时间:2023-08-07 17:05:32
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中图分类号:TP391.44 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 14-0000-01
Internet of Things Technology Applications and Problems Analysis
in the Mobile E-commerce Market
Teng Meiling1,2
(1.Ocean University of China School of Information Science and Engineering,Qingdao266110,China;2.Republic of China Shandong Maritime Safety Administration,Qingdao266002,China)
Abstract:This paper discusses the complex networking technology in its mobile e-commerce applications,namely mobile phones of things as things in the domestic application of emerging technology developments in the field,and analysis of the main things currently exist,such as mobile development strategy,the core technology,hardware compatibility,industrial applications and user needs and other issues.
Keywords:Mobile Internet of Things;Mobile E-commerce
一、引言
继1999年美国移动计算和网络国际会议首次提出物联网概念后,计算机行业开始将目光放在了物联网上。2009年美国奥巴马总统和总理分别提出“智慧地球”和“感知中国”的物联网相关战略,将物联网上升到了国家信息化战略的层面。物联网便受到了全世界极大的关注。其在移动电子商务市场的应用主要是指手机物联网,即为实现物体的智能化识别、定位、跟踪监控和管理等功能,借助手机终端和各种传感器技术,在约定协议下把物品与移动互联网连接起来,进行信息交换和通信,最终实现从人与物的信息交互向物与物的信息交换的转变。据调查,去年国内物联网产业市场规模为1900亿元,手机物联网市场规模为238亿元。艾媒预计,手机物联网市场投资前景巨大,2013年将占物联网的过半比例,至2015年物联网整体市场规模将达到9162亿元而手机物联网市场规模将达6847亿元。由此可见,随着物联网的迅速发展,手机物联网发展突飞猛进,其电子商务应用将会迎来爆发性增长。这正是本文讨论的时代背景和意义所在。
二、手机物联网的应用
在美国、欧盟日韩等地区,物联网在物流管理、交通监控、农业生产、智能家居等领域已经形成了一定的规模并在国家战略的推动下不断的向前发展。相较于发达国家和地区,我国的手机物联网产业尚处于起步阶段,其应用主要表现为:
(一)校园信息化管理。目前学生群体的手机普及率较高,又是容易尝试与接受新事物的年轻群体,因此手机物联网在校园管理的推广有天然的优势。例如中国电信首先推出一款基于物联网手机技术的“翼机通”应用,将饭卡、学生证、借书证、门禁卡等多卡合而为一,学生可以直接使用手机进出校门和实验室、食堂消费、图书馆借阅,还可以通过短信查询、短信预约、短信到期提醒等服务与图书馆无缝衔接,为师生提供了很大方便,也获得学生的欢迎。
(二)手机网络购物。随着网购市场的放大,手机用户群的增加,让网购商家看到手机购物市场的巨大潜力,以至淘宝网、京东商城、卓越亚马逊等已经纷纷搭建了自己的手机购物平台。但是手机屏幕相对较小,操作并不方便,还受制于手机上网速度。因此,手机购物必须将更多的购物流程后台化,而手机身份识别和图像识别等物联网特性成为了破解目前手机购物市场规模小的利器。广州闪购公司便是在这样的大环境下诞生的一家高科技信息服务企业,同时也是国内首家手机物联网网络购物应用的公司,其商业模式荣获2011中国手机物联网年度最佳商业模式奖和优秀应用前景奖两项殊荣。该公司专注于拥有自主知识产权的闪购码的系统应用开发,倾力打造闪购码物联网服务体系。基于闪购码,通过手机识别,为企业与消费者提供随时随地、点到点、快速精准的信息交互闪购码云服务的手机物联网购物应用。使企业的销售渠道无处不在,让中国9亿手机消费者愉悦享受突破时空限制的虚拟购物便利与传统购物体念完美结合。
(三)其他应用。手机物联网产业作为物联网世界的重要组成部分且正面临着飞速发展的历史机遇。以商务、安防、家居、电力、交通、医疗、物流等为代表的一些国民经济重点行业开始逐渐接受物联网概念,采用物联网相关技术和产品,应用于行业的生产、服务等各个环节。据报道意大利设计师Marco Vanella专门设计了一款名为“Motoworkr”的概念手机(由摩托罗拉公司制造),它集体温计、听诊器、血压计于一身,所有数据都显示在手机屏幕上,可以让医生随时进行诊疗。该手机还可与医院数据库连通,数据能即时传送到医院数据库当中。
三、手机物联网的发展问题
作为一个新兴产业,物联网才刚刚起步,其终端智能化、高度的传感应用还有一段距离,手机物联网更是如此。目前而言,国内手机物联网的发展主要存在以下问题:
(一)发展战略不统一。目前国内手机物联网产业明显缺乏一个明确统一的商务发展战略和路线图。作为战略性新兴产业,手机物流网尚处于发展初级阶段,战略的不统一意味着多个环节标准规范的不完善诸如商品标识、信息感知、信息传输、信息处理等等,这将导致整个手机物联网产业的混乱。
(二)核心技术需掌握。目前中国只有极少数企业拥有手机物联网商务核心技术。在全球RFID专利中,中国RFID专利申请量只有美国的6.5%,日本的45.7%。中国企业想在这一轮的信息浪潮中占据先机,就必须掌握核心技术,进行源源不断的创新。
(三)手机硬件不兼容。国内大部分手机都不是智能手机,不能安装必要的应用程序。要想实现更全面的互联,更透彻的感知,让所有机器设备形成更智慧的决策,必须要推广应用,让应用联系起来产生聚合效应,更重要的是统一终端接口,形成更有效的信息传输和智能控制。
(四)产业应用不完全。物联网应用主要涉及以二维码、RFID、读写器、传感器为主的感知层、以互联网、广电网和通信网的网络层和包括输入输出控制终端如手机等终端的应用层三层。国内手机物联网要走向整体成熟需要投入大量的资金和时间,并更换大量的设备。这也是这一产业所面临的对接难问题。
(五)用户需求待稳定。作为刚刚起步的新产业和新概念,用户对手机物联网的应用还不尽了解,更不要提接受度了。比如物流公司对货物跟踪的成本更为关注,如果成本过高,物流公司可能对物联网失去兴趣。定位导航、老人跟踪、家庭网关等技术推广更有待厂家进一步扩展市场,满足用户需求。
四、结语
据ITU描述,在手机物联网时代,我们通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度。尽管手机物联网在目前发展阶段存在各种问题,我们相信,随着各级国家政府和相关企业对此行业的重视,它会成为续互联网革命之后的又一次崭新的技术变革,进而引起企业间、产业间以及国家间竞争格局的变化。
参考文献:
[1]国际电信联盟.ITU互联网报告2005:物联网[R].2005
物联网就像一个巨大的吸盘,将整个世界纳入其中。没有人会清楚现在世界上究竟有多少事物具有物联网的特质。不过,从研究机构的各类报告,我们能预估物联网产业的庞大市场前景。
Gartner预测,2015年全球使用中的物联网设备或达到64亿,比2014年增加30%。到2020年实现物联网的事物数量将增长逾3倍,达到近210亿。另据CB Insights统计,过去六年中,迅速发展的物联网领域吸引了近75亿美元投资,发生近900起交易。2010至2014年期间,物联网初创公司吸引的投资金额翻番,交易数量由91起增至221起。研究机构 IDC则预计,物联网设备及相应服务的市场容量将从 2014 年的 6560 亿上升至 2020 年的 1.7 万亿美元,增长速度将随着接入设备的增加、带宽的增长及配套服务的成熟而加速。
麦肯锡的研究认为,基于未来10年中物联网采用率的范围、经济和人口趋势,以及技术的可能发展进程,预计在2025年物联网的经济影响价值可能在3.9万亿美元至11.1万亿美元之间。不过,实际影响将取决于一系列因素,包括降低技术的成本,以及消费者和工作人员的接受程度。通过使用物联网,工厂产生的潜在经济影响最高可达3.7万亿/年。潜在影响第二大的将会是城市,在该环境下,物联网应用在2025年产生的潜在影响价值可能高达1.7万亿美元/年。
值得关注的是,物联网对新兴市场的影响日益显著。Forrester的调查显示,事实上,在物联网应用方面,中国和印度的公司甚至比欧美同行还要领先。根据Forrester的数据,全球19%的公司已经在使用物联网产品和服务,31%则希望这样做。而中印两国已经有75%的公司已经开发或计划部署物联网应用,另有20%对此非常感兴趣。调查还表明,已经部署和计划部署物联网技术水平最高的行业是公共事业和电信公司、化学和石油天然气公司、以及交通公司。而对物联网技术的关注一般是在安全和监控、供应链管理、库存和仓库管理、客户订单监控等几个方面。
物联网发展的重点领域
行业应用仍然是物联网发展的重要领域。物联网多种技术手段,如传感、定位、标识、跟踪、导航等,可以实现动态、实时、无缝、全天候的监控,为行业实现精细化管理提供了有力的支撑,不仅大大提升管理能力和水平,而且能够改进行业运行模式,从技术的角度引发行业管理领域的革命,促使行业领域向着公平、开放、廉洁、高效、节约的方向发展。目前,物联网产业已渗透到城市治理、家居、交通、医疗、汽车、农业等众多领域。
1.智慧城市
物联网一个巨大的应用前景来自于智慧城市。智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。简单来讲,智慧城市涉及城市基础设施建设、城市治理、智能交通、城市安防等等我们生活环境的方方面面。
(1)城市基础设施
物联网主要应用在信息基础设施和城市基础设施中。如云计算平台与银行管理结合可以增强数据处理能力、储存能力以及数据可靠性。利用基于无线传感器网络的城市设施综合管理系统可以实时监测流量、水压和水质,对漏水情况及时进行处理。以韩国为例,其供水系统管道漏水率平均为14.1%。漏水率每降低1%,D个城市一年可以节约40万美元。仅靠此一项,韩国一个城市一年平均可以节约564万美元。城市智能电网能够通过先进的传感和测量技术、实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。随着物联网科技的发展,全球智能电网应用开始进入发展高峰期。2013年与智能电网配套使用的智能电表安装数量已超过7.6亿只,预计到2020年智能电网预计将覆盖全世界80%的人口。此外,智能建筑在城市发展中也具有巨大的市场潜力有待发掘。数据显示,2012年中国新建建筑中智能建筑的比例仅为26%左右,远低于美国的70%、日本的60%,市场拓展空间巨大。
