技术探索之物联网：应用篇——物联网的主要应用领域
物联网发展暖风频吹，带来了难得的历史机遇，包括更小、更省电、更智能、更廉价的传感器技术， 适应于复杂环境的面向多类型感知数据的无线通讯技术， 物联网中间件与平台技术的不断演进， 云计算、边缘计算、 数据分析与优化技术在物联网中的融合与应用，共同催生了物联网的应用创新，驱动万物互联迅速落地。 伴随 NB-IOT 标准的确立， 物联网的规模化商用驶入快车道，并有望带来社会生产与人们生活的深刻变革。
根据 IOT Analytics 在 2016 年 Q3 发布的一份基于全球 640 余个企业级物联网项目（不包括智能可穿戴设备和智慧家庭等消费类项目）的市场调查来看，企业级工业物联网项目高达 141个，占比 22%，位列第一；智慧城市项目占比 20%，总数量高达 128 个；排名第三的为智慧能源项目及车联网项目，各占比 13%；智慧医疗项目数量排名第八， 总数 32 个项目。 从区域来看， 44%的物联网项目集中在美洲，其次是欧洲，占比 34%。 北美洲在智慧医疗和智慧零售方面发展较快，大部分的智慧城市项目在欧洲， 而亚太地区在智慧能源领域发展较为突出。
通常来说，市场需求、成本、标准化进程、技术成熟度和商业模式是影响物联网下游应用规模商用的主要因素。 工信部电信研究院发布的《物联网白皮书》中指出， M2M 和车联网市场技术标逐渐成熟且市场内生需求强大，将成为物联网下游应用率先普及的方向。 物联网的投资方向也逐渐从传感器、联接设备向前瞻科技所打造的可长期联网、成本低、安全性高的真实应用场景所转变。 热门物联网应用领域如智能终端、 智慧家庭、智慧医疗、智慧城市以及车联网等等从最初的初现端倪到如今百花齐放，不过数年时间，物联网和移动互联网产业在终端、网络、平台三个层面都进行了多元化的融合，形成了更为突出的马太效应。 而伴随着行业技术标准的不断完善及商业模式的不断成熟， 未来有望实现真正意义的“从低头看手机”向“抬头看世界” 的过渡。
1、智能可穿戴设备： “智能化” +“用户体验” 双优
广义的智能可穿戴设备指功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分功能的设备，如智能手表、智能眼镜等；或只专注于某类应用功能，需要和智能手机等其他设备配合使用的设备，如进行体征监测的智能手环等。 作为互联网和物联网深度融合的重要体现，智能可穿戴设备产品形式多样，主要分为网络延伸类、独立应用类、医疗健康类以及控制娱乐类四大类产品。 谷歌眼镜、 iWatch 智能手表、 Garmin 健康手环等可穿戴设备是终端感知技术与应用服务深度接触所催生的产品形态，通过增强现实、语音识别、骨传导等技术为用户带来全新的服务体验。
智能可穿戴设备发展至今，仅仅完成了其登上历史舞台的第一阶段，完成初步的人机交互和服务，实现基础的运动及体征数据采集。进入 2016 年以来，苹果手表第二代出货量下滑，智能手环品牌 Pebble 被 Fitbit 以 4000 万美金收购，将智能可穿戴设备推向了一个冰点。根据 IDC 统计， 2016 年第一季度，智能手环在智能可穿戴设备市场中占比接近一半；但在2020 年，智能手环的份额可能下降到 28.5%。 Nike 于 2014 年宣布放弃智能手环业务，随后智能可穿戴设备巨头 Jawbone 宣布裁员 15%。 Gartner 的统计显示， 智能手表的丢弃率为 30%， 这些数据反映了快速发展的智能可穿戴设备市场比起早已成熟的 PC 市场和传统终端市场， 在产业模式、产品类型和关键技术突破上还存在着诸多局限性。 以谷歌领衔的智能眼镜类产品虽用户体验较好，但其智能化程度还有很大的发展空间；智能腕表/手环虽然功能丰富，但缺乏用户体验及用户粘性。
尽管智能可穿戴设备尚有待进一步完善，但对于其终将引领终端市场的大势，业界始终保持相当乐观的态度。 据 IDC 统计， 2016 年全球可穿戴设备增速在 32%左右，中国市场的增速更是超过了 50%，小米手环、 360 儿童手表的出货率都维持在较高的水平。 据 IDC 预测，到 2020 年，全球可穿戴设备出货量将增加至 2.13 亿台，达到顶峰。
