網系統（物聯網2.0）指，在新發(fā)展理念（“創(chuàng)新、協調、綠色、開放、共享”）與新一代AI技術等的引領下，“人、信息（賽博）空間與物理空間”融合，“新智慧資源 / 能力 / 產品”智慧互聯并協同服務的復雜系統；涉及新產品 / 能力 / 資源體系、新網絡 / 感知體系、新平臺體系、新標準安全體系、新應用體系、新用戶體系等六大新體系。其中，新一代AI技術包括數據驅動下深度強化學習智能、基于網絡的群體智能、人機與腦機交互技術為導向的混合智能、跨媒體推理智能、自主智能系統等；智慧物聯網系統的“智慧”，指在新發(fā)展理念、新一代AI技術等的引領下，以人為中心的“人、信息（賽博）空間與物理空間”相互聯系、層層遞進系統的數字化、物聯化、服務化（云化）、協同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化。

智慧物聯網系統將具備“新技術、新模式、新業(yè)態(tài)，新特征、新內容、新目標”，服務于應用領域數字化、網絡化、云化、智能化轉型升級。

① 新技術，基于新型互聯網，在新發(fā)展理念、新一代AI技術等的引領下，借助新網絡技術、新信息通信技術、新智能科學技術、新能源技術、新材料技術、新生物技術、新綠色技術、新應用領域專業(yè)技術等8類新技術深度融合的數字化、網絡化、云化、智能化技術工具，將人、信息（賽博）空間與物理空間中的人 / 機 / 物 / 環(huán)境 / 信息進行智能連接，提供智慧資源、智慧產品、智慧能力的隨時隨地按需服務。

② 新模式，以用戶為中心、人 / 機 / 物 / 環(huán)境 / 信息優(yōu)化融合，進行數字化、物聯化、服務化（云化）、協同化、定制化、柔性化、綠色化、智能化的智慧協同互聯。

③ 新業(yè)態(tài)，具有萬物智聯、智能引領、數 / 模驅動、共享服務、跨界融合、萬眾創(chuàng)新等特點。

④ 新特征，在全系統及全生命周期活動中，人 / 機 / 物 / 環(huán)境 / 信息“自主智能”地感知、互聯、協同、學習、分析、認知、決策、控制、執(zhí)行。

⑤ 新內容，促使全系統及全生命周期活動中的人、技術 / 設備、管理、數 / 模、材料、資金（“六要素”）以及人才流、技術流、管理流、數 / 模流、物流、資金流（“六流”）的集成優(yōu)化，形成數字化、網絡化、云化、智能化的產品、設備 / 系統和全生命周期活動。

⑥ 新目標，支持系統數字化轉型與智慧化升級，追求創(chuàng)新、綠色、開放、共享、個性。

（二）智慧物聯網系統的體系架構

智慧物聯網系統的體系架構（見圖1）包括：新智慧資源 / 能力/產品層，新智慧感知 / 接入 / 通信層，新智慧邊緣處理平臺層，新智慧系統云端服務平臺層，新智慧云服務應用層，新的人 / 組織。各層具有相應的新標準及新安全管理支撐。

圖1　智慧物聯網系統的體系架構

注：IaaS表示基礎設施及服務；PaaS表示平臺即服務；SaaS表示軟件即服務；DaaS表示數據即服務；PROaaS表示產品即服務；CaaS表示能力即服務；RFID表示無線射頻識別；GPS表示全球定位系統。

智慧物聯網系統的體系架構，特色主要體現在七方面。

① 邊緣 / 云端協同的新架構；

② 云計算 /AI/ 大數據 / 新互聯網 / 建模仿真 / 數字孿生等為代表的新信息通信技術，與新應用領域技術相融合；

③ 感知 / 接入 / 通信層的虛擬化及服務化，采用云網超融合、網絡操作系統、新型網絡承載架構，實現網絡虛擬化、網絡控制編排、軟件定義網絡、云網融合、網絡安全組件等功能，提高物聯網環(huán)境下異構網絡資源的利用率、安全性、可靠性；

