物联网技术分析及推进策略

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摘要：物联网是继计算机、互联网之后的新一轮信息技术革命。研究发现：广州物联网技术整体水平与深圳、北京相比仍有较大差距，但射频识别领域的二类技术在全球具备较强优势，组网领域的五类技术在全球具备优势，传感器领域的二类技术在全国具备优势，广东工业大学表现突出。本文从全球发明专利视角分析了广州物联网技术的发展态势，总结了存在的不足，并提出促进广州物联网技术发展的对策建议。

关键词：物联网；技术分析；全球专利；广州

物联网是继计算机、互联网之后的新一轮信息技术革命。目前，世界上的主要国家已将物联网作为抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略。物联网的概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，是指依托射频识别技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络[1]。物联网主要分为感知层、网络层、应用层及共性支撑层。感知层，即数据采集层，关键技术主要包括射频识别、二维码、传感器、组网技术等，是物联网的核心；网络层，即数据传输层；应用层，则对感知层采集并通过网络层传输获得的数据进行分析和处理，并作出正确的决策，实现智能化管理；共性支撑层，主要为以上3个层级实现物物互联而服务[2]。

1广州物联网技术发展态势

据世界知识产权组织统计，世界上每年发明创造成果的90%～95%体现在专利技术中，其中约70%最早体现在专利申请中[3]。因此，本文按照感知层、网络层、应用层、共性支撑层4个层级及其关键技术将物联网进行分解，结合已有文献对物联网专利的检索情况，以关键词和IPC主分类号结合的方式，使用IncoPat数据库检索物联网技术专利，对全球发明专利进行分析，进而探究广州物联网技术发展态势。

1.1广州物联网技术发展迅速，但与深圳、北京相比仍有较大差距

广州物联网全球发明专利申请始于1997年，截至2020年第一季度，申请量共计3917件。广州物联网技术发展过程可划分为3个阶段：第一个阶段是2010年以前，该阶段其物联网全球发明专利申请量不足100件，年均增速为30.23%，处于技术起步阶段；第二阶段是2011—2015年，该阶段的专利申请数量增至692件，年均增速为48.25%，比上一阶段高18.02个百分点，进入快速发展阶段；第三阶段是2016—2020年第一季度，该阶段的发明专利申请数量达到3135件，占比高达80.04%，年均增速为52.48%，较上一阶段提升4.23个百分点，是物联网技术迅猛发展阶段。从全球发明专利申请数量来看，广州物联网技术在加速发展，但与深圳等较发达城市相比较，仍存在较大差距。以第三阶段为例，广州物联网全球发明专利申请数量尚不及深圳（11679件）的1/3、北京（8503件）的1/2、上海（5240件）的2/3。

1.2技术热点由射频识别技术转向组网技术，与全球、全国趋同

从重点领域来看，在广州物联网技术发展的第一阶段，广州物联网全球发明专利申请中射频识别专利申请占比达到92.22%。在第二阶段，排在第一位的组网专利申请占到40.61%，比排在第二位的射频识别专利申请高8.38个百分点。在第三阶段，排在第一位的组网专利申请占比为52.50%，比排在第二位的二维码专利申请高31.32个百分点，比排在第三位的射频识别专利申请高38.09个百分点。由此可见，广州物联网技术热点由第一阶段的射频识别技术转向第二阶段和第三阶段的组网技术。从第三阶段开始，全球及全国的物联网技术热点都是组网技术，北京、上海、深圳等城市组网技术占比均超过五成（见图1）。因此，广州以组网为热点的技术趋势与全球、全国趋势基本相同。

1.3射频识别领域的二类技术在全球具备较强优势

在广州物联网技术发展的第三阶段，其射频识别领域中的G01N33(利用不包括在G01N1/00至G01N31/00的特殊方法来研究或分析材料)的全球发明专利申请数量为12件，高于北京（1件）、深圳（1件）和上海（1件），占全国的36.36%，占全球的28.57%；其射频识别领域的H04L9(保密或安全通信装置)的全球发明专利申请数量为20件，高于北京（9件）、深圳（4件）和上海（1件），占全国的27.40%，占全球的18.18%。蓝盾信息安全技术股份有限公司的“一种群组RFID标签身份认证方法”专利在IPC主分类中被引次数位列全球第一，广东工业大学的“基于标签ID的RFID系统密钥生成方法及装置”等4件专利被引次数全球排名分别为第二位和第三位。可见，广州射频识别的二类技术，尤其是保密安全通信装置领域的射频识别技术在全球具有较强的技术优势。

