物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)教程-物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)教程-物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中應(yīng)用第一頁，共42頁。第9章物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市中的應(yīng)用2第二頁，共42頁。物聯(lián)網(wǎng)與城市信息化1數(shù)字醫(yī)療遠(yuǎn)程醫(yī)療智能醫(yī)療2車聯(lián)網(wǎng)與智能交通3智能電網(wǎng)4本章核心要點智能家居53第三頁，共42頁。9.1概述“智能城市”理念，已經(jīng)得到美國、歐盟、韓國、新加坡等發(fā)達(dá)國家的擁護(hù)，都已經(jīng)發(fā)布了建設(shè)“智能城市”的相關(guān)規(guī)劃和政策，一些城市已經(jīng)或正在做了“智能城市”的建設(shè)。無錫正在建設(shè)國內(nèi)規(guī)模最大的的物聯(lián)網(wǎng)研究中心廣東的“物聯(lián)天下”信息產(chǎn)業(yè)園。湖南省政協(xié)提案批示重視物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)數(shù)字湖南。成都率先建立無線城市。智慧城市是指充分借助物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)，涉及到智能樓宇、智能家居、路網(wǎng)監(jiān)控、智能醫(yī)院、城市生命線管理、食品藥品管理、票證管理、家庭護(hù)理、個人健康與數(shù)字生活等諸多領(lǐng)域。

4第四頁，共42頁。9.2城市信息化9.2.1城市信息化的概念概念1：城市信息化是指在國家統(tǒng)一規(guī)劃和總體思路指導(dǎo)下，在城市管理、經(jīng)濟(jì)和社會生活各個方面應(yīng)用信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用信息資源，加速實現(xiàn)城市現(xiàn)代化的進(jìn)程。概念2：城市信息化是在國家信息化發(fā)展總體思路的指導(dǎo)下，以城市為主體，在政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、教育和社會生活各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，不斷完善城市信息服務(wù)功能，提高城市管理水平和運行效率，提高城市的生產(chǎn)力水平和競爭力，促進(jìn)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)，加快推進(jìn)城市現(xiàn)代化的過程。城市信息化也是政府信息化、行業(yè)信息化、企業(yè)信息化和社會信息化在城市這一層面的縮影。5第五頁，共42頁。概念3：城市信息化又稱“數(shù)字城市”，是指通過建設(shè)寬帶多媒體信息網(wǎng)絡(luò)、搭建地理信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施平臺，把整個城市的經(jīng)濟(jì)、政治和文化等方面的信息資源有機(jī)地整合起來，建立城市電子政府、電子商務(wù)企業(yè)、電子社區(qū)，并通過發(fā)展信息家電、遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)上醫(yī)療，建立信息化社區(qū)。

城市信息化在城市管理、經(jīng)濟(jì)和社會生活各個方面應(yīng)用信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用信息資源，加速實現(xiàn)城市現(xiàn)代化的進(jìn)程。城市信息化涵蓋電子政府、數(shù)字城市、電子商務(wù)、智能交通、智能建筑等眾多領(lǐng)域。6第六頁，共42頁。9.2.2數(shù)字城市和智慧城市

