1、內容提要物聯網豐富的內涵催生出更加豐富的外延應用。本篇將介紹物聯網的綜合應用層綜合應用層，通過五個典型的應用領域呈現物聯網應用多樣化、規模化和行業化的特點。第10-14章介紹了管理服務層數據庫系統海量信息存儲搜索引擎智能決策信息安全與隱私保護本篇重點介紹物聯網的應用，包括智能電網，智能交通，智能物流，智能綠色建筑和環境監測，突出更透徹的感知，更全面的互聯互通和更深入的智能化的特點。內容回顧15 智能電網智能電網16 智能交通17 智能物流18 智能綠色建筑19 環境監測智能電網有哪些特征？國家發展智能電網的方向是什么？本篇內容15.1 智能電網的起源與發展典型的電力系統電力系統組成部分什么是智

2、能電網？ 電力系統電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統。 電力網絡電力網絡為電力系統中除發電設備和用電設備以外的部分（輸電、變電和配電）。 智能電網智能電網的核心內涵是實現電網的信息化、數字化、自動化和互動化，具有電網自愈，用戶交互，設備兼容，質量管理，系統安全，信息集成，管理優化，資產優化，市場協調9大特征。歐美智能電網的特征美國智能電網特征歐美智能電網的特征（續）歐洲智能電網特征智能電網最新發展美國的智能電網美國的智能電網主要在配網層，特別強調的是用電智能化，智能電表系統的構建是重中之重。歐洲的智能電網歐洲的智能電網主要強調分布式能源的接入，包括新能源和儲

3、能系統的使用，電力電子技術的發展是關鍵。中國的智能電網中國的智能電網覆蓋面更為全面，是調度、發電、輸電、變電、配電、用電六大環節的整體升級。新能源下游應用新能源下游應用分為并網發電、離網發電與可再生燃料等領域。智能電網與物聯網：新能源發展與利用新能源發展與應用：并網發電新能源發展與應用：離網應用 長期以來我國電力系統采用定期檢修方式。 狀態檢修，即根據設備運行狀態決定檢修時機，可以克服定期維修的局限性，提高檢修的針對性。 在線監測技術（實時檢測設備運行狀態）是物聯網在電網系統中的重要應用，是狀態檢修的基礎。 油色譜在線監測系統是集控制、測量分析技術于一體的精密設備。智能電網與物聯網：輸變電檢測

4、與控制 配用電管理的目標是節省電能的無效開銷。智能電網與物聯網：配用電管理 電能表是電能計量的法定計量器具，分為機械表和電子表兩大類。 用電子表代替機械表，載波通信是主流發展方向，也是節省開銷的重要環節。智能電表應用智能電表應用智能電網與物聯網：配用電管理（續）實時電網調度自動化系統是一個總稱，由于各個電網的具體情況不同，可以采用不同規格、不同檔次、不同功能的電網調度自動化系統。智能調度是物聯網技術的又一重要應用。理想的智能調度與現有的調度自動化相比有六大特點： 數字化、集成化、網絡化、標準化、市場化、智能化。智能電網與物聯網：實時電力調度傳感器網絡作為智能電網末梢信息感知不可或缺的基礎環節，

5、在電力系統中有廣闊的應用空間。傳感器網絡在安全監控領域的應用可以更高效的保護電網的安全。如在部署桿塔和防護線路解決線路故障問題的同時，通過在線路上配置傳感設備檢測線路的實時情況保證設備安全和電到位等。智能電網與物聯網：電網安全更加深入的環境感知更加深入的環境感知：設備嵌入包含其信息的可識別智能芯片，并利用無線/有線技術，對各設備進行聯網，從而實現全面的在線監控。更加全面的信息互通更加全面的信息互通：物聯網技術可將供電方、輸配電管理方及電力用戶有效連結，并通過互聯網技術，實現電網系統中各參與者間的信息交換與共享，使分布式電網系統成為可能。更加智能的電網建設更加智能的電網建設：基于互聯網技術而建設

