一、无线传感网络技术兴起背景和面临的机遇

      (一)兴起背景

      无线传感网络(WSN,wireless sensor networks)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端,从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。

      自20世纪90年代以来,无线传感网络技术获得了广泛关注。1999年,在美国召开的移动计算和网络国际会议上,提出"无线传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇";美国《商业周刊》将无线传感器网络列为21世纪最有影响力的21项技术之一;《MIT技术评论》将无线传感器网络列入十种改变未来世界新兴技术之首。近年来随着技术的不断成熟,无线传感器网络逐步进入产业化阶段,以无线传感器网络为基础的"物物互联"市场在全球高速发展。据IDATE的报告显示,自2006年以来全球基于传感器网络的"物物互联"业务的年复合增长率达到了49%,到2010年全球市场规模有望达到2200亿欧元。无线传感器网络产业将发展成为下一个具有万亿美元产业规模的高科技市场。

      无线传感网络被认为是继计算机和互联网之后的"第三次IT浪潮"。在以计算机应用为核心的"第一次IT浪潮"中,中国属于后期介入;在以互联网与移动通信网络为核心的"第二次IT浪潮"中,中国处于中期跟进。而以无线传感器网络为核心的 "第三次IT浪潮"的兴起,中国与国际保持同步发展。无线传感器网络已成为中国科技领域少数位于世界前列的方向之一。中国已经把无线传感器网络的发展提高到了国家战略高度,将其列入了《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020)》、《信息产业科技发展"十一五"计划和2020年中长期规划(纲要)》等重大专项研究之中。

      (二)面临的机遇

      2008年8月7日,温家宝总理专门视察了中科院无线传感网工程中心无锡研发分中心,并作出了重要指示:"要把传感系统和3G中的TD技术结合起来;在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展;尽快建立中国的传感信息中心,或者叫'感知中国'中心"。国家领导人对无线传感网络技术的高度关切,表明无线传感器网络的发展前景不仅在科学界得到肯定,更受到了国家政府层面的高度重视,充分体现其巨大的发展潜力和对未来国民经济发展的战略意义。

      从地方经济发展的角度来看,无线传感器网络产业以其规模大、产业链长、核心技术强、附加值高的特点,对经济拉动与产业带动效应都十分突出。嘉兴发展无线传感器网络产业,将从根本上扭转嘉兴高新技术产业比重偏低,产业整体结构不合理,产业层次不高的困局,全面优化嘉兴产业结构,大大提升整体产业层次,为嘉兴下一轮经济发展提供有力保障。
     
      作为国内较早进入无线传感器网络领域的地区之一,嘉兴已在该领域内形成了一定的技术优势。随着无线传感器网络产业化应用的推进,各地都已经开始认识到无线传感器网络所面临的巨大潜力,上海、天津、吉林等省(市)都已提出了相应的产业发展计划,争先进入无线传感器网络领域,江苏省更是加大政府投入力度,意图抢占无线传感器网络发展的前沿高地。嘉兴作为浙江省发展无线传感器网络产业的重点城市之一,近年来在技术和人才方面已有了一定的积累,具备了较好的发展基础。在当前各地发展无线传感器网络的热情空前高涨的形势下,嘉兴迫切需要加快推进步伐,继续保持在无线传感器网络领域的先发优势。

      二、嘉兴无线传感器网络产业发展的基础及存在的问题

      通过与中科院合作,嘉兴紧跟无线传感器网络技术的发展趋势,突破了一大批无线传感器网络关键技术,并在产业化方面积累了一定的经验,具备了进一步推进产业化的条件。

      (一)产业发展的现有基础

      1.掌握了一批核心技术。嘉兴无线传感器网络产业主要依托中科院嘉兴无线传感网工程中心的技术优势。工程中心已成为我国第三代特种传感器设备研制主体,在传感器网络体系构架、协议栈、组网、协同处理、传输、多种传感器及阵列等方面拥有88项专利,并牵头国家标准及参与国际标准制定,在无线传感器网络领域拥有突出的技术优势。

