第15-19章物联网综合应用v1.1

驶过收费站的时候自动收取费用，降低了收费站附近产生交通拥堵
的概率。 之前大部分电子收费系统都基于使用私有通讯协议的车载无线通讯
设备。目前很多国际组织希望将此类协议标准化。
不停车收费系统
• 挪威ETC系统应用
挪威政府启用AUTOPASS项目实现“开放式收费”，，采用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 或电子标签非法的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，省略了传统的交 通灯、收费显示牌和栏杆等装置，车辆通过速度可达60公里/小时。 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记 录器 (OBU)，这种记录器能够记录卡车行驶情况与自动缴费，需要 依赖卫星才能运作。 该系统部署了300个高架控制桥的红外线监视系统，阅读车牌号码， 同时有大量带有监视器和装置电脑的监控车来回巡逻。
大概有20个美国的大城市已经使用各种形式的匝道流量控制技术。
本篇内容
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 物流的发展历程如何？智能物流运用了哪些物联网技 术？
什么是物流？
物流 （Logistics）是满足顾客需要为目的，从物品的源点到最终消费点，
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。
新能源发展与应用：并网发电
新能源发展与应用：离网应用
智能电网与物联网：输变电检测与控制
• 长期以来我国电力系统采用定期检修方式。
• 状态检修，即根据设备运行状态决定检修时机，可以克服定期维修的局
限性，提高检修的针对性。
• 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的重
第15-19章 综合应用层
物联网丰富的内涵催生 出更加丰富的外延应用。 本篇将介绍物联网的
综合应用层，
通过五个典型的应用领 域呈现物联网应用多样 化、规模化和行业化的 特点。
内容提要
内容回顾
•第10-14章介绍了管理服务层 •数据库系统 •海量信息存储 •搜索引擎 •智能决策 •信息安全与隐私保护 •本篇重点介绍物联网的应用，包括智能电网，智能交 通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测，突出更 透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。
欧洲智能电网特征
智能电网最新发展
美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表 系统的构建是重中之重。
欧洲的智能电网主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系
统的使用，电力电子技术的发展是关键。
中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、
用电六大环节的整体升级。
智能电网与物联网：新能源发展与利用
• 电力网络为电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分（输电、变 电和配电）。
• 智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互
动化，具有电网自愈，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。
欧美智能电网的特征
美国智能电网特征
欧美智能电网的特征（续）
要应用，是状态检修的基础。
• 油色谱在线监测系统是集控制、测量分析技术于一体的精密设备。
智能电网与物联网：配用电管理
• 配用电管理的目标是节省电能的无效开销。
• 电能表是电能计量的法定计量器
具，分为机械表和电子表两大 类。
• 用电子表代替机械表，载波wk.baidu.com通信是主流发展方向，也是节省
开销的重要环节。
智能电网与物联网：配用电管理（续）
• 更加深入的环境感知：设备嵌入包含其信息的可识别智能芯片，并
利用无线/有线技术，对各设备进行联网，从而实现全面的在线监控。
•
更加全面的信息互通：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，并通过互联网技术，实现电网系统中各参与者间的 信息交换与共享，使分布式电网系统成为可能。
•
更加智能的电网建设：基于互联网技术而建设的智能电网体系，可
智能电网与物联网：电网安全
• 传感器网络作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，
在电力系统中有广阔的应用空间。 • 传感器网络在安全监控领域的应用可以更高效的保护电网的安全。 如在部署杆塔和防护线路解决线路故障问题的同时，通过在线路上配 置传感设备检测线路的实时情况保证设备安全和电到位等。
15.3 智能电网的未来前景
新的嵌入式系统平台将支持更加复杂的软件应用，包括基于模型的 过程控制、人工智能和普适计算，其中人工智能技术的广泛应用将 有望为智能交通系统带来质的飞跃。
16.2 智能交通中的物联网技术
• 感知技术
交通基础设施中的传感器嵌入在道路或者道路周边设施例如建筑之
中。
车辆感知系统包括了部署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础 设施的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
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
的全过程智能化网络化控制。
智能电网的未来前景
2010年 2015年 2020年
• “两纵两横”特高 • 以特高压为核心的 坚强国家电网初步 压交流后续工程开 形成，电网的信息 工建设，跨区直流 化、自动化、互动 工程投产规模达到 1290万千瓦，配电 化水平明显提升， 满足大规模可再生 网建设加大投入， 能源接入和输送 智能化试点工程按 期建成，关键技术 • 智能电能表广泛应 用，电动汽车充放 研究、设备研制和 电站布局基本满足 标准制定取得新进 需要 展

