物联网助力中国低碳经济发展

　　一、中国发展低碳经济面临的形势

　　低碳(low carbon)是指较低的温室气体(二氧化碳为主)排放。而低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳经济的实质是实现低能耗、低污染、低排放的经济发展模式，已经成为发达国家在后工业化时代关注可持续发展的共同选择。美欧日等发达国家都相继通过法案，提出减排的国家目标和管理措施。联合国也确定2008年“世界环境日”的主题为“转变传统观念, 推行低碳经济”，并在2008、2009 连续召开世界气候大会，谋求世界各国在发展低碳经济上的共识。

　　我国是发展中大国，经济发展过分依赖化石能源资源的消耗，导致碳排放总量不断增加、环境污染日益加重等问题，已经严重影响到经济增长的质量效益和发展的可持续性。因此我国发展低碳经济更显得十分必要。在2009年12月18日，新中国政府在哥本哈根会议上第一次对全世界公开承诺量化减排指标，决定到2020年单位国内生产总值温室气体排放比2005年下降40%—45%。要实现这一艰巨目标必须借助于新的技术手段和创新管理方式。中国电信做为一个负责任的国有通信企业，积极采取措施，一方面在本企业开展节能降耗;另一方面，利用通信网络的能力和信息技术的创新，与相关行业合作不断探索，充分发挥信息技术特别是物联网在低碳经济中的作用。

　　二、物联网技术在低碳经济中发挥着重要作用

　　物联网是指利用二维码、RFID、各类传感器等设备，通过互联网等各类异构网络及其联网，获取无处不在的现实世界的信息，实现机器与机器之间、机器与人之间高效的信息交互方式，支持高智能的信息化应用，最终实现智能ICT基础设施与物理基础设施的全面融合。物联网推动低碳经济主要体现在三个方面：一是物质世界的信息数字化;二是对物体控制的远程化;三是对物质世界的管理智能化。

　　(1) 物质世界的信息数字化。这包括对信息和数据的采集获取，然后通过数模转换技术将物质世界丰富多彩的信息转变成为可以电子传输的“0”、“1”信号，最后通过有线/无线网络将数字信号进行传送与存储等过程。通过传感器、RFID等物联网技术可以实现随时随地获取信息，极大地丰富了人们观察世界的手段和方式，节省了人力和设备投入，提高效率。例如，山体滑坡的监控就是一种典型物联网应用，通过将在山体上安装传感器和通信模块，可以把山体发生物理位移变动的状态数据及时准确的传送到国土或灾害管理部门主机上，然后进行数据的统计分析和对比，从而对滑坡自然现象进行预报和采取应对措施。而传统的检测方法则是派车派专人上山收集数据，由于受到环境和人的行为限制取样范围有限，即增加经济投入和能耗，又不准确及时。物联网所能提供的对物质世界的信息数字化过程不仅扩展了人类对自然界的认识和管理，同时也大大降低获取和传递信息的能耗。

　　(2) 对物体控制的远程化。以往对物体的控制大多数本地化、局域化。物联网技术借助互联网和现代通信网的泛在化实现对物体的控制可跨地域达到任何有需求的地方。这包括后台计算机系统与前端数字终端的双向互动、远程通信、自动控制等技术的融合和应用。远程控制是数据采集之后的后续措施，即在被检测目标相关数据送到计算中心后，经自动或人工指令，通过远程通信的方式对终端发出指令，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，更适用于点多面广、资产分布广泛的部门，特别是对于油田、矿山、海岛、偏远地区等地广人稀地域设施的数据采集，如石油采油机、电力设施、野外移动基站、灯塔、公路设施、农业等。这类应用同样因为节省大量人员和资源投入而有效减少碳排放。例如，数字油田的采油系统，通过对采油机安装的传感器能对油井的温度、压力，出油、注水以及井区环境进行适时检测并实现自动控制，不仅从前端机传送出大量感知到的数据，还能对油井运行状态进行遥控。改变了人工操作的繁杂流程，即节省了大量人力物力，又提高了采油效率。