④ 模型驅動、云原生的新型應用程序（APP）開發(fā)環(huán)境，突破傳統意義上的“開發(fā)環(huán)境”概念，轉向物聯網技術支持的開發(fā)環(huán)境，更適合智慧物聯網場景下的應用開發(fā)；

⑤ 各層具有新時代的內涵與內容，如以用戶為中心的新智能資源 / 新智能產品 / 新智能能力 / 智慧共享服務；

⑥ 物聯網體系架構在各應用領域進行智慧化拓展；

⑦ 人、信息空間、物理空間的深度融合，通過新一代賦能技術與各領域專業(yè)技術的交叉應用，構建由人、信息（賽博）空間與物理空間所形成的智能應用系統，以系統持續(xù)優(yōu)化達到人機共生的和諧生態(tài)。

四、智慧物聯網系統的技術譜系與使能關鍵技術

（一）智慧物聯網系統的技術譜系框架

智慧物聯網系統的技術譜系分為整體架構子體系、支撐技術子體系、軟件技術子體系、安全技術子體系、標準技術子體系、應用技術子體系。

① 整體架構子體系包括總體技術體系、智慧產品專業(yè)技術體系、感知 / 接入 / 通信層技術體系、邊緣處理平臺技術體系、云端平臺技術體系、“智慧物聯網+”融合應用技術體系等；

② 支撐技術子體系涵蓋新信息通信技術、新智能科學技術、新網絡技術、新應用領域專業(yè)技術等；

③ 軟件技術子體系包括系統軟件技術、平臺軟件技術、新型應用軟件技術等；

④ 安全技術子體系涵蓋物理安全防護、技術安全防護、管理安全防護、商業(yè)安全防護等安全防護技術；

⑤ 標準技術子體系包括基礎共性標準、平臺 / 支撐標準、關鍵技術標準、產品及服務標準、應用標準等；

⑥ 應用技術子體系涵蓋智慧工業(yè)物聯網、智慧農業(yè)物聯網、智慧能源物聯網、智慧醫(yī)療物聯網、智慧交通物聯網、智慧環(huán)保物聯網等方面的應用技術。

（二）智慧物聯網系統的使能關鍵技術

梳理形成的智慧物聯網系統使能關鍵技術分為共性使能關鍵技術、應用關鍵技術兩類，涵蓋物聯網與制造、農業(yè)、能源、醫(yī)療、交通、環(huán)保等領域專業(yè)技術深度融合6類應用關鍵技術。使能技術是智慧物聯網系統技術譜系的重要支撐，實現傳統產業(yè)數字化轉型與智能化升級的核心要素。在新發(fā)展理念指引下，借助新網絡技術、新信息通信技術、新一代AI技術、新能源技術、新材料技術、新生物技術、新綠色技術、新應用領域專業(yè)技術等多學科融合新技術的交叉應用，推動智慧物聯網系統在各領域技術、產業(yè)、應用方面的深入發(fā)展。