智能可穿戴设备将进入功能扩展的阶段。 除体征数据外，将有望融合更多来自于健康检测、环境监测等生活方面的数据； 未来，可穿戴设备或将与人工智能深度融合，进一步改变我们的生活方式。因此，可穿戴设备不仅扮演移动互联网延伸的角色，同时也将是物联网信息摄取的一个重要组成部分。
2、智慧家庭： 科技巨头抢占智慧家庭平台， “内容+产品+服务”全布局
智慧家庭是将综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术、音频技术等运用到家庭生活中，集家庭安防系统、家电自控系统、照明系统、环境控制系统于一体， 从而组建高效的住宅设施系统和家庭日程事务管理系统，实现对家电的自动控制、便捷的家庭安全防护、便利的通信网络、智能化的家庭娱乐等功能。
从终端产品形态来分类，可将智慧家庭的发展分为单品智能化、跨产品互动化以及系统化智能三个阶段。 从第一阶段发展来看，大型家电企业占据一定优势，海尔、三星等公司分别打造多种智慧家庭产品系列，大型家电产品如冰箱、洗衣机、电视均可实现智能控制和后台联网。第二阶段不同产品间的融合、交互及数据互通发展初现端倪， 但跨产品的互动多数需要人为干涉。不过，在 2017 年美国 CES（国际消费电子展）上斩获两项大奖的新品 Rokid Pebble，除了能提供基于人工智能及全语音特性的个人生活、音乐娱乐、育儿教育等内容服务外，还能与飞利浦、 lifesmart、欧瑞博、小米等厂家的智能硬件相连接， 通过自然语音便可控制智慧家庭的功能，充分说明智慧家庭跨产品互动阶段已经开始快速成长。 第三阶段是建立在完善的智能化单品及跨产品互动基础上的智慧家庭产品平台运营。该阶段需要遵循统一的标准，并且各产品独立的子平台无缝连接到统一的大平台， 不同产品间不仅可以实现数据的互通和功能的互动。
回看 2014 年，谷歌以 32 亿美金收购智慧家庭公司 Nest Labs,随后三星以 2 亿美金价格收购物联网硬件公司 Smart Things， 引爆了智慧家庭热潮，并且，但长期来看智慧家庭市场潜力较大。 据 Juniper Research 预计，全球智慧家庭市场规模在 2018 年将达到 710 亿美元，其中中国市场占比将高达 32%。 短期来看，以智能电视、游戏控制台、视频设备、无线音箱为代表的智慧家庭产品备受青睐。根据德勤咨询 2016 年 5 月的调查数据，在 4003 名来自英国的成人消费者中，52%的消费者拥有智慧家庭设备，其中 28%的消费者拥有智能电视，10%的消费拥有无线音箱。 从新增市场销量来看， 2016 年圣诞亚马逊 Echo 系列设备（包括 EchoDot、 Echo Tap、 Fire TV Stick、 Fire Tablet 等）销量是 2015 年圣诞的 9 倍之多。 根据研究机构 CIRP 发布的数据显示，截止于 2016 年 11 月， Echo 系列在美国的销量已经突破 510万台。 从国内市场来看， 2016 年上半年我国智能电视销量占比超过 76%， 并且， 中国已成为最大的互联/智能空调市场， 2016 年中国互联空调销售达到全球总销量的 70%以上。 由此可见，家居生活迈向智能化势不可逆，亚马逊、谷歌、三星、海尔等厂商各自形成了自己的特色产品，价格也逐渐向平民化的趋势迈进， 智慧家庭的入口得到突破后， 智慧家庭平台的重要性更将凸显。
智慧家庭入口之争讲究“小而美”，而平台之战则重视“大而全”。 目前市场的智慧家庭平台大致可分为五类：
（1） 传统优势企业： 苹果、 谷歌、华为等巨头在其他领域已经具备完善的平台优势，只需要向智慧家庭领域进行延伸，对于这样的厂商来说，推出标准比推出产品更重要。苹果在 2014 年发布 HomeKit 智慧家庭平台，配件规格标准落地，通过 MFi 认证的产品可以和苹果的终端产品进行互联，现在用户可通过 iOS10 中的“家庭”应用来控制任何兼容 Apple HomeKit 的配件，可以实现按房间分类配件或同时管理多个配件以及用 Siri 来控制起居。 华为于 2016 年底推出智慧家庭开放互联平台 HiLink,支持HiLink 协议的终端可以实现自动发现、一键连接并可通过 APP 及智慧家庭云实现远程控制。