(2)城市治理
我们认为车用、无人机、AR/VR用智能图像传感器将会成为未来5年的新增需求增长点,并预测车用摄像头的市场规模可由2016年58亿美元增长至2020年214.5亿美元,年均复合增速为38.6%;保守估计车用激光雷达可由2016年6亿美元增长至2025年80亿美元,年均复合增速33%;无人机用摄像头可由2016年1200万美元增长至2020年1亿美元,年均复合增速为35.4%。由于激光雷达成本过高,目前各种成像技术多以摄像头运用为主,但未来随激光雷达成本的降低,其在各个领域对摄像头的替代作用也将凸显。
MEMS传感器是智能传感器的未来,重点关注固态激光雷达
具有微米量级特征的MEMS传感器正逐步取代传统机械传感器的主导地位。初步估算MEMS(微机处理系统)智能传感器将会从2015年的115亿美元增长至2021年的200亿美元。摄像头技术应用比较成熟,3D成像、虹膜识别、手势识别是技术发展的主要趋势。激光雷达成本高昂,尚未实现商业量产,未来,为降低成本而取消其机械旋转结构的集成方式将会成为未来技术的突破口,应当重点关注能够实现固态激光雷达扫描的MEMS微振镜技术和光相控阵列技术。
溢价收购+高额融资,资本市场热衷激光雷达和无人驾驶
Mobile eye2014年在美上市,IPO当日募资8.9亿美元,后被英特尔收购,溢价达34.4%,以色列Luminar种子轮融资达3600万美元,以色列Oryx A轮融资1700万美元,美国Quanergy B轮融资9亿美元,中国禾赛科技A轮融资1.1亿元,无人驾驶和激光雷达,备受资本市场的追捧。
投资逻辑,未来市场可关注
硅基材料仍然是市场主流的智能图像传感器材料,但Luminar激光雷达所用的InGaAs材料具有更高的敏感性,或未来实现大规模应用,或对硅基材料有一定的替代性。
人工智能领域,专业化、集成化将会成为未来传感器模组的发展趋势,实现专业化的核心在于算法与功能的匹配,不同类型的传感器的集成,可使之功能互补,扬长避短。目前先进的算法被国外垄断,集成模式将会成为未来3-5年内中国智能图像传感器市场发展的主要趋势。
手机、PC行业的发展已相当成熟,AR、VR是市场热点。随各国对汽车ADAS系统的重视与推广,车用智能图像传感器将会是行业的新增长点。另外,无人机、车联网、智慧城市,也将会是行业未来的风口。
最后,从算法来看,嵌入式技术有更强的针对性,在解决本地问题具备优越性。人工智能领域的深度学习将成为业内主流算法,而大数据结合端对端的高速传输将会推进深度学习算法的实际应用。
我们认为车用、无人机、AR/VR用智能图像传感器将会成为未来5年的新增需求点,预计2020年摄像头市场规模达223亿美元,2016-2020年均复合增速为37%;2025年车用激光雷达市场规模可达80亿美元,2016-2025年均复合增速33%,且随激光雷达成本不断降低,其对摄像头的替代作用也将凸显。
一、智能图像传感器简介
国家标准将传感器定义为:能感受规定的被测量,并按照一定规律转换成为可用输出信号的器件或装置,通常传感器包括两部分:敏感元件和转换器。IEEE协会从最小化传感器结构的角度,将能提供受控量或待感知量大小且能典型简化其应用于网络环境的集成的传感器称为智能传感器。其本质特征为集感知、信息处理与通信于一体,具有自诊断、自校正、自补偿等功能。
目前智能传感器广泛应用于消费电子、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等领域。随着物联网、移动互联网等新兴产业的兴起,智能传感器在智能农业、智能工业、智能交通、智能电网、健康医疗、智能穿戴等领域,都有着广阔的应用空间。
智能图像传感器是能够捕捉和分析视觉信息,代替人眼做各种测量和判断的设备,由图像传感器和视觉软件组成,前者用于捕捉图像,后者用于分析“看到”的内容。典型的图像传感器可以分为:图像采集、图像处理和运动控制三个部分。它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术,涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。
根据感光器件的不同,图像传感器可以分为CCD和CMOS两种。两者都执行相同的步骤:光电转换——电荷累积——输出——转换——放大。
CCD成像仪主要由两部分构成:滤色器和像素阵列,微透镜将光线漏光到每个像素的光敏部分上,当光子通过滤色器阵列时,像素传感器开始捕获通过的光的强度,然后对光信号进行组合,统一输送到外部线路进行A/D处理。与CCD相比,CMOS是具有像素传感器阵列的集成电路,其每个像素传感器都有自己的光感传感器、信号放大器和像素选择开关。
智能传感器的实现结构主要有三种:非集成化实现、混合形式、集成化实现。按照智能化的程度,分别对应:初级、中级和高级形式。MEMS传感器是指采用微机械加工和半导体工艺制造而成的新型传感器。与传统的机械传感器相比,MEMS传感器具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点。从集成化的角度来说,MEMS传感器是智能传感器的未来。
目前最常见的智能图像传感器组件便是摄像头,已普遍应用于手机和可穿戴设备等消费电子,目前手机、平板电脑市场趋于饱和,未来无人驾驶、车联网、AR、VR、无人机等新兴智能领域将会成为智能图像传感器的新增需求点。在这些领域的主流传感器组件分别是:摄像头、毫米波雷达、激光雷达。其中激光雷达在探测距离、探测精准度、天气适应性和夜视功能方面具有极大的优势,将会成为未来高端成像设备的主流。
激光雷达的成像原理可简单概括为:激光雷达的发射模块发射出一束具有一定功率的激光束或者是光脉冲,然后经散射镜将光线散射出去,打到待探测目标面上;反射回来的信号由激光雷达的接收模块接收,经过内部的信号处理,结合强度像和距离像的融合,经显示设备输出待测目标的三维图像。
与相机图像不同,激光雷达可通过测量光线的飞行时间,测量物体距离。除此之外,相机的数据源单一,不可靠,虽具有完全360°的覆盖范围,但很容易被迎面而来的光线、黄昏或阴影中看不到东西所遮挡,无法区分远处的重要场景。以车用传感器为例,分别对比摄像头、毫米波雷达、激光雷达,三者之间的区别如下图所示:
二、智能图像传感器主要应用领域及市场空间
20世纪90年代末期,随着CMOS图像传感器工艺和设计技术的进步,市场份额不断扩大,近年来市场占有率已经超过90%,取代CCD成为主流。2016年CMOS的市场规模为103亿美元,三大巨头索尼(Sony)、三星(Samsung)和豪威(Omnivision)分别占比全球市场份额35%、19%和8%,合计占比62%,市场格局相对比较集中。
从区域市场的分布来看,根据Globle image sensor的预测,2012-2018年全球全球图像传感器市场规模同比增长率为4.35%,到2018年,市场规模可达106.6亿美元,增长主要集中在亚洲,中国将会成为最大的受益国。2012年北美、亚洲和欧洲和其他区域的市场份额分别为35%、34%、22%和9%,而到了2018年四大区域的市场份额分别为:27%、40%、18%和15%。
从下游应用领域分布来看,当前CMOS图像传感器主要应用于智能手机和平板电脑,占比下游应用70%左右。随着嵌入式数字成像技术迅速扩展,未来用于智能手机和平板电脑的CMOS的比例将会逐渐降低,汽车系统将成为CMOS图像传感器增长最快的应用,到2020年汽车行业传感器市场规模可增长至22亿美元,约占市场总额152亿美元的14%。2015年-2020年,汽车用CMOS全球销售额复合年增长率可达55%。
在汽车行业之外,未来2015-2020年间,安全监控领域可保持36%的年均复合增速,增长至9.12亿美元;医疗/科学应用领域可保持34%的年均复合增速,增长至8.67亿美元;玩具/电子游戏可保持32%的年均复合增速,增长至2.74亿美元;工业系统可保持18%的年均复合增速,增长至8.97亿美元。
从应用形式来看,CMOS传感器的主要应用为摄像头模组(CCD),2014年全球CCD市场规模为201亿美元,其中封装、AF(自动对焦系统)& OIS(图像稳定系统)供应商规模合计占比市场份额的72%,分别为72亿美元和72.5亿美元。根据Yole Développement预计,2020年CCD全球市场规模可增长至510亿美元,6年间的年均复合增速为16.8%,其中封装领域市场规模达225亿美元,年均复合增速20%;AF & OIS市场规模达155亿美元,年均复合增速13%。
目前手机、电脑用摄像头是摄像头模组下游应用的最广泛领域之一,未来随着无人驾驶技术的逐步推进,融合了图像传感器的车载摄像头以及激光雷达,作为ADAS的解决方案将会面临新一轮的增长,除了车感摄像头之外,无人机和机器人领域、以及增强现实(AR)和虚拟现实(VR)领域都将是智能图像传感器的新的市场增长点。
1. 汽车领域的发展状况
相比手机摄像头,汽车摄像头的进入壁垒更高,单价也是手机摄像头的八倍左右(车载摄像头价格在32美元(约合人民币197元)左右,夜视用车感摄像头更是高达上千美元。2016年ADAS的市场规模为105亿美元,根据Strategy Analysis预测,到2020年ADAS市场规模可达300亿美元,复合增长率可达24%。
随着ADAS市场的爆发,车用摄像头迎来了增长的风口,作为ADAS全景系统的重要组成部分,市场上主流的ADAS解决方案中,一辆车至少安装7个摄像头,按照安装的位置,分别分为:前视、后视、侧视以及车内监控四大部分。目前来看欧美国家的ADAS的市场渗透率较高,在8%左右,而中国的渗透率较低,为3%左右。且欧美各国近期都纷纷出台强制安装ADAS系统的政策,未来ADAS系统的渗透率将会逐步提高,相关机构预测到2020年全球新车ADAS系统的渗透率可达20%。
2005年-2015年,全球汽车产量由6593.4万辆增长至8967.8万辆,年均复合增速3%,预计未来仍以该速度增长,至2020年全球汽车产量可达1.04亿辆,由此预估车用摄像头的市场规模到2020年可达214.5亿美元,年均复合增速为38.6%。
ADAS系统是无人驾驶的基础,未来随着ADAS系统技术的不断成熟,无人车也将会进入爆发增长阶段。相比车感摄像头,激光雷达可以探测到更远的距离,对恶劣天气的适应性更强,因而成为无人车视觉系统的首选。根据激光雷达的激光发射器的数量不同,目前Velodyne Lidar无人车系统用激光雷达售价在7999美元-8.5万美元,未来随着激光雷达技术的不断发展,成本可进一步降低,对车感摄像头的替代效应也将凸显。
根据BI Intelligence预测,未来自动驾驶车辆(包括L1-L5)将会由2016年的50万辆增长至2025年的2200万辆,其中不包括能够实现L5的全自动驾驶车辆,达到L5级别的全自动驾驶车辆预计2025年之后将会出现。由于激光雷达的价格较贵,假设只有高自动驾驶车才会安装,目前高端车占比市场总量的4%左右,保守估计2017年到2025年车用激光雷达的市场规模可以由10.5亿美元增长至80亿美元,年均复合增长率在33%左右。
2. 无人机和机器人领域的发展状况
