物联网工程发展趋势范文

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Abstract: along with the development of technology, the world is entering from the Internet era the era of the Internet of things. In the era of Internet of things, electromechanical integration itself is changing. This paper from the network perspective, the core technology of mechanical and electrical integration of the overview, forecasts the development trend of electromechanical integration technology.

Keywords: Internet of things; electromechanical integration; key technology; development trend

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、引言

物联网又称传感网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮[1]，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术。世界各国均将物联网作为国家发展战略，以此提升经济发展。

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，使得机械设备的动力、信息处理与控制等部分的功能呈现自动化、智能化状态[2]。

机电一体化技术是物联网时代的支撑，伴随着物联网的不断发展和推进，机电一体化的核心技术和发展趋势也会发生相应的变化。

二、机电一体化的核心技术

1、机械技术[3]，是机电一体化的基础。机械技术不仅要考虑如何与机电一体化技术相适应，而且要利用新材料、新技术、新工艺从改善性能、减轻质量、缩小体积和提高精度等几方面考虑，为机电一体化提供性能优良的机械平台。

2、信息处理技术，为进一步发展机电一体化，必须信息处理技术和机械技术相结合，使设备具备数据采集、数据存储、数据处理、智能决策等功能。提高设备的数据处理速度、可靠性、抗干扰性及兼容性等问题就必须依赖信息处理技术。

3、传感器技术，传感技术也是物联网的核心技术之一。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

4、系统集成技术，即在系统工程科学方法的指导下，从系统和客户的角度出发，将若干功能模块集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，连接成为一个完整可靠经济和有效的整体，使之能资源共享、协同工作，达到整体性能最优。

三、机电一体化发展趋势

进入21世纪以来，随着电子技术、网络技术、微电子技术发展，社会发展日新月异，现在社会正从互联网时代进入物联网时代。物联网给我们构建了一个十分美好的蓝图，正如“智慧的地球”中所描述，在未来，通过物物相联的庞大网络实现智能交通、智能安防、智能监控、智能物流以及家庭电器的智能化控制[4]。在物联网时代，机电一体化也必将呈现特殊的发展趋势。

第一，智能化。智能化就是将计算机技术有效应用到机械设备中，使机械设备可以按照程序命令进行运作。除了生产机械设备向着智能化发展，机电一体化技术应用的另一个方面---机器人，也在向着更加智能化方向发展。随着机电一体化技术智能化的发展，机器人将会被赋予人的行为，其行动也将更为灵活，还可以有思维能力，比如逻辑判断，自我决策能力等[5]。

第二，M2M（Machine to Machine）。伴随着智能化，M2M是机电一体化的重要发展趋势，它是机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。也就是说，设备被赋予了更多的“思想”和“智慧”，且不是独立的个体，而是相互联系的有机体，机器会根据既定程序主动进行通信，并根据所得到的数据智能化地做出选择，对相关设备发出正确的指令。

第三，绿色环保。环保化的机电一体化技术主要体现在产品在设计、生产、包装、使用，甚至销毁过程中，都要尽量提高对资源的利用率，减少对环境的污染，保证产品的使用效率。其特点是,资源利用率最高、污染最小（或无污染）、可循环使用。绿色环保不仅是技术发展的需要，也是人类可持续发展的需要[6]。

四、结束语

本文介绍了物联网时代下机电一体化的核心技术及发展趋势。机电一体化是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。在信息技术快速发展的今天，机电一体化也有了新的内涵和发展趋势。在当今世界上，机器设备的数量至少是人的数量的4倍，故机电一体化的发展会有更广阔发展前景，而且机电一体化的发展也必然促进经济发展和社会变革。

参考文献：

[1]物联网白皮书.工业和信息化部电信研究院.2011.

[2]刘庆民.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].科技致富向导,2011,(12).

[3]胡家华.机电一体化技术的应用及其发展趋势[J].中国高新技术企业,2011,(21).