（2） 以 BAT 为代表的大型互联网企业， 主要通过与设备厂商合作，突破硬件入口获取海量数据，再向用户提供内容和服务从而构建完整的智慧家庭生态体系。 其中，腾讯在智慧家庭平台中优势较为突出， 尤其在微信小程序推出后，厂商可以通过设备直接连接微信硬件云服务器， 并通过微信云控制统一的设备互联，在降低自建服务器成本的同时提高智慧家庭的综合体验。 另外， QQ 物联将 QQ 账号、 QQ 消息通道及音频服务等体系运用到智慧家庭领域，将功能开放给设备合作伙伴，实现用户与设备、设备与设备、及设备与服务之间的联动。
（3） 以京东为代表的占据渠道优势的电商企业，京东主要依靠 JD+计划，使用 APP 来控制 JD+计划中的所有智能产品。 京东凭借其高流量的渠道优势，可以吸引大批智能硬件企业，从而获得海量用户数据。
（4） 以美的、三星、海尔为代表的大型家电企业，主要通过以自主产品为中心，构建智慧家庭平台，如美的 M-smart 智慧家庭平台，海尔 U+平台和三星 Smart Home;这类企业在硬件研发的优势及能力上往往优于其平台搭建及软件研发能力。
（5） 以 BroadLink 为代表的新兴创业型企业，以及以小米为代表的手机厂商也纷纷布局智慧家庭平台，这类企业平台搭建的成功与否多取决于对合作伙伴的持续拓展能力。总体来说，智慧家庭与移动互联网的深度融合，推动整个行业形成了“硬件+软件+数据服务”的平台化运营模式， 未来有望迎来更深层次的裂变与突破。
3、车联网： LTE-V2V 协议落地，车联网发展驶入快车道
车联网是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络， 依托车内网、车际网和车载移动互联网， 实现 V2X（X 泛指车、路、 行人及互联网等）之间的无线通讯和信息交换。 来自 GSMA 和 SBD 的数据显示， 2018 年全球车联网的市场规模将达到 400 亿欧元，年复合增长率达到 25%，其中车联网服务占比约为 61%，车联网相关硬件市场占比约为 17%，TSP占比约为 11%，车联网相关电信市场规模约占 10%。根据 MachinaResearch 预计，互联汽车市场的连接总数将以 31%的年复合增长率增长，从 2015 年的 1.82亿增长到 2020 年的 6.93 亿。 据埃森哲预测， 到 2025 年，所有新车都将具备联网功能，车联网服务将为驾驶者提供车载娱乐、资讯、远程控制和驾驶支持等多种个性化服务，仅中国市场的车联网规模将由 2016 年的 77 亿美元，增加至 2025 年的 2162 亿美元，而全球车辆网规模在 2025 年将达到 8000 亿美元.
作为汽车工业信息化的重要突破口， 车联网集无线通信、智能导航、自动泊车、智能安全、节能减排、娱乐影音、自动驾驶等功能于一体， 车载系统也逐渐从单一功能向综合智能业务系统发展。未来， 没有车联网系统的汽车将逐渐在市场失去竞争力。
在国外，美国的 IVHS、日本的 VICS 早已实现了智能交通的管理和信息服务，而 WiFi 及 RFID等无线技术在智能停车场管理、车辆及流量信息采集、车辆速度计算分析等领域都取得了广泛的应用。 车载操作系统逐渐从只能承载 Telematics 业务向支持综合智能业务，如infotainment 业务、 V2X 业务的方向发展， 而基于 LTE 的车联网通信技术标准也成为汽车智能化的主要推手。 3GPP 早在 2015 年就启动了 LTE V2X 技术标准研究， 2016 年 9 月，基于终端直通（D2D）模式的 V2V（车车通信）标准化落地， 而整个 V2X 标准，包括 V2V、V2I（车路通信）、 V2P（车人通信） 等技术标准将在 2017 年冻结。 LTE V2X 技术标准的落地有助于突破单车智能的非视距感知、车辆共享等众多技术瓶颈，从而推动智能网联驾驶的诸多应用落地，同时成熟的 LTE 产业链及基础设施条件为车联网的产业化发展保航护驾。
从通信技术角度来看， 基于汽车在高速行驶状态下对信息传输速率的要求， 5G 网络未来将是提升车联网通讯技术能力的核心手段。 在 2017 年美国 CES 上，英特尔推出了全球首款可用于汽车上的 5G 调制解调芯片。从平台技术来看， 微软近期推出了基于 Azure 系统的车联网云平台技术，汽车厂商可在其平台上开发自主品牌的车联网技术、应用与服务，致力于提供预测车辆维护、提升车载效率、先进车辆导航、客户洞察以及提升驾驶能力在内的五大核心功能。
4、智慧城市： NB-IOT 将大显身手
