淺談物聯網在武漢“兩型社會”低碳建設中的應用

摘 要 低碳建設在于能源利用效率的提高、清潔能源結構的創建和碳排放的減少，是一場涉及生產模式、生活方式、價值觀念和國家權益的全球性革命，也是武漢“兩型社會”建設的重大項目。物聯網作為一個以應用為驅動的新興技術，在各領域的低碳建設中都能發揮極大的作用。本文主要站在應用角度淺談如何在武漢“兩型社會”低碳建設中深入應用物聯網技術。

關鍵詞 物聯網 低碳建設

中圖分類號：F062.9 文獻標識碼：A

物聯網被稱為是繼計算機、互聯網和移動通信之后世界信息產業的又一次浪潮。物聯網技術不僅能提高經濟效益，還能大大節約成本，可以為資源節約型、環境友好型的低碳經濟發展提供強有力的技術支持。物聯網是實現物物相連的智能化網絡，使人類對客觀世界具有更透徹的感知能力、更全面的認識能力、更智慧的處理能力，例如建立環境物聯網可以準確及時提供環境問題決策依據，提高污染防治信息化監管水平，解決環境治理和低碳發展中的諸多問題。武漢城市圈“兩型社會”建設啟動三年多以來成果豐碩，“十二五”時期將是武漢城市圈“兩型社會”試驗深入推進、重點突破的階段，深入物聯網的應用將對“兩型社會”的低碳建設起到舉足輕重的作用。

一、“兩型社會”低碳建設中的物聯網基本內涵

（一）對物聯網的認識。

從概念上講，物聯網是互聯網的延伸與擴展，能進一步實現人與物、物與物的融合，物聯網是在互聯網的基礎上，利用射頻標簽與無線傳感器網絡技術構建的一個覆蓋世界上所有人與物的網絡信息系統。我們知道，互聯網有很多種網絡服務功能，例如E-mail、FTP、Web等，學校的校園信息服務系統、企業的電子商務系統、政府部門的電子政務系統都在互聯網中運行。同樣，隨著物聯網的廣泛應用，必然也會出現大量的物聯網應用系統，如服務于物流、醫學、環保、軍事等領域的物聯網應用系統。今年5月的通信展中，湖北移動以“智慧城市、數字湖北”為主題展示了湖北移動在移動物聯網方面的最新應用成果，例如通過手機就能遙控家里的電器、打開手機就能看武漢三鎮的交通等，讓我們感嘆物聯網的神奇力量。

（二）在“兩型社會”低碳建設中應用物聯網是必然趨勢。

20世紀以來，人類創造了前所未有的財富，加速了社會經濟的發展，同時也帶來了人口劇增、資源消耗過度、環境污染和生態惡化的問題。這些問題已經嚴重影響著人類的生存與發展，如何發展低碳經濟受到各國政府的高度重視。根據2006年的有關統計數據，我國GDP占世界的5.5%，而能源消耗占世界的15%，于是朝著資源節約型、環境友好型的低碳經濟發展道路轉型是必然選擇。數字環保、智能城市、智慧地球等概念也在這樣一個大的背景下產生了。同時在國內外，物聯網在低碳建設方面的應用也有十分成功的案例。例如在日本，2008年東京大學實施了“綠色東京大學計劃”，這個計劃是利用了傳感器等先進的元器件及互聯網平臺，將建筑內的空調、照明、電源、監控、安全設施等子系統聯網，形成兼容性系統綜合數據并進行智能分析，對電能控制和消耗進行動態、有效的配置和管理。實踐證明，傳感技術和智能技術的應用大大減少了電能消耗，物聯網技術的采用為東京大學樹立了低碳節能的藍本。

二、武漢“兩型社會”應用物聯網推動低碳建設發展方式探討

與傳統的有線網絡方式相比，物聯網的無線傳感器網絡具有很多優勢。其一，物聯網可以通過對物聯網上每個“物”的數據的采集和獲取并經過網絡傳輸，不僅能豐富觀察手段而且節約人力物力。其二，物聯網對物體控制遠程化，根據感知數據控制遠程系統，改變了繁雜的人工操作流程，不僅節約資源而且提高效率。其三，物聯網是對物質世界的智能化管理，其專家系統、決策系統、智能識別等技術可以實現智能管理功能，避免大量資源的無效耗用，從而達到節能減排的效果。

