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我國物聯(lián)網(wǎng)信息基礎設施和綜合服務(wù)系統構成與建設論文
物聯(lián)網(wǎng)是“萬(wàn)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(huì )的網(wǎng)絡(luò )。它實(shí)現了任何時(shí)間、任何地點(diǎn)及任何物體的連結，進(jìn)行信息交換和通信；實(shí)現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，達到人類(lèi)社會(huì )與物理世界的有機結合，使人類(lèi)可以以更加精細和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，從而提高整個(gè)社會(huì )的信息化水平。從現代信息技術(shù)角度看，信息獲取、信息傳輸、信息處理是物聯(lián)網(wǎng)應用的三個(gè)主要環(huán)節。相應地，物聯(lián)網(wǎng)體系架構主要由感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層構成。
國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺（以下簡(jiǎn)稱(chēng)基礎運營(yíng)平臺）是面向全國范圍、支持物聯(lián)網(wǎng)公共服務(wù)的信息基礎設施和綜合服務(wù)系統。它利用新的定位技術(shù)和終端技術(shù)，對目標體進(jìn)行位置和業(yè)務(wù)數據感知，利用現有通信手段對數據進(jìn)行匯總，利用數據融合技術(shù)、數據挖掘技術(shù)、大數據處理技術(shù)等對數據進(jìn)行綜合處理，將數據處理結果開(kāi)放給各種業(yè)務(wù)系統，從而完成目標體特征數據收集、傳輸、處理、服務(wù)等一系列過(guò)程。
1、基礎運營(yíng)平臺是物聯(lián)網(wǎng)應用的關(guān)鍵
物聯(lián)網(wǎng)屬于知識技術(shù)密集、物質(zhì)資源消耗少、成長(cháng)潛力大、綜合效益好的戰略性新興產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟社會(huì )全局和長(cháng)遠發(fā)展具有重大引領(lǐng)帶動(dòng)作用，受到各級政府、企業(yè)和研究機構的重視并得到快速發(fā)展。近年來(lái)，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在標準制定、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用拓展等方面均取得了一定進(jìn)展。在標準方面，我國物聯(lián)網(wǎng)標準體系已形成初步框架，并且是國際傳感網(wǎng)標準化四大主導國之一，在制定國際標準中享有重要話(huà)語(yǔ)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(lián)網(wǎng)概述”標準草案，于2012年3月30日經(jīng)國際電信聯(lián)盟審議通過(guò)，成為了全球第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)總體性標準。在技術(shù)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)芯片、無(wú)線(xiàn)智能傳感器網(wǎng)絡(luò )通信、傳感器終端機、微型傳感器、基于移動(dòng)通信基站的室內外精確定位等方面均取得重大突破。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已初步形成環(huán)渤海、長(cháng)三角、珠三角，以及中西部地區四大區域集聚發(fā)展的總體產(chǎn)業(yè)空間格局。在應用拓展方面，我國物聯(lián)網(wǎng)主要應用領(lǐng)域為智能工業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能醫療、智慧城市、智慧景區和智能環(huán)保等，其中，智能工業(yè)占比達到20%.基礎電信運營(yíng)商也已將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提升到戰略層面：中國移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)基地自建成以來(lái)，累計投資已達10億元，中國聯(lián)通和中國電信都已申請了物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用號段。
盡管我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展取得了一定成績(jì)，但仍存在著(zhù)一些問(wèn)題與制約因素影響著(zhù)其進(jìn)一步發(fā)展。例如，產(chǎn)業(yè)發(fā)展以政府驅動(dòng)為主，缺乏市場(chǎng)動(dòng)力；頂層設計亟待加強，缺乏統一開(kāi)放的國家級服務(wù)標準、基礎設施和基礎運營(yíng)平臺；物聯(lián)網(wǎng)芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控能力亟待進(jìn)一步提升；產(chǎn)業(yè)集中度低，產(chǎn)業(yè)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(dòng)我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展、促進(jìn)信息消費、開(kāi)創(chuàng )物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應用出發(fā)，當前加強頂層設計，加速統一的國家級服務(wù)標準建設和廣域室內精確定位基礎網(wǎng)絡(luò )建設，開(kāi)發(fā)室內地理信息系統，整合物聯(lián)網(wǎng)基礎數據資源，構建具有自主知識產(chǎn)權、天地一體、技術(shù)先進(jìn)、跨行業(yè)、跨區域、全國性運營(yíng)的國家級物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺具有特別重要意義。通過(guò)基于北斗衛星導航系統的國家級物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺建設與服務(wù)，可以形成北斗差異化競爭優(yōu)勢，促進(jìn)北斗系統產(chǎn)業(yè)化、規�；瘧�，推動(dòng)信息消費；推動(dòng)高精度位置服務(wù)創(chuàng )新，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合與應用拓展，加速物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市及相關(guān)戰略性新興產(chǎn)業(yè)廣度與深度發(fā)展；滿(mǎn)足商場(chǎng)室內導航、民生關(guān)愛(ài)、旅游出行等大眾服務(wù)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(wù)水平，等等。
