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>多媒体技术及应用:远程教育、多媒体教学、网络教研
>软件设计开发:软件工程,程序设计,基于计算机、电子、自动化某个领域的理论与应用研究
>计算机教学与教育信息化:计算机化教学,计算机教学应用研究
关键词:射频识别技术,推广应用
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术,俗称“电子标签”,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。论文参考网。RFID标签相当于条形码技术中的条形码符号,但它与条形码是2种不同的技术,有不同的适用范围。与条形码相比,它有着不可比拟的优势:防水、防磁、耐高温、体积小型化、形状多样化,使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如,不需要光源、可以透过外部材料读取数据、能够同时处理多个标签、可以对所附着的物体进行追踪定位等。RFID已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一,在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。
1 应用发展目前RFID技术在美国、欧洲和日本等发达国家已经广泛应用于工业、物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身分标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费。在我国比较典型的应用主要有防伪、工业自动化、交通信息化管理、物流与供应链管理等方面。
据英国调查公司IDTechEx于2008年1月16日报告指出,2007年全球RFID市场增长势头强劲,市场总值约50亿美元,增长主动力是处于高峰期的我国二代身份证,卡片和基础设备总值达20亿美元,这使我国成为最大的RFID市场。但是,如果抛去二代身份证市场的份额,那么美国是全球最大的RFID市场。从全球范围来看,RFID业务很大程度上仍依赖于政府的推动。同时,医药业RFID项目的数量增长尤其快速。而金融、安全领域的RFID项目数量大约占总数量的48%,其次是客运、汽车领域,项目数量占19%。另外,IDTechEx公司还预测今年全球RFID市场将从2007年49.3亿美元上升到52.9亿美元,这个数字覆盖了RFID市场的各个方面,包括标签、阅读器、其它基础设施、软件服务等。这些价值主体主要归功于大量应用于交通和身份证的国际RFID计划。在未来十年,RFID的市场价值将迅速增长,到2018年,RFID市场价值将5倍于2008年RFID市场,而且标签生产量将达到300倍于2008年。
在过去的一年里,我国的RFID市场及技术开始步入一个稳步而快速发展的阶段。国家信息产业部曾做出预测,未来5到10年全球RFID市场规模将达到3000亿美元。由于我国是世界首屈一指的制造业枢纽,RFID产业也将有可观的增长。RFID如今在我国的很多行业都有应用,比如集装箱行业,邮政行业,离散制造业,公路铁路车辆管理,烟草行业等,这些应用相对来说还不成熟,但可以看出巨大的发展潜力。比如对于集装箱制造行业来说,中国占世界集装箱制造量的90%,所以在这一领域应用RFID将是有很大潜力的。从频段来看,大部分应用仍然是集中在低频市场,主要特征是短距离接触,比如身份证、交通卡等。中高频应用相当少,整体规模不大[1]。论文参考网。
虽然RFID的应用有着良好的发展状态和趋势,但仍然存在一系列急需去面对和解决的问题,如标准、成本、产业链建设等主要问题制约着我国RFID技术的推广应用。
2 RFID技术现状分析射频识别系统一般由电子标签和读写器两个主要部分组成。电子标签由天线和RFID芯片组成,每个芯片都含有唯一的识别码(UID)。此外,一个完整的RFID应用系统还包括:
(1)中间件,又称RFID管理软件,它屏蔽了RFID设备的多样性和复杂性,能够为后台业务系统提供强大的支撑,从而驱动更广泛,更丰富的RFID应用。
(2)应用系统软件,记录数据,实现企业管理功能等。
