物联网原理和应用38581.pptx

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1、物联网感知城市智慧城市市政管理公共安全智能建筑智能交通智能园区节能减排主要内容n n 1.物联网的定义n n 2.物联网的原理n n 3.物联网的鲜明特征n n 4.物联网关键领域n n 5.物联网的应用n n 6.物联网需要解决的问题n n 7.结束语 1.物联网的定义n n 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“TheInternetof“TheInternetofthings”things”。由此，顾名思义，。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网 物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：。这有两层意思：第一，物

2、联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展 第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交 的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过 换和通信。因此，物联网的定义是通过 射频识别 射频识别（RFID RFID）、红外感应器、）、红外感应器、全 全球定位系统 球定位系统、激光扫描器 激光扫描器 等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互 等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识

3、别、定位、跟 联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是一个基于互联网、传统 踪、监控和管理的一种网络。物联网是一个基于互联网、传统 电信网 电信网 等信息 等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具 承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化 有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3 3 个重要特征。个重要特征。n n 物联网 物联网(InternetofThings)(InternetofThings)指的是将无处不在（指

4、的是将无处不在（Ubiquitous Ubiquitous）的末端设备（）的末端设备（Devices Devices）和设施（和设施（Facilities Facilities），包括具备），包括具备“内在智能 内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和 家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能 外在使能”(Enabled)”(Enabled)的，如贴上 的，如贴上RFID RFID 的各种资产 的各种资产（Assets Assets）、携带无线终端的个人与车辆等）、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物 智能

5、化物件或动物”或 或“智能尘埃 智能尘埃”（Mote Mote），），通过各种无线 通过各种无线/有线的长距离 有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（短距离通讯网络实现互联互通（M2M)M2M)、应用大集成、应用大集成（GrandIntegration)GrandIntegration)、以及基于云计算的、以及基于云计算的Sass Sass 营运等模式，提供安全可控乃至个性化的 营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、

6、决策支持、领导桌面（集中展示的 远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit CockpitDashboard)Dashboard)等管理和服务功能，实现对 等管理和服务功能，实现对“万物 万物”的 的“高效、节能、安全、环保 高效、节能、安全、环保”的 的“管、控、管、控、营 营”一体化。一体化。n n 如图所示 如图所示 2.物联网的原理n n 物联网是指通过各种信息传感设备，如 物联网是指通过各种信息传感设备，如 传感器 传感器、射频识别（、射频识别（RFID RFID）技术、）技术、全 全球定位系统 球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置

7、与技术，实时采、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。在这个 学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。在这个网络中，物品 网络中，物品(商品 商品)能够彼此进行 能够彼此进行“交流 交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别 动识别(RFID)(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品 技术，通过计算机互联

8、网实现物品(商品 商品)的自动识别和信息的互联与 的自动识别和信息的互联与共享。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管 共享。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。理和控制。n n 物联网中非常重要的技术是射频识别（物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID RFID）技术。）技术。RFID RFID 是射频识别（是射频识别（Radio RadioFrequencyIdentification FrequencyIdentification）技术英文缩写，是）技术英文缩写，是20 20 世纪 世纪90 90 年代开始兴起的一种自动识

9、 年代开始兴起的一种自动识别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单 别技术，是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单RFID RFID 系统为基础，结合 系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和 已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比 无数移动的标签组成的，比Internet Internet 更为庞大的物联网成为 更为庞大的物联网成为RFID RFID 技术发展的趋势。技术发展的趋势。而 而RFID RFID，正是能够让物品，正是能够让物品“开口说话 开口说话”的一种技术。在 的

10、一种技术。在“物联网 物联网”的构想中，的构想中，RFID RFID 标 标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央 签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品 信息系统，实现物品(商品 商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的 实现对物品的“透明 透明”管理。管理。n n“物联网 物联网”概念的问世 概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施 打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和 和I

11、T IT 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心，个人电脑、而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在 宽带等。而在“物联网 物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设 时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层

