我國物聯網信息基礎設施和綜合服務系統構成與建設論文

我國物聯網信息基礎設施和綜合服務系統構成與建設論文

　　物聯網是“萬物溝通”的、具有全面感知、可靠傳送、智能處理特征的連接物理世界與信息社會的網絡。它實現了任何時間、任何地點及任何物體的連結，進行信息交換和通信；實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，達到人類社會與物理世界的有機結合，使人類可以以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而提高整個社會的信息化水平。從現代信息技術角度看，信息獲取、信息傳輸、信息處理是物聯網應用的三個主要環節。相應地，物聯網體系架構主要由感知層、網絡層和應用層構成。

　　國家物聯網基礎運營平臺（以下簡稱基礎運營平臺）是面向全國范圍、支持物聯網公共服務的信息基礎設施和綜合服務系統。它利用新的定位技術和終端技術，對目標體進行位置和業務數據感知，利用現有通信手段對數據進行匯總，利用數據融合技術、數據挖掘技術、大數據處理技術等對數據進行綜合處理，將數據處理結果開放給各種業務系統，從而完成目標體特征數據收集、傳輸、處理、服務等一系列過程。

　　1、基礎運營平臺是物聯網應用的關鍵

　　物聯網屬于知識技術密集、物質資源消耗少、成長潛力大、綜合效益好的戰略性新興產業，對經濟社會全局和長遠發展具有重大引領帶動作用，受到各級政府、企業和研究機構的重視并得到快速發展。近年來，我國物聯網產業在標準制定、技術研發、產業發展和應用拓展等方面均取得了一定進展。在標準方面，我國物聯網標準體系已形成初步框架，并且是國際傳感網標準化四大主導國之一，在制定國際標準中享有重要話語權，向國際標準化組織提交的多項標準提案已被采納。我國提交的“物聯網概述”標準草案，于2012年3月30日經國際電信聯盟審議通過，成為了全球第一個物聯網總體性標準。在技術領域，物聯網芯片、無線智能傳感器網絡通信、傳感器終端機、微型傳感器、基于移動通信基站的室內外精確定位等方面均取得重大突破。在產業發展方面，我國物聯網產業已初步形成環渤海、長三角、珠三角，以及中西部地區四大區域集聚發展的總體產業空間格局。在應用拓展方面，我國物聯網主要應用領域為智能工業、智能物流、智能交通、智能電網、智能醫療、智慧城市、智慧景區和智能環保等，其中，智能工業占比達到20%.基礎電信運營商也已將物聯網業務提升到戰略層面：中國移動物聯網基地自建成以來，累計投資已達10億元，中國聯通和中國電信都已申請了物聯網專用號段。

　　盡管我國物聯網發展取得了一定成績，但仍存在著一些問題與制約因素影響著其進一步發展。例如，產業發展以政府驅動為主，缺乏市場動力；頂層設計亟待加強，缺乏統一開放的國家級服務標準、基礎設施和基礎運營平臺；物聯網芯片等關鍵核心技術的自主可控能力亟待進一步提升；產業集中度低，產業結構不合理，低水平、重復建設嚴重；位置信息不健全，缺乏廣域室內精確位置信息，等等。

　　從推動我國物聯網產業的快速健康發展、促進信息消費、開創物聯網技術的廣泛應用出發，當前加強頂層設計，加速統一的國家級服務標準建設和廣域室內精確定位基礎網絡建設，開發室內地理信息系統，整合物聯網基礎數據資源，構建具有自主知識產權、天地一體、技術先進、跨行業、跨區域、全國性運營的國家級物聯網基礎運營平臺具有特別重要意義。通過基于北斗衛星導航系統的國家級物聯網基礎運營平臺建設與服務，可以形成北斗差異化競爭優勢，促進北斗系統產業化、規�；瘧�用，推動信息消費；推動高精度位置服務創新，促進產業融合與應用拓展，加速物聯網、智慧城市及相關戰略性新興產業廣度與深度發展；滿足商場室內導航、民生關愛、旅游出行等大眾服務應用的迫切需要；提升消防救援、刑偵治安、危險品管理等公益性服務水平，等等。