在RFID系统在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面,电子标签中保存有约定格式的电子数据。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号,当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量,发送出自身编码等信息,被读写器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理[2]。
RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高技术领域,涵盖无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等技术。一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程中。在过去十年间,共产生数千项关于RFID技术的专利,主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。按照工作频率的不同,RFID标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)。经过多年的发展,13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟,目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术。
近几年来,RFID芯片的制造,标准的制定以及测试技术在我国都取得了一定的成果。电子标签与芯片研发机构目前已经开发出国产UHF,HF电子标签,特别是HF已经比较成熟地实现了规模化的量产,获得广泛应用。读写器及终端方面已经实现了一定程度上的规模化生产,但在总体性能指标上与国外同类产品有一定的差距。在软件及系统集成方面,目前国内有200多家企业,研究机构,大学等从事中间件、RFID数据管理,RFID公共信息服务网络及其应用软件的开发。此外,国内有多家机构在开展具有独立自主知识产权的电子标签封装装备与技术的研发。
虽然,RFID技术在我国起步较晚,但经过几十年的努力,我国在RFID技术上已有一定的技术基础和市场基础,如果措施得当,是完全有机会赶上甚至领先国外竞争对手的。
3推广RFID技术应用建议作为一项技术的推广与普及,既与当时的社会需求与应用环境有关,又取决于它对采纳者所能带来的经济效益。在我国有较成熟RFID应用技术基础、有巨大的市场需求以及广阔的经济发展前景。但是,目前,我国RFID系统推广应用仍有赖于政府的推动。政府应在以下几个方面加大力度,为RFID的应用匹配相关基础设施。
(1)择准时机出台RFID体系标准
RFID标准主要涉及到空中接口协议标准、数据格式标准、公共服务标准、中间件标准、信息安全标准、相关产品标准、测试标准。目前,国际上主要有三大RFID标准体系,即ISO RFID标准体系、EPCglobal RFID标准体系、日本UID RFID标准体系。然而,国内RFID产业的迅速发展没有可以依赖的国家标准,RFID标准又与国家信息安全息息相关。
所以,我国必须根据国家实际情况,坚持及尽快制定一个自主知识产权的RFID国家标准,掌握国家在电子标签领域发展的主动权,并且与国际标准相互兼容,使我国的RFID产品能顺利地在世界范围中流通。对于自主知识产权标准的推出,除了政府的积极推动,同时鼓励我国大专院校、科研院所及企业积极参与国内、国际RFID技术标准和行业应用标准的制定,尽快形成能够支撑产业发展及应用的RFID标准体系,以标准化推动RFID技术更新及应用。RFID标准体系基本结构如图1所示[3]。
而且,我国RFID技术标准出台的时机也非常关键。标准过早出台,可能在后继的推行过程中,标准会与切实可行的技术方案存在冲突。如果推出过晚,在国内出现多个遵循其他技术标准的规模应用后,会对标准的推行形成很大阻力。
(2)降低技术研发和应用成本
RFID系统的制造成本可望随着信息技术的发展和应用领域的扩大而大幅降低。成本问题针对不同行业而言的,一般认为价格在5美元以上芯片,主要为应用于军事,生物科技和医疗方面的有源器件;10美分到1美元左右的常为用于运输、仓储、包装、文件等无源器件;消费应用如零售的标签在5~10美分;医药、各种票证、货币等应用的标签则在5美分以下。目前很多准备实施RFID系统的单位普遍认为居高不下的成本是阻碍他们导入RFID的关键因素之一。标签成本将直接影响RFID的市场规模,要实现大规模应用,就必须降低成本。
