引例
中国电信物联网助力低碳经济发展[1]
自2009年以来产生了两个热点话题,引起了社会的普遍关注:一是经济领域的低碳经济;二是信息技术领域的物联网。两个看似不同的领域,却在发展的过程中产生着必然的联系。物联网是作为继计算机、互联网之后由信息技术引发的第三次革命浪潮。在倡导低碳经济的社会中,运用物联网技术,能克服传统经济中能量消耗大、资源浪费严重等缺陷。物联网技术通过对物质世界的感知和智慧管理,提高了资源利用率,降低了能耗,节约了资源,进而促进了低碳经济的发展。
发展低碳经济迫在眉睫
在可持续发展的理念指导下,低碳经济通过采取体制机制的创新、引用新技术、开发新能源、产业多元化等多种手段,降低煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放量,从而达到生态环境保护与经济良性发展的一种双赢形态。
要保持经济的稳定增长和经济发展的可持续,发展低碳经济就显得十分必要。2009年在哥本哈根气候变化会议上,我国政府向全世界公开承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%,而这一目标的实现,就必须依靠新的技术手段和创新管理方式。以通信行业为代表,各运营企业都在为之努力。中国电信作为运营企业之一,正在利用通信网络和信息技术与相关行业合作,不断探索物联网在低碳经济中的作用。
物联网技术力推低碳经济发展
物联网推动低碳经济发展主要体现在三个方面:一是物质世界的数字信息化;二是对物体的远程控制化;三是对物质世界的管理智慧化。
物质世界的数字信息化。通过采用射频识别 (RFID)技术、无线传感器等物联网技术实现信息获取的便捷性与精确性,丰富了人们观察世界的手段和方式,节省了人力资源和信息采集设备的投入,提高了信息采集的效率。比如在食品原材料生产中,只需要通过物联网技术中的RFID技术,并采用带射频的EPC电子标签技术和EPC身份卡实时记录原材料名称、质量、类型以及种植业过程中所用的农药、肥料、生产环境等信息,形成唯一的初级电子标签,消费者就能获取食物原材料的信息,如果将来产生质量问题,也可以追根溯源。
对物体的远程控制化。在宽带泛在的物质世界里,无数个分隔独立的小网连接成互联互通的大网,这包括计算机系统与数字终端的双向互动、自动控制、远程通信等技术的应用和融合,大大增加了信息的交互程度,使人们能够实时反馈、随时随地,跨领域、跨地区地获取他们需要的信息。远程控制是采集数据之后的后续措施,即当被检测目标的相关数据被送到计算中心后,经过人工指令或自动的方式,通过远程通信对终端发出指令,实现打开、关闭或自动修复等功能。远程控制类的应用更能体现节能减排的功效,更适用于资产分布广泛、点多面广的部门,比如公路设施、电力设施、灯塔等。这些设施因为节省资源投入也能大大减少碳排放。
对物质世界智慧的管理化。对物联网应用的更高层次是对其进行智慧管理。从物质世界通过感知获取最新数据,经过分析处理后的信息要实现对被控制的终端和系统进行程序化的管理。管理流程引入专家系统、辅助决策方法、模拟仿真、智慧识别等技术实现智慧管理功能,然后通过云计算对大量庞杂的数据进行分析和模拟,得出可行的解决方案并实施自动控制,最终实现管理智慧化。管理智慧化提高了决策效率,避免了资源的浪费,从而达到了节能减排的效果。比如基于无线射频技术的高速公路自动收费系统,运用射频识别技术,通过安装在车辆前部的缴费卡和置于收费站内的读卡器,实施一种全自动收费方式,从而提高了收费效率,避免了车辆拥堵的现象。
九大领域实现低碳经济
物联网的核心是信息技术应用的泛在化。任何物体都可以跨时间、跨区域用互联网的方式纳入人类管理的范畴。无处不在的物联网技术为低碳经济的发展提供了强有力的支撑。
物联网将在人们的生活中发挥重要的作用,人类可以借助它实现便捷的生活、精致的生活和绿色的生活。下面我们就来一一列举它在智慧交通、智慧物流、智慧楼宇、智慧电网、智慧农业、智慧环保、防灾减灾、绿色网络、低碳生活等多方面的应用。
