物聯(lián)網(wǎng)助力中國低碳經(jīng)濟發(fā)展
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一、中國發(fā)展低碳經(jīng)濟面臨的形勢
低碳(lowcarbon)是指較低的溫室氣體(二氧化碳為主)排放。而低碳經(jīng)濟是指在可持續發(fā)展理念指導下，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新、制度創(chuàng )新、產(chǎn)業(yè)轉型、新能源開(kāi)發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏(yíng)的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。低碳經(jīng)濟的實(shí)質(zhì)是實(shí)現低能耗、低污染、低排放的經(jīng)濟發(fā)展模式，已經(jīng)成為發(fā)達國家在后工業(yè)化時(shí)代關(guān)注可持續發(fā)展的共同選擇。美歐日等發(fā)達國家都相繼通過(guò)法案，提出減排的國家目標和管理措施。聯(lián)合國也確定2008年“世界環(huán)境日”的主題為“轉變傳統觀(guān)念,推行低碳經(jīng)濟”，并在2008、2009連續召開(kāi)世界氣候大會(huì )，謀求世界各國在發(fā)展低碳經(jīng)濟上的共識。
我國是發(fā)展中大國，經(jīng)濟發(fā)展過(guò)分依賴(lài)化石能源資源的消耗，導致碳排放總量不斷增加、環(huán)境污染日益加重等問(wèn)題，已經(jīng)嚴重影響到經(jīng)濟增長(cháng)的質(zhì)量效益和發(fā)展的可持續性。因此我國發(fā)展低碳經(jīng)濟更顯得十分必要。在2009年12月18日，新中國政府在哥本哈根會(huì )議上第一次對全世界公開(kāi)承諾量化減排指標，決定到2020年單位國內生產(chǎn)總值溫室氣體排放比2005年下降40%—45%。要實(shí)現這一艱巨目標必須借助于新的技術(shù)手段和創(chuàng )新管理方式。中國電信做為一個(gè)負責任的國有通信企業(yè)，積極采取措施，一方面在本企業(yè)開(kāi)展節能降耗;另一方面，利用通信網(wǎng)絡(luò )的能力和信息技術(shù)的創(chuàng )新，與相關(guān)行業(yè)合作不斷探索，充分發(fā)揮信息技術(shù)特別是物聯(lián)網(wǎng)在低碳經(jīng)濟中的作用。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在低碳經(jīng)濟中發(fā)揮著(zhù)重要作用
物聯(lián)網(wǎng)是指利用二維碼、RFID、各類(lèi)傳感器等設備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等各類(lèi)異構網(wǎng)絡(luò )及其聯(lián)網(wǎng)，獲取無(wú)處不在的現實(shí)世界的信息，實(shí)現機器與機器之間、機器與人之間高效的信息交互方式，支持高智能的信息化應用，最終實(shí)現智能ICT基礎設施與物理基礎設施的全面融合。物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)低碳經(jīng)濟主要體現在三個(gè)方面：一是物質(zhì)世界的信息數字化;二是對物體控制的遠程化;三是對物質(zhì)世界的管理智能化。