RFID在单件低价物品上的使用就会导致成本陡涨,甚至可能超过物品本向的价值。所以,在研究使用RFID电子标签系统时,要充分研究系统优势以抵消所提高的成本,对标签生产的设备及材料进行研究,以降低生产成本。其实,成本问题关键还要看投入产出比,在控制标签价格远低于商品价值的基础上,如能大规模应用,同时RFID系统的应用将会给企业的业务流程大大改善,减少人力成本,提高工作效率,这就使RFID应用的相对成本降低了[4]。
另外,逐步开发和推进RFID的应用,在技术比较成熟、价格不敏感的行业中先进行RFID的应用,以点带面的推动RFID的发展。在RFID产品的价格下降和应用成熟后,再在生产、物流、零售等广大领域推广。论文参考网。在这个方面,政府和行业组织可以共同努力建立公共的RFID实验室和若干典型的应用示范案例等公共的平台,让各企业能够共享资源,从而有效的降低技术研发和应用的成本。
(3)制定发展策略,建设完整的产业链
RFID产业链包括芯片的设计与制造、标签封装、天线的设计与制造、读写设备开发与生产、中间件、应用软件和系统集成集成等环节。在RFID系统中,会涉及到众多的行业和部门,图2为比较典型的行业结构[3]。
从整个产业的情况来看,我国在芯片、中间件和后台软件等方面与国外领先的技术还有很大的差距。要想在关键技术和领域突破,应该由国家和政府牵头,投入巨资兴建巨大的项目工程;而地方政府应选择在封装、读写器、系统集成等方面找准切入点,集中突破。
我国应该制定RFID的发展策略,可以通过制定符合我国实际的RFID产业规划及相关政策,将RFID产业纳入国家重点发展领域;营造良好的技术和产业发展环境,鼓励企业在RFID领域投资、生产,推动RFID产业基地的形成,支持行业应用RFID技术。通过政策、法规、经济、行政等多种手段,对RFID制造、基地建设和应用给予扶持。同时,鼓励我国大专院校、科研院所及企业进行具有自主知识产权的技术产品和标准的开发,建立开放式的技术研发基础平台、支撑RFID技术应用的公共服务平台以及RFID技术测试环境和认证管理机制及质量保障体系。从而形成一个完整的RFID产业链,推动RFID技术的应用。
RFID技术将在不远的将来引起生产和生活方式的全新革命,在国外积极发展和应用RFID技术的情势下,如果我国不发展自己的RFID产业就会受制于人,就会在新一轮技术革命中落伍。
参考文献
[1] 文浩。2007中国RFID发展分析报千。专家论坛,2008,(2):50~54。
[2] 王伟。射频识别(RFID)技术及其应用的研究。安徽师范大学学报(自然科学版)。2008,31(2):139~141。
[3] 陈鹏。RFID产业链浅析。解决方案,2008,(2):34~35。
[4] 郝良彬,李有科。RFID在发展过程中遇到的各种问题分析。金卡工程,2008,(1):49~51。
1 公共安全产业现有规模
根据《安徽省工业领域新兴产业培育计划(2010-2012)》(皖经信规划〔2010〕53号)和《合肥公共安全产业发展规划》(合政〔2009〕51号)两个文件,目前安徽省属于公共安全领域的企业共有99家,主要分布在生产安全、社会安全、防灾减灾和食品安全四个领域。经过多年的发展,已经形成合芜蚌地区、皖江城市带承接转移示范区两大产业集群,公共安全产品生产制造企业在地域上集中于合肥和芜湖等城市,而且在单一产品领域又高度集中在一个或几个地区,从而形成产业集群优势。从地域分布看,合肥市的企业数量最多,共有70家,占企业总数的70.7%;合芜蚌地区78家,占78.8%;皖江城市带承接转移示范区86家,占86.9%.
2012年,公共安全企业资产总额达到918.3亿元,年末从业人数17792人;实现工业总产值388亿元,营业总收入380.5亿元,净利润35.1亿元,上缴税费56.6亿元。企业研究与试验发展经费支出额为19.6亿元,占营业总收入的5.2%.从各类企业的规模看,生产安全类的企业规模最大,工业总产值所占份额为76.3%,其次是社会安全类企业占21.1%,食品安全类企业占1.9%,防灾减灾类企业占0.7%.
