第9章 物联网在智慧 城市中的应用 P1

本章核心要点 物联网与城市信息化 1 数字医疗 远程医疗 智能医疗 2 车联网与智能交通 3 智能电网 4 智能家居 5 P2

9.1 概述 “智能城市”理念，已经得到美国、欧盟、韩国、新加坡等发达国家的拥护，都已经发布了建设“智能城市”的相关规划和政策，一些城市已经或正在做了“智能城市”的建设。 无锡正在建设国内规模最大的的物联网研究中心 广东的“物联天下”信息产业园。 湖南省政协提案批示重视物联网，建设数字湖南。 成都率先建立无线城市。 智慧城市是指充分借助物联网、传感网，涉及到智能楼宇、智能家居、路网监控、智能医院、城市生命线管理、食品药品管理、票证管理、家庭护理、个人健康与数字生活等诸多领域。 20世纪90年代末，关注Supply Chain Management（供应链管理） P3 3

9.2 城市信息化 9.2.1 城市信息化的概念 概念1：城市信息化是指在国家统一规划和总体思路指导下，在城市管理、经济和社会生活各个方面应用信息技术，深入开发和广泛利用信息资源，加速实现城市现代化的进程。 概念2：城市信息化是在国家信息化发展总体思路的指导下，以城市为主体，在政治、经济、文化、科技、教育和社会生活各个领域广泛应用现代信息技术，不断完善城市信息服务功能，提高城市管理水平和运行效率，提高城市的生产力水平和竞争力，促进物质文明和精神文明建设，加快推进城市现代化的过程。城市信息化也是政府信息化、行业信息化、企业信息化和社会信息化在城市这一层面的缩影。 20世纪90年代末，关注Supply Chain Management（供应链管理） P4 4

概念3：城市信息化又称“数字城市”，是指通过建设宽带多媒体信息网络、搭建地理信息系统等基础设施平台，把整个城市的经济、政治和文化等方面的信息资源有机地整合起来，建立城市电子政府、电子商务企业、电子社区，并通过发展信息家电、远程教育、网上医疗，建立信息化社区。 城市信息化在城市管理、经济和社会生活各个方面应用信息技术，深入开发和广泛利用信息资源，加速实现城市现代化的进程。城市信息化涵盖电子政府、数字城市、电子商务、智能交通、智能建筑等众多领域。 20世纪90年代末，关注Supply Chain Management（供应链管理） P5 5

9.2.2 数字城市和智慧城市 “数字城市”的概念来源于“数字地球”，是数字地球的重要组成部分，是数字地球在城市的生产、生活等活动中，利用数字技术、信息技术和网络技术，将城市的人口、资源、环境、经济、社会等要素，以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以展现，本质上就是把城市的各种信息资源整合起来用于规划城市、预测城市、运营城市、监管城市。其关键技术是空间信息技术，其中核心又是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术，简称“3S”技术。 P6

“智慧城市”的概念来源于“智慧地球”，是智慧地球的缩影，是智慧地球在城市的体现形式。智慧城市就是让城市更聪明。 IBM在《智慧的城市在中国》白皮书 “智慧城市” ：“能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活”。 P7

智慧城市的特征： 更深入的智慧化 更全面的互联互通 更有效的交换共享 更协作的关联应用 P8

9.2.3数字城市、智慧城市与城市信息化的关系 起源不同 阶段不同 范围不同 “城市信息化”起源的早，“数字城市”更多的是强调要利用这个3S技术，智慧城市更多强调对社会的感知和智能管理 阶段不同 智慧城市是城市信息化的3.0（信息港是1.0，数字城市是2.0），是基于数字城市（网络城市）之上 范围不同 “数字城市”重点强调的是基于空间信息技术的城市规划建设与管理，也可以说“数字城市”是“城市信息化”的组成部分。 P9

9.3 物联网在智能医疗的应用 9.3.1数字医疗、远程医疗和智能医疗 1. 数字医疗 所谓数字医疗是把现代计算机技术、信息技术应用于整个医疗过程的一种新型的现代化医疗方式，是公共医疗的发展方向和管理目标。 数字医疗系统主要包括三大部分： （1）医院信息管理系统（Hospital Information System，HIS） （2）医学图像的存档和通讯系统（Picture Archiving and Communication System， PACS） （3）放射科信息系统（Radiology Information System， RIS） P10