“數(shù)字城市”的概念來源于“數(shù)字地球”，是數(shù)字地球的重要組成部分，是數(shù)字地球在城市的生產(chǎn)、生活等活動中，利用數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將城市的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會等要素，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的方式加以展現(xiàn)，本質(zhì)上就是把城市的各種信息資源整合起來用于規(guī)劃城市、預(yù)測城市、運營城市、監(jiān)管城市。其關(guān)鍵技術(shù)是空間信息技術(shù)，其中核心又是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)，簡稱“3S”技術(shù)。7第七頁，共42頁?！爸腔鄢鞘小钡母拍顏碓从凇爸腔鄣厍颉?，是智慧地球的縮影，是智慧地球在城市的體現(xiàn)形式。智慧城市就是讓城市更聰明。IBM在《智慧的城市在中國》白皮書“智慧城市”：“能夠充分運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，從而對于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能的響應(yīng)，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活”。8第八頁，共42頁。智慧城市的特征：更深入的智慧化更全面的互聯(lián)互通更有效的交換共享更協(xié)作的關(guān)聯(lián)應(yīng)用9第九頁，共42頁。9.2.3數(shù)字城市、智慧城市與城市信息化的關(guān)系起源不同“城市信息化”起源的早，“數(shù)字城市”更多的是強(qiáng)調(diào)要利用這個3S技術(shù)，智慧城市更多強(qiáng)調(diào)對社會的感知和智能管理階段不同智慧城市是城市信息化的3.0（信息港是1.0，數(shù)字城市是2.0），是基于數(shù)字城市（網(wǎng)絡(luò)城市）之上范圍不同“數(shù)字城市”重點強(qiáng)調(diào)的是基于空間信息技術(shù)的城市規(guī)劃建設(shè)與管理，也可以說“數(shù)字城市”是“城市信息化”的組成部分。10第十頁，共42頁。9.3物聯(lián)網(wǎng)在智能醫(yī)療的應(yīng)用9.3.1數(shù)字醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療和智能醫(yī)療1.數(shù)字醫(yī)療所謂數(shù)字醫(yī)療是把現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)應(yīng)用于整個醫(yī)療過程的一種新型的現(xiàn)代化醫(yī)療方式，是公共醫(yī)療的發(fā)展方向和管理目標(biāo)。

數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)主要包括三大部分：（1）醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HospitalInformationSystem，HIS）

（2）醫(yī)學(xué)圖像的存檔和通訊系統(tǒng)（PictureArchivingandCommunicationSystem，PACS）（3）放射科信息系統(tǒng)（RadiologyInformationSystem，RIS）11第十一頁，共42頁。2.遠(yuǎn)程醫(yī)療遠(yuǎn)程醫(yī)療是指通過電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與多媒體技術(shù),同醫(yī)療技術(shù)相結(jié)合、通過數(shù)字、文字、語音、和圖像資料遠(yuǎn)距離傳送，實現(xiàn)醫(yī)護(hù)人員與病人、專家與病人、專家與醫(yī)護(hù)人員之間異地“面對面”的會診。物聯(lián)網(wǎng)能夠使醫(yī)療設(shè)備在移動性、連續(xù)性、實時性方面做到更好，以滿足遠(yuǎn)程醫(yī)療門診管理解決方案?？梢杂糜诩皶r監(jiān)測相關(guān)診斷信息。12第十二頁，共42頁。3.智能醫(yī)療美國IBM公司在《智慧地球贏在中國》一文中提到了智慧醫(yī)療，其主要內(nèi)容為：經(jīng)授權(quán)的醫(yī)生能夠隨時翻查病人的病歷、患史、治療措施和保險明細(xì)，患者也可以自主選擇更換醫(yī)生或醫(yī)院；把信息倉庫變成可分享的記錄，整合并共享醫(yī)療信息和記錄，以期構(gòu)建一個綜合的專業(yè)的醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)；實時感知、處理和分析重大的醫(yī)療事件，從而快速、有效地做出響應(yīng)；支持鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院和社區(qū)醫(yī)院無縫地連接到中心醫(yī)院，以便可以實時地獲取專家建議、安排轉(zhuǎn)診和接受培訓(xùn)；提升知識和過程處理能力，進(jìn)一步推動臨床創(chuàng)新和研究；使從業(yè)醫(yī)生能夠搜索、分析和引用大量科學(xué)證據(jù)來支持他們的診斷。