1. 共性使能關鍵技術

智慧物聯網系統的共性使能關鍵技術包括12類技術。

① 傳感技術為智慧物聯網系統提供各種形式信息的采集、處理、識別相關使能技術；

② 泛在網絡技術為智慧物聯網系統提供隨時隨地按需獲取信息的傳輸使能技術；

③ 平臺技術為智慧物聯網系統提供數據、模型、資源等要素的解耦、整合、重構相關使能技術；

④ 大數據技術為智慧物聯網系統提供全生命周期活動的精準化、高效化、智能化使能技術；

⑤ 云服務技術為智慧物聯網系統提供信息、資源、能力的存取 / 共享 / 協同及智能計算相關使能技術；

⑥ AI技術為智慧物聯網系統提供人 / 機 / 物 / 環(huán)境 / 信息的智能感知、認知、學習、分析、融合、運算、監(jiān)控、處理相關使能技術；

⑦ 邊緣計算技術為智慧物聯網系統提供快速端計算使能技術；

⑧ 高性能計算技術為智慧物聯網系統提供求解復雜問題、開展大規(guī)模智能協同相關使能技術；

⑨ 系統集成 / 優(yōu)化技術為智慧物聯網系統提供優(yōu)化的綜合統籌設計使能技術；

⑩ 嵌入式建模仿真 / 數字孿生技術為智慧物聯網系統提供基于模型的高效智能研制與運行使能技術；

?標準技術為智慧物聯網系統提供技術、產品的相互協調與配合標準化相關使能技術；

?安全技術為智慧物聯網系統提供安全使能技術。

2. 應用關鍵技術

一是智慧工業(yè)物聯網應用關鍵技術，分為工業(yè)智能、工業(yè)AR、工業(yè)大數據等。其中，工業(yè)智能實現設計模式創(chuàng)新、生產智能決策、資源優(yōu)化配置等創(chuàng)新應用使能，工業(yè)AR將信息轉化為圖文、三維動畫、視頻等可視內容，工業(yè)大數據使工業(yè)系統具備描述、診斷、預測、決策、控制等智能化功能的模式與結果。

二是智慧農業(yè)物聯網應用關鍵技術，包括生命信息傳感器技術、表型信息獲取技術、表型組數據解析技術、表型組大數據管理及建庫技術等。其中，生命信息傳感器技術將種子及其繁種 / 制種環(huán)境的信息集合起來，通過信號轉化和AI數據處理得到相應的生理及生態(tài)信息；表型信息獲取技術從海量信息中自動抽取重要表型特征和邏輯關系，實現表型性狀自動精準識別；表型組數據解析技術覆蓋從初始數據采集到最終細化分析的完整過程；表型組大數據管理及建庫技術用于對表型數據進行管理、存儲和共享。

三是智慧能源物聯網應用關鍵技術，包括電力知識圖譜技術、終端智能管控平臺及透明電網數據平臺技術等。其中，電力知識圖譜技術根據圖數據結構，將各電力業(yè)務的對象信息組成巨大關系網絡；終端智能管控平臺及透明電網數據平臺技術指通過智能終端為透明電網提供感知功能以及海量的多源異構大數據資產，對智能終端工作狀態(tài)進行管控。

四是智慧醫(yī)療物聯網應用關鍵技術，包括人體生理與體征傳感技術，面向醫(yī)療的5G技術、醫(yī)療個性化服務技術等。其中，人體生理與體征傳感技術通過傳感方式全面采集人體生理與體征信號，作為臨床診斷與治療的基礎；面向醫(yī)療的5G技術通過5G技術實現人與人、人與物、物與物的海量連接，解決傳統低效率通信方式對智慧醫(yī)療建設的限制，從而提高醫(yī)療服務效率；醫(yī)療個性化服務技術指感知計算、個性化健康管理、行為識別等與人體健康相關的健康物聯網技術。

五是智慧交通物聯網應用關鍵技術，包括多源協同高精度定位與感知技術、“北斗+5G”車聯網精準控制技術、智能高精度地圖等。其中，多源協同高精度定位與感知技術指發(fā)揮多種信息源優(yōu)勢以實現精度高、可用性及連續(xù)性好的室內外無縫定位導航處理技術；“北斗+5G”車聯網精準控制技術提供高階道路感知、精確導航、遠程控制等服務；智能高精地圖技術是實現汽車自動駕駛的關鍵基礎設施，構成交通資源全時空實時感知的載體、交通工具全過程運行管控的基礎。

六是智慧環(huán)保物聯網應用關鍵技術，包括環(huán)境大數據技術、智能預警環(huán)境大數據挖掘分析技術、環(huán)境系統多模超級集合模擬技術等。其中，環(huán)保大數據技術面向環(huán)境保護與管理決策的應用服務需要，對生態(tài)環(huán)境數據資源進行高效、有序的組織管理和應用；智能預警環(huán)境大數據挖掘分析技術通過數據挖掘方式建立科學的事件模型，在環(huán)境監(jiān)管中發(fā)揮空氣質量預測預報、環(huán)境承載能力監(jiān)測評估預警等作用；環(huán)境系統多模超級集合模擬技術指單項模型技術與復合模型技術、分析技術相結合，在環(huán)境模擬中進行綜合應用，強化環(huán)境模型與地理信息系統（GIS）的一體化集成應用。

五、典型應用場景與實踐案例

（一）智慧工業(yè)物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧工業(yè)物聯網在工業(yè)領域的代表性應用場景有：

