物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)評估體系研究

孫成虎，吳 昊，李連杰，王 毅，劉 光

（1.北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100044；2.北京歌華有線電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司，北京 100007）

1 引言

隨著城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平在一定程度上反映了一個(gè)城市的智慧化、數(shù)字化程度。隨著信息化基礎(chǔ)設(shè)施中將物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)重要基礎(chǔ)，對于如何評價(jià)其發(fā)展水平成為當(dāng)前必須考慮的一個(gè)課題。當(dāng)前學(xué)術(shù)界對于評價(jià)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平應(yīng)考慮的因素、指標(biāo)的取舍均無確定的標(biāo)準(zhǔn)，尚未形成成熟的研究。因此，如何系統(tǒng)性的分析評價(jià)一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平是一個(gè)較為新穎的研究方向。通過指標(biāo)體系宏觀把握物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展動(dòng)向和趨勢以指導(dǎo)未來的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃同樣具有重要意義。

2 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

2.1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)評估體系建立要從物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系架構(gòu)出發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系如圖1所示：

圖1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

如圖1所示為典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和公共技術(shù)部分。

其中感知層是溝通信息世界和物理世界的橋梁，它是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知層不但包括RFID、無線傳感器等信息自動(dòng)采集設(shè)備，還包含各種可穿戴智能電子產(chǎn)品用來以采集信息。網(wǎng)絡(luò)層將感知層數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)，提供給應(yīng)用層使用，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，處在邊緣的各種無線網(wǎng)絡(luò)則提供隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。數(shù)據(jù)層通過中間件軟件實(shí)現(xiàn)了感知硬件與應(yīng)用軟件物理的隔離與邏輯的無縫對接，提供數(shù)據(jù)的高效、可靠地匯聚、整合與存儲(chǔ)，通過數(shù)據(jù)挖掘、智能決策計(jì)算和智能數(shù)據(jù)處理，為行業(yè)應(yīng)用層提供安全的網(wǎng)絡(luò)管理與智能服務(wù)。應(yīng)用層是由多樣化、規(guī)模化的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成，物聯(lián)網(wǎng)可以用于智能交通、智能家居、智能建筑、智能超市、智能電網(wǎng)、智慧校園、智慧城市、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。公共技術(shù)部分包括網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等。

2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建原則

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展評估屬于系統(tǒng)評價(jià)問題，需要對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，運(yùn)用系統(tǒng)評價(jià)的理論與方法進(jìn)行分析、評價(jià)，在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)評估體系時(shí)應(yīng)遵循以下原則。

（1）全面性、代表性。從上游的軟件開發(fā)和制造業(yè)，到下游的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等應(yīng)用行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用均有滲透。為了更準(zhǔn)確地評價(jià)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平，應(yīng)盡量全面地涵蓋能夠影響物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的指標(biāo)。同時(shí)，在確保全面性的前提下，指標(biāo)體系應(yīng)具有一定的典型性與代表性，避免指標(biāo)之間意義重復(fù)。因此，應(yīng)當(dāng)選擇能夠有效代表具體方面的指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)評估體系的全面與客觀。

（2）科學(xué)性、獨(dú)立性。指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)建立在科學(xué)理論與實(shí)際客觀的基礎(chǔ)上，符合當(dāng)前我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。同時(shí)評價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)應(yīng)內(nèi)涵清晰、相對獨(dú)立，同一層次的指標(biāo)項(xiàng)含義應(yīng)不相互重疊、不存在因果關(guān)系，不同層次間的指標(biāo)應(yīng)具有清晰準(zhǔn)確的邏輯聯(lián)系。指標(biāo)體系應(yīng)層次分明并簡明扼要。

（3）可操作性、可行性。指標(biāo)體系應(yīng)可用于城市間物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平的橫向?qū)?biāo)，適用于當(dāng)前國內(nèi)主要城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平的評估，在實(shí)際操作和對標(biāo)中可操作、可實(shí)施，確保最終評價(jià)結(jié)論能夠準(zhǔn)確反映評價(jià)意圖。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建考慮因素

城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平與城市的基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)能力及政策環(huán)境密切相關(guān)。因此，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)體系的構(gòu)建需考慮的因素包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、應(yīng)用發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)鏈狀況及政策資金環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集能力和傳送能力，決定了上層物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展水平，是城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的決定因素。

應(yīng)用發(fā)展水平體現(xiàn)了城市對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的處理能力及應(yīng)用能力，涉及領(lǐng)域越廣、覆蓋范圍越大，越能體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在城市中的發(fā)展水平。

產(chǎn)業(yè)鏈狀況反映了城市對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)支撐能力，物聯(lián)網(wǎng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的完善程度、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的核心技術(shù)水平及企業(yè)規(guī)模均對城市物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用。

政策資金環(huán)境則體現(xiàn)了城市對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的環(huán)境支撐能力，由于目前仍是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的初級階段，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)能力、軟硬件產(chǎn)品的發(fā)展均存在不確定性，良好的政策資金環(huán)境能對涉及物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、應(yīng)用開發(fā)的相關(guān)企業(yè)起到幫扶作用，使城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展形成良性循環(huán)。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展指標(biāo)體系應(yīng)從硬件環(huán)境、軟件環(huán)境、技術(shù)及政策等各方面綜合考慮。并根據(jù)各種因素在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的各個(gè)階段的影響程度，動(dòng)態(tài)調(diào)整指標(biāo)體系的參數(shù)。