2. 远程医疗 远程医疗是指通过电子技术、计算机技术、通信技术与多媒体技术,同医疗技术相结合、通过数字、文字、语音、和图像资料远距离传送，实现医护人员与病人、专家与病人、专家与医护人员之间异地“面对面”的会诊。 物联网能够使医疗设备在移动性、连续性、实时性方面做到更好，以满足远程医疗门诊管理解决方案。可以用于及时监测相关诊断信息。 P11

3. 智能医疗 美国IBM公司在《智慧地球赢在中国》一文中提到了智慧医疗，其主要内容为： 经授权的医生能够随时翻查病人的病历、患史、治疗措施和保险明细，患者也可以自主选择更换医生或医院； 把信息仓库变成可分享的记录，整合并共享医疗信息和记录，以期构建一个综合的专业的医疗网络； 实时感知、处理和分析重大的医疗事件，从而快速、有效地做出响应； 支持乡镇医院和社区医院无缝地连接到中心医院，以便可以实时地获取专家建议、安排转诊和接受培训； 提升知识和过程处理能力，进一步推动临床创新和研究； 使从业医生能够搜索、分析和引用大量科学证据来支持他们的诊断。 P12

图9-1 物联网在人体健康方面 P13

9.3.2 IBM的智能医疗平台 IBM公司推出了基于SOA的医院信息整合平台mini-CHAS，该平台主要包括医院管理信息系统（HIS）、检验信息系统（LIS）、医学影像存储与传输系统（PACS）以及电子病历系统（EMR）等。 该平台为医务人员提供统一方便的信息访问环境，为医务管理人员提供丰富的决策支持视图，并为区域化临床信息共享提供标准化信息基础。 P14

图9-2 IBM的mini-CHAS整体架构图 P15

9.3.3 物联网技术与医疗信息化 1. 医疗设备与药品防伪。 2. 全程实时监控。 3. 医疗垃圾信息管理。 4. 数字化医院。 5. 病患信息管理。 6. 医疗急救管理。 7. 药品存储。 8. 血液信息管理。 9. 药品制剂防误。 10. 医疗器械与药品追溯。 11. 信息共享互联。 12. 新生儿防盗系统。 13. 报警系统。 P16

作为物联网发展的排头兵，射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)成为了最为关注的技术。 应用RFID技术，在每种药品上贴上RFID标签，该标签的内容包含了从药品的研发生产到销售使用的各环节的信息，用户通过手持阅读器靠近标签便可轻松读取上面的信息，从而可以是用户更加放心的服用药品，免除了假冒伪劣药物的担心。 P17

图9-3 RFID在医疗系统中的应用 P18

9.4 物联网在智能交通的应用 9.4.1 智能交通 智能交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。简单来说，就是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化，更加安全、节能、高效率。 智能交通在我国主要应用于三大领域： 公路交通信息化 城市道路交通管理服务信息化 城市公交信息化 P19

一般来说，智能交通系统包括车辆控制系统、交通监控系统、运营车辆高度管理系统和旅行信息系统组成。 9.4.2 智能交通系统 所谓智能交通系统（Intelligent Transportion System，简称ITS），是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个运输管理体系，使人、车、路密切配合，从而建立起一种在大范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。 一般来说，智能交通系统包括车辆控制系统、交通监控系统、运营车辆高度管理系统和旅行信息系统组成。 P20

9.4.3 车联网 车联网就是要综合现有的电子信息技术，将每一辆汽车作为一个信息源，通过无线通信手段连接到网络中，进而实现对全国范围内车辆的统一管理。 物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。 车联网技术是物联网技术与产业发展的重要组成部分。 它利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，可以实现对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，提高交通效率和交通安全。 P21

图9-6 车联网的示意图 P22

9.4.4 物联网技术在智能交通领域的应用实例 （1）先进的交通信息服务系统(ATIS) 图9-7 先进的交通信息服务系统 P23

（2）先进的交通管理系统(ATMS) 图9-8 先进的交通管理系统(ATMS) P24

（3）先进的公共交通系统(APTS) （4）先进的车辆控制系统(AVCS) （5）货运管理系统 （6）电子收费系统(ETC) （7）紧急救援系统(EMS) P25

9.5 物联网在智能电网的应用 9.5.1智能电网的概念 （1）美国电力科学研究院对智能电网的定义 美国电力科学研究院将智能电网定义为一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。 P26