① 在研發(fā)設計階段，利用5G、物聯網、AR / VR技術，實時采集實驗現場的畫面與數據，生成工業(yè)部件、設備、系統、環(huán)境等數字模型，實現跨地域在線聯合攻關以解決包括異地協同設計在內的各類問題；

② 在生產制造階段，基于數字孿生系統和工業(yè)物聯網技術，實現多維度的實時監(jiān)控，利用虛實映射方式開展針對柔性生產制造系統的主動感知、動態(tài)優(yōu)化控制、智能決策；

③ 在銷售服務階段，基于AI技術建立高精準度的預測模型，實現各類預測功能并制定相關銷售策略。

2. 實踐案例

5G賦能某工廠智能制造實現生產設備遠程監(jiān)控案例如圖2所示。原有工廠中的生產任務配合產線頻繁調整，網絡存在移動設備多、布線復雜、工期長、點檢難等劣勢以及時延大、不穩(wěn)定、閃斷等問題。在應用5G技術改造后的工廠內，實現了工業(yè)生產運行狀態(tài)等數據快速、穩(wěn)定的收集、回傳與分析，通過仿真生產系統實現全過程數字化；車間設備聯網率超過85%，設備運維效率提升超過25%。

圖2　5G賦能某工廠智能制造實現生產設備遠程監(jiān)控示意圖

注：IP表示網際互連協議；UPF表示移動機房。

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

（二）智慧農業(yè)物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧農業(yè)物聯網的代表性應用場景有：

① 面向管理部門的種業(yè)監(jiān)管場景，覆蓋種業(yè)行業(yè)的各項數據，實現品種可追溯、種子質量可追溯、市場主體可追溯、一站式信息查詢與業(yè)務辦理；

② 面向科研單位的種質資源管理場景，用于作物種質資源、遺傳材料的數字化管理及利用，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)化育種場景，搭建各類功能模塊，實現育種過程的標準化、程序化、數字化，提供育種選擇效率效果、育種數據科學分析等功能；

④ 面向育 / 繁種基地的種業(yè)物聯網場景，采用傳感器網絡、視頻監(jiān)控、移動通信等信息技術以及作物表型觀測技術，以全過程的自動化、數字化、智能化來實現制種、繁種的提質增效；

⑤ 面向市場的種業(yè)社會化服務場景，打通種子等農資行業(yè)信息流，提供基于電子交易信息系統的融資與交易服務，最終實現種業(yè)社會化服務。

2. 實踐案例

農作物種質資源數據庫是國家農作物種質資源平臺的應用案例。相關平臺的服務類型有作物種質信息發(fā)布、數據共享服務、科普宣傳等。在農作物種質資源數據庫建立之后，實現了200種作物、4.1×105份種質的信息共享，為國家作物種質資源、育種、栽培、植保等方向的科研提供了查詢參考服務，向50多個國家級科技項目提供了技術與數據支撐服務。

“金種子育種云平臺”案例。作為一體化的商業(yè)育種云平臺，支持農業(yè)結構戰(zhàn)略調整，提升農業(yè)產業(yè)的精準化與信息化水平；集成了計算機、GIS、AI等技術，支持大數據、物聯網等信息技術與傳統育種技術的融合創(chuàng)新，提供了性狀數據采集系統、二維條碼種質資源管理系統等商業(yè)化育種的信息化解決方案。

（三）智慧能源物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧能源物聯網的代表性應用場景主要是透明電網系統。透明電網以數據為核心，實現電力系統的可見、可知、可控以及狀態(tài)任意透明；應用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、AI、區(qū)塊鏈等數字技術對傳統電網進行數字化改造，發(fā)揮數據的生產要素作用，以數據流引領來優(yōu)化能量流及業(yè)務流。