1.4组网领域的五类技术在全球具备优势

在组网技术领域，2016—2020年第一季度，广州G06K17（在包括G06K1/00至G06K15/00两个或多个大组中的设备之间实现协同作业的方法或装置）、G07F17（用于出租物品的投币式设备、器具或设施）、G07C9（独个输入口或输出口登记器）、G06K7（读出记录载体的方法或装置）、G06Q30（专门适用于商业目的的数据处理系统或方法等）的全球发明专利申请量占全球的比重分别为6.38%、6.21%、6.09%、5.69%和5.06%。总的来看，广州组网领域的五类技术在全球具备一定优势。

1.5传感器领域的二类技术在全国具备优势

2016—2020年第一季度，广州传感器领域中H04W4（专门适用于无线通信网络的业务及其设施）和H04L12（数据交换网络）的全球发明专利申请量分别为16件和11件，占全国的比重分别为6.90%和5.47%。由数据得出，广州传感器领域H04W4（专门适用于无线通信网络的业务及其设施）和H04L12（数据交换网络）两大技术在全国具备一定优势。

1.6高校技术创新能力强，广东工业大学是重要支撑

在广州物联网技术发展的第一阶段，按第一申请机构统计，其技术主体为：华南理工大学位列广州第一，占33.33%；中山大学居第二位，占21.11%；广东工业大学居第三位，占4.44%，三所高校专利申请量占五成以上。第二、第三阶段，广州物联网全球发明专利申请数量排名前十位的申请机构中均有6所高校，占广州物联网全球发明专利申请总量的比重分别为24.58%和16.85%。2016—2020年第一季度，广东工业大学物联网全球发明专利申请202件，占广州物联网全球发明专利申请总量的6.44%，居于广州首位，高于北京（北京邮电大学，162件）、上海（上海交通大学，86件）和深圳（深圳大学，88件）排名第一位的高校。此外，广东工业大学拥有射频识别领域全球发明专利申请47件，居于全国首位；拥有全球射频识别高质量发明专利申请19件，位列全球第五，全国第一；拥有射频识别领域H04L9（保密或安全通信装置）组别全球发明专利申请14件，位居全球第一，占全球该领域发明专利申请总量的12.73%，占全国该领域发明专利申请量的19.18%；拥有组网领域G07C9（独个输入口或输出口登记器）组别全球发明专利申请6件，位居全球第四，占全球该领域发明专利申请总量的0.96%，占全国该领域发明专利申请量的1.05%。由此可见，广州高校物联网技术创新能力强，广东工业大学已成为广州物联网技术的重要支撑[4]。

1.7企业技术创新能力整体较弱，但若干企业在细分领域表现突出

在广州物联网技术发展的第三阶段，广州物联网全球发明专利申请数量排名前十位的申请机构中仅有4家为企业，而深圳排名前十位的申请机构中有9家企业，北京排名前十位的申请机构中有6家企业，可以看出，广州企业技术创新能力整体较弱。企业排名第一位的广州杰赛科技股份有限公司的全球发明专利申请数量仅为53件，与深圳排名第一位的华为技术有限公司（3084件）、上海排名第一位的上海朗帛通信技术有限公司（393件）、北京排名第一位的中国联合网络通信集团有限公司（286件）的差距都比较大。而从细分领域来看，广州云移信息科技有限公司拥有全球二维码高质量的发明专利申请数量为16件，位列全球第七；广州源起健康科技有限公司射频识别领域G01N33（利用不包括在G01N1/00至G01N31/00组中的特殊方法来研究或分析材料）的全球发明专利申请数量为12件，占全球该领域发明专利申请总量的28.57%，位居全球第一；广州樱情传媒有限公司二维码领域G07F17（用于出租物品的投币式设备、器具或设施）的全球发明专利申请数量为12件，位居全球第一，占全球该领域发明专利申请总量的2.72%。可见，广州物联网企业技术创新能力总体虽然较弱，但若干企业在细分领域表现突出。

2广州物联网发展存在的不足

2.1物联网技术研局碎片化

从国家层面来看，物联网技术的集成应用与智慧城市建设是统筹推进的。在国家重点研发计划中设立了“物联网与智慧城市关键技术及示范”专项，其主要目的是聚焦物联网关键技术攻关及其在智慧城市建设中的示范应用。在城市层面上，深圳市科技计划物联网应用技术攻关，主要聚焦物联网技术在智慧城市建设中的集成应用，重点开展新型5G智慧城市物联网平台等关键技术研发。而当前广州市由于缺乏对智慧城市的统筹推进，导致物联网技术集成应用碎片化，广州市科技计划物联网应用技术攻关项目也主要聚焦在局部领域，缺乏系统性与集成性。总而言之，广州物联网技术集成应用布局还有待完善。