      2.集聚了一批高端技术人才。目前,我市已经形成了一支近200人的无线传感器网络研发团队。团队的许多专家曾获得国家级、省级等多项奖项。高端人才的集聚,为我市无线传感器网络产业的发展提供了人才和技术保障。

      3.创建了一系列研发基础平台。中科院嘉兴无线传感网工程中心依托中科院的无线通信、芯片设计仿真平台和传感器网络测试设备、环境模拟设备,搭建了从仿真、设计、联调、测试到环境性能考证,较为完备的传感器网络开发平台。

      4.具备了一定的产业化配套能力。电子元器件产业作为嘉兴信息产业的特色,特别在无线通信领域拥有一批实力很强的龙头企业。2008年全市规模以上电子信息企业370家,共完成工业总产值307.3亿元,占全市规上企业工业总产值的8%。一大批在芯片设计、无线通信、传感器设备研发等方面的企业,形成优势互补,能在较短时间内建立较为完整的产业链。

      5.积累了一定的产业化经验。由中科院嘉兴无线传感器网络工程中心建设的3公里长的浦东机场防入侵系统、上海无线传感器网络公共平台、嘉兴交通灯控制、车流量检测等一列示范工程,为嘉兴无线传感器网络进一步完善关键技术和推进产业化进程积累了经验。

      (二)产业发展面临的问题

      1.产业化营运模式有待进一步探索。无线传感器网络正处于产业化的初期,大规模商业应用还没有真正启动。无论从技术商用化能力、产业配套能力、市场运作能力等方面都缺乏经验。产业化模式尚不清晰,产业链构建中的利益分配与合作都处于摸索阶段,需要在实践中不断完善和明晰。

      2.产业化配套人才需进一步加强。嘉兴无线传感器网络领域已经拥有了近200人的研发团队。随着产业化的推进和产业链的延伸,对产业链上各个领域相关人才的需求将大大增加,嘉兴现有的科教资源根本无法满足产业化过程中的人才需求。作为高技术产业发展的决定力量的人才将成为嘉兴无线传感器网络产业化过程中的瓶颈要素。

      3.实体运作企业缺位。中科院嘉兴无线传感网工程中心作为一个研发中试机构,主要关注技术研发和项目应用,缺乏实施产业化的能力和经验。加快嘉兴无线传感器网络产业化进程,必须建立企业化运作的实施主体,并在机制和体制等方面进行有效创新。

      4.政府扶持政策需进一步完善。无线传感器网络处于产业化的起步阶段,尽管各级政府都十分重视无线传感器网络产业,但都还没有具体针对该产业发展的政策出台。在税收、用地、园区建设、研究平台建设、人才培养等方面急需政府制定相关扶持政策。

      三、指导思想、基本原则和发展目标

      (一)指导思想

      以科学发展观为指导,把握新兴技术带来产业变革的历史性机遇,着力自主创新,推进嘉兴产业结构转型升级,提升嘉兴产业竞争力。以中科院嘉兴无线传感网工程中心的科研优势为依托,加快无线传感器网络的基础技术与关键技术研究;以 "三一工程"为先导,以产业化基地建设为载体,以建设"百家企业,千亿产值"的百千工程为目标,加快实现技术优势向产业优势的转变;加强政府引导与投入,推动相关配套产业集聚,使嘉兴成为具有国际竞争力的国家级无线传感器网络产业基地。

      (二)基本原则

      1.把握定位。紧紧抓住无线传感器网络产业方兴未艾的历史性机遇,结合嘉兴现有产业条件,准确定位嘉兴无线传感器网络的发展方向,明确产业发展途径,以公共安全、交通物流、智能电网三个重点领域的应用和"感知嘉兴"建设的"三一工程"为起点,并积极向其他领域延伸。

