第2章物聯網應用案例第2章物聯網應用案例第2章摘要物聯網的本質就是深度信息化，信息化就是信息技術的普遍應用。物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中。本章將講述物聯網的幾個應用案例，通過學習本章，希望同學們能夠對物聯網的具體應用有一個較為直觀地認識和了解。第2章摘要物聯網的本質就是深度信息化，信息化就是信息技術的第2章物聯網應用案例2.1智慧城市2.2智慧校園2.3老年人用物聯網信息終端2.4智能電網2.5智能家居第2章物聯網應用案例2.1智慧城市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物聯網與智慧城市2.1智慧城市2.1.1智慧城市概述2.1.1智慧城市概述智慧城市的起源可以追溯到如圖所示的“數字地球”。戈爾指出：我們需要一個“數字地球”，即一個以地球坐標為依據的、嵌入海量地理數據的、具有多分辨率的、能三維可視化表示的虛擬地球。2.1.1智慧城市概述智慧城市的起源可以追溯到如圖所示的“2.1.1智慧城市概述（續）“數字城市”是“數字地球”的重要組成部分，是“數字地球”在城市的具體體現。隨著城市的數量和城市人口的不斷增多，城市被賦予了前所未有的經濟、政治和技術的權力，從而使城市發展在世界中心舞臺起到主導作用。2.1.1智慧城市概述（續）“數字城市”是“數字地球”的重2.1.1智慧城市概述（續）數字化是數字城市發展的第一階段。在這一階段，數字城市實現了無紙化、自動化辦公，同時網絡基礎設施建設完成。城市中關于政府、企業和市民的數據實現了計算機存儲，但是這僅僅只是初級階段，因為數據沒有得到有效的分類和管理，還不能稱之為信息，更不可能成為有效的資源。2.1.1智慧城市概述（續）數字化是數字城市發展的第一階段2.1.1智慧城市概述（續）信息化是數字城市發展的第二階段。政府信息化、產業信息化、領域信息化和社會信息化發展迅速，各個部門內部形成有效的信息系統。信息論把數據中有意義的內容稱之為信息。在這一階段，數據實現有效的分類、檢索與存儲，使之成為真正有意義的信息。2.1.1智慧城市概述（續）信息化是數字城市發展的第二階段2.1.1智慧城市概述（續）政府信息化運用現代信息通信技術，超越傳統政府行政機關的組織界限，改變幾種管理和分層結構，建立新型的扁平化網絡結構的電子化政府管理系統，是人們從電子化支撐的不同渠道獲得政府的信息及服務。政府間的信息系統包括電子法規政策系統、電子公文系統、電子司法檔案系統、電子財務管理系統等等。2.1.1智慧城市概述（續）政府信息化運用現代信息通信技術2.1.1智慧城市概述（續）企業信息化是企業的全部基礎設施（包括地上、地面及地下的）和功能（生產、銷售、原料采購、售后服務、企業管理等）都由計算機及網絡進行處理。以信息化帶動工業化，帶動傳統產業升級，能夠有效擴大生產規模，提高生產效率。2.1.1智慧城市概述（續）企業信息化是企業的全部基礎設施2.1.1智慧城市概述（續）領域信息化主要是不以營利為目的的事業部門的信息化，又稱為事業信息化，主要涉及測繪、氣象、水文、海洋、土地和環保部門等。這些部門的信息化成果也是核心數據庫的重要組成部分。社會信息化是提高關系到公眾和整個社會的服務性機構的信息化，主要涉及教育、科技、文化、醫療衛生、社會保障等方面，是數字城市中與市民切身利益相關的最直觀、最前端的信息化，是改變居民生活方式、改善居住環境的直接體現。2.1.1智慧城市概述（續）領域信息化主要是不以營利為目的2.1.2智慧城市2.1.2.1什么是智慧城市2.1.2.2智慧城市的架構2.1.2智慧城市2.1.2.1什么是智慧城市2.1.2智慧城市隨著傳感網等互聯互通的新技術與應用，城市信息化正向著智能化演進。隨著傳感器網絡技術的發展，可以預期，未來城市中傳感器網絡無處不在，成為和移動通信網絡、無線互聯網一樣重要的基礎設施。因此，在可以預見的將來，從目前社會過渡到網絡社會之后，城市也將從目前的工業城市和數字城市走向智能城市。2.1.2智慧城市隨著傳感網等互聯互通的新技術與應用，城市2.1.2智慧城市（續）智慧城市的幾個基本應用2.1.2智慧城市（續）智慧城市的幾個基本應用2.1.2智慧城市（續）智慧城市能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對于包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能的響應，為人類創造更美好的城市生活。2.1.2智慧城市（續）智慧城市能夠充分運用信息和通信技術2.1.2智慧城市（續）智慧城市并不是數字城市簡單的升級，智慧城市的目標是更透徹的感知，更全面的互聯互通和更深入的智能。（1）更透徹的感知——物聯化（Instrumented）：通過城市寬帶固定網絡、無線網絡、移動通訊網絡、傳感器網絡把屬于城市的組件連接起來，從而幫助用戶從全局的角度分析并實時解決問題，使得工作，任務的多方協同共享成為可能，城市資源更有效的得到分配，并徹底改變城市管理與運作的方式。2.1.2智慧城市（續）智慧城市并不是數字城市簡單的升級，2.1.2智慧城市（續）（2）更全面的互聯互通——互聯化（Interconnected）：通過管理體制的改善，確立信息系統的層次性，從而促進分布在城市不同角落的海量數據的流轉、交換和共享，為應用提供良好的協同工作環境。通過數據的交換共享，使得城市各職能部門不再是信息孤島，將更高效的協同運作，從而推動城市管理的良性循環。2.1.2智慧城市（續）（2）更全面的互聯互通——互聯化（2.1.2智慧城市（續）（3）更深入的智能——智能化（Intelligent）：以城市海量的信息資源為基礎，通過全面的物聯和高效的共享，運用先進的智能化技術實現識別，預測和實時分析處理，使得城市運行管理中的人為因素降低，在提高城市資源利用效率的同時，保障了信息的公開和管理的公平。