广东省云计算应用协会

2020年中国智慧教育产业链上中下游及投资图谱前景分析

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随着全球教育信息化战略推进和教育投入持续稳步增长,智能化、感知化、泛在化的智慧教育新模式已成为教育建设主旋律,开启教育新阶段。
      随着互联网的发展,云计算、大数据、人工智能(Al)的逐步应用,教育逐步从传统教育向智慧教育变革,开启了教育信息化新时代。智慧教育在全面关注“物、人、教、育”的基础上,借助互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术打造智能化、感知化、泛在化的教育新模式,通过个性化、精细化、沉浸式学习教学,提高课堂教学效果,增强学生学习兴趣,提升学习效率。从产业链来看,智慧教育产业链主要涉及基础层、传输层、技术层及应用层四大模块。

一、基础层

(一)传感器
      基础层中最为重要的感知设备即是传感器,传感器能够感受和测量特定物体的状态变化,并转化为可传输、可处理、可储存的信号。传感器在工业4.0时代扮演着十分重要的角色。随着物联网在工业领域的应用推广,传感器在其中的应用越来越广泛。根据传感器类型不同,具体包括温度和湿度传感器、压力传感器、图像传感器、光传感器、位置传感器、重力传感器等。
      传感器是连接物理世界和数字世界的桥梁,指能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱,是当代科学技术发展的重要标志之一。近年来,随着物联网产业快速发展,我国传感器市场的也得到进一步增长。据数据显示,2018年中国传感器市场规模近1500亿元。2019年,传感器扩大应用范围,市场规模进一步扩大,预测2020年中国传感器市场规模超2000亿元。
(二)视频监控
      典型的视频监控系统主要由前端监视设备、传输设备、后端存储、控制及显示设备这五大部分组成,其中后端设备可进一步分为中心控制设备和分控制设备。前、后端设备有多种构成方式,它们之间的联系(也可称作传输系统)可通过电缆、光纤、微波等多种方式来实现。
      近年来,我国监控系统市场经历了持续强劲的发展。其中,视频监控市场的发展速度超过全球其他地区。据数据统计,2012-2016年我国视频监控行业增长率均保持在15%以上。2017年,我国视频监控市场规模突破2000亿元。初步估算2019年,中国视频监控市场规模达到2790亿元。中商产业研究院预计,到2020年底,全国视频监控市场规模将突破3000亿元。
      国内视频监控产品生产企业众多,竞争激烈。目前,国内主要的视频监控产品生产企业有海康威视、CSST、浙江大华、大立、北京国通创安、天津天地伟业、亚安、深圳艾立克、创维、美电贝尔、景阳、珠海石头电子、常州明景、敏通、TCL、H3C等300余家,占国内市场份额的50%。
      国外品牌主要有松下、索尼、泰科、三星、LG、博世、霍尼韦尔等。
      视频监控行业具有优质的行业属性,需求抗周期,未来成长动能主要来自政府、行业应用及民用三级市场,其中政府占30-40%份额,平安城市是其中最主要项目。我国视频监控市场前景广阔,未来几年市场规模将保持年均20%以上的增幅。

