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第2章物联网应用案例第2章摘要•物联网的本质就是深度信息化，信息化就是信息技术的普遍应用。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中。•本章将讲述物联网的几个应用案例，通过学习本章，希望同学们能够对物联网的具体应用有一个较为直观地认识和了解。第2章物联网应用案例•2.1智慧城市•2.2智慧校园•2.3老年人用物联网信息终端•2.4智能电网•2.5智能家居2.1智慧城市•2.1.1智慧城市概述•2.1.2智慧城市•2.1.3物联网与智慧城市2.1.1智慧城市概述•智慧城市的起源可以追溯到如图所示的“数字地球”。戈尔指出：我们需要一个“数字地球”，即一个以地球坐标为依据的、嵌入海量地理数据的、具有多分辨率的、能三维可视化表示的虚拟地球。2.1.1智慧城市概述（续）•“数字城市”是“数字地球”的重要组成部分，是“数字地球”在城市的具体体现。随着城市的数量和城市人口的不断增多，城市被赋予了前所未有的经济、政治和技术的权力，从而使城市发展在世界中心舞台起到主导作用。2.1.1智慧城市概述（续）•数字化是数字城市发展的第一阶段。在这一阶段，数字城市实现了无纸化、自动化办公，同时网络基础设施建设完成。城市中关于政府、企业和市民的数据实现了计算机存储，但是这仅仅只是初级阶段，因为数据没有得到有效的分类和管理，还不能称之为信息，更不可能成为有效的资源。2.1.1智慧城市概述（续）•信息化是数字城市发展的第二阶段。政府信息化、产业信息化、领域信息化和社会信息化发展迅速，各个部门内部形成有效的信息系统。信息论把数据中有意义的内容称之为信息。在这一阶段，数据实现有效的分类、检索与存储，使之成为真正有意义的信息。2.1.1智慧城市概述（续）•政府信息化运用现代信息通信技术，超越传统政府行政机关的组织界限，改变几种管理和分层结构，建立新型的扁平化网络结构的电子化政府管理系统，是人们从电子化支撑的不同渠道获得政府的信息及服务。政府间的信息系统包括电子法规政策系统、电子公文系统、电子司法档案系统、电子财务管理系统等等。2.1.1智慧城市概述（续）•企业信息化是企业的全部基础设施（包括地上、地面及地下的）和功能（生产、销售、原料采购、售后服务、企业管理等）都由计算机及网络进行处理。以信息化带动工业化，带动传统产业升级，能够有效扩大生产规模，提高生产效率。2.1.1智慧城市概述（续）•领域信息化主要是不以营利为目的的事业部门的信息化，又称为事业信息化，主要涉及测绘、气象、水文、海洋、土地和环保部门等。这些部门的信息化成果也是核心数据库的重要组成部分。•社会信息化是提高关系到公众和整个社会的服务性机构的信息化，主要涉及教育、科技、文化、医疗卫生、社会保障等方面，是数字城市中与市民切身利益相关的最直观、最前端的信息化，是改变居民生活方式、改善居住环境的直接体现。2.1.2智慧城市•2.1.2.1什么是智慧城市•2.1.2.2智慧城市的架构2.1.2智慧城市•随着传感网等互联互通的新技术与应用，城市信息化正向着智能化演进。随着传感器网络技术的发展，可以预期，未来城市中传感器网络无处不在，成为和移动通信网络、无线互联网一样重要的基础设施。因此，在可以预见的将来，从目前社会过渡到网络社会之后，城市也将从目前的工业城市和数字城市走向智能城市。2.1.2智慧城市（续）智慧城市的几个基本应用2.1.2智慧城市（续）•智慧城市能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。2.1.2智慧城市（续）•智慧城市并不是数字城市简单的升级，智慧城市的目标是更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能。