(1)物質(zhì)世界的信息數字化。這包括對信息和數據的采集獲取，然后通過(guò)數模轉換技術(shù)將物質(zhì)世界豐富多彩的信息轉變成為可以電子傳輸的“0”、“1”信號，最后通過(guò)有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數字信號進(jìn)行傳送與存儲等過(guò)程。通過(guò)傳感器、RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現隨時(shí)隨地獲取信息，極大地豐富了人們觀(guān)察世界的手段和方式，節省了人力和設備投入，提高效率。例如，山體滑坡的監控就是一種典型物聯(lián)網(wǎng)應用，通過(guò)將在山體上安裝傳感器和通信模塊，可以把山體發(fā)生物理位移變動(dòng)的狀態(tài)數據及時(shí)準確的傳送到國土或災害管理部門(mén)主機上，然后進(jìn)行數據的統計分析和對比，從而對滑坡自然現象進(jìn)行預報和采取應對措施。而傳統的檢測方法則是派車(chē)派專(zhuān)人上山收集數據，由于受到環(huán)境和人的行為限制取樣范圍有限，即增加經(jīng)濟投入和能耗，又不準確及時(shí)。物聯(lián)網(wǎng)所能提供的對物質(zhì)世界的信息數字化過(guò)程不僅擴展了人類(lèi)對自然界的認識和管理，同時(shí)也大大降低獲取和傳遞信息的能耗。
(2)對物體控制的遠程化。以往對物體的控制大多數本地化、局域化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助互聯(lián)網(wǎng)和現代通信網(wǎng)的泛在化實(shí)現對物體的控制可跨地域達到任何有需求的地方。這包括后臺計算機系統與前端數字終端的雙向互動(dòng)、遠程通信、自動(dòng)控制等技術(shù)的融合和應用。遠程控制是數據采集之后的后續措施，即在被檢測目標相關(guān)數據送到計算中心后，經(jīng)自動(dòng)或人工指令，通過(guò)遠程通信的方式對終端發(fā)出指令，實(shí)現打開(kāi)、關(guān)閉或自動(dòng)修復等功能。遠程控制類(lèi)的應用更能體現節能減排的功效，更適用于點(diǎn)多面廣、資產(chǎn)分布廣泛的部門(mén)，特別是對于油田、礦山、海島、偏遠地區等地廣人稀地域設施的數據采集，如石油采油機、電力設施、野外移動(dòng)基站、燈塔、公路設施、農業(yè)等。這類(lèi)應用同樣因為節省大量人員和資源投入而有效減少碳排放。例如，數字油田的采油系統，通過(guò)對采油機安裝的傳感器能對油井的溫度、壓力，出油、注水以及井區環(huán)境進(jìn)行適時(shí)檢測并實(shí)現自動(dòng)控制，不僅從前端機傳送出大量感知到的數據，還能對油井運行狀態(tài)進(jìn)行遙控。改變了人工操作的繁雜流程，即節省了大量人力物力，又提高了采油效率。
(3)對物質(zhì)世界的管理智能化。物聯(lián)網(wǎng)的應用更高的層次是智能管理。從物質(zhì)世界獲取的數據經(jīng)過(guò)分析處理后要對被控制的終端和系統進(jìn)行程序化的管理。管理流程引入輔助決策方法、專(zhuān)家系統、模擬仿真、智能識別等技術(shù)實(shí)現智能管理功能。管理智能化對大量龐雜的數據通過(guò)云計算或軟件技術(shù)進(jìn)行分析和模擬，最終得出智能化的解決方案并自動(dòng)控制實(shí)施。智能管理提高了決策效率和決策的精準程度，避免大量資源的無(wú)效耗費和無(wú)用的功耗，從而達到節能減排的效果。比如智能交通中的動(dòng)態(tài)汽車(chē)流量預測和行進(jìn)路線(xiàn)規劃;運用智能管理技術(shù)指揮城市交通流暢，指導每一輛車(chē)在交通繁忙時(shí)都能及時(shí)獲得最佳行進(jìn)路線(xiàn)，最大限度的減少路面行駛時(shí)間，從而減少了油耗和尾氣排放量。
三、物聯(lián)網(wǎng)助力低碳經(jīng)濟的主要領(lǐng)域
物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是信息技術(shù)應用泛在化。對于任何物體、在任何地點(diǎn)、在任何時(shí)間都可以用互聯(lián)網(wǎng)的方式互聯(lián)，納入人類(lèi)管理的范疇。物聯(lián)網(wǎng)的泛在化性質(zhì)為低碳經(jīng)濟發(fā)展提供了強有力的支撐作用。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)在智能交通、智能電網(wǎng)、智能建筑、智能家居、智能環(huán)保、智能農業(yè)、移動(dòng)電子商務(wù)等等多個(gè)方面應用，人類(lèi)將能夠借助物聯(lián)網(wǎng)以更加精細和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，從而助力低碳經(jīng)濟的發(fā)展。
