第章物联网应用案例2

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

2.1.1智慧城市概述

智慧城市的起源可以追溯到“数字地球”。2.1智慧城市图2.1“数字地球”2.1.2智慧城市

随着传感网等互联互通新技术的应用，城市信息化正向着智能化演进。

图2.2展示了智慧城市的几个基本应用。图2.2智慧城市概况1.什么是智慧城市

(1)智慧基础设施。

(2)智慧政府。

(3)智慧公共服务。

(4)智慧产业。

(5)智慧人文。

智慧城市的全景图如图2.3所示。图2.3智慧城市全景图

2.智慧城市的架构

1)智慧城市整体架构

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，如图2.4所示。一个人体的模型可以用来比喻智慧城市的整体架构，如图2.5所示。图2.4智慧城市整体框架图2.5基于人体模型的智慧城市架构无线传感网是是指把随机分分布的集成有有传感器、数数据处理单元元和通信单元元的微小节点点，通过自组组织的方式构构成无线网络络。无线传感感网主要通过过遥感、地理理信息系统、、导航定位、、通信、高性性能计算等高高新技术对城城市各方面的的信息进行数数据采集和智智能感知，将将得到的信息息通过网络传传递到高性能能计算机中进进行处理，如如图2.6所所示。图2.6无线传感网示意图第二个层次是是神经网络———网络层，，如图2.7所示。图2.7智慧城市的神经网络2)智慧城城市平台架构构智慧城市平台台的一般架构构如图2.8所示。图2.8智慧城市平台架构智慧城市平台台主要基于面面向服务(SOA)的ICT(InformationCommunicationTechnology，，信息与通信信技术)集成成框架来实现现智慧城市。。ICT就是是通过信息与与通信技术，，用以满足““客户综合信信息化需求””的一揽子解解决方案，包包括通信、信信息收集、发发布、传感、、自动化等各各个方面。物物联网与与智慧城市智慧城市是一一个有机结合合的大系统，，涵盖了更透透彻的感知、、更全面的互互联、更深入入的智能。其其中，物联网网是智慧城市市中非常重要要的元素，它它支撑着整个个智慧城市系系统。物物联网与智智慧城市的关关系如图2.9所示。图2.9物联网与智慧城市的关系物联网与智慧慧城市最直观观的联系就是是M2M。M2M(Machine/MantoMachine/Man)是一种以机机器智能交互互为核心的、、网络化的应应用与服务。。图图2.10描描述了智慧城城市中M2M终端的应用用。图2.10智慧城市中M2M终端的应用智智慧校园园概述智慧校园的建建设旨在提高高校园信息服服务和应用的的质量与水平平，建立一个个开放的、创创新的、协作作的和智能的的综合信息服服务平台。2.2智智慧校园园1.数字化化校园的发展展历程多媒体中控机机的出现简化化了多媒体设设备的使用，，提高了设备备使用寿命，，增强了教学学效果，加快快了多媒体教教学的发展，，如图2.11所示。图2.11多媒体中控机信息平台融合合技术是以教教学资源为中中心，校园网网络为基础，，实现校园综综合信息平台台的可视化、、数字化、网网络化、智能能化，如图2.12所示示。它具有统统一的教学平平台、管理平平台、数据平平台，并且统统一发布信息息和统一认证证身份。图2.12信息平台融合技术2.什么是是智慧校园智慧校园是以以物联网为基基础，以各种种应用服务系系统为载体而而构建的教学学、科研、管管理和校园生生活为一体的的新型智慧化化的工作、学学习和生活环环境，利用先先进的信息技技术手段，实实现基于数字字环境的应用用体系，使得得人们能快速速、准确地获获取校园中人人、财、物和和学、研、管管业务过程中中的信息，同同时通过综合合数据分析为为管理改进和和业务流程再再造提供数据据支持，推动动学校进行制制度创新、管管理创新，最最终实现教育育信息化、决决策科学化和和管理规范化化；通过应用用服务的集成成与融合来实实现校园的信信息获取、信信息共享和信信息服务，从从而推进智慧慧化的教学、、智慧化的科科研、智慧化化的管理、智智慧化的生活活以及智慧化化的服务的实实现进程。智慧校园的发发展历程如图图2.13所所示。图2.13智慧校园的发展历程智智慧校园园的架构与技技术核心智慧校园的架架构分为三个个方面。上网网环境；数据据环境，云计计算环境、存存储环境；再再次，要拥有有一个系统(物联系统)接入——支支持各种智能能终端、设施施、设备联网网的环境。1.智慧校校园的网络环环境智慧校园的网网络环境主要要分为：接入入网，方便师师生上互联网网；教学网，，支撑教学活活动；科研网网，支撑科研研活动；资源源网，支撑资资源汇聚和传传播活动；智智能网，支撑撑和谐、生态态校园建设。。2.智慧校校园的数据环环境智慧校园的数数据环境主要要采用云计算算环境，因为为云计算服务务平台可使量量化、科学的的决策成为可可能。3.智慧校校园的物联环环境物联感知系统统是整个智慧慧校园中最可可见的一部分分，该系统利利用传感器、、采集器、RFID、二二维码、视频频监控等感知知技术和设备备来实现校园园环境管理的的数字化。4.智慧校校园的技术方方法信息系统是一一个提供全面面信息服务的的人机交互系系统，信息应应用系统的功功能是通过服服务来体现的的。1)信息规规范与标准2)统一一的基础设施施平台

