物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以“物”或者物理世界為中心,涵蓋物品追蹤、環(huán)境感知、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)等,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有:畜牧溯源、無線葡萄園、機(jī)場防入侵、電力管理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、水下無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)、個人保健、平安城市建設(shè)、未來數(shù)字家庭、文物保護(hù)、空間海洋探測。恒天翼根據(jù)多年的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗,總結(jié)了比較熱門的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,從多個方面入手,分析其技術(shù)和前景。
智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)(smart power grids),就是電網(wǎng)的智能化,它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo),其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。
隨著全球社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電需求不斷增加,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的不確定因素和潛在風(fēng)險也隨之增加,而用戶對電力供應(yīng)的安全可靠性和質(zhì)量要求越來越高,電力發(fā)展所面臨的資源和環(huán)境壓力越來越大,市場競爭迫使電力經(jīng)營者不斷提高企業(yè)運(yùn)營效率,21世紀(jì)初智能電網(wǎng)在歐美的發(fā)展,為全世界電力工業(yè)在安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、綠色環(huán)保等方面開辟了新的發(fā)展空間。智能電網(wǎng)提供了一種激勵環(huán)境:電能消費(fèi)者和第三方資產(chǎn)的合作,這種合作利用電網(wǎng)設(shè)施來控制費(fèi)用和改善供電的可靠性,啟發(fā)人們隨時隨地參與進(jìn)來;通過實時共享電網(wǎng)的必要數(shù)據(jù)信息供大家利用,寬帶通信的信息網(wǎng)絡(luò)使信息共享成為現(xiàn)實;智能電網(wǎng)為實現(xiàn)供需合作提供盈利的機(jī)會和工具,通過高速、先進(jìn)的分布式控制和電子商務(wù)應(yīng)用來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的顯示和提交。
智能電網(wǎng)建設(shè)是全球在能源領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略部署,美國、歐洲等國家都針對智能電網(wǎng)建設(shè)制訂了戰(zhàn)略規(guī)劃,我國也在智能電網(wǎng)建設(shè)上投入大量精力,制訂了詳細(xì)的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)最有可能實現(xiàn)原創(chuàng)性突破、占據(jù)世界制高點的領(lǐng)域。智能電網(wǎng)建設(shè)將逐步推動我國電力基礎(chǔ)生產(chǎn)模式的改變,定位于利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù),構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的國際領(lǐng)先、自主創(chuàng)新、中國特色的智能電網(wǎng),是電力行業(yè)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的實現(xiàn),首先依賴于電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)重要運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測和實時信息掌控,基于此,物聯(lián)網(wǎng)作為“智能信息感知末梢”,可成為推動智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)手段。
智能電網(wǎng)的建設(shè),將推動智能小區(qū)、智能城市的發(fā)展,提升人們的生活品質(zhì)。
①讓生活更便捷。家庭智能用電系統(tǒng)既可以實現(xiàn)對空調(diào)、熱水器等智能家電的實時控制和遠(yuǎn)程控制;又可以為電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等提供接入服務(wù);還能夠通過智能電能表實現(xiàn)自動抄表和自動轉(zhuǎn)賬交費(fèi)等功能。
②讓生活更低碳。智能電網(wǎng)可以接入小型家庭風(fēng)力發(fā)電和屋頂光伏發(fā)電等裝置,并推動電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用,從而提高清潔能源消費(fèi)比重,減少城市污染。