2.1.2智慧城市（續）（3）更深入的智能——智能化（In2.1.2智慧城市（續）智慧城市與數字城市的主要區別：一是關注點不同。在數字城市階段，人們關注的是信息的采集和傳遞；在智慧城市階段，人們更多關注的是信息的分析、知識或規律的發現以及決策反應等。二是目標不同。數字城市以電子化和網絡化為目標，智慧城市則以功能自動化和決策支持為目標。2.1.2智慧城市（續）智慧城市與數字城市的主要區別：2.1.2智慧城市（續）三是實質不同。數字化的實質是用計算機和網絡取代傳統的手工流程操作，智慧化的實質則是用智慧技術取代傳統的某些需要人工判別和決斷的任務，達到最優化。四是結果不同。數字化的結果是數據的積累和傳遞智慧化的結果是數據的利用和開發，用數據去完成任務，去實現功能。如果說數據是信息社會的糧食，那么智慧技術則是將糧食加工成可用食品的工具。2.1.2智慧城市（續）三是實質不同。數字化的實質是用計算2.1.2.1什么是智慧城市智慧城市的總體目標是以科學發展觀為指導，充分發揮城市智慧型產業優勢，集成先進技術，推進信息網絡綜合化、寬帶化、物聯化、智能化，加快智慧型商務、文化教育、醫藥衛生、城市建設管理、城市交通、環境監控、公共服務、居家生活等領域建設，全面提高資源利用效率、城市管理水平和市民生活質量，努力改變傳統落后的生產方式和生活方式。2.1.2.1什么是智慧城市智慧城市的總體目標是以科學發展2.1.2.1什么是智慧城市（續）智慧城市的構建涵蓋了智慧基礎設施、智慧政府、智慧公共服務、智慧產業和智慧人文等五個方面。（1）智慧基礎設施：智慧的基礎設施包括信息、交通和電網等城市基礎設施。（2）智慧政府：政府要逐步建立以公民和企業為對象、以互聯網為基礎、多種技術手段相結合的電子政務公共服務體系。2.1.2.1什么是智慧城市（續）智慧城市的構建涵蓋了智慧2.1.2.1什么是智慧城市（續）（3）智慧服務：完善、高效的城市公共服務是智慧城市的出發點和落腳點。智慧城市公共服務涉及智慧醫療、智慧社區服務、智慧教育、智慧社保、智慧平安和智慧生態等方面。（4）智慧產業：智慧城市孕育智慧產業，智慧產業托起智慧城市。對于城市而言，智慧產業當屬軟件和信息服務業。（5）智慧人文：提高城市居民的素質，造就創新城市的建設和管理人才，是智慧城市的靈魂。2.1.2.1什么是智慧城市（續）（3）智慧服務：完善、高2.1.2.1什么是智慧城市（續）智慧城市的全景圖2.1.2.1什么是智慧城市（續）智慧城市的全景圖2.1.2.2智慧城市的架構智慧城市的構架可以分為四個部分：感知層、網絡層、平臺層、應用層。2.1.2.2智慧城市的架構智慧城市的構架可以分為四個部分2.1.2.2智慧城市的架構（續）一個人體的模型可以用來比喻智慧城市的整體架構。2.1.2.2智慧城市的架構（續）一個人體的模型可以用來比2.1.2.2智慧城市的架構（續）第一個層次是人體五覺——感知層。人體通過五覺感知變化和刺激，而智慧城市通過感知層收集各類信息。智慧城市的感知層主要通過無線傳感器網絡實現。第二個層次是神經網絡——網絡層。網絡層主要實現更廣泛的互連功能，能夠把感知層感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送。2.1.2.2智慧城市的架構（續）第一個層次是人體五覺——2.1.2.2智慧城市的架構（續）無線傳感網示意圖2.1.2.2智慧城市的架構（續）無線傳感網示意圖2.1.2.2智慧城市的架構（續）第三層就是大腦——平臺層。智能城市的大腦是IDC（InternetDataCenter，互聯數據中心）和VAE（VerticalApplicationEnvironment，垂直應用環境）平臺。智能數據處理主要包括：數據分析、數據處理和數據存儲。簡單地講就是將原始數據通過數據匯聚、信息分析，形成有用價值信息，并將其存儲在數據倉庫中，為城市的智能化提供支撐。2.1.2.2智慧城市的架構（續）第三層就是大腦——平臺層2.1.2.2智慧城市的架構（續）智慧城市的神經網絡2.1.2.2智慧城市的架構（續）智慧城市的神經網絡2.1.2.2智慧城市的架構（續）第四層就是行業活動——業務應用層。業務應用層通過大腦的信息處理和智能分析，形成對智慧城市各領域應用的具體解決方案。業務應用涵蓋了應急指揮、數字城管、平安城市、政府熱線、數字醫療、環境監測、智能交通和數字物流等方面。2.1.2.2智慧城市的架構（續）第四層就是行業活動——業2.1.2.2智慧城市的架構（續）智慧城市平臺的一般架構2.1.2.2智慧城市的架構（續）智慧城市平臺的一般架構2.1.2.2智慧城市的架構（續）平臺主要是基于面向服務（SOA）的ICT（信息與通訊技術簡稱，InformationCommunicationTechnology）集成框架來實現智慧城市。ICT就是通過信息與通信技術，用以滿足“客戶綜合信息化需求”的一攬子解決方案，包括通信、信息收集、發布、自動化、傳感、自動化等各個方面。2.1.2.2智慧城市的架構（續）平臺主要是基于面向服務（2.1.2.2智慧城市的架構（續）該平臺主要具備以下核心能力：1）快速的應用提供能力：通過應用模板、能力引擎，基于工作流引擎的開發環境，提供應用快速交付能力。2）第三方系統集成能力：定義標準接口，支持多層次集成：數據集成、能力集成、應用集成。3）數據統一分析能力：城市儀表盤為決策者提供統一的城市數據分析視圖。4）系統資源共享能力：通過對數字城市應用所使用系統資源的虛擬管理，提高系統資源的利用率。2.1.2.2智慧城市的架構（續）該平臺主要具備以下核心能2.1.2.2智慧城市的架構（續）5）統一硬件/存儲/安全方案：硬件采用具有高安全性，高可用、可靠集群，高可擴展性，易管理易維護，低環境復雜度，低整合度難度的方案；應用各種存儲技術搭建統一的存儲平臺，同時采用高性價比的存儲整合技術；網絡安全方案對業務系統網絡基礎架構進行分析優化，按結構化、模塊化、層次化的設計思路進行結構調整優化，增加網絡的可靠性、可擴展性、易管理性、冗余性。