　　(3) 对物质世界的管理智能化。物联网的应用更高的层次是智能管理。从物质世界获取的数据经过分析处理后要对被控制的终端和系统进行程序化的管理。管理流程引入辅助决策方法、专家系统、模拟仿真、智能识别等技术实现智能管理功能。管理智能化对大量庞杂的数据通过云计算或软件技术进行分析和模拟，最终得出智能化的解决方案并自动控制实施。智能管理提高了决策效率和决策的精准程度，避免大量资源的无效耗费和无用的功耗，从而达到节能减排的效果。比如智能交通中的动态汽车流量预测和行进路线规划;运用智能管理技术指挥城市交通流畅，指导每一辆车在交通繁忙时都能及时获得最佳行进路线，最大限度的减少路面行驶时间，从而减少了油耗和尾气排放量。

　　三、物联网助力低碳经济的主要领域

　　物联网的本质是信息技术应用泛在化。对于任何物体、在任何地点、在任何时间都可以用互联网的方式互联，纳入人类管理的范畴。物联网的泛在化性质为低碳经济发展提供了强有力的支撑作用。通过物联网在智能交通、智能电网、智能建筑、智能家居、智能环保、智能农业、移动电子商务等等多个方面应用，人类将能够借助物联网以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而助力低碳经济的发展。

　　1、智能交通—实现低碳出行

　　将物联网技术应用于交通系统，比较典型的应用是流量监测、不停车收费系统(ETC系统)、车辆监控、停车位和车联网等。

　　(1)交通流量监控，通过埋藏在城市主干道路口的成千上万个检测线圈，可以定时收集和感知区域内车辆的速度、车距、道路占有率等信息。从而为路口交通信号控制提供精确的输入信息。此外，通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。系统的自动工作大大减少了交管部门的人力投入，提高了道路通行能力。据研究，当道路不畅时，驾驶者需要频繁地踩油门又踩刹车，而每次加减速的燃油消耗是平常耗油的3倍。如果我们将平均车速由每小时20公里提高到30到 40公里，平均油耗可以降低20%-40%。

　　(2)不停车收费系统(即ETC系统)，就是车辆在通过收费站时，通过车载RFID标签实现车辆识别、信息写入(入口)并自动从预先绑定的IC储值卡或银行账户上扣除相应资金(出口)，是国际上正在研究开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。据测算，使用ETC通行高速公路收费道口时，单车油耗和尾气排放可以降低约50%，同时道口通行能力提升4—6倍。如果以一位车主每周使用ETC车道20次(入口和出口各10次)计算，每年可节省时间约14小时。同样以一位车主每周使用ETC车道20次计算，每年则可节油约15.3升。以上所有这些数据都是ETC实现低碳减排、绿色通行的最好证明。

　　(3)智能停车位管理系统。根据IBM的估算，在美国洛杉矶的一个普通美国社区，居民每天上下班都要找车位，每年全市车辆为此所绕行的道路可以绕地球38圈，由此可想所耗费的汽油和能源是多么巨大，而物联网则能很好地解决这一问题。利用传感网技术对停车场车位进行动态监控，每停进一辆车，停车场内的传感器通过超声波、摄像或者地感震动方式将车位占用信息及时反馈到公共停车智能管理平台，显示当前的停车位数量。市民可以通过手机或电脑实时了解目的地车位情况，选择出行方式和地点，从而大大减少能耗和碳排放。中国电信已在东莞市有了相应的应用。

　　(4)车联网。车联网就是建立以车为节点的信息系统，利用物联网技术，将每辆汽车作为一个信息源，通过无线通信手段连接到网络中，进而实现对车辆和交通的智能管理。车联网包括车辆信息的获取、车辆信息的分发处理、车辆获得外部综合信息等三方面的应用。应用车联网可以实现多方面的收益：(1)交通管理部门以极低的成本真正实现车辆、道路的全国统一管理。所有车辆实时在线，无论是本地汽车驶到外地，还是外地汽车驶来本地，管理部门都可以在网络上获得所需的车辆信息;通过对路口路段汽车数量、车速等数据的分析，实时动态流量管理;(2)驾驶员可以通过车载智能终端实时收集路面车辆车况信息，对车行驶速度和路线进行调整。(3)4S店可随时了解车辆异常状态和位置，及时进行保养或抢修。

