吴功宜_物联网工程导论_第10章：物联网应用

警用无线集群 通信系统
指挥通信 服务器
交通指示灯与执勤交通警察
城市交通控制与管理
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10.2.3 城市智能交通诱导综合信息服务平台系统
• 城市智能交通诱导综合信息服务平台系统工作原理示意图
交通路口信息感知 感知或计算出通过路 口的车辆数量数据 光学视频监控探头 用模式识别的方法 计算出通过路口的 汽车数量与车速
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《物联网工程导论》
吴功宜 吴英 编著
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第10章 物联网应用
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10.1 智能电网 10.1.1 电力与电力系统的基本概念 • 电力系统结构示意图
发电厂 风力发电 太阳能发电
终端用户
输电站
高压线
配电站 电力网络
中低压线
电线杆
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10.1.2 推动智能电网发展的动力
• 电能需求的不断增长 • 地球环境的不断恶化 • 电网的复杂程度不断增加 • 电力安全的要求不断提高 • 提高电力资源利用率的需求不断上升
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10.1.3 智能电网的研究与发展
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• 物联网在智能电网中的应用
发电厂 风力发电 太阳能发电
输电站
配电站
办公用电
高压输电线路
工业用电
国家电网监控中心 电能供应 信息交互
物联网
地区电网监控中心
家庭用电
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物联网应用示例 • 输变电线路检测与监控
GPS卫星
绝缘子检测机器人
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10.2 智能交通 10.2.1 智能交通的基本概念
• 四通八达的公路网与交通拥堵
(a)四通八达的公路交通网
(b)交通拥堵
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智能交通的特点
• 环保的交通 • 便捷的交通 • 安全的交通 • 高效的交通 • 可视的交通 • 可预测的交通
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智能电网的特点 • 自愈能力 • 安全运行能力 • 兼容能力 • 互动能力 • 优化管理能力
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智能电网建设的基本内容 • 智能电网将能源资源开发、转换、蓄能、输电、配电、 供电、售电、服务 ，以及与能源终端用户的各种电气 设备、用能设施，通过数字化和网络通信系统互联起 来，使用智能控制技术使得整个系统得到优化 • 智能电网能够充分利用各种能源资源，特别是天然气、 风力、太阳能、水力等可再生能源、核能，以及其他 各种能源资源，依靠分布式能源系统、蓄能系统的优 化组合，实现精确供能，将能源利用率与能源供应安 全提高到一个新的水平，使得环境污染与温室气体排 放减低到一个可接受的程度，使得用户成本和效益达 到一种合理的状态
信息流 计划 计划
采购
分析 智能处理
仓储
物流
采集
配送
销售
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• 物流、信息流与资金流的关系
信息流 从资金快速地周转中 获得更大的经济效益 通过信息流促进 物流的快速流动
资金流 物流的加速流动 加快了资金周转
物流
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10.4.3 RFID技术在智能物流中的应用 • 应用RFID系统的物流配送中心
Web页显示 停车位信息
手机短信通知 和预订停车位
停车位信息发布 公共停车场 信息服务中心 停车位信息采集
停车场 车位诱导 服务
路边停车位 路边 咪表
停车场入口与停车位
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10.2.6 车载网的研究与应用
能够通过车载无线自组网实现车辆主动安全性的应用场景 • 突发交通事故的报警
零件装配 材料 与半 成品 库存
合 作 生产商
部件组装
产 品 库 存
产 品 出 货
运 输
经 销 商 / 批 发 商
商 品 库 存
运 输
零 售 商
客 户
其 他 生产商
产品组装
供应商
生产商
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销售商
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10.4.2 智能物流与物联网
• 物联网技术覆盖智能物流运行的全过程 • 智能物流中“虚拟仓库”的概念需要由物联网技术来支持 • 智能物流运行过程的实时监控和实时决策必须由物联网来 支持 智能物流中物流与信息流的关系
互联网
车载网
驾驶员
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• 在车外诱导方式中通过交通信息显示屏发布交通诱导信息
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• 车内诱导方式中通过车载终端发布交通诱导信息
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• 数字公交站亭与数字公交站牌
数字公交站牌
数字公交站亭
太阳能数字公交站亭
RSU RSU V2V
V2I
RSU
路旁单元 RSU
车载单元 OBU 路旁 道路
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• VANET结构示意图
GPS卫星 GPS 定位信息
车载单元(OBU) 数据处理模块 定位导 航模块 车/路通 信模块 车内网关 车内网 车辆与 路况参 数采集 模块 车/车通 信模块 WiFi 交通路况 交通诱导 信息采集与发布 路旁单元 (RSU) 路旁单元 (RSU) WiFi
高压线巡检机器人 工程维修车
高压输电线路
电网运行状态自动感知 高压线路 状态信息 GPS定位信息
电网运行状态控制
移动通信网 地面手持接收装置 电网运行状态参数自动采集 移动通信基站 电网运行状态数据传输 网关
测控中心网络
电网运行状态数据处理
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• 变电站状态监控
移动通信网 网关
测控中心网络
智能变电站
移动通信基站
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• 配用电管理
供电 电网 变压器 有线电视网 智能电表 互联网 电话交换网 家庭用户 数据传输 移动通信网 电力公司网络 银行网络
收费
220V交流电 用电 计量
家用电器 计费
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• 智能电网的建设涉及到实现电力传输的电网与信息传 输的通信网络的基础设施建设，同时要使用数以亿计 的各种类型的传感器，实时感知、采集、传输、存储、 处理与控制，从电能生产到最终用户用电设备的环境、 设备运行状态、与安全的海量数据 • 物联网与云计算技术能够为智能电网的建设、运行与 管理提供重要的技术支持 • 智能电网也必将成为物联网最有基础、要求最明确、 需求最迫切的一类应用 • 智能电网对社会发展的作用越大，重要性越高，受关 注的程度也就越高，智能电网面临的信息安全形势越 严峻
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10.3.2 医院管理信息化的研究与发展 • 智能医疗环境中的医院信息系统结构示意图
其他医院计算机网络 咨询与预约用户 救护车 社区医院 区域智能医疗网络平台 医保数据库 家庭病房 M2M 移动通信网 城市医保网 护士工作站 医疗咨询 与预约服务中心 院长办公室
智能纱布
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10.4 智能物流 10.4.1 物流的起源与发展
现代物流的发展 • 粗放型物流 • 电子化物流 • 电子商务的发展 • 物联化物流 供应链管理意义下的物流流程图
供应物流 生产物流 销售物流 零部件 生产商 材料加工与装配 材 料 与 零 部 件 采 购 生产 过程 的部 件与 半成 品库 存
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10.2.2 城市智能交通综合管理指挥系统 • 城市智能交通综合管理指挥系统示意图
城市交通状态信息自动采集 城市交通状态数据传输 城市交通状态数据处理
智能交通指挥系统接警大厅
城市交通路口 视频监控探头
公安专网 指挥中心 局域网
通信 服务器
接警座席
接警座席
指挥长 接警座席 数据库 服务器
传输路口车 辆数量数据
交通路口 路口地埋感应线圈
.