6、的智能電網體系，可實現從能源接入、輸配電管理、安全監控、繼電保護到用戶計費計量的全過程智能化網絡化控制。15.3 智能電網的未來前景2020年 “兩縱兩橫”特高壓交流后續工程開工建設，跨區直流工程投產規模達到1290萬千瓦，配電網建設加大投入，智能化試點工程按期建成，關鍵技術研究、設備研制和標準制定取得新進展 以特高壓為核心的堅強國家電網初步形成，電網的信息化、自動化、互動化水平明顯提升，滿足大規模可再生能源接入和輸送 智能電能表廣泛應用，電動汽車充放電站布局基本滿足需要 形成以“三華”特高壓同步電網為受端，東北特高壓、西北750千伏電網為送端，聯接各大煤、水、核電、大型可再生能源基地的電網結

7、構 特高壓及跨區電網輸送能力滿足各大能源基地接入和負荷中心用電需求智能電網的未來前景2010年2015年電網規劃 支持和引導電源結構優化調整，逐步提高水電、核電、風電、太陽能等非化石能源的裝機比重 與ABB和西門子簽署了智能電網設備合作諒解備忘錄 設立研究小組開展智能電網技術攻關 智能電網相關規劃正在進一步制定中智能電網的未來前景新能源領域智能電網設備15 智能電網16 智能交通智能交通17 智能物流18 智能綠色建筑19 環境監測什么是智能交通？智能交通中應用了哪些物聯網技術？有那些典型應用？本篇內容什么是智能交通？智能交通系統智能交通系統 (Intelligent Transportati

8、on Systems, ITS) 通過在基礎設施和交通工具當中廣泛應用信息、通訊技術來提高交通運輸系統的安全性、可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環境的負面影響。“智慧的地球”在IBM提出的智慧地球概念中，智慧的交通需要具備以下特征。環保的交通環保的交通：大幅降低溫室氣體和其他各種污染物的排放量以及能源的消耗。便捷的交通便捷的交通：通過泛在移動通信提供最佳路線信息和一次性支付各種方式的交通費用等服務，改善旅客體驗。安全的交通安全的交通：實時檢測危險、事故并及時通知相關部門。高效的交通高效的交通：實時進行跨網絡交通數據分析和預測，優化交通調度和管理，最大化交通流量。可視的交通可視的交通：

9、將所有公共交通車輛和私家車整合到統一的數據管理，提供單個網絡狀態視圖。可預測的交通可預測的交通：持續進行數據分析和建模，改善交通流量和基礎設施規劃。無線通訊無線通訊短距離無線通信可使用IEEE 802.11系列協議來實現，其中美國智能交通協會以及美國交通部主推WAVE和DSRC兩套標準。長距離無線通信方案通過基礎設施網絡實現，如 WiMAX /GSM/3G。 計算技術計算技術未來車輛將配備數量更少但功能更為強大的處理器。新的嵌入式系統平臺將支持更加復雜的軟件應用，包括基于模型的過程控制、人工智能和普適計算，其中人工智能技術的廣泛應用將有望為智能交通系統帶來質的飛躍。16.2 智能交通中的物聯網

10、技術感知技術感知技術交通基礎設施中的傳感器嵌入在道路或者道路周邊設施例如建筑之中。車輛感知系統包括了部署道路基礎設施至車輛以及車輛至道路基礎設施的電子信標來進行識別通信，同時利用閉路電視技術和車牌號碼自動識別技術對熱點區域的可疑車輛進行持續監控。視頻車輛監測視頻車輛監測利用視頻攝像設備進行交通流量計量和事故檢測屬于車輛監測的范疇。16.2 智能交通中的物聯網技術全球定位系統全球定位系統 GPS車載嵌入式GPS接收器能接收多個不同衛星的信號并計算車輛當前位置，定位誤差一般是幾米。由于GPS信號接收需要車輛具有衛星的視野，因此該技術在城市中心區域可能由于建筑物遮擋而受限。探測車輛和設備探測車輛和設