      2.借势发展。以无线传感器网络产业上升为国家战略为契机,发挥嘉兴的已有技术和产业配套优势,乘势而为,通过制定牵头国家无线传感器网络相关标准,积极参与制定国际标准,真正把握产业发展的技术主导优势。积极争取嘉兴无线传感器网产业的发展纳入到国家和省的相关规划之中,合力推进嘉兴无线传感器网络的产业化进程。

      3.资源整合。充分利用嘉兴现有技术与产业配套资源,着力整合中国电子科技信团第三十六研究所、中科院嘉兴无线传感网工程中心、中科院微电子研究所、浙江正原电气、浙江嘉科电子有限公司、浙江维思无线网络技术有限公司等相关企业及研究机构的技术、人才资源加快建立产业联盟。积极寻求与国内外其他相关企业与研究机构的合作,立足嘉兴核心优势,利用外部资源,增强嘉兴无线传感器网络的产业化能力。

      4.合力推进。把无线传感器网络产业的发展作为建设全省区域创新中心的有力举措。政府从政策引导、金融信贷、人才保障等方面予以全力支持,营造良好的产业发展环境,真正实现把嘉兴现有的技术优势转化成未来的产业优势。

      (三)发展目标

      1.主要经济目标。力争到2012年实现嘉兴无线传感器网络产业规模达到50亿元,2015年实现产业规模超100亿元,2020年产业规模达到1000亿元。

      2.技术发展目标。牵头制定国家无线传感器网络标准,主导或参与制定无线传感器网络国际标准。积极推进行业应用,力争在3年内形成一批无线传感器网络的行业应用标准。创建国家级无线传感器网络研究院及行业应用研究所,建立技术研发及公共服务平台(认证测试中心、柔性中试线、柔性生产线、柔性测试平台)、公共合作与标准化平台(国际合作中心、标准化委员会、人才培养基地),使嘉兴在国内无线传感器网络产业化中保持领先地位。

      3.产业发展目标。创建浙江省无线传感器网络产业化基地。3年内建成规模300亩的无线传感器网络产业基地,争取成为国家级无线传感器网络产业示范基地;3年内重点培育1家年收入超10亿元的企业;在5年内集聚应用集成、传感器制造、工程实施、嵌入式软件等相关企业50余家。创建无线传感网实体运营公司。先期由政府出资成立国有控股的产业化实体运营公司,条件成熟后,吸引社会资本全面介入组建实体公司。公司主要负责投资建设浙江省无线传感器网络产业化基地;协调与中科院嘉兴无线传感网工程中心技术合作;承接各类应用工程,并进行任务分解带动相关配套企业。创建一批示范工程。在公共安全、交通物流、智能电网等三个重点领域建设示范工程。

      四、产业发展途径和重点领域

      (一)产业发展途径

      力争通过三次跨越,实现嘉兴无线传感器网络产业发展。

      第一次跨越:核心技术研究向产业应用跨越(2010~2012年)。加强核心技术突破及技术产业化研究,通过政策引导,加强资本投入,集聚人才,逐步营造知识技术化、技术产业化氛围。以示范工程为先导,推动无线传感器网络的产业化进程。

      提高技术产业化能力。着眼于低能耗、高速率、长生命周期的无线传感器网络的随机自组织通信协议、通信方式及自重构、自调整性的研究;加强对无线传感器网络应用软件的研究,丰富无线传感器网络应用功能,提高可操作性;优化节点的小型化、高敏感度、低功耗设计;逐步实现核心中间件的标准化和模块化,中间件功能的自由改换和扩展及主要模块的重复应用;提高无线传感器网络的可扩展性、容错性、可维护性、安全性、隐私性及抗干扰性;加快建立无线传感器网络的柔性中试线、生产线、测试线,提高技术产业化能力。

      加快产业化进程。加强对无线传感器网络的政策引导,增强体制和机制创新,加大政府在相关产业和配套建设方面的资本投入,扩大相关产业的招商力度,加大对嘉兴无线传感器网络产业发展基础的宣传力度,形成政府部门、研发机构、制造企业、社会应用的合力,营造良好的产业发展氛围。

