2010兩個熱點話題：物聯網、低碳經濟

2009年以來，在經濟和信息技術兩個不同的領域產生了兩個熱點話題，引起人們普遍的關注，一是低碳經濟，二是物聯網。雖然是不同的領域，兩者卻有着必然的聯繫。物聯網作爲信息化的一種新的技術手段，可以通過對物質世界的感知和智能管理、發揮降低能耗、節約資源和提高效率的作用，因而成爲發展低碳經濟的得利工具。

　　一、中國發展低碳經濟面臨的形勢

　　低碳（low carbon）是指較低的溫室氣體（二氧化碳爲主）排放。而低碳經濟是指在可持續發展理念指導下，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，儘可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。低碳經濟的實質是實現低能耗、低污染、低排放的經濟發展模式，已經成爲發達國家在後工業化時代關注可持續發展的共同選擇。美歐日等發達國家都相繼通過法案，提出減排的國家目標和管理措施。聯合國也確定2008年“世界環境日”的主題爲“轉變傳統觀念, 推行低碳經濟”，並在2008、2009 連續召開世界氣候大會，謀求世界各國在發展低碳經濟上的共識。

　　我國是發展中大國，經濟發展過分依賴化石能源資源的消耗，導致碳排放總量不斷增加、環境污染日益加重等問題，已經嚴重影響到經濟增長的質量效益和發展的可持續性。因此我國發展低碳經濟更顯得十分必要。在2009年12月18日，新中國政府在哥本哈根會議上第一次對全世界公開承諾量化減排指標，決定到2020年單位國內生產總值溫室氣體排放比2005年下降40%—45%。要實現這一艱鉅目標必須藉助於新的技術手段和創新管理方式。中國電信做爲一個負責任的國有通信企業，積極採取措施，一方面在本企業開展節能降耗；另一方面，利用通信網絡的能力和信息技術的創新，與相關行業合作不斷探索，充分發揮信息技術特別是物聯網在低碳經濟中的作用。

　　二、物聯網技術在低碳經濟中發揮着重要作用

　　物聯網是指利用二維碼、RFID、各類傳感器等設備，通過互聯網等各類異構網絡及其聯網，獲取無處不在的現實世界的信息，實現機器與機器之間、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，最終實現智能ICT基礎設施與物理基礎設施的全面融合。物聯網推動低碳經濟主要體現在三個方面：一是物質世界的信息數字化；二是對物體控制的遠程化；三是對物質世界的管理智能化。

　　（1） 物質世界的信息數字化。這包括對信息和數據的採集獲取，然後通過數模轉換技術將物質世界豐富多彩的信息轉變成爲可以電子傳輸的“0”、“1”信號，最後通過有線/無線網絡將數字信號進行傳送與存儲等過程。通過傳感器、RFID等物聯網技術可以實現隨時隨地獲取信息，極大地豐富了人們觀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網應用，通過將在山體上安裝傳感器和通信模塊，可以把山體發生物理位移變動的狀態數據及時準確的傳送到國土或災害管理部門主機上，然後進行數據的統計分析和對比，從而對滑坡自然現象進行預報和採取應對措施。而傳統的檢測方法則是派車派專人上山收集數據，由於受到環境和人的行爲限制取樣範圍有限，即增加經濟投入和能耗，又不準確及時。物聯網所能提供的對物質世界的信息數字化過程不僅擴展了人類對自然界的認識和管理，同時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。物聯網技術藉助互聯網和現代通信網的泛在化實現對物體的控制可跨地域達到任何有需求的地方。這包括後臺計算機系統與前端數字終端的雙向互動、遠程通信、自動控制等技術的融合和應用。遠程控制是數據採集之後的後續措施，即在被檢測目標相關數據送到計算中心後，經自動或人工指令，通過遠程通信的方式對終端發出指令，實現打開、關閉或自動修復等功能。遠程控制類的應用更能體現節能減排的功效，更適用於點多面廣、資產分佈廣泛的部門，特別是對於油田、礦山、海島、偏遠地區等地廣人稀地域設施的數據採集，如石油採油機、電力設施、野外移動基站、燈塔、公路設施、農業等。這類應用同樣因爲節省大量人員和資源投入而有效減少碳排放。例如，數字油田的採油系統，通過對採油機安裝的傳感器能對油井的溫度、壓力，出油、注水以及井區環境進行適時檢測並實現自動控制，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進行遙控。改變了人工操作的繁雜流程，即節省了大量人力物力，又提高了採油效率。