智慧交通——实现低碳出行
交通系统等需要数据采集与检测的相关领域采用物联网技术,可以给城市交通带来一次全新的升级。比较典型的应用是车辆监控、车联网、ETC系统和流量监测等。
埋藏在城市主干道路口的成千上万个检测线圈是交通流量监控的主要设备,通过这些设备可以定时收集和感知区域内的车距、车速、道路占有率等信息,并把这些精确的信息输入到路口交通信号平台。比如,车辆通行高速公路收费道口时,单车使用ETC,可以降低很多油耗和尾气排放,最多可达50%,同时也提升了道口通行能力。除此之外,市民还可以通过智慧停车位管理系统和移动设备适时了解出行地的路况信息,选择适宜的地点和出行方式,从而大大减少能耗排放。
智慧物流——流通环节的节能控制
根据中国物流权威机构估算,物流成本占我国GDP的比重每降低1个百分点,可以在仓储、货物运输方面节能降耗1000亿元以上,从而实现流通环节的节能控制。在智慧物流的应用上,它以射频识别 (RFID)技术、传感器技术、智能技术、纳米技术和云计算等物联网技术在各个领域的广泛应用为支撑,以物联网的全面感知、及时可靠传递和智能处理等三大功能为依托,以强化物流管理能力和提升物流服务水平为出发点。它的应用提高了传统物流信息化水平,增强了增值服务,完善了物流经营模式,对传统物流各环节运作将产生积极影响,为现代物流发展提供新的发展和新的管理模式,提高了物流管理的效率和效益。目前,国内很多省份都启动了智慧物流的建设。例如,在宁波,建立了智慧物流云平台,从发货到分销中心,运用物联网云计算、智慧商务以及移动计算等技术,全程都是可视、可感、可控的,货主企业和物流企业可以通过该系统对其车辆、货物、人员进行监控和管理。
智慧楼宇——建筑节能新手段
智慧楼宇相较于传统楼宇,更强调环境的友好、资源的高效利用和降低能耗。通过无线通信网络与传感控制网融合起来的物联网智慧网关,为楼宇中设备与设备之间、人与设备之间的相互交互创造了充分的可能。人们可以随时随地地远程监控楼宇各个子系统的运行;同时,智慧网关也可以汇聚楼宇的各类数据,如自来水用量、能耗、污水排放、废弃物排放等,然后传送到综合应用平台上做统计和分析,从而采取控制措施降低能耗。另外,它还有预警功能,防患于未然,避免灾难的发生。这不仅加强了物业管理的科学性,而且使得楼宇的能耗显著降低,加强了资源的高效利用。
智慧电网——提高电能效率
基于物联网的 “智慧电网”的开发应用,主要体现在居民小区抄表、大用户负控、台区监控等方面。居民小区抄表是指通过抄表集中器和采集器,将若干小区的电表集中在一处,统一上报给主站系统平台,监测小区居民电能表数据;大用户负控是指使用智慧电表,通过远程传输,实时的监测专变的工作状态和用电量;台区监控则是指电力局通过智慧仪表和远程传输手段,远程实时地监测台变的工作状态的系统平台。通常监测台变负荷、油温、电压、电流、是否偷漏电等数据。
智慧农业——降低农业生产能耗
智慧农业是以RFID、无线传感器等物联网技术为支撑,建立一种高产、高效、低耗、优质、生态和安全的现代农业发展模式,达到减少农业能耗和成本,降低农业生态破坏的效果,以实现农业系统的整体最优。在目前农业上的应用,主要体现在温室大棚管理、粮食仓储和农产品溯源等方面,其中温室大棚管理成为当前聚焦点。
在大棚的管理过程中,农民采用综合环境控制策略,如通过在大棚内安装终端传感器对农作物的生长环境进行监测,实时调控适合农作物生长的温度、湿度以及二氧化碳浓度等数据,通过改变农作物生长环境,创造和季节无关的适宜环境,从而促进农作物的生长,提高农作物的产量。
智慧环保——改变监管方式
“感知环境,智慧环保”是物联网在环境保护领域应用的效果。目前在环保领域,物联网已成为推动环境管理升级的重要手段。