2. 實踐案例

在粵港澳大灣區(qū)，透明電網智能運維廣泛采用小微智能傳感器、無線傳感器來采集電網數據，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、高精度、高可靠性等特點，實現電網信息的全面、及時、可靠感知；構建大規(guī)模傳感網絡，實時地監(jiān)測電網設備并測量大電網的廣域大數據；利用小微智能傳感控制器、5G等通信技術，實現邊緣計算、自適應控制算法的工程應用；結合機器學習等AI算法，快速匯總、分析、處理海量數據，實現設備健康、環(huán)境狀態(tài)等的在線實時智能感知，支持故障診斷和運維決策的高效開展，提高電力系統運行的可靠性。

（四）智慧醫(yī)療物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧醫(yī)療物聯網的代表性應用場景有：

① 智慧臨床場景，通過5G、物聯網等技術，實現普通智慧病房的床旁智能交互、專家遠程實時診療等功能；

② 智慧就醫(yī)服務場景，以5G、物聯網等技術構建醫(yī)院院內系統，支持患者自助醫(yī)療，提高醫(yī)院服務水平和管理效率；

③ 健康管理場景，通過AI、物聯網等技術，對社區(qū)進行全方位慢病管理和疾病篩查，達到預防疾病發(fā)生的效果；

④ 智慧醫(yī)院管理場景，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. 實踐案例

5G遠程治療案例。在COVID-19疫情防控過程中，借助5G技術的高可靠、低時延特性，異地專家或醫(yī)療團隊遠程控制醫(yī)學診療設備，接收治療現場影像，進行遠程會診，指導現場醫(yī)護人員進行診療或進行手術。某醫(yī)院遠程超聲波醫(yī)學中心的專家利用5G 網絡，通過手柄遠程控制異地醫(yī)院的超聲機器人，為患者進行超聲檢查治療。

智慧養(yǎng)老平臺案例。發(fā)展數字化的智慧養(yǎng)老服務平臺，匯集民政、衛(wèi)健、公安、財政等領域的涉老數據，健全老年人基礎數據庫、養(yǎng)老設施數據庫、養(yǎng)老服務組織數據庫，實現老年人服務需求評估、服務提供與反饋跟蹤、養(yǎng)老機構管理、特殊老年人巡訪探視等基本業(yè)務的數字化管理。

（五）智慧交通物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧交通物聯網的代表性應用場景有：

① 智能道路場景，運用物聯網、云計算、大數據、AI等信息技術，構建以數據為核心的城市交通信息采集與發(fā)布的智慧載體，實現道路交通運行態(tài)勢自動感知與辨別，為智能汽車實現車路協同提供技術支撐，創(chuàng)造安全、高效、舒適的出行環(huán)境及服務；

② 智能網聯汽車場景，搭載先進傳感器，運用信息通信、互聯網、云計算等技術，逐步實現自動駕駛功能，催生單車自動駕駛與網聯式汽車融為一體的新產品、新模式、新生態(tài)。

2. 實踐案例

智能道路案例。在車路協同體系中，智能路側系統通過智能傳感器設備并結合智能車載信息，提供危險駕駛提醒、車輛違章預警、道路異常提醒、道路擁堵分析、交叉路口、協調調度等功能?！氨倍?5G”賦能自動駕駛基礎設施具有自主核心技術和算法，為測試道路提供全天候、全天時、高精度的定位、導航、授時服務，提升自動駕駛與智慧城市融合發(fā)展水平。

智能網聯汽車案例。未來智能高精地圖的應用場景必然是協同感知與協同精密定位技術支撐下的車路協同一體化（見圖3）。在“北斗+5G”地基增強或星基增強的支持下，疊加高精地圖、慣性導航等技術，滿足信號遮擋等復雜場景下智能網聯車對厘米級位置、納秒級精準感知、位置與時間多級精準協同控制的需求。

圖3　智能網聯汽車示意圖

注：4G表示第四代移動通信；RSU表示路側單元；V2I表示車輛 ? 基礎設施互聯；V2V表示車輛 ? 車輛互聯；V2P表示車輛 ? 行人互聯；OBU表示車載單元。

（六）智慧環(huán)保物聯網系統的代表性應用場景與實踐

1. 應用場景

智慧環(huán)保物聯網的代表性應用場景有：

① 天空地一體化立體監(jiān)測系統，獲取大氣環(huán)境監(jiān)測的各類數據資源；

② 在水環(huán)境監(jiān)測方面，以流域控制單元為基礎，獲取衛(wèi)星遙感、無人船、監(jiān)測子站等監(jiān)測手段的數據，建立立體且精細化的流域單元監(jiān)測功能；