1、智能交通—實(shí)現低碳出行
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于交通系統，比較典型的應用是流量監測、不停車(chē)收費系統(ETC系統)、車(chē)輛監控、停車(chē)位和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等。
(1)交通流量監控，通過(guò)埋藏在城市主干道路口的成千上萬(wàn)個(gè)檢測線(xiàn)圈，可以定時(shí)收集和感知區域內車(chē)輛的速度、車(chē)距、道路占有率等信息。從而為路口交通信號控制提供精確的輸入信息。此外，通過(guò)給終端節點(diǎn)安裝溫濕度、光照度、氣體檢測等多種傳感器，還可以進(jìn)行路面狀況、能見(jiàn)度、車(chē)輛尾氣污染等檢測。系統的自動(dòng)工作大大減少了交管部門(mén)的人力投入，提高了道路通行能力。據研究，當道路不暢時(shí)，駕駛者需要頻繁地踩油門(mén)又踩剎車(chē)，而每次加減速的燃油消耗是平常耗油的3倍。如果我們將平均車(chē)速由每小時(shí)20公里提高到30到40公里，平均油耗可以降低20%-40%。
(2)不停車(chē)收費系統(即ETC系統)，就是車(chē)輛在通過(guò)收費站時(shí)，通過(guò)車(chē)載RFID標簽實(shí)現車(chē)輛識別、信息寫(xiě)入(入口)并自動(dòng)從預先綁定的IC儲值卡或銀行賬戶(hù)上扣除相應資金(出口)，是國際上正在研究開(kāi)發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統。據測算，使用ETC通行高速公路收費道口時(shí)，單車(chē)油耗和尾氣排放可以降低約50%，同時(shí)道口通行能力提升4—6倍。如果以一位車(chē)主每周使用ETC車(chē)道20次(入口和出口各10次)計算，每年可節省時(shí)間約14小時(shí)。同樣以一位車(chē)主每周使用ETC車(chē)道20次計算，每年則可節油約15.3升。以上所有這些數據都是ETC實(shí)現低碳減排、綠色通行的最好證明。
(3)智能停車(chē)位管理系統。根據IBM的估算，在美國洛杉磯的一個(gè)普通美國社區，居民每天上下班都要找車(chē)位，每年全市車(chē)輛為此所繞行的道路可以繞地球38圈，由此可想所耗費的汽油和能源是多么巨大，而物聯(lián)網(wǎng)則能很好地解決這一問(wèn)題。利用傳感網(wǎng)技術(shù)對停車(chē)場(chǎng)車(chē)位進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控，每停進(jìn)一輛車(chē)，停車(chē)場(chǎng)內的傳感器通過(guò)超聲波、攝像或者地感震動(dòng)方式將車(chē)位占用信息及時(shí)反饋到公共停車(chē)智能管理平臺，顯示當前的停車(chē)位數量。市民可以通過(guò)手機或電腦實(shí)時(shí)了解目的地車(chē)位情況，選擇出行方式和地點(diǎn)，從而大大減少能耗和碳排放。中國電信已在東莞市有了相應的應用。