无人机和机器人有着极其广泛的细分市场,包括消费者无人机,自动驾驶车辆,招待机器人,远程呈现等,预计无人机和机器人业每年将新增至少10种应用,带来约10亿美元的收入。目前无人机和机器人传感器的市场规模为3.51亿美元,预计到2021年可增长至7.09亿美元,年均复合增速可达12.4%。
具体到智能图像传感器在无人机领域的应用,目前主要是以相机模组的方式,搭载在无人机上,作航拍或者地图测绘等需要成像的领域,2014年无人机出货量为45万台,市场规模约7亿美元,高盛预测,未来到2020年,无人机出货量可达780万台,市场规模可达33亿美元,出货量年均复合增速达60%。随着无人机市场的爆发,无人机用摄像头也将会迎来新增长,预计到2020年无人机用摄像头市场规模可达1亿美元,2013-2020年年均复合增速达35.4%。目前激光雷达成本较高,多用于测绘用无人机上,未来随着激光雷达技术不断成熟,成本不断下降,激光雷达在无人机市场的应用也将会越来越多。
3. AR(增强现实)和VR(虚拟现实)领域的发展状况
随着AR和VR的应用越来越广泛,该市场包括了音频、图像、存储器和处理器,几乎可以涵盖我们生活的方方面面。就近期而言,推动AR/VR发展的九大动力主要是:游戏、现场活动、电影娱乐、保健、不动产、零售、工业以及军事,其初始驱动力来源于个人消费。高盛预计2025年,AR/VR软件收入的60%将来源于个人,40%源自于企业和公共部门,而推动AR/VR的应用的三大动力主要是:用户体现、技术突破和内容的拓展。
相关机构预测2016年-2025年,AR/VR的市场规模可从40亿美元增长至800亿美元,年均复合增速可达40%,其中硬件规模可由20亿美元增长至420亿美元。在未来市场增长一般的情况下,AR/VR设备的出货量可由2016年的120万台增长至2020年的730万台,年均复合增速为57%。而在未来市场增长较好的情况下,AR/VR设备的出货量由2016年的840万台增长至2020年的7000万台,年均复合增速可达68%。
由市场和出货量我们可以估算出2016-2020年AR/VR设备的平均售价为2380美元/台,未来随着技术的不断成熟,价格将会进一步降低。保守估算AR/VR领域用摄像头市场规模由2016年8400万美元增长至2020年的7亿美元,年均复合增速为70%。
具有微米级特征的MEMS传感器正逐步取代传统机械传感器的主导地位,预计2021年,MEMS智能传感器市场规模可达200亿美元,2016-2021年均复合增速为9%。摄像头技术应用比较成熟,激光雷达尚未实现商业量产,未来可重点关注能够降低成本的固态激光雷达的实现方式。
三、智能图像传感器的技术现状及未来发展趋势
1.MEMS是智能传感器的未来
智能传感器的基本技术主要包括:功能集成化、人工智能材料的应用、微机械加工技术、三维集成电路、图像处理及DSP(数字信号处理)、数据融合理论(嵌入式数字成像技术),有两种设计结构,分别是:数字传感器信号处理(DSSP)和数字控制的模拟信号处理(DCASP),一般采用DSSP模式,通常至少包括两个传感器:被测量传感器(如图像传感器)和补偿传感器,传感信号经由多路调制器送到A/D转换器,然后在送到微处理器进行信号补偿和校正,测量的稳定性只能由A/D转换器的稳定性决定。
具有微米量级特征的MEMS传感器可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。因此,MEMS传感器正逐步取代传统机械传感器的主导地位,在消费电子产品、汽车工业、航空航天、机械、化工及医药等领域得到广泛的应用。
MEMS传感器的门类品种繁多,目前压力传感器、加速度计和陀螺仪是MEMS器件应用最广泛的器件,MEMS的市场总额为54.25亿美元,其中压力传感器、加速度计和陀螺仪合计占比约45%,随着各国对ADAS系统的重视,以及无人驾驶的爆发,未来汽车电子市场的增长将会成为驱动MEMS市场增长的主要动力。
Yole Développement预测,未来MEMS(微机处理系统)智能传感器将会从2015年的115亿美元增长至2021年的200亿美元,年均复合增速为9%,在相同时期,出货量的同比增长率达13%。
智能图像传感器涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域,主要分为硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统包含了处理器、存储器和控制器,软件系统主要包括各种驱动和算法。
目前较为先进的应用主要有:激光雷达、3D成像和传感技术、虹膜识别。
激光雷达的成像主要涉及以下几个主要部件:激光发射器——散射片——接收器——处理器——输出显示,其中关键部件在于激光发射光系统和接收光系统。
发射光系统中的激光器的输出波长因工作物质的不同而不同,根据工作物质(气体、光纤、半导体、自由电子、液体激光器)、激励能源(光泵、电激励、化学式)以及输出的波长(红外激光器、紫外激光器和可见激光器)可以对激光器进行不同的分类,目前主流激光器主要有:固体Nd:YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器等。
用于激光雷达系统的激光器的关键技术指标在于光波可探测的距离,对于激光雷达来说,激光器发出的光波越长,可探测的距离就越长,而光波长度不仅取决于光波本身的特性还取决于激光器的功率,一般而言,功率越高光波可探测的距离越长。
激光雷达接收器的作用在于将目标反射或者散射的激光回波信号转换为相应的电信号,主要由:接收光学系统、光电探测器、前置放大器、主放大器和探测器偏压控制电路构成。就接收器使用的材料而言,主要是IV族中的Si、Ge和III-V族的GaAs、InP等材料,但硅材料以其晶体完整性、大尺寸、优良的热学性能等以及硅微电子技术的成熟性等优势,广泛应用与目前的集成电路。但具最新消息,在Luminar公司即将推出的1000台性能优越的激光雷达(40阵列、探测距离可达200米),所用激光接收器为InGaAs接收器。相比硅基的激光接收器,InGaAs接收器具有更高的敏感性,但成本更高,未来随着成本的降低,将会有越来越广泛的应用。
除了有可以接收直线光的接收器之外,还有另外一种形式接受光信号的形式,即是Oryx独家开发的“相干光雷达系统”。不像激光雷达那样通过光电传感器来侦测光线粒子,该系统根据光的“波粒二象性”,以波的形式使用纳米天线来感知反射回来的信号(光)。
其原理是:用激光束照亮前方,用第二套光学仪器,将入射光导引到大量的微型整流纳米天线中。由于系统不需要机械镜面或一系列通道来引导激光、捕捉环境,只需要发出激光束来照亮前方,所以可大大降低成本。另外,系统所使用长波红外光被水吸收的比率很低,也很少受到太阳辐射的影响,所以不会在大雾或强光直射环境下失效。
激光雷达按有无机械旋转部件分类,包括机械激光雷达和固态激光雷达。根据线束数量的多少,又可分为单线束激光雷达与多线束激光雷达。而未来的发展方向将会从机械走向固态,从单线束走向多线束。
目前激光雷达迟迟没有大规模应用的原因在于组装和调试成本高,为了实现激光在水平视角的360°扫描,需要为激光雷达安装机械旋转装置,而降低激光雷达成本的根本手段便是取消机械旋转结构。方法一是:利用MEMS微振镜来控制激光的方向,把所有的机械部件集成到单个芯片,目前荷兰Innoluce公司正在着手这一技术的研发,预计2018年量产,成本不超过100美元。方法二是:完全取消机械结构,采用相控阵列的原理实现固态激光雷达。光相控阵列的原理是:采用多个光源组成阵列,通过控制各光源发射的速度和时间差,灵活合成角度,且精密可控的主光束,目前Quanergy公司的S3产品用的就是这一原理,成本可降低至250美元/台。
随着激光雷达技术的推进,微型化、低成本、高性能将会成为必然趋势,固态激光雷达也将会成为最终的激光雷达形式。全球现有的激光雷达的主要生产厂家,如下表所示:
3D成像能够识别视野内空间每个点位的三维坐标信息,从而使得计算机得到空间的3D数据并能够复原完整的三维世界并实现各种智能的三维定位。目前在高端市场如:医疗和工业领域的应用逐渐成熟,呈现出加速趋势,预计2018年在移动和计算领域将会有大量3D成像和传感产品面市,如:iPhone 8将采用前置3D摄像头、Kinect游戏配件和Leap motion手势控制器,3D成像技术将是解决人机交互的突破口。
目前主流的3D成像技术有三种:
(1)结构光(Structure Light)。具有特别结构的光投射特定的光信息到物体表面后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间,代表公司如:以色列PrimeSense公司Light Coding方案。Light Coding发射940nm波长的近红外激光,透过diffuser(光栅、扩散片)将激光均匀分布投射在测量空间中,再透过红外线摄影机记录下空间中每个参考面上的每个散斑,形成基准标定。标定时取的参考面越密,则测量越精确。获取原始数据后,IR传感器捕捉经过被测物体畸变(调制)后的激光散斑pattern。通过芯片计算,可以得到已知pattern与接收pattern在空间(x, y, z)上的偏移量,求解出被测物体的深度信息。
(2)TOF(Time Of Flight,飞行时间)。通过专有传感器,捕捉近红外光从发射到接收的飞行时间,判断物体距离。TOF的硬件实现方式和结构光类似,区别只是在于算法上,结构光采用编码过的光pattern进行投射,而TOF直接计算光往返各像素点的相位差。
(3)双目测距(Stereo System)。原理类似人的双眼,在自然光下通过两个摄像头抓取图像,通过三角形原理来计算并获得深度信息,目前的双摄像头就是双目测距的典型应用。
从技术角度来说,3D成像并不是近年才新出现的。自2009年微软基于3D成像的游戏体感交互设备Kinect已经有8年时间,而Google的Project Tango也提出了4年。3D成像已经过了技术基础期,即将进入长达5年以上的高速成长期。
虹膜识别是一种新兴的生物特征识别技术,通过采集虹膜图像,提取和比对虹膜纹理特征点之间的差别来识别身份,相比于传统的指纹、人脸等生物特征识别技术具有唯一性、稳定性和高度的防伪性等优势。对比其他生物测定技术只能读取13-60个特征点,虹膜测定技术可以读取266个特征点,准确率高达99.29%。虹膜识别技术的过程一般来说包含如下四个步骤:虹膜图像获取——图像预处理——特征提取——特征匹配。
虹膜识别系统自进入21世纪之后开始大量应用于安防、监控、特种行业身份识别等领域,但由于其硬件的笨重和算法的低灵敏度,并没有突破消费级电子市场。直到2015年5月,日本手机厂商富士通了全球首款限量产虹膜识别智能手机Arrows NXF-04G,才被人们认知。但相比目前的指纹识别,并没有得到广泛的应用,其原因在于以下三大挑战:虹膜算法,基于互联网的安全解决方案以及虹膜支付的生态建设。
同时,虹膜识别技术本身也存在着以下几点主要难题:图像难采集、睫毛和眼皮的遮掩、瞳孔弹性形变、头或眼球的转动带来虹膜旋转误差、戴眼镜的反光影响、不同摄像头设备带来图像质量的差异等。
3.融合智能传感器的ADAS解决方案(以Mobile eye为例)
ADAS即是汽车驾驶辅助系统,Mobileye ADAS在功能方面覆盖了安全增强、便利提高两个方面功能,详情如下表所示:
Mobile eye的ADAS系统主要有三大核心技术,分别是:传感器识别(Sensing)、高精地图定位(Mapping)和驾驶策略系统(Driving Policy)
(1)传感器识别包括车辆搭载的所有传感器设备:摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器等,所有这些传感器所收集到的信息,都将作为原始数据被传输到高性能电脑当中并加以分析,为车辆建立环境模型(environmental model)。
Mobileye的图像识别技术主要是基于EyeQ芯片技术的基础,研发单眼摄像头。EyeQ芯片是Mobileye的核心技术,具备异构可编程性,用来支持包括机器视觉、信号处理、机器学习任何以及深度神经网络的部署。从EyeQ5开始,Mobileye将会正式支持全自动驾驶标准的操作系统以及全套开源SDK用于开发者进行算法开发。Mobileye下一步布局三目摄像头识别以及传感器融合,完成360°全车周图像传感识别的覆盖。
(2)高精地图定位:用于帮助车辆在整个路径规划中精确定位,提供无人驾驶系统安全冗余,高精度地图的车辆定位精确度达到了10cm,远高于GPS的定位精确度。Mobileye推出道路体验管理系统(Road Experience Management, REM)——一个端到端地图和定位引擎。这个引擎包含三个主体:数据采集主体、地图整合服务器(云端服务器整合众包数据)、地图使用主体(无人驾驶车辆)。
中图分类号:F121.3 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 06-0127-01
一、小卫星产业
(一)国内外卫星概况。截止2010年7月1日,全球在轨卫星为3445颗,其中美国1084颗,独联体1432颗,日本125颗,中国88颗。在1985年-2000年的16年中,全世界发射各种类型的小卫星约660颗,占同期发射航天器总数的1/3强。到2020年,国内各类卫星需求量将达200颗左右,据有关部门调查结果:国内制造卫星能力每年制造8-10颗小卫星,不能满足市场需求,大约共有80颗左右缺口。
(二)我省研制小卫星的技术条件、社会效益、发展机遇。卫星工程产业是一个综合性、系统性很强的产业,需要结合光学、机械、电子、计算机、材料、化工、能源等多个领域的成果。利用小卫星产业作为产业龙头,可以带动我省相关产业的发展,形成以小卫星产业为中心的战略性新兴产业链条,开辟新的经济增长点,具有很好的发展前景。我省是一个农业大省,农业生产的安全十分重要。利用小卫星拍摄的遥感图像可以很好地监测我省农业生产状况,监控耕地使用状况,为农业生产提供可靠、高效的数据,促进我省农业的发展。国家发改委已把航天(民用)产业列新兴产业名录中。
(三)几点建议。一是抓紧机遇,将航天产业作为吉林省的战略性新兴产业的培育提到议事日程;二是直面航天产业体制和机制尚未完善的现实,积极探索、勇于打破束缚,走出一条发展民用小卫星产业的新路子;三是根据吉林省农业和工业建设的需要,提出民用小卫星研制、生产、运行、数据处理、数据分发等产业链条上各个部分的实际要求和可行性分析;四是积极寻求国家支持,在国家统筹安排下,把地方的优势充分发挥出来。
二、RFID电子标签产业
(一)RFID电子标签及用途。RFID电子标签系统由标签(阅读器、甸、天线)三部分组成。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可远距离识别高速运动物体,可同时识别多个标签,操作快捷方便。它广泛应用于防伪、生产流水线管理、仓储管理、销售渠道管理、贵重物品管理、图书管理、租赁产品管理、其他如物流及供应链、汽车防盗、航空包裹管理等。
(二)市场情况。RFID电子标签作为物联网的上游产品,物联网的快速发展为RFID电子标签提供巨大的市场空间。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等领域。
从2010中国国际物联网大会上了解到,物联网将成为全球信息通信行业的万亿元级新兴产业。到2020年前,全球接入物联网的终端将达到500亿个。我国作为全球互联网大国,未来将围绕物联网产业链,在政策市场、技术标准、商业应用等方面重点突破,打造全球产业高地。物联网是继计算机、互联网和移动通信后的又一次信息产业的革命性发展。物联网已列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围覆盖了各行各业。
RFID是物联网在感知层非常关键的技术,我国年RFID的销售额己达到了85.1亿,在全球排第三位,仅次于美国和英国。2010年中国RFID产业市场规模,可望突破100亿元,从“物联网”商机上看,未来将实现RFID千亿元产业市场规模。
(三)RFID电子标签相关产业链内容。RFID电子标签产业链包括标准制订、芯片设计与制造、天线设计与制造、芯片封装、读写设备开发、生产系统集成、数据管理软件平台及应用系统开发等方面。其中最关键环节是芯片封装技术,它的高低取决于封装设备的水平。封装设备技术复杂,需要多台高精准设备同时工作,涉及光学、精密机械、计算机、自动控制等技术,目前国内只有几家单位具备该设备的制造能力,市场缺口较大。
(四)几点建议。一是抓紧机遇,将RFID电子标签产业作为吉林省的战略性新兴产业的培育提到议事日程;二是整合资源,提前布局,对RFID电子标签产业进行系统规划,给予相应的政策和资金支持,促进其快速良性发展;三是根据国内外物联网快速发展的需要,提出RFID电子标签产业设备制造、标签生产、标签应用推广、数据软件等产业链条上各个部分的具体实施步骤;四是为RFID电子标签产业创造应用条件:高速公路/供热收费应用系统、大型超市物流仓储、汽车/药品生产线、银行信用系统等。
三、悬浮成像动漫产业
(一)悬浮成像原理、用途。悬浮成像系统是一项新颖多媒体演示系统,具有三维空间成像的功能,它能将实物或三维动画立体地成像在空间,使人们看到眼前栩栩如生的三维物体动画而不需要借助于任何成像介质或辅助工具。
支招大数据引领经济转型
《2015年中国大数据产业白皮书》显示,2014年中国大数据市场规模达到767亿元,同比增长27.83%,预计到2020年,中国大数据市场规模将达到8228.81亿元。大数据技术已经深入融合到金融、教育、医疗、农业、电信、交通等各个行业。大数据的充分挖掘和运用,将引领经济转型升级。
2016数博会5天时间,嘉宾学者八方论道,既有总结贵州大数据先行经验的热烈讨论,又有解读挖掘大数据应用价值的前沿观察。
“未来,以大数据为代表的信息技术驱动新一轮的工业化、城镇化和现代农业化,将会是经济新常态的最重要表现形式。”微软云计算中国区总监沈寓实这样理解大数据带来的发展动能,“革命性技术、商业模式和全新应用必将在大数据时代应运而生。这将为中国实现跨越式发展以及向‘中国智造’转型提供难得的战略机遇。”
今年2月,贵州获批建设首个国家级大数据综合试验区,在大数据领域赢得了先行先试的优势。对此贵州提出,将在数据资源管理与共享开放、数据中心整合、数据资源应用、数据要素流通、大数据产业集聚、大数据国际合作、大数据制度创新等方面开展系统性试验,充分挖掘大数据的商用、政用、民用价值,为贵州实现后发赶超培育新动能,壮大新实力。
今年第一季度,贵州大数据产业规模总量同比增长34.8%。去年一年,全省注册的大数据及其关联企业有2600多家。
“经济数据的快速攀升跟聚焦大数据产业是分不开的,这也从一个侧面证明贵州选择大数据产业是非常正确的。”第一视频集团董事局主席张力军认为,贵州下一步的大数据产业发展,最具挑战和价值的是数据挖掘和应用。解决好数据的分享、共享、收集、挖掘,应该成为贵州大数据产业发展的重要方向。
中国工程院院士倪光南表示,贵州以发展大数据产业实现经济增长,验证了“互联网+”所具备的三大优势:第一是人才优势,因为发展大数据,“贵漂”成为流行词。2015年,贵州已成为全国大学生流入地,在全国排名第七,贵州不仅让外地人才“漂”来创业,也拉动当地就业,培养本土人才;第二是市场优势,由政府主导打造的“云上贵州”,实现了部门间数据存储、共享开放和开发利用,实质上就是以开放的市场,让数据红利共享;第三是安全优势,贵州通过全国首部大数据地方法规确保大数据安全,无疑有先见之明。
探讨大数据提升政府治理能力
大数据时代是政府治理理念转型、治理模式创新、决策科学化、服务效能提升的重要历史机遇期。
数博会期间,大数据与政府治理创新成为与会嘉宾热议的话题。
全国政协委员、国家行政学院原副院长周文彰表示,中国经济社会进入重大转型期,国家治理面临前所未有的机遇和挑战,国家治理的开放性、多样性、复杂性程度越来越高,必然要求寻求更多、更有效的治理工具。未来,“数据治理”和“数据文明”是大数据时代国家治理的重中之重。
“在大数据时代,必须要打造整体政府、开放政府、协同政府和智慧政府,借助信息网络技术,云计算、大数据、物联网完全可以实现。政府治理引入信息化技术,将提升政府管理能力,提高社会治理水平。”国家信息化专家咨询委员会委员汪玉凯表示大数据将融入政府管理的方方面面。
北京邮电大学信息与通信工程学院院长刘韵洁则为众多嘉宾分析了不同的场景应用,“大数据在城市管理中应用广泛。在智能交通中的应用,可以让未来城市的交通更加方便快捷安全;在公共安全中的应用,可以有效避免自然灾害的发生。政府的数据开放有利于实现经济和社会的融合,带动社会创新。”
事实上,运用大数据提升政府治理能力,贵州已做出有益探索。2015年2月,贵阳市公安交通管理局启动“数据铁笼”行动――在每个交警身上配备了执法记录仪,一旦交警外出执法,必须开启。此举使每一个交警的个体权利行为,都被大数据全过程完整记录下来,让权力在阳光下运行。
2014年10月,贵州把分散在全省各个部门的数据统一汇聚到一个平台上,“云上贵州”系统平台开通运行,这也是全国第一个省级政府数据集聚共享的统一云计算平台。在“云”上,政府各部门实现数据共享、业务协同,使公共服务更加便捷、高效,真正实现数据多跑路,百姓少跑腿。
热议大数据助力大扶贫
贵州省明确在“十三五”时期围绕“守底线、走新路、奔小康”总要求,突出实施大扶贫、大数据两大战略行动。
大数据如何助力大扶贫?2016数博会期间,以“电商扶贫分论坛――触动农业思维”为主题的分论坛开坛论道。来自不同领域的专家建言献策,共论大数据助力大扶贫。
国家林业局信息办主任李世东以自己在贵州山区为时三天的调研开场。他在调研中发现,贵州有机绿色林产品资源丰富,但是由于交通不便,销售渠道不畅通,导致产品市场价值与商品本身的价值差距悬殊。
针对销售渠道不畅的问题,李世东认为新一代信息技术的出现,为扶贫工作带来了新的机遇,这个机遇就是电子商务。“电商扶贫,是精准扶贫的重要突破口。”李世东说,中国90%以上的贫困地区都在林区、山区、沙区,这90%的问题就是扶贫的关键所在。在这些地方具有林产品等资源优势,倘若通过电商的发展打破因交通不便带来的发展壁垒,帮助老百姓就地就业、就地创业、就地脱贫,在李世东看来,这是解决贫困的根本措施。
“电商+扶贫”是贵州省大扶贫战略行动的重要组成部分。贵州省扶贫办党组副书记、副主任王贵认为,高铁和高速公路的通达为贵州电子商务的发展创造了有利条件。