•（1）更透彻的感知——物联化（Instrumented）：通过城市宽带固定网络、无线网络、移动通讯网络、传感器网络把属于城市的组件连接起来，从而帮助用户从全局的角度分析并实时解决问题，使得工作，任务的多方协同共享成为可能，城市资源更有效的得到分配，并彻底改变城市管理与运作的方式。2.1.2智慧城市（续）•（2）更全面的互联互通——互联化（Interconnected）：通过管理体制的改善，确立信息系统的层次性，从而促进分布在城市不同角落的海量数据的流转、交换和共享，为应用提供良好的协同工作环境。通过数据的交换共享，使得城市各职能部门不再是信息孤岛，将更高效的协同运作，从而推动城市管理的良性循环。2.1.2智慧城市（续）•（3）更深入的智能——智能化（Intelligent）：以城市海量的信息资源为基础，通过全面的物联和高效的共享，运用先进的智能化技术实现识别，预测和实时分析处理，使得城市运行管理中的人为因素降低，在提高城市资源利用效率的同时，保障了信息的公开和管理的公平。2.1.2智慧城市（续）•智慧城市与数字城市的主要区别：•一是关注点不同。在数字城市阶段，人们关注的是信息的采集和传递；在智慧城市阶段，人们更多关注的是信息的分析、知识或规律的发现以及决策反应等。•二是目标不同。数字城市以电子化和网络化为目标，智慧城市则以功能自动化和决策支持为目标。2.1.2智慧城市（续）•三是实质不同。数字化的实质是用计算机和网络取代传统的手工流程操作，智慧化的实质则是用智慧技术取代传统的某些需要人工判别和决断的任务，达到最优化。•四是结果不同。数字化的结果是数据的积累和传递智慧化的结果是数据的利用和开发，用数据去完成任务，去实现功能。如果说数据是信息社会的粮食，那么智慧技术则是将粮食加工成可用食品的工具。2.1.2.1什么是智慧城市•智慧城市的总体目标是以科学发展观为指导，充分发挥城市智慧型产业优势，集成先进技术，推进信息网络综合化、宽带化、物联化、智能化，加快智慧型商务、文化教育、医药卫生、城市建设管理、城市交通、环境监控、公共服务、居家生活等领域建设，全面提高资源利用效率、城市管理水平和市民生活质量，努力改变传统落后的生产方式和生活方式。2.1.2.1什么是智慧城市（续）•智慧城市的构建涵盖了智慧基础设施、智慧政府、智慧公共服务、智慧产业和智慧人文等五个方面。•（1）智慧基础设施：智慧的基础设施包括信息、交通和电网等城市基础设施。•（2）智慧政府：政府要逐步建立以公民和企业为对象、以互联网为基础、多种技术手段相结合的电子政务公共服务体系。2.1.2.1什么是智慧城市（续）•（3）智慧服务：完善、高效的城市公共服务是智慧城市的出发点和落脚点。智慧城市公共服务涉及智慧医疗、智慧社区服务、智慧教育、智慧社保、智慧平安和智慧生态等方面。•（4）智慧产业：智慧城市孕育智慧产业，智慧产业托起智慧城市。对于城市而言，智慧产业当属软件和信息服务业。•（5）智慧人文：提高城市居民的素质，造就创新城市的建设和管理人才，是智慧城市的灵魂。2.1.2.1什么是智慧城市（续）智慧城市的全景图2.1.2.2智慧城市的架构•智慧城市的构架可以分为四个部分：感知层、网络层、平台层、应用层。2.1.2.2智慧城市的架构（续）•一个人体的模型可以用来比喻智慧城市的整体架构。2.1.2.2智慧城市的架构（续）•第一个层次是人体五觉——感知层。人体通过五觉感知变化和刺激，而智慧城市通过感知层收集各类信息。智慧城市的感知层主要通过无线传感器网络实现。•第二个层次是神经网络——网络层。网络层主要实现更广泛的互连功能，能够把感知层感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送。2.1.2.2智慧城市的架构（续）无线传感网示意图2.1.2.2智慧城市的架构（续）•第三层就是大脑——平台层。智能城市的大脑是IDC（InternetDataCenter，互联数据中心）和VAE（VerticalApplicationEnvironment，垂直应用环境）平台。•智能数据处理主要包括：数据分析、数据处理和数据存储。