11、備探測車輛通常是出租車或政府所有的車輛，需配備無線通信設備。探測車輛向交通運營管理中心匯報其速度和位置，管理中心整合分析得到廣大范圍內的交通流量情況以檢測交通堵塞的位置。16.2 智能交通中的物聯網技術不停車收費系統不停車收費系統電子收費 (Electronic toll collection, ETC)系統能夠在車輛以正常速度駛過收費站的時候自動收取費用，降低了收費站附近產生交通擁堵的概率。之前大部分電子收費系統都基于使用私有通訊協議的車載無線通訊設備。目前很多國際組織希望將此類協議標準化。16.3 智能交通應用挪威挪威ETC系統應用系統應用挪威政府啟用AUTOPASS項目實現“開放式收費”

12、，采用DSRC技術對車輛進行識別，并利用視頻圖像抓拍技術對沒有安裝電子標簽或電子標簽非法的車輛事后追討通行費。電子收費車道上安裝有DSRC讀寫設備和攝像機，省略了傳統的交通燈、收費顯示牌和欄桿等裝置，車輛通過速度可達60公里/小時。德國德國ETC系統應用系統應用德國高速公路啟用衛星卡車收費系統，幾十萬輛卡車裝置了車上記錄器 (OBU)，這種記錄器能夠記錄卡車行駛情況與自動繳費，需要依賴衛星才能運作。該系統部署了300個高架控制橋的紅外線監視系統，閱讀車牌號碼，同時有大量帶有監視器和裝置電腦的監控車來回巡邏。不停車收費系統新加坡新加坡ETC系統應用系統應用新加坡的城市道路電子動態收費系統 (El

13、ectronic Road Pricing, ERP) 是專門的小范圍無線信息系統，包括三個主要組成部分，車載單元，ERP顯示牌，和控制中心。法國法國ETC系統應用系統應用由于道路基礎設施往往由不同的公司運營，各家公司之間的電子標簽和收費系統往往并不通用。因此各大公司開始協商在所有的高速公路路網上提供統一服務，即“一卡通”收費的可能性。“一卡通”系統的技術考慮包括國際標準的制定、服務車型的選擇、發票的出具、交易的組織、如何利用和改建現有的收費站點以及成本的控制。不停車收費系統（續）實時交通信息服務實時交通信息服務實時的交通信息服務是智能交通系統最重要的應用之一，能夠為駕駛員提供實時的信息例如交

14、通線路，交通擁堵可能造成的時間延誤，交通事故，安全提示，天氣情況，前方道路修整工程等。智能交通系統還可以為乘客提供進一步的信息服務，例如車內的Internet訪問服務以及音樂電影的下載和在線觀看。16.3 智能交通應用實時交通信息服務（續）實時交通信息服務（續）提供實時的交通信息服務包括三個主要的組成部分，信息的收集，信息的處理以及信息的散布。每一個部分都需要不同的平臺和技術設備支持。目前美國的車輛當中已經越來越普遍的配備了信息設備，2009年已經有28%的車輛攜帶有各類先進的信息設備，分析家預計到2012年這一比例可達到40%。16.3 智能交通應用智能交通管理智能交通管理智能交通管理主要包

15、括交通控制設備例如交通信號、匝道流量控制和公路上的動態交通信息牌（為司機提供實時的交通流量和公路狀態信息）。同時一個城市或者一個省份交通管理中心需要得到整個地區的交通流量狀況以便及時檢測事故、危險天氣事件或其它對車道具有潛在威脅的因素。16.3 智能交通應用智能交通管理（續）智能交通管理（續） 自適應的交通信號控制技術能夠對交通信號進行動態控制，智能調整信號開關的時間。如果交通信號裝置能夠檢測到等待車輛的信息或者車輛能夠與信號裝置通信將此信息發送給信號裝置，我們就能夠優化交通信號的時間控制方案，并提高道路的交通流量，緩解交通擁堵狀況。 智能的匝道流量控制也能夠為交通管理帶來巨大收益。大概有20

