物联网综合应用.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,15-19,章,综合应用层,物联网综合应用,第1页,内容提要,物联网丰富内涵催生出愈加丰富外延应用。,本篇将介绍物联网,综合应用层,，经过五个经典应用领域展现物联网应用多样化、规模化和行业化特点。,物联网综合应用,第2页,15,智能电网,16,智能交通,17,智能物流,18,智能绿色建筑,19,环境监测,智能电网有哪些特征？国家发展智能电网方向是什么？,本篇内容,物联网综合应用,第3页,15.1,智能电网起源与发展,经典,电力系统,组成部分,物联网综合应用,第4页,什么是智能电网？,电力系统,是由,发电,、,输电,、,变电,、,配电,和,用电,等步骤组成电能生产与消费系统。,电力网络,为电力系统中除发电设备和用电设备以外部分（,输电,、,变电,和,配电,）。,智能电网,关键内涵是实现电网,信息化,、,数字化,、,自动化,和,互动化,，含有,电网自愈,，,用户交互,，,设备兼容,，,质量管理,，,系统安全,，,信息集成,，,管理优化,，,资产优化,，,市场协调,9,大特征。,物联网综合应用,第5页,欧美智能电网特征,美国智能电网特征,物联网综合应用,第6页,欧美智能电网特征（续）,欧洲智能电网特征,物联网综合应用,第7页,智能电网最新发展,美国智能电网,主要在,配网层,，尤其强调是用电智能化，,智能电表系统,构建是重中之重。,欧洲智能电网,主要强调,分布式能源接入,，包含新能源和储能系统使用，,电力电子技术,发展是关键。,中国智能电网,覆盖面更为全方面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大步骤,整体升级,。,物联网综合应用,第8页,新能源下游应用,分为,并网发电,、,离网发电,与,可再生燃料,等领域。,智能电网与物联网：新能源发展与利用,物联网综合应用,第9页,新能源发展与应用：并网发电,物联网综合应用,第10页,新能源发展与应用：离网应用,物联网综合应用,第11页,长久以来我国电力系统采取,定时检修,方式。,状态检修,，即依据设备运行状态决定检修时机，能够克服定时维修不足，提升检修针对性。,在线监测技术,（实时检测设备运行状态）,是物联网在电网系统中主要应用，是状态检修基础。,油色谱在线监测系统,是集控制、测量分析技术于一体精密设备。,智能电网与物联网：输变电检测与控制,物联网综合应用,第12页,配用电管理目标是,节约电能无效开销,。,智能电网与物联网：配用电管理,电能表,是电能计量法定计量器具，分为,机械表,和,电子表,两大类。,用电子表代替机械表，载波通信,是主流发展方向，也是节约开销主要步骤。,物联网综合应用,第13页,智能电表应用,智能电网与物联网：配用电管理（续）,物联网综合应用,第14页,实时电网调度自动化系统,是一个总称，因为各个电网详细情况不一样，能够采取不一样规格、不一样档次、不一样功效电网调度自动化系统。,智能调度是物联网技术又一主要应用。理想智能调度与现有调度自动化相比有六大特点：,数字化,、,集成化,、,网络化,、,标准化,、,市场化,、,智能化,。,智能电网与物联网：实时电力调度,物联网综合应用,第15页,传感器网络,作为,智能电网末梢信息感知,不可或缺基础步骤，在电力系统中有辽阔应用空间。,传感器网络在,安全监控领域,应用能够更高效保护电网安全。,如在布署杆塔和防护线路处理线路故障问题同时，经过在线路上配置传感设备检测线路实时情况确保设备安全和电到位等。,智能电网与物联网：电网安全,物联网综合应用,第16页,愈加深入环境感知,：设备嵌入包含其信息,可识别智能芯片,，并利用无线,/,有线技术，对各设备进行联网，从而实现全方面在线监控。,愈加全方面信息互通,：物联网技术可将供电方、输配电管理方及电力用户有效连结，并经过互联网技术，实现电网系统中各参加者间信息交换与共享，使,分布式电网系统,成为可能。,愈加智能电网建设,：基于互联网技术而建设智能电网体系，可实现从能源接入、输配电管理、安全监控、继电保护到用户计费计量,全过程智能化网络化控制,。