6）系統平滑演進能力：架構的平臺能夠在硬件、能力以及應用上實現自由擴展。同時，智慧城市平臺支持分期建設，系統可成長，可持續發展。2.1.2.2智慧城市的架構（續）5）統一硬件/存儲/安全2.1.3物聯網與智慧城市智慧城市是一個有機結合的大系統，涵蓋了更透徹的感知、更全面的互聯、更深入的智能。其中，物聯網是智慧城市中非常重要的元素，它支撐著整個智慧城市系統。物聯網為智能城市提供了堅實的技術基礎。物聯網為智慧城市提供了城市的感知能力，并使得這種感知更加深入、智能。物聯網的主要目標之一是實現智慧城市，許多基于物聯網的產業和應用都是服務于智慧城市的主流應用的。換句話說，智慧城市是物聯網的靶心。2.1.3物聯網與智慧城市智慧城市是一個有機結合的大系統，2.1.3物聯網與智慧城市（續）物聯網與智慧城市的關系2.1.3物聯網與智慧城市（續）物聯網與智慧城市的關系2.1.3物聯網與智慧城市（續）M2M技術在智慧城市最典型的應用就是M2M終端。M2M終端構成了智慧城市的神經元。智慧城市的神經元包括感覺神經元、運動神經元、中間神經元。2.1.3物聯網與智慧城市（續）M2M技術在智慧城市最典型2.1.3物聯網與智慧城市（續）智慧城市中M2M終端的應用2.1.3物聯網與智慧城市（續）智慧城市中M2M終端的應用2.1.3物聯網與智慧城市（續）物聯網的支撐技術融合了RFID（射頻識別）、WSN/ZigBee技術、以MEMS為代表的傳感器技術、智能服務等多種技術它有三個層次：物聯網感知層、物聯網網絡層、物聯網應用層。2.1.3物聯網與智慧城市（續）物聯網的支撐技術融合了RF2.1.3物聯網與智慧城市（續）而IBM在多年的研究積累和時間中提煉出了八層的物聯網參考架構：1）傳感器/執行器層，2）傳感網層，3）傳感網關層，4）廣域網絡層，5）應用網關層，6）服務平臺層，7）應用層，8）分析與優化層。2.1.3物聯網與智慧城市（續）而IBM在多年的研究積累和2.1.3物聯網與智慧城市（續）除此之外，一個信息化網絡的建立必須要有一定的技術支持，物聯網的技術支持就包括RFID技術，WSN技術，組網技術，MEMS技術等，這些技術就構成了物聯網智能空間技術和網絡終端技術兩大技術范疇。2.1.3物聯網與智慧城市（續）除此之外，一個信息化網絡的2.2智慧校園2.2.1智慧校園概述2.2.2智慧校園的架構與技術核心2.2.3智慧校園的深化應用2.2智慧校園2.2.1智慧校園概述2.2.1智慧校園概述智慧校園的建設旨在提高校園信息服務和應用的質量與水平，建立一個開放的、創新的、協作的和智能的綜合信息服務平臺。通過綜合信息服務平臺，教師、學生和管理者可以定制基于角色的個性化服務，全面感知不同的教學資源，獲得互動、共享、協作的學習、工作和生活環境，實現教育信息資源的有效采集、分析、應用和服務。2.2.1智慧校園概述智慧校園的建設旨在提高校園信息服務和2.2.1智慧校園概述（續）2.2.1.1數字化校園的發展歷程2.2.1.2

什么是智慧校園2.2.1智慧校園概述（續）2.2.1.1數字化校園的發2.2.1.1數字化校園的發展歷程隨著高校信息化建設的不斷推進，信息服務在學校教學、科研與管理中的作用越來越大,我們生活的校園也在不斷的發生變化，數字化校園的歷程也在不斷前進。多媒體中控機的出現簡化了多媒體設備的使用，提高了設備使用壽命，增強了教學效果，加快了多媒體教學的發展。2.2.1.1數字化校園的發展歷程隨著高校信息化建設的不斷2.2.1.1數字化校園的發展歷程（續）多媒體中控特別是網絡中控技術的應用促進了多媒體教學的發展。隨著傳感網等互聯互通的新技術與應用，校園信息化正向著智能化演進，校園也將從數字化校園走向智能化校園。2.2.1.1數字化校園的發展歷程（續）多媒體中控特別是網絡信息平臺融合技術是以教學資源為中心，校園網絡為基礎，實現校園綜合信息平臺的可視化、數字化、網絡化、智能化。它具有統一的教學平臺、管理平臺、數據平臺、并且統一信息發布和統一身份論證。2.2.1.1數字化校園的發展歷程（續）信息平臺融合技術是以教學資源為中心，校園網絡為基礎，實現校園2.2.1.2什么是智慧校園智慧校園是以物聯網為基礎，以各種應用服務系統為載體而構建的教學、科研、管理和校園生活為一體的新型智慧化的工作、學習和生活環境，利用先進的信息技術手段，實現基于數字環境的應用體系，使得人們能快速、準確的獲取校園中人、財、物和學、研、管業務過程中的信息，同時通過綜合數據分析為管理改進和業務流程再造提供數據支持，推動學校進行制度創新、管理創新，最終實現教育信息化、決策科學化和管理規范化；通過應用服務的集成與融合來實現校園的信息獲取、信息共享和信息服務；從而推進智慧化的教學、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服務的實現進程。2.2.1.2什么是智慧校園智慧校園是以物聯網為基礎，以各2.2.1.2什么是智慧校園（續）智慧校園是信息技術的高度融合、信息化應用深度整合、信息終端廣泛感知的網絡化、信息化和智能化的校園。智慧校園的發展歷程2.2.1.2什么是智慧校園（續）智慧校園是信息技術的高度2.2.2智慧校園的架構與技術核心智慧校園的架構分為三個方面。首先，是無處不在的、便捷的上網環境；其次，是要擁有一個數據環境，就是云計算環境、存儲環境；再次，要擁有一個系統(物聯系統)接入——支持各種智能終端、設施、設備聯網的環境。2.2.2智慧校園的架構與技術核心智慧校園的架構分為三個方2.2.2.1智慧校園的網絡環境2.2.2.2智慧校園的數據環境2.2.2.3智慧校園的物聯環境2.2.2.4智慧校園的技術方法2.2.2.5智慧校園終端2.2.2智慧校園的架構與技術核心2.2.2.1智慧校園的網絡環境2.2.2智慧校園的架構2.2.2.1智慧校園的網絡環境對于網絡環境，主要分為接入網，方便師生上互聯網；教學網。