根据《2016-2045 年新兴科技趋势报告》 数据，在 2045 年，全球 65%-70%的人口会居住在城市，全球人口超过 1000 万的超级城市会在 2030 年增加至 41 座， 必将导致城际交通、电力能源、污水处理、公共安全等城市基础设施承压。 因此， 智慧城市已经成为城市高水平发展的必然趋势，而物联网技术在智能电网、安全安防、能耗监控、电子车牌、水质监测等领域的应用在城市的信息采集、精细化管理、节能减排、生态保护、公共服务等方面都将发挥重要作用。 根据 BCG 预测，到 2020 年，全世界智慧城市总投资额将达到 1200 亿美元。 根据 IOT Analytics 统计， 物联网应用中智慧城市的相关项目占比高达 20%，是物联网技术的重要应用载体。
从全球角度来看， 各国的智慧城市发展目前主要围绕构建基于物联网技术的立体化信息采集网络及开展各领域技术应用两大方面。全方面提高城市的感知能力，建立完善的信息采集网络是智慧城市发展的基础，根据 Gartner 统计， 2016 年全球智慧城市联网设备数量达到 16亿，同比增长 39%，这个数字在 2020 年有望突破 97 亿。 完善的信息采集网络需要覆盖海陆空，能有效的对空气质量、水质信息、交通运输、公共设施、热力燃气等等信息进行实时采集， 并具备讲信息集合到综合管理运营平台的能力，结合其他相关技术来实现精细化管理、事件预警和事件调度等功能。 从技术研发和应用试验方面来看，美国政府在 2015 年启动了Whitehouse Smart Cities Initiative” (WSCI)，计划投入 1.6 亿美元进行智慧城市建设， 并在20 个城市展开试点。纽约在 2016 年的智慧城市博览世界会议上获得最佳智慧城市奖，其最具代表性的 LinkNYC 项目及各种城市类物联网商业应用均展示了当下智慧城市技术的领先水平。 我国有超过 300 个城市与三大运营商合作启动了智慧城市的规划和建设，这一数字有望在 2017 年增加到 500 个，其中入选国家智慧城市试点的城市有 290 个。 而伴随 NB-IOT协议标准的冻结，三大运营商在智慧城市建设中有望起到一定的主导作用，进一步推动智慧能源、智慧交通等应用落地。
NB-IOT 基于其覆盖广、连接多、功耗低等技术特点在智慧城市领域得到了广泛的应用，在智慧能源、智能交通等细分行业的产品设备都已经基本成熟。 2017 年 3 月，华为与深圳水务集团、中国电信联合发布全球首个基于 NB-IOT 的智慧水务商用项目，在深圳盐田区南方明珠花园等小区部署了 1200 只 NB-IOT 水表，并通过部署在“天翼云 3.0”上的水务业务平台实现智能水务的管理。 2017 年 2 月，中兴对外发布了基于 NB-IOT 的智能停车系统， 包括物联网数据检测单元（IDU）、物联网运营管理平台、及配套的手机 APP。该系统有效地解决了找车位难及停车收费管理难等痛点，并在深圳、南京等地区展开试商用。另外，中兴研发的城市物联网公共管理平台 AnyLink 也达到成熟可商用阶段，该平台可实现对水、电、气、热四表自动集抄的功能， 有效的改善了公共服务质量并加速了智慧城市的发展。
5、工业物联网： 工业转型升级的又一驱动力
从目前全球物联网专利申请数量来看，工业领域的专利数量位居榜首，已超过 4000 件。 物联网应用正在从简单的提供设备连接和数据交互的功能深化裂变成为传统行业智能化升级的关键力量。 根据麦姆斯咨询的数据， 2015 年全球工业物联网市场规模为 1137 亿美元，预计 2022 年市场规模将增至 1955 亿美元。
新型工业体系中必不可少的能力还包括工业传感感知能力及工业物联网数据平台。 物联网技术在整个工业技术体系发展中将不断下沉、不断渗透，相关应用领域主要包括通过传感器实现的工厂内部的智能化生产及企业服务化转型。 智能化生产可通过在生产线上安装传感器，如 RFID 标签和读写器及通信模块，实现对设施、材料、 产品、 人员的实时感知和监测，便于快速管理和决策，从而优化生产流程、提高生产效率和质量，并达到节约成本的目的。 企业服务的转型主要通过大数据分析来实现，从生产线上传感器获取的海量数据具有较大的商业价值，若能结合工业物联网数据平台进行有效的分析与处理，便可提供维修预警、生产优化等功能，助推企业服务化转型，如 GE 推出的 Predix 平台正是工业平台的标志性代表。
来源：中国信通院、安信证券等