2 公共安全产业的核心技术
我省公共安全产业经过多年发展,在反恐安全(公共安全应急)、火灾安全、信息安全等诸多安全领域都拥有一批核心技术和专利产品,公共安全产业已经具备一定的优势和区域特色。
(1)火灾安全技术。中国科技大学火灾科学国家重点实验室近6年来先后主持和承担了119项火灾科学领域重大(重点)科研项目,都取得了令世人瞩目的成绩,如“大空间早期火灾智能监测与电气火灾隐患检测系统”不仅获得过国家科技进步二等奖,而且被人民大会堂、中央电视台等单位广泛应用。
(2)公共应急信息技术。中电集团38所在公共应急信息等方面拥有国际先进的核心技术。38所研发的互联互通、应急指挥车、便携式应急指挥箱、车载图传、动中通、动中看、指挥决策系统、新华频煤等系列化的应急指挥产品和平台构建了最全面覆盖的应急指挥系统,广泛应用于公安、武警、消防、电力、国家安全局等行业和领域。
(3)智能交通技术。中电集团38所研制的新一代应急通信集中一体化控制平台(“路鹰”系统)广泛使用在公路、人防、公安、交警、消防、甚至部队边防等领域。安徽科力信息产业有限责任公司拥有的智能交通信息采集及信息处理系统,在智能交通领域形成了“道路交通工程与交通安全设计”、“交通信息采集与”、“交通信号控制及交通仿真”、“警用装备”、“智能交通软件系统”等四项核心技术和40多项产品。
(4)视频立体监控技术。中电集团38所研发的公共安全立体视频监控系统,包括360度全景摄像机、公共安全立体视频监控、多目标跟踪,通过对监控区域的三维可视化表达,可以完全实现无死角的视频立体监控。
(5)大气环境监测技术。安徽光机所由于早年的成功“定位”,在大气光学方面,针对环境光学与监测技术目标,积极开展环境监测技术新原理、新方法和环境监测仪器技术集成等环境高新技术研究,由单项技术与设备研发到多项技术与系列设备研发;由点式监测设备到区域监测设备;由地面监测技术到立体监测技术,都取得了较为全面的发展,在国内外已经独树一帜。
(6)量子通信技术。在量子密码通信领域上,中国科技大学的研究水平已经跻身世界前沿,并在某些方面具有不可比拟的优势。早在2009年5月初,中国科大潘建伟教授研究小组就在合肥建成世界上首个光量子电话网。2009年5月中旬,郭光灿院士研究小组在芜湖市建成世界上第一个“量子政务网”,不仅可以实现保密声音、保密文件和保密动态图像的绝对安全通信,还能满足通信量巨大的视频保密会议和大量公文保密传输的需求,可以有效对抗黑客攻击和木马窃听。
(7)煤矿安全技术。淮南矿业集团以袁亮院士为代表的科研团队突破传统的经典采矿理论,研究“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”,把瓦斯治理融入到采矿活动的全过程,创立的“卸压开采抽采瓦斯、无煤柱煤与瓦斯共采”理论与技术,坚持煤与瓦斯共采,治理与利用并重,实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯治理战略,解决了低透气性高瓦斯煤矿安全高效开采技术难题,基本找到了解决瓦斯治理难题的方法和途径。
3 公共安全产业发展的有利条件
近年来,我省公共安全产业发展较快,目前我省加快发展公共安全产业在矿山安全、交通安全、食品安全、火灾安全、信息安全等领域已具备较好的技术和产业基础及条件。
3.1 产业基础。
近年来,我省公共安全产业培育形成了一批拥有核心技术和专利产品、市场开拓能力强、成长性好的公共安全产品制造企业,统计数据显示,2012年我省公共安全各项经济指标都呈现增长势头,具有核心知识产权的产品占产品总数的88%;累计拥有的有效发明专利数、研发人员数量和研发经费支出也保持较好的增长趋势。可以看出,我省公共安全企业的发展态势较好,各项经济指标增长较快,尤其具有核心知识产权的产品数增长最快,发明专利数也增长较快,大部分企业都比较重视企业的创新能力建设,创新能力比较突出,研发投入强度都相对较高,这些都为我省公共安全产业的发展奠定了良好的产业基础。