,15.3,智能电网未来前景,物联网综合应用,第17页,“两纵两横”特高压交流后续工程开工建设，跨区直流工程投产规模到达,1290,万千瓦，配电网建设加大投入，智能化试点工程按期建成，关键技术研究、设备研制和标准制订取得新进展,以特高压为关键坚强国家电网初步形成，电网信息化、自动化、互动化水平显著提升，满足大规模可再生能源接入和输送,智能电能表广泛应用，电动汽车充放电站布局基本满足需要,形成以,“,三华,”,特高压同时电网为受端，东北特高压、西北,750,千伏电网为送端，联接各大煤、水、核电、大型可再生能源基地电网结构,特高压及跨区电网输送能力满足各大能源基地接入和负荷中心用电需求,智能电网未来前景,物联网综合应用,第18页,电网规划,支持和引导电源结构优化调整，逐步提升水电、核电、风电、太阳能等非化石能源装机比重,与,ABB,和西门子签署了智能电网设备合作谅解备忘录,设置研究小组开展智能电网技术攻关,智能电网相关规划正在深入制订中,智能电网未来前景,新能源领域,智能电网设备,物联网综合应用,第19页,15,智能电网,16,智能交通,17,智能物流,18,智能绿色建筑,19,环境监测,什么是智能交通？智能交通中应用了哪些物联网技术？有那些经典应用？,本篇内容,物联网综合应用,第20页,什么是智能交通？,智能交通系统,(Intelligent Transportation Systems,ITS),经过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提升交通运输系统安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境负面影响。,物联网综合应用,第21页,“智慧地球”,在,IBM,提出智慧地球概念中，智慧交通需要具备以下特征。,环境保护交通,：大幅降低温室气体和其它各种污染物排放量以及能源消耗。,便捷交通,：经过泛在移动通信提供最正确路线信息和一次性支付各种方式交通费用等服务，改进旅客体验。,安全交通,：实时检测危险、事故并及时通知相关部门。,高效交通,：实时进行跨网络交通数据分析和预测，优化交通调度和管理，最大化交通流量。,可视交通,：将全部公共交通车辆和私家车整合到统一数据管理，提供单个网络状态视图。,可预测交通,：连续进行数据分析和建模，改进交通流量和基础设施规划。,物联网综合应用,第22页,无线通讯,短距离无线通信可使用,IEEE 802.11,系列协议来实现，其中美国智能交通协会以及美国交通部主推,WAVE,和,DSRC,两套标准。,长距离无线通信方案经过基础设施网络实现，如,WiMAX/GSM/3G,。,计算技术,未来车辆将配置数量更少但功效更为强大处理器。,新嵌入式系统平台将支持愈加复杂软件应用，包含基于模型过程控制、人工智能和普适计算，其中人工智能技术广泛应用将有望为智能交通系统带来质飞跃。,16.2,智能交通中物联网技术,物联网综合应用,第23页,感知技术,交通基础设施中传感器嵌入在道路或者道路周围设施比如建筑之中。,车辆感知系统包含了布署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础设施电子信标来进行识别通信，同时利用闭路电视技术和车牌号码自动识别技术对热点区域可疑车辆进行连续监控。,视频车辆监测,利用视频摄像设备进行交通流量计量和事故检测属于车辆监测范围。,16.2,智能交通中物联网技术,物联网综合应用,第24页,全球定位系统,GPS,车载嵌入式,GPS,接收器能接收多个不一样卫星信号并计算车辆当前位置，定位误差普通是几米。,因为,GPS,信号接收需要车辆含有卫星视野，所以该技术在城市中心区域可能因为建筑物遮挡而受限。,探测车辆和设备,探测车辆通常是出租车或政府全部车辆，需配置无线通信设备。,探测车辆向交通运行管理中心汇报其速度和位置，管理中心整合分析得到广大范围内交通流量情况以检测交通堵塞位置。,16.2,智能交通中物联网技术,物联网综合应用,第25页,不停车收费系统,电子收费,(Electronic toll collection,ETC),系统能够在车辆以正常速度驶过收费站时候自动收取费用，降低了收费站附近产生交通拥堵概率。,之前大部分电子收费系统都基于使用私有通讯协议车载无线通讯设备。当前很多国际组织希望将这类协议标准化。,16.3,智能交通应用,物联网综合应用,第26页,挪威,ETC,系统应用,挪威政府启用,AUTOPASS,项目实现“开放式收费”，采取,DSRC,技术对车辆进行识别，并利用视频图像抓拍技术对没有安装电子标签或电子标签非法车辆事后追讨通行费。,电子收费车道上安装有,DSRC,读写设备和摄像机，省略了传统交通灯、收费显示牌和栏杆等装置，车辆经过速度可达,60,公里,/,小时。,德国,ETC,系统应用,德国高速公路启用卫星卡车收费系统，几十万辆卡车装置了车上统计器,(OBU),，这种统计器能够统计卡车行驶情况与自动缴费，需要依赖卫星才能运作。