“移动互联网化、社交化、本地化,‘三化’结合将是农村电商扶贫最重要的基础。”赶街网总经理潘东明说,贵州农产品品质好,需求大,但销售链条呈碎片化,根本原因在于最基础的供应链管理没有做好。他认为农村电商竞争力尚小,升值空间大。“最先进的互联网工具能为弱势群体提供帮助,农村电商相对城市电商才刚刚开始。”潘东明说。
世界服务机器人――处于起步发展阶段
一、服务机器人前列国家:美日韩德法
数据显示,目前世界上至少有48个国家在发展机器人,其中25个国家已涉足服务型机器人开发。在日本、北美和欧洲,迄今已有7种类型计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。日前美国正在致力于将为军队伤病员开发的机器人假肢和小型无人侦察直升机等技术转为民用,欧盟最近启动全球最大民用机器人研发项目,到2020年将投入28亿欧元研发用于医疗、护理、家务、农业和运输等领域的机器人。在服务机器人领域,发展处于前列的国家中,西方国家以美国、德国和法国为代表,亚洲以日本和韩国为代表。
美国是机器人的发源地,美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位,其技术全面、先进,适应性十分强,在军用、医疗、家用服务机器人产业都占有绝对的优势,占服务机器人市场约60%的份额。
日本是机器人生产、研发和使用大国,一直以来将机器人作为一个战略产业,在发展技术和资金方面一直给予着大力支持。有报告指出日本在2006-2010年5年间为了攻克关键的服务机器人技术每年投入1000万美元用于研发服务机器人。近年来,巨大的老年护理市场需求促使企业竞相研发小型家用机器人。2013财年,日本政府拨款23.9亿日元,帮助24家企业开发和推广护理机器人。日本还计划至2020年,实现产业机器人市场规模翻番,扩大至1.2万亿日元(约合人民币732亿元),主要增量将集中在服务机器人。护理和医用机器人领域的市场规模也将达到1.2万亿日元,是现在的20倍。
韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业,把服务机器人作为国家的一个新的经济增长点进行重点发展,对机器人技术给予了重点扶持。
德国向来以严谨认真称世,其服务机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位:其开发的机器人保姆Care-O-Bot3遍布全身的传感器、立体彩色照相机、激光扫描仪和三维立体摄像头,让它既能识别生活用品也能避免误伤主人;它还具有声控或手势控制有自我学习能力,还能听懂语音命令和看懂手势命令。
法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列,而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。法国政府一开始就比较重视机器人技术,大力支持服务机器人研究计划,并且建立起一个完整的科学技术体系,特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。
二、市场规模:增速快,空间广阔
1.当前服务机器人市场销量:增速快
根据IFR2013年世界服务机器人统计报告,服务机器人2012年总销量为301.6万台,总销售额为46.2亿美元。其中个人/家用服务机器人销量为300万台,环比上升20%,总销售额为12亿美元;专业服务机器人2012年总销量为16067台,环比增长2%,销售额为34.2亿美元。
专业服务机器人:1998年至今,专业服务机器人累计销量已超过12.6万台。专业服务机器人2012年总销量为16067台,比2011年的15776台增长了2%,而2012年销售额为34.2亿美元,环比略降1%。其中军用机器人销量为6200台,约占总销量40%;场地机器人销量为5300台,占销量比例33%;医用机器人销量1308台,环比上升20%,占总销量8%;物流用途机器人1376台,环比上升11%,占专业服务机器人总量比例9%,销售额为1.96亿美元。在专业服务机器人中,医用和物流用途机器人是增长潜力最大的两类专业服务机器人。
个人/家用服务机器人:2012年销量约为300万台,环比上升20%,总销售额为12亿美元。其中家用机器人销量约196万台,销售额6.97亿美元,环比上升53%;娱乐机器人销量约为110万台,环比上升29%,销售额为524万美元;残障辅助机器人销量为159台,环比上升2%。其中家用服务机器人和娱乐机器人大致占97%的市场份额,残障辅助机器人市场份额很小,目前覆盖十分率低,但潜力大,因为当前许多国家正在运作此类项目和计划以推广残障辅助机器人的技术和使用率。根据中科院的研究分析,个人/家用服务机器人发展的三大趋势是与人合作、以手机作为处理核心以及可以接通云服务的机器人,目前四大研究热点是教育娱乐、公共安全、信息服务以及智能家居。
2.未来预估服务机器人市场:500亿美元级别
IFR报告预期,从2013年到2016年,全球工业机器人市场将以年均6%的速度增长,中国是这一增长趋势的领跑者,年均增长率达15%。根据marketsandmarkets的报告,2011年全球服务机器人市场规模为183.9亿美元,到2012年增长到207.3亿美元,计2012-2017年全球服务机器人市场规模复合增速将达到17.4%,到2017年达到461.8亿美元。对于专业服务机器,IFR预测2013-2016年估计有94800台专业服务机器人会得到安装使用,销售额达171亿美元。其中军用机器人销量约达28000台;场地机器人中的挤奶机器人销量估计为24500台。两者占总专业服务机器人销量55%。
对于个人/家用服务机器人,IFR预测2013-2016年估计会有220万个人/家用机器人得到销售。其中家用机器人销量估计为1550万台,销售额达56亿美元;娱乐机器人为350万台;教育类机器人300万台;残障辅助机器人估计为6400台。随着相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破,小型家庭用辅助机器人大幅度降低生产成本,将在2020年之前形成至少累计416亿美元的新兴市场;另一方面虽然残障辅助机器起步还是很慢,但可预测未来20年会有高速增长。
三、中国服务机器人的发展:起步慢机会大
智能服务机器人是未来各国经济发展的有力支柱之一,国家不断提高对机器人产业的重视度,中国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》把智能服务机器人列为未来15年重点发展的前沿技术,并于2012年制定了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》支持行业发展。
中国的服务机器人市场从2005年前后才开始初具规模但中国在服务机器人领域的研发与日本、美国等国家相比起步较晚,与发达国家绝对差距还比较大,但相对起工业机器人而言则差距较小。因为服务一般都要结合特定市场进行开发,本土企业更容易结合特定的环境和文化进行开发占据良好的市场定位,从而保持一定的竞争优势;另一方面,外国的服务机器人公司也属于新兴产业,大部分成立的时候还比较短,因而中国的服务机器人产业面临着比较大的机遇和可发展空间。
目前,中国的家用服务机器人主要有吸尘器机器人、教育、娱乐、保安机器人、智能轮椅机器人、智能穿戴机器人、智能玩具机器人,同时还有一批为服务机器人提供核心控制器、传感器和驱动器功能部件的企业。
四、国际服务机器人行业知名企业及中国领先科研机构
国际服务机器人行业知名企业代表列举如下:美国iRobot公司、R emotec公司、德国宇航中心、德国机器人技术商业集团、德国KUKARoboterGmbh公司等等。中国服务机器人行业领先科研机构列举如下:湖北省智能机器人重点实验室、北航机器人研究所、南开大学机器人与自动化研究所、上海交大机器人研究所和哈工大机器人实验室等等;服务机器人行业领先企业列举如下:广州中鸣数码科技有限公司、沈阳尤尼克斯机器人有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、盟立自动化科技(上海)有限公司及上海未来伙伴机器人有限公司等。
医用机器人――第三代外科手术时代
一、行业概述:医疗行业的新兴增长点
从传统的开刀手术到机器人手术,人类历经了近3个世纪。18世纪80年代,维也纳外科医生Billroth首次打开病人腹腔,完成了首例外科手术。这种传统的开刀手术被称为第一代外科手术并一直沿用至今。20世纪80年代,以腹腔镜胆囊切除术为标志的微创手术取得突破性进展,在许多领域取代了传统开刀手术,称为第二代外科手术。进入21世纪,手术机器人得到开发并迅速投入临床应用,被认为是外科发展史上的一次革命,也预示着第三代外科手术时代的来临。
医用机器人是一种智能型服务机器人,它能独自编制操作计划,依据实际情况确定动作程序,然后把动作变为操作机构的运动。随着发达国家进入老龄化,医疗、护理和康复的需求增加,同时由于人们对生活品质追求的提高,使得医疗不管在质还是量都得满足更高水准的要求。另一方面,医护人力相对缺乏,医用机器人作为新兴医护手段具有巨大的发展潜力。
1.医用机器人用途广泛,医疗卫生智能化
医用机器人集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域,在军用和民用上有着广泛的应用前景,是目前机器人领域的一个研究热点。根据IFR的分类,医用机器人归属于专业服务机器人,其自身可以分为四个类别,诊断机器人、外科手术辅助机器人、康复机器人及其它。医用机器人用途主要为用于伤病员的手术、救援、转运和康复,是医疗卫生装备信息化、智能化的重要发展方向之一。尤其是外科手术机器人,医生透过它所提供的灵巧操控、精准定位以及术前规划,可以使得病患手术伤口减小、术后迅速恢复正常生活等,达到精准性和微创性两大优点。
2.医用机器人市场:单位价值最高的专业服务机器人
目前,全世界已有33个国家、800多家医院成功开展了60多万例机器人手术,手术种类涵盖泌尿外科、妇产科、心脏外科、胸外科、肝胆外科、胃肠外科、耳鼻喉科等学科。
根据国际机器人联盟的2013年的机器人统计报告,2012年全球医用机器人销量为1308台,同比增长20%,占全部专业服务机器人销量的8%,市场规模约为60亿美元。其中外科手术辅助机器人销量为1053台,环比上升6%,总销售额达14.95亿,占医用机器人销售额的44%。医用机器人是单位价值最高的专业服务机器人,每台医用机器人(包括附件和零部件)售价可达150万美元。
虽然当前医用机器人普及率还很低,并且安装的大部分是发达国家,但摩根的近期的一个调查研究中问及外科医生们未来他们会在自己在手术中多高频率的使用医用机器人,数据表明美国的外科医生们认为未来3-5年里医用机器人在手术中的使用率会迅速上升到一个比较高的层次,约占50%,医用机器人市场潜力巨大。IFR预测在未来的4年里,医疗机器会以每年19%的速度增长,2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元。
二、中国医用机器人的发展:技术有所突破,挑战与机遇并存
1.总体水平:整体水平低,普及率低