•
德国ETC系统应用

不停车收费系统（续）
• 新加坡ETC系统应用
新加坡的城市道路电子动态收费系统 (Electronic Road Pricing, ERP) 是专门的小范围无线信息系统，包括三个主要组成部分，车 载单元，ERP显示牌，和控制中心。 由于道路基础设施往往由不同的公司运营，各家公司之间的电子标 签和收费系统往往并不通用。因此各大公司开始协商在所有的高速 公路路网上提供统一服务，即“一卡通”收费的可能性。 “一卡通”系统的技术考虑包括国际标准的制定、服务车型的选择、 发票的出具、交易的组织、如何利用和改建现有的收费站点以及成 本的控制。
16.3 智能交通应用
• 智能交通管理（续） 自适应的交通信号控制技术能够对交通信号进行动态控制，
智能调整信号开关的时间。
如果交通信号装置能够检测到等待车辆的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
的时间控制方案，并提高道路的交通流量，缓解交通拥堵状况。 智能的匝道流量控制也能够为交通管理带来巨大收益。
为有效的物品流通和存储，服务及相关信息而进行企划、执行和控制的过 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 （21世纪初 ~ ）
粗放型物流
背景:
二战后世界经济迅速复苏
本篇内容
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？国家发展智能电网的方向是什 么？
15.1 智能电网的起源与发展
典 型 的
电 力 系 统
组 成 部 分
什么是智能电网？
• 电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生
产与消费系统。
智能电表应用
智能电网与物联网：实时电力调度
• 实时电网调度自动化系统是一个总称，由于各个电网的具体情况
不同，可以采用不同规格、不同档次、不同功能的电网调度自动化系 统。 • 智能调度是物联网技术的又一重要应用。理想的智能调度与现有的调 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。
•
法国ETC系统应用


16.3 智能交通应用
• 实时交通信息服务
实时的交通信息服务是智能交通系统最重要的应用之一，能够为驾
驶员提供实时的信息例如交通线路，交通拥堵可能造成的时间
延误，交通事故，安全提示，天气情况，前方道路修整工
程等。
智能交通系统还可以为乘客提供进一步的信息服务，例如车内的
• 形成以“三华”特 高压同步电网为受 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 的电网结构 • 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
智能电网的未来前景
新能源领域 智能电网设备 电网规划
• 支持和引导电源结 构优化调整，逐步 提高水电、核电、 风电、太阳能等非 化石能源的装机比 重
码自动识别技术对热点区域的可疑车辆进行持续监控。
•
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的范 畴。
16.2 智能交通中的物联网技术
• 全球定位系统 GPS
车载嵌入式GPS接收器能接收多个不同卫星的信号并计算车辆当前
位置，定位误差一般是几米。
由于GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野，因此该技术在城市中 心区域可能由于建筑物遮挡而受限。
• 与ABB和西门子签署 • 智能电网相关规划 了智能电网设备合 正在进一步制定中 作谅解备忘录 • 设立研究小组开展 智能电网技术攻关
本篇内容
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？ 有那些典型应用？
什么是智能交通？
16.3 智能交通应用
• 智能交通管理
智能交通管理主要包括交通控制设备例如交通信号、匝道流量
控制和公路上的动态交通信息牌（为司机提供实时的交通流量和公
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区的交
通流量状况以便及时检测事故、危险天气事件或其它对车道具有
潜在威胁的因素。
16.2 智能交通中的物联网技术
• 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通过基础设施网络实现，如 WiMAX /GSM/3G。
•
计算技术


未来车辆将配备数量更少但功能更为强大的处理器。
•
探测车辆和设备
探测车辆通常是出租车或政府所有的车辆，需配备无线通信设备。 探测车辆向交通运营管理中心汇报其速度和位置，管理中心整合分 析得到广大范围内的交通流量情况以检测交通堵塞的位置。
16.3 智能交通应用
• 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
智能交通系统 (Intelligent Transportation Systems, ITS) 通过在基础设施和
交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可 管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。
“智慧的地球”
在IBM提出的智慧地球概念中，智慧的交通需要具备以下特征。 • 环保的交通：大幅降低温室气体和其他各种污染物的排放量以及能 源的消耗。 • 便捷的交通：通过泛在移动通信提供最佳路线信息和一次性支付各 种方式的交通费用等服务，改善旅客体验。 • 安全的交通：实时检测危险、事故并及时通知相关部门。 • 高效的交通：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。 • 可视的交通：将所有公共交通车辆和私家车整合到统一的数据管理， 提供单个网络状态视图。 • 可预测的交通：持续进行数据分析和建模，改善交通流量和基础设 施规划。
Internet访问服务以及音乐电影的下载和在线观看。
16.3 智能交通应用
• 实时交通信息服务（续）
提供实时的交通信息服务包括三个主要的组成部分，信息的收集，
信息的处理以及信息的散布。每一个部分都需要不同的平台和
技术设备支持。 目前美国的车辆当中已经越来越普遍的配备了信息设备，2009年已 经有28%的车辆携带有各类先进的信息设备，分析家预计到2012年 这一比例可达到40%。
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
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
系统化物流
起因：
物流成为一门综合型科学 企业开始注重物流的成本和效益
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