3)共享数据据库平台4)基于多多网融合的新新型网络监控控与管理系统统

5)IC卡与手手机融合的综综合校园卡应应用系统6)面向信信息服务的各各类应用系统统

7)物物联网应用体体验项目8)三维可可视化虚拟校校园5.智慧校校园终端智慧校园终端端设备的选取取和应用是多多样的，如智智能手机、平平板电脑以及及专用的手持持终端和其他他网络设备等等，如图2.14所示。。

图2.15所示示为智慧校园园应用平台。。

图2.16所示示为智能教室室的各相关系系统组成。图2.14智慧校园终端图2.15智慧校园应用平台图2.16智能教室图2.17所所示为iCampus系列智能教教室工作站，，作为设备终终端，其工作作特点如下：：

(1)硬件模模块化、积木木式，可灵活活搭配。(2)软软件分层，，多队列处理理，开放API，持续扩扩展。(3)双双冗余，工业业级，高可靠靠。(4)设计计新理念，智智能与控制分分离，高工作作效率。(5)深深度感知，，综合决策。。

(6)符合《《多媒体教学学环境标准》》，互联互通通，广泛兼容容。(7)IEEE802.11N，支持持未来无线宽宽带校园。图2.17iCampus智能教室工作站(8)ZigBee、3G模块块，无缝对接接“智慧校园园”物联网。。