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2011年10月19日，赛迪顾问《中国物联网产业地图白皮书（2011年）》和《中国集团企业信息化战略研究（2011年）》在京。作为工业和信息化部电子信息产业发展研究院的直属研究机构，赛迪顾问在综合调研和实证研究的基础上撰写完成了《中国物联网产业地图白皮书（2011年）》和《中国集团企业信息化战略研究（2011年）》，前者介绍了中国物联网产业的发展背景和现状，概括了物联网产业区域布局及特点，总结了其发展趋势，并提出了面向产业发展的对策建议；后者分析了中国集团企业创新发展现状，预测了未来集团企业信息化发展趋势，提出了集团企业信息化架构和信息化发展策略，为集团企业推进信息化建设提供参考。

《中国物联网产业地图白皮书（2011年）》显示，中国物联网产业已初步形成环渤海、长三角、珠三角，以及中西部地区等四大区域集聚发展的总体产业空间格局。长三角地区物联网产业发展主要定位于产业链高端环节，从物联网软硬件核心产品和技术两个核心环节入手，实施标准与专利战略，形成全国物联网产业核心与龙头企业的集聚。环渤海地区的关键支撑技术研发实力强劲、感知节点产业化应用与普及程度较高、网络传输方式多样化、综合化平台建设迅速、物联网应用广泛，并已基本形成较为完善的物联网产业发展体系架构。珠三角地区则围绕物联网设备制造、软件及系统集成、网络运营服务以及应用示范领域，重点进行核心关键技术突破与创新能力建设、着眼于物联网基础设施建设、城市管理信息化水平提升，以及农村信息技术应用等方面。中西部地区的湖北、四川、陕西、重庆、云南等省市依托其在科研教育和人力资源方面的优势，以及RFID、芯片设计、传感传动、自动控制、网络通信与处理、软件及信息服务等领域较好的产业基础，构建物联网完整产业链条和产业体系，重点培育物联网龙头企业，大力推广物联网应用示范工程。

《中国集团企业信息化战略研究（2011年）》显示随着市场竞争日益全球化，集团企业普遍采用围绕产业链进行相关专业化发展、拓展多元化融资渠道、重组整合等方式提高国际资源整合能力，内部管理复杂程度急剧增加。

正值“十二五”开局之年，赛迪顾问的《中国物联网产业地图白皮书（2011年）》和《中国集团企业信息化战略研究（2011年）》，对中国物联网产业及集团企业信息化发展的现状进行了详细梳理，并对其发展趋势进行了科学分析，为国家和地方的物联网产业空间布局与宏观决策，及各类集团企业信息化战略提供了参考，成为政府、企业、投资机构深入了解中国物联网产业和企业信息化、把握产业发展趋势的重要资料。

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【关键词】传感器 技术发展 应用趋势

中国传感器的市场近几年一直持续增长，增长速度超过20%，传感器应用四大领域为工业及汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品专用设备。目前我国从事传感器的生产和研发的企业已经多达1700多家，所生产的产品覆盖工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、资源开发、海洋探测、环境检测、安全保卫、家用电器、医疗诊断、交通运输等领域。传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。随着科技的发展，传感器也在不断的更新发展。传感器的市场规模也将在市场需求额推动下大幅增长。据预测，未来几年，中国传感器市场规模在物联网、智能化浪潮等的推动下，将达到1200亿元左右。

传感器产业的发展将在市场需求的推动下不论是在技术层面还是在应用领域方面，都将呈现崭新的趋势。

1 技术发展趋势

从技术发展来看，未来传感器技术的发展趋势主要体现在以下几点：

（1）利用新的理论、新的效应研究开发工程和科技发展迫切需求的多种新型传感器和传感技术系统。随着科技的发展以及传感器在各个领域的应用，人类社会对传感器提出的更高更新的要求。