(4)車(chē)聯(lián)網(wǎng)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)就是建立以車(chē)為節點(diǎn)的信息系統，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將每輛汽車(chē)作為一個(gè)信息源，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信手段連接到網(wǎng)絡(luò )中，進(jìn)而實(shí)現對車(chē)輛和交通的智能管理。車(chē)聯(lián)網(wǎng)包括車(chē)輛信息的獲取、車(chē)輛信息的分發(fā)處理、車(chē)輛獲得外部綜合信息等三方面的應用。應用車(chē)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現多方面的收益：(1)交通管理部門(mén)以極低的成本真正實(shí)現車(chē)輛、道路的全國統一管理。所有車(chē)輛實(shí)時(shí)在線(xiàn)，無(wú)論是本地汽車(chē)駛到外地，還是外地汽車(chē)駛來(lái)本地，管理部門(mén)都可以在網(wǎng)絡(luò )上獲得所需的車(chē)輛信息;通過(guò)對路口路段汽車(chē)數量、車(chē)速等數據的分析，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)流量管理;(2)駕駛員可以通過(guò)車(chē)載智能終端實(shí)時(shí)收集路面車(chē)輛車(chē)況信息，對車(chē)行駛速度和路線(xiàn)進(jìn)行調整。(3)4S店可隨時(shí)了解車(chē)輛異常狀態(tài)和位置，及時(shí)進(jìn)行保養或搶修。
2、智能物流系統—流通環(huán)節的節能控制
據中國物流權威機構推算，我國物流成本占GDP的比重每降低1個(gè)百分點(diǎn)，則可以在貨物運輸、倉儲方面節能降耗1000億元以上，可以增加1300億元左右的社會(huì )效益。中國電信開(kāi)發(fā)的“物流E通”服務(wù)平臺，就是借助無(wú)線(xiàn)視頻監控、RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現車(chē)輛位置服務(wù)、視頻監控、綜合辦公等功能，提高了物流管理的效率和效益。
3、智能樓宇—建筑節能新手段
建筑業(yè)是全球僅次于工業(yè)的第二大能源消耗產(chǎn)業(yè)。在建筑物中，可以采用更為智能的技術(shù)來(lái)監控照明、供暖和通風(fēng)系統。僅就美國而言，此舉可以將商用建筑行業(yè)每年的能源費用降低近30%。而在全球，智能化建筑每年可減少16.8億噸碳排放。
智能樓宇應用項目，就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)將通信與傳感控制網(wǎng)融合起來(lái)，可以把樓宇類(lèi)能耗、自來(lái)水、廢棄排放、污水排放等各類(lèi)數據匯聚起來(lái)，傳輸到綜合應用平臺上做分析和統計，進(jìn)行節能減排的分析判斷，從而提出優(yōu)化能耗的建議和控制，使得樓宇的能耗能夠顯著(zhù)降低，最多的情況下能降低20%。
4、智能電網(wǎng)—提高電能效率
目前約有30%的電能在傳輸過(guò)程中損耗。如果采用信息通信技術(shù)加強對電網(wǎng)的監控管理，有望大大減少傳輸中損耗的電能。2009年2月，新一屆美國政府將智能電網(wǎng)項目作為其綠色經(jīng)濟振興計劃的關(guān)鍵性支柱之一。研究數據顯示，現代化的數字電網(wǎng)將使美國能耗降低10%，室氣體排放量減少25%，并節省800億美元新建電廠(chǎng)的費用。中國也在研究制定智能電網(wǎng)發(fā)展規劃。
電信運營(yíng)商開(kāi)發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)的“智能電網(wǎng)”應用主要體現在居民遠程抄表、大用戶(hù)負控、臺區監控等。居民小區抄表是指通過(guò)抄表集中器和采集器，將若干小區電表集中一處，統一上報給主站系統平臺，監測小區居民電能表數據;大用戶(hù)負控是指使用智能電表，通過(guò)遠程傳輸，實(shí)時(shí)的監測專(zhuān)變的工作狀態(tài)和用電量。臺區監控則是電力局通過(guò)智能儀表和遠程傳輸手段，遠程實(shí)時(shí)的監測臺變的工作狀態(tài)的系統平臺。通常監測臺變負荷、油溫、電壓、電流、是否偷漏電等數據監測。