简单地讲就是将原始数据通过数据汇聚、信息分析，形成有用价值信息，并将其存储在数据仓库中，为城市的智能化提供支撑。2.1.2.2智慧城市的架构（续）智慧城市的神经网络2.1.2.2智慧城市的架构（续）•第四层就是行业活动——业务应用层。业务应用层通过大脑的信息处理和智能分析，形成对智慧城市各领域应用的具体解决方案。业务应用涵盖了应急指挥、数字城管、平安城市、政府热线、数字医疗、环境监测、智能交通和数字物流等方面。2.1.2.2智慧城市的架构（续）智慧城市平台的一般架构2.1.2.2智慧城市的架构（续）•平台主要是基于面向服务（SOA）的ICT（信息与通讯技术简称，InformationCommunicationTechnology）集成框架来实现智慧城市。ICT就是通过信息与通信技术，用以满足“客户综合信息化需求”的一揽子解决方案，包括通信、信息收集、发布、自动化、传感、自动化等各个方面。2.1.2.2智慧城市的架构（续）•该平台主要具备以下核心能力：•1）快速的应用提供能力：通过应用模板、能力引擎，基于工作流引擎的开发环境，提供应用快速交付能力。•2）第三方系统集成能力：定义标准接口，支持多层次集成：数据集成、能力集成、应用集成。•3）数据统一分析能力：城市仪表盘为决策者提供统一的城市数据分析视图。•4）系统资源共享能力：通过对数字城市应用所使用系统资源的虚拟管理，提高系统资源的利用率。2.1.2.2智慧城市的架构（续）•5）统一硬件/存储/安全方案：硬件采用具有高安全性，高可用、可靠集群，高可扩展性，易管理易维护，低环境复杂度，低整合度难度的方案；应用各种存储技术搭建统一的存储平台，同时采用高性价比的存储整合技术；网络安全方案对业务系统网络基础架构进行分析优化，按结构化、模块化、层次化的设计思路进行结构调整优化，增加网络的可靠性、可扩展性、易管理性、冗余性。•6）系统平滑演进能力：架构的平台能够在硬件、能力以及应用上实现自由扩展。同时，智慧城市平台支持分期建设，系统可成长，可持续发展。2.1.3物联网与智慧城市•智慧城市是一个有机结合的大系统，涵盖了更透彻的感知、更全面的互联、更深入的智能。其中，物联网是智慧城市中非常重要的元素，它支撑着整个智慧城市系统。•物联网为智能城市提供了坚实的技术基础。物联网为智慧城市提供了城市的感知能力，并使得这种感知更加深入、智能。•物联网的主要目标之一是实现智慧城市，许多基于物联网的产业和应用都是服务于智慧城市的主流应用的。换句话说，智慧城市是物联网的靶心。2.1.3物联网与智慧城市（续）物联网与智慧城市的关系2.1.3物联网与智慧城市（续）•M2M技术在智慧城市最典型的应用就是M2M终端。M2M终端构成了智慧城市的神经元。智慧城市的神经元包括感觉神经元、运动神经元、中间神经元。2.1.3物联网与智慧城市（续）智慧城市中M2M终端的应用2.1.3物联网与智慧城市（续）•物联网的支撑技术融合了RFID（射频识别）、WSN/ZigBee技术、以MEMS为代表的传感器技术、智能服务等多种技术它有三个层次：物联网感知层、物联网网络层、物联网应用层。2.1.3物联网与智慧城市（续）•而IBM在多年的研究积累和时间中提炼出了八层的物联网参考架构：•1）传感器/执行器层，2）传感网层，3）传感网关层，4）广域网络层，5）应用网关层，6）服务平台层，7）应用层，8）分析与优化层。2.1.3物联网与智慧城市（续）•除此之外，一个信息化网络的建立必须要有一定的技术支持，物联网的技术支持就包括RFID技术，WSN技术，组网技术，MEMS技术等，这些技术就构成了物联网智能空间技术和网络终端技术两大技术范畴。2.2智慧校园•2.2.1智慧校园概述•2.2.2智慧校园的架构与技术核心•2.2.3智慧校园的深化应用2.2.1智慧校园概述•智慧校园的建设旨在提高校园信息服务和应用的质量与水平，建立一个开放的、创新的、协作的和智能的综合信息服务平台。通过综合信息服务平台，教师、学生和管理者可以定制基于角色的个性化服务，全面感知不同的教学资源，获得互动、共享、协作的学习、工作和生活环