　　2、智能物流系统—流通环节的节能控制

　　据中国物流权威机构推算，我国物流成本占GDP的比重每降低1个百分点，则可以在货物运输、仓储方面节能降耗1000亿元以上，可以增加1300亿元左右的社会效益。中国电信开发的“物流E 通”服务平台，就是借助无线视频监控、RFID等物联网技术，实现车辆位置服务、视频监控、综合办公等功能，提高了物流管理的效率和效益。

　　3、智能楼宇—建筑节能新手段

　　建筑业是全球仅次于工业的第二大能源消耗产业。在建筑物中，可以采用更为智能的技术来监控照明、供暖和通风系统。仅就美国而言，此举可以将商用建筑行业每年的能源费用降低近30%。而在全球，智能化建筑每年可减少16.8亿吨碳排放。

　　智能楼宇应用项目，就是通过物联网智能网关将通信与传感控制网融合起来，可以把楼宇类能耗、自来水、废弃排放、污水排放等各类数据汇聚起来，传输到综合应用平台上做分析和统计，进行节能减排的分析判断，从而提出优化能耗的建议和控制，使得楼宇的能耗能够显著降低，最多的情况下能降低20%。

　　4、智能电网—提高电能效率

　　目前约有30%的电能在传输过程中损耗。如果采用信息通信技术加强对电网的监控管理，有望大大减少传输中损耗的电能。2009年2月，新一届美国政府将智能电网项目作为其绿色经济振兴计划的关键性支柱之一。研究数据显示，现代化的数字电网将使美国能耗降低10%，室气体排放量减少25%，并节省800亿美元新建电厂的费用。中国也在研究制定智能电网发展规划。

　　电信运营商开发的基于物联网的“智能电网”应用主要体现在居民远程抄表、大用户负控、台区监控等。居民小区抄表是指通过抄表集中器和采集器，将若干小区电表集中一处，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能电表，通过远程传输，实时的监测专变的工作状态和用电量。台区监控则是电力局通过智能仪表和远程传输手段，远程实时的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、是否偷漏电等数据监测。

　　5、智能农业—降低农业生产能耗

　　物联网在农业上的应用目前主要体现在温室大棚管理、农机具管理、粮食仓储、水利灌溉和农产品溯源等方面。其中温室大棚管理成为当前最大亮点。

　　作为农业高产重要手段，大棚种植、大棚养殖以其前所未有的趋势在全国得以蓬勃发展。在温室大棚生产、管理过程中，农民需要通过采用综合环境控制策略，实时了解农产品的生长状态，创造和季节无关的农作物生长适宜环境，从而实现农作物高效、优质、低耗的工业化生产方式。中国电信与黑龙江农垦局共同推出“智能大棚应用”，通过实时采集温室内温度、湿度、光照、土壤含水量等环境参数，实现对设施农业综合生态信息自动感知。同时通过布置视频传感器可以实时采集到大棚内的视频信号。在采集数据的同时，通过部署无线控制器，实现了围绕农业示范应用的远程功能控制功能，包括控制风机、天窗、遮阳布、外遮阳、水帘、灌溉设施等。目前该系统已经应用于黑龙江建三江农场。农民运用手机即可查看大棚作物生长状况，遥控通风、灌溉和微喷等操作都能随时随地掌控，为现代化大农业的精准作业做出贡献。减少了损耗、节约了劳动力。

　　6、智能环保—提高监管效率

　　“感知环境、智能环保”是物联网在环境保护领域应用的效果。智能环保是通过布设在水体、陆地、空气中的传感设施及太空中的卫星，对水体水源、大气、噪声、污染源、放射源、废弃物等重点环保监测对象的状态、参数、位置等进行多元化监测感知，并结合3G、宽带和软件技术实现对海量数据的传输、存储和数据挖掘，实现远程控制和智能管理。