3.2 科技资源。
安徽省和合肥市政府充分聚合政府、科研院所、高校和企业的优势资源,联合中国电子科技集团第38所、中国科学技术大学、中国科学院合肥物质分院,共同组建了“合肥公共安全技术研究院”,同年在全市新成立了6个公共安全产学研战略联盟,建立了公共安全产业发展引导基金,初步形成了科技、产业、基金三位一体的公共安全产业发展体系。合肥市作为安徽省省会城市,是全国唯一的科技创新型试点市,世界科技城市联盟会员城市和国家知识产权示范城市,拥有高校51所,各类科研机构275家,国家及部级重点实验室20个,市级以上工程(技术)研究中心和企业技术中心120家,两院院士31人,每万人拥有专业技术人员859人,居全国同类城市前列。因此,通过进一步强化技术创新和产业集聚,我省有望在国家公共安全产业发展中抢占先机、领先一步。
3.3 技术优势。
近年来安徽省在公共安全领域取得了一批拥有国内外领先、具备产业化前景的技术及产品。煤矿安全领域,实现1m厚度以下的薄煤层高效安全开采,矿区杜绝了瓦斯爆炸事故,百万吨死亡率由以前平均4.01下降到0.2左右,下降近20倍;交通安全领域,在智能交通领域具有航管、防撞雷达等一批成熟技术和产品,在交通事故防治领域已形成事故防治产业链;信息安全领域,在量子通信、应急通信指挥、北斗导航、公共安全核心器件等领域处于国内领先地位,在民用雷达、多媒体通信、微波组件、专业集成电路设计、系统集成等技术领域具有明显优势,在智能语音技术研发及产业化方面走在全国前列,中文语音产业链已初具规模;食品安全领域,合肥美亚光电色选机是国际食品加工领域的色选机首选品牌,被誉为“中国粮机行业的骄傲”;火灾安全领域,部分项目已处于同行业中的领先地位,参与了多项国家消防规范的制定和修订;电力安全领域,在配电网自动化的研发、制造、销售和工程服务等方面具有一定优势,已形成一定规模,在各种过电流及过电压保护设备的研发、生产方面具有一定的竞争力;科技强警领域,提升和改善了我省公安科技装备水平和技术手段,公安机关的核心战斗力明显增强。
3.4 区域优势。
我省公共安全产业已经具备了一定的比较优势和区域特色。从企业的区域分布来看,论文格式合肥市的公共安全企业总量最多,占全省总数的70%以上,产业发展在全省也是最快,各项经济指标都居前列,研发投入强度进一步加大,创新能力比较突出,同时随着合芜蚌试验区和皖江城市带示范区建设的趋步推进,产业发展的区域优势也日益显现。
从省内环境看,我省自主创新的空间布局已经完成,创新体系初步形成,创新载体和平台建设全面展开并积极发挥作用,为支撑公共安全产业发展以及引进集聚人才等各类要素创造了良好的环境。随着合芜蚌试验区和国家技术创新工程试点省等体制环境的建设,企业主体、创新载体和产学研一体建设步伐加快,产业基础和综合配套能力不断增强,工业园区和优势产业集群逐步成型,工业化城镇化发展迅速,农业综合生产能力大幅提升,现代物流业、金融服务业等现代服务业带动作用不断增强,增长动力由“投资主导—工业推动”的组合向“消费主导—服务业推动”转化,经济和社会发展进入了一个厚积薄发、加速崛起的阶段。
3.5 研发平台。
安徽省公共安全产业拥有良好的研发平台。火灾科学国家重点实验室、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心等公共安全科技研发平台技术力量十分雄厚。合肥市全力推进科技创新试点市和合芜蚌自主创新综合配套改革试验区建设,建立健全产学研有效结合的运行机制,加快完善社会化、网络化的科技创新中介服务体系,注重公共安全产业的平台建设,先后形成了以高新区及科技创新试点市示范区为代表的园区平台,以中国科技大学火灾实验室、中电38所、43所等为代表的科技研发平台,以四创电子、科大立安、工大高科等为代表的成果转化平台等一批公共安全产业发展平台,有力地推动了公共安全产业的快速发展。目前,合肥现有的三大开发区和七个省级工业园区,基础设施比较完善,产业特色鲜明,公共安全产业配套能力较强。
3.6 政策扶持。