3 評估指標(biāo)體系建立

3.1 指標(biāo)選取說明

為系統(tǒng)全面的評價(jià)一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平應(yīng)從物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用發(fā)展水平、創(chuàng)新環(huán)境進(jìn)行分析評價(jià)，遵循全面性評價(jià)原則、代表性原則，選取主要指標(biāo)如下。

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

感知層：參照工信部發(fā)布的《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)白皮書（2017版）》，選取物聯(lián)網(wǎng)感知層代表性指標(biāo)RFID、傳感器、視頻終端及攝像頭、智能模組及終端的數(shù)量密度作為評價(jià)感知層的關(guān)鍵指標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)層：按照物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)速率和移動(dòng)性適配要求，網(wǎng)絡(luò)層可通過NB-IOT、eMTC、蜂窩網(wǎng)、5G和光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)作為典型網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)分析。

數(shù)據(jù)層：對物聯(lián)網(wǎng)海量連接、海量數(shù)據(jù)的處理能力也是評價(jià)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展水平的關(guān)鍵因素，根據(jù)《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，物聯(lián)網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)處理能力反映了一個(gè)城市物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的發(fā)展水平。數(shù)據(jù)處理能力通常包括數(shù)據(jù)中心能力、設(shè)備管理能力和應(yīng)用支持能力三方面。

表1 物聯(lián)網(wǎng)評估體系詳表

3.1.2 應(yīng)用發(fā)展水平

物聯(lián)網(wǎng)是一門應(yīng)用學(xué)科，物聯(lián)網(wǎng)通過應(yīng)用貼近用戶，實(shí)現(xiàn)各種智慧應(yīng)用，由于物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透入城市生活的方方面面，故評價(jià)指標(biāo)無法一一列舉所有應(yīng)用，只能選取安全監(jiān)控、物聯(lián)交通、智能表類、健康養(yǎng)老、醫(yī)療衛(wèi)生、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等具有代表性的應(yīng)用水平作為主要參考指標(biāo)。

3.1.3 創(chuàng)新環(huán)境

該類指標(biāo)主要用于評價(jià)一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展環(huán)境保障指數(shù)，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的核心企業(yè)數(shù)、核心專利數(shù)、示范工程數(shù)、特色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)數(shù)量等。

綜上分析，得出物聯(lián)網(wǎng)評估體系詳細(xì)表格如表1所示。

3.2 評價(jià)方法論研究

綜合評價(jià)是對評價(jià)對象的系統(tǒng)評價(jià)，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之中。綜合評價(jià)是進(jìn)行科學(xué)決策時(shí)一項(xiàng)必要的工作，是科學(xué)決策中一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作。綜合評價(jià)中常用的方法有很多，如德爾菲法、層次分析法、熵值法等。

通常綜合評價(jià)包括五個(gè)基本要素，評價(jià)對象、評價(jià)指標(biāo)、權(quán)重、綜合評價(jià)模型及評價(jià)者。在研究綜合評價(jià)問題中，最關(guān)鍵的因素是如何合理地確定各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

利用上述評估體系指標(biāo)對一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平進(jìn)行評價(jià)時(shí)遇到一個(gè)典型問題，即當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)極少作為一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)業(yè)類別進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，尤其是對于以社會(huì)力量驅(qū)動(dòng)、以市場需求為牽引的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況當(dāng)前條件下數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)極為困難，故對采用上述綜合評價(jià)法進(jìn)行城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平評價(jià)無法進(jìn)行，因此有必要結(jié)合可以評價(jià)的典型指標(biāo)體系進(jìn)行提煉簡化。

3.3 評估體系指標(biāo)簡化

通過上述分析，在當(dāng)前各城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展仍處于起步階段，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)欠缺，評估體系有待進(jìn)一步完善條件下，需要在保證網(wǎng)絡(luò)評估三個(gè)主要因素即網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用發(fā)展水平、創(chuàng)新環(huán)境不變的情況下，進(jìn)一步提煉簡化物聯(lián)網(wǎng)評估指標(biāo)體系，以求既能夠保證科學(xué)和準(zhǔn)確的條件下，能夠定量、定性分析評估一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，指標(biāo)體系仍需進(jìn)一步完善和修訂以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的未來。對于指標(biāo)的提煉簡化，具體分析描述如下。

（1）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的核心網(wǎng)部分網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)作為代表性指標(biāo)，取定網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)中的NB-IOT、eMTC、蜂窩網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率指標(biāo)，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以三大運(yùn)營商為主的情況下，可以有效代表一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展水平。

（2）應(yīng)用發(fā)展水平。簡化應(yīng)用發(fā)展門類，以單位面積內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接數(shù)、窄帶連接數(shù)、eMTC 的連接數(shù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)作為應(yīng)用滲透和發(fā)展效果的評價(jià)指標(biāo)，可以有效評價(jià)城市應(yīng)用發(fā)展效果。

（3）創(chuàng)新環(huán)境。以物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模即人均物聯(lián)網(wǎng)GDP貢獻(xiàn)作為創(chuàng)新環(huán)境的關(guān)鍵指標(biāo)。

提煉簡化后的物聯(lián)網(wǎng)評估體系指標(biāo)如表2所示。

表2 物聯(lián)網(wǎng)評估體系簡表

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)評估體系的建立是一個(gè)逐步完善成熟的過程，本文總結(jié)提出的物聯(lián)網(wǎng)評估體系的兩套評估指標(biāo)體系，為評估一個(gè)城市的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平提供了有利的參考。為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)評估體系的完善發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?！?/p>