2.2对中小企业物联网技术创新支持不够

中小企业是物联网技术创新及应用的主体。近年来，广州市科技计划对物联网技术的支持主要集中在产业技术攻关、基础研究与平台建设，对中小企业物联网技术创新的支持鲜有涉及。反观上海、北京，都非常重视对中小企业物联网技术创新的支持。2018—2020年（截至2020年8月底）上海科技型中小企业技术创新资金共支持物联网领域项目166项，经费总额达到3320万元，鼓励了众多物联网科技型中小企业踊跃开展技术创新。北京实施应用场景“十百千”工程，为中小企业技术创新应用提供更多“高含金量”场景条件，推广新业态新模式，支持中小企业创新发展。相比之下，广州对中小企业物联网技术创新的支持显得不足。

2.3物联网基础设施建设的系统化、规范化程度仍需提升

《广州市信息化发展第十三个五年发展规划（2016—2020年）》虽然提出完善优化物联网感知设施，却没有出台相关的系统化建设方案及规范化的执行标准。反观上海，《上海市推进新一代信息基础设施建设助力提升城市能级和核心竞争力三年行动计划（2018—2020年）》系统地提出打造“物联、数联、智联”三位一体的新型城域物联专网方案，出台《新型城域物联专网建设导则》并持续更新，有效地推进了物联网基础设施的系统化、规范化建设。对比来看，广州物联网基础设施的系统化、规范化建设仍需提升。

3促进广州物联网技术发展的对策建议

3.1统一部署、协同推进智慧城市建设

物联网是智慧城市建设的基础，同时，智慧城市也为物联网提供了一个良好的实践平台。从国际来看，美国以智慧城市计划推进物联网应用试验平台建设[5]；从国内城市来看，深圳、上海、杭州都大力推进智慧城市建设，强调物联网技术在智慧城市建设中的应用。智慧城市建设涉及城市建设和管理的方方面面，需要强有力的组织协调体系。建议广州借鉴深圳、上海、杭州经验，以智慧城市建设推进物联网应用技术发展。加强智慧城市发展顶层设计，制定具有前瞻性、全局性、可操作性的智慧城市战略规划和协同推进工作计划。成立智慧城市建设领导小组，充分发挥统筹协调和服务枢纽功能，牵头协调推进各领域跨部门、跨层级工作。

3.2探索打造智慧城市先导示范区

结合《广州市加快打造数字经济创新引领型城市的若干措施》《中共广州市委广州市人民政府关于推进广州人工智能与数字经济试验区高质量发展的若干意见》打造高品质现代化数字智慧城区的要求，建议在广州人工智能与数字经济试验区探索打造智慧城市先导示范区。建设“物联、数联、智联”三位一体的新型物联专网，部署示范区神经元节点及感知平台；构建一个涵盖全面感知网、通信网络和计算存储资源的集约化示范区支撑体系；建立时空基础设施，实现示范区移动定位、物探、激光等各类地理空间数据和时空大数据的统一标准、统一汇聚和统一服务；建立开放式感知平台，加强感知数据标准化处理和共享共用，以及感知设备的规范化接入和数据汇聚，结合互联网数据，实现对物理社会和虚拟社会的全面感知，形成示范区全量信息视图，加快推进物联网技术集成创新和规模化应用。此外，依托广东物联网产业技术创新联盟及广州市空间地理信息与物联网促进会等行业协会着力解决关键共性问题，推动物联网面向不同行业不同领域应用的互联互通、资源共享和应用协同，通过开环应用示范工程推动集成创新，总结形成一批综合集成应用解决方案。

3.3推进物联网基础设施系统化与规范化建设

在推进物联网基础设施的系统化与规范化建设方面，建议广州借鉴上海经验，加快出台物联网基础设施系统化建设方案及规范化的执行标准。在编制系统化建设方案过程中，加强各区、各部门、各行业联动，统筹土地规划、电力配套、节能环保、城市管理等部门的协同合作；在制定规范化的执行标准过程中，要明确物联网基础设施网络、感知、数据、算法、平台和服务等领域的标准。