③讓生活更經(jīng)濟(jì)。智能電網(wǎng)可以促進(jìn)電力用戶角色轉(zhuǎn)變,使其兼有用電和售電兩重屬性;能夠為用戶搭建一個家庭用電綜合服務(wù)平臺,幫助用戶合理選擇用電方式,節(jié)約用能,有效降低用能費(fèi)用支出。
應(yīng)用舉例:
2009年2月28日,作為華北公司智能化電網(wǎng)建設(shè)的一部分——華北電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)在京通過專家組的驗收。這套系統(tǒng)首次將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成,調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換,便可實現(xiàn)對電網(wǎng)綜合運(yùn)行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。此外,該系統(tǒng)通過搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場品質(zhì)分析平臺,能有效提升調(diào)度部門對并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。
智能家居
智能家居是以住宅為平臺,利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居-系統(tǒng)設(shè)計方案安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成,構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng),提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性,并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等)連接到一起,提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能,兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化,集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境,提供全方位的信息交互功能,幫助家庭與外部保持信息交流暢通,優(yōu)化人們的生活方式,幫助人們有效安排時間,增強(qiáng)家居生活的安全性,甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。
智能家居作為一個新生產(chǎn)業(yè),目前處于一個導(dǎo)入期與成長期的臨界點,市場消費(fèi)觀念還未形成,但隨著智能家居市場推廣普及的進(jìn)一步落實,培育起消費(fèi)者的使用習(xí)慣,智能家居市場的消費(fèi)潛力必然是巨大的,產(chǎn)業(yè)前景光明。正因為如此,國內(nèi)優(yōu)秀的智能家居生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究,特別是對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究,一大批國內(nèi)優(yōu)秀的智能家居品牌迅速崛起,逐漸成為智能家居產(chǎn)業(yè)中的翹楚!智能家居至今在中國已經(jīng)歷了近12年的發(fā)展,從人們初最初的夢想,到今天真實的走進(jìn)我們的生活,經(jīng)歷了一個艱難的過程。
應(yīng)用舉例:
蓋茨的家是智能化的典范,隨處可見高科技的影子。整個建筑根據(jù)不同的功能分為12個區(qū),通道出口處都裝有機(jī)關(guān):來訪者通過出口,就會產(chǎn)生其個人信息,包括他的指紋等,這些信息會被作為來訪資料儲存到電腦中。每個來賓必須佩戴專門的胸針,別小看它,如果沒了它,訪客就會被系統(tǒng)確認(rèn)為入侵者,電腦就會通過網(wǎng)絡(luò)報警。如此強(qiáng)大的功能,但你卻看不見屋內(nèi)有任何電纜,因為長達(dá)53公里長的電纜全部被埋在地板下方。而地板也不僅是起裝飾作用,它是一個巨大的傳感器:當(dāng)有人走進(jìn)房間時,地板會根據(jù)陽光的強(qiáng)度,來調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光亮度以及空氣溫度、濕度。
蓋茨的豪宅智能化程度最高的部分首推會議室,這個房間可隨時高速接入互聯(lián)網(wǎng),24小時為蓋茨提供一切他需要的信息。蓋茨可以隨時召開網(wǎng)絡(luò)視頻會議,與幕僚商議微軟大事。同時,這個房間內(nèi)的計算機(jī)還可以通過遍布整個建筑物內(nèi)的傳感器,自動記錄整座住宅的動靜。蓋茨在回家的途中,就可以通過智能住宅系統(tǒng)遙探家中的一切,包括讓浴池的水自動調(diào)溫、囑咐廚房的工作人員準(zhǔn)備晚飯等等。智能豪宅里惟一帶有傳統(tǒng)意味的事物是一棵百年老樹,住宅里的傳感器竟然能根據(jù)老樹的需水情況,實現(xiàn)及時的灌溉。
智能物流
智能物流是利用集成智能化技術(shù),使物流系統(tǒng)能模仿人的智能,具有思維,感知,學(xué)習(xí),推理判斷和自行解決物流中某些問題的能力。即在流通過程中獲取信息從而分析信息做出決策,使商品從源頭開始被實施跟蹤與管理,實現(xiàn)信息流快于實物流。即可通過RFID、傳感器、移動通訊技術(shù)等讓配送貨物自動化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。智能物流的未來發(fā)展將會體現(xiàn)出四個特點:智能化,一體化和層次化,柔性化與社會化。
