物联专栏丨物联网技术的挑战与趋势

经济发达国家高度重视物联网发展，我国也将发展物联网作为国家战略。2021 年工信部联合多部委印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023 年）》，党中央、国务院高度重视物联网新型基础设施建设发展，党的十九届五中全会提出“系统布局新型基础设施”。国家“十四五”规划纲要提出推动物联网全面发展，将物联网纳入七大数字经济重点产业，并对物联网接入能力、重点领域应用等作出部署。

物联网技术是指将不同种类的物理设备、传感器和其他设备通过互联网连接在一起，以实现实时数据交换，从而实现实时监控和数据分析。随着互联网技术的不断发展，物联网技术正成为未来智慧矿山、智慧城市、智能家居和工业 4.0 等领域的重要组成部分。物联网技术链条长，从设备感知、协议解析、数据采集、数据可视化、分析、应用，形成一个完整的时序数据生命周期。在物联网应用需求的驱动下，应用软件体系正面临重构，从“以流程驱动”向“以算法驱动"转型，形成感联知控的决策闭环范式。在新的软件技术体系下，一些基础理论和核心技术问题亟待破解，新型物联网系统技术成为重要发展方向，同时面临以下挑战。

挑战一：如何解决设备大规模自动化接入物联网。当设备数量较少时，人工接入设备的工作量可控，但当设备规模成倍增加时该如何有效的管理控制这些设备？面向智能水表等大规模设备的自动化批量接入、批量设备精准选择与任务并发执行等问题都是尚未较好解决的难题。

挑战二：如何实现高基数流式数据的可解释性分析。随着物联设备数据量持续地爆炸式增长，尤其是高基数数据时间线膨胀，基于多模态数据融合的分析方法因其需要多源数据数据且模型只知其然不知其所以然的特性，已无法满足发展需求。如何分析挖掘设备流式数据，找出物联数据中蕴含的知识，实现分析结果的可解释，从而提升其可用性，是当前大数据分析面临的主要挑战。

挑战三：如何形成自主的物联网平台框架与关键技术。物联网的核心关键技术主要包括传感器技术、无线网络技术、人工智能技术、云计算技术等。这些技术很多是国外领先，当前主流的物联网平台中像应用层的协议解析、消息处理引擎等模块，都是国外开源软件主导。如何形成自主的物联网平台框架甚至掌握其中几项核心关键技术，是未来要追求的主要目标，也是一大挑战。

Gartner 的《物联网技术成熟度曲线》报告中，可以看到当前物联网创新技术的采用和成熟度分布不均匀，各种物联网技术的采用因行业而异，未来物联网发展技术热点集中在数字孪生、智能应用、边缘计算。物联网技术出现以下新发展趋势。

趋势一：支持多级管控的云边协同架构。大型企业使用的物联网平台不是单体应用，会结合多组织、多层管控出现 Advanced RBAC For IoT 的需求，直接影响到物联网平台的技术架构和部署架构。未来这种支持多级管控的云边协同物联网平台，实现向下管控物联网应用所涉及的云平台、边缘计算平台、泛在网络、终端等海量异构资源的复杂性和差异性，向上为智能物联网场景化应用开发、部署、托管提供全生命周期支撑。

趋势二：IoT 孪生业务系统。元宇宙描述了未来新的交互形态，三维数字孪生为数据可视化提供了沉浸式体验。与物联网结合的动态数字孪生，成为支撑未来实时映射物理世界的关键技术。IoT、三维建模技术与业务系统充分结合，基于实时物联数据和三维模型联动，来重新编排业务流程，构建孪生业务系统应用程序。这些应用程序能够帮助用户实时监测设备和业务状态，优化经营策略，并提高设备性能和效率等。

趋势三：物联网应用的低代码开发。低代码平台行业趋势非常好，信息化类低代码平台竞争日渐激烈，但物联网领域却还是一片新蓝海。IoT-related Application 与研发效率类和信息化转型类应用的开发不同，基于设备模型数据绑定到可视化组件、可视化模板，低代码开发生成应用，应用和数据常常会需要额外的逻辑处理。设备运维、故障预警、生产优化等场景的物联网应用，通过低代码开发实现快速构建，帮助传统企业也能借助物联网技术得到红利。

我国在物联网技术发展方面取得了积极进展，尤其是物联网技术与互联网技术的结合，极大地促进了物联网技术的成熟化应用。但总体上较国际先进水平，仍存在差距。2023 年出现了“物超人”节点，新的发展环境下，对于物联网技术提出了新的需求。面向未来，物联网全栈技术在原有软件体系上的持续优化仍有发展空间，人工智能技术和物联网技术的融合将成为推动物联网技术赋能业务智慧化发展的突破点。

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