医用机器人在中国现在还处于整体水平技术低下发展缓慢的阶段,与发达国家差距巨大,缺乏研究医用机器人的人才和技术。中国目前还没有成型的规模化医用机器人产品,中国机器人网上列出的医疗机器人除了上海硅莱实业有限公司生产的便携式牙科治疗机之外都是小型机器人部件,而便携式牙科治疗机的功能简单,价格低下。
但在国家的支持下,中国的医用机器人也取得了一定的突破,2013年11月,哈工大机器人研究所研制的“微创腹腔外科手术机器人系统”,通过了国家“863”计划专家组的验收。这一手术机器人的出现意味着进口达芬奇手术机器人技术垄断的打破,中国将加快实现国产微创手术机器人辅助外科手术机器的开发。2014年3月由妙手机器人科技集团和天津大学合作研发的“S妙手”机器人首次用于临床为3位患者进行了胃穿孔修补术和阑尾切除术。与此同时,许多高校和企业也正在把医用机器人研究开发作为重点课题项目进行合作,其中,胃镜诊断治疗辅助机器人系统研制就是十二五国家科技支撑计划课题,由博实股份主导,为解决胃肠道疾病治疗过程中的及时止血难题,以提升中国先进医疗装备的创新及产业化。
目前中国医用机器人的普及率和使用率低下,截止直觉外科公司2014年第一季度的统计报告,中国只安装了25台达芬奇机器人,而台湾、韩国及日本则已经安装了20、44以及178台达芬奇机器人。而根据世界银行2014年1月公布的人口数据,大陆人口分别是台湾、韩国及日本的58倍、27倍和10倍。虽然中国目前医用机器人使用率和普及率低下,但这也反映出中国医用机器人的市场潜力巨大。许多企业比如博实、新松机器人都在公司的产品规划中加入了医疗机器人开发的战略布局,而国际企业也针对中国市场扩大产能。比如2013年安川在中国常州新建工厂进行了产能扩张并计划推出一款针对中国市场的康复机器人。
2.中国医用机器人有其刚性驱动因素,市场规模可达亿级
医用机器人会是中国医疗工具和手段的前沿发展方向,驱动其发展的因素有:对各种疾病诊断和治疗的巨大高端技术需求、老龄化对老残辅助和护理的社会压力以及高素养医护人员的缺乏导致的供需矛盾。
医用机器人与传统人工技术相比有许多技术优势,具有精细化智能化微创化的特点,可以更精确地诊断症状,科学分析病理,降低人工操作失误,并可以减少患者在手术过程中的痛苦,使患者恢复的速度加快。医用机器人在中国经济持续高速发展进入更高层次的时候必定替代一部分传统的人工技术。
目前中国已成为世界上人口老龄化速度最快的国家之一。2012年的数据显示,未来5年中国超过60岁的老人将达到1.49亿人,占总人口的11%,占世界老龄人口总数的五分之一,中国在可预见的未来对于养老护理的需求极大;另外,中国的残疾人总数巨大,2013年已经与德国总人口数相当,对残障机器人和康复机器人的需求总量大。
中国是一个发展中的人口大国,医生和护士人数相对于人口基数十分缺乏,根据世界银行2014年公布的数据,中国每千人的护士仅为世界人均量的0.46,占日本的0.4,占美国的0.15;中国每千人的医生人数仅为日本的0.79,仅为德国的一半。因而医护人员的不足引起的供需矛盾使得医用机器人的发展具有更多的动力。
在这些驱动因素的促进下,中国未来的医用机器人发展市场巨大,根据IFR预测,2013至2016年的4年里医疗机器人会以每年19%的速度增长,2016年全球市场规模估计会增长到119亿美元。而中国作为服务机器人的高速增长部分,按目前中国市场占外科直觉公司的销售比例估计,2016年中国的医疗机器人会达到0.97亿美元的市场规模。
3.国内重点医用机器人公司/研究机构:医疗技术商业化有待提高
随着医用机器人技术的不断突破和发展,从2005年开始中国有一批重点高校科研医院单位及研究所在研究医用机器人系统并取得了一些小成就,比如哈工大的微创腹腔外科手术机器已经成功被专家验收,天津大学的妙手机器人在今年3月份开始临床使用;同时,随着医用机器人商业化市场化的可能性愈发明晰,已经有部分企业正在生产或者打算进军医用机器人细分行业,其中就包括机器人领先企业的博实股份和新松机器人。
家庭智能机器人――智能物联网时代家庭的核心终端
一、行业概述:物联网时代的家用智能机器人
随着智能技术的发展,在21世纪的头十年物联网已经开始和互联网一样引人注目。物联网这个名词最初由1999年美国麻省理工学院提出,即通过信息传感设备把用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网技术将会引起现有产业的大洗牌,而智能机器人正是在新一轮发展中极具前景的产业,未来一定是机器人的时代,家庭智能服务机器人就是物联网时代家庭的核心终端。
家庭智能机器人是指为人类服务的智能机器人,主要从事家庭服务,包括维护、保养、修理、运输、清洗、监护等工作,家庭智能机器人被定位为智能物联网时代中家庭物联网的核心信息中枢,具有人性化交互、运动化控制和组件化成长的特性。按照应用范围和用途的不同,家庭智能机器人分为电器机器人、娱乐机器人、厨师机器人、搬运机器人、不动机器人、移动助理机器人和类人机器人。
二、市场规模:世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代
家用智能机器人被认为是未来最具发展潜力的新兴产业之一,美国研究公司(ABIResearch)的统计,2012年全球消费的智能家庭机器人产品总额已经达到16亿美元。IFR预测2013-2016年估计会有2200万台智能家庭机器人得到销售。其中家用机器人销量估计为155万台,销售额达56亿美元;娱乐机器人为350万台;教育类机器人300万台。随着相互学习与共享知识云机器人技术获得重大突破,小型家庭用辅助机器人大幅度降低生产成本,将在2020年之前形成至少累计416亿美元的新兴市场。世界经济增长引擎即将由IT进入RT时代(Roboticstechnology)。
日本是世界上机器人开发和研究最发达的国家之一,2010年家庭智能机器人产量为4万台,约占全世界50%;韩国也在积极开发家用机器人,2010年个人服务用机器人产值为1717亿韩元,韩国政府计划到2020年让每个韩国家庭都拥有一个能做家务的机器人。而中国家用智能机器人产业规模尚未形成,缺乏大型支柱企业,也没有形成有影响力的品牌,仅占全球机器人市场的4.5%。目前的状况是,中国家用智能机器人的电机、驱动器、减速器等关键部件主要靠进口,国产性能较差。
三、家庭清洁机器人:最成熟的智能家庭机器人
家庭清洁机器人是指能够进行家庭家务自动智能清洁的机器人,是集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体的机器人。吸尘机器人是智能移动机器人实用化发展的先行者,其研究始于20世纪80年代,而德国凯驰2006年生产的Rc3000是世界上第一台能够自行完成所有家庭地面清洁工作的清洁机器人,其内置有光电传感器和芯片控制,包含四种清洁程序,当遇到障碍时,会随机改变一个角度然后继续直走,直到遇到新的障碍物,会自动回到充电站完成充电和垃圾处理的任务,同时能够根据用户设定的信息来控制机器人完成相应的操作。家庭清洁机器人目前主要分为两个分类,一种是扫地机器人,一种是拖地机器人(包括干洗和湿洗)。智能扫地器是一种配备了微电脑系统的吸尘器,是靠吸力打扫卫生的,能够按照人们的设置自动智能地清洁房间的某一特定部分或全部并完成自动充电,适合几乎所有的地面,包括地板、地砖、地毯及部分地毯;拖地机器人则在使用中会用到水,一般靠喷水后再吸水来清洁家庭清洁机器人市场发展:历史短,发展迅速。家庭清洁机器人21世纪的新产品,但在其短短十几年的历史里却有着迅猛的发展,许多国家已经涉足并开发出家庭清洁机器人,其中前沿的国家主要有美国、德国、日本、瑞典及韩国等。
智能吸尘机器人是一个巨大的市场,随着经济水平和技术的提高,扫地机器人将会替代更多的传统型扫地设备,2013年数据统计,在家庭扫地市场上,北美市场为22亿美元,机器人占18%;欧洲、中东及非洲地区(EMEA)市场达25亿美元,机器人占20%;环太平洋与日本(APAC)市场为22亿美元,其中机器人占16%。
扫地机器市场具有巨大的潜力,增长势头强劲。13年家庭扫地机器人市场规模大于12亿美元,过去三年复合增长率达21.8%。扫地机器人对传统扫地设备的替代率不断提高,13年占扫地设备市场18.1%。
四、中国清洁机器人发展:渗透率低下
1.总体水平:渗透率低,生产规模小
从美国iRobot公司2002年成功研发吸尘机器人Roomba开启家用服务机器人时代开始,随着国内生活水平的提高,扫地机器人逐步进入中国。但扫地机器人在中国渗透率低下,有部分企业已经涉足扫地机器人的研发设计和销售,但生产规模小,市场潜力还未得到开发。
由于城市化水平还不足够高、国内收入差距巨大以及传统文化的影响,中国家庭清洁大部分还是采用传统的普通吸尘器设备或者人工清洁方式,扫地机器人渗透率十分低下。目前家庭服务机器人年销售额已经近10亿,但是沿海城市的产品渗透率刚达到5%,内地城市为0.4%,而美国家庭已经达到16%。相对比其他家用电器,洗衣机的渗透率已经几乎达到100%。扫地机器人渗透率低下的另外原因是扫地机器人价格相对而言比较昂贵,农村家庭和许多城市家庭还消费不起,但可估计,随着生活水平的继续提高,扫地机器人的渗透率会慢慢提高。
2.中国家用机器人驱动因素:人力成本提高及收入上升
位置服务发展的“一波三折”
然而,这么红火且看似有着大好前途的东西在中国似乎还欠点火后。2001年5月,北京移动在GSM网上基于CELL-lD(粗精度定位)推出国内首例LBS服务。中国移动在2002年11月首次开通位置服务,如移动梦网品牌下的业务“我在哪里”、“你在哪里”、“找朋友”等。之后,中国联通、中国电信和中国网通等央企也纷纷跟进。但市场反应冷淡,很长一段时间都无人问津。此后在近4年的时间里,我国的LBS发展始终处于非常缓慢的增长阶段。
2005至2007年曾被誉为“中国LBS年”的高速发展年,事实却让业界再次失望。LBS市场并没有出现人们想象中的“井喷”需求,甚至算不上有“收获的惊喜”。宄其原因,主要是技术发展缓慢和业务开展进度缓慢,电信运营商和导航终端厂商及手机厂商投入精力有限,市场反应冷淡,用户需求不旺,且服务不被认可直接影响了后续推广和新业务与功能的开发。
2008年以后,随着中国3G网络部署提速与电信重组的完成,GPS手机大力推广,用户对位置服务的认知度开始提高,我国位置服务的发展环境趋于良性,以中国移动、中国电信为代表的电信运营商积蓄力量服务市场,从而带动了相关市场的发展与竞争,中国的位置服务业务进入市场成长期。更为重要的是,随着3G时代的到来,巨大的市场需求极大推动了国内LBS市场的发展。如在城市规模扩大和交通路线延长的背景下,人们驾车出行或者搭乘公交、地铁时对定位、导航的需求不断增长。同时,基于LBS的社交、电了商务、游戏等增值服务层出不穷,也给了广告土、商家和用户更多使用LBS的理中。
当下,我国的LBS用户数呈爆发式增长。据中国行业咨询网的研究显不,2012年LBS个人市场规模达到36.78亿元,同比增长135%;2013年我国个人LBS业务市场规模将达到70亿元,行业LBS业务规模将达到64亿元。
LBS商业模式频频创新
相较于社区网络告诉人们“我是谁”,微博告诉人们“我关心什么”,LBS则告诉人们“我在哪里”,这种功能是其他移动应用无法做到的,所以LBS才有生存的空间,地理位置服务才红遍了整个移动互联网产业链。而尉绕移动位置的各类应用和服务,不仪能使用户获得基础的地理位置相关服务,还可以很好地实现基于社交网络的“沟通、分享”,电了商务的“吃、喝、玩、乐、购”以及新闻、交友、信息甚至各类移动搜索的应用等等。