12、 物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层n n 感知层是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层包括二维码 感知层是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、标签和识读器、RFID RFID 标签和读写器、摄像头、标签和读写器、摄像头、GPS GPS、传感器、终端、传感器、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与 网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合

13、网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将 互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。n n 应用层是物联网的 应用层是物联网的“社会分工 社会分工”与行业需求结合，实现广泛智能化。应 与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能 用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。化，这类似于人的社会分工，最终构成

14、人类社会。n n 物联网注定要催化中国乃至世界生产力的变革。物联网注定要催化中国乃至世界生产力的变革。技术构架图示 技术构架图示 3.物联网的鲜明特征n n 和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。n n 首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型 首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容 传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采 和信息格式不同。传感器

15、获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。集环境信息，不断更新数据。n n 其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和 其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息 核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传 实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据 输，由于其数量极其庞大，形成了海量

16、信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。n n 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等 对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有 各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户

17、的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。4.物联网-关键领域n n 关键领域 关键领域n n 1.RFID 1.RFID；n n 2.2.传感网；传感网；n n 3.M2M 3.M2M；n n 4.4.两化融合。两化融合。物联网 物联网4 4 大关键领域 大关键领域n n n n 1.RFID:1.RFID:电子标签属于智能卡的一类，物联网概念是 电子标签属于智能卡的一类，物联网概念是1998 1998 年 年MITAuto-ID MITAuto-ID 中心主任 中心主任Ashton Ashton 教授提出来 教授提出来 的 的

18、 物联网 物联网4 4 大业务群的，大业务群的，RFID RFID 技术在物联网中重要起 技术在物联网中重要起“使能 使能”（Enable)Enable)作用；作用；n n 2.2.传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质 传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理 现象的网络，也是温总理“感知中国 感知中国”提法的主要依据之一；提法的主要依据之一；n n 3.M2M 3.M2M：这个词国外用得较多，侧重于末端设备的互联和集控管理，：这个词国外用得较多，侧重于末端设备的互联和集控管理，X-Internet X-Inte

19、rnet，中国三大通讯营运商在推 中国三大通讯营运商在推M2M M2M 这个理念；这个理念；n n 4.4.两化融合：工业信息化也是物联网产业主要推动力之一，自动化和控制行业是 两化融合：工业信息化也是物联网产业主要推动力之一，自动化和控制行业是主力，但目前来自这个行业的声音相对较少。主力，但目前来自这个行业的声音相对较少。5.物联网的应用n n 物联网应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智 物联网应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、智能电网、智能家居、智能消防、工业监测、环境监测、物流监测、定位跟踪、能电网、智能家居、智能消防、工业监测、环境监测、物流监测

20、、定位跟踪、老人护理、个人健康、花卉栽培、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领 老人护理、个人健康、花卉栽培、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。其实是一个为我们服务，让我们去感知物理世界、控制物理世界的网络，域。其实是一个为我们服务，让我们去感知物理世界、控制物理世界的网络，它为我们提供了服务以及对物理世界的控制。物联网的应用主要可分为监控 它为我们提供了服务以及对物理世界的控制。物联网的应用主要可分为监控型如物流监控和环境监控、查询型如智能检索和远程抄表、控制型如智能交 型如物流监控和环境监控、查询型如智能检索和远程抄表、控制型如智能交通和智能家居、扫描型如手机钱包和动态收费等管理和服

21、务功能，实现对万 通和智能家居、扫描型如手机钱包和动态收费等管理和服务功能，实现对万物的 物的“高效、节能、安全、环保 高效、节能、安全、环保”的 的“管、控、营 管、控、营”一体化。一体化。n n 目前智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工 目前智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业自动化、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等各个行业均 业自动化、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等各个行业均有物联网应用的尝试。有物联网应用的尝试。n n 物联网应用领域智能家居环境监测国防军事智能交通防灾减灾医疗监护工业监控城市管理物联网 物联网