      推动示范工程建设。通过在公共安全、交通物流、智能电网三个重点领域应用和建设"感知嘉兴"的"三一工程"建设,推动嘉兴无线传感器网络产业的发展。

      第二次跨越:产业应用向产业集群跨越(2011~2015年)。通过示范工程建设推动无线传感器网络产业化,逐步实现配套企业集聚,完善产业链,创建浙江省无线传感器网络产业基地。

      打造完整产业链。把建立以芯片和传感器制造、电子元器件、软件开发、系统集成、信息服务等企业组成的产业链,作为初期产业化推进的主要途径。以中科院嘉兴无线传感网工程中心为核心,整合浙江维思无线网络技术有限公司、浙江嘉科电子有限公司和浙江正原电气股份有限公司等相关企业的配套能力,加速完善产业链。大力开展招商,积极引进芯片和传感器制造等关键性配套企业落户,力争在较短的时间内形成关键部件的本地配套能力,增强产业的吸引力,最终形成以无线传感器网络"技术研发+应用集成+配套产业集群"发展模式。

      创建浙江省无线传感器网络产业基地,总体规划面积3000亩,初期规划300亩作为嘉兴无线传感器网络产业园的核心区,集聚研发、中试过程。

      积极推动产业向纵深发展。以嘉兴为起点,面向全国甚至全球拓展市场;不断探索无线传感器网络新的应用领域及新的运营模式,做大做强嘉兴无线传感器网络产业。

      第三次跨越:产业集群向信息服务运营跨越(2015~2020年)。实现产业转型,产业发展由制造和应用型产业集群向信息服务运营转变。

      (二)产业发展重点领域

      凭借嘉兴在无线传感器网络技术发展与产业化中的先发优势,顺应当前嘉兴经济社会发展趋势,把 "三一工程"( 公共安全、交通物流、智能电网三个领域的示范应用和"感知嘉兴" 建设)作为嘉兴推动无线传感器网络产业发展的主要领域,本着以应用促发展的原则,通过应用示范,不断提高产业化能力,并争取在三个重点领域内形成行业应用标准。

      1.公共安全领域。

      在公共安全领域,重点面向重要区域防入侵、平安家居工程。重要区域防入侵,即在机场、核电站、监狱等重点防护设施的周界,建立从低空到地下的多层立体防入侵系统,形成系统化、集成化、智能化的防入侵体系;平安家居工程,主要实现社区防入侵、实现对入室、访客、环境、灾害等进行监控与报警,构成从社区到家庭全方位的安全监控。

      机场防入侵系统。建设机场防入侵无线传感器网络系统,能够通过实时监控,对停机坪、重要场所等提供入侵警戒,防止破坏人员、恐怖分子等对机场实施不法行为。由中科院嘉兴无线传感网工程中心实施的上海浦东国际机场防入侵系统的应用,运营情况良好,示范效应明显。

      核电站外围安全系统。核电站由于其特殊的安全要求和战略意义,其所在区域的安全防护尤为重要,是核电安全与公共安全的重要屏障。无线传感器网络能够实现对厂区、仓库、反应堆厂房、核废料存放区等重要场所的入侵警戒,可有效防止人员非法进入、恶意破坏、危害电站安全等恶性事件,为核电站的安全工作提供先进的防入侵技术手段。通过政府牵线争取把秦山核电站作为我市推进无线传感器网络产业的一个重要工程。