二、传输层

      智能传输层是联结教育行业各组成要素的纽带。智能传输层的功能是将感知层采集到的信息,通过各种网络技术进行汇集、整合,以供进一步的智能分析及利用。广泛互联、可靠传递是对智能传输层的基本诉求,需要各种有线、无线网络与互联网融合。经过多年的快速发展,移动通信、互联网等技术趋于成熟,为智慧教育提供了坚实的网络基础。智能传输层采用的主要技术包括信息网络的IPV4/IPV6技术、Wi-Fi网络、4G/5G网络等。
(一)无线网络
      根据IDC数据显示,WLAN市场总体规模在2019年第三季度达到2.3亿美元规模,处于平稳上涨趋势。IDC预计在2020年,WiFi6将在无线市场中大放异彩,仅在中国市场的规模就将接近2亿美元。报告显示,其中WiFi6在2019年第三季度开始从一些主流厂商陆续登场,首次登场的WiFi 6产品在2019年第三季度便有470万美元的销售规模。
      2015年WiFi5达到512%的爆发式增长,随后从2015年到2019年保持着40%以上的年均复合增长率,对无线市场带来强有力的驱动。WiFi5的产品发展轨迹,特别是从2019年开始增速放缓,都在暗示着新产品的迭代,而2020年是WiFi6进军市场的第一个完整元年,将会在上一代产品增速放缓的市场背景下给予无线市场一剂强心针。
      根据国际数据公司(IDC)最新发布的《中国WLAN市场跟踪报告,2020Q1》报告显示,紫光旗下新华三集团以39.4%的市场份额夺得2020年第一季度中国企业级WLAN市场份额第一。继雄踞WLAN市场榜首十一载之后,新华三作为企业级WLAN领军企业,2020年之初继续领跑。
      目前WiFi 6正处于导入期与高速增长期,将会从2020开始,逐步替代处于成熟期的WiFi 5和已然处于衰退期的WiFi 4产品。2020年将会是WiFi 6高速增长的元年。
(二)5G
      2020年以来,各地加快布局5G,三大运营商也发布了5G建设计划。此前,三大运营商披露了2020年5G投资计划。据投资计划显示:三大运营商2020年将建50万个基站。其中,中国移动将新建25万个5G基站,另外,中国电信将与中国联通共建约25万个5G基站,覆盖全国所有地市级(含)以上城市。具体来看:
注:因有部分运营商基站合并共建,故合计数据已忽略合并部分避免重复计算。

三、技术层

(一)计算机视觉
      计算机视觉是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉,并进一步做图形处理,使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。作为一个科学学科,计算机视觉研究相关的理论和技术,试图建立能够从图像或者多维数据中获取“信息”的人工智能系统。
      计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟。它的主要任务就是通过对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息。随着提高预测精度,降低数据标注成本的不断发展,计算机视觉能够识别信息的种类从最初的文字信息,到人脸,人的体态识别,以及各种不同的物体。识别精度也从最初的1:1对比,到1:N比对,以及M:N的动态监控。除了提高算法精度以外,提高数据标注的效率也是计算机视觉公司重要的课题之一。