22、应用案例之东莞实现空余车位预约服务 物联网应用案例之东莞实现空余车位预约服务n n 在交通领域，除了人们熟知的视频监控、在交通领域，除了人们熟知的视频监控、gps gps 定位外，物联网与手机技术 定位外，物联网与手机技术的结合还将带来更多方便。的结合还将带来更多方便。在 在 车位上装了无线传感器，车辆只要停在这里，车位上装了无线传感器，车辆只要停在这里，系统就能感知，并把信息通过专门的客服电话或手机客户端，传递给用户 系统就能感知，并把信息通过专门的客服电话或手机客户端，传递给用户。在东莞等地已经实现了这种应用，人们出门前可提前了解哪里有空余车位，在东莞等地已经实现了这种应用，人们出门前可提

23、前了解哪里有空余车位，甚至获得预约服务。实现这种功能的小小一个传感器由于是无线的，安装起 甚至获得预约服务。实现这种功能的小小一个传感器由于是无线的，安装起来并不麻烦，而且除了车位信息，也能告诉用户究竟停了多长时间车，以精 来并不麻烦，而且除了车位信息，也能告诉用户究竟停了多长时间车，以精确收费。确收费。n n 物联网虽然在国内得到应用，但处于一个新生事务，而且国内的发展还处于一个 物联网虽然在国内得到应用，但处于一个新生事务，而且国内的发展还处于一个起步比较晚，受各类条件因素的影响，物联网刚开始并不成熟，而且还存在很多的如 起步比较晚，受各类条件因素的影响，物联网刚开始并不成熟，而且还存在很

24、多的如技术、商业化等方面的因素，导致了物联网真正大规模在国内普及还需要很长时间。技术、商业化等方面的因素，导致了物联网真正大规模在国内普及还需要很长时间。在物联网落地时还需要很多条件的成熟。其中标准化非常关键。对于一个新生事务来 在物联网落地时还需要很多条件的成熟。其中标准化非常关键。对于一个新生事务来讲，如果没有标准化，就如一堆散沙分散在各个区域，无法形成真正的力量。讲，如果没有标准化，就如一堆散沙分散在各个区域，无法形成真正的力量。n n 要真正建立一个有效的物联网，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，要真正建立一个有效的物联网，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物

25、品的智能发挥作用。二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的 才能使物品的智能发挥作用。二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话。状态，必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话。n n 美国权威咨询机构 美国权威咨询机构FORRESTER FORRESTER 预测，到 预测，到2020 2020 年，世界上物物互联的业务，跟人 年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到 与人通信的业务相比，将达到30 30 比 比1 1，因此，因此，“物联网 物联网”被称为是下一个万亿级的通信业 被称

26、为是下一个万亿级的通信业务。务。6.物联网需要解决的问题n n（1 1）个人隐私）个人隐私n n 在物联网中，射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中，标签 在物联网中，射频识别技术是一个很重要的技术。在射频识别系统中，标签有可能预先被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活物品中，但由于该物品（比 有可能预先被嵌入任何物品中，比如人们的日常生活物品中，但由于该物品（比如衣物）的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能 如衣物）的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子标签以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪，这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此，不受控制地被扫

27、描、定位和追踪，这势必会使个人的隐私问题受到侵犯。因此，如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广 如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且，这不仅仅是一个技术问题，还涉及到政治和法律问题。这个 的关键问题。而且，这不仅仅是一个技术问题，还涉及到政治和法律问题。这个问题必须引起高度重视并从技术上和法律上予以解决。造成侵犯个人隐私问题的 问题必须引起高度重视并从技术上和法律上予以解决。造成侵犯个人隐私问题的关键在于射频识别标签的基本功能：任意一个标签的标识（关键在于射频识别标签的基本功能：任意一个标签的标识（ID ID）或

28、识别码都能在）或识别码都能在远程被任意的扫描，且标签自动地，不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储 远程被任意的扫描，且标签自动地，不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器。这一特性可用来追踪和定位某个特定用户或物品，从而获 的信息传输给阅读器。这一特性可用来追踪和定位某个特定用户或物品，从而获得相关的隐私信息。这就带来了如何确保嵌入有标签的物品的持有者个人隐私不 得相关的隐私信息。这就带来了如何确保嵌入有标签的物品的持有者个人隐私不受侵犯的问题。受侵犯的问题。（2 2）技术标准）技术标准n n 互联网发展到今天，标准化问题解决的非常好，全球进行传输的协议 互联网发展到今天，标