　　（3） 對物質世界的管理智能化。物聯網的應用更高的層次是智能管理。從物質世界獲取的數據經過分析處理後要對被控制的終端和系統進行程序化的管理。管理流程引入輔助決策方法、專家系統、模擬仿真、智能識別等技術實現智能管理功能。管理智能化對大量龐雜的數據通過雲計算或軟件技術進行分析和模擬，最終得出智能化的解決方案並自動控制實施。智能管理提高了決策效率和決策的精準程度，避免大量資源的無效耗費和無用的功耗，從而達到節能減排的效果。比如智能交通中的動態汽車流量預測和行進路線規劃；運用智能管理技術指揮城市交通流暢，指導每一輛車在交通繁忙時都能及時獲得最佳行進路線，最大限度的減少路面行駛時間，從而減少了油耗和尾氣排放量。

　　三、物聯網助力低碳經濟的主要領域

　　物聯網的本質是信息技術應用泛在化。對於任何物體、在任何地點、在任何時間都可以用互聯網的方式互聯，納入人類管理的範疇。物聯網的泛在化性質爲低碳經濟發展提供了強有力的支撐作用。通過物聯網在智能交通、智能電網、智能建築、智能家居、智能環保、智能農業、移動電子商務等等多個方面應用，人類將能夠藉助物聯網以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而助力低碳經濟的發展。

　　1、智能交通—實現低碳出行

　　將物聯網技術應用於交通系統，比較典型的應用是流量監測、不停車收費系統（ETC系統）、車輛監控、停車位和車聯網等。

　　（1）交通流量監控，通過埋藏在城市主幹道路口的成千上萬個檢測線圈，可以定時收集和感知區域內車輛的速度、車距、道路佔有率等信息。從而爲路口交通信號控制提供精確的輸入信息。此外，通過給終端節點安裝溫溼度、光照度、氣體檢測等多種傳感器，還可以進行路面狀況、能見度、車輛尾氣污染等檢測。系統的自動工作大大減少了交管部門的人力投入，提高了道路通行能力。據研究，當道路不暢時，駕駛者需要頻繁地踩油門又踩剎車，而每次加減速的燃油消耗是平常耗油的3倍。如果我們將平均車速由每小時20公里提高到30到 40公里，平均油耗可以降低20%-40%。

　　（2）不停車收費系統（即ETC系統），就是車輛在通過收費站時，通過車載RFID標籤實現車輛識別、信息寫入（入口）並自動從預先綁定的IC儲值卡或銀行賬戶上扣除相應資金（出口），是國際上正在研究開發並推廣普及的一種用於道路、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，單車油耗和尾氣排放可以降低約50%，同時道口通行能力提升4—6倍。如果以一位車主每週使用ETC車道20次（入口和出口各10次）計算，每年可節省時間約14小時。同樣以一位車主每週使用ETC車道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實現低碳減排、綠色通行的最好證明。