,该系统布署了,300,个高架控制桥红外线监视系统，阅读车牌号码，同时有大量带有监视器和装置电脑监控车往返巡查。,不停车收费系统,物联网综合应用,第27页,新加坡,ETC,系统应用,新加坡城市道路电子动态收费系统,(Electronic Road Pricing,ERP),是专门小范围无线信息系统，包含三个主要组成部分，车载单元，,ERP,显示牌，和控制中心。,法国,ETC,系统应用,因为道路基础设施往往由不一样企业运行，各家企业之间电子标签和收费系统往往并不通用。所以各大企业开始协商在全部高速公路路网上提供统一服务，即“一卡通”收费可能性。,“一卡通”系统技术考虑包含国际标准制订、服务车型选择、发票出具、交易组织、怎样利用和改建现有收费站点以及成本控制。,不停车收费系统（续）,物联网综合应用,第28页,实时交通信息服务,实时交通信息服务是智能交通系统最重要应用之一，能够为驾驶员提供实时信息例如交通线路，交通拥堵可能造成时间延误，交通事故，安全提示，天气情况，前方道路修整工程等。,智能交通系统还可认为乘客提供深入信息服务，例如车内Internet访问服务以及音乐电影下载和在线观看。,16.3,智能交通应用,物联网综合应用,第29页,实时交通信息服务（续）,提供实时交通信息服务包含三个主要组成部分，信息搜集，信息处理以及信息散布。每一个部分都需要不一样平台和技术设备支持。,当前美国车辆当中已经越来越普遍配置了信息设备，已经有28%车辆携带有各类先进信息设备，分析家预计到年这一百分比可到达40%。,16.3,智能交通应用,物联网综合应用,第30页,智能交通管理,智能交通管理主要包含,交通控制设备,比如交通信号、匝道流量控制和公路上动态交通信息牌（为司机提供实时交通流量和公路状态信息）。,同时一个城市或者一个省份交通管理中心需要得到整个地域,交通流量情况,方便及时检测事故、危险天气事件或其它对车道含有潜在威胁原因。,16.3,智能交通应用,物联网综合应用,第31页,智能交通管理（续）,自适应交通信号控制技术,能够对交通信号进行动态控制，智能调整信号开关时间。,假如交通信号装置能够检测到等候车辆信息或者车辆能够与信号装置通信将此信息发送给信号装置，我们就能够,优化交通信号时间控制方案,，并提升道路交通流量，缓解交通拥堵情况。,智能匝道流量控制,也能够为交通管理带来巨大收益。,大约有,20,个美国大城市已经使用各种形式匝道流量控制技术。,16.3,智能交通应用,物联网综合应用,第32页,15,智能电网,16,智能交通,17,智能物流,18,智能绿色建筑,19,环境监测,物流发展历程怎样？智能物流利用了哪些物联网技术？,本篇内容,物联网综合应用,第33页,什么是物流？,物流（Logistics）是满足顾客需要为目标，从物品源点到最终消费点，为有效物品流通和存放，服务及相关信息而进行企划、执行和控制过程。,物流发展阶段,粗放型物流（20世纪 50 70年代）,系统化物流（20世纪 70 80年代）,电子化物流（20世纪 80年代 20世纪末）,物联化物流（二十一世纪初 ）,物联网综合应用,第34页,粗放型物流,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,背景,:,二战后世界经济快速复苏,特点,:,大型零售企业涌现,大量生产、大量消费,缺点：,库存量大、效率低下、缺乏部门间配合,物联网综合应用,第35页,系统化物流,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,起因：,物流成为一门综合型科学,企业开始重视物流成本和效益,新型物流技术,实时生产系统,集装箱技术,新型物流业务,航空快递,物联网综合应用,第36页,电子化物流,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,当代物流开始,关键技术,EDI,条形码,经典应用,UPS,世界港（,World,Port,）,物联网综合应用,第37页,电子数据交换（,EDI,）,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,需求背景,统一计算机数据格式,无纸贸易,早期标准,X12,UN/EDI FACT,关键支撑,互联网,物联网综合应用,第38页,物联化物流,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,当代物流面临问题,互联互通不充分,标准难以统一、发展滞后,网络与设备异构、信息共享不充分,感知不及时、不彻底,缺乏实时感知伎俩,信息采集伎俩单一、采集信息种类有限,缺乏智慧型计算支持与服务,应用程度低,协同性不足,物联网综合应用,第39页,物联化物流,物流发展阶段,粗放型物流,系统化物流,电子化物流,物联化物流,智能物流,发展契机,物联网,特点,精准化：成本最小化，零浪费,智能化：软件智能化，设备及网络智能化,协同化：资金流、物流、信息流三流合一,物联网综合应用,第40页,智能物流经典应用：,EPC,商品物流首先需要处理问题：我是谁？