2、物聯(lián)網(wǎng)不同層次需求與基礎運營(yíng)平臺的服務(wù)模式
政府、企業(yè)、個(gè)人（后二者可統稱(chēng)為大眾用戶(hù)）等不同類(lèi)型用戶(hù)對物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺的需求可以分為三大類(lèi)：對位置信息、溫濕度等物聯(lián)網(wǎng)感知信息的基礎數據服務(wù)需求；對用戶(hù)管理、接口管理、流量控制、計費收費等物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎服務(wù)需求；以及對消防救援、民生關(guān)愛(ài)等各領(lǐng)域具體物聯(lián)網(wǎng)應用的服務(wù)需求（見(jiàn)圖1）。
圖1
2.1 物聯(lián)網(wǎng)基礎數據服務(wù)需求及模式
物聯(lián)網(wǎng)基礎數據服務(wù)需求主要來(lái)自于應用相對單一、變動(dòng)不大、比較穩定、只需要某一方面數據即可滿(mǎn)足需要的領(lǐng)域，比如國土測量、城市規劃、航道測量等領(lǐng)域對高精度位置信息的需求，或移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應用對基礎位置數據、地理信息數據的需求。其服務(wù)模式如圖2所示。
圖2
2.2 物聯(lián)網(wǎng)應用基礎服務(wù)需求及模式
物聯(lián)網(wǎng)應用基礎服務(wù)需求主要來(lái)自于業(yè)務(wù)功能相對復雜、具有共性業(yè)務(wù)功能需求、適合于直接運營(yíng)或在二次開(kāi)發(fā)基礎上獨立運營(yíng)的行業(yè)和大眾領(lǐng)域。例如，包括交通領(lǐng)域對飛機、火車(chē)、汽車(chē)、船舶等運輸和交通工具的監控調度管理及信息服務(wù)；物流領(lǐng)域對倉儲貨物定位引導、貨物的遠程跟蹤、運輸過(guò)程中貨物流動(dòng)、溫濕度及安全性等狀態(tài)的監控；旅游服務(wù)領(lǐng)域的景區管理和自助導游；大眾領(lǐng)域的室內外無(wú)縫導航等。其服務(wù)模式如圖3所示。
圖3
2.3 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求及模式
物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺將選擇具有重要社會(huì )意義和良好經(jīng)濟效益的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)具體的物聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)系統，面向最終用戶(hù)提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，比如消防救援服務(wù)、老年人與兒童關(guān)愛(ài)、監獄及服刑人員管理等。其服務(wù)模式如圖4所示。
圖4
3、基礎運營(yíng)平臺的構成及核心
3.1 基礎運營(yíng)平臺總體框架
如前所述，國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺是利用新的定位技術(shù)和終端技術(shù)，對目標體進(jìn)行位置和業(yè)務(wù)數據感知，通過(guò)現有通信手段對數據進(jìn)行匯總，利用數據融合技術(shù)、數據挖掘技術(shù)、大數據處理技術(shù)等對數據進(jìn)行綜合處理，將數據處理結果開(kāi)放提供給各種業(yè)務(wù)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(wù)等一系列過(guò)程。國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)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(yè)務(wù)數據，以及各種專(zhuān)業(yè)領(lǐng)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(kāi)發(fā)建設室內定位技術(shù)和覆蓋網(wǎng)絡(luò )，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(lèi)業(yè)務(wù)數據；各種專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的數據，可以接入專(zhuān)業(yè)系統已有數據，例如空間遙感技術(shù)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(yè)務(wù)傳感器得到的數據匯集到物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)服務(wù)中心。
數據處理是用創(chuàng )新分析激活數據，利用數據融合技術(shù)、數據挖掘技術(shù)、大數據處理技術(shù)等對采集來(lái)的數據進(jìn)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(jià)值、有意義的數據信息。
物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)服務(wù)中心建有服務(wù)平臺，進(jìn)行數據接收、存儲、處理，管理自建業(yè)務(wù)系統和外接業(yè)務(wù)系統，通過(guò)門(mén)戶(hù)向最終用戶(hù)提供服務(wù)。
3.2 基礎運營(yíng)平臺總體技術(shù)框架
物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺由六個(gè)技術(shù)層而構成，分別是基礎設施層、傳輸層、基礎數據層、業(yè)務(wù)邏輯層、應用層和用戶(hù)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(diǎn)，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(yè)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(lèi)通信手段，包括地而光纖、地而移動(dòng)通信、衛星固定通信、衛星移動(dòng)廣播、地而移動(dòng)廣播、北斗短報文通信、通信專(zhuān)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等。