　　（3）智能停車位管理系統。根據IBM的估算，在美國洛杉磯的一個普通美國社區，居民每天上下班都要找車位，每年全市車輛爲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麼巨大，而物聯網則能很好地解決這一問題。利用傳感網技術對停車場車位進行動態監控，每停進一輛車，停車場內的傳感器通過超聲波、攝像或者地感震動方式將車位佔用信息及時反饋到公共停車智能管理平臺，顯示當前的停車位數量。市民可以通過手機或電腦實時瞭解目的地車位情況，選擇出行方式和地點，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）車聯網。車聯網就是建立以車爲節點的信息系統，利用物聯網技術，將每輛汽車作爲一個信息源，通過無線通信手段連接到網絡中，進而實現對車輛和交通的智能管理。車聯網包括車輛信息的獲取、車輛信息的分發處理、車輛獲得外部綜合信息等三方面的應用。應用車聯網可以實現多方面的收益：（1）交通管理部門以極低的成本真正實現車輛、道路的全國統一管理。所有車輛實時在線，無論是本地汽車駛到外地，還是外地汽車駛來本地，管理部門都可以在網絡上獲得所需的車輛信息；通過對路口路段汽車數量、車速等數據的分析，實時動態流量管理；（2）駕駛員可以通過車載智能終端實時收集路面車輛車況信息，對車行駛速度和路線進行調整。（3）4S店可隨時瞭解車輛異常狀態和位置，及時進行保養或搶修。

　　2、智能物流系統—流通環節的節能控制

　　據中國物流權威機構推算，我國物流成本佔GDP的比重每降低1個百分點，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1300億元左右的社會效益。中國電信開發的“物流E 通”服務平臺，就是藉助無線視頻監控、RFID等物聯網技術，實現車輛位置服務、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—建築節能新手段

　　建築業是全球僅次於工業的第二大能源消耗產業。在建築物中，可以採用更爲智能的技術來監控照明、供暖和通風系統。僅就美國而言，此舉可以將商用建築行業每年的能源費用降低近30%。而在全球，智能化建築每年可減少16.8億噸碳排放。

　　智能樓宇應用項目，就是通過物聯網智能網關將通信與傳感控制網融合起來，可以把樓宇類能耗、自來水、廢棄排放、污水排放等各類數據匯聚起來，傳輸到綜合應用平臺上做分析和統計，進行節能減排的分析判斷，從而提出優化能耗的建議和控制，使得樓宇的能耗能夠顯著降低，最多的情況下能降低20%。

　　4、智能電網—提高電能效率

　　目前約有30%的電能在傳輸過程中損耗。如果採用信息通信技術加強對電網的監控管理，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項目作爲其綠色經濟振興計劃的關鍵性支柱之一。研究數據顯示，現代化的數字電網將使美國能耗降低10％，室氣體排放量減少25％，並節省800億美元新建電廠的費用。中國也在研究制定智能電網發展規劃。

　　電信運營商開發的基於物聯網的“智能電網”應用主要體現在居民遠程抄表、大用戶負控、臺區監控等。居民小區抄表是指通過抄表集中器和採集器，將若干小區電錶集中一處，統一上報給主站系統平臺，監測小區居民電能表數據；大用戶負控是指使用智能電錶，通過遠程傳輸，實時的監測專變的工作狀態和用電量。臺區監控則是電力局通過智能儀表和遠程傳輸手段，遠程實時的監測臺變的工作狀態的系統平臺。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—降低農業生產能耗

　　物聯網在農業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、水利灌溉和農產品溯源等方面。其中溫室大棚管理成爲當前最大亮點。

　　作爲農業高產重要手段，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展。在溫室大棚生產、管理過程中，農民需要通過採用綜合環境控制策略，實時瞭解農產品的生長狀態，創造和季節無關的農作物生長適宜環境，從而實現農作物高效、優質、低耗的工業化生產方式。中國電信與黑龍江農墾局共同推出“智能大棚應用”，通過實時採集溫室內溫度、溼度、光照、土壤含水量等環境參數，實現對設施農業綜合生態信息自動感知。同時通過佈置視頻傳感器可以實時採集到大棚內的視頻信號。在採集數據的同時，通過部署無線控制器，實現了圍繞農業示範應用的遠程功能控制功能，包括控制風機、天窗、遮陽布、外遮陽、水簾、灌溉設施等。目前該系統已經應用於黑龍江建三江農場。農民運用手機即可查看大棚作物生長狀況，遙控通風、灌溉和微噴等操作都能隨時隨地掌控，爲現代化大農業的精準作業做出貢獻。減少了損耗、節約了勞動力。