16、個美國的大城市已經使用各種形式的匝道流量控制技術。16.3 智能交通應用15 智能電網16 智能交通17 智能物流智能物流18 智能綠色建筑19 環境監測物流的發展歷程如何？智能物流運用了哪些物聯網技術？本篇內容什么是物流？物流物流 （Logistics）是滿足顧客需要為目的，從物品的源點到最終消費點，為有效的物品流通和存儲，服務及相關信息而進行企劃、執行和控制的過程。物流物流發展階段發展階段粗放型物流 （20世紀 50 70年代）系統化物流 （20世紀 70 80年代）電子化物流 （20世紀 80年代 20世紀末）物聯化物流 （21世紀初 ）粗放型物流物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子

17、化物流物聯化物流 背景背景: :二戰后世界經濟迅速復蘇特點特點: :大型零售企業涌現大量生產、大量消費缺點：缺點：庫存量大、效率低下、缺乏部門間配合系統化物流物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子化物流物聯化物流 起因：起因：物流成為一門綜合型科學企業開始注重物流的成本和效益新型物流技術新型物流技術實時生產系統集裝箱技術新型物流業務新型物流業務航空快遞電子化物流物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子化物流物聯化物流 現代物流的開始關鍵技術EDI條形碼典型應用UPS 世界港 （World Port）電子數據交換（EDI）物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子化物流物聯化物流 需求背景需求背

18、景統一的計算機數據格式無紙貿易初期標準初期標準X12UN/EDI FACT關鍵支撐關鍵支撐互聯網物聯化物流物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子化物流物聯化物流 現代物流面臨的問題現代物流面臨的問題互聯互通不充分標準難以統一、發展滯后網絡與設備的異構、信息共享不充分感知不及時、不徹底缺少實時感知手段信息采集手段單一、采集的信息種類有限缺少智慧型計算支持與服務應用程度低協同性不足物聯化物流物流發展階段粗放型物流 系統化物流 電子化物流物聯化物流 智能物流智能物流發展契機物聯網特點精準化：成本最小化，零浪費智能化：軟件智能化，設備及網絡智能化協同化：資金流、物流、信息流三流合一智能物流典型應用

19、：EPC商品物流首先需要解決的問題：我是誰？（Tagging）電子產品碼 Electronic Product Code 目標：“互聯網地址系統”每個物體或電子設備都有一個獨立唯一的EPC Code對象名稱解析系統（Object Naming Service，ONS）整個物流領域連成EPC 物聯網EPC物聯網架構智能物流典型應用 ： 美軍的RF-ITV系統海灣戰爭中美軍后勤部門的問題海灣戰爭中美軍后勤部門的問題缺乏有效準確的物流管理，效率低下物資堆放無序，浪費嚴重解決方案：在在運物資可視化運物資可視化 In-Transit Asset Visibility準確定位，減少堆積，及時遞送幫助決策，

20、把握態勢合理供應，優化采購配給方案RF-ITV 關鍵技術：RFID技術聯合全資產可視化系統 （JTAV）RFID 標簽大量運用主動式標簽、傳感器標簽全球化讀寫識別設備部署架構 （Global Interrogator Infrastructure）國際運輸信息跟蹤系統 （International Transportation Information Tracking）智能物流典型應用：食品物流食品物流的食品物流的特殊性特殊性保存、運輸條件多、要求高智能智能物聯技術與食品物流物聯技術與食品物流傳感器搜集需監測的各種參數條形碼、RFID標簽支持安全回溯電子耳標方便快速通關發展方向發展方向豐富感知

21、手段提高智能化程度15 智能電網16 智能交通17 智能物流18 智能綠色建筑智能綠色建筑19 環境監測物聯網背景下的綠色建筑有哪些？本篇內容什么是綠色建筑？傳統意義傳統意義的綠色建筑：綠地、花園現代意義現代意義的綠色建筑：不破壞生態環境的建筑制造美好環境的建筑綠色建筑的綠色建筑的目標目標：提供舒適、環保的工作或居住環境（基本需求）減少建筑物在使用維護中的耗能，緩解能源危機（生存需求）減少城市發展對地球生態的影響（發展需求）什么是綠色建筑（續）？建筑學角度建筑學角度的綠色建筑：建筑結構單一建筑材料：太陽隔熱膜，凈水系統，防火材料，外墻保溫，植物建材這樣的綠色建筑還停留在表面物物聯網角度聯網角度