（一）應用物聯網檢測水質，提升大東湖生態水環境。

水污染使水環境質量惡化，飲用水源質量下降，威脅著人們的身體健康。武漢地處長江中游，境內江河縱橫，湖泊眾多。水資源豐富既是我市經濟社會發展的有利條件，也提出了保護水環境的重大任務。作為老工業基地，各類工業與大型企業密集在武漢市區，進入市區河段的排污數量大、企業治理達標工作難度大，從而導致河流污染嚴重。在陸地水體中，湖泊交換能力弱，污染物長期停留，很容易造成水質惡化和富營養化，一度引起東湖南湖成片死魚翻塘。居民飲用水源遭工業廢水污染，武漢市中心有7個自來水廠以長江為水源，4個以漢江為水源，兩江岸邊的污染影響沿岸水廠水質，飲用安全問題令人擔憂。同時，農田排水污染也很普遍。針對上述情況，應用物聯網通過對地表水水質的自動監測，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，及時掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況，預警預報重大或流域性水質污染事故，解決跨行政區域的水污染事故，監督總量控制落實情況。目前，物聯網在我國太湖環境監控系統中已有初步應用并取得成效。東湖作為武漢城區獨有的國家級風景區，加大治理力度，改善東湖水質，是武漢“兩型社會”建設的首要任務，應用物聯網技術建立大東湖水環境動態監測管理系統，提升大東湖水環境，充分利用自然水系形成城市水網的綠色地帶，可以讓市民坐擁湖光山色，充分感受自然寧靜。

（二）應用物聯網監測城市空氣，促進武漢邁向生態宜居城市。

空氣質量一向是老百姓重點關心的問題之一。武漢近年來大興土木搞基礎建設，幾千個工地全城“開花”，一系列工程集中上馬。工地附近 “一片狼藉”、在建工程“飛沙走石”，“晴天一身灰，雨天一身泥”，這是許多居住在工地附近的市民對大建設時期武漢市的共同感受。盡管這類建筑污染多個部門都在監管，卻一直難以制止。大氣環境污染不僅會衍生出溫室效應、酸雨，還會導致臭氧層破壞。這種由環境污染衍生的環境效應又具有滯后性，往往在污染發生時不易被察覺，然而一旦發生就后果嚴重，而物聯網可以廣泛應用于大氣環境監測中。我們可以在所需監測大氣環境質量的區域布設大量大氣環境監測無線傳感網絡。通過微型傳感器可以連續、自動采集大氣的溫度、氣壓、總可吸入顆粒、二氧化碳、二氧化硫或其他需要監測氣體含量等參數，充分做好防范措施。武漢自古以來因水而興、宜水而居。遠離陰霾，讓天更藍，深入物聯網應用，發展低碳經濟，建立生態宜居城市是必然選擇。

（三）應用物聯網緩解武漢交通壓力，構建低碳運輸體系。

武漢當前已經進入新一輪的交通大建設時期，路漫漫其修遠兮，交通擁堵可以說是武漢的陣痛。解決交通擁堵的傳統方式是增加容量（如新增高速公路和車道等），但在如今的大建設環境下，我們需要其他的解決方法。將物聯網運用到道路和汽車中無疑是可以實現的，例如，增設路邊傳感器、射頻標記和全球定位系統。通過隨處安置的傳感器可以獲取路況信息，幫助監控和控制交通流量，司機可以獲取實時的交通信息選擇最佳路線，乘坐公共交通的人可以通過手機查看下一班的市郊火車或地鐵上有多少空位。據計算，每次我們加減速的燃油消耗是平常耗油的三倍，如果道路暢通，我們將平時車速提高到每小時30到40公里，平均油耗可以減少20%到40%。這樣不僅可以大幅降低碳排放量和各種污染物排放，還可以減少能源消耗。在“十二五”期間武漢將重點推進交通節能減排工程，完善城市路網，減少擁堵隱患，進一步提高能源利用效率，控制能源消費總量。只有結合物聯網應用構建低碳交通運輸體系，才是擁有978萬人口的武漢城市交通的“暢通之路”、“綠色之路”、“未來之路”。