29、准化问题解决的非常好，全球进行传输的协议TCP/IP TCP/IP 协 协议，路由器协议，终端的构架与操作系统，都解决的非常好，因此，我们可以在 议，路由器协议，终端的构架与操作系统，都解决的非常好，因此，我们可以在世界任何角落使用电脑，连接到互联网中去，很方便上网。物联网发展过程中，世界任何角落使用电脑，连接到互联网中去，很方便上网。物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，结果将是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法联网，不能 如果各行其是，结果将是灾难的，大

30、量的小而破的专用网，相互无法联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统 形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题；这和第一问题 一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题；这和第一问题相关联，政府应该有专门的部门来管理和协调，出台相应的政策和法规，统一、相关联，政府应该有专门的部门来管理和协调，出台相应的政策和法规，统一、协调标准。协调标准。n n（3 3）安全体系）安全体系n n 物联网目前的传感技术主要是 物联网目前的传感技术主要是RFID RFID，植

31、入这个芯片的产品，是有可能被任何人进，植入这个芯片的产品，是有可能被任何人进行感知的，它对于产品的主人而言，有这样的一个体系，可以方便的进行管理。但是，行感知的，它对于产品的主人而言，有这样的一个体系，可以方便的进行管理。但是，它也存在着一个巨大的问题，其他人也能进行感知，比如产品的竞争对手，那么如何 它也存在着一个巨大的问题，其他人也能进行感知，比如产品的竞争对手，那么如何做到在感知、传输、应用过程中，这些有价值的信息可以为我所用，却不被别人所用，做到在感知、传输、应用过程中，这些有价值的信息可以为我所用，却不被别人所用，尤其不被竞争对手所用。这就需要在安全上下功夫，形成一套强大的安全体系。

32、现在 尤其不被竞争对手所用。这就需要在安全上下功夫，形成一套强大的安全体系。现在应该说，会有哪些安全问题出现，如何应对这些安全问题，怎么进行屏蔽都是一些非 应该说，会有哪些安全问题出现，如何应对这些安全问题，怎么进行屏蔽都是一些非常复杂的问题，甚至是不清晰的。但是这些问题一定值得注意，尤其是这个管理平台 常复杂的问题，甚至是不清晰的。但是这些问题一定值得注意，尤其是这个管理平台的提供者。安全问题解决不好，有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信 的提供者。安全问题解决不好，有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信息方便的平台，那么它的价值就会大大的打折扣，也不会有企业愿意和敢于去使

33、用。息方便的平台，那么它的价值就会大大的打折扣，也不会有企业愿意和敢于去使用。7.结束语n n 毫无疑问，物联网有着十分广阔的发展前景。就像欧洲智能系统集成技 毫无疑问，物联网有着十分广阔的发展前景。就像欧洲智能系统集成技术平台组织（术平台组织（EPOSS EPOSS）在）在InternetofThingsin2020 InternetofThingsin2020 中预测的那样，在未来 中预测的那样，在未来的 的5 5 10 10 年里，物联网在已广泛应用于生活生产各领域的基础之上，将进一步 年里，物联网在已广泛应用于生活生产各领域的基础之上，将进一步实现物与物之间的互联，智能化的程度也会逐渐提高，进而实现整个物联网 实现物与物之间的互联，智能化的程度也会逐渐提高，进而实现整个物联网系统的全智能化。尤其是国内，随着国家的资金的大量投入与对物联网领域 系统的全智能化。尤其是国内，随着国家的资金的大量投入与对物联网领域企业的大力扶植，我国的物联网建设必将取得长足的发展，成为推动国民经 企业的大力扶植，我国的物联网建设必将取得长足的发展，成为推动国民经济的重要力量。济的重要力量。