现阶段,国内的LBS市场曰渐火爆.各类的LBS可行模式大放异彩。其中,“LBS+商务社交”模式将位置服务与社交网络深度整合起来,其基于LBS的地理位置,利用在同一地点参与的共同属性,实现与更多人的互动、交流和交换电了名片,并保持长期的线上联系,维护关系;“LBS+生活信息服务”结合,打破了传统的信息结构,自动识别地理位置,完全按地点展不信息,让用户获取信息更简单,更容易锁定H标;而“LBS+优惠券”模式则同步了实时周围的优惠、打折券,使用者通过签到或把此信息推荐给好友等方式均可获得优惠券的使用权,等到商家处消费时,只要展示给商家已获得的消费券即可。
以大众点评网为例。这个用创始人的话说是“吃出来”的网站一开始只是做点评,模式也不为业界看好,最大的困扰就是盈利模式。直到2006年,大众点评网定位为做电了优惠券、关键词推广及后来的团购等方式才算找到了明晰的路。这一“LBS+020”的模式被称为是“消费半径上的精准营销”,首先按用户位置推荐相关信息,增加用户个性化的定制功能,能够让其一目了然地找到周边感兴趣的信息。而一旦用户觉得体验不错,就会很容易形成回头客,此时就带来了口碑营销的附加价值。“020加上LBS,绝对让大众点评如虎添翼。”大众点评网董事、资深副总裁龙伟如是说。
现下,LBS似乎成了21世纪互联网行业的标配,不断改变着我们的生活。但不管是互联网行业的大佬还是刚刚进入到互联网行业的新秀,在而对LBS这个领域时都没有绝对的优势,只能摸索着前进。
位置产业规模将突破千亿元
(二)初步建立了河南农业大数据采集、加工处理与预警服务平台。搭建了农业大数据采集体系,对重要农产品生产、自然灾害、重大动植物疫情等的监测预警和应急防控,整合农产品生产数据和主要批发市场流通数据,采集农产品主要产地生产、气象、交通等数据,形成农产品供应趋势预测,定时价格指数与市场风险预警信息。
(三)整合“河南农业信息网”门户网站,建成一个“河南农业综合业务信息平台”。以《河南省人民政府办公厅关于印发河南省政务信息系统整个共享实施方案的通知》(豫政办〔2017〕116号)为依据,按照“统一领导、统一规划、统一建设、统一管理”的原则,以构建“大网站”、建设“大平台”、融通“大数据”为抓手,从全局上和根本上解决政务信息化建设“各自为政、条块分割、烟囱林立、信息孤岛” 的问题。依托我厅“河南农业信息网”门户网站,将分散、独立的厅直属各单位网站统一整合为一个门户网站。建成一个“河南农业综合业务信息平台”,将厅直属各单位工作人员使用的政务业务信息系统接入“河南农业综合业务信息平台”,在不改变其应用形式的基础上,共享数据库出口,提取有效数据,完成政务信息系统整合,推动厅直属各单位之间政务信息系统互联互通和数据共享,为分析研判、信息获取提供方便。
(四)开发建设互联网+现代农业综合服务平台。2018年中旬,初步完成全省益农信息社管理平台、运营服务平台、第三方资源整合平台的研发调试,并完成已建的村级益农信息社的数据导入与SAAS服务。
在2018-2020年重点任务为:
(一)运营益农信息社。运营益农信息社主要做好以下4方面工作。
1.建立“政府+运营商+服务商”三位一体的推进机制。按照政府引导、市场化建设、专业化运营的思路,创新运营模式,培育壮大产权清晰、权责明确、诚信守法、有经济实力和运营活力的建设运营企业,健全政府与运营和服务企业的合作机制,三方合力推进信息进村入户。为农民提供免费或低价服务;服务商负责提供各类商业服务和通道服务,通过扩大市场规模获得收益。
2.开展四类服务。完善信息进村入户公益服务,应用12316三农服务热线、信息服务平台等渠道,精准推送农业生产经营、技术推广、政策法规、村务公开、就业等公益服务信息,协助开展农技推广、动植物疫病防治、农产品质量安全监管、土地流转、农业综合执法等业务。完善信息进村入户便民服务,开展水电气、通信、金融、保险、票务、医疗挂号、惠农补贴查询、法律咨询等服务。完善信息进村入户电子商务,开展农产品、农资及生活用品电子商务,提供农村物流代办等服务。完善信息进村入户培训体验服务,开展农业新技术、新品种、新产品培训,提供信息技术和产品体验。
3.培训信息员。每个村级益农信息社至少有1名有文化、懂信息、能服务、会经营的村级信息员。由各县(市、区)农业部门委托运营商对村级信息员集中培训,主要依托现有教育培训体系、电子商务进农村综合示范县农村电商培训体系和应用新型职业农民培训、农民智能手机应用技能等培训项目,通过网络电视、电脑、智能手机等信息传播媒介,建立“上门培训+集中培训+网络培训”的多元化培训模式,对村级信息员分区域进行培训。
4.增强益农信息社持续运营能力。探索可持续的商业模式,依托运营商、服务商,拓宽经营服务内容范围,通过提供政策、技术等公益服务和培训体验服务聚集人气,通过代缴费、小额取款、物流代收等便民服务获取适当收益,并开展网店建设装修和运营推广,应用线上、线下相结合的渠道资源开展产销对接、农产品上行等业务,提高信息员自身收入。
(二)管理运营网络体系。省农业厅将会同有关部门制定建设运营、资源共建共享、风险防控、延伸绩效考核等方面的制度规范,指导全省各省辖市、县(市、区)有力有序有效开展工作。同时,研究制定益农信息社管理办法,建立益农信息社登记、备案及管理考核制度,建立信息进村入户服务规范,明确公益服务职责、商业服务内容及标准、法律责任,加强网络和信息安全防护能力建设,有效防控技术风险、经营风险和法律风险,确保信息进村入户工程安全规范推进和运行。
中图分类号: U298.3 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)15-147-3
1 RFID电子封锁概述
RFID一次性电子封锁产品是一次性安保产品,具有成本低、体积小、存储信息容量大、全方向读写、识别距离长及存贮时间长等特点,并具有定位及长期跟踪管理优势,与互联网、通讯技术有面结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。RFID是继PC、互联网和无线通信之后的第四次的信息技术革命,是21世纪最有发展前途的信息技术之一[1]。主要应用于海运集装箱一次性封锁、航运包裹、石油天燃气化工管道节点管理、银行钱袋与票据袋管理、快递邮政包裹、电力电表、水厂水表封锁管理、采矿下井工人管理、物流管理、农业生产管理、公共信息服务行业、防伪防盗等领域。
在物流行业,主要应用在于部分自动识别与数据采集(AIDC)技术中,特别是目前发展最快的快递行业中的自动分拣系统,大量的包裹通过自动分拣系统传输带,通过读写设备可自动分出包裹的去向,然后包裹自动从流道中分拣出来,电子封锁在包裹袋中,可在任一方向被读写设备识别。传统条形码打印、条形码识别技术由于信息存贮量有限,随着RFID技术的发展,越来越多的领域采用RFID电子封锁,以此来不断降低RFID成本。
RFID的自动识别与数据采集技术(AIDC)主要解决货物与信息之间的匹配关系,在各类实物在存贮、运输过程中,随时可以掌握物流的整个过程,使物流链变得透明化、信息安全化。目前,RFID是自动识别与数据采集AIDC领域最热门的技术,射频技术是利用无线电波对记录媒体进行读写,射频识别的距离可达几十厘米乃至几十米,且根据读写的方式,可以输入数千字节的信息,同时,还具有极高的保密性。
2 国内外研究现状和发展趋势
RFID最早发明于1948年,并首先应用于第二次世界大战,通过安装在飞机上的RFID标签和阅读器发送和接受无线射频信号,来分辨敌我双方飞机。到了70年代,美国政府通过Los Alamos科学实验室,将RFID技术转为民用,并应用在物品跟踪管理上[2]。从90年代开始,RFID正逐步应用在邮包跟踪、机场行李及乘客跟踪、仓储管理、存货控制、健康护理、物流供应链管理等领域[3]。随着RFID硬件技术的不断改进与完善,RFID设备的体积越来越小,成本也越来越低,其应用领域将更为广泛。RFID技术与互联网、通信等技术相结合,以产品电子编码(Electronic Product Code, EPC)和无线射频识别(RFID)为核心在互联网之上构造“物联网”,可以在全球范围从根本上改变对物品生产、运输、仓储、销售等各环节物品移动监控和动态管理[4]。为了使RFID在全球进行推广应用,国际上已成立了一个标准化组织EPC global[5],提出了基于RFID的应用体系架构,制定全球统一标准来保证供应链各个环节信息的自动识别。各大软件厂商也在其产品中提供了支持RFID的服务及解决方案,如Sun EPC网络[6]、SAP-自动识别基础设施[7]、Oracle传感服务器[8]、IBM Websphere服务器[9]、Sybase RFID解决方案[10]、微软的RFID中间件[11]等。
当前,国家众多企业中,信息化水平尚处于较低水平,阻碍RFID电子封锁的应用。RFID电子封锁作为一种信息技术手段,其主要功能是快速、精准地采集数据。采集数据后,须经过进一步的对比分析处理,才能达到提高效率、降低总成本的作用。即,RFID电子封锁的应用,需要相应的企业信息化达到一定的水平,使RFID电子封锁系统与该企业的erp、CRM等信息集成在一起,才能充分发挥作用。
我国产业供应链发展尚处在初级阶段,也阻碍了RFID电子封锁的实际应用。与西方国家的企业相比,由于在技术和管理方面的弱势地位,况且我国大多企业之间更多的是在竞争,而非合作。价格成为竞争的主要手段,这就造成众多制造业利润率维持在相当低的水平,整个产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。然而,RFID技术只有在整个供应链上协调实施,才能完全实现信息的透明和分享,充分发挥其作用。此外,RFID电子封锁的另一个主要好处,是可以大幅度减少人工成本。如沃尔玛RFID每年为可为其节省数十亿美元的成本。
随着,中国企业信息化的发展,RFID电子封锁的应用将由点到面,延伸至各个领域。而RFID电子封锁D的实施成本,必然伴随RFID的推广而逐渐降低。在具体应用层面,也将会从托盘或整箱的货物跟踪逐渐扩展到单品货物跟踪的水平。从产业供应链的角度看,国家倡导的产业升级,鼓励众多企业多多生产高技术、高附加值、高利润产品,而RFID将会在整个产业升级中发挥用武之处。
RFID电子封锁主要由耦合元件及芯片组成,其基本原理就是通过内置天线和射频天线间实现通信。从原理与结构分析,整个电子封锁中的两大主要元件是“芯片与内置天线”,国外对RFID电子封锁的研究也集中在这两大项上面。
通过对SoC片上系统的不断研发与实际应用领域的飞速扩张,RFID电子封锁的研发将朝着体积更小、储存信息容量更大、读写速度更快、穿透性强非可视识别、对高速移动目标识别能力强、可同时多目标识别、能够嵌入GIS(地理信息系统)、gps(全球定位系统)、BD2(北斗2号卫星定位系统)、GLONASS(格洛纳斯卫星定位系统)芯片进行定位与实时跟踪,应用领域多样化的新兴高科技产业群发展。到2011年RFID电子封锁的全球市场规模将达1100亿美元,国内占比8.5% ,并且2011年到2015的市场规模年均复合增长率在17.83%以上。 3 应用或产业化前景