在物流作業(yè)過程中的大量運(yùn)籌與決策的智能化;以物流管理為核心,實現(xiàn)物流過程中運(yùn)輸,存儲,包裝,裝卸等環(huán)節(jié)的一體化和智能物流系統(tǒng)的層次化。智能物流的發(fā)展會更加突出“以顧客為中心”的理念,根據(jù)消費(fèi)者需求變化來靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝;智能物流的發(fā)展將會促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和世界資源優(yōu)化配置,實現(xiàn)社會化。通過智能物流系統(tǒng)的四個智能機(jī)理,即信息的智能獲取技術(shù),智能傳遞技術(shù),智能處理技術(shù)。通過智能物流將對未來的物流行業(yè)帶來革命性的改變,它有許多優(yōu)點如:
a)智能處理技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部決策,可通過對大量物流數(shù)據(jù)的分析,對物流客戶的需求、商品庫存、物流智能仿真等作出決策。實現(xiàn)物流管理自動化(獲取數(shù)據(jù)、自動分類等等),物流作業(yè)高效便捷,改變中國物流倉儲型企業(yè)“苦力”公司的形象。
b)智能物流可降低物流倉儲成本。物流智能獲取技術(shù)使物流從被動走向主動,實現(xiàn)物流過程中的主動獲取信息,主動監(jiān)控運(yùn)輸過程與貨物,主動分析物流信息,使物流從源頭開始被跟蹤與管理,實現(xiàn)信息流快于實物流。
c)智能傳遞技術(shù)應(yīng)用于物流企業(yè)內(nèi)部,也可實現(xiàn)外部的物流數(shù)據(jù)傳遞功能。智能物流的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈管理的智能化,因此需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的交換與傳遞。提高服務(wù)質(zhì)量、加快響應(yīng)時間,促使客戶滿意度增加,物流供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)整合更緊密。
d)智能技術(shù)在物流管理的優(yōu)化、預(yù)測、決策支持、建模和仿真、全球化物流管理等方面的應(yīng)用,使物流企業(yè)的決策更加準(zhǔn)確和科學(xué)。借智能物流的東風(fēng),我國物流企業(yè)信息化將上一個新臺階,同時也促進(jìn)物流行業(yè)實現(xiàn)信息共享的局面。
應(yīng)用舉例:
在2003伊拉克戰(zhàn)爭中,美英聯(lián)軍利用RFID技術(shù)建置的可視化后勤化網(wǎng)絡(luò),使美軍的后勤補(bǔ)給能力變得前所未有的強(qiáng)大,美軍可以輕松掌握所有后勤補(bǔ)給的實時信息;英軍也利用這個網(wǎng)絡(luò),讓高達(dá)90%的后勤物資能夠有效率地運(yùn)抵前線。這和1990年波灣戰(zhàn)爭時的情況相比,可謂天壤之別。
美軍在此次的戰(zhàn)爭中,在沙特阿拉伯、科威特、土耳其、阿拉伯聯(lián)合大公國、卡達(dá)及也門的集結(jié)點,以所裝置的射頻識別標(biāo)簽來實時獲取后勤物資到位情況。在作戰(zhàn)時,美軍的后勤補(bǔ)給線也以移動的射頻識別讀取器來確保運(yùn)往前線的補(bǔ)給可以準(zhǔn)時到達(dá),并且利用自動識別的技術(shù),縮短在交接物資過程與盤點中的時間,將后勤補(bǔ)給的效益充分發(fā)揮。
RFID技術(shù)已經(jīng)被美軍廣泛應(yīng)用于軍事物流保障領(lǐng)域,如特定物品查尋系統(tǒng)、途中物資可視化管理系統(tǒng)、單兵電子病歷卡、軍械軍備物資出入庫管理等,極大的改革了傳統(tǒng)物流跟蹤方式。通過采用RFID技術(shù),使美軍的平均后勤補(bǔ)給時間大大縮短。
智能交通
智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)系統(tǒng)。它的突出特點是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務(wù)。智能交通系統(tǒng)是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向,它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的,實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率,因而,日益受到各國的重視。
21世紀(jì)將是公路交通智能化的世紀(jì),人們將要采用的智能交通系統(tǒng),是一種先進(jìn)的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,車輛靠自己的智能在道路上自由行駛,公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài),借助于這個系統(tǒng),管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。智能交通是當(dāng)今世界交通運(yùn)輸發(fā)展的熱點和前沿,它依托既有交通基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)載工具,通過對現(xiàn)代信息、通信、控制等技術(shù)的集成應(yīng)用,以構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色的交通運(yùn)輸體系為目標(biāo),充分滿足公眾出行和貨物運(yùn)輸多樣化需求,是現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的重要標(biāo)志。
