智慧城市是指利用各种信息技术或创新概念,将城市的系统和服务打通、集成,以提升资源运用的效率,优化城市管理和服务,以及改善市民生活质量。智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉,甚至与电子政务、智能交通、智能电网等行业信息化概念发生混杂。
一、物联网的基本组成
物联网技术不仅仅局限于传统的传感网络,也不仅仅局限在为人们提供服务的单一层面,就目前来说,大部分对物联网技术的研究,都认为物联网技术是一种集传感技术、应用服务等多方面体系为一体的综合性网络技术。物联网的组成,大致可以概括为如下四个部分:物联网终端、传感器、网络与物联网服务。
1物联网终端
物联网终端就是指前面提到的“物”。它上面会装有一种名为传感器的电子元件,并与网络相连接。比如大家拿着的智能手机和平板电脑就是物联网终端的一种。这些终端通常起着两个作用:感测和反馈。
感测指的是搜集终端本身的状态及周边环境的状态并通知系统。这里说的状态包括如灯是开是关、房间的温度和湿度、门口有没有人、机器运行的状态,等等。而终端是利用传感器这种电子元件来实现感测的。
反馈是指接收从系统发来的通知后,显示信息或执行指定的 *** 作。系统会基于从传感器搜集到的数据,经过处理后,进行一些反馈,并通常需要通过物联网终端针对现实世界采取相应的行动。反馈有多种形式,包括可视化、通知,以及控制等。通过“可视化”,用户能够使用电脑和智能手机上的Web浏览器或APP随时查看经物联网服务处理后的信息;通过“推送通知”,系统就能在检测到“物”的异常状态或触发某些指令后,将其通知给终端或信息接收者,以达到提醒和告警的目的;通过“控制”,系统就可以直接控制终端的运转,实现自动化 *** 作,而无需借助人工。
2传感器
在物联网终端中,要想搜集终端和环境的状态,就需要利用一个叫做传感器的电子元件。传感器负责把物理现象用电子信号的形式输出。例如有的传感器可以把温度和湿度作为电子信号输出,还有的传感器能把超声波和红外线等人类难以感知的现象转换成电子信号输出,等等。
通过传感器输出的电子信号,系统就能够获取现实世界中的“物”的状态或周边环境的状态了。人们很少单独利用这些传感器,通常都是将它们置入各种各样的物联网终端里来加以利用的。
3网络
在把终端连接到物联网服务时,网络是不可或缺的。物联网使用的网络大体上分为两种:一种是把终端连接到其他终端的网络,另一种是把终端连接到物联网服务的网络。
无法或不需要直接连接到互联网的终端是存在的,而通过把终端连接到其他终端,如连接到负责收集传感器数据的物联网网关设备,就能通过物联网网关把这些不能连接到互联网的终端再集中连接到互联网了。这种网络连接方式在工业领域应用极广,能够节省成本以及提高连接效率。而针对终端之间的连接,蓝牙、ZigBee、LoRa、WIFI是几种比较有代表性的网络标准。
对于技术人员来说,在网络层之上,物联网体系还会划分出如基础设施层、平台层、应用层等不同层次,但对于普通用户来说,可以统称为物联网服务。物联网服务有两个作用:一是从终端接收数据以及发送数据给物联网终端;二是处理和保存数据。
物联网接收从终端直接发来的数据。终端发来的数据内容包括终端搭载的传感器所采集到的信息,以及用户对终端进行的 *** 作等。
而仅仅采集传感器和终端发来的数据,那只不过是将一堆庞大的数据聚在一起而已,很难直接应用这些数据。为了实现具体的应用服务,就需要从采集到的数据中分析出有价值的信息。因此,只有通过对数据进行分析,才有可能掌握终端的运转情况,找出其中蕴含的趋势,提前检测出今后可能会发生的异常情况。这样才能把整个物联网服务从一个单纯的采集数据的系统升华到一项帮助使用者创造价值的服务。
二、物联网在智慧城市中的应用
物联网在智慧城市发展中的应用关系各方各面,从智慧政务、智慧物流、智慧交通、智能家居及其他应用智能化等方面,均可应用物联网技术,以下对其应用做详细的阐述。
1智慧政务应用
“互联网+政务服务”构建智慧型政府,运用互联网、大数据等现代信息技术,加快推进部门间信息共享和业务协同,简化群众办事环节、提升政府行政效能、畅通政务服务渠道,解决群众“办证多、办事难“等问题。
通过政务云、政务数据交换平台及完善的政务信息资源目录体系,实现跨部门的信息共享与资源整合,建立一体化的政务资源体系。
通过整合政府门户网站、呼叫中心等相关政务服务资源,实现政府、企业和公众随时随地通过互联网、电话、移动终端等多种渠道获取一致与整合的政务服务。
通过资源共享及流程整合,完善政务服务监管渠道,为企业、 社会 其它机构和公众等提供一站式服务,实现足不出户就可以随时随地办理相关业务。
2智慧物流应用
智慧物流是一种以信息技术为支撑,在物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节实现系统感知。全面分析,及时处理及自我调整功能,实现物流规整智慧、发现智慧、创新智慧和系统智慧的现代综合性物流系统。