识别出通过路口 的车辆数与车速
感知通过路 口的车辆数 车载网系统 交通信息提示 牌与指示灯
计算出 通过路 口的车 辆数、 延时与 通行队 列长度
交通状态数据智能处理 数据挖掘与智能决策
车载 网的 路旁 单元
汽车
交通路口提示牌显示与指示灯控制信息
公安专网
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10.3 智能医疗 10.3.1 智能医疗的基本概念
• 智能医疗是将物联网应用于医疗领域，实现感 知技术、计算机技术、通信技术、智能技术与 医疗技术的融合，患者与医生的融合，大型医 院、专科医院与社区医院的融合，将有限的医 疗资源提供给更多的人共享，把医院的作用向 社区、家庭以及偏远农村延伸和辐射，提升全 社会的疾病预防、疾病治疗、医疗保健与健康 管理水平 • 智能医疗必将成为物联网应用中实用性强、贴 近民生、市场需求旺盛的重点发展领域
• 2001年美国电力科学研究院提出了“智 能电网（IntelliGrid）”的观念；2003年 提出了《智能电网研究框架》 • 2005年欧洲推出了《欧洲智能电网技术 框架》，提出了超级智能电网（Super Smart Grit）的概念 • 2009年我国国家电网公司提出了“坚强 智能电网”的概念，并计划在2020年基 本建成坚强智能电网
UNIVERSITY
挂号处
医院计算机网络（HIS）
网关
老年人与慢性病 患者健康监控 移动医生与护士工作站 远程诊断中心 门诊科室 检验科室 药房 手术室 住院部
医生工作站
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10.3.3 远程医疗技术的研究与发展
• 第一代远程医疗技术：基于电视双向传输的远程医疗技术 • 第二代远程医疗技术：基于卫星通信网与和综合业务数字 网的远程医疗技术 • 第三代远程医疗技术：基于互联网的远程医疗技术 远程医疗的工作场景照片
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• RFID标签在商场与超市中的应用
• 未来商店—real
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• 手机与个人购物助理（PSA）
• 查询商品信息
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• 试听音乐
• 新颖的购物环境
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• 导购机器人
多品种货物一体化管理 自动分拣系统
自动补货系统
自动配送系统
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• RFID技术在汽车制造中的应用
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• RFID在汽车变速箱生产中的应用
Fra Baidu bibliotek
封装 在塑 料外 壳之 中的 RFID 标签
RFID 标签 安装 在变 速箱 外壳 之上
安装在生产线上的读写器读出RFID标签数据
控制器
传感器
互联网 控制中心
其他车载单元
WiFi
车载网
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• 通过LED显示驾驶员视线盲点区域存在的潜在危险
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10.2.7 物联网技术在民航领域中的应用
• RFID标签在航空行李托运中的应用
• 机场自动导航服务与带导航针的登机导航服务牌
路况与交通诱导信息 交通警察
移动互联网或移动通信网或广播电台
交警指挥信息
警用无线通信系统
反馈路口显示与 指示灯控制信息
交通道路通行控制
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• 交通诱导信息系统工作原理
信息采集
信息处理
交通控制系统
GIS数据库
诱导信息生成
交通数据处理
调整行车路线
诱导信息发布
公安专网
电视、广播
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• 个性化的服务
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10.2.4 不停车收费系统 • RFID技术在ETC中的应用
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10.2.5 停车诱导系统
汽车 停车场 导航地图
交通 广播
车位 显示屏
移动互联网 或车载网
移动 通信网
停车场与 车位信息 发布
广播电台发布 停车位信息
显示屏显示 停车位信息
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10.3.4 无线传感器网络在智能医疗中的应用
• 医疗监控穿戴传感器
• 嵌入无线传感器 结点的救生衬衫
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10.3.5 RFID电子标签在智能医疗中的应用
• RFID在药品与病人治疗过程中的应用
• 智能手术橱柜 与智能纱布
智能手术橱柜
突发交通 事故
• 视线盲点提醒
（a）十字路口
（b）急拐弯处
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• 辅助车辆驾驶
（a）前方视线有阻挡
（b ）突然出现超车
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• 车载无线自组网（VANET）示意图
车载 无线自组网
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• VANET的组成单元示意图