22、的綠色建筑：從單一到綜合物聯網為綠色建筑提供評價依據是綠色建筑融入自然的唯一渠道綠色建筑的評價標準國別國別標準標準名稱名稱年份年份英國BREEAM1990美國LEED1995香港HK-BEAM1996加拿大GBC1998日本CASBEE2002中國GB/ T 50378 -20062006綠色建筑典型應用建筑管理建筑管理：建筑建設的智能化管理建筑結構監測建筑工地監控建筑質量控制建設過程的異常處理低碳低碳建筑建筑建筑低碳技術：低輻射玻璃，中水處理，內、外墻保溫，太陽能，新風系統，雨水循環系統綠色建筑典型應用智能樓宇智能樓宇：建筑內的設備互聯實現智能化節能提供樓宇的智能安防為樓宇內人員提供智能服務

23、樓宇設施的智能管理智能智能辦公室辦公室智能辦公平臺，無線互聯互通視頻會議系統，人性化服務綠色建筑典型應用智能家居智能家居：以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。綠色建筑的挑戰與機遇優勢優勢市場規模龐大政府大力支持挑戰挑戰認識程度低技術門檻高建筑成本增加15 智能電網16 智能交通17 智能物流18 智能綠色建筑19 環境監測環境監測什么是環境監測傳感網？什么是環境監測物聯網？本篇內容環境監測的概念環境監測宗旨環境監測宗旨：檢測狀態參數，跟蹤質量變化，確定質量水平環境監測環境監測目標：目標：為環境管理、污染

24、治理、防災減災等工作提供基礎信息、方法指引和質量保證。環境監測的對象環境監測的對象：自然因素，人為因素，污染危害環境的其他因素，以及生物、生態的變化。環境監測的不同階段環境監測的不同階段：系統工程角度：信息技術角度：環境監測的發展基于經驗的基于經驗的觀察觀察由自然因素認識自然規律；反映自然規律不全面、不準確、不客觀。系統科學的系統科學的監測監測50年代，對污染嚴重地點的被動監測；70年代，監測范圍延伸為包含其他物理因素的離散測量。自動自動監測監測電子計算機控制和輔助處理；監測環境有廣度、有頻度、有深度。無線傳感器無線傳感器網絡網絡環境監測傳感網：典型應用系統部署加州大學伯克利分校2002年美國

25、大鴨島（Great Duck Island）32個MICA節點數據采集數據采集內容：內容：溫度、濕度、光照和大氣壓力監測目的：監測目的：持續監測海燕在繁殖季節的習性，收集相關環境數據供動物學家分析。環境監測傳感網：典型應用系統部署哈佛大學2004年厄瓜多爾活火山周圍16個節點19天捕捉229次地震、火山爆發和其他地震波事件。數據采集內容：數據采集內容：100赫茲頻率持續采集地震波和聲波強度等。監測目的：監測目的：對高頻數據采集過程中傳輸可靠性、數據驗證和校準等問題的探索。環境監測傳感網：典型應用系統部署瑞士巴塞爾大學、蘇黎世大學與蘇黎世聯邦理工學院2006年瑞士阿爾卑斯山數據采集數據采集內容內容：氣候狀況、地質結構和地表環境。監測目的監測目的：研究氣候對環境造成的影響，提前預測雪崩、山體滑坡等自然災害。環境監測傳感網：模式和特征監測過程：單向的、一維的；可完成局部的、有針對性的采集和測量；不滿足深度監控、全面測量和智能化利用。環境監測物聯網：應用動機環境監測物聯網：模式和特征監測過程：立體的、進化的，雙向的；環境信息反作用于計劃制定；監測結果對客觀環境的反映全面、真實；傳遞環節信息傳遞與存儲相結合，在網際實現異構網絡融合。環境監測物聯網應用：森林生態物聯網應用目標：對以森林生態為中心的地球環境進行長期大