谈物联网在智慧城市的应用

　　2009年初，美国奥巴马总统在多次公开演讲中提到了M2M（MachinetoMachine）的事，虽然并没有用到M2M这一词，但其早在竞选总统期间提出“Change”口号的演讲内容中已经提到过“世界范围内的基础设施有系统性的低效率问题需要解决”以及“让我们的地球变得更智慧”等说法，与此同时，IBM也提出了“智慧地球”的口号，物联网的概念进入了各个国家的战略层。2009年8月，温家宝总理在江苏无锡访问微纳传感器研发中心时指出：“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展，尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”，“感知中国”与奥巴马总统提出的“智慧地球”有异曲同工之妙。物联网在2010年“两会”期间被写入了政府工作报告，确立为五大新兴国家战略产业之一，中国的“物联网元年”开始了。
　　
　　早在2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS，WorldSummitontheInformationSociety）上，国际电信联盟（ITU）就发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，该报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，报告中向世人展示了一幅未来的场景：在2020年的某一天，一个来自西班牙的23岁学生Rosa，刚刚同男朋友吵完架，想要独处一段时间。她决定驾驶自己的智能Toyota去法国阿尔卑斯山的滑雪胜地。但是她必须先去修车厂，因为Rosa的汽车的RFID传感系统提醒她轮胎坏了。当她进入她最喜爱的修车厂后，应用传感器和无线电系统的诊断工具为她的车进行了详细检查后，送进一个配备有完全自动的机器人手的维护终端。Rosa去喝杯咖啡，“OrangeWall”饮料自动售卖机知道Rosa喜欢冰咖啡，所以在Rosa通过自己的网络手表付过账之后她得到了一杯冰咖啡。当Rosa回来时，一对新的轮胎（装有集成RFID标签，可以检测压力、温度和变形情况）已经安装好。机器人指导提示Rosa选择轮胎上与隐私相关的选项，Rosa不想任何人知道（特别是她的男友）她要去哪里，所以把这些信息设置为被保护。最后，Rosa去了最近的商业街购物，她想买个内嵌有媒体播放器和天气预测装置的滑雪板包，她用无线网络传感器检测物品信息，在通过法国和西班牙边境时，她没有停留，因为她的车包含的驾驶执照和密码等信息，可以在越过边境的时候，自动转换到最小边境调节装置。突然，Rosa从她的太阳镜上得到了一个视频寻呼，看到她的男友正请求她的原谅并问他是否想一起度过这个周末。于是她对导航系统发出了一个口令：撤掉隐私保护，以至于她的男友可以看到她现在的位置和目的地。
　　
　　在物联网产业迅猛发展的今天，我们定位于“智慧城市建设者”，所谓智慧城市，是以新一代信息技术应用为基础，以实现城市中的人与人、物与物、物与人的全面感知、互联互通和信息智能利用为特征，以实现高效的政府管理、便捷的民生服务、可持续的经济发展为目标的先进的城市发展理念。智慧城市的建设以物联网、云计算、3D等新一代信息技术为基础，涉及到智能电网，智能交通，智慧物流，智慧医疗，智慧工业，智慧农业等诸多领域。
　　