多元化的数据采集、感知技术,基于物联网的智慧物流,面对的是形式多样、信息关系异常复杂的各类数据,多元化的数据采集、感知技术,为智慧物流提供了基本的技术支撑。
随着物联网的发展,泛在网络将成为信息通讯网络的基础设施,在于其它网络融合的基础上,提供给智慧物流可靠的数据传输技术,为人们准确的提供各类信息。
3智慧交通应用
紧急救援系统:当紧急情况发生时,车主按动车上安装的紧急按钮,通过无线通信接通客服中心。客服人员能够通过GPS技术精确定位,将救援送达车主。在救援过程中,客服人员不仅能一直与车主进行在线的交流,而且能够实时调度救援资源,最小化车主的生命财产损失。
智能导航系统:现行试用的路线推荐系统能够根据司机需求和实时交通信息,推荐最短路径、时间最优路径,甚至为出租车司机推荐最有可能搭载乘客的路线。
4智能家居系统应用
物联网技术在家居中主要应用于安防方面,借助物联网技术进行实时检测,并通过数据传送,启动安防报警器通知安保人员,这是物联网技术在家庭安全保障上的应用,也是当前由家居智能到智慧城市的一大体现。
另外,物联网技术还能够解决家庭琐事,例如其能够通过数据的读取,直接将家庭电表、燃气表、水表等的数据传送于远程的服务器端,并进行自动结算费用。总之,物联网技术在家居生活中的应用多种多样,是当前实现良好生活品质的关键内容。
随着我国物联网正进入发展的快车道,ZigBee也正逐步被国内越来越多的用户接受。ZigBee技术也已在部分智能传感器场景中进行了应用。如在北京地铁9号线隧道施工过程中的考勤定位系统便采用的是ZigBee,ZigBee取代传统的RFID考勤系统实现了无漏读、方向判断准确、定位轨迹准确和可查询,提高了隧道安全施工的管理水平;在某些高档的老年公寓中,基于ZigBee网络的无线定位技术可在疗养院或老年社区内实现全区实时定位及求助功能。由于每个老人都随身携一个移动报警器,遇到险情时,可以及时的按下求助按钮不但使老人在户外活动时的安全监控及救援问题得到解决,而且,使用简单方便,可靠性高。
据中国电信副总工程师靳东滨介绍,预计到2015年国内物联网市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30%。智慧城市建设成为运营商推进物联网的重要落脚点。此外,工业和信息化部和财政部已设专项资金用以支持物联网发展。据悉,2013年投入的专项资金支持预算较2012年有所增长,将超5亿元。业内人士预计未来10年内物联网会大规模普及,其产业规模将远超互联网。
ZigBee是一个自组的、无线的、局域网。它同时是一个物联网,整个ZigBee网络的中心是协调器,它负责将数据传输收集起来;终端是传感器,用于感知物联网的各种数据(例如温度数据、湿度数据、水质数据等等);如果终端和协调器之间距离或者需要多点联系,就需要路由器进入串联。
需要特别提出的,终端和协调器在硬件上是一致的,协调器相当于被选出来的一个“将”,进行“号召”,“自行”组网。
总之,ZigBee是物联网组网中的一部分,重点解决终端感知传递数据到协调器这里,最终由协调器通过无线传输数据到云端。
物联网的应用其实不仅仅是一个概念而已,它已经在很多领域有运用,只是并没有形成大规模运用。常见的运用案例有:
一:物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前,上海世博会也与无锡传感网中心签下订单,购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
二:ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。
三:智能交通系统(ITS)是利用现代信息技术为核心,利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术,实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统,是发展ITS的基础,成为交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统,都涉及交通动态信息的采集,交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。
四:这几年推行的智能家居其实就是把家中的电器通过网络控制起来。可以预见的是,物联网发展到一定阶段后,家中的电器可以和外网连接起来,通过传感器传达电器的信号,让使用者可以时时监控家电的使用信息。
五、武汉市在智慧城市建设中,在污水处理行业采用基于物联网、云计算的城市污水处理综合运营管理平台为污水运营企业安全管理、生产运行、水质化验、设备管理、日常办公等关键业务提供统一业务信息管理平台,对企业实时生产数据、视频监控数据、工艺设计、日常管理等相关数据进行集中管理、统计分析、数据挖掘,为不同层面的生产运行管理者提供即时、丰富的生产运行信息,为辅助分析决策奠定良好的基础,为企业规范管理、节能降耗、减员增效和精细化管理提供强大的技术支持,从而形成完善的城市污水处理信息化综合管理解决方案。