RFID一次性电子封锁技术,依据单元技术与系统集成并重、产业投入与市场培育并重、企业运作与政府推动并重、技术创新与标准制定并重、自主研发与国际合作并重的原则,以实现RFID一次性电子封锁产业自主、健康和可持续发展。
随着RFID技术融入到电子封锁行业,显示出巨大的发展潜力与应用空间。近年来,国家相继颁布了试运规定与技术政策,加大了对RFID电子封锁产业发展政策支持力度。实际应用领域也从“天津港基于RFID的集装箱陆运作业流程改造项目”、“上海港中美集装箱电子封锁国际航线应用项目”拓展到“五粮液酒防伪电子封锁项目”、“沃尔玛将全部货物上的条形码标签改为RFID封锁”多元化领域。
2011年RFID电子封锁的全球市场规模将达1100亿美元,国内占比8.5% ,并且2011到2015年的市场规模年均复合增长率在17.83%以上。
随着,互联网+的发展,RFID电子封锁技术将会得到更广泛的应用,RFID一次性封锁产品的种类将越来越丰富,电子封锁、读写器、系统集成软件、后台服务等都将取得新的进展。
4 技术路线及方案
本项目将采用吸收与创新并用、理论分析与实验验证相结合的方法,充分利用前人和自己以往的相关研究成果,综合天线技术、信号处理、计算机技术等多学科的积累,并将结合现代物流、仓储等特定的领域和应用背景来研发低成本RFID电子封锁,提高成果的实用价值。
RFID电子封锁是由RFID芯片和天线组成,利用电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。电子封锁中存储一个唯一编码,其地址空间远远高于条码所能提供的空间,因此可以实现单品级的物品编码。当RFID电子封锁进入读写器的作用区域,就可以根据电磁反向散射耦合原理在天线两端产生感应电势差,并在芯片通路中形成微弱电流,如果这个电流强度超过一个阈值,就将激活RFID电子封锁芯片电路工作,从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作。系统组成如图1所示:
RFID电子封锁是研究将RFID芯片、天线与附着的封锁介质三者之间的匹配技术,以及电子封锁加工过程中的一致性技术。主要为仓储与物流配送管理,通过条码在生产加工及商店供应链中建立可追溯系统。在物流作业中,电子封锁记录货品信息。条码系统能清晰的获取物品的各类信息,包括当前位置、名称、储运情况等等,为用户查询提供全面、可靠的信息。
5 电子封锁应用后的作用及意义
在电子封锁自主创新技术研发的基础上,保持RFID天线最优化设计,完善电子标签嵌入式的封装工艺,降低生产成本,满足市场需求;建设产业基地,加快产业链形成,提升电子封锁产品在国际中市场竞争能力。
方便信息的更新,满足客户需求,电子标签则可重复修改、删除、新增RFID卷标内储存的数据。
电子封锁的运用成为各企业维护知识产权及打击假冒伪劣商品重要防范措施重要手段。由于RFID存储的是数据信息,可设置密码保护,从而提高了数据传输的安全性,避免在物流环节中流入的大量假货而损害知名品牌。
在快递行业自动分拣系统中运用RFID电子封锁技术,实现对包裹的跟踪与定位监管,加强通关监管水平,提高通关效率。
大大降低物流运输成本,电子封锁通过GPS全球定位系统,采用有源RFID技术、GMS通信技术的GPRS/SMS业务、GIS技术、计算机网络和数据库等技术,在货物状态发生变化时实时将状态变化发生的时间、地点以及周围的环境信息传输到货主或管理人员的机器上去,电子封锁甚至能够在损害行为发生时提供即时求救信号。提高货物运输的安全程度和透明度,将使综合运输成本大幅降低。
带动电子、信息等行业的发展,不仅提高产品的高端技术水平,也提高了国民经济整体效益。一方面,可催生新的行业发展,带动就业。另一方面,可为企业培养新的业务增长点,减低成本,从而提高企业的整体经济规模。
参 考 文 献
[1] 李战怀,聂艳明,陈群,等.RFID数据管理的研究进展[J].中国计算机学会通讯,2007,8(8):50-58.
[2] Finkenzeller K. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification. John Wiley and Sons, 2003.
[3] Harrop P. RFID in the Postal Service. MoreRFID, 2005.
[4] Ye J, Wang Z,Pan X. Research on production procedure real-time supervisory control technique in rfid-based circumstance. Journal of Advanced Manufacturing Systems, 2008, 7(1): 81-84.
传统信贷不适应家庭农场融资发展。不同于小农家庭和雇工农场,家庭农场主要是从事农业规模化、集约化、产业化的新型农业经营体,在成长壮大过程中其融资需求逐步向规模化、综合化、特色化转变,传统信贷模式由于信贷准入门槛高、融资配套服务体系缺失、风险管控要求严等原因已经无法满足家庭农场融资发展需求,家庭农场融资需求活动遭遇传统信贷制度性、机制性、主观性等因素的严重制约,传统信贷服务成效并不显著。
互联网金融与家庭农场的契合性分析
家庭农场积极融入“互联网+”的变革
在互联网创新浪潮的推动下,互联网以终端用户为中心,以价值创造为主线,迅速渗透到各行各业,给传统农业带来一系列化学反应,催生“互联网+家庭农场”的发展新机遇。
互联网+新型农业组织。互联网在与农业结合中创造新的价值,改变传统农户分散、交易成本高、信息不对称的洼地,重构原有农业经营模式,改变产业市场者行为,倒逼农业生产的集中化发展,促进农业向生产自动化、精准化、可追溯性的家庭农场转型。
互联网+新型产业链。家庭农场以客户为中心借助互联网对市场、产品、技术、资源等信息的广泛收集和专业分析,重塑整个农业产业链,升级农资销售模式以电商模式销售优势释放市场效应,聚集消费群体,扩大市场规模,以优质的农产品、低廉的销售渠道和完善的售后服务,增加市场红利。
互联网+新型农业金融。互联网对家庭农场新型经营模式的生产、流通、交易、融资的各个环节进行改造,以互联网信息采集能力以及大数据分析能力提升生产运营效率,以高额流入的预期收益吸引更多的社会资本注入,形成家庭农场的互联网金融服务模式。
互联网金融契合家庭农场融资需求
家庭农场经济组织经营运作特征直接决定其金融需求数量、期限、用途、内容等特点。新常态环境下,融入互联网思维的融资服务新模式在目标定位和技术条件上具有鲜明的电子化、信息化、在线化、便捷化的特征,契合家庭农场融资需求。
资源集聚满足规模化资金需求。区别于自给自足的传统小农家庭,家庭农场多是在集中租赁的土地上以专业化、规模化以及标准化生产的方式进行大规模的生产经营,规模经济效应明显,融资体量相对较大。受资源动员能力、经营管理能力和风险防范能力的限制家庭农场往往不被传统金融机构所优先考虑,互联网金融以集聚效应产生与传统金融相匹敌的市场新能量。一方面,开拓服务渠道。另一方面,资源配置去中介化。
成本低廉保证周期性资金周转。农业生产的周期长,农产品需求弹性小,生产的周期性和季节性决定家庭农场在不同的时间点上应收应付账款同样表现出周期性特征,承担着高额的资金周转成本。互联网金融一定程度上代表着边际成本递减的趋势。
数据技术规范多元化资金管理。市场经济环境中,家庭农场兼具农业生产与市场经营的双重主体身份,资金用途与需求内容呈现出多元化需求的特点。互联网金融的大数据应用与信息处理技术在解决传统的家庭农场资金管理以及风险管理上优势突出。在资金配置上,互联网金融企业联合电子商务平台、第三方支付等组织,将互联网大数据资源、搜索引擎技术与金融咨询、在线服务等金融专业技术相互融合,通过清单式筛选准确核定家庭农场新技术的研发与新品种的投入需求,为季节性闲置资金寻找保值增值服务的短期理财业务,规范家庭农场资金使用。在风险管理上,互联网金融借助互联网数据挖掘技术,利用交易记录、买家评价、交易价格等代表性指标,识别不可控制性因素所引发的突发性事件以及连锁性风险,通过公开违约和降低评级信息等方式,增加违约成本,有效控制金融风险。
创新家庭农场互联网融资模式的措施
家庭农场是实现专业化生产、规模化经营、社会化运作、市场化竞争的新型微观经济组织,其资金需求特征与融资现实决定有必要打通互联网渠道。基于家庭农场的基本界定,准确把握融资需求特点,利用互联网思维从思维、客户、产品、渠道、风控、科研等方面推进融资服务模式的改革创新,实施更直接和更具针对性的支持措施,对于突破家庭农场融资发展瓶颈至关重要。
发散思维,开拓思路。在创新渠道发展的时代主题下,互联网思维以其穿透力推动传统金融改革,利用互联网思维分析家庭农场融资发展的内外部环境,思考变革融资模式思路,是未来金融支持家庭农场融资发展先导理念。
分类核定,框定等级。家庭农场融资行为的市场性需要依据市场规律运作,因为发展程度参差不齐,所以首先需要厘清家庭农场所属的层次。根据农业部门认定标准,严格框定准入条件,按照家个体所处的行业类别、经营规模、劳动力数量、经营成效等有重点分层次的制定互联网融资服务方案。首先,核实基本情况。其次,认定行业类型。再次,核定经营情况。最后,核定资金情况。
优选客户,提质增量。在家庭农场互联网融资体系中客户是维系生存发展的基础与最重要的战略资源,提高家庭农场线上金融的使用率重在发挥互联网用户思维优选客户,深度挖掘农业龙头企业以及上下游潜力农场,夯实强大的客户基础创造规模效应。
线上线下,升级产品。在激烈竞争的同业市场上,产品是金融机构参与竞争的根本命脉,根据家庭农场所处的行业门类,线上线下同步联动,全面升级特色金融产品,满足家庭农场生产设施投入高的特点。第一,以信息技术为基础工具,以网络系统为基本载体,加大对家庭农场融资需求的分析研究,突破传统抵质押融资模式,开发适应互联网金融特点的线上产品。第二,明确区分线下融资路径的拓展工作,按经营规模提供大额信贷资金支持。
多重手段,管控风险。从金融供给的角度看,金融风险的管控必是根据具体产品类别的现状进行,抓住家庭农场互联网融资特点进行风险控制是增强稳定性的重中之重。第一,客户准入上,加强对家庭农场所处行业门类、产品质量、价格波动、市场行情等情况的全面把握,重点审查交易流程、销售方式、交货方式、付款周期等,防范集中性的自然风险、行业风险、市场风险等。第二,信用评价上,突破传统的推荐评价,在考察单笔家庭农场线上融资业务的自我清偿力的同时还需要将融资项下资产、资金使用、交易对手运营状况等指标纳入信用评价体系,防止交叉传染性风险。第三,操作管理上,消除传统系统操作过程中信息推送有限的弊病,打通与龙头企业、家庭农场个体的信息对接端口;通过互联网大数据技术收集、整理、分析包含龙头企业上下游客户的经营指标以及财务指标,提高线上金融风险预警能力。第四,风险分担上,与龙头企业签订合作协议,按照比例交纳保证金建立线上风险资金池,明确补充机制以及违约责任;鼓励融资性担保机构优先为参加银行制度保险的家庭农场主体提供融资担保,共担风险。
加大研发,推新增智。发展家庭农场互联网融资并非简单的将传统信贷嫁接于互联网之上,在互联网融资模式发展的潜力就在于不断更新换代的信息技术与研发水平。构建家庭农场互联网金融服务体系重在商业银行、龙头企业、家庭农场个体、第三方平台、政府等信息对接系统的配套研发开发。