      据IDC数据显示,2019年全年中国计算机视觉应用市场达14.56亿美元,市场增长来源于安防、城市大脑等领域,人脸识别的应用空间也已呈现出较高的渗透。中商产业研究院测算,预计到2020年底,中国计算机视觉应用市场规模将达18.9亿美元。
      计算机视觉市场格局来看,商汤、旷视、云从以及依图仍主导市场。在商汤旷视云从依图四小龙的整体份额之外,海大宇在AI+安防市场的份额也显著增长。在质检、巡检方向,百度、华为、阿里、腾讯以及以创新奇智为代表的创业公司也在崛起。
(二)智能语音
      智能语音消费者业务主要通过硬件出售及相关互联网增值服务获利,而企业级和公共级业务则主要有两类合作模式:一是技术平台输出模式,将通用技术能力封装为SDK或API,下游客户或生态中的开发者使用时向技术提供方支付一定费用,当然为了促进生态的快速发展,一些平台如华为HiAI、百度语音技术采取面向开发者免费的策略;二是切入传统行业,提供解决方案(含核心设备),这种情形下涉及智能语音企业与传统行业集成商或最终客户进行定制化、深度合作。
      随着智能语音应用产业的拓展,市场需求增大,预计2020年中国智能语音市场规模将进一步加速扩增。数据显示,预计到2020年,中国智能语音解决方案形式业务规模将达63亿元,技术平台输出形式业务规模将达29.2亿元。
(三)数据中心
      2020年开年的首场国常会再次强调“新型基础设施建设”,同时“新基建”的涵盖领域进一步扩大,数据中心亦纳入其中。中国数据中心业务市场规模在日益增长的客户需求带动下仍保持稳定增长。2019年,中国数据中心业务市场规模达到1562.5亿元。国家“新基建”政策的推进,会让国内数据中心项目快速增加,尤其是一些绿色、大型甚至超大型的数据中心会增多。预计2020-2022年,中国数据中心业务市场规模复合增长率为27.8%,2020年数据中心市场规模约为2000亿元,到2022年这一规模将达3200亿元。
      我国数据中心市场格局以运营商数据中心为主,凭借其网络带宽和机房资源优势,三大电信运营商市场份额占比超60%;万国数据、世纪互联、光环新网等第三方数据中心近年来逐渐兴起,满足核心城市的数据中心需求,弥补供需缺口。
(四)云计算
      云计算自2006年提出至今,大致经历了形成阶段、发展阶段和应用阶段。过去十年是云计算突飞猛进的十年,全球云计算市场规模增长数倍,我国云计算市场从最初的十几亿增长到现在的千亿规模,全球各国政府纷纷制推出“云优先”策略,我国云计算政策环境日趋完善,云计算技术不断发展成熟,云计算应用从互联网行业向政务、金融、工业、医疗等传统行业加速渗透。
      根据中国信通院最新发布《云计算白皮书(2020年)》,我国公有云市场规模首次超过私有云。2019年我国云计算整体市场规模达1334亿元,增速38.6%。数据显示,2019年公有云市场规模达到689亿元,相比2018年增长57.6%,预计2020-2022年仍将处于快速增长阶段,到2023年市场规模将超过2300亿元。
      厂商市场份额方面。据中国信息通信研究院调查统计,阿里云、天翼云、腾讯云占据公有云IaaS市场份额前三,华为云、光环新网(排名不分先后)处于第二集团;阿里云、腾讯云、百度云、华为云位于公有云PaaS市场前列。
      2019年,我国私有云市场规模达645亿元,较2018年增长22.8%,预计未来几年将保持稳定增长,到2023年市场规模将接近1500亿元。