      平安家居工程。把推广无线传感器网络在社区监控、智能家居中的应用,作为进一步打造"平安嘉兴"的重要手段,通过财政补贴,以部分高档小区作为试点,建设示范性工程项目。

      2.交通物流领域。

      无线传感器网络对流量、速度、物体形状等信息的获取能力,能够应用于交通监测和物流监控等领域,实现更为智能的管理技术,减少人工操作环节,提高效率,降低成本。智能交通系统:智能交通系统(ITS)应用在城市交通中主要体现在微观的交通信息采集、交通控制和诱导等方面。利用无线传感器网络监测车流量、车速、车型等交通信息,对道路交通数据进行实时手机和信息发布,建设覆盖高速公路、主干道、快速道、路口、大型公共汽车站等重要交通区的ITS智能交通系统,根据车流量动态控制交通灯,提高城市交通管理水平和畅通率。通过加强统筹,先期对主城区主干道实现智能交通,分期实现嘉兴智能交通管理。物流监控系统:利用无线传感器网络的检测功能,对运输重要物资或危险品的车辆,能够实现对物资信息和车辆重要数据的实时监测、校准、记录和传输等功能,确保车辆运行安全和物资状况安全。先期应用于大型物流园区仓库保存监控、港区物流监控等。

      3.智能电网领域。

      围绕对电力塔架、主干电力线、大型变电站等电力设施的安全监控和输电线路的防破坏,将无线传感器网络应用于电力传输的整个系统,从电厂、大坝、变电站、高压输电线路直至智能抄表系统等用户终端。电力设备区域安全监测系统:电力设备区域安全监测类似于防入侵技术,通过布设无线传感器网络,能够防止塔架破坏、输电线短路、变电站遭不法入侵等恶性事件的发生。通过与嘉兴电力系统合作,先期在嘉兴220KV以上的输配电设备和场所进行示范应用。输变电系统在线监测系统:利用已有较为成熟的技术和产业化基础,通过无线传感器网络在高压线温度、张力变化监测和数据采集,实现实时监测和提前预警,确保高压线安全,有效降低雪灾等自然灾害或人为造成的输电线路破坏以及由此产生的经济损失。无线传感器输变电系统在线监测系统应用已经较为成熟,可先行在我市220KV以上的输电线路,应用无线传感器技术实现在线监测。

      4."感知嘉兴"建设。

      "感知嘉兴"建设作为无线传感器网络产业中期目标,通过传感器网络的扩展,实现多网融合达到无处不在的感知网络。通过"感知区域"建设试点,逐步积累经验,完善相关技术,成为领先的无线传感器网络的应用示范平台。

      五、保障措施

      (一)加强政府引导,建立产业化领导协调机制

      成立以市长为组长,分管副市长为副组长,市发展改革(信息产业)、经贸、科技、财政等部门(单位)及南湖区政府主要领导为成员的嘉兴市无线传感器网络产业化领导小组,从宏观战略层面提出我市无线传感器网络产业化发展方向,组织制定无线传感器网络产业发展规划和相关扶持政策,审核重大产业化投资项目,完善产业化协调机制。

      整合政府、研究机构和企业等多方力量,成立嘉兴市无线传感器网络产业化协调办公室,作为产业化推进的执行机构。协调各相关部门和单位,在产业化重点领域积极推进无线传感器网络技术的应用和推广;积极探索无线传感器网络产业化的模式和协作方式,在初期形成政府引导企业推进的产业化模式,并逐渐转为企业为主体、政府搭建平台的推进模式。

      (二)做好上下衔接,科学规划产业发展

      国家和浙江省都将无线传感器网络产业作为未来信息产业发展的一个战略方向,嘉兴要服从于国家和省对无线传感器网络发展的总体要求,立足现有基础,对嘉兴无线传感器网络进行合理产业部署,以"感知嘉兴"建设为切入点,以政府推动的示范工程为抓手,实现嘉兴无线传感器网络技术产业化、产业集群化、信息服务运营的产业发展三大跨越。

      (三)加快出台扶持政策,优化政策环境

      嘉兴无线传感器网络产业处于起步阶段,应在现有高新技术产业支持政策的基础上,针对无线传感器网络产业发展尽快制定专门的扶持政策。在扶持资金、用地指标、税收政策、银行信贷等各个方面,加快制定实施细则,努力优化产业发展的政策环境。