(9)远远程升级，，无后顾之忧忧。

(10)数字、、模拟混合存存在，满足不不同应用需求求。

(11)无线宽宽带、有线1000M，光纤传输输可选。(12)全全面记录运行行日志，提供供可靠数据。。

(13)简化开发发，易维护，，可扩展。(14)操操作界面可可编程，满足足个性化需求求，如图2.18所示。。图2.18iCampus可编程操作界面智智慧校园园的深化应用用1.无线设设备管理平台台无线设备管理理平台的界面面如图2.19所示。2.实训室室设备管理3.地磁磁感应车辆辆防盗系统统图2.20所示为地地磁感应车车辆防盗系系统。图2.19无线设备管理平台图2.20地磁感应车辆防盗系统2.3.1系统统功能老年人用物物联网终端端系统就是是要寻找一一种监测方方法，这种种方法要简简单实用，，且易于推推广。老老年年人用物联联网信息终终端构成如如图2.21所示。。2.3老老年人用用物联网信信息终端图2.21老年人用物联网信息终端构成图2.3.2系统统整体构架架老年人用物物联网信息息终端由以以下几部分分组成：一一个ZigBee协协调器，用用于初始化化ZigBee无线线网络和接接收人体状状态信息；；若干个终终端人体状状态监测仪仪，佩戴于于被监测人人的腰部，，用于检测测和传送状状态信息；；运行在PC机端的的监控中心心软件，显显示被监测测对象的人人体状态信信息。老老年人人用物联网网信息终端端整体构架架如图2.22所示示。图2.22老年人用物联网信息终端整体构架2.4.1物联联网与智能能电网物联网与智智能电网作作为具有战战略意义的的高新技术术和新兴产产业，已引引起世界各各国的高度度重视。融融合智能电电网应用的的物联网三三层体系架架构如图2.23所所示。2.4智智能电电网图2.23融合智能电网应用的物联网三层体系架构2.4.2物联联网在智能能电网中的的应用由图2.24可知，，物联网技技术将进一一步助力智智能电网的的实现，如如设备状态态的预测和和调控，资资产全寿命命周期管理理的辅助决决策，电网网与用户间间的智能互互动等。图2.24物联网在智能电网中的应用利用物联网网技术，通通过在常规规机组内布布置各种传传感器以掌掌握机组运运行状态，，包括各种种技术指标标与参数，，可提高常常规机组运运行维护水水平；通过过在坝体部部署压力传传感器群监监测坝体变变形情况，，可规避水水库调度风风险；通过过各类气象象传感器实实时采集风风电场、光光伏发电厂厂的风速、、风向、温温度、湿度度、气压、、降雨、辐辐射等微气气象信息，，可实现新新能源发电电的监控和和预测，如如图2.25所示。。图2.25智能电网用电分分布式式发电与与微电网网技术电力需求求的快速速增长与与电网规规模的不不断扩大大使构建建大电网网的建设设成本高高、运行行难度大大，并且且在适应应电力用用户的高高要求、、高可靠靠性和供供电需求求方面，，也还存存在诸多多瓶颈问问题。微电网网是一一种较较小规规模的的分散散独立立系统统，由由负荷荷和微微电源源组成成。它它采用用了大大量的的先进进电力力技术术，将将燃汽汽轮机机或者者风电电、光光伏发发电、、燃料料电池池和储储能设设备等等装置置整合合在一一起，，直接接接入入用户户侧，，如图图2.26所示示。图2.26微电网结构方框图中中国国国家家电网网公司司“坚坚强智智能电电网””建设设2009年年4月月，中中国国国家电电网公公司领领导与与美国国能源源部长长朱棣棣文相相晤，，在华华盛顿顿发表表演讲讲称：：“中中国国国家电电网公公司正正在全全面建建设以以特高高压电电网为为骨干干网架架、各各级电电网协协调发发展的的坚强强电网网为基基础，，以信信息化化、数数字化化、自自动化化、互互动化化为特特征的的自主主创新新、国国际领领先的的‘智智能电电网’’”。。““统一一坚强强智能能电网网”战战略框框架如如图2.27所所示。。图2.27“统一坚强智能电网”战略框架智能电电网架架构如如图2.28所所示，，其中中，电电网基基础体体系是是坚强强智能能电网网的物物质载载体，，是实实现““坚强强”的的重要要基础础；技技术支支撑体体系是是先进进的通通信、、信息息、控控制等等应用用技术术，是是实现现“智智能””的技技术保保障；；智能能应用用体系系是保保障电电网安安全、、经济济、高高效运运行，，提供供用户户增值值服务务的具具体体体现；；标准准规范范体系系是指指技术术、管管理方方面的的标准准、规规范以以及试试验、、认证证、评评估体体系，，是建建设坚坚强智智能电电网的的制度度依据据。图2.28智能电网架构(1)““一个个目标标”。。(2)““两两条主主线””。(3)““三三个阶阶段””。(4)““四四个体体系””。(5)““五五个内内涵””。(6)““六六个环环节””。智智能能电网网架构构如图图2.28所示示。坚强智智能电电网以以坚强强网架架为基基础，，以通通信信信息平平台为为支撑撑，以以智能能控制制为手手段，，包含含电力力系统统的发发电、、输电电、变变电、、配电电、用用电和和调度度六大大环节节，覆覆盖所所有电电压等等级，，实现现“电电力流流、信信息流流、业业务流流”的的高度度一体体