　　中国电信的“环保e通”，已为环保部门提供对污染源、环境质量、核辐射等点源进行数据采集、视频监控，实现监测数据与监控视频的融合应用，提升环保监管能力，帮助政府监管部门实现减排目标。目前已在福建、湖北、宁夏、江西等18省应用。

　　7、防灾减灾—预防灾害减少损失

　　近年来山洪泥石流、滑坡等地质灾害频发。为尽可能减少突发性地质灾害造成的人民生命和财产损失，更好的服务于国家防灾减灾工作，中国电信与合作伙伴共同开发了基于物联网的地质/山洪灾害监测预警系统，通过有线、无线网络结合传感器网络，对降雨量、水库闸坝水位等进行远程实时监测，结合气象、水文和国土信息，提供警戒值预警预报，提供灾前预警、救灾中的安全保障和灾后的研究分析服务。

　　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，并在2009、2010年汛期中发挥了重大作用，为湖南、四川、陕西等地地质灾害管理部门提供了快速及时的第一手数据，为政府组织人员转移和减少损失提供了准确依据。2009年7月25日湖南怀化市暴发千年一遇特大山洪灾害，地处怀化市的洪江市与洪江区在地理位置上紧密相连，同为县级单位。在这场洪灾中都遭受了暴雨的侵袭。应用了山洪监测预警系统的洪江市群众提前转移，无一伤亡，而没有使用这套系统的洪江区出现了人员伤亡，损失惨重。

　　8、绿色网络—通信过程中的节能

　　发展绿色网络是通信业自身的任务。前面提到，ICT行业的碳排放量已经占到全世界排放量的2%，相当于全世界航空运输业的碳排放量，也相当于汽车二氧化碳排放量的1/4，而且今后几年ICT能耗将年增5%，因此其本身的节能减排任务也十分艰巨。运用物联网技术也能很好的解决这一问题。比如2009年我国通信行业耗电量达到290亿度，其中通信基站耗电量已占45%，成为未来节能降耗首要部分。运用传感器技术对机房内温、湿度、压力、烟雾等情况进行实时监测，自动控制实现智能化通风、换热，可实现有效节能。

　　9、低碳生活—百姓生活中的节能

　　在个人生活和家庭生活中，应用物联网的RFID和传感器技术也能开发广泛的低碳应用。例如目前发展迅速的手机移动支付、手机二维码、家庭网关等应用。

　　将RFID芯片与手机SIM/UIM卡结合开发的“手机一卡通”业务，突破了传统手机仅仅能在通信网络中使用的瓶颈，极大地扩展了手机使用的范围，成为真正意义上的互联网手机。这种手机与金融、公交、校园、民生等多个行业的RFID应用相结合，可替代传统的消费卡在超市、商场、餐饮、娱乐、加油站等场所进行刷卡消费;可作为一种特殊的市民卡乘坐公交、地铁，缴纳水费、电费，出入公园、图书馆等公共场所;可变成一张购物消费卡，在成千上万家联盟商户刷手机消费，更可以逐步实现全国乃至世界漫游，突破传统行业消费卡的地域限制。

　　手机二维码是将电子二维码技术应用于手机。按照一定的编码规则编写，像“马赛克”似的二维码背后蕴藏着丰富的信息。用手机的摄像头轻松一拍，“马赛克”立刻被解码成丰富的信息：拥有者、网址、材料情况、价格、促销信息、是否具备认证等，一应俱全，清楚明晰。二维码技术为我们的生活带来很多的便利。例如，电子电影票就是以短信方式把1条二维条码发送到你手机。当你进电影院时候，把这条二维条码的图片调出来在入口处的条码扫描仪上照一下，就可以入场看电影了。手机二维码的出现大大减少了实体物质，例如纸张、印刷品、包装物等的消耗，实现低碳生活。中国电信的“翼支付”已在这一领域开拓了许多新的应用。