图9-11 美国电力科学研究院智能电网定义 P27

（2）IBM对智能电网的定义 数字化程度高，内含各种智能的传感器、电力设备、控制系统、应用系统等； 基于一个统一的信息平台，能够自动完成数据和应用的整合，增强和扩大电网的可观性和可控性； 基于商业智能分析系统，具有辅助决策支持的数据分析能力，即依据已有的电网运行数据和设备状况进行相关分析，来优化运行和管理。 P28

（3）西门子对智能电网的定义 灵活性：组建一个自我平衡，自我监视的电网，将人工干预减少到最低程度。 可接入性：可接受任何能源（煤，太阳能，风能）并将其转化为最终用户的使用（供热，照明，热水），将对环境的累计影响减到最小。 可靠性：可以感知系统的某一部分过负荷，可控制潮流改变走向以减少过负荷并防止潜在的停运的发生。 盈利性：使得电力消费者和电力公司之间的实时通信成为可能，可以基于环境和价格的优惠优化消费者对电能使用。 P29

总的来说，智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2

图9-12 智能电网的概念模型 P31

9.5.2智能电网的特征 1. 智能电网是自愈电网 2. 智能电网激励和包容用户 3. 智能电网具有抵御攻击的能力 4. 智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量 5. 智能电网容许各种不同类型发电和储能系统接入 6. 智能电网会促使电力市场蓬勃发展 7. 智能电网使运行更加高效 8. 智能电网高速通信在线监测 P32

物联网的相应技术和产品将广泛用于电力系统的发、输、变、配、用环节，并伴随电力物资智能电网的发展，产生巨大的经济和社会效益。 9.5.3物联网技术与智能电网 物联网的相应技术和产品将广泛用于电力系统的发、输、变、配、用环节，并伴随电力物资智能电网的发展，产生巨大的经济和社会效益。 发展物联网就要先关注智能电网，智能化是物联网和智能电网的最核心元素，传感网作为智能电网信息感知末梢不可或缺的基础环节，在智能电网中有着广阔的发展前景。 全方位提高智能电网的信息感知深度、广度，为实现电力系统智能化以及“信息流、业务流、电力流的高度融合”提供基础数据支持。 P33

图9-13 物联网在智能电网各个环节的应用 P34 ① 发电 移动通信网络 供电企业 变电站 ② 输电 ③ 变电 ④ 配电 ⑤ 用电 输电环节: 线路监控、视频监控… ① 发电 移动通信网络 供电企业 Portal CRM 变电站 配电环节: 配网自动化、设备监控… 变电环节: 设备巡检、视频监控… 用电环节: 远程抄表、客户关怀… ② 输电 ③ 变电 ④ 配电 ⑤ 用电 ⑥ 调度 图9-13 物联网在智能电网各个环节的应用 P34

9.6 物联网在智能家居的应用 9.6.1智能家居的概念 智能家居(SmartHome)，或称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。 智能家居还可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、节能。 P35

智能家居系统包含的主要子系统有：中央控制系统、家庭安防系统、家居设备系统、家庭环境控制系统、家庭娱乐系统、家庭健康系统、家庭通信系统等. 9.6.2智能家居系统 智能家居系统包含的主要子系统有：中央控制系统、家庭安防系统、家居设备系统、家庭环境控制系统、家庭娱乐系统、家庭健康系统、家庭通信系统等. 以上子系统的实现均是以物联网技术的成熟发展为基础和前提的. P36

图9-14 智能家居系统 P37

物联网在促进智能家居应用的相关领域主要的应用集中在智能家电、智能抄表、智能安防、智能医疗和教育等领域。 9.6.3物联网技术与智能家居 物联网的发展也为智能家居引入了新的概念及发展空间，智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。物联网为家居智能化提供了技术条件，使智能家居成为可能。智能家居是物联网技术应用生活的具体表现，使一个抽象概念转变成现实应用。 物联网在促进智能家居应用的相关领域主要的应用集中在智能家电、智能抄表、智能安防、智能医疗和教育等领域。 P38

思考题 习题 什么是城市信息化？ 数字城市、智慧城市和城市信息化的关系？ 智慧城市有哪些特征？ 什么是医疗信息化？ 什么是数字医疗？远程医疗、智能医疗？ 物联网在医疗领域有哪些应用？ 什么是智能交通？ 智能交通系统包括哪些组成部分？ 什么是车联网？ 物联网在交通领域的应用有哪些？ 智能电网的特征是什么？ 物联网在智能电网领域的应用有哪些？ 什么是智能家居？ 智能家居中应用了哪些物联网技术？ P39