通过各个监测点的监测来反映监测区域总体环境的情况是传统环境监测的做法。而物联网的引入拓宽了监测范围,加快了监测速度,降低了监测成本,实现了长期动态监测等。它通过布设在水体、陆地、空气中的传感设施及太空中的卫星 (如地理信息系统、遥感技术、全球定位系统),搭建一个综合信息收集平台,对监测对象的参数、位置、状态等进行感知和多元化监测,以实现对污染源和污染总量的监管和及时控制;同时,对海量数据的传输、存储和数据挖掘,既实现远程控制和智慧管理,也对环保产业的发展起到推动作用。
防灾减灾——预防灾害,减少损失
物联网在防灾减灾中的运用具有重要意义。中国电信和合作伙伴共同开发了基于物联网地质灾害监测预警系统,能够实时监测环境信息,如远程对地质灾害易发区的降雨量、水库闸坝水位等进行实时监测,并通过有线、无线网络结合传感技术,及时将危险信息传递至监控中心并发出预警。
该系统结合国土基本信息、水文和气象,提供预警预报警戒值。在灾前可以运用RFID技术、全球卫星定位系统准确定位易发灾难区的地理信息、人体健康信息等,准确传递给灾害防御中心,便于中心及时做出预警;在救灾中,可以用感知设备和无线传感器精确感知救灾现场信息,防范在二次险情下的信息监控和预警;而在灾后的研究分析服务中,运用传感器对灾害现场的人员进行有效管理,确保人员的安全。目前,该系统已经服务于国土资源部地质灾害专业监测部门,为它们提供了快速、及时、精确的第一手数据,并在几次大的汛期中发挥了重大作用,减少了经济损失。
绿色网络——通信过程中的节能
削减通信业能耗,发展绿色网络,运营商义不容辞。近年来,中国电信节能减排工作取得重大成效,2008年节约用电2.2亿度,2009年节约用电3.6亿度,分别节约能耗费用2亿元和3亿元。
在建设绿色网络的过程中,除了通常的方式之外,采用传感器技术和云计算也能发挥重要的作用。例如,将智慧传感器内置在服务器中,来自动追踪热活动,优化系统散热,并提高系统效率。这些传感器会自动调整风扇,内存和输入、输出处理等系统组件,以降低能源使用率,最多能将散热成本降低40%。
另外,采用云计算,将计算和存储资源集中使用,可以大大缩减IDC机房能耗。例如,HP已将全球85%的数据中心进行整合,集中成全球六大数据中心,每年所节省的能源可供旧金山整个城市使用。
低碳生活——家庭生活中的节能
随着物联网技术在其他领域的广泛运用,在家庭和个人生活中引入就显得必不可少。目前发展迅速的家庭网关、手机二维码、手机移动支付等应用,都是物联网在家庭生活中的典型运用。运用物联网技术可以打造一个绿色、环保、舒适的家庭生活,从而也将家庭生活纳入低碳生活系列。
将手机SIM/UIM卡与RFID芯片结合开发的 “手机一卡通”业务,开启了人们智能生活的旅程。它突破了传统手机仅仅只在通信网络中使用的局限,通过感知技术可以随时随地、跨区域地了解自己所需信息。而运用电子二维码技术的手机二维码,是按一定规律使用二维方向上分布的黑白相间的图形来记录数据信息的符号,背后蕴藏着丰富的信息:用手机的摄像头轻松扫描,丰富的信息立刻被解码出来;同时,商品所隐藏的信息,如材质、价格、促销等,清楚可见,一应俱全。
以上仅是目前物联网的一些典型应用。展望未来,随着物联网技术的成熟和成本的降低,物联网将更加广泛地应用于生产和生活,为低碳经济的发展贡献更大的力量。
分析:
以上提到的每一部分的实现都需要运用物联网的相关技术。通过物联网在各个领域的应用,人类未来将能够更加实时、便捷地感知,精细、动态地管理生产和生活的各个方面,从而实现高效、智慧的生活,推动社会的发展与进步。物联网是由信息化的新技术手段所引发的社会革命,是继计算机、互联网之后的第三次浪潮,它实现了客观世界中的物物相连。通过对物质世界的感知和控制,然后进行智能的处理,从而发挥降低能耗、节约资源和提高效率等作用,为发展低碳经济贡献力量。物联网时代下的政府经济调节有了新时期所面临的机遇和挑战,那么物联网时代的政府经济调节创新是什么呢?
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