搜索
第10章物联网应用1智能电网2智能交通3智能物流4智能医疗5智能建筑6环境监测本篇内容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3什么是智能电网？•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。•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。10.1.3智能电网的研究与发展•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（SuperSmartGrit）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5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7•物联网在智能电网中的应用8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：新能源发展与利用新能源发展与应用：并网发电新能源发展与应用：离网应用物联网应用示例•输变电线路检测与监控12•变电站状态监控13•配用电管理14•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。智能电网与物联网：实时电力调度•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。智能电网与物联网：电网安全•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。15.3智能电网的未来前景2020年•“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达到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、设备研制和标准制定取得新进展•以特高压为核心的坚强国家电网初步形成，电网的信息化、自动化、互动化水平明显提升，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2010年2015年电网规划•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•与ABB和西门子签署了智能电网设备合作谅解备忘录•设立研究小组开展智能电网技术攻关•智能电网相关规划正在进一步制定中智能电网的未来前景新能源领域智能电网设备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20什么是智能交通？智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,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。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2210.2.3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23•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24•车内诱导方式中通过车载终端发布交通诱导信息25•数字公交站亭与数字公交站牌2610.2.4不停车收费系统•RFID技术在ETC中的应用2710.2.5停车诱导系统2810.2.6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•视线盲点提醒29•辅助车辆驾驶30•车载无线自组网（VANET）示意图31•VANET的组成单元示意图32•VANET结构示意图33•通过LED显示驾驶员视线盲点区域存在的潜在危险3415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？本篇内容什么是物流？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，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~）智能物流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:二战后世界经济迅速复苏特点: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注重物流的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•现代物流的开始•关键技术EDI条形码•典型应用UPS世界港（WorldPort）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•需求背景统一的计算机数据格式无纸贸易•初期标准X12UN/EDIFACT•关键支撑互联网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现代物流面临的问题•互联互通不充分标准难以统一、发展滞后网络与设备的异构、信息共享不充分•感知不及时、不彻底缺少实时感知手段信息采集手段单一、采集的信息种类有限•缺少智慧型计算支持与服务应用程度低协同性不足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、信息流三流合一智能物流典型应用：EPC•商品物流首先需要解决的问题：我是谁？（Tagging）•电子产品码ElectronicProductCode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的EPCCode对象名称解析系统（ObjectNamingService，ONS）整个物流领域连成EPC物联网智能物流典型应用：食品物流•食品物流的特殊性保存、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的各种参数条形码、RFID标签支持安全回溯电子耳标方便快速通关•发展方向丰富感知手段提高智能化程度10.4.3RFID技术在智能物流中的应用•应用RFID系统的物流配送中心45•RFID技术在汽车制造中的应用46•RFID在汽车变速箱生产中的应用47•RFID标签在商场与超市中的应用•未来商店—real48•手机与个人购物助理（PSA）•查询商品信息49•试听音乐•新颖的购物环境50•导购机器人51•个性化的服务52•未来商店多样的结账方式53•我国第一个“未来商店”•购物过程示意图5410.3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5510.3.2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5610.3.3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5710.3.4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5810.3.5RFID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59什么是绿色建筑？传统意义的绿色建筑：•绿地、花园现代意义的绿色建筑：•不破坏生态环境的建筑→制造美好环境的建筑绿色建筑的目标：•提供舒适、环保的工作或居住环境（基本需求）•减少建筑物在使用维护中的耗能，缓解能源危机（生存需求）•减少城市发展对地球生态的影响（发展需求）智能绿色建筑什么是绿色建筑（续）？建筑学角度的绿色建筑：•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→这样的绿色建筑还停留在表面物联网角度的绿色建筑：•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的唯一渠道绿色建筑典型应用•建筑管理：建筑建设的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的异常处理•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，雨水循环系统绿色建筑典型应用•智能楼宇：建筑内的设备互联实现智能化节能提供楼宇的智能安防为楼宇内人员提供智能服务楼宇设施的智能管理•智能办公室智能办公平台，无线互联互通视频会议系统，人性化服务绿色建筑典型应用•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、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。环境监测的概念•环境监测宗旨：检测状态参数，跟踪质量变化，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、方法指引和质量保证。•环境监测的对象：自然因素，人为因素，污染危害环境的其他因素，以及生物、生态的变化。•环境监测的不同阶段：系统工程角度：信息技术角度：环境监测环境监测的发展•基于经验的观察由自然因素认识自然规律；反映自然规律不全面、不准确、不客观。•系统科学的监测50年代，对污染严重地点的被动监测；70年代，监测范围延伸为包含其他物理因素的离散测量。•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。•无线传感器网络环境监测传感网：典型应用系统部署•加州大学伯克利分校2002年•美国大鸭岛（GreatDuckIsland）•32个MICA节点•数据采集内容：温度、湿度、光照和大气压力