（,Tagging,）,电子产品码,Electronic Product Code,目标：“互联网地址系统”,每个物体或电子设备都有一个独立唯一,EPC Code,对象名称解析系统（,Object Naming Service,，,ONS,）,整个物流领域连成,EPC,物联网,物联网综合应用,第41页,EPC,物联网架构,物联网综合应用,第42页,智能物流经典应用：,美军,RF-ITV,系统,海湾战争中美军后勤部门问题,缺乏有效准确物流管理，效率低下,物资堆放无序，浪费严重,处理方案：,在运物资可视化,In-Transit Asset Visibility,准确定位，降低堆积，及时递送,帮助决议，把握态势,合理供给，优化采购配给方案,物联网综合应用,第43页,RF-ITV,关键技术：,RFID,技术,联合全资产可视化系统（,JTAV,）,RFID,标签,大量利用主动式标签、传感器标签,全球化读写识别设备布署架构（,Global Interrogator Infrastructure,）,国际运输信息跟踪系统（,International Transportation Information Tracking,）,物联网综合应用,第44页,智能物流经典应用：食品物流,食品物流特殊性,保留、运输条件多、要求高,智能物联技术与食品物流,传感器搜集需监测各种参数,条形码、,RFID,标签支持安全回溯,电子耳标方便快速通关,发展方向,丰富感知伎俩,提升智能化程度,物联网综合应用,第45页,15,智能电网,16,智能交通,17,智能物流,18,智能绿色建筑,19,环境监测,物联网背景下绿色建筑有哪些？,本篇内容,物联网综合应用,第46页,什么是绿色建筑？,传统意义,绿色建筑：,绿地、花园,当代意义,绿色建筑：,不破坏生态环境建筑制造美好环境建筑,绿色建筑目标,：,提供舒适、环境保护工作或居住环境（基本需求）,降低建筑物在使用维护中耗能，缓解能源危机（生存需求）,降低城市发展对地球生态影响（发展需求）,物联网综合应用,第47页,什么是绿色建筑（续）？,建筑学角度,绿色建筑：,建筑结构单一,建筑材料：太阳隔热膜，净水系统，防火材料，外墙保温，植物建材,这么绿色建筑还停留在表面,物联网角度,绿色建筑：,从单一到综合,物联网为绿色建筑提供评价依据,是绿色建筑融入自然唯一渠道,物联网综合应用,第48页,绿色建筑评价标准,国别,标准名称年份,英国,BREEAM1990,美国,LEED1995,香港,HK-BEAM1996,加拿大,GBC1998,日本,CASBEE,中国,GB/T 50378-,物联网综合应用,第49页,绿色建筑经典应用,建筑管理,：建筑建设智能化管理,建筑结构监测,建筑工地监控,建筑质量控制,建设过程异常处理,低碳建筑,建筑低碳技术：低辐射玻璃，中水处理，内、外墙保温，太阳能，新风系统，雨水循环系统,物联网综合应用,第50页,绿色建筑经典应用,智能楼宇,：建筑内设备互联,实现智能化节能,提供楼宇智能安防,为楼宇内人员提供智能服务,楼宇设施智能管理,智能办公室,智能办公平台，无线互联互通,视频会议系统，人性化服务,物联网综合应用,第51页,绿色建筑经典应用,智能家居,：,以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体高效、舒适、安全、便利、环境保护居住环境。,物联网综合应用,第52页,绿色建筑挑战与机遇,优势,市场规模庞大,政府大力支持,挑战,认识程度低,技术门槛高,建筑成本增加,物联网综合应用,第53页,15,智能电网,16,智能交通,17,智能物流,18,智能绿色建筑,19,环境监测,什么是环境监测传感网？什么是环境监测物联网？,本篇内容,物联网综合应用,第54页,环境监测概念,环境监测宗旨：,检测状态参数，,跟踪质量改变，确定质量水平,环境监测目标：,为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指导和质量确保。