　　2、物聯網不同層次需求與基礎運營平臺的服務模式

　　政府、企業、個人（后二者可統稱為大眾用戶）等不同類型用戶對物聯網基礎運營平臺的需求可以分為三大類：對位置信息、溫濕度等物聯網感知信息的基礎數據服務需求；對用戶管理、接口管理、流量控制、計費收費等物聯網應用的基礎服務需求；以及對消防救援、民生關愛等各領域具體物聯網應用的服務需求（見圖1）。

　　圖1

　　2.1 物聯網基礎數據服務需求及模式

　　物聯網基礎數據服務需求主要來自于應用相對單一、變動不大、比較穩定、只需要某一方面數據即可滿足需要的領域，比如國土測量、城市規劃、航道測量等領域對高精度位置信息的需求，或移動互聯網應用對基礎位置數據、地理信息數據的需求。其服務模式如圖2所示。

　　圖2

　　2.2 物聯網應用基礎服務需求及模式

　　物聯網應用基礎服務需求主要來自于業務功能相對復雜、具有共性業務功能需求、適合于直接運營或在二次開發基礎上獨立運營的行業和大眾領域。例如，包括交通領域對飛機、火車、汽車、船舶等運輸和交通工具的監控調度管理及信息服務；物流領域對倉儲貨物定位引導、貨物的遠程跟蹤、運輸過程中貨物流動、溫濕度及安全性等狀態的監控；旅游服務領域的景區管理和自助導游；大眾領域的室內外無縫導航等。其服務模式如圖3所示。

　　圖3

　　2.3 物聯網服務需求及模式

　　物聯網基礎運營平臺將選擇具有重要社會意義和良好經濟效益的物聯網服務領域，開發具體的物聯網應用服務系統，面向最終用戶提供物聯網服務，比如消防救援服務、老年人與兒童關愛、監獄及服刑人員管理等。其服務模式如圖4所示。

　　圖4

　　3、基礎運營平臺的構成及核心

　　3.1 基礎運營平臺總體框架

　　如前所述，國家物聯網基礎運營平臺是利用新的定位技術和終端技術，對目標體進行位置和業務數據感知，通過現有通信手段對數據進行匯總，利用數據融合技術、數據挖掘技術、大數據處理技術等對數據進行綜合處理，將數據處理結果開放提供給各種業務系統使用，從而完成目標體特征數據收集、傳輸、處理、提供服務等一系列過程。國家物聯網基礎運營平臺總體結構框架如圖5所示。

　　圖5

　　數據收集包括室內外精確位置信息、各種業務數據，以及各種專業領域的數據收集。室內外位置信息的獲取，利用已有的GPS、北斗等系統獲得室外位置信息，開發建設室內定位技術和覆蓋網絡，以獲得室內位置信息；對目標體部署應用傳感器和應用終端，以獲得各類業務數據；各種專業領域的數據，可以接入專業系統已有數據，例如空間遙感技術數據、CORS站數據等。

　　數據傳輸利用已有通信手段，針對不同數據設計使用合理的傳輸方式，將終端和業務傳感器得到的數據匯集到物聯網基礎運營服務中心。

　　數據處理是用創新分析激活數據，利用數據融合技術、數據挖掘技術、大數據處理技術等對采集來的數據進行轉換、分組、組織、鑒別、計算、存儲、檢索和排序等綜合處理，從而導出有價值、有意義的數據信息。

　　物聯網基礎運營服務中心建有服務平臺，進行數據接收、存儲、處理，管理自建業務系統和外接業務系統，通過門戶向最終用戶提供服務。

　　3.2 基礎運營平臺總體技術框架

　　物聯網基礎運營平臺由六個技術層而構成，分別是基礎設施層、傳輸層、基礎數據層、業務邏輯層、應用層和用戶層。具體如圖6所示。

　　圖6

　　基礎設施層主要包括平臺自建的廣域室內定位廣播基站和室內增補系統、局域室內定位節點，以及北斗衛星定位系統、GPS衛星定位系統、大繪衛星遙感系統、區域/行業CORS站系統、交通信息采集系統、應用傳感器等外部數據資源。