支撐教學活動；科研網，支撐科研活動；資源網，支撐資源匯聚和傳播活動；智能網，支撐和諧、生態校園建設。2.2.2.1智慧校園的網絡環境對于網絡環境，主要分為接入2.2.2.2智慧校園的數據環境智慧校園的數據環境主要采用云計算環境。因為云計算服務平臺使量化、科學的決策成為可能。作為一種信息服務模式，云計算可以把大量的高度虛擬化的計算和存儲資源管理起來，組成一個大的資源池，用來統一提供服務。2.2.2.2智慧校園的數據環境智慧校園的數據環境主要采用2.2.2.3智慧校園的物聯環境物聯感知系統是整個智慧校園中最可見的一部分。該系統利用傳感器、采集器、RFID、二維碼、視頻監控等感知技術和設備，實現校園環境管理的數字化。首先，部署傳感器等數據采集設備并聯網。其次，利用RFID、二維碼等技術標識校園環境。再次，構建校園環境信息數據庫和應用平臺，面向各種校園智能物聯網絡應用。2.2.2.3智慧校園的物聯環境物聯感知系統是整個智慧校園2.2.2.4智慧校園的技術方法信息系統是一個提供全面信息服務的人機交互系統，信息應用系統的功能是通過服務來體現的。與智慧校園相關的外部實體主要是人和物件。人是面對智慧校園的服務請求者或服務受用者。物件是智慧校園的管理對象和信息對象。智慧校園的技術方法主要有以下幾個方面：2.2.2.4智慧校園的技術方法信息系統是一個提供全面信息2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（1）信息規范與標準信息化標準是智慧校園建設的基礎內容，用以支撐教育資源共享，保證各種系統之間進行信息交換和互操作能力。智慧校園中由于編碼對象復雜，單一的一個編碼方法無法支持整個智慧校園的運行。因此，必須建立一套行之有效的編碼標準體系，研究針對不同應用的最為科學的編碼方案。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（1）信息規范與標準（2）統一的基礎設施平臺智慧校園需要解決T2T、H2T和H2H之間的相互通訊與信息交互，無線的末端接入手段是必要條件。建立有線/無線雙覆蓋的網絡環境，是實現泛在的感知信息接入和多源信息互聯的前提，也是智慧校園的重要基礎設施。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（2）統一的基礎設施平臺2.2.2.4智慧校園的技術方法（（3）共享數據庫平臺建立共享數據庫平臺的主要任務是建設統一身份認證平臺和綜合信息服務平臺。建立安全高效、統一共享的數據中心；規范信息從采集、處理、交換到綜合利用的全過程，逐漸形成有效的信息化管理的運行機制，為學校領導和有關部門信息利用、分析決策提供支持。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（3）共享數據庫平臺2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（4）基于多網融合的新型網絡監控與管理系統現有的校園網絡環境是多樣化的，各個網絡提供專業化的服務，面向專門的用戶群體，服務環境是分割的。從面向服務的角度出發，通過建立網絡融合平臺，在應用層面上融合服務，實現異構信息資源的高度共享與統一監控與管理。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（4）基于多網融合的新型網絡監控與管理系統2.2.2.4智（5）IC卡與手機融合的綜合校園卡應用系統運用一卡通和智能SIM卡技術將各個系統應用與移動終端及校園IC卡結合起來，實現身份標識、身份認證與消費等功能為一體的智慧校園卡服務擴展平臺，實現手機終端以及校園信息服務系統的融合，以手機作為獨立服務終端請求服務或受用服務，支持泛在的感知與泛在的服務機制。校園卡授權用戶可以“一鍵式”的方式完成身份識別和認證，申請和獲得智慧校園的融合服務。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（5）IC卡與手機融合的綜合校園卡應用系統2.2.2.4智（6）面向信息服務的各類應用系統應用系統建立在數據庫之上，數據庫是面向應用領域的。面向領域的主題數據庫由各個領域內的數據構成，反映該領域內的數據屬性和數據之間的關系。主題數據庫的數據責任制由該領域的管理者負責。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（6）面向信息服務的各類應用系統2.2.2.4智慧校園的技（7）物聯網應用體驗項目體驗物聯網應用技術對高校學習、研究、管理與生活方方面面的積極影響。我們目前已經實現或正在研發的主要應用項目有：結合RFID和WIFI技術，實現了固定物件或移動物件的標識與跟蹤定位；采用CPS和SmartThing技術，實時感知儀器設備的狀態，提供遠程控管的能力；采用GPRS技術，實時感知校車內外場景和移動定位；采用視頻技術，感知教學場景；采用WSN手段，實現低碳綠色的校園環境等。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（7）物聯網應用體驗項目2.2.2.4智慧校園的技術方法（（8）三維可視化虛擬校園。虛擬現實是復制、仿真現實世界，構造近似現實世界的虛擬世界，用戶通過與虛擬世界的交互來體驗現實世界，甚至影響現實世界。虛擬校園建設的目的是提供一個感知環境，來體驗校園、體驗教學環境和體驗教學設施，將虛擬世界與現實世界融為一體，在網絡環境下置身處地“感受”學校，并在此基礎上，實施虛擬教學環境與虛擬實驗室。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）（8）三維可視化虛擬校園。2.2.2.4智慧校園的技術方法另外，智慧校園的技術還具有支持信息相關性分析挖掘；改變信息傳送機制；支持多媒體教學管理，觀摩及即時評估；支持系統可擴展框架；支持多種教學資源；支持多種設備；支持位置感知敏感性等特點。