      强化技术研发政策支持。尽快出台相关政策,引导各类相关企业及科研院所的技术合作,加大对共性技术、关键技术研究和公共服务平台建设等方面的政府支持力度。通过政府直接入股或政府引导基金等形式,增强对产业化初期的支持,推动嘉兴无线传感器网络的产业进程。

      突出产业基地建设在嘉兴无线传感器网络产业发展中的基础性作用,政府应提前出台加强对产业基地建设提供配套政策支持力度,在基地建设、企业落户等方面,通过政府补贴,项目补助等给予支持,并在土地指标、人才引进等多方面给予优先保障。

      (四)以实体公司为运营主体,构建传感网产业联盟

      前期由政府出资成立国有控股的产业化实体运营公司。以实体运公司作为核心,联合中科院嘉兴无线传感网工程中心和浙江正原股份有限公司、浙江嘉科电子有限公司等相关配套企业建立嘉兴无线传感器网络产业联盟。产业联盟的主要任务是根据各自的优势,在技术、服务、市场营销方面进行某种整合,并在联盟内部形成技术开发、芯片设计、RFID、节点设备、零部件组装、整机测试、软件中间件、系统软件、集成开发、终端生产等市场营销的完整产业链,充分发挥不同所有制、不同运行模式企业的优势。

      产业化实体运营公司作为整个联盟的核心,主要负责投资建设浙江无线传感器网络基地;协调与中科院嘉兴无线传感网工程中心的技术合作;承接应用工程,进行任务分解,并带动相关配套企业发展。同时积极引进集团、大企业、大营运商来嘉兴发展无线传感器网络产业。

      中科院无线传感器网络工程中心是联盟的技术支撑平台,主要为无线传感器网络产业化提供技术支持及潜在应用项目技术研发,并与联盟内企业合作,为相关企业技术研发提供一个有偿的开放技术平台。

      相关配套企业承接实体公司所分配的任务,在相关领域内进行产品的研发和供给。

      (五)以应用促发展,推动示范工程建设

      政府通过财政补贴等形式,积极推进公共安全、交通物流、智能电网等重点领域的示范工程建设。稳步推进"感知嘉兴"建设,加快建设"泛在区域"的试点工作。通过示范工程应用,不断完善无线传感器网络技术,逐步实现节点小型化、中间件标准化和模块化,增强商用化能力。通过示范工程,积极探索实体运营企业、无线传感网产业联盟、政府投资基金等的运作模式,积累产业化经验,不断调整产业政策,完善产业发展环境。

      (六)拓宽融资渠道,加大产业化初期资金投入

      政府应加大扶持力度,特别在技术研发与中试等阶段,以项目扶持的形式支持无线传感器网络技术研究。通过建立国有控股的产业化实体运营公司,充分发挥其在产业化中的融资平台作用,吸引社会资金投入。

      积极探索权益性融资手段,充分利用创业投资引导基金的杠杆作用,通过承诺参股、融资担保和跟进投资承诺等手段,引导风险投资基金投向无线传感器网络产业化初期。通过政府担保,联盟间信用担保等手段,增强债权融资能力。

      (七)加强人才培养与引进,鼓励高层次人才创业

      加大无线传感器网络人才引进和培育力度。人才资本是高新技术产业发展的决定因素,鼓励各研究机构和企业引进相关领域优秀技术人才和管理人才,并积极落实高级人才的各项优惠政策,加强对高层次人才的引进力度;更新企业用人观念,对于部分高级人才,本着"不为所有,为我所用"的原则,利用多种灵活方式享有各类智力资源。以中科院嘉兴无线传感网工程中心等现有科技力量为依托,联合省内各大高校加快无线传感器网络专业学科建设,培养相关产业人才。

      鼓励高层次人才创业。在产业化推进同时,鼓励高层次人才创业,激发创新型人才的积极性和创造性。通过应用有限合伙制,鼓励开展以人力资本、技术入股、企业期权等多种形式的分配与激励机制,积极探索经营体制与用人机制创新。政府通过出台相关鼓励政策,在创业启动资金、创业企业融资和创业项目等方面给予扶持。