　　6、智能環保—提高監管效率

　　“感知環境、智能環保”是物聯網在環境保護領域應用的效果。智能環保是通過佈設在水體、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、廢棄物等重點環保監測對象的狀態、參數、位置等進行多元化監測感知，並結合3G、寬帶和軟件技術實現對海量數據的傳輸、存儲和數據挖掘，實現遠程控制和智能管理。

　　中國電信的“環保e通”，已爲環保部門提供對污染源、環境質量、核輻射等點源進行數據採集、視頻監控，實現監測數據與監控視頻的融合應用，提升環保監管能力，幫助政府監管部門實現減排目標。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

　　近年來山洪泥石流、滑坡等地質災害頻發。爲儘可能減少突發性地質災害造成的人民生命和財產損失，更好的服務於國家防災減災工作，中國電信與合作伙伴共同開發了基於物聯網的地質/山洪災害監測預警系統，通過有線、無線網絡結合傳感器網絡，對降雨量、水庫閘壩水位等進行遠程實時監測，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後的研究分析服務。

　　目前該系統已經服務於國土資源部地質災害專業監測部門，並在2009、2010年汛期中發揮了重大作用，爲湖南、四川、陝西等地地質災害管理部門提供了快速及時的第一手數據，爲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，同爲縣級單位。在這場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羣衆提前轉移，無一傷亡，而沒有使用這套系統的洪江區出現了人員傷亡，損失慘重。

　　8、綠色網絡—通信過程中的節能

　　發展綠色網絡是通信業自身的任務。前面提到，ICT行業的碳排放量已經佔到全世界排放量的2%，相當於全世界航空運輸業的碳排放量，也相當於汽車二氧化碳排放量的1/4，而且今後幾年ICT能耗將年增5%，因此其本身的節能減排任務也十分艱鉅。運用物聯網技術也能很好的解決這一問題。比如2009年我國通信行業耗電量達到290億度，其中通信基站耗電量已佔45%，成爲未來節能降耗首要部分。運用傳感器技術對機房內溫、溼度、壓力、煙霧等情況進行實時監測，自動控制實現智能化通風、換熱，可實現有效節能。

　　9、低碳生活—百姓生活中的節能

　　在個人生活和家庭生活中，應用物聯網的RFID和傳感器技術也能開發廣泛的低碳應用。例如目前發展迅速的手機移動支付、手機二維碼、家庭網關等應用。

　　將RFID芯片與手機SIM/UIM卡結合開發的“手機一卡通”業務，突破了傳統手機僅僅能在通信網絡中使用的瓶頸，極大地擴展了手機使用的範圍，成爲真正意義上的互聯網手機。這種手機與金融、公交、校園、民生等多個行業的RFID應用相結合，可替代傳統的消費卡在超市、商場、餐飲、娛樂、加油站等場所進行刷卡消費；可作爲一種特殊的市民卡乘坐公交、地鐵，繳納水費、電費，出入公園、圖書館等公共場所；可變成一張購物消費卡，在成千上萬家聯盟商戶刷手機消費，更可以逐步實現全國乃至世界漫遊，突破傳統行業消費卡的地域限制。

　　手機二維碼是將電子二維碼技術應用於手機。按照一定的編碼規則編寫，像“馬賽克”似的二維碼背後蘊藏着豐富的信息。用手機的攝像頭輕鬆一拍，“馬賽克”立刻被解碼成豐富的信息：擁有者、網址、材料情況、價格、促銷信息、是否具備認證等，一應俱全，清楚明晰。二維碼技術爲我們的生活帶來很多的便利。例如，電子電影票就是以短信方式把1條二維條碼發送到你手機。當你進電影院時候，把這條二維條碼的圖片調出來在入口處的條碼掃描儀上照一下，就可以入場看電影了。手機二維碼的出現大大減少了實體物質，例如紙張、印刷品、包裝物等的消耗，實現低碳生活。中國電信的“翼支付”已在這一領域開拓了許多新的應用。

　　以上僅是目前物聯網在節能減排中的一些典型應用。展望未來，隨着物聯網技術的成熟和成本降低，物聯網將更加廣泛的應用於生產和生活，爲低碳經濟的發展貢獻更大的力量。