2.2.2.4智慧校園的技術方法（續）另外，智慧校園的技術還具有支持信息相關性分析挖掘；改變信息傳2.2.2.5智慧校園終端終端設備的選取和應用是多樣的，如智能手機，平板電腦，以及專用的手持終端和其他網絡設備等。這樣使用戶高度自由自主的操控，既方便又快捷，上手容易，操作簡單。2.2.2.5智慧校園終端終端設備的選取和應用是多樣的，如2.2.2.5智慧校園終端（續）校園終端技術中的AVCare可視化網絡綜合信息管理平臺。2.2.2.5智慧校園終端（續）校園終端技術中的AVCar2.2.2.5智慧校園終端（續）該平臺的搭建與校園其他終端設備相匹配，并且操作起來十分簡單和直觀。校園終端技術還采用協同操作的方法來實現智能中控。其采用總線技術，協同通信技術，排隊決策技術，感知/定位技術，冗余技術，可編程人機控制接口技術，標準互聯技術，云計算處理技術等現階段先進技術。2.2.2.5智慧校園終端（續）該平臺的搭建與校園其他終端2.2.2.5智慧校園終端（續）智能教室2.2.2.5智慧校園終端（續）智能教室2.2.2.5智慧校園終端（續）終端技術融合系統架構設計有模塊化、可重用性、可擴展性、簡單性，可維護性等特點。模塊化是指把控制劃分為多個模塊和組件，各自分開開發；可重用性是指核心軟硬件模塊可被重用，這樣可以減少冗余開發；可擴展性指核心系統中增加新的組件，即增加新的功能；簡單性指核心協同處理復雜流程，簡化了組件的開發；可維護性指組件的開發，維護，更換簡單，方便。2.2.2.5智慧校園終端（續）終端技術融合系統架構設計有2.2.2.5智慧校園終端（續）全面的事件統計是該設備終端具有的重要功能，它具有人員操作統計，設備故障統計，運行日志，設備適用統計，遠程控制統計，設備報警統計等等多個功能。2.2.2.5智慧校園終端（續）全面的事件統計是該設備終端2.2.2.5智慧校園終端（續）Campus智能教室工作站2.2.2.5智慧校園終端（續）Campus智能教室工作站2.2.3智慧校園的深化應用2.2.3.1無線設備管理平臺2.2.3.2實訓室設備管理2.2.3.3地磁感應車輛防盜2.2.3智慧校園的深化應用2.2.3.1無線設備管理平2.2.3.1無線設備管理平臺無線設備具有設備離位提醒，設備追蹤，設備巡回提醒，設備狀態檢視，設備維護管理，設備使用統計等多個功能。2.2.3.1無線設備管理平臺無線設備具有設備離位提醒，設2.2.3.2實訓室設備管理通常被監控設備分四大類：場地固定配套設備，如空調、照明設施、投影儀等。儀器儀表，如示波器，電源，信號發生器等。智能產品，如電腦等。場地環境參數，如溫濕度、門禁系統等。儀器設備感知管理包括設備運行狀態監測，設備使用管理，設備維護管理，設備移位提醒，遠程輔助控制等。2.2.3.2實訓室設備管理通常被監控設備分四大類：場地固2.2.3.3地磁感應車輛防盜地磁感應車輛防盜系統2.2.3.3地磁感應車輛防盜地磁感應車輛防盜系統2.2智慧校園（總結）隨著智慧校園的研發與部署，對學校信息化建設產生了積極的影響，促進了學校核心競爭力的提高。從而可以獲得更透徹的感知，即利用任何可隨時隨地感知、測量、捕獲和傳遞信息的設備、系統或流程，快速獲取學習、研究與管理活動中的基本信息并進行分析，能夠有效采取應對措施和部署長期規劃；可以獲得更全面的互聯互通，即通過互聯網、3G等網絡通信技術，對分散儲存的數據進行交互和共享，從而更好地對環境和業務狀況進行實時監控，以學校角度準確把握全局狀態和統一數據；可以獲得更深入的智能化，即深入分析感知的信息，以獲取更加新穎、系統、全面的洞察力來提供信息化服務。2.2智慧校園（總結）隨著智慧校園的研發與部署，對學校信息2.3老年人用物聯網信息終端隨著生活水平的不斷提高以及城市老齡化比例的提高，人們越來越關注健康問題，醫療檢測設備的家庭化逐漸成為了趨勢。從某種意義上講，如何對老年人和殘障人士進行全方位的服務是社會進步和文明的表現，是擺在當今人們面前的一個重要課題。2.3老年人用物聯網信息終端隨著生活水平的不斷提高以及城市2.3老年人用物聯網信息終端（續）2.3.1系統功能2.3.2系統整體構架2.3老年人用物聯網信息終端（續）2.3.1系統功能2.3.1系統功能老年人用物聯網終端系統是要尋找一種監測方法，這種方法要簡單實用，且易于推廣，監測方法主要采用主動的方式，即不像以往的監測等待老人觸發來實現，而將監測設備佩戴于老人身體上，這樣避免了在家中大規模布置傳感器的缺點。身體狀態是人體狀態的基本信息，可體現出老人在各個時間段的行為動作，進而得到老人一天、一星期，一月乃至一年的身體狀況。身體狀態信息包括靜態動作和動態動作，靜態動作又可分躺下，站立，俯臥，行走等，動態動作又可分為慢跑，摔倒等動作。2.3.1系統功能老年人用物聯網終端系統是要尋找一種監測方2.3.1系統功能（續）靜態信息可反映老人在較短時間內的體態，綜合動態信息可得到老人較長時間內的活動量；動態信息可反映老人是否有劇烈的運動，獲取此類信息，對于出現緊急狀態后及時報警有重要的意義。2.3.1系統功能（續）靜態信息可反映老人在較短時間內的體2.3.1系統功能（續）這里提出了通過老人的身體狀態信息來監測老人的方法，通過獲取老人身體的狀態信息，比如“站立、躺、慢跑、摔倒”等動作的檢測對老人進行實時監測。加速度傳感器和陀螺儀可以獲取某個方向上的動作信息，但陀螺儀價格較貴，不適合本應用，為此我們采用加速度傳感器實現姿態的獲取。2.3.1系統功能（續）這里提出了通過老人的身體狀態信息來2.3.1系統功能（續）這里的通信平臺采用現在新興的無線傳感器網絡技術，可實現在家庭環境下一對多，即可對多位老人監護的需求。為了能讓用戶方便使用，監測裝置應安裝有按鍵。同時裝置可通過手機短信方式實現遠距離報警給監護人，進一步拓寬了裝置的適應性。老人也可直接按一下裝置上的緊急按鈕，直接發送緊急狀態信息。