（2）侧重传感器与传感技术硬件系统与元器件的微小型化。利用集成电路微小型化的经验，从传感技术硬件系统的微小型化中提高其可靠性、质量、处理速度和生产率，降低成本，节约资源与能源，减少对环境的污染。这种充分利用已有微细加工技术与装置的做法已经取得巨大的效益、极大地增强了市场竞争力，例如：80年代进口一套AE传感器及其住处预处理硬件的成本已被降至原来的百分之几到千分之几，使我国经“七五”和“八五”攻关的产品化系统处于无力竞争的地位。后者采用独创的宽带高精度AE传感器和厚膜集成电路预处理硬件，但其成本仍比国外先进的产品高数倍到数十倍。在微小型化中，为世界各国注目的是纳米技术。

（3）集成化。进行硬件与软件两方面的集成，它包括：传感器阵列的集成和多功能、多传感参数的复合传感器（如：汽车用的油量、酒精检测和发动机工作性能的复合传感器）；传感系统硬件的集成，如：信息处理与传感器的集成，传感器―处理单元―识别单元的集成等；硬件与软件的集成；数据集成与融合等。

（4）研究与开发特殊环境（指高温、高压、水下、腐蚀和辐射等环境）下的传感器与传感技术系统。这类传感器及传感技术系统常常是我国缺少的一类高新传感技术和产品。

（5）对一般工业用途、农业和服务业用的量大面广的传感技术系统，侧重解决提高可靠性、可利用性和大幅度降低成本的问题，以适应工农业与服务业的发展，保证这种低技术产品的市场竞争力和市场份额。

（6）彻底改变重研究开发轻应用与改进的局面，实行需求驱动的全过程、全寿命研究开发、生产、使用和改进的系统工程。

（7）智能化。侧重传感信号的处理和识别技术、方法和装置同自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术结合，发展支持智能制造、智能机器和智能制造系统发展的智能传感技术系统。

2 应用趋势

从传感器的应用领域来看，未来传感器在以下几大领域的应用需求将会大幅增长。

2.1 汽车产业：智能化升级，传感器先行

在科研、产业和政府的合力之下，全球汽车智能化升级的浪潮正奔腾而来。当下的智能汽车仍处于产业链发展由第一阶段（以汽车制造商为中心）向第二阶段（汽车制造商与电信运营商、汽车电子厂商、软件厂商影响力此消彼长）过渡的初期，短期内需求增长最为确定的零部件主要是智能感知设备，尤其是包括摄像头、车用雷达在内的各类传感器等。

2.2 机器人：产业迎来爆发，拉动传感器需求

人工替代和产业升级两大因素驱动我国工业机器人市场快速增长，而家用服务机器人相对于人工成本的上升正显现出越来越高的性价比。未来以e-皮肤为代表的高智能化零部件投入机器人生产制造将大大提升单个机器人使用传感器的数量。叠加机器人需求的爆发性增长，相关传感器未来几年的增速有望远远超过工业机器人行业或服务机器人行业的需求增速。

2.3 可穿戴设备：巨头竞相布局，传感器点石成金

全球几大消费电子巨头纷纷抢占可穿戴设备市场，其中以谷歌眼镜为首的综合智能终端最具平台潜质，很可能成为继电视、电脑、手机之后的“第四平台”预计到2016 年可穿戴设备的市场规模将达100 亿美元。传感器已成为可穿戴设备产业链中的点金石，是硬件产业链上机会确定性较强的一块领域。未来可穿戴设备的发展将会拉动对传感器的市场需求。

2.4 物联网：政策大力推动，传感器基础必备

目前，我国物联网应用已经进入到实际运用阶段，并且随着我国近几年物联网产业政策的密集出台，以及关于物联网各种发展专项资金的突出，我国物联网产业将出现井喷式的发展，而作为物联网产业链上游的传感器，并且传感器是整个物联网产业中需求量最大和最为基础的环节，将随着物联网的逐步普及，未来将对传感器的市场需求产生很大的拉动。