③ 精準治霾立體監(jiān)測系統，集成衛(wèi)星遙感、高空視頻、無人機等技術，全面采集空氣質量和污染源數據，通過環(huán)境大數據、多元模型分析，快速診斷污染排放趨勢，支持空氣質量動態(tài)調控。

2. 實踐案例

城市大氣污染網格智能監(jiān)測監(jiān)管平臺案例。建立了大氣污染網格智能監(jiān)測監(jiān)管平臺，集成氣象數據、污染源、各站（微站、市控站、省控站、國控站）、雷達、走航車、無人機、手持設備、視頻設備等的多樣化監(jiān)測數據，實現多渠道數據融合及聯動分析；構建天地空一體化大氣熱點監(jiān)測體系，準確反應區(qū)域內大氣污染的變化情況，結合預警、預報、上報機制，形成對污染區(qū)域的網格化管控。

城市立體監(jiān)測與大數據平臺案例。構建“精確預報 ? 精確分析 ? 精準施策 ? 精細評估”的二次污染協同防治技術體系，通過在線監(jiān)測預警網來精準預報污染過程；采用快速識別技術與快速量化解析技術，識別污染類型、熱點區(qū)域以及污染成因；依據總量控制量化技術及相關識別技術進行精準施策，動態(tài)總量核算及監(jiān)管技術進行精細評估。

六、我國智慧物聯網系統發(fā)展建議

為適應新時代、新態(tài)勢、新征程，物聯網的發(fā)展正從物聯網1.0邁上了物聯網2.0階段——智慧物聯網系統。智慧物聯網作為新型數字基礎設施的重要組成部分，與5G、大數據、云計算、AI、區(qū)塊鏈、數字孿生等技術深度融合與群體突破，保持能力快速演進，將推動數字經濟快速發(fā)展，發(fā)揮對數字經濟放大、疊加、倍增等作用。一方面，利用融合的新技術來賦能并驅動企業(yè)的生產方式、運營模式、管理體系等的數字化轉型與智能化升級，支持產品創(chuàng)新、用戶服務等核心業(yè)務的數字化、網絡化、智能化，從而顯著提升企業(yè)的市場競爭力；另一方面，提供智慧物聯網新的技術、產品、服務、基礎設施，形成適應新時代的一類戰(zhàn)略性新興產業(yè)，進而對經濟社會發(fā)展起到放大、疊加、倍增效應。

在需求牽引、技術推動下，智慧物聯網系統的模式、技術、業(yè)態(tài)還將持續(xù)發(fā)展。

① 注重“政產學研金用”結合的技術創(chuàng)新體系建設，加強跨學科、跨領域協作機制以形成統籌協調生態(tài)；

② 注重培養(yǎng)各領域復合型人才，特別是物聯網技術與信息通信技術、應用領域專業(yè)技術融合的人才；

③ 注重全球 / 國家 / 地方多層級的物聯網新型基礎設施等數字基礎設施建設；

④ 注重全球 / 國家 / 地方的政策及資源支持；

⑤ 注重實現“技術、應用、產業(yè)”的協調發(fā)展（具體闡述如下）。

在技術研究方面，建議7個“重視”。

① 重視新一代AI技術的引領作用，以5G、新一代AI、云計算、大數據、區(qū)塊鏈、數字孿生、現代建模仿真等為代表的信息通信技術與新應用領域專業(yè)技術的深度融合，驅動智慧物聯網系統的技術體系及平臺進行持續(xù)創(chuàng)新；

② 重視發(fā)展如智能感知技術、未來網絡技術、新型通信技術等核心關鍵技術；

③ 重視開展智慧物聯網系統應用領域的新模式、新流程、新技術手段、新業(yè)態(tài)研究，覆蓋相關應用領域全生命周期活動的各個階段；

④ 重視物聯網應用數據庫、算法庫、模型庫、平臺、計算能力等基礎能力的研究與建設；

⑤ 重視智慧物聯網商業(yè)模式研究；