搜索
第13章物联网综合应用案例•通过本章以四个典型物联网应用范例学习，应能了掌握物联网应用的架构，掌握物联网应用的需求和构建方法，激发起物联网的创新意识，贴近生活，服务社会、经济和民生。本章学习目标•物联网应用架构•智慧城市、校园，智能物流和智能家居本章知识点•构建一个物联网的应用就是构建物联网在具体应用领域的三层架构。首先是将感知控制设备“嵌入”到具体的应用环境中，即将传感、控制装置嵌入和装备到铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中；其次，然后将这些“嵌入”的感知控制设备与现有的互联网整合起来，实现人与物理系统的整合，从而形成“物联网”；第三，将“物联网”中的信息进一步进行存储、共享与处理为人们提供各种所需的“自动化或智能化”服务，在此过程中，信息处理必须依托基于计算机强大的信息处理系统的支撑。构建物联网应用13.1智慧城市13.1.1智慧城市的由来及其特点•1998年1月，时任美国副总统戈尔在一次演讲中首次提出了“数字地球”的概念，由此推动了由“数字地球”向智慧城市的演进与发展。•预计2020年全球有超过一半以上人口居住在城市，这种趋势将导致人们生活方式的改变，各种资源利用方式的改变。因此需要对城市的管理、调度及运行进行变革，使城市的运行更加科学、顺畅、协调。•数字化的城市主要涉及教育、科技、文化、医疗卫生、社会保障等方面，是改变居民生活方式、改善居住环境的直接体现。1智慧城市的由来•智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。•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。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。2从数字化城市到智慧城市•（1）注重决策与反应•（2）决策的自动化•（3）智慧化决策逐步替代人的决策•（4）由智慧化城市向知识化城市发展3智慧城市的特点13.1.2智慧城市的架构•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。将城市建成为一个基础设施先进、信息网络通畅、科技应用普及、生产生活便捷、城市管理高效、公共服务完备、生态环境优美、惠及全体市民的智慧城市。•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智慧城市的总体目标•智慧的基础设施包括信息、交通和电网等城市基础设施。信息基础设施应使现有的有线宽带网、无线宽带网、3G移动网、无线宽带网尽可能地覆盖到城市的各个角落。交通等公用设施应尽可能地扩展到城市的各个区域，惠及广大市民。（1）智慧基础设施•加强社会管理，整合资源，形成全面覆盖、高效灵敏的社会管理信息网络，增强社会综合治理能力，强化综合监管，满足转变政府职能、提高行政效率和规范监管行为的需求，深化相应业务系统建设，使城市政府运行、服务和管理更加高效。（2）智慧政府•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。依托信息技术和互联网，以信息丰富完整、跨服务部门为基础、面向市民，使整个社会的服务资源得到更充分、更合理地利用，为城市服务带来革命性变化。（3）智慧服务•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，智慧产业当属第三产业。在“互联网+”的引领下，大力发展包括电子信息、现代物流、金融保险、咨询顾问等在内的先进制造业和现代服务业，形成智慧城市完整的智慧产业群，推动产业升级、向工业4.0迈进。（4）智慧产业•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。充分利用城市各高校、科研机构和大型骨干企业等在人才方面的资源优势，为城市构建智慧城市提供坚实的智慧源泉。努力挖掘和利用城市历史文化底蕴，梳理并开发现实文化资源禀赋，增强智慧城市的文化含量，突出文化、智慧，丰富智慧城市的内涵。（5）智慧人文2华为智慧城市方案•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，如图13.1.2所示。3智慧城市整体架构•平台主要是基于SOA的ICT(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。