5、智能農業(yè)—降低農業(yè)生產(chǎn)能耗
物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)上的應用目前主要體現在溫室大棚管理、農機具管理、糧食倉儲、水利灌溉和農產(chǎn)品溯源等方面。其中溫室大棚管理成為當前最大亮點(diǎn)。
作為農業(yè)高產(chǎn)重要手段，大棚種植、大棚養殖以其前所未有的趨勢在全國得以蓬勃發(fā)展。在溫室大棚生產(chǎn)、管理過(guò)程中，農民需要通過(guò)采用綜合環(huán)境控制策略，實(shí)時(shí)了解農產(chǎn)品的生長(cháng)狀態(tài)，創(chuàng )造和季節無(wú)關(guān)的農作物生長(cháng)適宜環(huán)境，從而實(shí)現農作物高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的工業(yè)化生產(chǎn)方式。中國電信與黑龍江農墾局共同推出“智能大棚應用”，通過(guò)實(shí)時(shí)采集溫室內溫度、濕度、光照、土壤含水量等環(huán)境參數，實(shí)現對設施農業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)感知。同時(shí)通過(guò)布置視頻傳感器可以實(shí)時(shí)采集到大棚內的視頻信號。在采集數據的同時(shí)，通過(guò)部署無(wú)線(xiàn)控制器，實(shí)現了圍繞農業(yè)示范應用的遠程功能控制功能，包括控制風(fēng)機、天窗、遮陽(yáng)布、外遮陽(yáng)、水簾、灌溉設施等。目前該系統已經(jīng)應用于黑龍江建三江農場(chǎng)。農民運用手機即可查看大棚作物生長(cháng)狀況，遙控通風(fēng)、灌溉和微噴等操作都能隨時(shí)隨地掌控，為現代化大農業(yè)的精準作業(yè)做出貢獻。減少了損耗、節約了勞動(dòng)力。
6、智能環(huán)?！岣弑O管效率
“感知環(huán)境、智能環(huán)?！笔俏锫?lián)網(wǎng)在環(huán)境保護領(lǐng)域應用的效果。智能環(huán)保是通過(guò)布設在水體、陸地、空氣中的傳感設施及太空中的衛星，對水體水源、大氣、噪聲、污染源、放射源、廢棄物等重點(diǎn)環(huán)保監測對象的狀態(tài)、參數、位置等進(jìn)行多元化監測感知，并結合3G、寬帶和軟件技術(shù)實(shí)現對海量數據的傳輸、存儲和數據挖掘，實(shí)現遠程控制和智能管理。
中國電信的“環(huán)保e通”，已為環(huán)保部門(mén)提供對污染源、環(huán)境質(zhì)量、核輻射等點(diǎn)源進(jìn)行數據采集、視頻監控，實(shí)現監測數據與監控視頻的融合應用，提升環(huán)保監管能力，幫助政府監管部門(mén)實(shí)現減排目標。目前已在福建、湖北、寧夏、江西等18省應用。
7、防災減災—預防災害減少損失
近年來(lái)山洪泥石流、滑坡等地質(zhì)災害頻發(fā)。為盡可能減少突發(fā)性地質(zhì)災害造成的人民生命和財產(chǎn)損失，更好的服務(wù)于國家防災減災工作，中國電信與合作伙伴共同開(kāi)發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的地質(zhì)/山洪災害監測預警系統，通過(guò)有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結合傳感器網(wǎng)絡(luò )，對降雨量、水庫閘壩水位等進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監測，結合氣象、水文和國土信息，提供警戒值預警預報，提供災前預警、救災中的安全保障和災后的研究分析服務(wù)。