2.3.1系統功能（續）這里的通信平臺采用現在新興的無線傳2.3.1系統功能（續）老年人用物聯網信息終端構成圖2.3.1系統功能（續）老年人用物聯網信息終端構成圖2.3.2系統整體構架老年人用物聯網信息終端由以下幾部分組成：一個ZigBee協調器，用于初始化ZigBee無線網絡和接收人體狀態信息；若干個終端人體狀態監測儀，佩戴于被監測人的腰部，用于檢測和傳送狀態信息；運行在PC機端的監控中心軟件，顯示被監測對象的人體狀態信息。2.3.2系統整體構架老年人用物聯網信息終端由以下幾部分組2.3.2系統整體構架（續）在本系統中，ZigBee協調器建立一個網絡后，終端人體狀態監測儀開機后自動加入網絡，并通過綁定的方式和協調器建立連接，通過監測儀上的菜單選擇“發送數據”，開始進行身體狀態的檢測，并將狀態信息發給協調器，協調器將這些數據信息通過串口發送給PC機，上位機軟件通過對數據進行分析和顯示，并對老人的異常狀態做出及時響應，亦可通過互聯網及GSM網絡與外界取得聯系，提醒監控人對緊急狀態采取相應的措施。老人通過直接按終端人體狀態監測儀的緊急按鈕，直接發送緊急狀態信息。2.3.2系統整體構架（續）在本系統中，ZigBee協調器2.3.2系統整體構架（續）老年人用物聯網信息終端整體構架2.3.2系統整體構架（續）老年人用物聯網信息終端整體構架2.4智能電網2.4.1物聯網與智能電網2.4.2物聯網在智能電網中的應用2.4.3分布式發電與微電網技術2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設2.4智能電網2.4.1物聯網與智能電網2.4.1物聯網與智能電網智能電網與物聯網作為具有戰略意義的高新技術和新興產業，已引起世界各國的高度重視，我國政府不僅將物聯網、智能電網上升為國家戰略，并在產業政策、重大科技項目支持、示范工程建設等方面進行了全面部署。應用物聯網技術，智能電網將會形成一個以電網為依托，覆蓋城鄉用戶及用電設備的龐大的互連網絡，稱為“感知中國”的最重要基礎設施之一。2.4.1物聯網與智能電網智能電網與物聯網作為具有戰略意義2.4.1物聯網與智能電網（續）融合智能電網應用的物聯網三層體系架構2.4.1物聯網與智能電網（續）融合智能電網應用的物聯網三2.4.2物聯網在智能電網中的應用物聯網技術將進一步助力智能電網的實現，如設備狀態的預測和調控，資產全壽命周期管理的輔助決策，電網與用戶間的智能互動等。2.4.2物聯網在智能電網中的應用物聯網技術將進一步助力智能2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過在常規機組內布置各種傳感器掌握機組運行狀態，包括各種技術指標與參數，可提高常規機組運行維護水平；通過在壩體部署壓力傳感器群監測壩體變形情況，規避水庫調度風險；通過各類氣象傳感器實時采集風電場、光伏發電廠的風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射等微氣象信息，實現新能源發電的監控和預測。2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過在常規2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過各類傳感器監測輸變電設備的微氣象環境、線路覆冰、導線微風震動幅度、導線溫度與弧垂、輸電線路風偏、桿塔傾斜度、圖像視頻、絕緣子污穢度等信息，與電網運行信息進行融合、分析，及時發現并消除缺陷，提高電網運行水平。利用物聯網技術，通過在塔桿、輸電線路或重要設備上部署各種傳感器，實現目標識別、侵害行為的有效分類和區域定位，提高電力設備全方位防護水平。2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過各類傳2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過傳感器監測電力現場作業人員、設備、環境等方面信息，實現智能化互動，減少誤操作風險和安全隱患，提高作業效率和安全性。利用物聯網技術，能及時獲知用戶側需求，有助于實現智能用電雙向交互服務、智能家居、家庭能效管理、分布式電源接入以及電動汽車充放電，提高供電可靠性和用電效率，并為節能減排提供技術保障。2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過傳感器2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過傳感器實時感知電動汽車運行狀態、電池使用狀態、充電設施狀態以及當前網內能源供給狀態并進行綜合分析，實現對電動汽車、電池、充電設施、人員及設備的一體化集中管控、資源的優化配置。利用物聯網技術，通過傳感器監測電力設備的全景狀態信息，評估設備狀態并預估壽命，為周期成本最優提供輔助決策等功能，實現電力資產全壽命周期管理，提高電網運行水平、管理水平。2.4.2物聯網在智能電網中的應用利用物聯網技術，通過傳感器2.4.2物聯網在智能電網中的應用智能電網用電2.4.2物聯網在智能電網中的應用智能電網用電2.4.3分布式發電與微電網技術分布式發電也稱分散式發電或分布式供能，一般指將相對小型的發電裝置（一般50MW以下）分散布置在用戶（負荷）現場或用戶附近的發電（供能）方式。分布式電源位置靈活、分散的特點極好地適應了分散電力需求和資源分布，延緩了輸、配電網升級換代所需的巨額投資，同時，它與大電網互為備用也使供電可靠性得以改善。2.4.3分布式發電與微電網技術分布式發電也稱分散式發電或2.4.3分布式發電與微電網技術分布式電源盡管優點突出，但本身存在諸多問題。另外，分布式電源相對大電網來說是一個不可控源，因此大系統往往采取限制、隔離的方式來處置分布式電源，以期減小其對大電網的沖擊。對分布式能源的人網標準做了規定當電力系統發生故障時，分布式電源必須馬上退出運行。這就大大限制了分布式能源效能的充分發揮。