我国传感器行业市场进入壁垒比较低，市场竞争激烈，整个市场基本处于完全竞争的状态，企业如何能够从众多的竞争对手对手中脱颖而出，迅速的占据市场份额。关键就看企业能否掌握未来技术发展趋势，加大技术研发，并且迅速布局下游应用领域，取得先发优势。所以，企业在发展过程中，要紧贴市场脉搏，根据市场需求，加大研发投入，争取在快速发展的下游应用领域占据一定的市场份额，保持企业的可持续增长能力。

参考文献

[1]北京智道顾问有限责任公司.中国传感器行业研究报告[Z].2012.

[2]安信证券.安信证券传感器行业研究专题[Z].2013.

[3]前瞻网.2013-2017中国传感器制造行业发展前景及投资预测分析报告[Z].2014.

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物联网家电是指应用了物联网技术的家电产品，而从广义上讲，是指能够与互联网联接，通过互联网对其进行控制、管理的家电产品，并且家电产品本身与电网、使用者、处置的物品等能够实现物物相联，通过智慧的方式，达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。

一项针对物联网家电消费者的问卷调查结果显示，有81.6%的被调查者支持物联网家电的发展，并表示在未来会购买相关的物联网家电产品。其中，36.4%的人是希望体验一种智能的生活，而57.3%的人则认为这是一种未来家电行业的发展趋势。从这些数据中我们不难看出，绝大多数人对物联网家电态度非常积极，物联网消费时代即将来临，物联网家电的发展前景将十分广阔。

对于家电智能转型，多个家电厂商早已谋篇布局。两年前，海信集团就宣布，未来10年启动全面智能。同样，创维、海尔也在智能领域开疆辟土。海尔研发了全球首台人机互动智能电视、海尔物联网冰箱和物联网空调等一系列创新产品。它对智能的定义，已经超出了单个产品的局限，而是从客厅到厨房，从黑电到白电，从生活电器到电脑和手机等移动终端，是一个互联互通、人性化智能化的整体。

长虹方面的智能思维更为超前：通过芯片和软件的运用，产生家电终端和人之间的互联互通互控，布局云计算，开启家电行业的大数据时代。“通过芯片和传感器收集消费者的日常运用大数据。比如通过电视上网，网页点击的视频、淘宝购物喜好、发送微博等等，都可通过芯片收集数据，以及来自于传感器收集到的数据，包括用户的声音、动作、使用习惯，记忆用户的兴趣喜好等。而且，未来的大数据不仅来自于电视，还包括空调等产品。空调将来能收集家里的湿度和温度，甚至室内空气污染指数，包括玩具、家具等都可以收集数据后上传，形成大数据，上传到云端，经过分析后提供智能化的商业服务。

物联网智能家电带来的效益是明显的。截至今年7月10日，家用电器行业共有30家公司披露了2013年中报业绩预告。其中，24家公司业绩预喜，长期业绩疲弱的四川长虹也赫然在列，业绩预增50%，预计1至6月归属于母公司所有者的净利润将超过2.2亿元。据了解，四川长虹彩电业务今年全面发力，全年目标为国内外销量突破1000万台，销量增长超过40%，其中智能电视占比至少达到50%以上，即智能电视绝对出货量今年将比去年增加一倍。

随着家电补贴到期的翘尾效应，下半年，连续“受补”6年之久的家电行业，因节能惠民补贴政策到期而无奈退守，“断奶”的家电企业不得不接受较长一段黑暗期的考验。如TCL集团、创维数码的6月销量公告显示，受节能惠民政策结束影响，6月创维彩电的国内销量同比下跌17%；TCL彩电的国内销量为28.22万台，同比下跌35.47%。国内家电产业借物联网转型高端化智能化已是突破发展瓶颈必须。