13第十三頁，共42頁。圖9-1物聯(lián)網(wǎng)在人體健康方面14第十四頁，共42頁。9.3.2IBM的智能醫(yī)療平臺IBM公司推出了基于SOA的醫(yī)院信息整合平臺mini-CHAS，該平臺主要包括醫(yī)院管理信息系統(tǒng)（HIS）、檢驗信息系統(tǒng)（LIS）、醫(yī)學(xué)影像存儲與傳輸系統(tǒng)（PACS）以及電子病歷系統(tǒng)（EMR）等。該平臺為醫(yī)務(wù)人員提供統(tǒng)一方便的信息訪問環(huán)境，為醫(yī)務(wù)管理人員提供豐富的決策支持視圖，并為區(qū)域化臨床信息共享提供標(biāo)準(zhǔn)化信息基礎(chǔ)。15第十五頁，共42頁。圖9-2IBM的mini-CHAS整體架構(gòu)圖16第十六頁，共42頁。9.3.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與醫(yī)療信息化1.醫(yī)療設(shè)備與藥品防偽。2.全程實時監(jiān)控。3.醫(yī)療垃圾信息管理。4.數(shù)字化醫(yī)院。5.病患信息管理。6.醫(yī)療急救管理。7.藥品存儲。8.血液信息管理。9.藥品制劑防誤。10.醫(yī)療器械與藥品追溯。11.信息共享互聯(lián)。12.新生兒防盜系統(tǒng)。13.報警系統(tǒng)。17第十七頁，共42頁。9.3.4RFID在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的排頭兵，射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification，簡稱RFID)成為了最為關(guān)注的技術(shù)。應(yīng)用RFID技術(shù)，在每種藥品上貼上RFID標(biāo)簽，該標(biāo)簽的內(nèi)容包含了從藥品的研發(fā)生產(chǎn)到銷售使用的各環(huán)節(jié)的信息，用戶通過手持閱讀器靠近標(biāo)簽便可輕松讀取上面的信息，從而可以是用戶更加放心的服用藥品，免除了假冒偽劣藥物的擔(dān)心。18第十八頁，共42頁。圖9-3RFID在醫(yī)療系統(tǒng)中的應(yīng)用19第十九頁，共42頁。9.4物聯(lián)網(wǎng)在智能交通的應(yīng)用9.4.1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)。簡單來說，就是利用高科技使傳統(tǒng)的交通模式變得更加智能化，更加安全、節(jié)能、高效率。智能交通在我國主要應(yīng)用于三大領(lǐng)域：公路交通信息化城市道路交通管理服務(wù)信息化城市公交信息化20第二十頁，共42頁。9.4.2智能交通系統(tǒng)所謂智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportionSystem，簡稱ITS），是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運用于整個運輸管理體系，使人、車、路密切配合，從而建立起一種在大范圍內(nèi)，全方位發(fā)揮作用的實時、準(zhǔn)確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)。一般來說，智能交通系統(tǒng)包括車輛控制系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、運營車輛高度管理系統(tǒng)和旅行信息系統(tǒng)組成。21第二十一頁，共42頁。9.4.3車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)就是要綜合現(xiàn)有的電子信息技術(shù)，將每一輛汽車作為一個信息源，通過無線通信手段連接到網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)而實現(xiàn)對全國范圍內(nèi)車輛的統(tǒng)一管理。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分。它利用先進(jìn)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)，對道路和交通進(jìn)行全面感知，可以實現(xiàn)對每一輛汽車進(jìn)行交通全程控制，對每一條道路進(jìn)行交通全時空控制，提高交通效率和交通安全。22第二十二頁，共42頁。圖9-6車聯(lián)網(wǎng)的示意圖23第二十三頁，共42頁。9.4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用實例（1）先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)圖9-7

先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)24第二十四頁，共42頁。（2）先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)圖9-8

先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)25第二十五頁，共42頁。（3）先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)（4）先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)（5）貨運管理系統(tǒng)（6）電子收費系統(tǒng)(ETC)（7）緊急救援系統(tǒng)(EMS)26第二十六頁，共42頁。9.5物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用9.5.1智能電網(wǎng)的概念（1）美國電力科學(xué)研究院對智能電網(wǎng)的定義美國電力科學(xué)研究院將智能電網(wǎng)定義為一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網(wǎng)運作，具有自愈功能；快速響應(yīng)電力市場和企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。27第二十七頁，共42頁。圖9-11