2.4.3分布式發電與微電網技術分布式電源盡管優點突出，但2.4.3分布式發電與微電網技術美國電力可靠性技術解決方案協會（CERTS）提出了的微電網定義：微電網是一種由微型電源和負荷共同組成的系統，它可同時提供電能和熱量；微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必要的控制；微電網相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求。2.4.3分布式發電與微電網技術美國電力可靠性技術解決方案2.4.3分布式發電與微電網技術微電網是一種較小規模的分散獨立系統，由負荷和微電源組成。它采用了大量的先進電力技術，將燃氣輪機或者風電、光伏發電、燃料電池和儲能設備等裝置整合在一起，直接接入用戶側。2.4.3分布式發電與微電網技術微電網是一種較小規模的分散2.4.3分布式發電與微電網技術微電網結構方框圖2.4.3分布式發電與微電網技術微電網結構方框圖2.4.3分布式發電與微電網技術微電網與傳統集中式能源系統相比具有許多優勢：1)微電網接近負荷，線損顯著減少，建設投資和運行費用較省。2)分布式能源具備發電、供熱、制冷等多種服務功能，可實現更較高的能源綜合利用效率。3)有利于各類可再生能源的利用，減少了排放總量、征地、電力線路走廊用地和高壓輸電線的電磁污染，緩解了環保壓力。2.4.3分布式發電與微電網技術微電網與傳統集中式能源系統2.4.3分布式發電與微電網技術4)可以解決部分調峰和備用問題，做到與季節性和地域性的電力需求變化相適應，使得電力系統的經濟性和安全性達到最佳平衡。5)可以提高供電可靠性、供電質量和電網的安全性。6)發展微電網技術可形成和諧多元化的電網格局。2.4.3分布式發電與微電網技術4)可以解決部分調峰和備用2.4.3分布式發電與微電網技術微電網的最大優勢是提高了電力系統面臨突發災難時的抗災能力。大電網中超大型電站與微電網中分散微型電站的結合，可以減少電力輸送距離、降低輸電線路的投資和電力系統的運營成本，確保電力系統的運行更安全和更經濟。2.4.3分布式發電與微電網技術微電網的最大優勢是提高了電2009年4月，中國國家電網公司領導與美國能源部長朱棣文相晤，在華盛頓發表演講稱："中國國家電網公司正在全面建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，以信息化、數字化、自動化、互動化為特征的自主創新、國際領先的‘智能電網’”。2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設2009年4月，中國國家電網公司領導與美國能源部長朱棣文相晤2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設物聯網應用于智能電網是信息通信技術（ICT）發展到一定階段的必然結果，將能有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源，使信息通信基礎設施資源服務于電力系統運行，提高電力系統信息化水平，改善現有電力系統基礎設施的利用效率。物聯網技術應用于智能電網，將能有效地為電網中發電、輸電、變電、配電、用電等環節提供重要技術支撐，為國家節能減排目標做出貢獻。2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設物聯網應用于我國建立“統一堅強智能電網”有著堅實的發展基礎。國家電網公司在建設堅強國家電網的同時，還高度重視智能電網技術研究和工程實踐，取得了一批擁有自主知識產權的重要成果，在技術理論、裝備制造和工程實施方面為發展智能電網打下了堅實的基礎。2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設我國建立“統一堅強智能電網”有著堅實的發展基礎。國家電網公司“統一堅強智能電網”戰略框架2.4.4中國國家電網公司“堅強智能電網”建設“統一堅強智能電網”戰略框架2.4.4中國國家電網公司“堅2.5智能家居理想智能家居2.5智能家居理想智能家居2.5智能家居（續）2.5.1智能家居的概念2.5.2智能家居體系結構2.5智能家居（續）2.5.1智能家居的概念2.5.1智能家居的概念1984年，美國聯合科技公司（UnitedTechnologiesBuildingSystem）將建筑設備信息化、整合化概念應用于美國康乃迪克州（Connecticut）哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding,通過對該座舊式大樓進行一定程度的改造后，再采用計算機系統對大樓的空調、電梯、照明等設備進行監測和控制，并提供語音通信、電子郵件和情報資料等方面的信息服務。這就誕生了世界上首棟“智能家居”。2.5.1智能家居的概念1984年，美國聯合科技公司（Un2.5.1智能家居的概念（續）最著名的智能家居要算比爾.蓋茨的豪宅。比爾.蓋茨在他的“未來之路”一書中以很大篇幅描繪他正在華盛頓湖建造的私人豪宅。他描繪的住宅是“由硅片和軟件建成的”并且要“采納不斷變化的尖端技術”。經過7年的建設，1997年，比爾蓋茨的豪宅終于建成。他的這個豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不僅具備高速上網的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過計算機控制，而且有一個高性能的服務器作為管理整個系統的后臺。2.5.1智能家居的概念（續）最著名的智能家居要算比爾.蓋2.5.1智能家居的概念（續）智能家居也叫數字家庭，或稱智能住宅，在英文中常用SmartHome，在香港、臺灣等地區還有數碼家庭、數碼家居等稱法。