领跑智能化交互趋势

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1.引言

智能交通是交通运输的智能化，是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有机地运用于整个今天运输管理体系而建立的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。到目前为止，它的发展经历了智能交通系统和交通物联网系统两个阶段。本文基于国家相继制定相关政策法规和促进物联网系统的研究和应用时机，结合目前公路道路交通领域中的应用现状，指出智能交通系统和交通物联网系统之间的技术区别，以及在实际推广应用中对行业主管部门和用户带来的冲击和影响，并根据物联网系统的下一步发展趋势，进行积极地应对。

2.智能交通、智能交通系统和交通物联网系统的关系

智能交通是交通运输的智能化，是指将先进的信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术以及网络技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立的一种实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。它的突出特点是以信息的采集、处理、、交换、分析、利用为主线，为交通运输参与者提供多样化的服务，本质上是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。

智能交通系统的前身是智能车辆道路系统，它的主要特点是从功能到信息的应用模式，即形成由上而下的信息采集应用模式，由基本独立的交通运输业务功能域需求推动应用，基于应用需求构建各自的信息采集渠道。

智能交通系统“功能->信息”采集及应用模式会导致四大弊端：(1)功能系统推广成本较大，难以形成规模效益和可持续发展；(2)信息编码、通信接口标准不一，不能实现全国形成信息联网；(3)信息只是作为工具使用一次即作废，信息的潜在巨大资源价值没有挖掘利用；(4)交通运输要素信息的重复采集，导致社会资源浪费。

交通运输物联网是物联网技术在交通运输领域中的应用，目的是实现交通运输系统的智能化管理和最优化运行。具体来讲，交通运输物联网是基于RFID技术、传感网技术、泛在通信与网络等物联网技术，将交通要素唯一化接入互联网络，实现交通要素的互联互通，实时获取交通要素的运行状态和功能状况，通过实时仿真和决策，促使交通要素间的互动和协同运作，实现整个交通系统的智能化管理和最优化运行；同时利用对实时数据的运算处理，获取对社会大众有价值的交通运输信息，提升交通运输行业服务化水平，推进行业纵深化发展。

交通运输物联网能有效建立“信息->功能”应用模式，即基于云计算的由下而上的信息资源开发应用模式。交通运输物联网的各个组成系统和各种功能都是基于标准化的交通运输信息标识、采集及存储开发的。实时、全面、准确的交通信息是实现交通运输智能化的关键，也是交通运输物联网成功实施的重要前提和基本保障，是交通运输物联网的灵魂。实际上，在许多系统中采集的大量信息除了用于生产运营业务管理外，同时还可以服务于政府部门的宏观管理、数据统计和大众信息服务。

从智能交通、智能交通系统以及交通运输物联网三者的基本概念来看，智能交通系统和交通运输物联网都属于智能交通的范畴，它们都推动着交通运输的不断智能化，只是智能交通系统属于智能交通发展的第一个阶段，而交通运输物联网属于第二阶段。[1]

它们之间的主要区别简单归纳如表1。

3.智能交通系统和交通物联网系统目前在高速公路ETC领域上的技术应用特点

智能交通系统和交通物联网系统在高速公路ETC领域里都得到了很大的应用和发展。目前国内的不停车电子收费系统，从技术层面区分，主要分为两大派系，一类是基于DSRC技术为基础的5.8G有源电子终端现场业务交易系统，它属于智能交通系统的典型应用技术代表；另一类是以RFID技术为基础的无源电子标签后台业务交易系统，它属于交通物联网的典型应用技术代表。

3.1 基于DSRC技术的不停车电子收费系统

车辆进入RSU主机射频区以后，车载OBU设备被激活唤醒。接着车载OBU设备响应RSU主机的交易指令，经过多次的业务交易指令，先后完成了车载OBU设备的身份认证和扣款交易，如果交易成功，由现场控制单元进行相应的系列控制，从而完成抬杆放行[2]。