（四）應用物聯網建智慧家庭，提高市民綠色生活品質。

在歐美、澳大利亞、日本、韓國等國家，智慧家庭已經走進了很多家庭，它是充分應用布線技術、網絡通信技術、傳感器材、安全防范技術、自動控制技術等將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，具有安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。在我國，它也離普通老百姓生活越來越近。11月武漢舉辦的光博會向人們充分展示了物聯網智慧家庭的獨特魅力。進房之前，一個LED屏幕顯示著社區的公告以及其他鄰居給你的留言。房間里，在一臺數字終端上，可以隨意操控燈光、空調等電器，并有夜間、白天、出行、活動等多模式選擇，實現最佳節能。手機可遙控家電，在下班路上遠程指揮廚房里的電飯煲做飯，燉鍋煮湯，跨進家門洗個手就能吃上熱騰騰的飯菜。臥室里，小孩通過可讀寫的投影儀，能與老師在線交流。便攜式的醫療儀器，上面實時監控著你的血壓、體溫等數據，社區的診所將根據數據向你發出健康提醒。如此安全、健康、便捷、快樂的生活對我們來說也不是遙遙不可及，據介紹，該項目集成了社區管理、物業管理、第三方商務服務等，目前已在光谷兩個社區試點，未來幾年若在全市推行將大大提高武漢市民的綠色生活品質。

三、武漢“兩型社會”物聯網發展存在的問題

物聯網和互聯網一樣，都是一把“雙刃劍”，它在改變我們的生活方式、企業的商業模式的同時，也給我們的日常生活和生產帶來了威脅。首先是安全問題。在物聯網時代，人們期望把所有的日常事務交給人工智能去處理，但物聯網本質上和互聯網一樣并非無懈可擊，仍然可能會面臨黑客、病毒的襲擊和網絡壟斷等威脅。在市場價值更大的物聯網上，為了牟取利益一些非法操作不僅可能會侵犯隱私涉及個人安全，還可能威脅到企業安全甚至國家安全，必須引起高度重視。傳統的網絡中，網絡層的安全和業務層的安全是相互獨立的，而物聯網的特殊安全問題很大一部分由于現有移動網絡基礎上集成了感知和應用平臺帶來的，移動網絡中的認證機制、加密機制等大部分機制仍然可以適用于物聯網并能夠提供一定的安全性。但必須承認，很多不確定因素依然存在，完善物聯網的相關政策和法規，建立獨立的物聯網組織對物聯網技術和設備進行及時的監管和協調才能為物聯網的發展營造一個良好的環境。其次是物聯網高成本問題。物聯網作為21世紀推進人類生產與生活智能化的新技術，面對潛在的廣闊需求市場，初期投入是很大的。據悉，在武漢 “智慧城市”2010-2011的一期建設中就要投入20—30億，剛剛啟動的“云計算”產業行動也需要500億的資金投入，如此龐大的資金需求也考驗著物聯網的發展前景。國內物聯網技術相對于國外滯后，幾乎所有的標簽芯片現在都依賴于進口，如果這塊成本降不下來，國內的標簽制造商也只能眼睜睜看著那么大的市場望洋興嘆。因此，政府應給予必要的扶持來支持物聯網的推廣和應用，從而提高國內技術水平，走在世界物聯網發展的前列。最后還有技術標準問題。目前，物聯網的標準仍不統一。僅整個物聯網網絡的標準方面，就有三個標準組織，我國目前主要參與ISO和IEO的聯合組。一般說來，誰掌握了物聯網標準，誰就掌握了物聯網的主動權。如果標準不統一，必然會阻礙物聯網的發展，這也是未來物聯網推廣應用有待解決的瓶頸問題，做好物聯網頂層設計，完善物聯網標準體系建設就顯得格外重要。

物聯網是一場新技術的革命，推進武漢“兩型社會”低碳建設是貫徹落實科學發展觀的具體表現，在武漢“兩型社會”低碳建設中應用物聯網技術，讓我們看到光明前景的同時也帶來了考驗。面對新機遇新技術，我們只有一個選擇，那就是：敢于試探、敢于超越、敢于突破，推動武漢新一輪大發展！□

（作者：中共武漢市委黨校信息中心講師）

參考文獻：

[1]吳功宜.智慧的物聯網：感知中國和世界的技術.機械工業出版社，2010.

[2]李向文.物聯網概論：物聯網框架及產業鏈藍圖，中國物資出版社，2011.