随着智慧城市建设加快,以及国家对教育的重视,智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地,重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。
校园、教室管理常见状况及问题
在以往的校园管理及教室设备使用当中,往往存在以下几个问题:
(1)设备繁多,难以统一实现智能感知、控制管理;
(2)手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等 *** 作太过繁琐,既浪费实际授课时间,教室上课体验大打折扣;
(3)各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析,不利于节能改进。
顺舟智能根据教室场景实际需求,推出智慧教室物联网方案,致力于实现教室场景的智慧化升级。
智慧教室物联网方案
顺舟智能基于Zigbee技术优势,Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块,可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控,节省人员管理成本,提高设备管理效率,同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。
1、情景模式
情景策略为一组动作的集合, *** 作简单、高效。如早上开始一天的学习时段,空调、排风扇到点自动提前开启,改善教室内空气环境;学生进入教室时,门禁打开,音乐播放;老师上课时,投影打开,投影幕布下放,讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置,一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等,可个性化定制。
2、智能门禁系统
智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录,实时掌握门禁状态及告警信息。此外,智能门禁系统结合人脸识别功能,有效保障学校教室安防、安全。
3、教室设备管理系统
设备实时状态显示:设备工作状态(如灯光开还是关)、设备故障显示(开关是否故障)可实时在线显示。 设备单独控制功能:各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理,受控设备包括:空调,投影控制器,电脑,日光灯,窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。
4、智慧环境监测系统
教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测,环境数据实时回传至服务器、云平台,通过策略部署、设备联动,开启新风、加湿器、风扇等设备,调节教室环境。实现教室环境智能化管控,确保教学环境处于舒适状态。
5、智慧节能系统
通过物联网平台可远程调控、开关教室设备,设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭 *** 作,避免非教学时段设备长期开启、空转。同时,平台可进行能耗数据展示分析,清楚了解各区域、各类型设备用电情况,实现节能减排。
6、智慧用电安全系统
教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块,可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据,同时设置漏电保护功能自动检测,以及区域内所有用电线路开关远程集控管理,自由分组设置定时开关等。
智慧教室物联网方案优势
1、设备覆盖面广、部署方便
支持教室内绝大部分可管理设备,包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议,避免了传统的布线难题,通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署,降低了硬件部署成本和施工难度,极大加快了部署速度。
2、智能化、便捷化使用
可灵活定制物联网场景和定时策略,实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。
3、电能节能减排
实时探测关键能耗设备的电能消耗,实现能耗信息透明化,实现能耗的科学管理。
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