现场的交易信息经过几天或者若干时间后，通过网络将交易信息上传给后台的数据库，进行存储，如图1所示。

3.2 基于RFID技术的不停车电子收费系统

车辆进入RSU主机射频区以后，RFID电子标签被激活唤醒，接着RSU主机接收RFID电子标签发射的ID后，通过网络传输传递给智能处理层，后台系统进行业务交易，先后完成RFID电子标签的身份认证和扣款交易，如果交易成功，由现场控制单元进行相应的系列控制，从而完成抬杆放行如图2所示。

3.3 两种技术系统的应用比对

这两种不停车电子收费系统的技术路线在很多方面存在差异，如表2所示。

4.高速公路ETC领域上的技术发展趋势和应对策略

随着技术的迅猛发展，全球，包括中国，大力推动的物联网和云计算技术政策正在逐渐地深刻影响着高速公路ETC领域的技术应用，由此作为指导的行业管理部门和运营的高速公路运营单位需要进行相应地了解和采取相应的应对策略。

4.1 技术发展趋势

目前应用设备的技术发展趋势是应用终端简单化，无源化和免维护，业务交易通过网络传输和云计算技术，在后成处理。作为在高速公路ETC应用而言，仅仅需要获取车辆的ID即可，通过日益发达的网络传输，借助云计算技术等强大的功能，不仅可以完成最基本的电子收费，而且可以完成其它更多的功能，从而使得运营部门和主管部门把更多的精力放在行业的发展上。

作为目前炒来炒去的“车车间”和“车路间”通讯，都是以专用的车载OBU设备为载体，这种技术路线就是发展数据处理功能强大的设备终端，而这不是交通行业信息化部门制定标准并推动技术的优势。

随着技术的迅猛发展，以发展设备终端强大处理功能的技术路线，已经被“腾云（计算）驾物（联网）”的技术路线所取代。终端设备的发展趋势有以下特征：

A.显示屏折叠化，设备尺寸小型化

终端设备在不久的将来，显示屏会变得和计算机一样大，但是折叠的，这样设备将会小型化。

B.设备仅由RFID、显示屏和网络芯片三部分组成

设备具有一个代表自己身份的RFID，用手指在显示屏上完成所有的操作请求，通过网络芯片将请求通过网络传输以及云计算技术进行处理。

4.2 应对策略

目前越来越多的领域正在采用“物联网+云计算”的技术，因为这不仅是全球和国家推动的技术政策，确实也符合技术发展到一个新的阶段带来的相应变化。高速公路ETC的技术应用也不例外，物联网系统逐步会取代目前的智能交通系统。那么如何适应这个过渡阶段，采取什么样的策略哪？首先对于高速公路ETC的应用，可以考虑将以RFID为代表的物联网系统技术与以DSRC为代表的智能交通系统技术进行融合，及早进行准备，这样虽然每一个ETC收费口会增加3-5万元的RSU设备费用，但是却可以减少车载OBU的数目，让更多的车辆选用廉价的电子标签，从而让整个系统的费用迅速将下来。其次，对于“车车间”和“车路间”通讯，可以采用和工信部以及全国电子设备厂商合作的方式推动，将“车车间”和“车路间”的应用成为一个纯民间应用，激活民间的群智群力，这样才会像手机的发展一样，价格又低，功能又强，彻底摆脱由交通部门去发展信息产品的劣势。

5.结束语

交通运输物联网以面向交通要素的方式来实现整个交通运输领域物联，将整个交通系统看作交通工具（汽车、火车、飞机等）、交通对象（旅客、货物）以及交通基础设施（道路、铁路、港口、机场、航线等）所构成的整体，它们之间存在的功能交互构成了整个交通系统的功能域。高速公路ETC的技术发展趋势，也必然是按照这个思路和方向发展，从而提高高速公路安全监管及应急处置能力，提升社会经济效益。

参考文献