　　智能电网：因发电与用电量不匹配，电网利用率很低，美国也仅有55％。每年美国因电网扰动与断电损失790亿美元。2009年11月3日奥巴马宣布美国政府出资34亿美元带动民间投资47亿美元建立“智能电网投资基金”。新计划将建设700家自动变电站，替换20万台变压器，安装智能电表4000万个，覆盖1/4~1/3美国家庭，全部工程将在三年内完成。智能电网使用健壮的双向通信、高级传感器和分布式计算机来改善电力交换和使用的效率，提高可靠性。以前因发电量不平稳难以接入电网的风电、太阳能等分布式能源可以用于补助主网发电。智能电网实时监控用户的电力负荷，赋予消费者选择电价和能源类型的权力。预计到2020年可使美国再生能源利用率提高至20％，2030年智能电网技术将为美国节约4％的电力，约204亿美元。丹麦的DONGEnergy采取智能电网措施后，可以将停电时间缩短25-30%，将故障搜索时间缩短1/3。
　　
　　智能交通：据统计，交通拥堵造成的损失占GDP的1.5%到4%，美国每年因交通堵塞燃料损失相当于装载58个超大型油轮的装载，每年的损失高达780亿美元。欧盟认为通过利用ICT优化物流安排和智能流量管理可助交通运输效率提升17％，提前3秒预警能有效避免交通事故的发生，提前1.5秒提醒驾驶人员能防止90%的交通事故，提前0.5秒刹车能减少50%的碰撞能量。斯德哥尔摩在18个路边控制站用激光、摄像和系统技术，对车辆进行探测、识别，并按照不同时段不同费率收费，将交通量降低20%，将等待时间减少了25%，将尾气排放降低了12%。
　　
　　智慧物流：据统计，2006年，物流成本占GDP的比例分别为：日本为11%，美国为8%，欧盟为7%，中国为18%（其中运输成本占55%，存储成本占30%）。有研究发现，使用分析和模拟软件可以优化从原材料至成品的供应链网络，帮助企业确定生产设备的位置，优化采购地点，亦能帮助制定库存分配战略，降低成本、减少碳排放，改善客户服务。中远物流公司采用信息化管理成功将分销中心的数量从100减少至40，分销成本降低了23%，燃料使用量降低了25%，也将碳排放量减少了10-15%。并且基于电子标签（RFID）的集装箱运输可实时记录并追踪货物在物流运输过程中的全部信息，包括集装箱信息、货物信息、运输信息（如船代、货代、港口）、开关箱时间及位置、集装箱温度湿度等信息。
　　
　　智慧医疗：美国早在2004年就提出“ANewGenerationofAmericanInnovation”计划，其中包括电子医疗记录与信息交换，即在十年内让大多数美国人都有电子医疗记录。2009年4月27日，奥巴马总统在美国国家科学院第146届年会上的演讲指出，“全美医疗记录电子化将减少许多重复、浪费和失误，节省数十亿美元，并挽救成千上万人的生命，值得注意的是，这些医疗记录也有可能使病人成为预防和治疗疾病的更加积极的参与者。我们必须让病人掌握这些医疗记录，并尊重他们的个人隐私。同时，我们还有机会为医学研究人员提供海量的匿名数据，这样他们就有可能从这些信息中发现能帮助我们更好地理解疾病的事实依据”。智慧医疗综合了门诊管理系统、住院管理系统、药品管理系统、物资管理系统、人事管理系统、财务管理系统、OA管理系统、医嘱处理系统、医生工作站系统等，全面掌握病人的各种信息记录，为病人提供更好的服务。
　　
　　智慧农业：我国发展现代农业，面临着资源紧缺与资源消耗过大的双重挑战。以信息传感设备、传感网、互联网和智能信息处理为核心的物联网将为农业生产过程中量化分析、智能决策、变量投入、定位操作的现代农业生产管理技术体系开辟新的思路和有利手段，将在农业领域得到广泛应用，并将进一步促进信息技术与农业现代化的融合。美国加州Camalie葡萄园在4.4英亩区域部署了20个智能节点，组建了土壤温湿度监测网络，同时还监测酒窖内存储温度的变化，管理人员通过网络远程浏览和管理数据，在应用了网络化的监测管理之后，葡萄园的经济效益显著提高。与2004年的2T产量相比，2005到2007的产量逐年翻一翻，分别达到了4T，8T和17.5T，同时也改善了葡萄酒品质，节省了灌溉用水。
　　
　　除了上述所讲，物联网已渗入城市建设的方方面面，帮助人们更好的实现对一切智能物件的远程管理，真正做到“运筹帷幄之中，决胜千里之外”，智慧城市的建设将使人们生活的世界更加智能化、智慧化，成为一个“高效、节能、安全、环保”的和谐社会。