　　傳輸層主要是各類通信手段，包括地而光纖、地而移動通信、衛星固定通信、衛星移動廣播、地而移動廣播、北斗短報文通信、通信專網以及互聯網等。

　　基礎運營平臺總體框架圖基礎數據層對收集到的數據進行整合處理和存儲，并向業務系統提供數據訪問服務。數據內容包括平臺基礎數據、終端及傳感器基礎數據、用戶數據、業務應用數據、資源數據、室內外高精度位置數據、室內地理信息數據、空間遙感數據、廣域/城域實時交通信息數據等。

　　業務邏輯層控制基礎數據訪問接口，對業務系統進行接入管理；實現業務系統共性基礎功能；管理業務系統的數據訪問權限和流量占用。比如，對不同用戶可訪問的基礎數據的種類和數量的控制、對各用戶訪問權限的管理和流量帶寬的控制、可使用的通信方式的管理、可調用的業務功能的管理，等等。

　　應用層是指具體的應用系統，包括業務系統和業務支撐系統兩部分。業務支撐系統主要實現對外接物聯網運營系統以及自建物聯網運營業務系統的服務運營的支撐，主要功能包括綜合營業、綜合計費賬務、營銷資源管理、數據采集應用等運營支撐子系統；運營維護、服務保障、分析優化、系統管理、資源管理等綜合網管子系統；以及外部門戶和內部門戶等門戶子系統。業務系統有兩大類，一是平臺自建的物聯網應用服務系統；二是外部合作伙伴以本平臺提供的業務和業務支撐能力為基礎構建的物聯網服務運營系統。這些業務系統可以根據權限和合作模式的不同，調用平臺的物聯網基礎數據、通信能力、業務功能/邏輯模塊和業務支撐能力。

　　用戶主要分為政府用戶、行業用戶和大眾用戶，這些用戶可以是平臺的直接用戶，也可能是平臺外接物聯網服務運營平臺的用戶。

　　4、基礎運營平臺建設及運營設想

　　國家物聯網基礎運營平臺建設和運營中要注意遵循以下原則：

　�。�1）政府引導，市場運營。物聯網是國家重要的新興戰略產業，深層次的綜合應用具有跨區域、跨部門、跨所有制等特點，因此，在物聯網迅速發展的現階段，為了引導我國物聯網產業的健康發展，需要政府高瞻遠矚，前瞻性地統籌規劃，制定物聯網基礎標準，推進各地區、各部門物聯網建設中基礎設施建設與標準方面的統一協調性，以便于互聯互通達到更好的經濟社會效益。同時，在應用與運營層面上要以市場需求為導向，采取市場化運作方式，形成國家物聯網基礎運營平臺建設與運營的良性發展機制。

　�。�2）依托北斗系統，統一標準。國家物聯網基礎運營平臺要依托我國自主研發的北斗衛星導航系統來建設，在國家戰略安全上具有重大意義。同時，為了充分發揮物聯網無時無刻、無處不在的相互聯通，需要通過國家物聯網基礎運營平臺建設對位置信息的采集、處理、服務等制訂統一標準。

　�。�3）資源整合，共建共享。本著共建共享原則，通過建設國家物聯網基礎運營平臺打破各自為政、相互封鎖的陋習，把物聯網應用中的一些共性信息資源整合到同一個平臺上來，并采取市場化方式向各物聯網應用平臺提供開放性服務，以求達到規模經濟效益，為全國各地區、各領域物聯網的均衡發展創造有利條件。

　�。�4）統籌規劃，分步建設。國家物聯網基礎運營平臺的整體設計要考慮到物聯網的發展趨勢進行統籌規劃，統一布署。物聯網基礎運營平臺建設大致可以分為兩個階段。第一階段建設主要以政府資金為主，快速形成基本服務能力，滿足行政管理和公益性物聯網應用需求，提升行政服務和公益服務效率。第二階段引入社會資金，進一步完善平臺功能并提升性能，建成全國性運營服務網絡，與互聯網、物聯網、云計算、智慧城市等相結合，在全國范圍內面向不同類型用戶提供物聯網基礎數據、應用基礎及物聯網應用等不同層次的物聯網基礎運營服務。（圖標略）

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