四、应用层

(一)应用对象
1、教师
      根据教育部数据显示,2019年我国专任教师1732.03万人,比上年增加59.18万人,增长3.54%。其中学前教育专任教师数达276.31万人,普通小学专任教师数为626.9万人,初中和高中教师分别为374.91万人和270.41万人。
      从普通高等学校教师规模来看,近年来,我国教师队伍不断扩大,从2015年-2019年,五年间专任教师累计增加16.76万人。截至2019年末,全国2688所普通高等学校共有专任教师174.01万人,比上一年增加6.74万人。
2、学生
      教育部数据显示,2019年各级各类学历教育在校生2.82亿人,比上年增加660.62万人,增长2.40%。其中,学前教育入园幼儿1688.23万人;在园幼儿4713.88万人,比上年增加57.46万人,增长1.23%。普通小学在校生10561.24万人,比上年增加221.98万人,增长2.15%;毕业生1647.90万人,比上年增加31.41万人,增长1.94%。初中阶段招生1638.85万人,比上年增加36.26万人,增长2.26%;在校生4827.14万人,比上年增加174.55万人,增长3.75%;毕业生1454.09万人,比上年增加86.33万人,增长6.31%。
      高中阶段招生1439.86万人,比上年增加90.11万人,增长6.68%;在校学生3994.90万人,比上年增加60.23万人,增长1.53%。普通高等学校校均规模11260人,其中,本科院校15179人,高职(专科)院校7776人。特殊教育学生14.42万人,比上年增加2.07万人,增长16.76%;在校生79.46万人,比上年增加12.87万人,增长19.32%。
      根据最新数据,根据各地教育部门的汇总,截至9月18日,全国各省(区、市)和新疆生产建设兵团大中小学均已分批开学,目前全国在校学生总数是2.42亿,占学生总数将近90%。
(二)应用场景
1、智慧校园
      智慧校园可利用智能感知以及物联网技术,通过摄像头、传感器等各类采集设备全面采集校园环境和人群的信息,然后利用人工智能、大数据等技术对采集到的信息进行全方位的分析,并最终将分析结果投射到具体的学校教学、科研、管理服务等工作当中,进一步实现校园智慧化管理运营。近几年,国家大力推进校园信息化发展,智慧教育发展较快。
      随着人工智能、物联网等新兴技术的不断发展,我国智慧校园行业的市场规模也不断扩大。2012年我国智慧校园市场规模突破200亿元,2018年达到621亿元,预计2020年市场规模突破千亿。
      智慧校园企业较多,第一类,教学软(硬)件供应,属于技术服务商;第二类,在线教育服务培训服务,属于教育内容资源服务商。按照产品可分为六大类。
      目前腾讯、阿里巴巴、百度、华为、京东、平安巨头纷纷入场,布局智慧校园。
2、虚拟现实教育
      虚拟现实教育即教育VR化,是指在教育领域(教育管理、教育教学和教育科研)全面深入地运用现代虚拟现实技术来促进教育改革与发展的过程。其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化,基本特征是开放、共享、交互、协作。以教育VR化促进教育现代化,用虚拟现实技术改变传统模式。虚拟现实教育价值在于提升学生学习效率,并辅助教师高效授课。虚拟现实与教育相结合,使得学习者的新旧知识之间的同化顺利完成,建构起自己的认知结构,促进学生认知发展。虚拟现实的沉浸性特征去除了参与者与计算机之间的界限,构造的环境从学习者视角出发,如同感受真实世界一样,提供直观、有效的交互,更好地理解掌握所获得的信息,提高抽象思维能力。
      根据《中国联通智慧教育5G典型应用白皮书》,现阶段,学校仍然是虚拟现实技术的吃螃蟹者,一些大学和不少中学都率先尝试将VR引入课堂,它们开始与VR内容新创公司、VR设备公司积极展开合作,希望通过引入新兴技术,提升授课效率和学习兴趣。用户体验比较完善的VR设备所提供的沉浸式场景的确可以让枯燥乏味的课堂教育、在线教育变得更加生动,让抽象的知识可触摸。
      国内大学在VR教育方面积极尝试,大约有十五家高等院校开始成立VR实验室。一些中小学层面的教育机构也在尝试VR课堂。北京人大附中早已引入了VR教学,教师带领学生自己开发VR教学模型。北京四中网校的创新项目“大语文”和新创公司不可思议科技进行合作,教师团队和不可思议科技的技术团队共同针对“大语文”科目进行内容研发和VR内容生产。哈尔滨群力经纬中学就是百度文库VR虚拟现实应用创客行动的第一站。
      VR体验具有3个显著的特征,分别是沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和意象性(Imagination),其主要优势也是这三个特征体现的。与其相对应,VR教育的体验评价也主要有三个因素:真实感、交互感和愉悦感。
3、远程互动教学
      远程互动教学是指通过高清视音频通讯与多媒体协作,实现师生实时交流,为学习者提供身临其境的课堂体验效果和随时随地的远程学习服务,支持并满足各种网络条件下的教学、培训、研讨、会议、考试等业务。
      借助5G eMBB增强移动宽带和uRLLC超可靠低时延通讯的支撑,受益于4K/8K超高清视频、xR虚拟与增强现实技术、人工智能等新技术的引入,新一代远程互动教学将在教学体验和教学效果上获得颠覆性的改观和提升,实现超清视频的沉浸式互动学习、AR虚拟课堂、远程AR实验与协作、全景课堂录播与直播、智慧教室等创新应用,并通过高速快捷的用户组网与接入,实现灵活的移动学习和广阔的地域覆盖。同时,借助5G网络切片技术、边缘计算、云计算和大数据的应用,新一代的云教育资源与管理平台将支持远程互动教学实现多种教学体系资源共享,富媒体互动、多媒体智慧教室与在线教学、移动教学紧密结合,有效延伸,形成集中管理、统一维护、互联互通、灵活智能、共享开放的应用模式。
      新一代远程互动教学体系架构包括了教室和终端、传输与接入网络、媒体支撑、远程教育云平台以及在上述基础上实现的各类互动远程教学业务。其中值得特别关注的是在5G网络支持下,超清视频、xR、人工智能三大新技术对传统远程互动教学带来的体验提升和应用创新。
      为了更好的了解我国智慧教育发展情况,中商产业研究院特整理智慧教育概念股名单:
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