4IBM智慧城市平台架构13.2智慧校园•目前，对智慧校园尚未有一个统一、明确的定义，但大家一致认为，所谓的智慧校园是指应用云计算、虚拟化等物联网的相关技术，通过监测、分析、融合、智能响应等技术，面向学校管理的主要业务，融合优化现有信息资源，实现各类信息应用系统的信息共享能力，提供高效率的教学、科研、管理决策及其他方面的管理方式和手段，提供高质量的、快捷便利的学习生活服务环境，构建节约型、智慧型校园，保证教育资源利用效率最大化。•目前校园的信息化正从数字化向智能化方向演进，校园也将从数字化校园发展为智能化校园。13.2.1智慧校园及其发展•（1）学校的日常管理•（2）多媒体教学手段•（3）“一卡通”•（4）多种教学资源在不断融合智慧校园的作用13.2.2智慧校园的物联网特征及关键技术•（1）网络互连特性•（2）实时全面环境感知•（3）各种与教学相关业务的全面融合1智慧校园的物联网特征•（1）云计算•（2）无线传感网络、RFID、嵌入式技术•（3）大数据•（4）移动互联•（5）公众社交网络2智慧校园的关键技术13.2.3智慧校园的总体方案和系统架构1智慧校园的总体方案泛在接入个人PC移动终端PDA智能设备业务应用千兆校园网智慧校务管理智慧教务管理智慧科研网站节能校园平安校园智慧数字图书支撑平台接入管理资源管理数据管理搜索引擎数据库引擎智能工具数据挖掘平台软件库无线局域网网二级学院局域网移动3/4G业务应用层RFID识别图像监控WSN监测应用红外监测应用应力监控应用生物检测应用感知层图13.2.1智慧校园总体架构•（1）业务应用层•（2）平台支撑层•（3）网络传输层•（4）感知层2各层的总体功能•（1）智慧校务管理•（2）智慧教务管理•（3）智慧科研•（4）节能校园•（5）平安校园•（6）智慧数字图书•（7）便捷生活•（8）智慧学习3业务应用层总体功能13.3物联网在港口物流领域的应用•（1）物流的概念•（2）智慧物流：智能物流是在现代信息技术高度发展的基础上，利用先进的信息采集、信息处理、信息流通和信息管理技术，完成包括运输、仓储、配送、包装、装卸等多项基本活动的货物从供应者向需求者移动的整个过程，为供方提供最大化利润，为需方提供最佳服务，同时消耗最少的自然资源和社会资源，最大限度地保护好生态环境的整体智能社会物流管理体系。•（3）港口物流：港口物流、公路运输、航空物流领域、铁路物流、特种装备物流、军事物流。1相关概念2智能港口物流网的特点及工作流程集卡车队巡检入港提货出港卸货出港载货入关/入库出港载货入库入港提货携货入港港口码头堆场收货出关集卡集卡集卡集卡集卡集卡集卡集卡海关大楼作业车辆载货入关港口海关车队载货入库安全敏感区及责任转换关口安全敏感区货代大楼港口管理处收发货代出货入关载货出库载货出关作业车辆3智能港口物流体系架构电子车牌电子驾照系统的工作流程•物联网环境下的智能家居系统融合了无线传感器网络、Internet、人工智能等多种先进技术。它可以将家居中的所有物品连接起来，实现家居网络中所有物体均可被寻址、所有物体均具有通信能力、所有物体均可被操作、部分物体具有传感与信息上传共享能力。•智能家居不仅能提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还具有能动智慧的工具，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间。13.4智能家居（1）卧室智能控制•智能窗帘：根据主人的作息习惯，清晨自动拉开，让阳光唤醒主人；晚上自动关闭，保证良好睡眠。•智能空调：根据房间温湿度情况，自动控制，保持房屋四季如春。•智能衣柜：所有的衣物都附上智能标签，告知主人衣物材质，适合什么季节，适合何种搭配。•智能灯光—台灯通过感知环境亮度，是否有人在看书等情况，自动开关，既节能又方便。•智能地板：由地板上安置的传感器感知环境温度及亮度情况，来控制地暖、空调和房间灯光。功能（2）客厅智能控制•智能电视：可以通过声控等方式直接与电视交流，互动收看节目，也可以进行娱乐。•远程遥控：在任何地方任何地点，只要通过手机或者Internet网络就可以获取家居信息，并控制相关家电。•智能音响：根据个人喜好不同，通过声控等方式自动播出符合主人心情的乐曲。功能•家庭中部署的传感器与无线网络相连，形成能够感知安全环境异常的情况。当发生异常时，这些传感器所发出的信息通过移动网通知到住户的手机，住户可以及时呼叫公安等机构给予安防处理。家庭安防的流程架构如图13.4.3所示。（3）家庭安防GSM/GPRS盗贼Stealing！Stealing！Police其他网络•1.简述智慧城市的由来与演进。•2.简述智慧城市的主要目标与系统架构。•3.简述智慧校园的物联网特征及关键技术。•4.智慧校园主要有哪些功能？•5.智能物流主要的含义是什么？智慧港口物流系统由哪几个层次构成？•6.简述图13.3.1智能港口物流的工作流程。•7.智能家居是如何定义的？•8.能否设计一个智能家居的应用场景？如能，请给以设计。习题