在國外,日本的智慧道路系統(tǒng)、歐洲綠色智能交通、美國智能駕駛戰(zhàn)略都是智能交通發(fā)展的有效實踐。電子站牌、動態(tài)導(dǎo)航儀、電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)等智能交通應(yīng)用也逐漸走進(jìn)中國人的生活。
應(yīng)用舉例:
在2008年北京奧運(yùn)會期間,奧運(yùn)路線、奧運(yùn)場館周邊將有120處系統(tǒng)控制交通信號。此外,還建設(shè)了交通綜合監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控、交通流檢測和交通違法檢測三個子系統(tǒng)。同時,在奧運(yùn)會場館周邊和相關(guān)道路上還建設(shè)了80處電視監(jiān)控點、15套交通事件自動檢測系統(tǒng)、80套數(shù)字化視頻系統(tǒng)。2008年伊始,北京市民關(guān)注的焦點之一--有關(guān)北京交通,各媒體報道了一則消息,北京高速公路路網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)即將開通,北京的駕駛員們,可以使用支持新系統(tǒng)的國標(biāo)卡不停車刷卡通過北京的高速公路(ETC),也可在新系統(tǒng)中使用北京市政公交一卡通卡停車刷卡付費(fèi)(MTC)。
其他領(lǐng)域的應(yīng)用
1、畜牧溯源
給放養(yǎng)的牲畜中的每一只羊都貼上一個二維碼,這個二維碼會一直保持到超市出售的肉品上,消費(fèi)者可通過手機(jī)閱讀二維碼,知道牲畜的成長歷史,確保食品安全。我國已有10億存欄動物貼上了這種二維碼。
2、無線葡萄園
2002年,英特爾公司率先在俄勒岡建立了世界上第一個無線葡萄園。傳感器節(jié)點被分布在葡萄園的每個角落,每隔一分鐘檢測一次土壤溫度、濕度或該區(qū)域有害物的數(shù)量,以確保葡萄可以健康生長。研究人員發(fā)現(xiàn),葡萄園氣候的細(xì)微變化可極大地影響葡萄酒的質(zhì)量。通過長年的數(shù)據(jù)記錄以及相關(guān)分析,便能精確的掌握葡萄酒的質(zhì)地與葡萄生長過程中的日照、溫度、濕度的確切關(guān)系。這是一個典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的實例。
3、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測
2002年,由英特爾的研究小組和加州大學(xué)伯克利分校以及巴港大西洋大學(xué)的科學(xué)家把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視大鴨島海鳥的棲息情況。位于緬因州海岸大鴨島上的海燕由于環(huán)境惡劣,海燕又十分機(jī)警,研究人員無法采用通常方法進(jìn)行跟蹤觀察。為此他們使用了包括光、濕度、氣壓計、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的近10種傳感器類型數(shù)百個節(jié)點,系統(tǒng)通過自組織無線網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?00英尺外的基站計算機(jī)內(nèi),再由此經(jīng)衛(wèi)星傳輸至加州的服務(wù)器。在那之后,全球的研究人員都可以通過互聯(lián)網(wǎng)查看該地區(qū)各個節(jié)點的數(shù)據(jù),掌握第一手的環(huán)境資料,為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個極為有效便利的平臺。
4、空間海洋探測
探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想,借助于航天器布設(shè)的傳感器節(jié)點實現(xiàn)對星球表面大范圍、長時期、近距離的監(jiān)測和探索,是一種經(jīng)濟(jì)可行的方案。NASA的JPL實驗室研制的Sensor Webs就是為將來的火星探測、選定著陸場地等需求進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的?,F(xiàn)在該項目已在佛羅里達(dá)宇航中心的環(huán)境監(jiān)測項目中進(jìn)行測試和完善。
5、水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)
根據(jù)目前歐美各國在研項目的文獻(xiàn)資料,可以大致將水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)可分為以下幾類:
(1)基于水面浮標(biāo)的(射頻+水聲通信)可任意升降的三維立體水下傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。優(yōu)點:布放比較容易,可利用太陽能、GPS以及水面上的無線通信,回避、降低了水下通信的困難。缺點:阻礙航道,易被發(fā)現(xiàn)破壞,容易隨波逐流,位置不能固定。
(2)由固定在海底基站的節(jié)點構(gòu)成的,可任意升降的三維立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過光纜或聲通信與網(wǎng)關(guān)、節(jié)點聯(lián)結(jié),將數(shù)據(jù)傳輸至基站。優(yōu)點:不會影響航行。缺點:維護(hù)不容易。
3)基于水面浮標(biāo)節(jié)點(射頻+水聲通信)、水中自主航行器(水聲通信)和水底固定節(jié)點(水聲通信)的三維立體系統(tǒng)。優(yōu)點:覆蓋全面,配置靈活,功能強(qiáng)大。缺點:系統(tǒng)復(fù)雜,成本高。