安徽省和合肥市政府先后明确将公共安全产业列为“合芜蚌自主创新综合配套改革试验区”、“合肥国家科技创新型试点市”和“皖江城市带承接产业转移示范区”的先导性产业,优先重点发展。早在2008年,合肥市已明确将公共安全产业集群列入着力培育的五大新兴产业集群,促进公共安全产业发展壮大。2009年6月,合肥市人民政府出台了《合肥公共安全产业发展规划(2009-2017年)》,对合肥市公共安全产业的发展作了全面规划和部署。2010年8月,合肥市公共安全产业基地在合肥国家科技创新型试点市示范区内正式建设完成,主要为公共安全领域的科研院所和重点企业提供科技研究、产品开发、行业标准以及信息交流等服务。2011年5月,安徽省科技厅出台了《安徽省公共安全产业技术发展指南(2010-2015年)》,提出了公共安全产业的发展思路。2011年9月,安徽省政府了《安徽省“十二五”科技发展规划纲要》进一步提出优先发展公共安全产业,围绕生产安全、社会安全、食品安全等重点领域,在煤矿、交通运载、信息网络、食品等行业,加强关键技术研究。这一系列政策的出台为提升我省公共安全产业技术水平,培育新型公共安全产业,促进和保障我省经济社会又好又快发展,促进经济社会发展都具有非常重要的意义。
4 公共安全产业发展存在的问题与制约因素
4.1 产业总体规模偏小,有些行业尚未形成规模。
与全省战略性新兴产业相比,2012年公共安全产业总产值占1.1%,高端装备制造业占26.4%,电子信息产业占26%,新材料产业占20%,生物产业占13.7%,节能环保产业占6.4%,新能源产业占6.1%,新能源汽车占0.3%.可以看出,我省公共安全产业和新能源汽车产业的总体规模均相对偏小。从我省各类公共安全产业情况看,生产安全类的企业规模相对较大,食品安全类和防灾减灾类企业规模很小,这两类企业工业总产值占全部企业工业总产值的比重仅2.6%,产业基础相对较弱。
4.2 我省公共安全产业集群尚未形成,产业链不完整。
产业集群是指同处或相关于某一特定产业(行业)的众多相互依赖的企业在一定地理空间上的集聚。目前我省公共安全产业的要素资源处于分散发展的状态,未形成产业集群效应,完整的产业链尚未形成。公共安全企业绝大部分属于中小企业,规模不大,不具有显著的规模优势和很高的市场占有率,更是缺乏行业领军企业,部分掌握核心技术的科技型企业从技术源、外延生长、产品制造、产品应用、产品流通和服务等产业链核心环节缺失,配套不完善,关联性不强,未形成以点带线,以线带面的联动效应,因而对整个公共安全产业的带动作用不强,尚未形成集群效应。
4.3 我省公共安全产业创新能力集中在少数企业。
我省公共安全企业的创新投入强度有所下降,其中社会安全类、防灾减灾类公共安全企业的创新投入2010年比上年出现负增长。从企业创新产出情况看,少数企业创新能力比较突出和集中,大多数企业的创新能力不足。2012年发明专利授权量前3名的企业,不论是发明专利申请量还是授权量占比均都超过了全部公共安全企业发明专利申请量和授权量半数以上,这也说明了大多数公共安全企业的创新能力仍有待提高。
4.4 促进公共安全产业技术研发和成果转化的机制亟待完善。
目前,促进我省公共安全产业技术研发和成果转化的产学研合作创新机制有待完善。产学研互动性不强,科研院所产业化动力不足,科技研发和产品推广缺乏足够支持,高校、科研院所的技术优势和省市共建科技创新公共服务中心的资源及服务优势尚未完全发挥等方面的问题制约了我省公共安全产业发展。合肥市虽已成立了“公共安全技术研究院”,但由于其职责权利尚不明确,运行机制尚不完善,其它地市还未建立相关机构、平台,各项工作还未步入正轨,平台作用也还未得到有效发挥,在探索企业与高校、科研机构合作创新机制方面尚需支持公共安全企业以产权为纽带,与境内外高校、科研院所共建多种形式的产学研战略联盟。此外,促进科技成果转化的激励、评价等机制有待完善,需要针对公共安全产业建立一个涉及融资、科技成果评价、成果转化、综合平衡、综合监督、综合激励的机制体系对成果转化将起到积极的促进作用。