通俗地說，智能家居是利用先進的計算機、嵌入式系統和網絡通訊技術，將家庭中的各種設備（如照明系統、環境控制、安防系統、網絡家電）通過家庭網絡連接到一起。2.5.1智能家居的概念（續）智能家居也叫數字家庭，或稱智2.5.1智能家居的概念（續）一方面，智能家居將讓用戶有更方便的手段來管理家庭設備，比如，通過無線遙控器、電話、互聯網或者語音識別方式控制家用設備，更可以執行場景操作，使多個設備形成聯動；另一方面，智能家居內的各種設備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據不同的狀態互動運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。2.5.1智能家居的概念（續）一方面，智能家居將讓用戶有更2.5.1智能家居的概念（續）與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節約資金。2.5.1智能家居的概念（續）與普通家居相比，智能家居不僅2.5.2智能家居體系結構實現智能家居必須滿足三個條件：具有家庭網絡總線系統；能夠通過這種網絡（總線）系統提供各種服務功能；能與住宅外部相連接。整個系統由兩網連接三層，其中的三層指家庭設備層、家庭服務平臺層和業務應用層，兩網是指智能家庭網絡和外部網絡。2.5.2智能家居體系結構實現智能家居必須滿足三個條件：具2.5.2智能家居體系結構（續）2.5.2智能家居體系結構（續）本章小結本章介紹了幾個物聯網的典型應用，從我們生活的城市，到我們朝夕相處的校園，再到與我們息息相關的家居環境，我們意識到世界正在變“小”、地球正在變“平”，不論是經濟、社會還是技術層面，我們的生活環境和以往任何時代相比都發生了重大的變化。本章小結本章介紹了幾個物聯網的典型應用，從我們生活的城市，到本章小結（續）當然，物聯網的應用并不局限于上面的領域，用一句形象的話來說，就是“網絡無所不達，應用無所不能”。但有一點是值得我們肯定的，那就是物聯網的出現和推廣必將極大地改變我們的生活。物聯網的應用創新已成為國家戰略級別的經濟科技制高點。物聯網將把高端技術、日常生活和產業發展三者緊密結合起來，把人與所有物品通過物聯技術鏈接在一起，實現智能化識別和管理。通過本章所列舉的物聯網應用實例，我們可以大膽的想象，未來我們每個人都能夠切身感受物聯網的魅力和未來的美好生活，那個時候，人們的生活將會變得更加便捷，進入美好的“物聯網時代”。因此學習物聯網專業大有用武之地！本章小結（續）當然，物聯網的應用并不局限于上面的領域，用一句習題1.請說出數字城市發展的兩個階段2.什么是智慧城市？3.談談數字城市與智慧城市的區別4.智慧城市的構建涵蓋了哪五個方面？5.什么是智慧校園？6.智慧校園的架構有哪幾方面？它們分別是什么？7.請寫出智慧校園的技術方法習題1.請說出數字城市發展的兩個階段習題（續）8.老年人用物聯網信息終端由哪幾部分組成？9.為老人健康服務的物聯網應用有哪些？10.“統一堅強智能電網”四個體系分別是什么？11.簡述微電網的定義以及微電網的基本架構12.談談你所理想的智能家居模式與愿景13.實現智能家居需要幾個條件，這些條件是什么？習題（續）8.老年人用物聯網信息終端由哪幾部分組成？習題解答1.請說出數字城市發展的兩個階段數字化是數字城市發展的第一階段。在這一階段，數字城市實現了無紙化、自動化辦公，同時網絡基礎設施建設完成。信息化是數字城市發展的第二階段。政府信息化、產業信息化、領域信息化和社會信息化發展迅速，各個部門內部形成有效的信息系統。習題解答1.請說出數字城市發展的兩個階段習題解答2.什么是智慧城市？智慧城市是充分利用數字化及相關計算機技術和手段，對城市基礎設施與生活發展相關的各方面內容進行全方面的信息化處理和利用，具有對城市地理、資源、生態、環境、人口、經濟、社會等復雜系統的數字網絡化管理、服務與決策功能的信息體系。習題解答2.什么是智慧城市？習題解答3.談談數字城市與智慧城市的區別一是關注點不同。在數字城市階段，人們關注的是信息的采集和傳遞；在智慧城市階段，人們更多關注的是信息的分析、知識或規律的發現以及決策反應等。二是目標不同。數字城市以電子化和網絡化為目標，智慧城市則以功能自動化和決策支持為目標。三是實質不同。數字化的實質是用計算機和網絡取代傳統的手工流程操作，智慧化的實質則是用智慧技術取代傳統的某些需要人工判別和決斷的任務，達到最優化。四是結果不同。數字化的結果是數據的積累和傳遞智慧化的結果是數據的利用和開發，用數據去完成任務，去實現功能。習題解答3.談談數字城市與智慧城市的區別習題解答4.智慧城市的構建涵蓋了哪五個方面？（1）智慧基礎設施（2）智慧政府（3）智慧服務（4）智慧產業（5）智慧人文習題解答4.智慧城市的構建涵蓋了哪五個方面？習題解答5.什么是智慧校園？智慧校園是以物聯網為基礎，以各種應用服務系統為載體而構建的教學、科研、管理和校園生活為一體的新型智慧化的工作、學習和生活環境，利用先進的信息技術手段，實現基于數字環境的應用體系，使得人們能快速、準確的獲取校園中人、財、物和學、研、管業務過程中的信息，同時通過綜合數據分析為管理改進和業務流程再造提供數據支持，推動學校進行制度創新、管理創新，最終實現教育信息化、決策科學化和管理規范化；通過應用服務的集成與融合來實現校園的信息獲取、信息共享和信息服務；從而推進智慧化的教學、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活、以及智慧化的服務的實現進程。習題解答5.什么是智慧校園？習題解答6.智慧校園的架構有哪幾方面？它們分別是什么？智慧校園的架構分為三個方面。1）是無處不在的、便捷的上網環境2）是要擁有一個數據環境，就是云計算環境、存儲環境3）要擁有一個系統(物聯系統)接入——支持各種智能終端、設施、設備聯網的環境習題解答6.智慧校園的架構有哪幾方面？它們分別是什么？習題解答7.請寫出智慧校園的技術方法（1）信息規