基礎運營(yíng)平臺總體框架圖基礎數據層對收集到的數據進(jìn)行整合處理和存儲，并向業(yè)務(wù)系統提供數據訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。數據內容包括平臺基礎數據、終端及傳感器基礎數據、用戶(hù)數據、業(yè)務(wù)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(shí)時(shí)交通信息數據等。
業(yè)務(wù)邏輯層控制基礎數據訪(fǎng)問(wèn)接口，對業(yè)務(wù)系統進(jìn)行接入管理；實(shí)現業(yè)務(wù)系統共性基礎功能；管理業(yè)務(wù)系統的數據訪(fǎng)問(wèn)權限和流量占用。比如，對不同用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的基礎數據的種類(lèi)和數量的控制、對各用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)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(yè)務(wù)功能的管理，等等。
應用層是指具體的應用系統，包括業(yè)務(wù)系統和業(yè)務(wù)支撐系統兩部分。業(yè)務(wù)支撐系統主要實(shí)現對外接物聯(lián)網(wǎng)運營(yíng)系統以及自建物聯(lián)網(wǎng)運營(yíng)業(yè)務(wù)系統的服務(wù)運營(yíng)的支撐，主要功能包括綜合營(yíng)業(yè)、綜合計費賬務(wù)、營(yíng)銷(xiāo)資源管理、數據采集應用等運營(yíng)支撐子系統；運營(yíng)維護、服務(wù)保障、分析優(yōu)化、系統管理、資源管理等綜合網(wǎng)管子系統；以及外部門(mén)戶(hù)和內部門(mén)戶(hù)等門(mén)戶(hù)子系統。業(yè)務(wù)系統有兩大類(lèi)，一是平臺自建的物聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)系統；二是外部合作伙伴以本平臺提供的業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)支撐能力為基礎構建的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)運營(yíng)系統。這些業(yè)務(wù)系統可以根據權限和合作模式的不同，調用平臺的物聯(lián)網(wǎng)基礎數據、通信能力、業(yè)務(wù)功能/邏輯模塊和業(yè)務(wù)支撐能力。
用戶(hù)主要分為政府用戶(hù)、行業(yè)用戶(hù)和大眾用戶(hù)，這些用戶(hù)可以是平臺的直接用戶(hù)，也可能是平臺外接物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)運營(yíng)平臺的用戶(hù)。
4、基礎運營(yíng)平臺建設及運營(yíng)設想
國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺建設和運營(yíng)中要注意遵循以下原則：
�。�1）政府引導，市場(chǎng)運營(yíng)。物聯(lián)網(wǎng)是國家重要的新興戰略產(chǎn)業(yè)，深層次的綜合應用具有跨區域、跨部門(mén)、跨所有制等特點(diǎn)，因此，在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的現階段，為了引導我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，需要政府高瞻遠矚，前瞻性地統籌規劃，制定物聯(lián)網(wǎng)基礎標準，推進(jìn)各地區、各部門(mén)物聯(lián)網(wǎng)建設中基礎設施建設與標準方面的統一協(xié)調性，以便于互聯(lián)互通達到更好的經(jīng)濟社會(huì )效益。同時(shí)，在應用與運營(yíng)層面上要以市場(chǎng)需求為導向，采取市場(chǎng)化運作方式，形成國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺建設與運營(yíng)的良性發(fā)展機制。
�。�2）依托北斗系統，統一標準。國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺要依托我國自主研發(fā)的北斗衛星導航系統來(lái)建設，在國家戰略安全上具有重大意義。同時(shí)，為了充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)無(wú)時(shí)無(wú)刻、無(wú)處不在的相互聯(lián)通，需要通過(guò)國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺建設對位置信息的采集、處理、服務(wù)等制訂統一標準。
�。�3）資源整合，共建共享。本著(zhù)共建共享原則，通過(guò)建設國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺打破各自為政、相互封鎖的陋習，把物聯(lián)網(wǎng)應用中的一些共性信息資源整合到同一個(gè)平臺上來(lái)，并采取市場(chǎng)化方式向各物聯(lián)網(wǎng)應用平臺提供開(kāi)放性服務(wù)，以求達到規模經(jīng)濟效益，為全國各地區、各領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)的均衡發(fā)展創(chuàng )造有利條件。
�。�4）統籌規劃，分步建設。國家物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺的整體設計要考慮到物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行統籌規劃，統一布署。物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)平臺建設大致可以分為兩個(gè)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(wù)能力，滿(mǎn)足行政管理和公益性物聯(lián)網(wǎng)應用需求，提升行政服務(wù)和公益服務(wù)效率。第二階段引入社會(huì )資金，進(jìn)一步完善平臺功能并提升性能，建成全國性運營(yíng)服務(wù)網(wǎng)絡(luò )，與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智慧城市等相結合，在全國范圍內面向不同類(lèi)型用戶(hù)提供物聯(lián)網(wǎng)基礎數據、應用基礎及物聯(lián)網(wǎng)應用等不同層次的物聯(lián)網(wǎng)基礎運營(yíng)服務(wù)。（圖標略）
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