3.4持续推进传感器领域核心技术攻关

就全国而言，北京、上海、深圳都将物联网感知及芯片列为重点发展领域；纵观全球，韩国重点发展智能传感器核心技术，将超小型物联网技术列为未来核心源头技术[6]。可见，传感器领域是国际、国内主要争相布局的热点领域。广州传感器领域无线通信网络及数据交换网络技术在全国具备一定优势，但仍低于北京与深圳。从支持力度来看，广州市科技计划对传感器领域感知芯片等技术进行了一定的支持，但支持力度与深圳相比明显不够。建议广州通过设立持续的技术攻关项目等形式，推进传感器领域核心技术攻关。

3.5发挥射频识别安全技术优势

国际上，美国和韩国都非常重视对物联网安全技术的发展。韩国出台《物联网信息保护路线图》，布局轻质/低耗电密码技术、防止设备伪造及变更的安保SoC技术、物联网入侵探知及应对技术等9项安保核心源泉技术。美国国防部高级研究计划局发起“安全模拟”项目，资助一系列前瞻性研究，鼓励研发新技术以改善物联网设备的信息安全。广州射频识别领域保密或安全通信装置技术在全球具备优势，建议在此基础上，进一步拓展射频识别安全技术，大力发展物联网安全技术。依托广东工业大学、蓝盾信息安全技术股份有限公司、广州源起健康科技有限公司、佳都新太科技股份有限公司、广州广电银通金融电子科技有限公司等重点机构在物联网发现可视化管控、物联网安全接入和设备安全加固等方面进行布局，加快物联网安全新技术新模式的推广，孵化壮大广州物联网安全产业。

3.6强化对中小企业物联网技术创新的支持

中小企业是物联网产业的基本组成部分，也是物联网产业中最有活力的部分。从国际来看，韩国积极扶持物联网中小企业的发展，为中小企业提供全周期综合支援。在国内，北京和上海也大力支持物联网中小企业创新发展。建议广州为中小企业物联网技术创新提供多元化的支持，一是借鉴上海的经验，设立中小企业技术创新项目，支持众多中小企业踊跃开展各领域的创新活动；二是借鉴北京的经验，为中小企业物联网技术研发和应用提供场景支持；三是通过政府采购、政府抵免券等形式向物联网领域中小微企业提供技术培训、知识产权、市场推广等服务。

3.7积极推进高校物联网成果转化

广州高校物联网技术创新能力强，在全球物联网发明专利申请数量前十位中占据六席，特别是广东工业大学，在射频识别领域拥有一批全球高质量发明专利申请。因此，广州应积极推动高校物联网专利成果转化，促进物联网技术优势转化为产业优势。一是开展高校专利成果转移转化对接及跟踪服务，及时帮助广东工业大学等高校解决科技成果转移转化各阶段遇到的现实问题和困难；二是出台相关激励政策，引导技术经纪人深入到高校专利成果转移转化中，鼓励技术经纪人运用自身的专业知识和市场信息资源，为高校和企业提供全方位服务；三是优化对成果转移转化的支持方式，加大对线下技术对接工作的支持力度。

3.8加强物联网标准规范建设

鼓励企业、高校、科研院所积极参与物联网领域地方、国家和国际标准的制订工作，加强物联网标准技术机构之间的交流与合作，参与物联网技术参考模型、物联网统一标识和解析等标准化顶层设计，开展物联网技术体制研究和核心基础标准研制。结合本地物联网应用项目建设，制定统一的本地技术标准和应用标准。建立物联网标准技术公共服务平台，加强标准征集、研讨、推介、查询等相关服务，提供网络协议、接口、中间件一致性及互操作性测试等服务，确保标准落实到位。

参考文献：

[1]杨永其.物联网关键技术与发展研究[J].中国信息化,2020(3):73-76.

[2]杨铁军.物联网产业专利分析报告[M].北京:知识产权出版社,2014.

[3]李晨.我国首个重点产业专利信息服务平台建成[EB/OL].(2010-02-26)[2020-05-15].

[4]许鹏.广州创新型城市发展报告(2021)[M]//刘晓丽,杨莹.广东工业大学物联网技术创新能力及其影响因素分析.北京:社会科学文献出版社,2021(10):294-309.

[5]乔健.美国推动物联网发展的相关政策研究[J].全球科技经济瞭望,2017,32(6):19-24.

[6]朱荪远.韩国最新物联网产业推进政策举措[J].全球科技经济瞭望,2015,30(1):11-17.

作者：刘晓丽 杨莹 单位：广东生态工程职业学院 广州市社会科学院科技创新研究所