目前該系統已經(jīng)服務(wù)于國土資源部地質(zhì)災害專(zhuān)業(yè)監測部門(mén)，并在2009、2010年汛期中發(fā)揮了重大作用，為湖南、四川、陜西等地地質(zhì)災害管理部門(mén)提供了快速及時(shí)的第一手數據，為政府組織人員轉移和減少損失提供了準確依據。2009年7月25日湖南懷化市暴發(fā)千年一遇特大山洪災害，地處懷化市的洪江市與洪江區在地理位置上緊密相連，同為縣級單位。在這場(chǎng)洪災中都遭受了暴雨的侵襲。應用了山洪監測預警系統的洪江市群眾提前轉移，無(wú)一傷亡，而沒(méi)有使用這套系統的洪江區出現了人員傷亡，損失慘重。
8、綠色網(wǎng)絡(luò )—通信過(guò)程中的節能
發(fā)展綠色網(wǎng)絡(luò )是通信業(yè)自身的任務(wù)。前面提到，ICT行業(yè)的碳排放量已經(jīng)占到全世界排放量的2%，相當于全世界航空運輸業(yè)的碳排放量，也相當于汽車(chē)二氧化碳排放量的1/4，而且今后幾年ICT能耗將年增5%，因此其本身的節能減排任務(wù)也十分艱巨。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能很好的解決這一問(wèn)題。比如2009年我國通信行業(yè)耗電量達到290億度，其中通信基站耗電量已占45%，成為未來(lái)節能降耗首要部分。運用傳感器技術(shù)對機房?jì)葴?、濕度、壓力、煙霧等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，自動(dòng)控制實(shí)現智能化通風(fēng)、換熱，可實(shí)現有效節能。
9、低碳生活—百姓生活中的節能
在個(gè)人生活和家庭生活中，應用物聯(lián)網(wǎng)的RFID和傳感器技術(shù)也能開(kāi)發(fā)廣泛的低碳應用。例如目前發(fā)展迅速的手機移動(dòng)支付、手機二維碼、家庭網(wǎng)關(guān)等應用。
將RFID芯片與手機SIM/UIM卡結合開(kāi)發(fā)的“手機一卡通”業(yè)務(wù)，突破了傳統手機僅僅能在通信網(wǎng)絡(luò )中使用的瓶頸，極大地擴展了手機使用的范圍，成為真正意義上的互聯(lián)網(wǎng)手機。這種手機與金融、公交、校園、民生等多個(gè)行業(yè)的RFID應用相結合，可替代傳統的消費卡在超市、商場(chǎng)、餐飲、娛樂(lè )、加油站等場(chǎng)所進(jìn)行刷卡消費;可作為一種特殊的市民卡乘坐公交、地鐵，繳納水費、電費，出入公園、圖書(shū)館等公共場(chǎng)所;可變成一張購物消費卡，在成千上萬(wàn)家聯(lián)盟商戶(hù)刷手機消費，更可以逐步實(shí)現全國乃至世界漫游，突破傳統行業(yè)消費卡的地域限制。
手機二維碼是將電子二維碼技術(shù)應用于手機。按照一定的編碼規則編寫(xiě)，像“馬賽克”似的二維碼背后蘊藏著(zhù)豐富的信息。用手機的攝像頭輕松一拍，“馬賽克”立刻被解碼成豐富的信息：擁有者、網(wǎng)址、材料情況、價(jià)格、促銷(xiāo)信息、是否具備認證等，一應俱全，清楚明晰。二維碼技術(shù)為我們的生活帶來(lái)很多的便利。例如，電子電影票就是以短信方式把1條二維條碼發(fā)送到你手機。當你進(jìn)電影院時(shí)候，把這條二維條碼的圖片調出來(lái)在入口處的條碼掃描儀上照一下，就可以入場(chǎng)看電影了。手機二維碼的出現大大減少了實(shí)體物質(zhì)，例如紙張、印刷品、包裝物等的消耗，實(shí)現低碳生活。中國電信的“翼支付”已在這一領(lǐng)域開(kāi)拓了許多新的應用。
以上僅是目前物聯(lián)網(wǎng)在節能減排中的一些典型應用。展望未來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和成本降低，物聯(lián)網(wǎng)將更加廣泛的應用于生產(chǎn)和生活，為低碳經(jīng)濟的發(fā)展貢獻更大的力量。
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