美國電力科學(xué)研究院智能電網(wǎng)定義28第二十八頁，共42頁。（2）IBM對智能電網(wǎng)的定義數(shù)字化程度高，內(nèi)含各種智能的傳感器、電力設(shè)備、控制系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等；基于一個統(tǒng)一的信息平臺，能夠自動完成數(shù)據(jù)和應(yīng)用的整合，增強(qiáng)和擴(kuò)大電網(wǎng)的可觀性和可控性；基于商業(yè)智能分析系統(tǒng)，具有輔助決策支持的數(shù)據(jù)分析能力，即依據(jù)已有的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)和設(shè)備狀況進(jìn)行相關(guān)分析，來優(yōu)化運行和管理。29第二十九頁，共42頁。（3）西門子對智能電網(wǎng)的定義靈活性：組建一個自我平衡，自我監(jiān)視的電網(wǎng)，將人工干預(yù)減少到最低程度?？山尤胄裕嚎山邮苋魏文茉矗海柲?，風(fēng)能）并將其轉(zhuǎn)化為最終用戶的使用（供熱，照明，熱水），將對環(huán)境的累計影響減到最小?？煽啃裕嚎梢愿兄到y(tǒng)的某一部分過負(fù)荷，可控制潮流改變走向以減少過負(fù)荷并防止?jié)撛诘耐＿\的發(fā)生。盈利性：使得電力消費者和電力公司之間的實時通信成為可能，可以基于環(huán)境和價格的優(yōu)惠優(yōu)化消費者對電能使用。30第三十頁，共42頁。總的來說，智能電網(wǎng)（smartpowergrids），就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，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)。31第三十一頁，共42頁。圖9-12

智能電網(wǎng)的概念模型32第三十二頁，共42頁。9.5.2智能電網(wǎng)的特征1.智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)2.智能電網(wǎng)激勵和包容用戶3.智能電網(wǎng)具有抵御攻擊的能力4.智能電網(wǎng)提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量5.智能電網(wǎng)容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入6.智能電網(wǎng)會促使電力市場蓬勃發(fā)展7.智能電網(wǎng)使運行更加高效8.智能電網(wǎng)高速通信在線監(jiān)測33第三十三頁，共42頁。9.5.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的相應(yīng)技術(shù)和產(chǎn)品將廣泛用于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用環(huán)節(jié)，并伴隨電力物資智能電網(wǎng)的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)就要先關(guān)注智能電網(wǎng)，智能化是物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的最核心元素，傳感網(wǎng)作為智能電網(wǎng)信息感知末梢不可或缺的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)中有著廣闊的發(fā)展前景。全方位提高智能電網(wǎng)的信息感知深度、廣度，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化以及“信息流、業(yè)務(wù)流、電力流的高度融合”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。34第三十四頁，共42頁。輸電環(huán)節(jié):線路監(jiān)控、視頻監(jiān)控…①發(fā)電移動通信網(wǎng)絡(luò)供電企業(yè)PortalCRM變電站配電環(huán)節(jié):配網(wǎng)自動化、設(shè)備監(jiān)控…變電環(huán)節(jié):設(shè)備巡檢、視頻監(jiān)控…用電環(huán)節(jié):遠(yuǎn)程抄表、客戶關(guān)懷…②

輸電③變電④配電⑤用電⑥調(diào)度圖9-13

物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用35第三十五頁，共42頁。9.6物聯(lián)網(wǎng)在智能家居的應(yīng)用9.6.1智能家居的概念智能家居(SmartHome)，或稱智能住宅，是以住宅為平臺，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。智能家居還可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、節(jié)能。36第三十六頁，共42頁。9.6.2