,环境监测对象：,自然原因,，,人为原因,，污染危害环境其它原因，以及生物、生态改变。,环境监测不一样阶段：,系统工程角度,：,信息技术,角度,：,物联网综合应用,第55页,环境监测发展,基于经验观察,由自然原因认识自然规律；,反应自然规律不全方面、不准确、不客观。,系统科学监测,50,年代，对污染严重地点被动监测；,70,年代，监测范围延伸为包含其它物理原因离散测量。,自动监测,电子计算机控制和辅助处理；,监测环境有广度、有频度、有深度。,无线传感器网络,物联网综合应用,第56页,环境监测传感网：经典应用系统布署,加州大学伯克利分校,美国大鸭岛（Great Duck Island）,32个MICA节点,数据采集内容：温度、湿度、光照和大气压力,监测目标：连续监测海燕在繁殖季节习性，搜集相关环境数据供动物学家分析。,物联网综合应用,第57页,环境监测传感网：经典应用系统布署,哈佛大学,厄瓜多尔活火山周围,16个节点,19天捕捉229次地震、火山暴发和其它地震波事件。,数据采集内容：100赫兹频率连续采集地震波和声波强度等。,监测目标：对高频数据采集过程中传输可靠性、数据验证和校准等问题探索。,物联网综合应用,第58页,环境监测传感网：经典应用系统布署,瑞士巴塞尔大学、苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院,瑞士阿尔卑斯山,数据采集内容：气候情况、地质结构和地表环境。,监测目标：研究气候对环境造成影响，提前预测雪崩、山体滑坡等自然灾害。,物联网综合应用,第59页,环境监测传感网：模式和特征,监测过程：单向、一维；,可完成局部、有针对性采集和测量；,不满足深度监控、全方面测量和智能化利用。,物联网综合应用,第60页,环境监测物联网：应用动机,物联网综合应用,第61页,环境监测物联网：模式和特征,监测过程：立体、进化，双向；,环境信息反作用于计划制订；,监测结果对客观环境反应全方面、真实；,传递步骤信息传递与存放相结合，在网际实现异构网络融合。,物联网综合应用,第62页,环境监测物联网应用：森林生态物联网,应用目标：对以森林生态为中心地球环境进行长久大规模监测,单位：,清华大学,香港科技大学,西安交通大学,浙江农林大学,组成：,无线传感器网络,车载网,移动,3G,互联网,物联网综合应用,第63页,森林生态物联网：应用背景,应对全球气候改变和保持自然生态平衡。,2月16日，京都议定书正式生效，明确提出经过森林等生态系统有效管理提升固碳潜力，能够抵消碳减排份额。确定森林缓减全球CO2中作用。,年9月22日，胡锦涛主席在纽约G20气候改变峰会提出用“森林碳汇”来减缓气候改变。,年12月18日，温家宝总理在哥本哈根气候改变会议。,物联网综合应用,第64页,森林生态物联网：经典应用场景,物联网综合应用,第65页,森林生态物联网：经典应用场景,森林生态安全监测,森林生态旅游导航与安全保障,林业生产智能管理和城市森林规划,物联网综合应用,第66页,环境监测物联网应用：,Planetary Skin,发起单位：思科（,CISCO,）企业和美国国家航空航天局项目宗旨：应对全球气候改变挑战，为人类提供环境信息量化评定和决议支持系统。,物联网综合应用,第67页,环境监测物联网应用：,Planetary Skin,应用背景,:,资源紧缺和信息富集主导当今世界发展和社会进步,节能减排责任和义务难以界定,经典应用场景：,陆上碳汇经营,食品安全,水资源管理,燃料、食品、纤维制品和饲料生产用地冲突协调,物联网综合应用,第68页,本章小结,内容回顾,本篇举例介绍了物联网综合应用层，包含智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测五个经典应用领域。,重点掌握,了解电力系统，电力网络和智能电网基本概念，掌握智能电网关键内涵和九大特征。,举例说明物联网背景下智能电网应用（新能源发展与应用，输变电检测与监控，配用电管理，实时电力调度，电网安全）。,物联网综合应用,第69页,本章小结,重点掌握（续）,了解智能交通概念，举例说明智能交通中物联网技术和经典智能交通应用。,了解物流发展历程（粗放型系统化电子化物联化），举例说明当代物流需要借助物联网技术实现（,EPC,，,RF-ITV,，食品物流）。,举例说明绿色建筑环境保护技术、节能技术、信息技术、网络技术综合应用。,比较环境监测传感网和环境监测物联网监测过程，主要特点和经典应用。,物联网综合应用,第70页,Thank you!,物联网综合应用,第71页,